1.2 IGBT 芯片设计壁垒：难点在于不同参数的均衡取舍
IGBT 芯片由于其工作在大电流、高电压、高频率的环境下，对芯片的可靠 性要求较高，同时芯片设计需保证开通关断、抗短路能力和导通压降（控 制热量）三者处于均衡状态，芯片设计与参数调整优化十分特殊和复杂。
1.3 IGBT 芯片制造壁垒：难点在于减薄工艺、背面工艺
IGBT 芯片工艺难度较高，难点主要在于薄片工艺和背面工艺。IGBT 芯片 工艺可以按流程分为正面工艺、减薄工艺、背面工艺三个阶段。
减薄工艺需克服 8 英寸以上的硅片减薄至一定程度后极易翘曲、破碎的技 术难题。芯片减薄可以显著提升散热效率、减小芯片体积、提高器件性能。 对于特定 IGBT 器件，芯片厚度需要减薄到 100um 的量级，后续的加工处 理非常困难，硅片极易破碎和翘曲。
背面工艺需解决离子注入、背面激光退火难的问题。在对已减薄的硅片进 行离子注入的过程中，需要借助激光退火技术来精确控制硅片面的能量密 度。因正面金属熔点限制，背面退火难度较大。背面离子注入需要用到离 子注入设备，该设备技术难度极高，通常需通过国外采购，每台价格接近 1 亿元，会受到进口限制。
1.4 IGBT 模块封装壁垒：难点在于高可靠性
IGBT 模块的封装技术难度高，高可靠性设计和封装工艺控制是其技术难 点。IGBT 模块具有使用时间长的特点，汽车级模块的使用时间可达 15 年。 因此在封装过程中，模块对产品的可靠性和质量稳定性要求非常高。高可 靠性设计需要考虑材料匹配、高效散热、低寄生参数、高集成度。封装工 艺控制包括低空洞率焊接/烧结、高可靠互连、ESD 防护、老化筛选等，生 产中一个看似简单的环节往往需要长时间摸索才能熟练掌握，如铝线键合， 表面看只需把电路用铝线连接起来，但键合点的选择、键合的力度、时间 及键合机的参数设臵、键合过程中应用的夹具设计、员工操作方式等等都 会影响到产品的质量和成品率。
2. 客户壁垒：认证周期长，先发企业优势明显
IGBT 产品取得客户认可的时间较长。由于其稳定性、可靠性方面的高要 求，客户的认证周期一般较长，态度偏向谨慎，在大批量采购前需要进行 多轮测试。新进入者很难在短期内获得下游客户认可。
以汽车级 IGBT 为例，认证全周期可达 2-3年。IGBT 厂商进入车载市场需 要获得 AEC-Q100 等车规级认证，认证时长约 12-18 个月。通过后，厂商 还需与车厂或 Tier 1 供应商进行车型导入测试验证，这一过程可能持续 2- 3 年。在测试验证完成后，供应商通常会先以二供或者三供的身份供货， 再逐步提高量。而在需求稳定的情况下，车厂出于供应链安全考虑，更倾 向于与现有供应商保持合作，新 IGBT 供应商可能无法得到验证机会。
3. 资金壁垒：制造端属于重资产行业，新建项目投资高昂
IGBT 制造属于资本密集型行业，其产业链较长，包括芯片设计、芯片制 造、模块制造、测试等环节；部分设备依赖进口，成本高昂。产品研发阶 段亦需要较长研发时间和较高研发成本。
三、财务篇：国内企业成长性更佳，海外龙头毛利率、研发费率更高我们选取国外头部厂商英飞凌、安森美，以及国内厂商时代电气、斯达半 导、士兰微、华润微、宏微科技、扬杰科技、新洁能进行财务对比。
从成长性来看，得益于国产化率提示，过去五年国内企业成长性优于海外 大厂，其中斯达半导 2016~2021 年收入、归母净利五年 CAGR 达 42%、 79%，领先行业。2022 年 Q1 斯达半导收入、归母净利同增 67%、102%， 领先行业。
从 ROE 来看，各家企业 ROE 波动较大，2021 年九家企业 ROE 均高于 10%，其中士兰微最高、达 30.8%，新洁能次之、达 30.5%。2021 年多家 企业 ROE 大幅提升主要系功率半导体缺货涨价潮下盈利能力大幅提升。
海外龙头毛利率更高且稳定性更强，受价格周期影响国内部分企业盈利能 力波动性较大。从净利率、毛利率来看，受益于功率半导体行业缺货涨价 潮，近两年各企业盈利能力明显提升。海外龙头英飞凌、安森美毛利率较 高且较为稳定，2021 年英飞凌、安森美毛利率达 39%、40%，国内斯达 半导毛利率达 36%、且呈现稳步提升，新洁能、士兰微毛利率波动性较大， 宏微科技毛利率显著低于同业，但周期性明显。国内企业费率更低，净利 率明显优于海外企业，受益于毛利率提升、规模效应，斯达半导净利率持 续提升、2021 年达 23%，新洁能、士兰微净利率波动性较大。
从固定资产率来看， IDM 模式中尚处于前期投入期的企业较低，士兰微、 华润微 2021 年固定资产周转率仅 1.7、1.9 次；采用 Fabless 的新洁能固 定资产周转率最高、2021 年达 8 次。
从应收账款周转天数来看，海外大厂账期普遍较短，2021 年英飞凌、安森 美应收账款率达 8.6、7.9 次，国内企业华润微最佳、仅 7.6 次，但账期普 遍拉长。
四、投资分析1. 斯达半导：国内 IGBT 模块龙头，新能源业务快速放量
公司主营为 IGBT 模块，2021 年 IGBT 模块收入达 16 亿元、收入占比达 93%，公司下游主要为工控和电源、新能源，收入占比为 62%、33%。主 要客户包括英威腾、汇川技术等企业。目前公司采用 Fabless 模式，代工 厂为上海华虹、上海先进等。
国内 IGBT 模块龙头自建晶圆厂，由 Fabless 走向 IDM。1）公司成立于 2005 年，是国内首批 IGBT 公司，2011 年，公司研发出工业级中等功率模 块；2012 年公司研发出第一代自研芯片 NPT 型 IGBT 芯片，2015 年公司 对标英飞凌主流第四代 IGBT 芯片的 FS-Trench 芯片成功研发，并于 2016 年实现量产。2020 年公司 IGBT 模块排名全球第六，较 2019 年提升一名， 全球市占率达 2.8%，是国内唯一进入全球 IGBT 模块前十的公司。2） 2021 年末公司定增募资 35 亿元自建晶圆厂，预计达产后形成 6 寸高压功 率芯片 30 万片/年、6 寸 SiC 芯片 6 万片/年，功率半导体模块 400 万片/年。
新能源业务快速增长。1）2021 年公司新能源行业收入达 5.7 亿元、同增 166%，公司应用于主电机控制器的车规级 IGBT 模块持续放量，合计配套 超过 60 万辆新能源汽车、其中 A 级车超 15 万辆，应用于主电机控制器的车规级 IGBT 模块开始大批量配套海外市场，预计 2022 年海外市场份额将 会进一步提高。2）截至 2021 年 9 月公司已获得 3.4 亿车规级 SiC MOSFET 模块订单，交货周期为 2022~2023 年。
2. 比亚迪半导体：国内新能源车 IGBT 模块龙头，SiC 全球首家批量上车
公司主营业务为车规级半导体，产品涵盖功率半导体（IGBT 模块、SiC 器 件、IPM）、智能控制 IC（MCU）、智能传感器（CMOS）等业务，2021 年公司功率半导体收入达 13.5 亿元、收入占比 43%。
公司功率半导体业务采用 IDM 模式，是国内新能源车 IGBT 模块龙头。1） 公司于 2005 年组建 IGBT 团队，2007 年组建 IGBT 模块产线，2008 年公 司收购宁波中纬半导体、建立 6 寸晶圆生产线，2009 年自研成功 IGBT1.0 芯片，标志中国 IGBT 芯片实现 0 突破。2）2019 年公司在中国新能源乘 用车电机驱动控制器用 IGBT 模块厂商中位列第二、仅次于英飞凌、占比 达 19%。
公司功率半导体业务处于快速扩产期。1）2021 年末公司功率半导体晶圆 产能仅能配套新能源车 40 万辆。主要客户涵盖比亚迪、蓝海华腾、汇川技 术、英威腾、宇通汽车等。2）2020 年公司投资 10 亿元于长沙扩产 8 寸晶 圆产能、设计产能达 25 万片/年、配套新能源车 50 万辆。3）2021 年公司 拟投资 49 亿元于济南扩产 8 寸晶圆产能、计划于 2023 年满产、产能达 36 万片/年、配套新能源车 90 万辆，2022 年产能达 20 万片/年、配套新能 源车 50 万辆、新增收入 14.5 亿元。（报告来源：未来智库）
3. 士兰微：国内功率 IDM 大厂，MOS、IPM 模块国内市占率领先
公司业务涵盖分立器件、集成电路及发光二极管三大板块，2021 年收入占 比达 53%、32%、10%。分立器件覆盖 MOSFET、IGBT、PIM、FRD、 SBD 等产品，集成电路板块覆盖 IPM、MEMS、AC/DC、DC/DC、MCU、 PMIC 等产品。
2021 年公司 IGBT 收入达 13 亿元，收入占比为 18%。其中 IPM 模块收入 达 8.6 亿元，实现翻倍增长，变频白电 IPM 模块销量达 3800 万颗，我们 估算在变频白电 IPM 市占率达 20%；工控 IGBT 单管批量供货，车规 IGBT 产品通过部分汽车厂商测试，开始小批量供货；光伏 IGBT 单管已在 国内部分光伏客户逐步上量。2020 年公司 IPM 模块全球市占率达 1.6%、 排名第九，IGBT 单管全球市占率达 2.6%、排名第十，MOSFET 全球市占 率达 2.2%、排名第十。
4. 时代电气：轨交装备龙头，轨交电网 IGBT 龙头，新能源 IGBT 快速放量
公司是主营为轨道交通装备产品，2021 年公司总收入达 151 亿元，轨交业 务收入占比达 81%，新兴装备（功率半导体、工业变流器、海工装备、传 感器件、新能源车电驱）收入占比 17%。
公司功率半导体业务采用 IDM 模式，2021 年公司 8 英寸 IGBT 晶圆月产 能达 36 万片/年。1）2008 年 10 月公司通过收购英国 Dynex 75%股权正 式将业务拓展进入高压 IGBT 领域，2009 年公司建成国内首条高压 IGBT 模块封装线，2014 年公司建成国内首条、全球第二条 8 寸 IGBT 晶圆产能，产能达 12 万片/年，2017 年公司高压 IGBT 模块成功应用于电力系统领域， 并研制出世界最大容量压接型 IGBT。2020 年公司建成 8 寸 IGBT 晶圆二 期项目，设计产能 24 万片/年，目前处于产能爬坡阶段。2）2022 年公司 投资 4.6 亿元将现有 4 英寸 SiC 芯片年 1 万片产能提升至 6 英寸 SiC 芯片 年 2.5 万片。
5. 华润微：国内功率 IDM 大厂、MOSFET 龙头
公司主营业务包括产品与方案（功率器件、集成电路）、制造与服务（代工、 封测），公司是中国本土领先的以 IDM 模式为主经营的半导体企业，同时 也是中国本土最大的功率器件企业之一。2021 年公司总收入达 92 亿元， 其中功率半导体收入达 38 亿元，MOSFET 收入达 26 亿元，IGBT 收入约 2 亿元。2020 年，公司占全球 MOSFET 分立器件市场份额的 3.9%，位居 世界第八。
2021 年末公司 6 英寸晶圆制造产能约为 23 万片/月， 8 英寸晶圆制造产能 约为 13 万片/月。公司联合大基金投资 76 亿元扩产 12 寸晶圆，预计达产 后新增产能 3 万片/月。
6. 宏微科技：深耕 IGBT 产业，光伏、车规级 IGBT 进展顺利
公司主营功率器件（IGBT、FRED、MOSFET 等），2021 年公司功率器件 收入达 5.4 亿元、占比达 99%。下游涵盖工控电源、新能源，2020 年收入 占比为 91%、6%，公司客户涵盖台达集团、汇川技术、华为等。公司经 营模式为 Fabless，代工厂包括华虹宏力、华润华晶等，华虹宏力负责 IGBT 芯片代工，华润华晶负责 FRED 芯片代工。
深耕 IGBT 产业，光伏、车规级 IGBT 进展顺利。1）公司成立于 2006 年 8 月，是国内第一批 IGBT 公司。2007 年，成功研发第一代 FRED 芯片， 2010 年，推出第一代 IGBT 产品， 2021 年，成功研发第五代 IGBT 产品、 登陆上交所科创板。2）2020 年公司 IGBT 收入为 1.87 亿元，收入占比 56%，销量达 199 万块，在国内产量市场份额达 1.8%。3）2020 年 2 月， 公司与华为技术签订了《关于光伏 IGBT 产品的合作协议》，合同期限至 2025 年 12 月 31 日。3）公司车规级 IGBT 模块 GV 系列（对标英飞凌 HPD）产品已实现对 Tier 1（车厂一级供应商）客户小批量供货，已定点 15 个车型。公司已进入 4-5 家汽车品牌厂商，合计完成 15 个车型定点， 预计将于 2023 年大幅放量。2022 年，公司 750V 车规 IGBT 及汇川定制 款有望贡献收入。4）公司目前已有部分碳化硅器件稳定出货，并积极与下 游客户共同开发高功率等级的碳化硅器件。
7. 新洁能：MOSFET 设计大厂，新能源用 IGBT 快速放量
公司主营功率器件（MOSFET、IGBT 等），2021 年功率器件收入达 13.5 亿元、收入占比达 91%，其中 MOS 收入为 13 亿元，IGBT 收入为 0.8 亿 元、同增 529%。公司经营模式为 Fabless，代工厂包括华虹宏力、华润上 华等。
2021 年公司的 MOSFET 在汽车电子市场重点导入比亚迪，目前已实现十 几款产品大批量供应，并进入多家汽车品牌整机配套厂；光伏储能市场公 司的 MOSFET 和 IGBT 产品已在国内主要的头部企业实现大批量销售，将 成为公司 2022 年重要业绩增长点。
8. 扬杰科技：IGBT 快速放量
公司主营为各类功率半导体（MOSFET、IGBT、小信号二三极管等），经 营模式采用 IDM、Fabless 并行，2021 年公司功率器件收入达 35 亿元、 占比达 80%。公司实行双品牌战略，“扬杰” 品牌主攻国内和亚太市场， “MCC” 品牌主打欧美市场，2021 年公司海外收入占比达 24%。
2020 年，基于 8 寸工艺的沟槽场终止 1200V IGBT 芯片系列及对应的模块 产品开始风险量产，IGBT 高频系列模块、IGBT 变频器系列模块以及相应 的半桥模块及 PIM 模块获得批量订单。2020 年 2 月，公司与中芯绍兴达 成战略合作伙伴关系，在 8 寸高端 MOS 和 IGBT 的研发生产领域展开深度 合作，同时中芯绍兴保证公司获得的产能支持不低于 2000 片/月，协议有 效期为三年。
9. 东微半导：IGBT 小批量量产
公司主营为 MOSFET、IGBT，2021 年公司 MOSFET 收入达 7.8 亿元、 收入占比 99%，公司 IGBT 产品采用具有独立知识产权的 TGBT 器件结构， 2021 年 TGBT 产品首次量产出货、实现收入 0.06 亿元、收入占比 1%。 2021 年公司下游主要包括充电桩（20%）、逆变器（5%）、车载充电机 （5%）、工业、消费电子领域。公司经营模式为 Fabless，代工厂包括华 虹半导体、粤芯半导体及 DB Hitek 等厂商。
10. 捷捷微电：IGBT 处于在研阶段
公司主营为功率半导体，包括晶闸管、二极管、MOSFET 等，晶闸管、二 极管采用 IDM 模式，MOSFET 采用 Fabless 模式。2021 年公司功率器件 收入达 14 亿元、收入占比达 81%。公司目前 IGBT 产品处于研发阶段，未 来可期。
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精选报告来源：【未来智库】。
