IGBT：群龙无首的优质赛道

文/理逻 林子露（实习生）

IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为新型功率半导体分立器件，处于快速发展的窗口期。2019年全球IGBT市场规模约为62.7亿美元，自2015年以来CAGR达10.39%，远超功率半导体行业约5%的复合增速。放眼国内，我国IGBT市场规模从2010年的50.5亿元快速扩张至2018年的161.9亿元，CAGR为15.68%。

对此，头豹研究院解释由于中国制造行业趋向电动化和智能化升级，对能源的转换效率和电能利用效率均提出更高的要求，为中国IGBT带来了黄金发展机遇。

兴业证券也指出，IGBT的应用场景广泛，涉及工业、4C（通信、计算机、家电、汽车电子）、国防军工等传统产业领域，以及轨道交通、新能源汽车、智能电网等战略性新兴产业领域，是新一代功率半导体中增速最快的赛道。

2020年以来，国内IGBT企业的股价涨势迅猛。其中，华虹半导体、华润微、斯达半导的股价涨幅均超过了100%。作为行业内设计龙头企业，斯达半导近三年IGBT模块销售额占比在95%以上，三季报显示营收增速和净利润增速分别为同比18.14%和29.44%。

比照其它半导体器件，MOSFET具有高频、驱动简单的特点，2018年市场规模占全球功率分立器件的比例超过40%，而IGBT融合了BJT和MOSFET的优点，在高压、大电流、高速等方面表现更优，复合增速是所有功率分立器件中最快；虽然以SiC为代表的第三代半导体材料正成为后起之秀，但SiC芯片成本是IGBT的4-5倍，目前还不具备价格压缩优势，且产品参数暂不稳定。因此，至少在五年内IGBT仍是功率半导体器件市场的主流。

那么，在可见的未来，国内能否催生出一个IGBT的龙头企业呢？

首先，从需求端来看，国内IGBT的下游应用领域中工业控制、轨道交通、新能源汽车和新能源发电占比分别为29%、28%、12%和8%。由于我国新能源汽车、风电和光伏等新兴领域的强势发展，预计未来国内IGBT总需求CAGR保持20%左右，具有广阔增量空间。

图：IGBT下游应用领域布局

数据来源：Yole Development，华安证券研究所

具体到细分领域，工控领域是国内IGBT的基本盘，需求稳定且波动相对较小，预计未来无明显增速；在轨道交通领域，IGBT主要用于牵引变流器，根据兴业证券测算，2020和2021年中国IGBT轨道交通市场规模分别为17.09亿元、19.71亿元，增幅约15%；在新能源汽车领域，IGBT主要应用于电控系统、车载空调控制系统和充电桩，预计2025年国内新能源汽车渗透率将达到20%，该领域IGBT的市场规模将达165亿元，CAGR处于25-30%的水平；对于光伏风电领域中IGBT在逆变器和整流器的应用，受益于我国风电光伏在能源结构中占比的提升，2025年中国新能源发电IGBT市场规模或将增加到14.4亿元，CAGR约为16.7%。

从供给端来看，我国厂商正在逐步打破IGBT的技术壁垒。IGBT的核心技术指标是电压，虽然我国目前已掌握了低电压IGBT的设计、生产和封装技术，但高电压IGBT技术主要被英飞凌、ABB、三菱等国外企业垄断。不过中车时代已建成6500V/200A的IGBT模块，率先突破了6500V电压等级的技术壁垒。除电压等级限制之外，我国厂商当下还不具备生产最新代IGBT 7的技术水平。目前全球只有英飞凌能够供货12寸IGBT 7，因其降低功耗的特点，英飞凌能够实现5%的成本降幅。不过部分国内厂商正在推进IGBT 7的立项，斯达半导与华虹合作研发并进行试生产，士兰微购入了离子注入机进行试流片。因此，虽然我国IGBT技术尚未成熟，目前技术壁垒会限制产能，但未来攻克技术瓶颈可期。

图：不同电压等级IGBT应用及供应商

数据来源：公开资料整理

从上游原材料供应来看，随着生产技术的提高，硅晶圆规格从6英寸、8英寸逐步向12英寸过渡。国际半导体产业协会数据显示，2020年8英寸硅晶圆的占比下降至8%，而12英寸硅晶圆占比上升至80%，表明12英寸硅晶圆将是未来IGBT硅晶圆材料的主流方向。

虽然目前硅晶圆的产能主要集中在国外，但未来国内IGBT广阔的需求正带动国内厂商不断投放产能，预计能够在3年左右打破现存的晶圆壁垒。

例如，中芯国际的三季报显示其资本支出为224.85亿元，同比增长107.85%。各大晶圆生产商也在积极建设12英寸晶圆产线，例如金瑞泓、上海新昇的规划产能达到15万片/月。由于新建晶圆厂的建设周期和产能爬坡期大约为2年和半年，因此大约需要2.5-3年的时间来实现国内的产能释放。

图：2019年全球IGBT市场份额

数据来源：HISMarkit、光大证券研究所

一位机构投资者表示，国内从华为、比亚迪，到闻泰科技、斯达半导均在涉猎IGBT领域，虽然行业增速高，但在可见的未来较难发现龙头企业。“从商业模式看，目前也很难分辨IDM或FABLESS哪类模式更占优势，行业内企业的毛利率大多在30%左右，因此未来可能出现多强竞争的局面”。

责任编辑：李桐