在华为事件,中兴事件,以及前段时间浪潮被断供的消息中,已经完全体现了半导体的重要性,唯有自主可控,才能真的在高端半导体领域自由呼吸。在科技快速发展的时代,决定上层应用可以走多远的永远是底层核心技术的掌握,而半导体就是一切的核心。
功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,理想情况下,完美的转化器在打开的时候没有任何电压损失,在开闭转换的时候没有任何的功率损耗,因此功率半导体这个领域的产品和技术创新,其目标都是为了提高能量转化效率。IGBT是功率半导体新一代中的典型产品,在同类半导体中拥有绝对领先的优势,在高压、大电流、高速等方面是其他功率器件不能比拟的,因而是电力电子领域较为理想的开关器件,也被誉为“电力电子器件里的CPU”。
全球半导体市场规模及增速
IGBT芯片的更新换代相对比较慢,且是渐进式的创新,不断优化升级,具体到某款IGBT产品,可以用到10年之久。从供给端来看,IGBT行业巨头主要是德系和日系厂商,风格相对比较保守,不会激进扩张产能和打价格战。市场需求稳定且价格波动相对小,即使在半导体整体需求不好的2019年,仍旧保持稳定增长。
IGBT技术和壁垒极高,芯片设计是IGBT 模块的核心,其设计工艺极为复杂,企业只有具备深厚的技术底蕴和强大的创新能力,积累丰富的经验和知识储备,才能在行业中立足。因此,行业内的后来者往往需要经历一段较长的技术摸索和积累,才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡。且模块设计及制造工艺IGBT 模块对产品的可靠性和质量稳定性要求较高,生产工艺复杂,生产中一个看似简单的环节往往需要长时间摸索才能熟练掌握,因此芯片参数和模块制造工艺的可靠性是生产IGBT 模块的核心。
由于IGBT 和下游应用结合紧密,往往需要研发人员对下游应用行业较为了解才能生产出符合客户要求的产品。目前国内具有相关实践、经验丰富的研发技术人才仍然比较缺乏,新进入的企业要想熟练掌握IGBT 芯片或模块的设计、制造工艺,实现大规模生产,需要花费较长的时间培养人才、学习探索及技术积累。IGBT 模块是下游产品中的关键部件,其性能表现、稳定性和可靠性对下游客户来说至关重要,因此认证周期较长,替换成本高。对于新增的IGBT 供应商,客户往往会保持谨慎态度,不仅会综合评定供应商的实力,还要经过多个环节测试之后,才会做出大批量采购决策,采购决策周期较长。因此,新进入本行业者即使研发生产出IGBT 产品,也需要耗费较长时间才能赢得客户的认可。
我国IGBT行业发展至今,已取得较大进展,虽然仍需大量进口,但已有一部分企业具备规模化生产能力。目前国内的IGBT需求增长远超全球增长,根据最新的数据,2018 年中国IGBT 市场规模为161.9亿元,同比增长22.19%,增速显著高于全球平均水平;受益于新能源车、风电和光伏等我国强势领域的持续发展,未来国内IGBT的复合增速有望继续保持在20%以上。
目前国内IGBT模块打入全球前10的只有斯达半导,但也仅仅是占全球IGBT模块市场份额2.2%,由于IGBT的下游应用新能源车、光伏、风电等这些新兴领域,我国在世界上的话语权高于过去的传统燃油车领域和工控领域,因此在IGBT的增量空间中有一半以上需求都在中国,未来几年我国的IGBT市场需求占比将从2019年的35%提升到2025年的50%或以上,为我国的IGBT厂商提升份额和竞争力创造了良好的条件,国产IGBT厂商市场份额和业务量的提升潜力非常大。
近年我国IGBT产销量变化
近年我国IGBT市场规模和增速
目前,市面上已经拥有了比IGBT更为高效的技术:SIC芯片。但局限SIC用途的原因是成本太高,且产品参数也不稳定。SIC 芯片成本是IGBT的4-5倍,其本身基材的缺陷导致成本难以下降。未来3-5年IGBT还是主流的高端功率半导体产品,SiC则会在部分高端新能源车领域有一些逐步缓慢的渗透(特斯拉Model3使用的是SiCMOS)。对于国内厂商来说,未来核心矛盾仍是国产替代,在国内需求增加的形势下,相关企业有望快速发展。
我们认为IGBT是半导体里的优质赛道,同时功率半导体领域技术和产品在不断创新发展,在国内供应链安全时常受威胁的背景下,下游客户将纷纷增加国产供应商份额以备不时之需,国产替代逻辑顺畅。庞大的本土下游需求+国产替代浪潮下,国内优秀IGBT的公司,将迎来黄金发展机遇期,预计未来3--5年国内IGBT行业会有非常好的成长性。
目前A股的相关企业主要为:IGBT龙头斯达半导;功率分立器件和ODM双龙头的闻泰科技;LED龙头并在国家大基金助力下切入第三代GaN/SiC功率半导体的三安光电;功率半导体代工厂商华润微,积极谋求向IGBT产品升级的传统功率半导体细分龙头捷捷微电、扬杰科技以及功率半导体领域IDM厂商士兰微。