半导体IGBT芯片龙头股，全球第八，国内第一，业绩营收稳增长

IGBT芯片也称为绝缘栅双极晶体管。它是由BJT和MOSFET组成的复合功率半导体器件 。它结合了MOSFET和BJT的优点。它在高电压，大电流和高速下均具有出色的性能，使其成为电力电子领域中的理想开关器件。 IGBT模块是一种模块化产品，由多个IGBT芯片和FRD（快速恢复二极管）芯片通过特定电路封装在一起组成。输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗低，开关速度快。工作频率高，部件容量大等特点。

就下游应用而言，新能源 汽车 市场占31％，成为最大的IGBT芯片应用市场。第二是家电领域，占27％。在工业控制领域排名第三，占20％。新能源发电占11％，其余占11％。下游工业控制和消费电子产品的逐步复苏有望推动IGBT芯片市场的逐步扩展 。 IGBT芯片是光伏逆变器和风力发电逆变器的核心组件。新能源发电产业的快速发展将成为IGBT芯片产业的持续增长。随着新能源 汽车 市场的快速发展，IGBT芯片的需求和价值有望进一步增加，从而推动了IGBT芯片产业的增长。

目前， IGBT芯片的国产化已成为国家重点半导体器件的发展重点之一，IGBT芯片也被列为国家“ 02专项”的重点扶持项目，相关产业已进入阶段发展迅速。作为国内领先的IGBT芯片公司，斯达半导一直专注于IGBT芯片的独立研发。 该公司的IGBT芯片模块型号齐全。目前，它已经形成了涵盖工作电流5A-3600A和工作电压600V-3300V的产品布局。同时，该公司还具有提供MOSFET模块，IPM模块，整流器模块，晶闸管，碳化硅器件和其他产品的能力，从而形成了功率半导体的完整产品布局。先进的IGBT芯片设计，模块设计和制造工艺领先市场。

中高端IGBT芯片设计和制造中的技术创新和突破主要由国外制造商主导。在全球市场上，英飞凌，富士电机和IXYS等国际制造商涵盖了IGBT芯片产品的整个电压范围，而瑞萨，罗姆和意法半导体等制造商则专注于中低压产品。三菱，中国中车和斯达半导之类的制造商仅提供IGBT芯片模块产品。 随着公司产品技术水平逐步与国际水平接轨，公司在国内的替代优势越来越明显，主要体现在细分行业的领先优势，快速满足客户个性化需求的优势以及价格竞争的优势。 。该公司是IGBT芯片的领导者。随着IGBT芯片市场的快速扩展和国内替代产品的强劲趋势的帮助，企业有望凭借自身的竞争优势突围并扩大市场份额。公司在行业中的领先地位已得到牢固确立。 公司的 IGBT芯片模块的全球市场份额约为2.2％，在中国排名第一，在全球排名第八。

2020年前三季度，公司营业收入为6.68亿元，同比增长18.14％，归属于母公司股东的净利润1.34亿元，同比增长29.44％，其中第三季度，公司实现营业收入2.52亿元，同比增长26.39％，实现母公司实现净利润5300万元，同比增长36.24％。

相比于IGBT和BJT耐冲击性好，故障率低。由于电导率负温度系数，MOSFET可扩展性很好。大功率应用时，如成本不敏感，如军用、工业、高端消费产品，MOSFET是最优选择。低压大电流领域是MOSFET的强项。IGBT是和功率MOSFET同步发展起来的一类开关器件，IGBT的优点在于做大功率时成本低，堪称“穷人的法拉利”，耐压比MOSFET容易做高。相比于BJT，更少被二次击穿而失效。常用于高压（600V)应用领域。以及低端大功率（2000W)设备，如电磁炉、逆变器等。BJT是最老的开关器件，目前由于国内仍有一批尚未淘汰的BJT生产线没有停产，仍然活跃于低端市场。低压BJT开关频率可以较高，但由于饱和CE压降高达0.4V以上而远逊于MOSFET，只被用在最低端领域。高压BJT驱动麻烦，需使用低压大电流的电流源驱动，一般使用变压器驱动。在驱动不当或电压应力过大时容易发生二次击穿而失效。适合中功率(50~1000W)，对成本极度敏感的市场。BJT有两种驱动方式，一种是基极开关，一种是射极开关。射极开关的效率和开关速度都优于基极开关，是BJT应用的潮流。答：MOSFET是稳定性最好的器件，不容易损坏。MOSFET常见的失效模式有：栅极击穿。即栅极和源极之间的绝缘层破坏。此时的MOSFET（此处均指增强型MOSFET）无法开启。封装破裂。这是由瞬间高热引起的。在瞬间产热过大，散热不良的情形下，树脂封装材料部分分解气化并膨胀，把封装撑裂。漏源极之间击穿。这是MOSFET最严重的一种失效模式，通常不易发生。发生后会导致短路而非断路。会导致强电源灌进弱电部分，如输入电压直接进入控制芯片而烧毁很多控制电路。通常是持续温度太高引起的（管芯温度大面积超过200度持续工作时才可能发生)IGBT稳定性比MOSFET稍差，但仍强过BJT。除了MOSFET的失效模式外，还有二次击穿的失效模式。当IGBT持续超过安全工作区工作时，会出现还未大面积发热就出现CE极击穿的现象，这种击穿称为二次击穿。IGBT出现二次击穿的可能性比BJT小很多，但仍有可能出现。BJT常见的失效模式有：二次击穿：最常见的失效模式，表现为芯片并未大面积发热，但CE之间持续低阻。此时BJT已经损坏。如果是用在电源上没有保护，则会进一步发展为整管熔毁。CB间绝缘破坏：比较少见，通常发生在整管熔毁时，或CB间承受的电压高于VCBO时击穿。热击穿：在高温下管子热失效。通常不易发生，因二次击穿发生更加容易，先发生二次击穿。MOSFET开关极快，而且是多子导电器件，没有拖尾电流，损耗主要是开通时的输出电容放电损耗。计算公式为:Ploss = f * 0.5 * Coss * V^2 ,V是MOSFET开通前一瞬间承受的电压。IGBT开关速度较快，没有存储时间，但存在拖尾电流。拖尾电流，就是在VCE已经升高的情况下，CE之间仍然有一股小电流流通一段时间，拖尾电流导致的电流--电压交叉损耗构成了IGBT的主要损耗。BJT开关速度慢，而且是少子器件，存在存储时间。存储时间就是基极电流已经切断甚至反向，而集极和射极仍然保持完全导通的时间。在存储时间后进入下降时间。下降时间是电压、电流交叉的时间，交叉损耗发生在下降时间。低压BJT由于β值高，下降时间比较短，存储时间也可以通过肖特基箝位电路大幅减小，因此主要损耗在于导通损耗，开关损耗不太大。高压BJT的存储时间不容易通过箝位控制，下降时间也较长，主要损耗包括电流--电压交叉损耗。但必须注意，采用射极开关的BJT没有存储时间，下降时间也很短，开关损耗可以达到MOSFET的水准。答：从损耗分析上来看，MOSFET的主要损耗是输出电容放电损耗，因此需要实现零电压开通，即开通前一瞬间DS电压为0.电路形式有LLC半桥以及准方波谐振的变换器，如移相全桥ZVS，准谐振反激。IGBT的主要损耗来自拖尾电流，因此需要实现零电流关断，消除拖尾电流，即关断前一瞬间CE电流为0.电路形式有ZCS半桥、ZCS全桥。BJT的主要损耗和IGBT相仿，主要在关断时有电流--电压交叉损耗，因此也应实行零电流关断。

在半导体领域，功率器件的总体表现一向以平稳著称，然而近段时期产业热度却在迅速提高，相关投资扩建的消息不断涌现。这与市场需求的迅速增长密切相关。

“新基建”的激励之下，市场对电力电子设备的需求越来越强烈，这为功率半导体器件行业的发展添了一把火。在功率半导体领域深耕多年的华微电子，也携带自身优势，率先入局新基建赛道，助推行业发展。

在过去的半个多世纪中，华微电子持续突破诸多关键技术，加速推动功率半导体器件的国产化替代，助力我国工业强基与民族产业发展，成为具有国际竞争力的功率半导体企业。

现如今，华微电子厚积薄发，在国内功率半导体器件市场低端产品竞争加剧且中高端产品大量依赖进口的形势下，华微电子也加快高端产品的推广和研发布局，从2016 年开始，华微电子便开始规划生产高性能功率器件，包括超结MOSFET、CCTMOSFET、Trench FS IGBT、超高压快恢复二极管、Trench肖特基产品和大功率IGBT模块等。

未来几年，随着新能源汽车、5G通信等新兴产业日益崛起，功率半导体市场需求势必会持续增长，而作为国内主要功率半导体生产商之一的华微电子，其具有全系列的功率半导体器件门类，随着国内功率半导体器件市场保持快速且稳定的增长，华微电子也将迎来发展的快车道。

替代进口的有力竞争者

作为全球汽车和工业大国，中国是全球最大的功率半导体器件市场。然而，在经济的快速发展中，国外在极力阻止中国的崛起特别是美国对中国高科技技术发展制造了障碍，中兴、华为事件给我国功率半导体行业的发展敲响了警钟，目前中国功率半导体市场被美国、欧洲和日本品牌掌控，在国内市场占有绝对的优势，市场占有率60%以上。

华微电子自成立以来，一直致力于建设芯片制造能力，扩大生产线规模及提高芯片交付能力，目前拥有4英寸、5英寸与6英寸功率半导体芯片生产线，加工能力为每年400万片，在建8英寸生产线，设计产能96万片/年，具有单管封装资源为24亿只/年，IPM模块封装1800万块/年。

经历了半个多世纪的技术积累，华微电子在终端设计、工艺制造和产品设计方面拥有了多项专利及工艺诀窍，尤其在IGBT薄片工艺、Trench工艺、寿命控制和终端设计技术等方面拥有独特的核心技术达到国内领先，国际同行业先进水平。其中，IGBT产品五大关键技术，包括薄片制造技术、透明集电极IGBT制造技术、纵向和横向结构设计技术、背面注入及激活和硅片测试技术均已攻破难关，研发完成600V-650V，1200V-1350V的IGBT产品，产品采用国际主流的Trench-FS技术，主要应用在新能源电动汽车、变频家电和电磁炉等领域。Trench MOS先后经历了几代产品开发后，成功解决了深Trench刻蚀技术、阻挡层金属化淀积技术、W回刻技术等，已经完成了30V-250V的产品开发。

“要实现国产化替代，目前公司面临的主要困难是客户对国产半导体功率器件的接受度，主要是在新的应用领域和高端应用领域，需要客户给予一定的机会和时间，给予国产品牌与客户磨合的机会。”华微电子表示，当下，公司主要解决的问题是，在产品应用方面加强与客户的交流和改进，同时根据客户的实际应用需求开发更加契合应用场景的定制化产品。而这也逐渐在实现，华微电子的产品广泛应用于消费类电子、汽车电子、电力电子、工业控制与LED照明等领域，并不断在新能源汽车、光伏逆变、轨道交通等战略性新兴领域快速拓展，是飞利浦、松下、日立、海信、创维、长虹等国内外知名企业的配套供应商。

向高端细分领域迈进

在国内功率半导体器件市场低端产品竞争加剧且中高端产品大量依赖进口的形势下，华微电子也加快高端产品的推广和研发布局，在工业、汽车电子、5G、充电桩等领域产品的应用，已经取得一定的效果，并获得了国内知名企业的认可。

谈及未来的发展，华微电子表示将继续以公司传统的功率半导体芯片制造为核心，继续做大做强芯片制造能力，纵向发展建立8英寸芯片生产线，实现高端VDMOS、IGBT器件制造，满足快速增长的市场需要，横向扩展建立硅外延生产线，保证材料安全供应，建立封装测试生产线，重点建设模块生产线，向高压大功率方向发展，打造功率半导体产业制造基地，完善功率半导体产业链，加速功率半导体国产化进程。

“华微电子会继续发展自主研发、平台建设的IDM优势，不断升级硅基功率器件的性能和品质。公司具有IGBT、MOSFET、二极管、可控硅和BJT等全功率器件工艺平台，包括单管、IPM及PM等各类封装形式的产品，未来公司仍会把功率半导体作为主要的技术发展方向，结合公司市场领域，逐步建立配套的驱动IC生产线。”华微电子表示，在中低压MOSFET上，公司将进一步升级现有技术平台，不久将会推出第二代CCT MOSFET，以100V产品为例，单位面积导通电阻达到40毫欧。完善产品电压等级，建立起从10V~250V产品的全系列的电压平台，除了在消费类领域内应用外，拓展到服务器电源、5G、工业、人工智能和汽车电子。

对于高压MOSFET，今年年底会推出第二代超结MOSFET产品，进一步提升该系列产品的耐用性和效率，应用于充电桩和基站电源。在未来2~3年我们会继续提升超结MOS平台，采用多层外延结构，开发第三代超结MOS平台，达到与国际品牌一致的性能，产品系列涵盖了500V-900V，4A-72A全系列，能满足各个领域的产品需求。

“FRD二极管和IGBT一直是我们的核心产品，在未来2~3年，我们将致力于开发用于轨道交通和电网领域内需求的超高压产品系列，电压涵盖1700V~6500V。”华微电子还表示，Trench肖特基方面，公司已完成45V、60V、100V产品Trench SBD平台建设，正在开发80V、150V产品平台，具备势垒高度可调技术，可满足客户对于使用效率的更高需求，比平面产品具有更高的可靠性能力，应用在光伏领域和电源领域。此外，华微电子积极布局GaN和SiC器件，研发和生产增强型GaNHEMT，先在快充领域做GaN器件和应用方案，然后过渡到工业和通信电源领域；对于SiC器件，目前已经研发出了650V SBD二极管产品，将进一步拓展到1200V二极管和SiC MOSFET，主要应用于新能源汽车及充电桩。

市场红利渐释放

近几年来，中国功率半导体器件在工业控制、汽车电子、网络通讯等多领域应用带动下，需求持续上涨，中国功率半导体器件市场保持快速且稳定的增长。

“受新冠肺炎疫情影响，2020年功率半导体市场将会面临一定幅度的回落，之后将迎来快速复苏，预计到 2022年，中国功率半导体市场规模将达到 1960 亿元，2019~2022年年均复合增长率将会达到3.7%。”华微电子认为，未来几年，国内市场对功率半导体的需求仍然强劲。

这对华微电子来说，公司利润持续稳定增长已经有迹可循，公司具有全系列的功率半导体器件门类，随着市场需求的增长，公司也将会迎来发展的快车道。

而从细分市场结构来看，工业控制、汽车和网络通信，需求将大幅增长，其中 MOSFET和IGBT 成为最大受益产品。业内预计，2022年，MOSFET和IGBT 的市场份额合计占比超过30%，其MOSFET复合增长率为5.4%，至2022年市场规模将达到365 亿元；IGBT年市场规模达到251亿元，复合增长率7.4%。

“ MOSFET 和IGBT 已成为最主流的功率器件之一，广泛应用于汽车电子、工业电子、新能源汽车、充电桩、物联网、光伏新能源等领域。”但是，高端的MOSFET和IGBT绝大部分进口，只有华微电子等少数厂商可以生产，目前先进的生产技术基本被国外厂商垄断，全球最大的功率器件生产商有德国的英飞凌、美国的安森美、日本的三菱机电等。

2019 年初，华微电子计划投资新型电力电子器件基地项目建设，本次投资主要是为了建设8英寸生产线，以满足公司新型功率器件的生产，项目生产的产品主要有IGBT、低压Trench-MOS 、超结MOS 以及IC芯片，针对的市场是目前国内相对空白的高低功率半导体市场，产品下游市场增长迅速，进口替代空间巨大。投资项目产品性能和技术水平虽然与国际大厂的产品还略有差距，但是其主要性能已经和国际主流公司的产品相当，个别参数还具有一定优势。业内预测，未来几年，随着中高端技术产品在市场规模化应用，新产品、新领域重点项目指标的达成将带动华微电子整体业绩持续稳步增长。

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