1月20日，广汽集团正式宣布将成立旗下新子公司，并主要围绕新能源汽车自主IGBT开展技术研发和产业化应用。
作为“十四五”规划明确列为的未来重点攻关技术之一，IGBT成为了企业布局加码的核心技术产业。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，即绝缘栅双极型晶体管，以工艺设计难度及行业壁垒较高著称，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。
起底中国IGBT发展路径，我们会发现，随着市场和政策的双加持，IGBT正处于国产替代化转型的关键时期。
上世纪80年代起，IGBT开启工业化应用，目前已经涌现出了七代不同的IGBT技术方案，但这些方案主要由英飞凌、三菱电机等海外知名厂商主导，中国本土厂商进场较晚，叠加贸易摩擦，导致中国IGBT产品严重滞后于国际巨头IGBT产品。
中国IGBT产品目前仍以1/2/3/4代为主，与国际巨头英飞凌、三菱电机等差距在10年以上，而步入第5代后，预计差距将缩短为10年，第6/7代产品差距将在5年以内。
2021年，新能源汽车迈入智能化发展新阶段，新能源汽车是中国IGBT下游最大的需求方，占比达到约31%。
IGBT成为了中国新能源产业链突破“卡脖子”的又一关键因素，车规级IGBT极有可能成为IGBT最大的下游市场，正加速其国产化的进程。
现阶段，海外IGBT厂商功率半导体产能严重受到新冠肺炎疫情的影响，产能下降，在海外龙头厂商无法及时供货的情况下，中国本土厂商将拥有更多机会把产品推向市场。
中压IGBT和IGBT模块最具投资价值
IGBT电压类型分类
按照使用电压的情况，IGBT可以分为低压、中压和高压三大类产品，不同的电压范围适用不同的应用场景。海外龙头企业由于进场时间较早，其产品几乎覆盖了低压、中压和高压三个范围，且其产品线完善。
低压IGBT一般电压在1,200V及以下，且适用于低消耗的消费电子和太阳能逆变器领域，中国本土厂商几乎都有布局低压领域。
中压IGBT一般电压在1,200-2,500V，适用于新能源汽车、风力发电等领域，由于碳中和计划的持续推行以及新能源领域的高速发展，该领域是中国IGBT本土厂商未来主要发力的领域。
高压IGBT一般电压大于2,500V，主要适用于高铁、动车、智能电网等领域，中国本土厂商仅中车时代和斯达半导有所布局，中国高铁里程数全球第一，需求量大，促进中上游技术发展，因此该领域率先实现了国产替代。
IGBT封装形式分类
按照封装形式划分，IGBT产品可以分为IGBT模块、IPM模块和IGBT单管。IGBT模块即多个IGBT芯片并联集成封装在一起的模块，特点是外部电路简单，工作可靠，更适合高压和大电流连接;IPM模块即智能功率模块，集成栅极驱动电路+各保护电路的IGBT模块，增加可外围电路，防止过高的升温及高压冲击损害IGBT，其可靠性较高，使用简单，适合中小功率的逆变器;IGBT单管封装模块较小，是体现IGBT制造商水平的核心技术，结构简单。
IGBT的核心应用产品类型为IGBT模块。IGBT模块的市占率能够达到50%以上，而IPM模块和IGBT单管分别只有28%左右和20%左右。从产品的投资价值来看，由于IGBT模块的价值量最大，有利于企业快速提升产品规模，其投资价值最大
IGBT未来产品主要发展趋势
英飞凌作为全球IGBT龙头企业，产品技术成为本土厂商的对标，其产品已经迭代至第七代，未来会朝着高密度、高可靠性和更好的集成散热发展。中国本土厂商进场较晚，但是与国际产品的差距在缩小。
IGBT产业链全局投资亮点解析
产业链上游
晶圆制造是半导体三大核心环节之一，受到下游半导体、芯片、消费电子、智能电网、二极管等需求的带动，全球晶圆代工市场热度持续上升。IGBT的主流晶圆为8英寸，12英寸的硅晶圆还未大规模投产使用，但为了降本增效，中国晶圆厂商开始积极布局12英寸晶圆产线，未来12英寸晶圆将可能替代8英寸晶圆成为IGBT上游晶圆材料的主流。
从全球晶圆代工企业的营收市占率来看，2013-2020年，台积电的市场份额占比一直是最大的，每年的占比基本在50%左右，2020年更是达到了56%，增长较为稳定。三星的市场份额占比第二大，且从2018年开始，市场份额均接近20%左右，保持着快速的增长态势。排名第三的是格罗方德，市场份额占比均在9%左右，较为稳定。
此外，中国台湾地区是全球第一大晶圆产能基地，近几年，中国大陆地区的晶圆制造厂商也加快了集中扩张步伐，中芯国际是大陆规模最大的晶圆制造商，其N+1工艺较14nm性能提升20%，功耗降低57%，逻辑面积缩小63%，SoC面积缩小55%，接近台积电7nm工艺。中国大陆地区晶圆制造厂商的持续发力，将有望降低中国国内IGBT芯片、模块对海外及中国台湾地区晶圆制造的依赖度。
产业链中游
当下，中国IGBT本土厂商遇到了发展新机遇。一方面，海外IGBT厂商功率半导体产能严重受到新冠肺炎疫情的影响，产能较少，在海外龙头厂商无法及时供货的情况下，中国本土厂商就有机会将产品推向市场;另一方面，中国本土厂商拥有本土优势，可以和客户联合研发定制化产品，更具针对性，从而减少采购海外昂贵且功能较为统一的产品。
横向从中国IGBT厂商产品电压覆盖范围来看，中国IGBT厂商多集中在中低压市场，未来有望横向拓宽产业链，增加不同电压的产品。海外龙头IGBT厂商如英飞凌、意法半导体、安森美等的IGBT产品电压覆盖范围较全，涵盖电压600V-6,500V。
中国的IGBT厂商多集中在中低压市场，如宏微科技、比亚迪半导体、士兰微、新洁能等厂商的IGBT产品均集中在1,500V以下的IGBT市场，产品主要适用于新能源汽车、家电、电焊机等领域，时代电气和斯达半导则在高压3,300V及以上也有布局，产品主要适用于高铁、电网传输等。
纵向从中国IGBT各环节制造厂商竞争力看，中国IGBT行业在制造和封装模组环节的企业数量较多、技术先进、竞争激烈，未来有望纵向延伸产业链，向设计端进军，增加中国IGBT行业竞争力。本土厂商在制造和封测模组环节竞争力较强，如积塔半导体、华虹半导体、华润微电子等晶圆代工制造企业已经能够生产8-12寸IGBT芯片。但在芯片设计端竞争较弱，本土从业者仍然较少，只有斯达半导、士兰微、中车时代电气、比亚迪半导体等公司。
产业链下游
IGBT产品的应用场景的需求将驱动上游芯片的研发技术。以德国为例，德国的汽车工业发达，拥有宝马、奔驰等知名车企，因此，德国也拥有英飞凌、ABB和意法半导体等盛产车规级IGBT的知名企业。
中国的高铁里程数全球第一，激发了强大的高铁IGBT需求，因此高铁IGBT也最先实现了国产替代，中车时代电气在该领域具备了扎实的实力，中车时代电气自主设计、建造了全球首条8英寸高压IGBT芯片专业生产线，攻克了高压IGBT制造关键技术和成套工艺，是中国唯一自主掌握高铁动力IGBT芯片及模块技术的企业，市场地位突出。
从中国IGBT下游应用占比来看，对IGBT需求最大的是新能源汽车，虽然当前中国IGBT在新能源汽车的替代进度相对较慢，但是车规级IGBT的强大需求将会进一步推动IGBT国产替代的进程。
比亚迪半导体已经实现了车规级IGBT的大规模量产，自主研发的IGBT4.0技术的整体功耗较主流产品降低20%，斯达半导、时代电气等涉及车规级IGBT的企业未来也有望受益于新能源汽车市场的高速发展。
而其他公司的产品主要从工控、光伏和风电等领域进行替代，如士兰微的IGBT产品主要面向电焊机、变频器、光伏逆变器、电机逆变器、家电、消费电子等领域，是首家全面掌握变频电机智能功率模块各项核心技术的公司。
IGBT下游应用广泛，市场规模较大
中国“新基建”建设提速，其中5G基站、特高压、轨道交通和充电桩等多个“新基建”板块建设需求增长，“新基建”各版块的建设需求将为IGBT市场迎来增量。同时，新能源汽车的高速发展，也将推动中国IGBT行业的发展，新能源汽车是中国IGBT行业下游应用最广泛的市场，极有可能带动中国IGBT市场的需求。
受限于技术壁垒、资金及品牌壁垒，中国IGBT产能严重不足，市场供给缺口较大，产品及核心元件的对外依存度较高，2020年中国IGBT需求19,076只，但是该行业产量仅为1,846只。
伴随中国产业结构的优化升级，智能电网、精密控制、信息通信等领域发展提速，IGBT的需求量不断增加，IGBT的市场规模将进一步扩大。同时，海外疫情控制不当，严重影响海外巨头IGBT的供货量，此时，中国IGBT企业将从中获利，获得更多的供货机会，国产替代进程加快。
IGBT国产化进度加快，攻克卡脖子难关
全球IGBT市场高度集中，基本由英飞凌、三菱电机、富士电机、安森美和瑞士ABB等海外厂商占据。2019年，全球前五大IGBT厂商市场份额合计高达74%，由于国内工艺基础薄弱且企业产业化起步较晚，中国IGBT市场也基本被国外企业占据，2019年，全球前五大IGBT厂商在中国的市占率为45%，2020年自给率仍然不足20%。中国功率半导体市场占全球市场的50%以上，但在IGBT芯片市场上，90%主要依赖进口，中国IGBT国产化空间巨大。
随着全球制造业向中国转移，中国已逐渐成为全球最大的IGBT市场，IGBT国产化需求刻不容缓。在强大的市场需求驱动下，一批具备IGBT相关经验的海外华人归国投身IGBT行业。
与此同时，中国政府陆续出台相关政策鼓励IGBT行业发展，刺激IGBT企业攻克卡脖子关卡。IGBT国产化已成为国家关键半导体器件的发展重点之一，IGBT也被列为国家“02专项”的重点扶持项目。在产业政策和市场需求的强大驱动下，IGBT国产化进程加速启动。
从国产替代的进程来看，中车时代电气全面掌握了晶闸管、整流管、IGCT、IGBT、SiC器件及功率组件等功率半导体产品技术，在高铁IGBT等重点领域具备了扎实的势力。斯达半导拥有第七代IGBT技术，全面应用在车载、光伏、风电、工控和家电中，且基于第七代IGBT技术的车规芯片研发成功，预计与2022年开始批量供货。其他公司在工控、光伏和风电等领域的国产替代化进度尚可，但在新能源汽车等高端领域的进度相对缓慢。
头豹深度洞察：车规级IGBT有望成为最大下游市场
IGBT模块在新能源汽车中发挥着至关重要的作用，主要被运用在新能源电机控制器、车载空调、充电桩等设备中。新能源汽车的发展将大力促进IGBT市场的发展。新能源汽车中，电机驱动系统是关键成本之一，约占整车成本的15-20%，而IGBT约占电机驱动系统成本的一半，因此，IGBT约占新能源汽车成本的7-10%。
新能源汽车的动力性能越强，所需要的IGBT组件数量也越多。例如MHEV48V所需IGBT组件数量为2-5个，而BEV A所需IGBT组件数量为90-120个。2020年，中国新能源汽车销售额占全球新能源汽车销售额的40.7%，中国汽车制造商比亚迪在全球范围内销售新能源汽车17.9万辆，位居全球第三位。随着新能源汽车的快速发展，IGBT的需求量也在持续增加，从而有力推动IGBT市场的发展。此外，中国充电桩数量的增加，也进一步带动了IGBT需求增长。
IGBT模块在充电桩中担当功率转换的角色，是充电桩的核心器件之一，且充电桩的布局是发展新能源汽车的有力保障之一。根据工信部数据显示，2015-2020年，中国公共充电桩保有量持续增长，从2015年的5.8万台增加到2020年的80.7万台，每年的增长率基本在50%左右。因此，IGBT将借力新能源汽车的发展，完成国产替代。
重点关注企业：
通过深度研究中国IGBT行业优质企业，头豹建议重点关注斯达半导(603290.SH)、士兰微(600460.SH)、新洁能(605111.SH)。
本文编选自头豹微信公众号，作者：头豹，智通财经编辑：杨万林
