作者:徐風,編輯:小市妹
當半導體還在去庫存時,IGBT市場卻“高燒不退”。
(資料圖片僅供參考)
近期包括英飛凌、安森美等在內(nèi)的海外大廠,交付周期最長達到了53周。一位業(yè)內(nèi)人士感慨:“漲價搶貨已不是新鮮事,不是價格多高的問題,而是根本買不到?!?/p>
IGBT作為電子行業(yè)的“CPU”,市場一直以來被國外廠商占據(jù),而在國產(chǎn)化大潮下,誰能率先站出來?
【缺貨仍是關鍵詞】
功率半導體作為半導體行業(yè)的細分領域,是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵钠骷?,重要性不言而喻。IGBT則是新一代功率半導體分立器件的代表性產(chǎn)品。
相對于二極管、晶閘管等中小功率半導體器件,IGBT具有高頻高電壓、大電流、損耗小,及易開關等特點,更適合于600V及以上的交流電機、變頻器、電源開關等變流系統(tǒng)。
從市場規(guī)模來看,國內(nèi)IGBT行業(yè)正處在快速發(fā)展階段。據(jù)東方財富研究,國內(nèi)市場規(guī)模到2025年將增長至522億,復合增速達22%。
下游應用上新能源汽車、消費電子和工業(yè)控制是IGBT的主要應用領域。三者占比分別為31%、27%和20%,另外風光儲等新能源電力領域占比也達到了11%。
隨著新能源的爆火,缺貨成了近年來的“家常便飯”,海外大廠交期普遍在50周以上。積壓訂單也與日俱增,有的大廠甚至干脆停止接單。
其中2022年英飛凌積壓訂單金額達430億歐元,是同年營收142億歐元的3倍有余。而安森美早在2022年5月就宣布到2023年底不再接受新訂單。
剖析IGBT緊缺的原因,需求自然首當其沖。
2020年之前,工控還是下游應用的第一大領域,而近年來在新能源汽車和電力新能源的帶動下,IGBT需求陡然上升。
尤其是新能源汽車,IGBT是電控系統(tǒng)和充電樁的核心器件,決定了整車的能源利用效率。不僅如此,車載空調(diào)、逆變器、發(fā)電機等也是IGBT的消耗“大戶”。
據(jù)券商研報,IGBT約占電機驅(qū)動系統(tǒng)成本的一半,而電機驅(qū)動系統(tǒng)占整車成本的15-20%,也就是說IGBT要占到整車成本的7-10%。
在供給上,受此前疫情和半導體處于下行周期影響,大廠擴產(chǎn)較為謹慎。據(jù)DIGITIMES研究數(shù)據(jù)顯示,海外大廠2021-2022年產(chǎn)能僅分別增長了3.6%和2.7%。
此外,兩年的建設周期和一年左右的認證周期,也使得全球IGBT芯片供需缺口持續(xù)存在。
還有一個重要信號,2023年3月,特斯拉宣布將減少碳化硅SiC用量的75%,而IGBT作為潛在替代方案,或?qū)⑦M一步加劇供應緊張。
SiC作為第三代半導體芯片材料,相對于IGBT的Si硅基材料性能更強。據(jù)國信證券,SiC熱導率及熔點是Si的2-3倍,電子飽和速度是Si的2-3倍,工作頻率是Si的10倍,開關損耗最多可減少74%。
雖然SiC性能優(yōu)越,但成本居高不下是縈繞在產(chǎn)品端的一道難題。目前SiC器件價格大約是Si的4-5倍,且Si材料在生產(chǎn)工藝上更為成熟,生產(chǎn)周期更短,良率更高。
一旦特斯拉出于降本需求大幅降低SiC用量,啟用IGBT替代方案,其他車企跟進后必將影響行業(yè)的供需格局。
【國內(nèi)廠商的激蕩三年】
當前IGBT產(chǎn)業(yè)處在一片藍海,但目前市場主要被英飛凌、安森美等外資品牌占據(jù),國產(chǎn)品牌占有率較小。
從IGBT的產(chǎn)品分類來看,按照其封裝形式的不同,可分為IGBT單管、IPM和IGBT模塊。其中IGBT單管和IPM模塊主要應用在中小功率場景,前者應用在小功率的家用電器、分部式光伏逆變器等;后者應用于變頻空調(diào)、變頻洗衣機等白色家電產(chǎn)品。而IGBT模塊應用于大功率變頻器、新能源車、集中式光伏等領域。
由于IPM模塊主要應用在傳統(tǒng)家電領域,未來市場增速慢于應用在新能源領域的IGBT單管和IGBT模塊。
據(jù)國金證券研究,2021年全球IGBT市場規(guī)模為84億美元,其中IPM、IGBT單管及IGBT模塊市場規(guī)模分別為20億美元、22億美元和42億美元,對應的2016-2021年的期間復合增速分別為11%、19%和17%。
從全球競爭格局看,據(jù)東方證券數(shù)據(jù),2021年全球IGBT模塊前五大廠商占據(jù)了67%的市場份額,其中英飛凌占比達33%,國內(nèi)的斯達半導和時代電氣分別僅為3%和2%;在整體分立器件上,英飛凌同樣穩(wěn)居榜首,士蘭微則占4%排在第八。
▲來源:東方證券
體現(xiàn)在產(chǎn)品技術上,中國IGBT廠商的第6/7代產(chǎn)品與海外差距在5年左右。東吳證券做過研究,當下國內(nèi)廠商推出的對標英飛凌的6代產(chǎn)品,性能上仍相當于其2007年生產(chǎn)的第4代產(chǎn)品。
且如斯達半導、士蘭微等最新推出的對標英飛凌的第7代產(chǎn)品,離量產(chǎn)都還有距離。
但從IGBT國內(nèi)外擴產(chǎn)情況看,近年來海外大廠的謹慎擴產(chǎn)恰恰給國內(nèi)廠商留下了追趕空間。
在下游市場快速增長的2021-2023年,國內(nèi)廠商產(chǎn)能快速擴張。據(jù)DIGITIMES研究統(tǒng)計,同期國內(nèi)廠商產(chǎn)能年均增速都超過了60%,而海外大廠產(chǎn)能預計到2024年后才會快速釋放。據(jù)東方財富研究,2021年國產(chǎn)自給率為19.55%,預計到2023年將達32.92%。
盡管與海外大廠存在差距,但行業(yè)每代10年左右的更新周期也給了國產(chǎn)品牌趕超的機會。
在一眾國內(nèi)廠商中,最終誰能突圍?
【中國的“英飛凌”】
國內(nèi)IGBT行業(yè)佼佼者,當屬斯達半導、士蘭微和時代電氣。
從業(yè)務上看,三者涉及的業(yè)務方向不同,斯達半導優(yōu)勢在于IGBT模塊,主要覆蓋新能源汽車和工控領域;士蘭微則以IGBT單管和IPM模塊為主,2021年公司在全球IGBT單管/IPM模塊市占率達2.6%、2.2%,均位列國內(nèi)品類第一。其重點應用在工控和家電領域。
時代電氣則背靠中車“大腿”,在軌交、電網(wǎng)領域大幅領先。在國內(nèi)IGBT模塊市場中位居第二位,僅次于斯達半導。
縱觀三家廠商,可以說斯達半導吃到了這波新能源汽車發(fā)展的紅利,士蘭微、時代電氣雖然積淀很厚,但在新能源利潤最為豐厚的模塊部分并未做到第一。
而這主要與二者進軍新能源汽車領域較晚有關。
時代電氣在2012年收購英國丹尼克斯后,開始只在軌交領域研發(fā)高壓IGBT模塊,2017年才開始進軍車規(guī)級的IGBT產(chǎn)品;而此前一直身處家電領域的士蘭微,到2018年才開始接觸。且當前士蘭微主流產(chǎn)品仍然停留在第五代,時代電氣和斯達半導都已經(jīng)來到了第六代。
反觀斯達半導,早在2013年就專注新能源汽車IGBT模塊的研發(fā),在高壁壘的IGBT行業(yè),先發(fā)優(yōu)勢更為明顯。
其基于第七代微溝槽技術,推出的新一代車規(guī)級650V/750VIGBT芯片已通過客戶驗證,預計2023年開始批量供貨;而士蘭微的第七代產(chǎn)品目前還處在送審階段,離量產(chǎn)還有距離;時代電氣則處于剛剛研發(fā)成功的狀態(tài),還有待商業(yè)化推廣。
在SiC碳化硅模塊應用上斯達半導也處于國內(nèi)領先。
斯達半導自2015年開始便研發(fā)SiC模塊,截至2021年9月,已經(jīng)獲得總金額約3.43億元的車規(guī)級SiC模塊的訂單,并獲得多款車型定點。
而士蘭微的車規(guī)級SiC模塊于2021年才研發(fā)成功,2022年10月首個SiC器件芯片初步通線;時代電氣在2022年才對首款SiC產(chǎn)品進行小批量驗證。
從業(yè)務模式來看,士蘭微、時代電氣以IDM模式為主,產(chǎn)品更新周期短是其一大優(yōu)勢,一般為3個月。斯達半導以Fabless模式為主,迭代周期相對較長,為6個月。這對斯達半導的后續(xù)市場開拓會有一定影響。
所謂IDM和Fabless模式,可以理解為廠商自主和外協(xié)生產(chǎn)兩種模式,在Fabless模式下,廠商只把控芯片設計,將制造環(huán)節(jié)委托給合作廠商,此后再歷經(jīng)芯片的質(zhì)量篩選及模塊的封裝測試。而IDM模式廠商通過自建芯片廠,在芯片出廠時就進行質(zhì)量測試,能更快滿足客戶定制化要求,省去了出廠后多輪測試的時間。
但事有兩面,沒有自己的制造廠資產(chǎn)也更輕,成本費用相對較低。2022年,斯達半導期間費用率僅為7%,遠低于士蘭微的17.38%和時代電氣的19.74%。
而當前斯達半導也在向IDM模式轉(zhuǎn)移,其正在建設超3300V高壓IGBT芯片和SIC芯片產(chǎn)線,并將擁有自己的芯片廠線。
另外,斯達半導更專注于IGBT領域,模塊營收占比超80%,成長性更好。從凈利潤增長情況看,2019-2022年由1.35億增長至8.18億,期間復合增速達82.31%,規(guī)模增長超5倍,增長也相對穩(wěn)定。
而另外兩家涉及領域較多,業(yè)績影響因素也較多。如士蘭微,除了分立器件,還有集成電路和發(fā)光二極管業(yè)務,分立器件營收占比剛剛過半。2019-2020年其凈利潤表現(xiàn)較差,主要在于LED行業(yè)的不景氣,2021年隨著行業(yè)回暖及分立器件業(yè)務的快速發(fā)展才使得凈利潤大漲。但2022年凈利潤再次下降超30%,主要與原材料供應不足、下游家電等消費市場低迷有關。
而時代電氣的功率半導體器件業(yè)務營收占比僅10.18%,近年來其業(yè)務增長較快,但公司整體凈利潤規(guī)模仍維持在25億左右水平。
在盈利能力上,2022年斯達半導超40%毛利率和30.34%的凈利率,也高于士蘭微的29.45%和12.65%,以及時代電氣的32.69%和14.34%。
綜合來看,國內(nèi)廠商中斯達半導在IGBT上的技術和產(chǎn)能相對領先,有機會率先實現(xiàn)突圍。
尤其是在新能源車功率模塊上。據(jù)國金證券研究,2022年1-9月,英飛凌、比亞迪半導體和斯達半導的裝機量占比分別為25.7%、21.1%和15.8%,與國外廠商的差距并不大。
據(jù)了解,2025年前后,國內(nèi)第七代產(chǎn)品將大規(guī)模量產(chǎn),國產(chǎn)化率將進一步提升,在新能源汽車這一重要領域中,英飛凌有可能喪失國內(nèi)市場份額第一的位置。
隨著技術剪刀差不斷縮小,下一代產(chǎn)品是國內(nèi)外廠商真正交鋒的時刻。
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