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新能源汽車東風已至功率半導體乘風而起

發(fā)布時間：2021-08-11 17:25:58 文章來源：格隆匯

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借著“全球汽車電動化”的東風，功率半導體行業(yè)乘風而起，汽車的智能化和電動化趨勢正明顯帶動車用半導體的價值量提升。

與此同時，面對半導體需求量突增、海外交期延長等因素，國產(chǎn)功率半導體廠商將迎來國產(chǎn)替代的契機，國內(nèi)廠商有望受益。

開源證券電子團隊發(fā)布行業(yè)深度報告，深入剖析全球汽車電動化背景下，功率半導體的行業(yè)發(fā)展及其受益產(chǎn)業(yè)鏈，尋找最具投資價值的標的。

新能源汽車東風已至，功率半導體乘風而起

1、全球新能源汽車銷量快速增長，滲透率不斷提升

隨著全球環(huán)保政策日益趨嚴、能源結(jié)構(gòu)改善要求日益迫切，各國紛紛制定新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃，以純電、油電混合為主要動力形式的新能源汽車進入快速發(fā)展期，汽車電動化為大勢所趨。

多國政府出臺規(guī)劃推進新能源汽車發(fā)展

資料來源：ICCT、開源證券研究所

根據(jù)中國汽車工程學會編制的《節(jié)能與新能源技術路線圖2.0》，到2025年我國新能源汽車在新車銷量中滲透率將達到20%。根據(jù)中汽協(xié)預測，2025年我國汽車銷量有望達3000萬輛，以20%的滲透率計算，屆時我國新能源汽車銷量有望達600萬輛。而到2035年，新能源汽車更將成為主流，占總銷量50%。

據(jù)EV Sales數(shù)據(jù)，2020年全球新能源乘用車銷量達312.48萬輛，即使在全球汽車市場萎縮的情況下，新能源乘用車仍保持了41.40%的高速增長。據(jù)EVTank預測，至2025年，全球新能源汽車銷量有望達到1200萬輛。

2025年全球新能源乘用車銷量有望達1200萬輛

數(shù)據(jù)來源：EVSales、開源證券研究所

2、新能源車用半導體價值量提升，功率半導體提升最為顯著

汽車的智能化和電動化趨勢正明顯帶動車用半導體的價值量提升。汽車智能化涵義主要包括汽車智能駕駛、智能座艙、網(wǎng)聯(lián)化等，在普通車輛的基礎上增加了先進的傳感器(雷達、攝像)、控制器、執(zhí)行器等裝置，通過車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換，顯著提升乘坐體驗，實現(xiàn)輔助駕駛乃至自動駕駛。汽車智能化主要帶動車用數(shù)字芯片、傳感器芯片及存儲芯片等的用量。

電動化是指動力電池替代燃油成為汽車的動力來源，電動機負責將動力電池的化學能轉(zhuǎn)化為汽車的動能。在這一過程中，用于電能功率轉(zhuǎn)換的功率半導體用量將得到顯著提升。功率半導體顯著受益電動化趨勢，是車用半導體中價值量提升最為顯著的類別之一。

功率半導體深度受益電動化趨勢，增長勢不可擋

1、IGBT是新能源車高壓系統(tǒng)核心器件，深度受益電動化趨勢

新能源汽車母線電壓通常在400V左右，而IGBT是一種耐高壓、高頻的電力電子開關器件，其額定電壓通常在600V以上，因此IGBT在汽車上的應用主要以高壓電能變換為主，最核心的應用為主驅(qū)逆變。

IGBT被用于主驅(qū)逆變

數(shù)據(jù)來源：Something about Tech、開源證券研究所

其余應用也包括車載OBC及電池管理/車載空調(diào)/轉(zhuǎn)向助力等高壓輔助系統(tǒng)，此外也應用于各類直流和交流充電樁。

IGBT主要在新能源汽車的高壓領域進行應用

資料來源：意法半導體

IGBT模塊還可以用于輔助功率逆變器，為車載空調(diào)系統(tǒng)等設備供電。出于效率的考慮，新能源汽車有許多應用采用高壓供電，如空調(diào)壓縮機、EPS電動助力轉(zhuǎn)向、主動底盤控制等。IGBT可用于以上這些輔助系統(tǒng)的DC-AC逆變/DC-DC變壓，使電流電壓符合負載端的用電需求。

IGBT用于為空調(diào)供電調(diào)節(jié)電壓

資料來源：英飛凌

除了直接裝載于新能源汽車上的應用，IGBT亦是直流充電樁的核心功率器件。與在OBC中的功能類似，IGBT在直流充電樁中的作用也是DC-DC變壓。直流充電樁的一端與交流電網(wǎng)相連，通過整流功率模塊將工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電，流經(jīng)DC-LINK電容穩(wěn)壓濾波進入DC-DC變壓環(huán)節(jié)。

IGBT在充電樁中用于DC-DC轉(zhuǎn)換

資料來源：世強硬創(chuàng)點商

2、MOSFET在低壓系統(tǒng)應用廣泛，未來用量將持續(xù)提升

汽車上的各類供電器件都是直接從蓄電池取電的，蓄電池電壓通常有24V和12V兩種。而新能源汽車的動力電池電壓普遍高達300-400V，因此新能源汽車高壓和低壓系統(tǒng)之間需要功率器件進行調(diào)壓，實現(xiàn)高低壓系統(tǒng)之間的電能流動。

MOSFET用于汽車高低壓系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換

資料來源：英飛凌

隨著汽車上電子部件的增多，MOSFET在汽車上的應用也與日俱增。我們統(tǒng)計了英飛凌提供的新能源汽車MOSFET解決方案，單車分立MOSFET器件用量可達接近200個(不同車型因電子部件不同，用量會有所差別)，若統(tǒng)計集成化設計的Switch、PMIC等功率半導體產(chǎn)品，整車低壓系統(tǒng)所用功率半導體產(chǎn)品用量將更大。據(jù)英飛凌預計，高端新能源汽車上MOSFET的用量可達400個左右。

統(tǒng)計英飛凌提供的解決方案對應的MOS數(shù)量接近200個

數(shù)據(jù)來源：英飛凌官網(wǎng)、開源證券研究所

(僅統(tǒng)計英飛凌提供的解決方案所用MOSFET分立器件數(shù)量，不同供應商的解決方案或不同車型所用數(shù)量會有所區(qū)別)

功率半導體加速國產(chǎn)替代，國產(chǎn)企業(yè)嶄露頭角

1、國產(chǎn)替代進度總體加快，車規(guī)器件準入門檻高

我國功率半導體產(chǎn)業(yè)起步晚，基礎低，在整體的技術實力和市場占有率上與海外廠商仍有較為明顯的差距。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，我國在中高端MOSFET及IGBT器件市場上，90%依賴進口，市場基本被歐美、日本企業(yè)壟斷。全球范圍來看，前十大功率半導體廠商均為海外廠商，合計占據(jù)60%的市場份額。

2019年全球功率半導體市場主要被海外廠商占據(jù)

數(shù)據(jù)來源：Omdia、開源證券研究所

產(chǎn)能緊張及地緣政治因素帶來國產(chǎn)替代契機，部分企業(yè)開始嶄露頭角。2017-2018年前后，全球功率半導體產(chǎn)能緊張，海外廠商器件交期延長，客戶需求得不到滿足。由此部分國內(nèi)客戶開始對國產(chǎn)功率器件進行供應認證，按下了功率半導體國產(chǎn)替代加速鍵。

2018Q4海外廠商功率半導體器件交期明顯延長

資料來源：電子發(fā)燒友、開源證券研究所

車規(guī)產(chǎn)品認證要求高，國產(chǎn)功率器件替代在汽車領域的替代總體仍處于較為初步的階段。汽車半導體產(chǎn)品的認證壁壘主要來自兩方面，一方面是ISO(國際化標準組織)、AEC-Q(汽車電子委員會)等國際組織的標準認證，是車規(guī)供應的進入門檻;另一方面是來自各家整車廠自身嚴格的標準認證。車規(guī)認證流程周期長、項目多、標準高，對供應商的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設施、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品穩(wěn)定性及安全性都提出了較高要求，形成了較高的進入門檻。目前我國功率半導體企業(yè)已經(jīng)全面進入消費級、中低端工業(yè)領域的供應，在汽車市場的供應滲透總體仍較為初步。

車規(guī)電子零部件供應認證壁壘高

資料來源：IND4汽車人、開源證券研究所

2、微型車為突破口，國產(chǎn)主驅(qū)IGBT發(fā)展加速

IGBT發(fā)明于上個世紀80年代，海外產(chǎn)品發(fā)展已有40年左右的時間，龍頭廠商英飛凌推出7代IGBT產(chǎn)品。經(jīng)過追趕，我國IGBT企業(yè)的技術和生產(chǎn)水平有了較大的進步，目前我國部分領先的IGBT企業(yè)能夠量產(chǎn)對標英飛凌5-6代的技術水平，與國際領先廠商技術水平仍有差距，但差距在不斷縮小。

英飛凌歷代IGBT芯片技術升級

數(shù)據(jù)來源：斯達半導招股書、開源證券研究所

我國領先企業(yè)已量產(chǎn)對標英飛凌第5-6代的產(chǎn)品

資料來源：各公司官網(wǎng)、開源證券研究所

在車規(guī)IGBT市場份額上國內(nèi)企業(yè)占比仍較小，國產(chǎn)替代空間大。據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2019年全球IGBT市場達63.4億美元。據(jù)Omdia數(shù)據(jù)，2019年國內(nèi)僅有斯達半導以2.5%的市占率進入了全球前十大IGBT模塊供應商，國內(nèi)企業(yè)開始嶄露頭角，但在市場份額上與海外廠商差距仍較大。

全球IGBT市場不斷成長

數(shù)據(jù)來源：Infineon、Yole、開源證券研究所

2019年全球IGBT市場主要被海外廠商壟斷

數(shù)據(jù)來源：Omdia、開源證券研究所

國產(chǎn)車規(guī)IGBT模塊借助我國肥沃的汽車市場土壤，在近幾年取得了長足的進步。據(jù)EV Sales，我國2020年新能源乘用車銷量127.19萬輛，占全球銷量的40.7%。同時，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到較大的政策扶持，經(jīng)過十余年的快速發(fā)展，已經(jīng)建立了從電池、電機、電控等核心零配件到整車裝配、自主品牌的完整自主產(chǎn)業(yè)鏈，為汽車半導體的逐步自主化提供了良好的土壤。

我國已建立起完整的新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：各公司官網(wǎng)、開源證券研究所

我國A00級新能源車占比較高

數(shù)據(jù)來源：乘聯(lián)會、開源證券研究所

A00級別新能源汽車在續(xù)航里程、輸出功率等方面的標準相對A級車及SUV較低，品牌車型眾多的A00級別新能源車對采用國產(chǎn)IGBT模塊的驗證測試秉持更為開放的態(tài)度。因此，以A00級微型新能源車為主要突破口，國產(chǎn)廠商在車規(guī)主驅(qū)逆變IGBT模塊領域取得了快速發(fā)展。

根據(jù)佐思汽研的數(shù)據(jù)，按照銷量數(shù)據(jù)來看，2019年英飛凌在中國新能源汽車IGBT領域排名第一，占比高達 49.3%，其次是比亞迪，主要給比亞迪品牌車型配套，占比20%，斯達半導體位居第三，市占率達到16.6%。

英飛凌占據(jù)國內(nèi)新能源汽車IGBT市場的半壁江山

數(shù)據(jù)來源：佐思汽研、開源證券研究所

造車“新勢力”或?qū)⒙氏乳_啟A級及以上車型的主驅(qū)IGBT模塊自主化進程。以蔚來、理想、小鵬等為代表的國內(nèi)造車“新勢力”的車型開發(fā)周期相對傳統(tǒng)車企更短、造車理念更為激進;相比合資、外資品牌的車企，大部分“新勢力”廠商對海外汽車半導體供應商的議價權(quán)不足，因此其出于成本控制和供應鏈保障的原因也更愿意嘗試引入國產(chǎn)供應商。國產(chǎn)IGBT模塊廠商有望先通過造車“新勢力”廠商進軍A級乃至更高級的新能源汽車市場。

展望未來，新能源汽車A00-A0級別市場占比將逐步下降，A級及以上市場占比提升，國內(nèi)企業(yè)一旦突破A級車型供應，也將受益新能源汽車消費升級帶來的量價齊升。

A00級別電動車銷量占比在2017-2019年持續(xù)下降

數(shù)據(jù)來源：中汽協(xié)、蓋世汽車數(shù)據(jù)庫、開源證券研究所

3、國內(nèi)領先MOSFET廠商初步進入車規(guī)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈

MOSFET市場空間廣闊，下游市場分散，我國MOSFET企業(yè)市占率低。2019年，我國本土龍頭企業(yè)華潤微以3.00%市占率位列全球第九大MOSFET供應商。被我國ODM龍頭企業(yè)聞泰科技收購的安世半導體則以4.10%的市占率位列全球第八大供應商。

2019年全球IGBT市場主要被海外廠商壟斷

數(shù)據(jù)來源：Omdia、開源證券研究所

近年來國內(nèi)MOSFET企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)明顯進步、產(chǎn)品矩陣迅速完善、代工/晶圓制造水平不斷提高，為全面進入車規(guī)供應鏈打下了基礎。

產(chǎn)品方面，以華潤微、士蘭微、華微電子、新潔能等為代表的企業(yè)，均建立起比較完備的產(chǎn)品體系，不僅有供應平面型、溝槽型(Trench)這類比較成熟的MOSFET種類的能力，也基本具備隔離柵(SGT)、超級結(jié)(SJ)等先進種類的MOSFET的能力，并且本土頭部企業(yè)的MOSFET產(chǎn)品線也基本做到比較完整的電壓、電流覆蓋。此外，聞泰科技則通過外延并購，將汽車MOSFET/二極管領先供應商安世半導體收入麾下，有望使得我國MOSFET的車規(guī)供應能力實現(xiàn)快速提升。

國內(nèi)硅基MOSFET產(chǎn)品系列較為完善

資料來源：華潤微招股說明書、英飛凌官網(wǎng)、新潔能官網(wǎng)、開源證券研究所

目前國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造工藝、封裝能力正不斷提升，未來有希望全面進入車規(guī)MOSFET產(chǎn)品的供應。

第三代半導體性能優(yōu)異，已開啟逐步滲透

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SiC屬于第三代半導體材料，以其制作成的功率器件性能優(yōu)異。SiC 具有高臨界磁場、高電子飽和速度與極高熱導率等特點，使得其器件適用于高壓、高頻、高溫的應用場景，相較于硅器件，可以顯著降低開關損耗。因此，SiC 可以制造高耐壓、大功率的電力電子器件，下游主要用于智能電網(wǎng)、新能源汽車等行業(yè)。

第三代半導體在高壓、高頻、高溫環(huán)境下表現(xiàn)優(yōu)異

資料來源：與非網(wǎng)、開源證券研究所

新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展將帶動SiC功率器件的市場需求。SiC功率器件能滿足新能源汽車多方位的需求，給新能源汽車帶來諸多方面的性能升級。

根據(jù) Yole預測，2019-2025年功率SiC市場將由5.41億美元增長至25.62億美元，年均復合增速高達約30%。其中新能源汽車市場(含主驅(qū)逆變、車載OBC、DC-DC轉(zhuǎn)換)為最大的增量來源，市場空間將從2.25億美元增長至15.53億美元。

新能源汽車市場為SiC需求最大的增量來源

資料來源：Yole

第三代半導體現(xiàn)階段的滲透瓶頸主要是成本過高，尤其是襯底的成本高企?，F(xiàn)有SiC單晶的制備常使用PVT法，該方法不可實施監(jiān)控，相當于黑匣子操作，生長出來的單晶位錯多，質(zhì)量難以提高。此外該方法生長速度較慢、難以生長形成大晶體，規(guī)?；a(chǎn)效率低。

第三代半導體制造流程總體與硅基半導體類似

資料來源：半導體行業(yè)觀察

當前全球市場上，6英寸SiC襯底已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，主流幾家大廠商推出8英寸襯底樣品。據(jù)CASA預計，5年內(nèi)8英寸將全面商用。隨著6英寸SiC單晶襯底和外延晶片的缺陷降低和質(zhì)量提高、8英寸產(chǎn)線有望逐步實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，SiC器件制造成本將持續(xù)下降，推進SiC器件和模塊的普及。

受益標的

1、斯達半導：IGBT國產(chǎn)替代領頭羊，車規(guī)IGBT供應破冰者

公司IGBT模塊收入占據(jù)2020年營收的94.65%，型號超過600種，電壓等級涵蓋100V～3300V，廣泛應用于新能源汽車、變頻器、逆變焊機、UPS、光伏/風電發(fā)力、SVG、白色家電等領域。

2020年，公司IGBT模塊配套逾20萬輛新能源汽車，覆蓋超過20家汽車品牌，處于國內(nèi)領先地位，是國內(nèi)為數(shù)不多能夠供應車規(guī)級IGBT模塊的廠商之一。公司不斷加強研發(fā)，有望提升IGBT模塊供應車型等級，實現(xiàn)產(chǎn)品銷售單價提升及銷售結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并憑借優(yōu)質(zhì)的客戶充分受益新能源車市場的快速發(fā)展。

2、士蘭微：產(chǎn)品線豐富的IDM廠商，IGBT產(chǎn)品實力強勁

公司是國內(nèi)半導體領先企業(yè)，現(xiàn)已形成器件(主要為功率半導體器件MOSFET、IGBT、二極管等產(chǎn)品)、集成電路(主要包括IPM、MCU、MEMS傳感器、電源管理芯片、數(shù)字音視頻電路等)、LED芯片及外延片等業(yè)務板塊，是國內(nèi)產(chǎn)品線最為齊全的半導體IDM廠商。公司投產(chǎn)國內(nèi)IDM廠商第一條12英寸功率產(chǎn)線，不斷發(fā)力功率半導體板塊，堅定走IDM之路。

公司歷史上歸母凈利潤波動較大，主要是受到LED業(yè)務利潤率降低、8英寸產(chǎn)線折舊壓力較大等因素影響?，F(xiàn)階段公司基本面迎改善：LED業(yè)務收入占比總體呈下降趨勢，影響逐漸減小;公司資本開支已連續(xù)2年下降，隨著8寸產(chǎn)線產(chǎn)能爬坡接近尾聲、營收體量不斷增加，公司折舊成本占營收比重也有望轉(zhuǎn)而下行，折舊壓力有望減小。結(jié)合功率半導體行業(yè)高景氣，公司業(yè)績有望在2020-2021兩年持續(xù)改善。

3、新潔能：MOSFET設計龍頭，已開啟新能源汽車滲透

公司MOSFET產(chǎn)品矩陣完善，是國內(nèi)少數(shù)幾家能夠研發(fā)設計并量產(chǎn)先進的屏蔽柵MOSFET和超級結(jié)MOSFET的廠家之一。

公司在車規(guī)MOSFET供應方面亦已有所突破，公司部分產(chǎn)品已經(jīng)應用到新能源汽車及充電樁等領域。據(jù)公司2020年年報，公司汽車領域客戶包括長城汽車、寧德時代、比亞迪等。此外，公司亦積極布局應用于汽車的第三代半導體產(chǎn)品，1200V新能源汽車用SiC MOSFET正在積極研發(fā)之中。

公司有望憑借自身深厚的技術積累和強大的代工資源(華虹半導體、長電科技等)獲得長足發(fā)展，充分受益功率半導體的國產(chǎn)化發(fā)展進程以及新能源汽車市場等下游的蓬勃發(fā)展。

4、捷捷微電：進擊的高效率民營IDM廠商，車規(guī)MOSFET建設中

公司立足晶閘管的領先地位，積極推進SGT MOS、SJ MOS、先進整流器、先進TVS等產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，成果顯著。2020年MOSFET在公司營收中占比已達20%，預計2021年有望進一步提升，為整體收入增長提供充足動能。

汽車產(chǎn)品方面，公司正積極開發(fā)應用于汽車的MOSFET產(chǎn)品，并配套建設相關產(chǎn)能。2021年6月8日，公司成功向不特定對象發(fā)行1,195萬張可轉(zhuǎn)換公司債券，募集資金總額11.95億元，擬全部用于投入車規(guī)級先進封測項目，幫助公司建立起DFN、TOLL、LFPACK、WCSP等形式的先進封裝制造能力，為公司MOSFET產(chǎn)品提升毛利率、打入車規(guī)等高端客戶提供有力支撐。

5、聞泰科技：收購安世半導體，大步跨入功率半導體行業(yè)

安世半導體(Nexperia)前身為恩智浦半導體公司的標準產(chǎn)品事業(yè)部，于2017年初開始獨立運營。安世半導體采用IDM模式運營，在德國和英國分別擁有一座晶圓廠，在中國東莞、菲律賓及馬尼拉設有封裝廠。據(jù)聞泰科技年報，2020年安世半導體營業(yè)收入達到98.92億元人民幣，在全球功率分立器件行業(yè)中位列第九。

2020年，安世半導體有45%的營業(yè)收入來自汽車領域，是全球汽車半導體的龍頭企業(yè)之一，擁有近1.6萬種產(chǎn)品料號，在汽車類POWER MOSFET預計市場地位僅次于英飛凌。聞泰科技通過收購安世半導體，大踏步進入半導體領域，也有望整體提升了我國功率半導體的供應水平和能力。2021年，聞泰科技在上海臨港的12英寸車規(guī)級晶圓產(chǎn)線開工建設，該產(chǎn)線總投資120億元，預計年產(chǎn)晶圓40萬片，有望大幅提升安世半導體服務我國本土新能源汽車市場的能力，為公司掘金我國新能源汽車市場的快速發(fā)展打下扎實的基礎。

受益公司盈利預測與估值