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新能源大势所趋,IGBT国产化势在必行
2023/09/27
近日,时代电气公告称,时代电气投资111亿元加速扩产IGBT项目,投资方向均为中低压功率器件。此外,公司宣布正式成为法雷奥集团(Valeo)电驱动系统的IGBT模块供应商,斩获国际车厂雷诺250万台大单。
2022年时代电气车规级IGBT出货量几乎与英飞凌持平,国内市占率将快速攀升至首位。值得关注的是,2022年预计全球IGBT新增产能约6万片/月,国内厂商占全球2/3。
新恒利达资本投研团队认为:时代电气作为国产IGBT龙头,其扩产与定点意味着下游行业需求旺盛,现有产能下供不应求。取得国际一流Tier1供应商大单,国产功率半导体有能力进军海外市场。
新能源的“心脏”
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor )全称为绝缘栅双极型晶体管,IGBT属于Si基功率器件门槛最高的赛道之一,广泛应用于中高压场景,被业界称为电力电子装置的“CPU”。如果说以CPU为代表的集成电路领域是现代设备的“大脑”,那么功率半导体芯片就是提供动力的“心脏”。
它是由BJT 和 MOSFET 组成的复合功率半导体器件,既有 MOSFET 的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点,又有 BJT 导通电压低、通态电流大、损耗小的优点,在高压、大电流、高速等方面是其他功率器件不能比拟的,因而是电力电子领域较为理想的开关器件,是未来应用发展的主要方向。正是由于具有上述优点,IGBT 自 20 世纪 80 年代末开始工业化应用以来发展迅速,不仅在工业应用中取代了 MOSFET 和 GTR,甚至已扩展到 SCR及 GTO 占优势的大功率应用领域,还在消费类电子应用中取代了 BJT、MOSFET等功率器件的许多应用领域

下游行业需求旺盛,现有产能供不应求
尽管目前,IGBT市场主要被欧美日的企业所垄断,但近年来,随着新能源汽车、光伏风电的快速发展、以及5G基站、工控等领域的推动,我国IGBT市场规模持续增长,预计2025年中国IGBT市场空间将达到601亿元,复合年均增长率高达30%。
从去年IGBT 模块全球应用占比来看,工业控制占比 37%,电动汽车占比 28%。未来,汽车电动化、智能化推动车规级 IGBT成为增长最快的细分领域,新能源汽车在 2024 年将超过工业控制成为 IGBT 最大的下游应用领域,年均复合增长率达到 29.4%,远超行业平均增速。由于我国高铁发达,且下游工控发展不及国外,下游应用领域工业控制29%,轨道交通28%,新能源汽车12%,新能源发电8%,不过随着我国新能源领域的不断发展,新能车和光伏、风电这两块需求占比未来将持续上升。
图表 1 IGBT下游市场占比
数据来源:Yole Develpment,华安证券研究所
在新能源车领域,MOSFET、IGBT单车价值量均有显著增长。MOSFET来看,根据Yole数据及测算,新能源汽车(EV/HEV)的MOSFET单车价值量有望达到31美金,相比于传统燃油汽车的19美金,增长约12美金。IGBT来看,结合全球汽车销量和Yole、佐思汽研的报道,2020年新能源汽车(包括EV和HEV)单车IGBT价值量约为204美金。总体市场测算:国内电动车IGBT市场空间从2020年的2.0亿美金成长至2026年的22.3亿美金,CAGR为49.9%。MOSFET市场来看,由于燃油车亦采用MOSFET功率器件,我们测算2020年国内车规MOSFET市场空间为5.0亿美金,2026年将达到6.5亿美金,2020-2026年CAGR为4.6%。可以看到无论从单车价值量还是CAGR增速IGBT都是车规级功率半导体中的佼佼者,从整车成本来看,2019~2021 年新能源车中 A00 车IGBT成本占比为 20%~25%仅次于动力电池成本。
在光伏风电领域,新能源发电输出的电能需要通过光伏逆变器或风力发电逆变器将整流后的直流电逆变为符合电网要求的交流电后输入电网,IGBT 模块是光伏逆变器和风力发电逆变器的核心器件。随着国内光伏平价项目持续推进、新兴市场需求提升以及欧洲日益加剧的能源危机,预计海内外光伏装机容量将持续提升,带动 IGBT 模组需求稳定提升。
图表 2 中国光伏、风电装机量和IGBT市场规模预计持续增长(单位:GW,亿元)

数据来源:中国光伏行业协会、GWEC、开源证券研究所

IGBT国产化势在必行
全球IGBT市场供需失衡,对我国半导体产业、汽车工业影响巨大。在面临困难的同时,本土IGBT企业同样迎来了强势崛起的机遇,大幅提升IGBT国产化率成为可能。最近一年时间,全球供应链危机波及多个产业,半导体板块尤其引人关注。行业权威数据显示,汽车电控系统半导体核心部件车用级IGBT目前的市场缺口高达50%。值得一提的是,目前供应端的产能已经接近饱和,无法满足日益增长的市场需求。
近日,半导体巨头企业英飞凌就公开表示其订单积压严重,仅一季度的订单金额就超去年总营收的3倍。在供需失衡的情况下,我国IGBT相关产业链大受影响,这也让提升IGBT国产化率成为大势所趋。
图表 2022Q1 IGBT功率模块国内装机量

数据来源:NE时代、开源证券研究所
新恒利达资本高级投资经理吴狄龙认为:以往海外及国内IGBT市场主要被国外厂商如英飞凌、三菱、富士电机等占据。随着下游产业持续保持高景气度,国产IGBT厂商不断扩产形成规模化成本优势,研发技术逐渐追赶国外厂家,国产厂家具有更精准的市场洞悉能力,国产替代加速。国产IGBT厂商营收增速将加快,不断抢占全球市场份额。
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