這兩天過了一下功率半導體的幾家上市公司，記錄一下學習的重點內(nèi)容。

功率半導體可以分為功率 IC 和功率分立器件兩大類，其中功率分立器件主要包括功率二極管、晶閘管、高壓晶體管MOSFET、IGBT等產(chǎn)品。功率二極管、功率三極管、晶閘管大部分已實現(xiàn)國產(chǎn)化，而功率 MOSFET 特別是超級結(jié)MOSFET、IGBT 等高端分立器件產(chǎn)品由于其技術(shù)及工藝的復雜度，還較大程度上依賴進口，未來進口替代空間巨大。比如，2021 年國內(nèi) IGBT 需求量達 1.3 億只，而產(chǎn)量為 2580 萬只，自給率僅為 20%。2021年MOSFET國產(chǎn)化率為30%左右。

下面就聊一下MOSFET和IGBT這兩個國產(chǎn)替代空間較大，且受益于下游新能源需求的領(lǐng)域。

一、MOSFET

從事MOSFET和IGBT業(yè)務的相關(guān)上市公司主要有：華潤微、楊杰科技、士蘭微、新潔能、東微半導、斯達半導，其中華潤微、楊杰科技、士蘭微這三家是老牌的功率半導體器件廠家，產(chǎn)品線更廣，業(yè)務規(guī)模比較大，目前增速就低一些；而新潔能、東微半導、斯達半導是近幾年新發(fā)展起來的企業(yè)，由于基數(shù)小，增速就非常高，當然相應地估值也非常高。

我沒有找到最新的市場份額的數(shù)據(jù)，只能看一下東微半導招股書中提供的2019年的市場份額數(shù)據(jù)。

2019 年全球 MOSFET 器件市場中，英飛凌排名第一，市場占有率達到 24.79%，前十大公司市場占有率達到 74.42%。中國本土企業(yè)中，聞泰收購的安世半導體、中國本土成長起來的華潤微電子、揚杰科技進入前十，分別占比 3.93%、3.09%和 1.80%。

中國企業(yè)在全球的銷售收入排名靠前的有：華潤微、楊杰科技、華微電子、新潔能、士蘭微、東微半導。

東微半導由于是后起之秀，其業(yè)績增速更高，2020 年高壓超級結(jié)與超級硅產(chǎn)品合計的銷售收入約為2.5 億元，占全球高壓超級結(jié)市場的份額為 3.8%，占中國高壓超級結(jié)市場的份額經(jīng)估算約為 8.6%。

而且其產(chǎn)品的整體技術(shù)水平更高，所以相應地其售價也更高，根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù)，2019 年中國市場 MOSFET 功率器件平均銷售價格為 1.04 元/顆，全球市場為 1.25 元/顆。同行業(yè)可比上市公司新潔能 2019 年度功率器件成品的平均銷售單價為 0.44 元/顆，其中超級結(jié) MOSFET 平均銷售單價為1.67 元/顆。相比之下，東微半導2019 年度功率器件成品的整體平均銷售價格為2.19 元/顆，其中高壓超級結(jié) MOSFET 器件成品平均銷售價格為 2.36 元/顆，高于行業(yè)平均水平。

對于功率 MOSFET 而言，技術(shù)驅(qū)動的性能提升主要包括三個方面：更高的開關(guān)頻率、更高的功率密度以及更低的功耗。為了實現(xiàn)更高的性能指標，功率器件主要經(jīng)歷了工藝進步、器件結(jié)構(gòu)改進與使用寬禁帶材料等幾個方面的演進。在制造工藝上，線寬制程從 10 微米縮減至 0.15-0.35 微米，提升了功率器件的密度、品質(zhì)因數(shù)（FOM）以及開關(guān)效率。

在器件結(jié)構(gòu)改進方面，功率器件經(jīng)歷了平面（Planar）、溝槽（Trench）、超級結(jié)（Super Junction）等器件結(jié)構(gòu)的變化，進一步提高了器件的功率密度和工作頻率。在材料方面，新興的第三代半導體功率器件采用了碳化硅（SiC）、氮化鎵(GaN)材料，進一步提升了器件的開關(guān)特性、降低了功耗，也改善了其高溫特性。

二、IGBT

（1）斯達半導基本情況

重點說一下國內(nèi)IGBT的龍頭斯達半導，公司專注于主業(yè)，IGBT 模塊收入占營收 90%以上。工業(yè)控制和電源業(yè)務是公司業(yè)績的支柱，占 2017 年報營收比例達八成。2017-2021 年，公司工控業(yè)務營收從 3.5 億增至 10.6 億，復合增速 32%; 但近幾年公司新能源業(yè)務呈現(xiàn)快速增長，營收由 2017 年 0.66 億快速增至2021 年的 5.7 億，復合增速高達 72%。2022上半年，公司新能源業(yè)務營收同比增長近兩倍，營收規(guī)模已接近工控業(yè)務。

根據(jù)Omdia 報告，公司 2020 年度 IGBT 模塊的全球市場份額占有率國際排名第六，在中國企業(yè)中排名第一。其產(chǎn)品電壓等級涵蓋 100V～3300V，電流等級涵蓋 10A～3600A。

在從事功率半導體業(yè)務的可比公司中，公司研發(fā)費用率處于較高水平且較為穩(wěn)定，歷年均在 6%-9%之間。2021 年，公司研發(fā)費用率為 6.5%。

產(chǎn)能規(guī)劃方面，斯達半導預計投入15億元于錨定3300V及以上的高壓特色工藝功率芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目；另一方面，公司積極布局碳化硅市場，不僅已獲多個主控制器用車規(guī)級SiC MOSFET模塊項目定點外，而且募投5億元開展SiC芯片項目。

（2）技術(shù)迭代及未來發(fā)展趨勢

從 IGBT 技術(shù)劃分來看，第一二代 IGBT 主要為平面柵型；第三四代主要為溝槽柵型，通過創(chuàng)新的溝槽設(shè)計大大減少了 IGBT 的體積和功耗，并演化出了第五六代的溝槽格柵型；第七代為2018年后出現(xiàn)的微溝槽柵型，溝道密度更高，元胞間距更小，可實現(xiàn)最佳開關(guān)性能。

從 IGBT 電壓劃分來看，IGBT 可分為低/中/高壓。其中消費電子使用的 IGBT 模塊主要集中在 600V 以下，新能源汽車中的 IGBT 為600-1200V，動車組中的IGBT 主要為 3300V 和 6500V，軌道交通中的 IGBT 電壓在 1700V-6500V 之間，智能電網(wǎng)中的IGBT 電壓通常為 3300V，目前國內(nèi) 3300V 及以上功率器件基本依賴進口。

展望未來，IGBT 技術(shù)研發(fā)將著重在開發(fā) 6500 V 以上的超高壓 IGBT、超結(jié) IGBT、基于 SiC 的 IGBT 芯片等方面。

SiC半導體性能優(yōu)異，是制作高溫高頻、大功率高壓器件的理想材料。SiC禁帶寬度是硅的3倍，擊穿電壓是硅的 8-10 倍，導熱率是硅的 3-5 倍，電子飽和漂移速率是硅的 2-3 倍，因此能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求。Yole 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球SiC 功率器件市場規(guī)模為 11 億美元，預計 2027 年將增長至 63 億美元，CAGR 約 34%。

2018 年，特斯拉的 Model 3 首次采用意法半導體和英飛凌的 SiC 逆變器取代了 Si-IGBT，逆變器效率提升了 5-8%。預計到 2023 年，比亞迪將實現(xiàn) SiC 基車用功率半導體對硅基 IGBT 的全面替代，將整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再提升10%。

（3）IGBT市場規(guī)模及競爭格局

從全球 IGBT 應用情況來看，工業(yè)控制、新能源汽車和新能源發(fā)電是最主要的需求領(lǐng)域，需求占比之和約為 74%。其中，工業(yè)控制占比約為 37%，是 IGBT 下游需求最大的領(lǐng)域，但工控領(lǐng)域的增速比較低，只有個位數(shù)增速。

新能源汽車是 IGBT 的最大增量市場，一個方面是新能源車里會直接使用IGBT芯片,約占新能源汽車成本的 7-10%; 另一方面是充電樁里也會大量使用IGBT,占充電樁成本約 20%。全球新能源汽車IGBT市場規(guī)模2022年為189億元。

新能源發(fā)電領(lǐng)域，IGBT主要用在逆變器里，約占逆變器成本的 13％左右。2022 年全球光伏逆變器 IGBT 規(guī)模為 50 億元，全球儲能 PCS 用 IGBT 的市場規(guī)模為 16 億元。

全球 IGBT 市場競爭格局較為集中，據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021 年度 IGBT 模塊的全球市場份額排名中，全球前五大廠商占據(jù) 67%的市場份額，其中英飛凌以 33%的市占率占據(jù)領(lǐng)先地位，國內(nèi)廠商斯達半導和中車時代電氣分別占據(jù)全球份額的 3%和 2%，分別排名第6和第9。IGBT分立器件方面，英飛凌以 29%的市占率穩(wěn)坐榜首，國內(nèi)廠商士蘭微以 4%的市占率排名第八。