5月26日比亞迪發佈公告,稱其旗下比亞迪半導體成功引入戰略投資者,由紅杉資本、中金資本和國信創投領投,Himalaya Capital等多家國內知名投資機構參與認購,比亞迪半導體投後估值近百億元。比亞迪半導體是國內自主可控的車規級IGBT龍頭廠商,在整車上已經實現大規模應用,行業地位和產業優勢突出。國內包括華微電子和捷捷微電在內的很多廠商已經實現了IGBT的產業化,在這些廠商中斯達半導是比較有競爭優勢的廠商,2018年其IGBT市佔率在全球達到2.2%,位居全球第八,也是全球前十大IGBT廠商中唯一的中國企業,要知道IGBT市場長期被英飛凌、三菱電機等巨頭所壟斷。

斯達半導案例分析

斯達半導成立於2005年4月,2020年2月在上交所上市,主營業務是IGBT爲主的功率半導體芯片和模塊的設計研發和生產,並以IGBT模塊形式對外實現銷售。成立至今斯達半導主營業務從未發生變化,IGBT模塊的銷售收入佔公司總營收的95%以上。公司自主研發的第二代芯片實現量產,打破了國外長期以來對IGBT的壟斷,2018年公司是全球第八大IGBT廠商:

斯達半導的主要產品有IGBT模塊、MOSFET模塊、IPM模塊和FRD/整流模塊/晶閘管等,其中2019年IGBT模塊收入達到7.61億元,同比增長15.13%,營收佔比98.1%,其他產品收入0.155億元,營收佔比較小:

產品線方面,斯達半導產品主要有C系列、P系列和L/F系列等,電流等級涵蓋10-3600A,電壓等級涵蓋100-3300V,下游主要用於家電、新能源汽車、新能源發電、變頻器、UPS等領域:

營收按應用行業劃分,2016-2019年工業控制及電源行業收入從2.51億元增長至5.81億元,收入佔比由84%下降至75%,但仍然佔據主導地位;新能源行業收入從0.36億元增長至1.65億元,佔比從12%提升至21%,工業控制及電源行業和新能源行業的年複合增長率爲32%和66%,成長能力突出。變頻白色家電和其他行業的收入佔比僅爲5%左右,佔比較小:

斯達半導的原材料採購主要包括IGBT芯片、快恢復二極管等半導體芯片和DBC板、散熱基板等材料,此前市場對斯達半導產品結構中過多采購IGBT成品的方式頗有微詞,認爲向同行採購與國內IGBT一哥的身份不符,但從2016-2019H1的採購數據來看,斯達半導採購佔比逐漸降低,自研產品佔比不斷提高:

2016年斯達半導外購芯片數量高達1311.37萬個,採購金額高達9141.15萬元,而自研芯片數量僅有590.22萬個,但從招股書披露的信息看出,到2018年公司自研芯片數量已經達到2705.76萬個,與外購芯片數量相當,2019年上半年自研芯片數量超過外購芯片,反映出公司產能提升、對外採購依賴性下降,自主可控能力提升。

從芯片成本來看,採購芯片單價與自研芯片單價基本接近;售價方面公司IGBT模塊價格已經從162.35元提價至177.52元,IGBT模塊價格持續提升:

斯達半導的主營業務是以IGBT爲主的功率半導體芯片和模塊的設計研發和生產,並以IGBT模塊形式對外實現銷售,主要產品IGBT模塊屬於功率半導體器件。按照證監會行業分類指引,公司所處行業爲計算機、通信和其他電子設備製造業;按統計局行業分類,公司屬於半導體分立器件製造。

行業概括

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫,即絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT和MOSFET組成的複合全控型電壓驅動的

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功率器件,具有自關斷的特徵,是工業控制及自動化領域能源變換和傳輸的核心元器件,可以將直流電壓逆變成頻率可調的交流電,被稱爲電力電子裝置的"CPU":

與BJT和MOSFET相比,IGBT具有MOSFET具有的開關速度快、輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單和開關損耗小等優點,也有BJT具有的導通電壓低、通態電流大、損耗小等特點,因此是電力電子領域比較理想的開關器件,而且也對部分MOSFET和GTR等器件開始替代:

IGBT發展至今相繼衍生出了7代結構,第一代雖然結構簡單,但由於晶體結構本身原因造成負溫度係數,並聯時各個IGBT原胞壓降不一致,不利於並聯運行,且電流只有25A,沒有普遍使用。第二代至第六代的IGBT分別爲改進型IGBT、Trench IGBT、NPT IGBT、FS IGBT,在二代至六代的演變中IGBT相繼引入了溝槽柵、電場截止等技術,在工藝線寬不斷縮小的同時IGBT的功耗損耗和通態飽和壓降等不斷下降,斷態電壓不斷提升:

2012年三菱電機推出第七代IGBT即IGBT7,IGBT7採用了微溝槽和電場截止技術,採用基於氮摻雜襯底的典型垂直IGBT設計,增加了有源柵極密度,能夠增加單位芯片面積上的導電溝道,全面優化IGBT性能。目前斯達半導的IGBT相當於第六代。

與MOSFET相比,IGBT更多的用在高壓領域,其電壓範圍爲600-6500V,但工作頻率較低,通常僅有100KHz;MOSFET工作頻率較高,可達到1MHz以上,因此MOSFET用在高頻領域。

市場規模及競爭格局

從市場規模來看,Yole數據顯示到2022年全球IGBT市場規模將達到62億美元,其中IGBT模塊市場規模達到48億美元,2018-2022年IGBT 市場規模及模塊市場規模複合增長率爲6%和6.1%。競爭格局上英飛凌、三菱電機、富士電機、安塞美和ABB是全球前五大IGBT廠商,市佔率合計達到70%以上,集中度較高:

得益於"02"專項和新能源、節能環保等需求端的拉動,中國IGBT產業也取得快速發展,2016年IGBT市場規模達到105.4億元,2018年市場規模達到162億元。隨着新能源車和工業需求的大幅增長,中國IGBT市場規模有望持續增長,智研諮詢預計到2025年市場規模將達到522億元,年複合增長率18.2%,遠超全球IGBT市場增速。在應用場景上,國內IGBT主要用於新能源汽車、消費電子和工業控制,應用佔比分別爲31%、27%和20%,在新能源發電、智能電網和軌道交通上的應用佔比僅爲11%、5%和4%。

與旺盛的需求相比,IGBT在國內的自給率還較低,2017年國內需求量高達6680萬個,而產量僅有820萬個,自給率僅有12%,國產化率太低:

IGBT是一個具有很高進入壁壘的行業。技術上IGBT設計工藝極爲複雜,不僅要保持模塊在大電流、高電壓和高頻率環境下的工作,還要保持損耗、抗短路能力和導通壓降維持平衡,因此想要在IGBT行業立足必須擁有深厚的技術積累和強大的創新研發能力,這也是英飛凌等廠商能在IGBT領域長期屹立不倒的原因。第二是由於下游客戶對IGBT的性能穩定性和可靠性等有嚴格要求,因此產品認證週期較長,而且一旦認證通過下游廠商不易更換新供應商,更替成本高,再加上半導體產業固有的資本密集型等屬性,因此中小廠商進入IGBT困難重重。

當然對中國IGBT企業來說,因爲當前外部環境的複雜性,國產替代成爲未來很長一段時間半導體產業的發展邏輯,國內優秀的IGBT企業迎來歷史性的發展機遇。

收入及淨利潤規模

2019年斯達半導實現營收7.79億美元,同比增長15.41%;歸母淨利潤1.35億元,同比增長39.83%。2019年公司生產的車規級IGBT模塊配套超過20家終端汽車品牌,合計配套超過16萬輛,同時在車用空調、充電樁和電子助力轉向等新能源車半導體器件份額持續提升。

2020年一季度斯達半導營收1.38億元,同比下降7.48%,一季度受春節影響通常是收入淡季,新冠疫情對收入影響也較爲有限,預計全年公司營收達到9.59億元,同比增長23%:

2019年斯達半導應用於燃油車微混系統的48V BSG組件通過主流車企量產認證並於2020年大批量應用,基於六代Trench Field Stop技術的IGBT芯片及配套的快恢復二極管等多款產品也有望在2020年實現較快增長。

按地區來看,2016-2019H1斯達半導93%以上的收入來自國內,2018年國內收入6.38億元,收入佔比95.07%,因此對海外市場依賴性較低,外部環境對公司收入影響有限。按產品規格,2016-2019H1公司1200V IGBT模塊收入佔比一直處於72%-75%之間:

以電流規格劃分,斯達半導100A以上的產品收入佔比超過50%,0-49A和50-99A的IGBT收入佔比基本相當,毛利率來看公司100A以上的產品要高於其他,彰顯高端產品較好的盈利能力:

研發投入及技術開發

斯達半導的核心技術爲IGBT芯片和快恢復二極管芯片的設計、工藝和測試及IGBT模塊的設計、製造和測試,其中IGBT芯片技術包括IGBT芯片場截止設計、IGBT高壓終端環設計、超薄片工藝、大功率半導體器件串並聯技術及動靜態均流均壓技術,在小功率模塊、工業級中等功率模塊等領域同樣擁有核心技術。

目前斯達半導在研的項目主要有應用於新能源車的新一代IGBT模塊開發項目、應用於風電的高集成度IGBT模塊項目和寬禁帶半導體器件功率模塊開發等,其IPO募投項目是新能源車用IGBT模塊擴產項目、年產700萬個IPM模塊項目等,可以看出斯達半導將主要方向放在新能源車用IGBT模塊、IPM模塊和寬禁帶半導體開發上。

在研發投入上,2016-2019年斯達半導研發費用分別爲0.29億元、0.38億元、0.49億元和0.54億元,佔營收的比例爲9.53%、8.77%、7.26%和6.93%。相比同行企業,斯達半導的研發投入力度也是比較高的:

產品體系上,士蘭微IGBT雖然開發出了600/650/1200/1350V的產品,但其Ic電流在100A以下,限制了產品應用範圍。斯達半導已經形成了600/650/1200/1700/3300V的低壓、中壓和高壓產品,而且電流覆蓋15-3600A,在新能源車和工業控制領域得到廣泛應用,其客戶是英騰威和匯川技術等知名的工業控制技術企業。相比IGBT全球第一的英飛凌,斯達半導產品線同樣比較豐富,而且其1700V、3300V等多款產品是基於第六代FS-Trench技術生產的,相比國內同行在承受工作電壓等方面有一定優勢:

在新能源車領域與斯達半導形成直接競爭的是比亞迪半導體,雖然其產品僅覆蓋1200V,但卻是針對新能源車而"量身定做"的,比亞迪半導體在新能源車用IGBT領域也處於國內領先水平。

在高壓領域株州中車時代主要開發面向軌道交通的IGBT模塊,與ABB類似,最高電壓達到了6500V,但可能在新能源車領域和工業控制領域應用不多。

從技術角度來看斯達半導已經實現了第六代FS-Trench IGBT的量產,與英飛凌、三菱電機等僅差一代,性能與國外企業接近,產品也開始用於新能源汽車和新能源發電等領域,逐步承擔起IGBT的國產化替代。但是從產業發展角度來看,斯達半導等企業與國外還是差距明顯,首先就是產能不足,2019年斯達半導產銷量分別爲417萬個和418萬個,約佔國內需求量的6%。斯達半導是Fabless廠商,其IGBT器件由上海華虹和上海先進等代工,由於上海華虹等企業不是專業的IGBT代工廠,再加上晶圓廠產能配額有限,導致產品成本較高且產能不足。但作爲營收不足8億元的中小型半導體企業,斯達半導恐無力自建產線,不大可能轉向IDM模式。

第二是國內IGBT企業在器件製造工藝上與國外存在較大差距,比如在減薄工藝上英飛凌的IGBT芯片可減薄到40μm,比亞迪可減薄到120μm,國內大部分企業僅能減薄到175μm,在背面退火工藝等方面與國外也存在較大差距。

即便如此,斯達半導爲代表的中國IGBT企業已經解決了IGBT從無到有的過程,而且部分技術接近國際一線水平,在當前外部環境很不友好的大背景下,這些企業還是可以承擔起國產替代的重任。

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