绝缘栅

IGBT成为双碳最受益的功率半导体,

发布时间:2022/9/30 20:18:04   
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来源:智通财经网

  由于汽车缺芯的影响,年初以来,功率半导体IGBT(绝缘栅双极晶体管)的产能一直备受   实际上,IGBT的应用范围除了传统的电力机车、高速动车组、地铁轨道等交通领域,在新能源汽车、风电、光伏、变频器等领域都有广泛应用。

  年初IGBT企业股价的推动主要是汽车芯片需求驱动,而近期,IGBT企业股价又出现明显的上涨,如时代电气()近三个交易日,股价涨幅超15%。

  行情来源:智通财经

  和上轮不一样的是,此番IGBT企业股价上涨除了新能源汽车需求高以外,还与风光发电需求增加有关。

  “双碳”下的受益路径

  背靠国家提出的“年前碳达峰”和“年前碳中和”策略,“双碳”也是从去年以来大家比较认可的投资主线。

  由于目前新能源发电以光伏和风力发电为主,而功率半导体的IGBT是风电和光伏逆变器的核心零部件,可以理解为电力电子行业里的“CPU”。

  由于电有高压电,低压电,IGBT的作用,就是将高压转换成低压,低压转换成高压。

  按照封装的方式区分,有IGBT分立器件、IGBT模块以及IPM。

  其中,IGBT模块又是IGBT最常见的形式,它是将多个IGBT芯片封装在一起,实现更大功率、更强的散热能力。

  虽然功率器件在整台电力电子装置中的价值通常不会超过总价值的20%-30%,但对整机的总价值、尺寸、动态性能、过载能力、耐用性和可靠性起着十分重要的作用。

  IGBT是构成太阳能光伏发电关键电路的重要开关器件。之前国内外大多数光伏发电系统是采用功率场效应管MOSFET构成的逆变电路。然而随着电压的升高,MOSFET的通态电阻也会随着增大,在一些高压大容量的系统中,MOSFET会因其通态电阻过大而导致增加开关损耗的缺点。

  相比之下,IGBT通态电流大,正反向组态电压比较高,通过电压来控制导通或关断,这些特点使IGBT在中、高压容量的系统中更具优势,因此采用IGBT构成太阳能光伏发电关键电路的开关器件,有助于减少整个系统不必要的损耗,使其达到最佳工作状态。

  根据中电联数据显示,截至8月末,太阳能发电2.8亿千瓦(其中,光伏发电和光热发电分别为万千瓦和52万千瓦),同比增长24.6%。根据中国光伏行业协会预测,年全球光伏每年装机将达到-GW(1GW=10亿瓦)。据国际光伏技术路线图(ITRPV)预测,随着“平价上网”时代的全面到来,在市场因素的驱动下,到年全球每年新增装机容量将攀升至GW,年全球累计装机容量将达到GW。

  目前集中式光伏逆变器成本在0.16-0.17元/W,组串式光伏逆变器成本在0.2元/W左右,总体光伏逆变器成本在0.2元/W左右。根据行业调研数据,IGBT模块占光伏逆变器总成本比例约为10%,即光伏IGBT模块价值量约为0.02元/W。由此可测算出,年全球光伏IGBT价值量为23亿元,安信证券预计到年全球光伏IGBT市场规模将达到53亿元。

  IGBT供不应求,国产替代正崛起

  除了发电端的用途外,输电端、变电端带来的需求以外,用电端的新能源汽车对IGBT也有大量的需求。

  随着全球不断推行更加严格的碳排放标准,国内环保监管趋严,政策引导将持续推动新能源汽车市场高速发展。年10月,工信部发布了《新能源汽车产业发展规划(-年)》(意见稿),规划指出,年我国新能源汽车新车销售量将达到汽车新车销售总量的20%左右,年达到40%。

  截至年6月,我国新能源汽车渗透率达12.69%,参考智能手机渗透率提升过程,随着新能源汽车逐步量产,相关元器件开始在规模生产下实现成本快速下降,新能源汽车渗透率将出现加速提升。

  然而在巨大的需求下,当前IGBT也存在较大的供需缺口。

  年国产IGBT仅有万只,需求量则达到万只。并且随着国内新能源、汽车电子、高铁动车等领域的高速发展,IGBT供不应求的情况目前仍在加剧。年,国内IGBT需求在1.1亿只以上,然而供给只有0.2亿只左右。

  年,全球IGBT模块市场规模约亿元,中国的需求就占了一半,同年市场规模为亿元。在各端需求的带动下,国内IGBT的市场规模将以15.75%的增速增长,年整体市场规模将达到.8亿元。

  根据Yole预测,年国内IGBT的需求量达到1.96亿只,然供给只能达到0.78亿只。

  为什么供给会跟不上呢?

  在芯片设计层面,IGBT为应用场景服务,只有下游做大做强,上游的研发才能跟上。

  IGBT的全球供应中,英飞凌、三菱、ABB在V以上电压等级的工业IGBT领域占绝对优势;在0V以上电压等级的高压IGBT技术领域几乎处于垄断地位。

  在大功率沟槽技术方面,英飞凌与三菱公司处于国际领先水平。西门康、仙童等在V及以下电压等级的消费IGBT领域处于优势地位。英飞凌的崛起,得益于德国的强大汽车工业体系,依托宝马、奔驰、奥迪等车企。三菱的高占比,得益于日本家电行业的发达,三菱的空调催生了三菱电机。

  因此,在海外企业的垄断下,短期国内的IGBT企业并不多。

  此外,根据富昌电子的年Q2市场行情报告显示,目前英飞凌、意法半导体、Microsemi等IGBT供应商的供货周期普遍维持在30-50周左右,且交期有延长趋势,而IGBT正常的供货周期是在8-12周左右。

  再者,IGBT是一个资本密集型产品,进入门槛高。例如,8寸线每月1万片产能,设备的投入就需要30亿元,每一代工艺的更新也需要不停地投钱研发,如果客户没有批量订单导入,财务资金压力很大。这就使得,专注于某一个应用领域的公司,很难在短时间跨越到其他应用领域,新的企业也较难进来。

  受国际市场供货紧张影响,国内IGBT行业近年开启加速增长。除华为开始布局之外,比亚迪微电子、中车时代电气、斯达半导、士兰微等部分企业已经实现量产。此外,近年来,原从事二极管、三级管、晶闸管等技术含量较低的功率半导体厂商,华微电子、扬杰科技、捷捷微电以及台基股份等纷纷向MOSFET与IGBT领域突围。国内的IGBT在芯片设计、晶圆制造、模块封装等整个产业链基本都已有布局。整体来看,中国IGBT产业链正逐步具备国产替代能力。

  因此,IGBT的投资逻辑可以总结为:需求贯穿全周期+供给短缺+国产替代加速

  多个项目即将投产,供需失衡下时代电气将受益

  智通财经APP了解到,时代电气成立于年,是一家中国中车旗下的,总部位于湖南株洲的轨道交通装备及新兴装备供应商。公司当前主营产品包括轨交电气装备、轨道工程机械、通信信号系统、功率半导体器件、工业变流产品、新能源汽车电驱系统、传感器件、海工装备等,其中轨交装备是公司的基石产品。下游客户覆盖中国中车、国铁集团及地方铁路公司、国家电网、广汽、东风、一汽、长安、理想、小鹏、汇川、蜂巢能源等。

  在夯实轨道交通业务的基础上,利用公司在电气领域深厚的技术积累,积极开拓新兴业务。在功率半导体领域,公司是全球为数不多的同时掌握IGBT、SiC、大功率晶闸管及IGCT器件及其组件技术,且集器件开发、生产与应用于一体的IDM模式企业。建有6英寸双极器件、8英寸IGBT和6英寸碳化硅的产业化基地,拥有芯片、模块、组件及应用的全套自主技术,器件应用于输配电、轨道交通、新能源汽车和工业等多个领域。

  年上半年公司实现营业收入52.66亿元,同比下降4.88%;扣非归母净利润4.14亿元,同比下降29.28%。导致业绩下降的主要原因为所得税实际税率下降所致。

  另外,今年公司还成功在A股科创板IPO上市。根据招股书显示,公司预计今年下半年将会5个项目转固。

  而上述项目的投产,将为公司在供需失衡的IGBT市场中创造不菲的受益。



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