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「公司深度」斯达半导:国产IGBT龙头,新能源与变频驱动公司发展

2022-10-22 22:48:33 9755

摘要:概要公司主要产品为功率半导体元器件,包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等,IGBT业务为公司业务的核心。IGBT是电力电子系统的核心器件,被称为电力电子行业的“CPU”,具有非常重要的战略地位。公司打破了国际巨头的技术和市场...


概要

公司主要产品为功率半导体元器件,包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等,IGBT业务为公司业务的核心。IGBT是电力电子系统的核心器件,被称为电力电子行业的“CPU”,具有非常重要的战略地位。公司打破了国际巨头的技术和市场垄断,实现了IGBT芯片和模块的产业化。根据2019年IHS研究报告,公司在全球IGBT模块市场排名第八,是国内唯一一家进入全球前十的IGBT模块供应商。受益于IGBT行业国产替代潮流,公司近年实现了营收和利润高速增长。2018年营收同比增长54.2%,归母净利润同比增长83.5%,毛利率29.33%,净利率14.22%。随着募投项目的实施,公司未来产能进一步扩张,在新能源汽车领域开疆扩土,具有强劲的增长潜力。

新能源拉动IGBT市场高速增长:IGBT是工业控制及自动化领域的核心元器件,随着新能源电力和新能源汽车市场的快速发展,IGBT目前在国际和国内市场都保持着高速增长的态势,新能源汽车是IGBT近年来主要增长动能之一。目前国际IGBT市场被欧洲和日本的企业占据,国内IGBT供需缺口较大。斯达半导体作为国内IGBT龙头企业,在未来国产替代的潮流中将发挥举足轻重的作用。

公司多年来一直专注于IGBT相关技术的研发,在国内企业中,目前实现IGBT 模块大批量生产的企业仍较少,公司在600V-1700V IGBT 模块的技术水平及生产规模上均处于领先地位。受益于公司的高水平研发能力,公司芯片的自给率逐年上升。2019年上半年,公司自主研发的IGBT及快恢复二极管芯片采购数量占采购总量比例达54.1%,采购金额占比52.7%。公司已经成功自主研发设计出全系列的IGBT 芯片和快恢复二极管芯片,目前对外采购的IGBT 芯片和快恢复二极管芯片均能够被自主研发设计的芯片替代。公司目前已经与多家企业形成了稳定的供货关系,主要客户有英威腾、汇川技术、上海电驱动、众辰电子、巨一动力等,相比于国内其他企业具有明显的先发优势。

一、公司概况

嘉兴斯达半导体有限公司于2005年4月27日在嘉兴市市场监督管理局登记成立,2011年11月,变更为嘉兴斯达半导体股份有限公司。公司主营业务是以IGBT为主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产,并以IGBT模块形式对外实现销售。IGBT模块的核心是IGBT芯片和快恢复二极管芯片,公司自主研发设计的IGBT 芯片和快恢复二极管芯片是公司的核心竞争力之一。

根据2019年国际著名研究及咨询机构IHS最新研究报告,嘉兴斯达半导体股份有限公司在全球IGBT模块市场排名第八,是国内唯一一家进入全球前十的IGBT模块供应商。

二、业务情况

公司主要产品为功率半导体元器件,包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等。公司成功研发出了全系列IGBT芯片、FRD芯片和IGBT模块,实现了进口替代。其中IGBT模块产品超过600种,电压等级涵盖100V~3300V,电流等级涵盖10A~3600A。目前产品已被成功应用于新能源汽车、变频器、逆变焊机、UPS、光伏/风力发电、SVG、白色家电等领域。

公司的主营产品可按功率分为1200VIGBT模块和其他IGBT模块,其中1200VIGBT模块占营收比例最大,占比约为70%左右。公司产品的下游应用行业主要有工业控制及电源行业、新能源行业和变频白色家电行业。其中,工业控制及电源行业主要包括变频器行业、电焊机行业等;新能源行业包括新能源汽车行业、风力发电行业、光伏行业等。其中,2018年公司销售的产品在工业控制及电源行业的应用占比最高,占比为78.31%,新能源行业占比约18.41%,变频白色家电行业及其他行业共占比3.28%左右。

三、营收情况

受益于IGBT行业国产替代潮流,公司近年来实现了营收和利润的高速增长。2018年公司营业收入6.75亿元,同比增长54.2%;归属母公司股东净利润0.97亿元,同比增长83.5%。2019年前三季度,公司实现营业收入5.65亿元,同比增长8.43%;归属母公司股东净利润1.04亿元,同比增长31.35%。

2018年公司实现毛利1.98亿元,同比增长47.76%;净利润0.96亿元,同比增长88.24%;毛利率29.33%,同比下降1.26个百分点;净利率14.22%,同比上升2.58个百分点。2019年公司毛利率水平保持相对稳定,上半年毛利率为30.05%;净利率持续增长,达到17.49%的历史最高水平。净利率提升得益于公司费用率的下降。公司体量扩张带来的规模效应导致管理费用率和销售费用率逐步下降。同时,公司的研发费用率在2019年上半年达到6.28%,在四种费用中占比最高。由于行业性质,公司需要不断的研发投入,利润水平较易受到研发资金投入的影响。

四、IGBT:电力电子行业的“CPU”

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT作为一种新型电力电子器件,是国际上公认的电力电子技术第三次革命最具代表性的产品,是工业控制及自动化领域的核心元器件,非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。


1.IGBT产品特性

IGBT是由BJT和MOS组成的功率半导体器件,融合了BJT和MOSFET两种器件的优点,如驱动功率小和饱和压降低等。在IGBT之前,MOSFET通常被用于中低压场合,而晶闸管和GTO被用于中高压领域。MOSFET具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、驱动电路简单等优点,但MOSFET在高电压下导通电阻会随着击穿电压的增加而迅速增加,使得其功耗大幅增加。双极晶体管虽然可以得到高耐压、大容量的元件,但是它要求的驱动电流大,并且具有控制电路复杂、交换速度不够快等缺陷。

IGBT具有双重优势,应用领域广阔。IGBT作为复合器件,既有MOSFET驱动功率小、开关速度快的特点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的特点,在高电压下不易被击穿,甚至可以应用于6500V的高压,所以在超300V电压的应用中获得了广泛的使用。其中,600V以下的IGBT产品主要应用于消费电子领域,1200V以上的高规格IGBT产品主要应用于电力设备、汽车电子、高铁及动车中。随着IGBT的应用领域不断扩张,IGBT未来具有广阔的发展前景。


IGBT核心技术为IGBT芯片、快恢复二极管芯片的设计和生产以及IGBT模块的设计、制造和测试。芯片设计、生产和模块设计、制造和测试均为IGBT模块的核心生产工序。IGBT芯片:随着IGBT应用的升级更新,对IGBT芯片微型化、轻薄化的要求也逐渐提升。自从1985年前后美国GE成功试制工业样品以后,IGBT芯片共经历了6代技术及工艺改进,由容量小、速度低的第一代PT-IGBT芯片发展到采用Trench结构的第三代芯片,再到FS-Trench-IGBT第六代芯片,主要趋势是向着高功率密度、低损耗、低成本、高频率、高可靠性的方向发展。目前,英飞凌最新的第七代芯片IGBT7采用微沟槽+场截止的结构,比第六代沟道密度更高,并且优化了寄生电容参数,从而实现5kv/us下的最佳开关性能,可控性更佳。


IGBT模块:IGBT 模块的设计包括机械结构设计、电路布局设计、热设计、电磁设计等,一款IGBT 模块的开发需要进行机-电-热-磁等方面的优化并兼顾模块生产工艺的可实现性等方面的因素。IGBT 模块由于集成度高,需要承受的电压和电流较大,因此在产品设计和工艺实现时需要考虑绝缘、耐压、散热、抗干扰、电磁兼容性等诸多因素。目前体积更小、效率更高、可靠性更高是市场上对IGBT模块的需求趋势,尤其是汽车级功率模块,往往对IGBT模块的寿命和可靠性提出更高的要求。

2.市场规模

功率半导体的应用领域非常广泛。受益于工业、电网、新能源汽车和消费电子领域新兴应用的不断出现,功率半导体器件的市场规模不断增长。根据Yole测算,2017年全球功率半导体市场销售额达327亿美元。预计至2022年全球功率半导体市场可达426亿美元。

全球IGBT市场规模快速扩张。IGBT代表着未来功率半导体的发展方向,虽然目前所占整体功率半导体市场的比例不大,但IGBT的市场规模近年呈现快速增长的态势。根据智研咨询数据,2018年全球IGBT市场规模达到58.36亿美元,同比增长11.06%,在过去5年中,复合增长率为13.84%,预计2022年全球市场规模将突破70亿美元。

在下游急速扩张的需求推动下,我国企业对IGBT的投入明显增加,国内产能呈快速扩张态势。根据智研咨询统计,我国IGBT的产量由2010年的190万只,增长到2018年的1115万只。然而,我国IGBT仍然处于起步阶段,优秀的相关企业较少,国际IGBT产能主要集中在欧洲和日本地区,所以我国IGBT行业仍然存在较大的供需缺口。并且随着国内新能源、汽车电子、高铁动车等领域的高速发展,IGBT供不应求的情况目前仍在加剧。2018年我国IGBT行业存在6783万只的缺口,国产替代迫在眉睫。

3.IGBT下游应用

IGBT下游应用领域广泛,广泛应用在工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域,以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。其中工业领域和电动汽车领域是占比最大的两个行业,分别占37%和28%。

在电动汽车中,电机驱动系统占整车成本的15%-20%,IGBT模块占电机驱动系统的50%,也就是说IGBT占整车成本的7-10%。根据英飞凌的研究,插电混动(HEV)在传统汽车基础上半导体的价值新增365美元,其中约300美元为功率半导体;纯电动汽车(EV)半导体增量价值在750美元左右,其中有450美元为功率半导体;大功率的纯电公交车使用IGBT的价值量在1000美元以上。此外,上文所述的直流充电桩中,IGBT约占原材料成本的30%左右。根据EV Sales Blog公布最新数据显示,2019年全球插电式混合动力汽车(包括纯电动汽车)的销量约为220万辆,其中纯电动汽车约占75%,即165万辆;插电混动约55万辆。同时国内2019年纯电动汽车销量约为97万辆,插电混动销量约为24万辆。根据上述数据测算,2019年新能源车用IGBT全球市场规模约为9.1亿美元,国内市场规模约为5.1亿美元,占全球市场规模的56%以上。

4.欧日企业垄断市场,国产厂商亟待突围

目前欧洲和日本的企业凭借高质量的产品和领先的技术在全球IGBT市场占据领先地位。根据IHS统计,2018年IGBT模组前十大供应商占据市场份额达到80%左右,德国的英飞凌占据IGBT市场34.5%的份额。其中,斯达半导体的市场占有率为2.2%,在全球IGBT市场排名第八,是唯一家进入排名前十的中国企业。

按应用领域公司分布来看,英飞凌、富士电机、赛米控、安森美等企业在1700V及以下的中低电压(消费级IGBT)领域处于领导地位;ABB、英飞凌、三菱电机等企业在1700V-6500V电压等级的工业级IGBT领域占据优势,同时3300V以上电压等级的高压IGBT技术被英飞凌、ABB、三菱三家公司所垄断。

尽管中国拥有全球最大的功率半导体市场,但本土IGBT厂商与国际大厂相比仍有较大差距。国内企业在功率半导体,尤其是芯片设计上还处于起步阶段,IGBT行业比较落后,在全球产业链中的排名靠后。按产业链上下游分布来看,我国的IGBT厂商主要包含以株洲中车时代、比亚迪、士兰微为代表的IDM厂商;以西安永电、斯达半导体为代表的模块厂商;以中科君芯为代表的的芯片设计厂商,以及华虹宏力、中芯国际等代工厂商。


五、国产IGBT领军企业,新能源与变频驱动公司持续成长

1.工业控制及电源稳步发展,公司客户资源良好

工业控制及电源是公司产品的主要应用领域。2016-2019H1应用于工业控制及电源行业的产品销售收入占主营业务收入的比例分别为83.59%、80.33%、78.31%和77.92%。随着公司产品和业务的多样化,工业控制及电源占比近年略有下降,但仍然是公司营业收入的主要来源。IGBT主要应用在变频器和逆变焊机中,随着近年我国变频器和逆变焊机市场的平稳增长,工控和电源领域对IGBT具有广阔的需求空间。

公司在工控和电源方面具有先发优势,客户资源良好。公司深耕工业控制与电源IGBT模组多年,相比于新进入行业的企业具有明显的先发优势,目前公司已经与多家企业形成了稳定的供货关系。2019年上半年,公司前五大客户总销售金额为13529.75万元,合计占比36.92%,其中占比最大的两个客户是国产变频器行业的龙头企业英威腾和汇川技术,分别占比11.55%和10.62%。

2.扩产新能源领域,行业高速发展带来增长动能

我国新能源汽车市场即将进入高速增长时期。目前我国占全球新能源汽车销量的比例约为50%左右,随着全球新能源汽车市场逐年增长,我国市场也将进一步扩张;同时,我国新能源汽车在传统汽车市场的渗透率也保持着快速上升的趋势,预计在未来几年我国新能源汽车市场将进入高增长时期。

车载及充电桩IGBT需求广阔。根据EVTank预测,2020年我国新能源汽车销量将达140万辆;由于每辆新能源汽车至少需要1个IGBT模块,预计2020年中国市场新能源汽车市场容量超过140万个IGBT模块。2019年我国纯电动汽车销量约97万辆,插电混动销量约24万辆,假设2020年我国纯电动汽车与插电混动车生产量比例与2019年相同,为4:1,则纯电动汽车产量将为112万辆左右,插电混动产量28万辆左右。按2.2.1中的表5估算,2020年国内新增车载IGBT市场规模将达到5.88亿美元。


3.扩产IPM模块,有望成为未来新增长点

变频家电渗透率提升带领IPM模块快速发展。近年消费升级使变频白色家电在我国市场快速渗透,由此带来了IPM模块的需求扩张。据中怡康预测,2020年智能变频家电产品的渗透率将进一步提升,白电、厨电、生活电器等智能家电的占比将分别达到45%、25%和28%。IPM是变频家电中的核心模块,2018年全球IPM市场达到168亿美元,国产IPM出货量940万颗。目前IPM国产化率低,进口依赖程度高,据中国家电协会2018年的数据,我国白色家电“空冰洗”中模块需求超过1.8亿个,但国产率不足10%。国内目前从事IPM模块的企业除斯达半导体外,还有宏微科技、比亚迪微电子、银茂微电子、士兰微电子等

六、业务预测

公司主营业务是以IGBT为主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产,下游领域包括工业控制及电源、新能源、变频白色家电等。预计公司2020年-2021年的归母净利润为1.77亿元、2.55亿元


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