近两年来新能源汽车和新能源发电等领域快速发展，催生IGBT行业持续高景气，行业产能紧张，国内IGBT厂商借此机会加速国产替代，产生一批本土龙头大企业。本文将从GBT基本定义、新能源将是IGBT最大增量、行业竞争格局、国内核心公司分析、第三代半导体功率器件等方面阐述该行业投资机会。
一、IGBT基本定义
IGBT被称为电力电子行业的“CPU”，是功率半导体重要发展方向。IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管，它由绝缘栅型场效应管和双极型三极管两个部分组成，性能上高于MOSFET。兼具MOSFET输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度快和BJT通态电流大、导通压降低、损耗小等优点。目前行业技术迭代已经从最初的平面穿通型IGBT到微沟槽场截止IGBT，英飞凌的IGBT芯片技术引进迭代到了第七代。
IGBT下游应用空间包括工业控制、新能源汽车、新能源发电（光伏逆变器、风电变流器）、轨道交通、智能电网等。
二、新能源将是IGBT最大增量
全球IGBT市场规模持续增长，目前已经超过66亿美元，中国规模在150亿左右。数据显示2019年中国的IGBT市场规模已经占到全球IGBT市场规模的38％左右。现在工控和新能源汽车占比最大，风光发电领域也增长很快，达到9％。
目前行业需求工控为基本盘，中国年化规模增速在8％，全球在增速在3-5％，集邦咨询的预测，预计到2025年全球工业控制IGBT市场规模将达到170亿元。
新能源汽车是最大增量，IGBT是新能源汽车中的核心元器件，应用包括电机控制器、车载充电器（OBC）、车载空调、以及为新能源汽车充电的直流充电桩中。
新能源汽车销量的快速增长为IGBT带来了新增需求，2021年在新能源乘用车已经有着较大的销售规模的基础上实现了181％的销量增长。
同时值得注意，单车价值量相对传统燃油车高于近6倍。根据StrategyAnalytics的统计数据，2019年传统燃油车中功率半导体的价值量仅为71美元，价值量较低；而混合动力汽车中功率半导体的价值量提升至425美元，是传统燃油车的6倍；纯电动汽车中的功率半导体价值量提升至387美元是传统燃油车的5.5倍。
东吴证券以全球和中国的汽车市场保持低速稳定增长，增速分别为2％和3％；全球和中国的新能源汽车渗透率在2025年分别达到40％和59％的两个假设背景下，至2025年全球新能源汽车IGBT市场规模将达到116亿美元，中国新能源汽车IGBT市场规模将达到387亿元。
机构测算光伏光伏逆变器用IGBT的市场规模将从2020年的35亿元持续增长至2025年的85亿元，风电变流器用IGBT的市场规模将从2021年的14亿元持续增长至2025年的22亿元。
对于，家电、轨道交通这两个领域大概率继续保持现有5-6亿市场规模。行业整体增量还得看新能源领域。
三、行业竞争格局分析
IGBT行业进入门槛非常高，整个技术环节包括IGBT芯片的设计和制造以及模组的设计和制造。跟中国高端芯片一样，投入研发到客户导入周期较长，资金需要大，技术壁垒高等特点。
同时，由于国外厂家进入早，当前IGBT市场被德日美等国企业垄断的局面。全球IGBT前五大厂商分别为英飞凌、三菱、富士电机、安森美和赛米控。市场集中度较高，2019年CR3为54.7％，CR5为66.6％。英飞凌为行业龙头，占据27％左右的份额。国内行业发展相对滞后。
观点总结：国内最近几年，加快发展，提供客户更好服务，价格优势等优势快速占据了部分市场。同时也是因为新能源汽车的快速发展，国外扩产较慢。全球车规级的芯片供应短缺也让汽车、家电和工业等行业充分意识到芯片国产自主可控的重要性，国内IGBT下游客户为保证供应链的安全以及自主可控，对国产IGBT产品的接受意愿逐步提高，进而进一步加快了国内行业的发展。
四、国内核心公司分析
国内车规级IGBT产业链主要包括：芯片设计-晶圆制造—模块封装—下游应用（电控系统）。国内企业中生产模式不一样，有IDM模式和Fabless模式。
时代电气和比亚迪业务垂直整合，从IGBT芯片设计到最下游的电控系统均有布局。
士兰微作为IDM大厂，业务完整覆盖芯片设计、晶圆制造和模块封装。
斯达半导和宏微科技采用Fabless的模式，专注芯片设计和模组封装环节，晶圆制造则外包给晶圆代工厂完成。
智新半导体和青蓝半导体则专注于模组封装环节。华虹、积塔和中芯绍兴则专业从事IGBT晶圆代工。
目前在A股上市的核心公司主要包括，斯达半导、士兰微、时代电气。还有未上市的比亚迪半导体。斯达半导，目前是IGBT国产替代领军企业，从下游的模块封装向上延伸至芯片设计。主要产品为IGBT模块，约占主营收入的95％。覆盖了下游细分市场，包括工控、新能源汽车、新能源发电、变频白电等。2021年研发出微沟槽+场截止（英飞凌第七代）的车规级芯片，并将于2022年量产。经营业绩方面，营收稳定增长，新能源占比持续提高。
时代电气，掌握高低压IGBT芯片核心技术，公司2021年IGBT收入约9亿元，其中汽车IGBT产品收入约2亿元。
士兰微，2001年，引入晶圆产线转型IDM厂商。目前，公司所有量产的IGBT模块所配套的IGBT芯片均采用场截止技术，与英飞凌第四代芯片对标，性能指标上均与英飞凌第四代持平。
观点总结：目前国内车规级IGBT厂家来说，2021年配套超过60万辆新能源汽车，预计收入在4.5亿-5亿元。比亚迪半导体主要比亚迪汽车内部配套。时代电气目前2021年汽车IGBT产品收入约2亿元，看后期产能释放。士兰微电机驱动模块通过多家客户测试，PIM模块的营业收入将成为新的快速发展。
五、碳化硅——第三代半导体功率器件必争之地
目前常见的半导体材料包括硅、锗等元素半导体，最两年推上的风口的十三代半导体是以以碳化硅和氮化镓材料为代表。碳化硅具有禁带宽度大、击穿电场强度高、热导率高、电子饱和速率高以及抗辐射能力强等特点，适用于高压、高频和高温的场景，特别适合于电力电子领域的高功率半导体器件的制造。优于硅基器件性能，更耐高温、高压、损耗低。碳化硅功率器件的极限工作温度能达到600℃以上，而目前硅基的IGBT工作温度一般在175℃。
碳化硅产业链
上游衬底是碳化硅产业链最关键的环节，高品质碳化硅衬底的生产成本较高，目前6寸碳化硅衬底的价格在6500元-7000元人民币左右，导致第三代半导体推进速度很慢。
但是目前国内厂商开始多种降本途径，例如，市场规模的增加，技术提升带来良率的提高，向大尺寸衬底方向发展等途径，后续碳化硅衬底的价格按每年10％的幅度降低，碳化硅器件的成本预计也将在2025-2026年期间降至硅基器件的2倍左右。
800V高压平台为碳化硅带来全新发展机遇，未来提高目前电动车充电速度慢的问题，目前众多主机厂均在规划将电压平台从400V提高到800V，这样对于功率半导体耐压性能要求要更高，在800V高压平台下，考虑过载等因素，功率器件的耐压要提升至1200V。这时主驱逆变器SiCMOS就可以体现优势。
在车规级功率器件领域中，硅基器件是目前最为主流的选择。国内功率半导体厂商正加紧布局碳化硅器件业务，碳化硅器件在OBC和DC-DC中的应用逐渐成熟，并且在主驱逆变器中也开始逐渐得到应用。国内主要的车规级IGBT模块供应商，如斯达半导、时代电气、比亚迪半导体和士兰微均在加速布局碳化硅功率器件，成为必争之地，未来将有望充分受益于碳化硅行业的快速发展。
参考研报：《新能源驱动需求快速增长，国产替代迎来换挡加速——IGBT行业深度报告》
本文源自同花顺财经
