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(报告出品方/分析师:开源证券刘翔盛晓君)
1、国产超级结MOSFET龙头,掘金新能源市场快速成长
1.1、深耕功率分立器件市场,国内高压超级结MOSFET龙头
公司成立于年,采用Fabless的运营模式,专注深耕功率分立器件的设计与研发。
公司主要产品为高压超级结MOSFET、中低压屏蔽栅MOSFET及具有自主知识产权器件结构的TGBT系列IGBT产品。公司自主创新对标氮化镓功率器件的超级硅MOSFET是超级结MOSFET的分支产品,已实现批量供货。
公司在超级结MOSFET领域具有技术优势和深厚的先发积累,并且具备华虹半导体的代工工艺和片量支持,是国内高压超级结MOSFET的龙头企业。
年,公司率先量产国内首款自主研发充电桩用功率半导体器件—GreenMOS,进入国际大厂长期垄断的工业电源应用领域。在“双碳”的大背景下,电源系统正追求小型化,高效化,公司GreenMOS系列高压超级结MOSFET产品基于其高效率低阻抗的特点,特别适用于直流大功率新能源汽车充电桩、光伏逆变器、工业及通信电源等应用领域。公司在高压超级结技术领域积累了包括优化电荷平衡技术、优化栅极设计及缓变电容核心原胞结构等行业领先的专利技术,产品的关键技术指标达到了与国际领先厂商可比的水平。
公司超级结MOSFET销售规模国内领先,发展前景广阔。
据公司招股书,公司年实现的高压超级结与超级硅产品合计销售收入占全球高压超级结MOSFET市场的3.80%,占中国高压超级结MOSFET市场的8.60%。在光伏、新能源汽车等市场对超级结MOSFET需求快速增长背景下,公司有望凭借技术和规模优势,率先受益国产化渗透提升,成长空间广阔。
公司收入结构中超级结MOSFET占比最高,年销售占比达到72.70%,是公司的拳头产品。除了高压超级结MOSFET之外,公司产品亦涵盖中低压屏蔽栅MOSFET以及公司特色创新的超级硅MOSFET、TGBT产品,产品料号丰富。公司高压超级结MOSFET产品以销售封装完毕的成品器件为主,有少量晶圆销售以满足少量拥有封装测试产线的客户的定制化需求。
公司系列产品广泛应用于新能源汽车直流充电桩、新能源汽车车载充电机、数据中心及通讯电源为代表的工业及车规级应用领域,以及以PC电源、适配器、TV电源板、手机快充为代表的消费电子应用领域。
公司实际控制人为董事长兼总经理龚轶以及董事兼CTO王鹏飞,两人为公司的联合创始人,合计直接持有公司股份22.03%。公司第一大股东为王鹏飞,直接持股12.07%,并通过作为苏州高维执行事务合伙人间接控制本公司股份3.32%;龚轶直接持股9.96%,并通过作为得数聚才执行事务合伙人间接控制本公司股份2.11%;王鹏飞和龚轶的一致行动人卢万松和王绍泽分别直接持股3.54%和1.63%,四人合计控制公司股份32.63%。
苏州元禾通过中新创投和原点创投合计间接持有公司16.73%股份。聚源聚芯直接持有公司7.46%股份。苏州高维系员工持股平台,持有公司3.32%的股份,体现公司对员工的充分激励。华为控股的哈勃科技投资持有公司4.94%的股份,彰显下游客户、产业同仁对公司实力的认可和对公司发展前景的充分信心。
公司管理层及核心研发人员深耕功率半导体行业,产业经历丰富。截至年12月31日,公司研发人员数33人,占比达44%。公司管理层是技术人员班底,核心管理和研发人员具有英飞凌、奇梦达等国际半导体企业技术研发经历,同时也具备华润上华等国内功率半导体企业的工作经历。
1.2、下游以工业及车规级应用为主,不断开拓新客户群体
公司凭借在高压超级结MOSFET的技术优势和先发积累,在工业及车规级应用设备领域积累了深厚的客户资源。-H1期间公司工业及车规级产品收入占比稳步增长,终端客户群体持续优化,公司有望充分受益新能源汽车、光伏发电以及“东数西算”领域的持续高景气。
公司产品应用领域不断外拓,已在各应用领域积累了全球知名的品牌客户群。
如公司高压超级结MOSFET产品在新能源汽车车载充电机领域批量出货给比亚迪、英搏尔、铁城科技、英威腾等领先企业;在光伏逆变、储能领域批量出货给昱能科技、禾迈股份、洛伦兹、宁德时代等,并给爱士惟、古瑞瓦特、锦浪科技等企业送测认证;在数据中心服务器电源领域批量出货给维谛技术、中国长城、高斯宝等客户。
工业及车规级终端应用领域客户认证壁垒高,产品需要通过较为严格的质量认证测试,一旦通过客户的认证并开启大规模出货后,双方将形成长期稳定的合作关系。公司客户群体不断扩容,客户质量不断提升,有望取得长足稳定发展。
1.3、下游需求增长叠加产品结构改善,推动业绩及盈利能力快速上涨
受益功率半导体国产替代进程,公司产品下游需求饱满,公司不断开拓新市场新客户,营收和利润保持增长。-年公司营收CAGR达42%,年,公司营收为7.82亿元,取得%的同比增速。公司年归母净利润为1.47亿元,同比增速达%。
公司收入和利润实现高增长,一方面是受益于持续饱满的下游需求,公司产品销量快速增长;另一方面公司产品结构持续优化,使得产品均价有明显提升。尤其是年,公司产品应用在5G基站电源、通信电源、新能源汽车直流充电桩、工业电源等领域的比例明显提升,上述应用领域由于涉及长时间高压、高电流的工作环境,对产品的耐用性和可靠性要求较高,产品销售单价相应较高,其销售占比的提升明显拉动了公司产品销售均价。
受益行业下游饱满需求及产品结构优化,公司毛利率亦有明显提升。
Q1公司销售毛利率达32.93%,同比Q1提升5.96个pct。分产品来看,公司不同产品毛利率变动趋势基本一致,毛利率提升明显。随着公司上市以后品牌知名度进一步提升、募集资金投入产品产业化项目,有望借助国产化加速替代机遇,取得规模上的长足发展,增强对上游代工费用的议价权。长期看公司毛利率中枢有望不断提升。
公司年-年前三季度管理和销售费用率保持下降,主要是公司业务规模及营收快速增长,规模效应开始逐渐显现。
公司研发支出总体呈上升趋势,年研发支出为万元,研发费用率为5.30%。公司在和年对部分核心员工实施了股权激励,分别计提了万元、万元的股份支付。剔除股份支付后,公司研发费用随经营规模的扩大而增长,研发费用率稳定在5%以上。
公司采用Fabless运营模式,在晶圆和封测环节均与国内主流代工厂保持长期稳定的合作关系,长期发展有充分产能支撑。
公司主要的晶圆代工厂为华虹半导体,其作为国内领先的半导体代工厂商,在功率半导体代工领域具有深厚的技术工艺积累,并积极进行产能扩张,为公司的产品品质和产品产能提供有力支撑。
此外,面对饱满的下游需求,公司在年加大了对粤芯半导体的晶圆代工服务采购,H1向粤芯半导体采购金额达.6万元,粤芯半导体成为公司第二大晶圆代工供应商。封测服务方面,公司主要与国内领先的封测厂商天水华天以及成都集佳合作,封测产能保障充分。(报告来源:远瞻智库)
2、功率半导体器件应用广泛,受益国产替代前景广阔
2.1、功率器件市场规模大,MOSFET器件市场占比高
据Omdia测算,年全球功率半导体市场规模亿美元,而中国是全球最大的功率半导体消费国,年市场规模达到亿美元,占全球市场比例高达38%。受新冠疫情影响,全球和中国功率半导体市场规模在年呈现一定的下降。预计年后功率半导体市场将保持增长。
公司产品主要为功率半导体中的功率分立器件,主要为功率MOSFET以及IGBT,是功率分立器件市场中规模占比最大的两类器件。
据Omdia,年全球功率分立器件和模组规模为亿美元,其中MOSFET器件市场规模为81.0亿美金,占比达38.76%;IGBT类产品(含单管、模块及IPM模块)市场规模为66.5亿美金,占比达31.82%。MOSFET器件和IGBT器件下游应用广泛,随着新能源汽车、新能源发电、通信、计算机、消费电子等应用需求增长,全球MOSFET及IGBT分立器件市场将持续扩大。
全球MOSFET市场被主要欧美日企业占据,未来国产化替代空间广阔。
功率二极管、功率三极管、晶闸管等分立器件产品大部分已实现国产化,而功率MOSFET特别是超级结MOSFET、IGBT等高端分立器件产品由于其技术及工艺的复杂度还较大程度上依赖进口,国内企业市场占比较少,国产替代空间广阔。
2.2、超级结MOSFET性能优异,受益充电桩等行业需求快速发展
高压MOSFET通常指工作电压为V以上的MOSFET功率器件,通常包括平面型和超级结型。高压MOSFET工业级产品广泛应用于新能源汽车直流充电桩、新能源汽车车载充电机、5G基站电源及通信电源等;消费级产品则主要应用在PC电源、适配器、TV电源板和手机快充等领域。公司高压MOSFET产品均为超级结MOSFET,相较平面型工艺更复杂,性能更具优势。
超级结MOSFET具备更好的导通特性,可以工作于更大的电流条件。
传统的高压MOSFET采用平面栅结构,要获得更高的击穿电压需要加厚外延层和更淡的掺杂浓度,其导通电阻和损耗随着外延层厚度增加而急剧增大,额定电流同步降低。
采用超级结设计的高压MOSFET的漂移区具有多个P型柱,可以补偿N区中的电荷,在器件导通时,N掺杂区作为导通时的电流通路,较厚的EPI区域使得器件具有更高的击穿电压。高密度放置细长的P型柱可以使得MOSFET芯片在尺寸缩小的同时保留通过电压和电流的能力,而芯片小型化又可以减小器件的导通电阻。由此,超级结MOSFET结构兼具高耐压特性和低电阻特性,常用于高能效和高功率密度的快速开关应用中,正在多个市场逐步取代平面高压MOSFET。
随着5G通讯、汽车电动化、高性能充电器等领域的发展,高压超级结MOSFET将拥有更快的市场增速。据Omdia数据,年硅基MOSFET的晶圆月出货量(折合8英寸)为59.7万片,预计到年将增长至73.9万片,CAGR为4.3%。其中,超级结MOSFET预计将由23.8万片增长到35.1万片,CAGR为8.1%,增长速度约为普通MOSFET的器件的两倍左右。
直流充电桩不断普及建设,拉动功率半导体需求。
直流充电桩充电功率高,采用的功率器件以IGBT、高压MOSFET为主。根据-年新增公共直流桩平均功率数据,公共直流充电功率逐步提高,年直流桩平均充电功率达到.76kW,预计未来新增公共直流充电桩充电功率普遍在kW左右。
而据英飞凌统计,kW的充电桩需要功率器件价值量在美元-美元,预计随着充电桩的不断建设,功率器件尤其是超级结MOSFET将迎来高速发展机遇。
5G基站部署将拉动功率半导体用量。年中国5G基站建设在60万个以上,5G基站对电源供应需求大,射频端功率半导体用量提升,雾计算、云计算拉动功率半导体需求量。
其中5G信号衰减更快,基站分布密度更高,基站数量将是4G的2-3倍。同时,5G网络部署需要增加发射天线和接收天线的数量,故需要使用MassiveMIMO技术。
据英飞凌统计,采用上述技术的天线陈列所需的MOSFET等功率半导体价值增加至美元,为原来的4倍。功率半导体器件中,超级结MOSFET能够显著降低高电压下MOSFET单位面积的导通电阻,可以更好满足5G基站建设需求。(报告来源:远瞻智库)
3、MOSFET及IGBT实力领先,自主创新实现差异化竞争
3.1、公司MOSFET产品料号多性能强,有望充分受益国产替代
公司产品规格数量大,产品系列齐全,可以更好地满足客户多样的需求。据公司年报,公司高压超级结MOSFET产品规格数量达到1款(含超级硅),中低压屏蔽栅MOSFET产品规格数达款,料号数量在行业内领先。
3.1.1、超级结MOSFET性能优异,自主创新超级硅MOSFET性能对标氮化镓器件
公司高压超级结MOSFET产品性能优异,达到国内领先国际先进水平。导通电阻(Rom)与栅极电荷(Qg)的乘积优值(FOM)是高压MOSFET的重要性能指标。
相同导通电阻下优值(FOM)越低,器件损耗越小,整体性能越强。而在相同耐压下,导通电阻越小,器件损耗越小,器件性能越强。
选择V电压平台,导通电阻为0.16Ω左右进行优值指标的对比,以及在V/V电压平台进行导通电阻的指标对比,公司高压超级结MOSFET器件性能水平达到海外先进厂商水平,对比国内厂商具有一定的性能优势。
公司超级结MOSFET全部采用深沟槽工艺实现量产,相对多次外延具有性能和一致性优势。在形成P柱的方法选择上,产业界一般采用多次外延堆叠(MultipleEPI)及深沟槽(DeepTrench)的方式。目前,多次外延堆叠方法更为普遍,主要方法是一次做一层,每一层重复一系列“生长-离子注入-退火”步骤。
而基于集成蚀刻的深沟槽方法则更快、更灵活,并产生性能更好的更统一的器件。公司在适用于超级结MOSFET的深槽结构设计及工艺技术上有深厚储备,与多层外延技术相比工艺难度更高,但性能更优。
公司持续在高压超级结MOSFET产品的开发和市场推广发力。
据公司年报,年,公司第四代GreenMOS高压超级结技术研发成功,预计于年内开始批量供货。年公司基于深沟槽超级结技术的中低压超级结MOSFET技术开发顺利进行,0V以上高压超级结MOSFET技术工程开发成功,具备量产能力;年公司基于12英寸先进工艺制程的高压超级结MOSFET技术进入大规模稳定量产,产品进入大量工业应用领域;基于12英寸制程的下一代超级结MOSFET技术开发顺利进行。
超级硅MOSFET(SuperSi系列)是公司超级结MOSFET产品中的重要产品线,是公司自主研发、在硅基平台上生产出的性能对标氮化镓功率器件的MOSFET产品。公司超级硅MOSFET产品通过调整器件结构、优化制造工艺,突破传统硅基器件性能瓶颈,具有极低的品质因数(FOM),同时具有比肩氮化镓功率MOSFET的开关速度,性能方面接近氮化镓功率器件。对比氮化镓器件具有工艺成熟度高、工艺成本低及可靠性高等的技术特点及竞争优势,特别适用于各种高密度高效率电源,包括直流充电桩、通信电源、工业照明电源、快速充电器、模块转换器、快充超薄类PC适配器、TV电源板等。
年,公司超级硅MOSFET营收万元,营收增长迅速。公司第二代超级硅功率MOSFET器件开发成功,同时展开第三代超级硅MOSFET器件的开发。超级硅MOSFET有望凭借其优异的产品性能和相对氮化镓产品的性价比优势,获取更大的市场份额,成为公司业绩的重要增长来源。
据公司招股书,公司在高压MOSFET(含超级硅MOSFET)全球细分市场占比3.80%,国内市场占比8.60%。作为国内超级结MOSFET龙头企业,有望凭借优异的产品性能、本土化的服务及性价比优势,率先受益国产替代进程。
3.1.2、中低压产品料号不断增加,有望取得长足发展
公司中低压屏蔽栅MOSFET年营收2.06亿元,占比达26.30%,同比提升7.09个pct,是公司营收的第二大来源。中低压MOSFET功率器件通常指工作电压为10V-V之间的MOSFET功率器件,主要包括沟槽栅MOSFET及屏蔽栅MOSFET。
公司中低压MOSFET产品全部采用的是屏蔽栅结构,相比于普通沟槽VDMOS,屏蔽栅MOSFET功率器件结构更复杂,需要更高的技术能力及制造工艺水平,性能也相应较高。
公司中低压屏蔽栅MOSFET设计及其工艺技术水平达到国际先进水平。选取在60V电压平台下的DFN5×6主流封装MOSFET产品进行性能指标对比,公司60V低压产品的导通电阻(Ron)和优值(FOM)水平处于国内领先,国际先进水平。
年,公司屏蔽栅产品料号达到款,相比H1的款增加了款。年公司25V-30V低压超高速屏蔽栅MOSFET开发成功并开始量产,为拓展数据中心电源服务器CPU供电芯片打下基础;公司V屏蔽栅MOSFET(SGTMOSFET)开发成功并开始量产,V与V电压规格技术开发顺利进行;公司继续拓展基于12英寸先进工艺制程的屏蔽栅MOSFET产品平台,形成了多个电压平台的规格并实现量产。
年公司中低压屏蔽栅MOSFET产品批量进入宝时得、创科集团、喜利得等国内外主要的电动工具厂商。公司亦努力发展家电应用相关领域,中低压屏蔽栅MOSFET已批量进入海尔集团、美的集团、伊莱克斯等客户。
公司屏蔽栅产品料号不断完善,有望受益新能源汽车、通讯、电动工具、家电等诸多下游对低压低损耗MOSFET产品的增长需求,取得长足发展。
3.2、公司TGBT产品采用自主创新器件结构,打造差异化竞争优势
IGBT全称绝缘栅双极晶体管,是由双极型三极管BJT和MOSFET组成的复合全控型电压驱动式器件,相对于MOSFET能承载更高的电流密度,广泛应用于逆变和变频等应用领域。
公司的TGBT(Tri-gateIGBT)产品区别于国际主流IGBT器件结构,采用了自主创新的Tri-gate器件结构,并在不提高制造难度前提下实现了关键技术参数的大幅优化。核心技术具体包括载流子控制技术、原胞功率调制技术以及独创的器件结构,提高了产品整体的工作稳定性、可靠性,也使得关键技术参数上有大幅的提高。
具体性能特点表现为:
(1)由于创新器件结构,Vcesat和Eoff得到平衡优化,相同Vcesat下的Eoff做到业内领先;
(2)降低Qgc和Qg,使米勒电容降低,提升了器件的开关速度,减小了动态损耗;
(3)减小了电流拖尾时间,适合高频工作,超高速版本最高可以达到kHz工作频率;
(4)降低了Qgc/Qge的比值,减小了栅极震荡,具备宽广的SOA,支持4倍大电流关断。
以饱和压降Vcesat和关闭损耗Eoff作为对比指标,选取公司高速系列及低饱和压降系列IGBT产品进行对比,公司V75AIGBT产品性能可对标国际上多款相近规格的产品,产品性能优异。
年是公司TGBT产品量产销售的第一年,公司TGBT全年营收万元,在光伏逆变器、储能、充电桩、电机驱动等领域获得客户的批量应用,并在以上领域多家头部客户如比亚迪、欣锐科技、古瑞瓦特等开启送测认证,获得客户认可,项目逐步推进。
公司TGBT通过创新的器件结构实现优异性能,有望与市场上功率半导体器件形成差异化竞争。目前公司TGBT产品已实现产业化,将为公司成长提供新动能。
3.3、募投资金推进产品研发升级,提升产品综合实力
公司拟投入募集资金9.39亿元,积极推进MOSFET、IGBT以及SiC功率器件的开发升级。其中4.82亿元投向相关研发及产业化建设项目,建设期为3年,4.57亿元作为科技发展储备。
公司将利用超级结与屏蔽栅功率产品升级及产业化项目,进一步夯实自身在超级结MOSFET的领先优势,并加强屏蔽栅MOSFET产品能力建设,提升综合能力。项目具体包括8英寸第三代超级结MOSFET产品及12英寸先进工艺超级结MOSFET产品的设计和工艺技术提升;第三代高速屏蔽栅中低压MOSFET及高鲁棒性中低压MOSFET产品的设计和工艺技术提升。
公司依托新结构功率器件研发及产业化项目,拟在未来三年陆续推出高速率IGBT、超级硅MOSFET以及新一代高速大电流功率器件产品。其中新一代高速大电流功率器件产品主要为V/VHybrid-FET器件的研发及产业化。研发工程中心项目则是围绕SiC器件、新型硅基高压功率器件方向进行产品技术的创新研发,为第三代半导体的布局打下基础。
4、盈利预测与估值
4.1、核心假设
(1)-年公司高压超级结MOSFET(含超级硅MOSFET)收入增速预计分别为52%/41%/34%;
(2)-年公司屏蔽栅MOSFET收入增速预计分别为32%/16%/18%;
(3)公司TGBT产品销售额基数较小,有望随着客户推广取得高增速,预计公司TGBT产品在-年取得0.36/1.10/2.08亿元销售额;
(4)公司-年毛利率预计分别为32.7%/31.8%/32.8%。
4.2、盈利预测与估值
公司在高压超级结MOSFET领域具有技术优势和深厚的先发积累,是该领域国内龙头企业。高压MOSFET应用于新能源汽车充电桩、车载充电器、基站电源等市场,市场空间广阔、行业增速高。
公司有望凭借技术优势引领高压MOSFET国产替代,并充分受益新能源等下游市场的高速发展。此外,公司屏蔽栅产品料号不断完善,产品性能对标国内外一线产商,有望受益新能源汽车、通讯等下游对低压低损耗MOSFET产品的增长需求,取得长足发展。
我们预计-年公司分别可实现净利润2.63/3.56/5.07亿元,EPS3.90/5.29/7.52元,当前股价对应PE61.8/45.6/32.1倍。
我们选取同为功率半导体Fabless企业的宏微科技、新洁能及斯达半导作为可比公司进行横向比较。
5、风险提示
(1)公司晶圆代工资源变动影响产能;(2)需求增长不及预期;(3)行业竞争加剧,毛利率下滑。
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