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功率半導體器件的發展趨勢

生活 更新时间:2024-07-28 00:02:12

(報告出品方/作者:興業證券,李雙亮、姚康)

1、功率半導體:電能轉化的關鍵器件,汽車和工業應用為主

1.1、功率半導體是電能轉換和電路控制的關鍵器件

1.1.1、二極管、MOSFET 和 IGBT 是主流的功率分立器件

功率半導體器件,也稱為電力電子器件,主要用于電力設備的電能變換和控制電路方面大功率的電子器件。逆變(直流轉換成交流)、整流(交流轉換成直流)、斬波(直流升降壓)、變頻(交流之間轉換)是基本的電能轉換方式。

功率半導體中包含了功率分立器件和功率集成電路(Power IC),功率分立器件主要包括二極管、晶體管和晶閘管,功率 IC 還集成了驅動/控制/保護/接口/監測等外圍電路,包括 AC/DC、DC/DC、電源管理 IC 和驅動IC 等。

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二極管、晶體管和晶閘管在器件的可控性上有所區别,二極管不可控,晶閘管是半控型器件,應用相對傳統,晶體管是全控型器件,主流的晶體管包括MOSFET、IGBT 和雙極型晶體管(BJT)等。 BJT 屬于電流型器件,導通電阻大,損耗大,效率低,不過工藝成熟,成本較低。MOSFET 和 IGBT 都屬于電壓型器件,導通電阻小,損耗低,效率高。IGBT可以看成 MOSFET 和 BJT 的複合器件,導通電阻更低,損耗小,耐壓能力更強,适合高壓、大電流場景,MOSFET 的開關頻率則更高,應用場景十分豐富。

全球功率半導體市場規模大約 450 億美元左右,功率IC 和功率分立器件各占一半左右。根據 Omdia 數據,2020 年功率分立器件市場規模約209 億美元,其中MOSFET、IGBT、二極管和晶閘管等占比分别為 39%、32%、29%,規模分别為81 億、66.5 億、61.5 億美元,IGBT 中模塊占比最高。

1.1.2、SiC 高頻特性好,轉換效率高,前景廣闊

以碳化矽和氮化镓為代表的第三代半導體材料,也稱為寬禁帶半導體材料。随着工藝的成熟和産業化的提升,近年來碳化矽被越來越廣泛地被應用在功率器件中。相比于矽,碳化矽有更好的高頻特性,更高的耐溫及導熱能力。同時碳化矽導通和關斷損耗低,提高了能量轉換效率。因此碳化矽在新能源汽車、風光儲、家電等領域有廣闊前景。

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特斯拉在 Model3 的主驅系統中大量使用碳化矽器件,在提升整車動力性能的同時,也減少了電能損失,提升續航裡程。從 TCO(總體擁有成本)角度來看,碳化矽器件反而帶來了系統成本的優勢。碳化矽具有高耐壓特性,因此在800V高壓平台下,性能優勢發揮更大。随着新能源汽車步入800V 高壓平台,碳化矽器件的滲透率将加速提升,如比亞迪、小鵬、蔚來、奔馳等都相繼發布了碳化矽車型。

根據 Yole 預測,2024 年全球碳化矽器件市場将達到25 億美元左右。從下遊應用角度看,汽車、工業控制及新能源發電是碳化矽主要的應用領域。其中汽車應用占比超過 50%,工控及電力緊随其後,分别占約占20%及15%市場份額。

1.2、下遊領域廣泛,汽車和工業應用為主

作為電能轉化和電路控制的核心器件,功率器件下遊應用十分廣泛,包括新能源(風電、光伏、儲能和電動汽車)、消費電子、智能電網、軌道交通等,根據每個細分領域性能要求的不同(頻率、電壓、損耗),選擇不同的功率器件。按照下遊應用劃分,汽車領域占比達 40%,其次是工業占比27%,消費電子占13%,其他領域(如通訊、計算機等領域)占 20%,功率器件在汽車和工業領域應用較多,需求穩定性也較強,消費領域應用相對較少。

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2、新能源産業核心元器件,功率器件市場規模迎快速增長

2.1、新能源應用拉動,IGBT 模塊、SiC 模塊和MOS 是主要增量

根據 Yole 的數據,2020 年全球功率半導體器件市場大約175 億美元,2026年将增長至 262 億美元,複合增速達到 6.9%。其中,增量較大的主要是IGBT模塊、SiC 模塊、MOSFET 和 GaN 産品。

其中,矽基 MOS 市場規模将從 2020 年的 75 億美元增長至2026 年的94億美元,複合增速為 3.8%,IGBT 市場規模将從 54 億美元增長至2026 年的84 億美元,複合增速為 7.5%,SiC 模塊市場規模從 2020 年的 5 億美元以下增長至2026年的20億美元以上,而矽基 MOS、IGBT 和 SiC 模塊主要增長的下遊驅動均來自于電動車和工業(主要是光伏、風電和儲能)領域。

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2.2、受益電動化、高壓化,車用功率器件價值量數倍提升

車用功率器件快速增長主要來自于電動化。所有汽車都會配備12V平台,2011年,歐洲車企聯合推出 48V 輕混系統,以滿足日益增長的車載負載需求以及排放法規。在新能源汽車中,為滿足動力高功率需求,400V(或更高電壓)電氣平台被引入,伴随着需要使用大量的功率器件。

新能源汽車中,新增功率器件主要用于主驅逆變器、車載充電機(OBC)、直流-直流變換器(DC-DC)等動力系統零部件。除動力系統之外,熱管理系統中的PTC加熱器、壓縮機,水泵和油泵等需要功率器件進行驅動,另外,配套的充電樁也需要使用大量功率器件。功率等級的不同也對應不同功率器件的選擇。

燃油車功率器件價值量大約 70 美元,插電混動和純電汽車由于新增功率器件具有高壓、大功率的特點,價值量提升較大,根據英飛淩測算,純電和插電混動汽車半導體價值量 834 美元,增量 438 美元中 330 美元來自于功率器件。在全球市場,特别歐洲地區,48V 混動系統仍有一席之地,其 176 美元的增量中有90 美元來自于功率器件。

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首先是主驅逆變器,是新能源汽車中功率最大的地方,平均在50-200kW。電力驅動總成(E-Axle)是今後新能源汽車主要的動力驅動總成的交付形式,是集成電控、電機和減速器三合一産品,電控的逆變器将電池産生的直流電轉換為交流電,驅動電機工作,在一輛 A-B 級車中,單個驅動總成價值量在10000 元人民币左右。

E-Axle 中電機控制器、電機和其他成本分别占成本的36%、36%及27%。電機控制器中包含 IGBT 模塊,電容,驅動電路闆,控制電路闆等。電機控制器的核心器件為 IGBT 模塊,特斯拉是采用 SiC 的 MOSFET,設計也圍繞其展開。将直流電轉換為交流電則是由 IGBT 模塊/SiC MOSFET 完成。

特斯拉的逆變器中使用了 24 個 SiC 的 MOSFET 單管,每相8 個,每4 個MOSFET單管并聯成一個 Switch。常用的 IGBT 标準模塊有18 個IGBT 和18 個FRD,通過鋁鍵合線和陶瓷覆銅基闆導通。IGBT 模塊是電機控制器中價值最高的部分,占比 37%,我們測算得到單車價值量約為 1300 元人民币。

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其次是車載充電機(OBC),作用是将交流電轉換為直流電并升壓給動力電池充電。一般 OBC 是兩級結構:一級為 PFC 電路(AC-DC),二級為LLC升壓電路。兩部分電路均需要用到功率器件。PFC 電路中一般每相需要2個MOSFET,LLC電路中需要 4 組 MOSFET,根據電路結構不同,每組一般為2-4 顆MOSFET,共計14-22 個器件,基本都是高壓 MOSFET。

在 OBC 中,主要成本為電路、磁件和電容,MOSFET 約占成本7%。6.6kW的OBC 價格在 3000-4000 元人民币,可以測算出高壓 MOSFET 價值量在250元左右,因為 OBC 根據充電速度不同,會有不同的功率要求。目前OBC的功率範圍在2-22kW,我們估算單車價值約為 100-600 元。 DC-DC 變換器将動力電池高壓直流電轉換為低壓直流電,一般采用MOSFET,原邊使用高壓器件,副邊中壓器件,我們預估價值量大約100 元人民币。

除了動力系統外,車載空調控制器對功率器件所需功率較低,約在1.5-5kW,主要采用 IGBT,以分立器件或者模塊形式封裝,每個空調系統中需要6 個器件,我們估算其價值量約為 100 元人民币,模塊封裝的成本相當。另外,PTC加熱器、水泵、油泵也需要使用功率器件。我們估算動力系統以及空調壓縮機、PTC加熱器等零部件将帶來 1850 元功率器件增量(低于英飛淩的330 美元,主要是英飛淩功率器件價格較為昂貴),A0 和 A00 車型價值量由于主驅功率等級較低要少600元左右。随着技術發展,功率器件的功率密度提高,價格也将随之下降。但由于行業保持高景氣度,産品價格降低速度較為緩慢。

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2021 年,根據中汽協數據,中國新能源汽車年銷量超過了350 萬輛,同比增長超過 150%,全球新能源車銷量接近 650 萬輛,同比增長超過100%,均實現了高速增長。我們測算出國内和全球 2021 年新能源車用功率器件市場規模分别為11億美元和 23 億美元,随着未來新能源車滲透率持續提升,預計2025 年國内和全球新能源車分别超過 900 萬輛和 2100 萬輛。我們預測對應的功率器件市場規模分别達到 28 億美元和 72 億美元,複合增速分别為 25%和33%,均保持快速增長的态勢。

高壓化也是汽車電動化之後一個新的趨勢,高壓化指的是将目前電動車的400V電氣平台升級為 800V 電氣平台。高壓化能在降低充電時間、提升電氣平台效率同時降低整車重量。其中加快充電速度,以減少裡程焦慮是下遊客戶選擇高壓平台的主要驅動之一。根據保時捷測算,在 400 公裡續航裡程的條件下,續航充電800V 平台可以将充電時間從 29 分鐘降低至 19 分鐘,從而大幅減少用戶在充電站的等待時間。

目前國内新勢力,傳統整車廠和海外平台相繼跟進高壓化。高壓電氣平台也對使用的電力電子設備提出了更高的要求,因此其中的功率器件也需要全面的升級。除了動力電池及 BMS 需要提升外,高壓電路中的主驅逆變器,OBC,DC-DC,電空調中的功率器件都需要向更高耐壓的型号升級,因此單車價值也會有所提升。

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在 400V 平台中,功率器件以 IGBT 為主。在電氣平台升級為800V之後,高耐壓的 IGBT 阻抗升高,頻率性能下降,矽基功率器件的導通損耗、開關損耗都有顯著的上升。這導緻器件成本提高的同時,能量轉換效率也會下降。而碳化矽材料具有高耐壓和高頻特性好的特點,随着碳化矽器件工藝逐漸成熟,産能擴張,其成本也會快速下降,未來将成為 800V 平台中功率器件的主要選擇。

随着新能源車快速滲透,對于充電樁的需求也快速增長,并且新能源車電池容量不斷增大後,交流充電樁的充電效率已經無法滿足車主的需求,因此直流充電(俗稱“快充”)成為一種具有吸引力的選擇,公樁一般為直流充電樁,一個100kW的直流充電樁可以在 30 分左右将電車充滿電。 直流充電樁的電路結構與 OBC 類似,有 PFC 電路和LLC 電路,由于功率等級較高,一般為 30kW-120kW,需使用高壓 MOSFET 器件,根據英飛淩統計,100kW的充電樁需要功率器件的價值量在 200-300 美元。

根據 IEA 數據,國内 2020 年底直流充電樁保有量81 萬個,公樁 私樁合計保有量 168 萬個,全球直流充電樁保有量 250 萬個,公樁 私樁合計保有量950萬個。預計到 2025 年,國内直流充電樁保有量超過 400 萬個,全球超過1000 萬個。我們測算出國内和全球 2025 年充電樁用功率器件市場規模分别将達到24 億元和87億元人民币(按照 6.7 的彙率全球規模折算為 13 億美元),2020-2025 年複合增速分别為 49%和 48%,将持續保持高速增長的态勢。(報告來源:未來智庫)

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2.3、風光儲市場持續高增長,高壓功率器件需求旺盛

在新能源發電領域中,風能發電、光伏發電市場快速發展,因為直接産生的電能不能直接并入電網,因此需要通過變流器、逆變器等進行電能轉化,進行儲存或者并入電網,儲能領域也是如此,儲能變流器需要控制儲能電池組的充放電,進行交直流變換,功率器件作為其核心電能變換器件,需求迎來大幅增長。在光伏發電領域中,光伏逆變器主要分為集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器,對于不同的應用環境和功率要求,選擇不同類型逆變器。光伏逆變器中包含升壓模塊和逆變模塊。一般光伏逆變器采用 3 相全橋形式,逆變模塊需要6組IGBT。以陽光電源的逆變器 SG125HV 為例,使用了3 個英飛淩的IGBT模塊,每個模塊中封裝了 2 組 IGBT。升壓模塊中用到 Boost 電路,會根據功率需求配置幾組 MOSFET 器件。因為碳化矽器件轉換效率高,逐漸在新能源發電中被采用。

國産光伏逆變器廠商市占率全球領先,2019 年在全球逆變器出貨排名前十中,有六家來自中國的供應商,分别為:華為、陽光電源、古瑞瓦特、錦浪科技、上能電氣和固德威。其中華為和陽光電源市占率分别達22%和13%,位居全球前二。國産逆變器廠商實力雄厚,出貨量穩固,也利于國産功率器件進入國際市場。

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在風力發電領域,風電變流器根據風速大小适應發電機轉速,使風機實現最佳風能捕獲,風電變流器是關鍵部件之一。風電變流器分為機側和網側兩部分,采用IGBT 模塊。機側和網側的變流器各有 6 組 IGBT,共計12 組。單個功率模塊功率有限,每組 IGBT 會用多個 IGBT 模塊進行并聯,以達到需要的電壓和功率。

在碳中和、碳達峰趨勢下,全球風電、光伏新增裝機量持續快速增長,2021年全球光伏新增裝機達 175GW,同比增長超過 21%,風電新增裝機量約94GW,同比基本持平。随着風力和光伏發電設備裝機量的增加,電網在輸配、波動性調控方面難度加大,儲能市場迎來爆發式增長,預計 2025 年風電,光伏,儲能總計總新增裝機量将增長至 687GW。結合功率器件每 GW 的價值,根據我們測算,2021年全球光伏逆變器、風電變流器、儲能變流器需要的功率器件市場大約114億元,2025 年有望增長至 255 億元(按照 6.7 的彙率折算為38 億美元),複合增速達到22%。

3、供不應求狀态持續,國産替代進入加速期

3.1、功率器件工藝、認證壁壘高,玩家以歐美日為主

全球功率器件競争格局相對集中,以歐美,日系企業為主。英飛淩是全球行業龍頭,根據 Omdia 數據,2020 年英飛淩市占率近 20%,安森美和意法緊随其後,市占率為 8.3%和 5.5%,前三均為歐美企業。前十中有五家日本企業三菱、東芝、富士電機、瑞薩和羅姆,市場占比分别為 5.0%、4.6%、4.6%、2.6%及2.5%。

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在主要細分領域中,英飛淩市場份額遙遙領先,在功率MOSFET、IGBT單管、IGBT 模塊市場份額分别為 24.4%、29.3%、36.5%,接下來便是安森美、意法、東芝、瑞薩、三菱等歐美日系企業。可喜的是,功率 MOSFET 市場,華潤微、安世、士蘭微跻身前十,IGBT 單管市場士蘭微、IGBT 模塊市場的斯達也都進入全球前十,雖然目前市場占有率還較低,但也說明了産品力在持續提升。

功率器件市場長期由國際大廠主導,主要在于行業壁壘高,特别是在制造、封裝工藝上,需要有深厚的積累,同時又有很高的認證門檻。功率器件在半導體行業中屬于特色工藝,并不追求先進制程,除了光刻之外,溝槽、減薄、能量注入,背面金屬化等,這些獨有的工藝加深了行業的壁壘。

功率器件的封裝工藝也十分重要,直接關系到器件性能。優秀的封裝工藝能提高器件的最大功率和耐久性,同時也需要長時間的技術積累。未來在SiC被逐漸應用之後,為最大化挖掘其性能,新的封裝形式和封裝技術将會被大量使用,如銀燒結,AMB,轉模封裝等。 英飛淩、安森美、意法等國際大廠,在制造、封裝工藝上有着深厚的技術沉澱,并且都是 IDM 模式,工藝經驗持續積累、提升。以英飛淩為例,IGBT産品曆經七代升級,從最初的平面栅到溝槽工藝,再到最新的微溝槽,功率密度持續提升,同時具備更好地開關性能,損耗也持續降低。

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此外,功率器件行業下遊主要為汽車、工控、光伏等工業領域,相較于消費電子,器件認證難度更大,對産品可靠性,耐久性要求高。特别是汽車行業,除了标準AECQ 等測試,Tier1 和整車廠都有測試标準。測試要求複雜,難度高,也需要較大資金投入。新廠商的進入門檻較高,也鞏固了龍頭企業的領先地位。

3.2、全球供需缺口仍在擴大,行業景氣持續上行

根據 Semi 統計,在功率半導體行業(包含化合物半導體)從2021 年至2024年共有 63 家公司将會增加超過 200 萬片晶圓/月産能(等效8 英寸晶圓)。英飛淩、華虹、意法、士蘭微會是本次擴産主導者,這幾家增加的産能約70 萬片晶圓/月。其中海外 IDM 主要在 SiC 領域擴充産能,國内廠商則是擴産矽基産品。Semi 預計從 22 年至 24 年,功率半導體産能增速分别為 6%、5%、4%,而整體功率器件市場 2020-2026 年的複合增速為 6.9%,緊張的供求關系有望持續。

對應到資本開支方面,28 納米是一個非常重要的節點,可以看作是先進工藝和成熟工藝的分水嶺。根據 IHS 數據,2021-2022 年全球86%半導體資本投入在28納米及以下的先進制程中,僅約 12%的資本開支投入在28 納米以上的成熟制程,這也是功率半導體産能擴充緩慢的主要原因。

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按照區域來看,中國是全球最大的市場,占全球近40%市場份額,但是對進口産品依賴較高,根據海關數據,中國的主要功率器件進口金額遠大于出口金額。跟蹤過往 12 個月,平均每月約有 5 億美元貿易逆差,全年逆差約有61 億美元,從這個角度,國内市場功率器件缺口更大,國産替代紅利将持續釋放。

3.3、國産廠商産品不斷突破,進口替代進入加速期

近年來國内功率半導體公司成長迅速,有以士蘭微、華潤微、時代電氣、安世為代表的 IDM 廠商,也有以斯達半導、新潔能、東微半導為代表的Fabless 公司,以及 IDM 和 Fabless 并舉的揚傑科技。産品方面,士蘭微、安世、揚傑科技品類較為齊全,斯達半導、時代電氣聚焦 IGBT,華潤微、新潔能和東微半導聚焦MOSFET,并都有所突破,士蘭微做到了全球前十,斯達半導 IGBT 模塊市場前十,安世MOSFET 市場前十,華潤微MOSFET 市場前十。

在技術方面,國産廠商也在各自優勢領域,各有突破。士蘭微完成12 寸功率産線建設并成功量産;斯達半導完成第七代 IGBT 研發,并進入量産階段,對标英飛淩最新産品;東微半導體推出高功率超級結産品,打破國外廠商壟斷;新潔能的新一代 SGT 産品,提高轉換效率,步入車規市場。随着越來越多國産廠商産品取得突破,進入車規和風光儲市場,國産替代進入加速期。

在 IGBT 模塊産品中,我們選取英飛淩和斯達兩款産品進行對比,分别采用GD1200 和 FF1200 系列中高壓、高電流産品,IGBT 芯片也處于同一代工藝技術。這類産品主要應用在 UPS 系統,風電換流器,電機傳動系統中。這兩個模塊性能耐壓和最大電流分為為 1200V 和 1200A。産品主要性能上,斯達産品的栅極-發射極峰值電壓(VGES),在各個條件下導通壓降(VCE(SAT))性能和英飛淩相當。而在一些開關控制特性上如栅極阈值電壓(VGEth),導通和關斷損耗(Eon,Eoff)這些特性與英飛淩的産品有一些差距。公司的産品與同代的國際龍頭在産品特性上基本達到同一水平。

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在 MOSFET 領域中,我們選取英飛淩和東微兩款高壓超級結MOS 産品進行對比。這兩款産品主要的應用領域在充電樁,通訊及服務器電源等。在主要的性能參數中,如導通電阻(RDS(ON)),耐壓等性能相似。兩者差别主要在于東微在高溫下導通電阻偏高,性能相較于英飛淩略有差距。

4、重點企業分析

4.1、士蘭微

士蘭微成立于 1997 年,于 2003 年上市,公司從集成電路芯片設計業務起家,逐步搭建了特色工藝的芯片制造平台,業務不斷延伸至功率器件、功率模塊、MEMS傳感器、高端 LED 彩屏像素管和光電器件的封裝領域,目前已成為國内規模最大的集成電路芯片設計與制造一體(IDM)的企業之一。經過二十餘年的行業深耕,公司産品線齊全,下遊涵蓋家電、工業、LED照明、汽車、消費電子、影音設備等多個領域,積累了 VIVO、OPPO、小米、海康、大華、美的、格力、比亞迪、彙川、英威騰、陽光、LG、歐司朗、索尼、台達、達科等全球品牌客戶。

近年來,公司産品結構持續優化,器件和集成電路兩大高毛利業務的收入占比和毛利率水平不斷提升,器件的收入占比從 2017 年的42%提升至2021 年的53%,器件毛利率也從

公司持續進行技術積累與産能投入,随着下遊新能源行業高景氣度持續和國産替代加速,公司産能也逐步釋放,2021 年收入、利潤均高速增長。2021 年公司實現營業收入 71.94 億元,同比增長 68.07%,2016-2021 年CAGR 為24.81%;實現歸母淨利潤 15.18 億元,同比增長 2145.25%,2016-2021 年CAGR 為73.73%。

利潤率方面,2021 年行業高景氣下公司稼動率飽滿,毛利率為33.19%,同比增長10.69pct。未來随着公司産能持續爬坡與産品結構的升級,盈利能力有望不斷提升。

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為抓住行業機遇,公司産能擴充計劃穩步進行。根據公告,公司拟投資39億元通過子公司士蘭集昕建設“年産 36 萬片 12 英寸芯片生産線項目”,建設期3年。若新 12 英寸産線順利投産,疊加士蘭集科持續爬坡的6 萬片/月産能,屆時12英寸總産能将達 9 萬片/月。這将鞏固公司 IDM 龍頭優勢,為公司長遠成長奠定産能基礎。公司作為國内功率 IDM 龍頭,MOS、IGBT 在白電、光伏、電動車領域持續突破,份額不斷提升,未來成長空間廣闊。

4.2、斯達半導

斯達半導成立于 2005 年,于 2020 年上市,長期緻力于IGBT、快恢複二極管等功率芯片的設計和工藝開發及 IGBT、MOSFET、SiC 等功率模塊的設計、制造和測試,産品廣泛應用于工業控制和電源、新能源發電、新能源汽車、白色家電等領域,是目前國内 IGBT 領域的領軍企業。

其中,工業控制及電源行業是公司産品的主要應用領域,同時新能源行業的占比不斷提升,2021 年占比 33%,産品結構持續優化。IGBT 模塊的銷售收入占公司主營業務收入的 90%以上,是公司的主要産品。

受益于功率半導體行業景氣上行,疊加新能源占比持續提升,公司生産的汽車級IGBT 模塊合計配套新能源汽車數量不斷增加,在車用空調,充電樁,電子助力轉向等新能源汽車半導體器件份額也進一步提高,推動公司收入和利潤高速增長。2021 年,公司實現營業收入 17.07 億元,同比增長 77.22%,實現歸母淨利潤3.98億元,同比增長 120.49%。

利潤率方面,由于公司在模塊封裝和芯片設計方面具有領先優勢,産品物料成本得以持續降低,且随着産能釋放,規模效應逐漸顯現,帶來生産效率提升,推動公司利潤率持續提升,2021 年全年公司毛利率為 36.7%,同比增加5.16pct。

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随着新能源汽車客戶驗證完成,配套 A 級及以上車型的高功率産品在22年持續放量,增速有望持續,将成為 22 年增長的最大推動力。此外,公司繼續布局碳化矽業務,在軌交、新能源汽車和光伏行業進一步推廣應用。尤其在新能源汽車領域獲得多個 800V 碳化矽項目定點,保障公司在中長期業績的高速增長。

4.3、聞泰科技

聞泰科技成立于 2006 年,2016 年借殼中茵股份上市,目前業務包括三大闆塊:産品集成業務、半導體業務和光學模組業務。其中,半導體業務的收入占比持續提升。半導體業務在 2020 年實現收入 98.9 億元,占比19%;2021 年實現收入138.0億元,占比 26%。此外,在收購安世半導體後,公司境外收入顯著增長,2020年境外收入占比 64%,2021 年占比 54%。

聞泰科技在 2018 年發布公告購買安世的股權,2020 年取得安世100%的股份,給公司帶來巨大的協同效應,打通産業鍊上遊。收購前,公司位于産業鍊中遊,上遊主要供應商包括半導體在内的電子元器件供應商,下遊客戶包括華為、小米、聯想、MOTOROLA、魅族、中國移動等知名廠商。安世半導體處于産業鍊上遊,為世界一流的半導體标準器件供應商,公司收購後能夠前瞻布局電動汽車業務。同時,安世與公司在客戶、技術和産品等多方面具有協同效應,雙方在整合過程中可以實現資源的互相轉換,加速安世集團在中國市場業務的開展和落地,通過上市公司的資源進一步拓展其在消費電子領域的市場。

在收購完成後,公司的業務領域得到極大的拓展。研發中心和晶圓廠遍布全球,在北美、歐洲、亞洲等地都有布局,從上遊半導體标準器件到中遊智能硬件的研發設計和制造進行全面打通,實現了主要元器件的自主可控,有助于構建全産業鍊生态平台。

近年來,公司收入、利潤持續穩健增長。2020 年,盡管受疫情影響,公司依然憑借高質量的管理對收購的安世集團進行了高效整合,使得協同效應不斷升級,2020年營業收入和歸母淨利潤分别同比增長 24.36%和 92.68%。2021 年,受益于半導體業務的需求持續強勁,公司實現收入 527.29 億元,同比增長1.98%,實現歸母淨利潤 26.12 億元,同比增長 8.12%。

功率半導體器件的發展趨勢(功率器件行業研究)17

利潤率方面,随着安世持續進行産品結構升級,加強高毛利率産品包括邏輯、模拟、功率 Mos 等的産能和料号擴充,半導體業務盈利能力的顯著提升。公司2021年毛利率為 16.17%,同比增長 0.96pct,其中,半導體業務毛利率為37.17%,同比增加 11.55pct。

随着新能源汽車銷量的加速增長,單車用功率半導體數量有望實現數倍級提升,公司抓住行業機會積極擴産,在德國漢堡晶圓廠的新增8 英寸晶圓産線已順利投産運營,結合 Newport 晶圓廠産能向 IDM 自有産能的轉換與先進工藝的融合,有助于公司抓住電動汽車時代和 AIoT時代帶來的雙重機遇。(報告來源:未來智庫)

4.4、東微半導

東微半導成立于 2008 年,于 2022 年上市,産品專注于工業及汽車相關等中大功率應用領域,是國内少數具備從專利到量産完整經驗的高性能功率器件設計公司之一,并在應用于工業級及汽車級領域的高壓超級結MOSFET、中低壓功率器件等産品領域實現了國産化替代。

按下遊分類應用分類,公司産品可分為工業級和消費級,其中工業級包括新能源汽車直流充電樁、5G 基站電源及通信電源、數據中心服務器電源和工業照明電源;消費級包括 PC 電源、适配器、TV 電源闆、手機快速充電器。按産品類型分類,高壓超級結 MOS 管系列是公司最主要的産品,2021 年占收入的比重為73%。

受益于公司持續開拓新興市場,産能持續增加,高壓超級結MOS 和中低壓屏蔽栅 MOS 在新能源充電樁、逆變器、通信和工業電源領域持續放量,公司收入和利潤大幅提升。2021 年,公司實現營業收入 7.82 億元,同比增長153.28%,實現歸母淨利潤 1.50 億元,同比增長 430.66%。

功率半導體器件的發展趨勢(功率器件行業研究)18

利潤率方面,公司下遊充電樁、逆變器等領域持續高景氣,且工業和汽車等高毛利應用占比持續提升,公司利潤率水平大幅增加。2021 年全年公司毛利率為28.72%,同比增加 10.87pct。

公司在功率器件的設計和工藝的實現均有較好的積累,并且和國内頭部晶圓廠華虹深度合作,代工廠還包括廣州粵芯和 DBHitek 等,産能有充分保障,公司也是國内較為領先在 12 英寸生産的功率器件廠商之一。公司聚焦于汽車和工業兩個功率器件增速最快的下遊領域,拓展了比亞迪、英博爾、華為、特銳德、英飛源、禾邁股份等優質客戶,将充分享受行業快速發展紅利。

4.5、揚傑科技

揚傑科技成立于 2000 年,于 2014 年上市。公司是國内少數集半導體分立器件芯片設計制造、器件封裝測試、終端銷售與服務等産業鍊垂直一體化(IDM)的廠商,産品廣泛應用于汽車電子、新能源、5G、電力電子、安防、工控、消費類電子等諸多領域。

公司産品線涵蓋分立器件芯片、MOSFET、IGBT&功率模塊、SiC、整流器件、保護器件、小信号等,其中半導體功率器件占比 80%左右。同時,在市場推廣上,公司實行“揚傑”和“MCC”雙品牌運作模式,“揚傑”品牌主攻國内和亞太市場,“MCC”品牌主打歐美市場,不斷擴大國内外銷售和技術網絡輻射範圍。

近年來,受益于功率半導體行業高景氣和各領域下遊需求旺盛,公司的收入和利潤均實現了高速增長,2021 年,公司實現營業收入43.97 億元,同比增長68.00%,實現歸母淨利潤 7.68 億元,同比增長 103.06%。

功率半導體器件的發展趨勢(功率器件行業研究)19

利潤率方面,由于産品結構持續升級,公司 2021 年毛利率為35.1%,淨利率為18.8%,同比均有明顯提升。

産能方面,公司通過 IDM Fabless 并舉的模式,其中二極管、小信号、整流橋等産品主要通過 IDM 模式,産能持續擴充,近期收購楚微半導體布局8 寸産能和碳化矽産線,MOS、IGBT 等新産品則與中芯紹興戰略合作。我們認為,随着新産品持續放量,以及在光伏、電動車等新能源領域份額持續提升,公司未來成長動能十分充足。

4.6、新潔能

新潔能成立于 2013 年 1 月,2020 年 9 月上市,公司成立以來即專注于MOSFET、IGBT 等半導體芯片和功率器件的研發、設計及銷售。公司為國内MOSFET等半導體功率器件設計領域領軍企業,2016 年以來連續五年名列“中國半導體功率器件十強企業”。 根據公司公告,功率器件是公司産品最主要的出貨形式,該業務發展迅速,營收在 2016 年至 2021 年從 1.5 億元增長至 13.5 億元人民币。按照工藝平台,公司産品分為溝槽型 Mos,屏蔽栅 Mos,IGBT 和超級結Mos 及其他。2021 年這些業務占比分别為 45%,39%,5%,11%。

公司産品廣泛應用于消費電子、汽車電子、工業電子、新能源汽車及充電樁、智能裝備制造、軌道交通、光伏新能源、5G 等領域。産品類别全面,目前已擁有覆蓋 12V~1700V 電壓範圍、0.1A~450A 電流範圍的多系列細分型号産品,共計1500餘款,能夠滿足不同下遊市場客戶以及同一下遊市場不同客戶的差異化需求。

受益于功率器件行業高景氣度,各領域下遊需求旺盛,客戶産品導入加快,公司營收快速增長,公司淨利潤也快速增長。2021 年,公司實現營業收入14.98億元,同比增長 56.89%,實現歸母淨利潤 4.10 億元,同比增長194.55%。

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利潤率方面,随着公司産品不斷豐富,工藝持續完善,自有封裝産能逐漸釋放,以及公司根據下遊市場,積極調整各平台内部的産品結構,盈利能力逐步提升。公司 2021 年毛利率為 39.12%,同比增長 13.75pct,歸母淨利潤率為27.40%,同比增長 12.8pct。

公司憑借行業高景氣度,抓住下遊客戶國産化導入進程加快的時機,努力調整産品結構、市場結構和客戶結構。公司積極拓展汽車電子(含燃油車和新能源汽車)、光伏逆變和光伏儲能、5G 基站電源、工業自動化、高端電動工具等中高端領域,特别在車規産品方面,公司建立了一套汽車電子産品的質量管控體系,有力推動了公司在車規産品的市場突破和應用。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站

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