公司深度国产替代最有可能形成突破的半导体

功率半导体行业背景：

功率器件原理：

功率器件特指转换并控制电力的功率半导体器件。电力转换包括转换一个或多个电压、电流或频 率；功率控制指控制输入和输出的功率大小。（电力转换 核心 目标是提高能量转换率、减少功率损耗。关断时没有漏电，导通时没有电压损失， 在开关切换时没有功率损耗。电力控制 核心 是使用最小的输入控制功率保证输出功率的大小和时延。）

半导体器件分类：

功率半导体应用范围

功率半导体下游应用广泛，基本上涉及到电力系统的地方都会使用功率器件。下游应用领域主要可分为几大部分： 消费电子、新能源 汽车 、可再生能源发电及电网、轨道交通、白色家电、工业控制，市场规模呈现稳健增长态势。

功率半导体发展

功率半导体分类及特点

功率器件性能对比

功率半导体市场规模

功率半导体用于所有电力电子领域，市场成熟稳定且增速缓慢。行业发展主要依靠新兴领域如新 能源 汽车 、可再生能源发电、变频家电等带来的巨大需求缺口。成熟市场规模：根据IHS Markit 数据显示2018年全球功率器件市场规模为391亿美元， 中国功率市场规模为138亿美元 ，全球占比 35%。

纯增量市场规模：我们主要测算了国内新能源 汽车 、充电桩、光伏和风电四个领域中应用功率半导体市场空间。

①新能源 汽车 领域市场需求到2025年约160亿元，2030年约275亿元。

②公共直流充电桩领域2020-2025年累计市场需求约140亿元，2025-2030年累计需求约400亿元。

③光伏领域2020-2025年累计市场需求约50亿元，随政策调整有望进一步增长。

④风电领域2020-2024 年累计市场需求约30亿元。整体看，国内功率半导体市场2025年四个领域提供纯增量规模预计达 200亿元。

根据Omdia数据显示，2018年全球排名前十功率半导体企业来自于美国、欧洲和日本，合计市占率达60%。国内功率半导体市场自给率偏低，中高端功率MOSFET和IGBT自给率不足10%，国产替代空间巨大。

行业发展趋势一：不需要追赶摩尔定律，倚重制程工艺、封装设计和新材料迭代，整体趋向集成 化、模块化

功率半导体整体进步靠制程工艺、封装设计和新材料迭代。设计环节：功率半导体电路结构简单， 不需要像数字逻辑芯片在架构、IP、指令集、设计流程、软件工具等投入大量资本。 制造 环节： 因不需要追赶摩尔定律，产线对先进设备依赖度不高，整体资本支出较小。封装环节：可分为分 立器件封装和模块封装，由于功率器件对可靠性要求非常高，需采用特殊设计和材料，后道加工价值量占比达35%以上，远高于普通数字逻辑芯片的10%。

行业发展趋势二：新能源与5G通信推动第三代半导体兴起

新能源、5G等新兴应用加速第三代半导体材料产业化需求，我国市场空间巨大且有望在该领域快 速缩短和海外龙头差距。①天时：第三代材料在高功率、高频率应用场景具有取代硅材潜力，行业整体处于产业化起步阶段。②地利：受下游新能源车、5G、快充等新兴市场需求以及潜在的硅材替换市场驱动，目前深入研究和产业化方向以SiC和GaN为主，国内市场空间巨大。③人和：第三代半导体核心难点在材料制备，其他环节可实现国产化程度非常高，加持国家在政策和资金方 面大力支持。我们认为该行业技术追赶速度更快、门槛准入较低、国产化程度更高，中长期给国内功率半导体企业、衬底材料供应商带来更多发展空间确定性更强。

行业发展趋势三：IDM模式更适合功率半导体行业，代工可以提供产能、工艺技术补充

海外功率半导体龙头企业都采用IDM模式，国内功率半导体行业商业模式以IDM为主，设计+代工为辅。

国内上市公司

国内功率半导体发展分析

企业简介：

公司主营业务是以IGBT为主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产，并以IGBT模块形式对外实现销售。IGBT模块的核心是IGBT芯片和快恢复二极管芯片，公司自主研发设计的IGBT芯片和快恢复二极管芯片是公司的核心竞争力之一。公司总部位于浙江嘉兴，在上海和欧洲均设有子公司，并在国内和欧洲均设有研发中心。

自2005年成立以来，公司一直致力于IGBT芯片和快恢复二极管芯片的设计和工艺及IGBT模块的设计、制造和测试，公司的主营业务及主要产品均未发生过变化。2019年，IGBT模块的销售收入占公司销售收入总额的95%以上，是公司的主要产品。

股权结构：

斯达的创始人，深耕 IGBT 领域十五年：

董事长兼创始人沈华（1963 年），于1995 年获得美国麻省理工学院（MIT）材料学博士学位，1995年7月至1999年7月任西门子半导体部门（英飞凌前身，1999 年成为英飞凌公司）高级研发工程师，1999 年 8 月至 2005 年任赛灵思公司高级项目经 理。

胡畏（1964 年），副总经理，1994年获美国斯坦福大学工程经济系统硕士学位。 1987年至1990年任北京市计算中心助理研究员，1994年至1995年任美国汉密尔顿证券商业分析师，1995 年至2001年任美国 ProvidianFinancial 公司市场总监，执行高级副总裁助理，公司战略策划部经理。2005 年回国创办公司。

从前十大流通股东来看，多只公募基金二季度新进前十大股东。2季度均价150。

财务介绍：

摸鱼打分73分，ROE8.21%，2020年上半年，公司实现营业收入41,647.84万元，较2019年上半年同期增长13.65%，实现归属于上市公司股东的净利润8,067.11万元，较2019年上半年同期增长25.30%，扣除非经常性损益的净利润6,903.77万元，较2019年上半年同期增长31.00%。同时，公司主营业务收入在各细分行业均实现稳步增长： （1）公司工业控制和电源行业的营业收入为32,924.94万元，较上年同期增长15.86%；（2）公司新能源行业营业收入为6,981.03万元，较上年同期增长6.03%；（3）公司变频白色家电及其他行业的营业收入为1,649.38万元，较上年同期增长12.35%。

PE200倍，处于 历史 66%位置，PB28.72倍， 历史 66%的位置。

公司看点：

公司采用以市场为导向，以技术为支撑，通过不断的研发创新，开发出满足客户需求的具有市场竞争力的功率半导体器件，为客户提供优质的产品和技术服务。

公司产品生产环节主要分为 芯片和模块设计、芯片外协制造、模块生产 三个阶段。

阶段一：芯片和模块设计。公司产品设计包含IGBT芯片、快恢复二极管芯片的设计和IGBT模块的设计。本阶段公司根据客户对IGBT关键参数的需求，设计出符合客户性能要求的芯片；根据客户对电路拓扑及模块结构的要求，结合IGBT模块的电性能以及可靠性标准，设计出满足各行业性能要求的IGBT模块。

阶段二：芯片外协制造。公司根据阶段 一 完成的芯片设计方案委托第三方晶圆代工厂如上海华虹、上海先进等外协厂商外协制造自主研发的芯片，公司在外协制造过程中提供芯片设计图纸和工艺制作流程，不承担芯片制造环节。

阶段三：模块生产。模块生产是应用模块原理，将单个或多个如IGBT芯片、快恢复二极管等功率芯片用先进的封装技术封装在一个绝缘外壳内的过程。由于模块外形尺寸和安装尺寸的标准化及芯片间的连接已在模块内部完成，因此和同容量的器件相比，具有体积小、重量轻、结构紧凑、可靠性高、外接线简单、互换性好等优点。公司主要产品IGBT模块集成度高，内部拓扑结构复杂，又需要在高电压、大电流、高温、高湿等恶劣环境中运行，对公司设计能力和生产工艺控制水平要求高。本阶段公司根据不同产品需要采购相应的芯片、DBC、散热基板等原材料，通过芯片贴片、回流焊接、铝线键合、测试等生产环节，最终生产出符合公司标准的IGBT模块。

公司销售主要采取直销的方式进行销售，根据下游客户的分布情况，除嘉兴总部外在全国建立了六个销售联络处，并于瑞士设立了控股子公司斯达欧洲，负责国际市场业务开拓和发展。

下游应用：

中国工控 IGBT 市场按照总体 150 亿 RMB 工控占比 29%计算大约在 44 亿 RMB。 按照国内复合增速 5%，则 2025 年国内工控的市场空间约为 60 亿元；这一块是斯达半导的基本盘，行业需求分散稳定且波动相对较小。英威腾和汇川技术等工控领域国内 领军公司一直都是斯达半导排名第一第二的大客户。

疫情加速了国内下游工控行业的国产替代进程，疫情同时阻碍了英飞凌等 IGBT 产品进入国内。斯达工控 IGBT 可能处于下游本 土需求增加+加速替代国外龙头提升份额的有利局面，预计在后疫情时代工控 IGBT 领 域持续提升市占率的过程也将持续。

IGBT 占新能源车成本近 8%，且是纯增量产品。 IGBT 模块在新能源 汽车 领域中发挥着至关重要的作用，被广泛应用于电机控制器、车载空调、充电桩等设备。IGBT 模块的作用是交流电和直流电的转换，同时IGBT模块还承担电压的高低转换的功能。新能源 汽车 外接充电时候是交流电，需要通过 IGBT模块转变成直流电然后给电池，同时要把交流电压转换成适当的电压以上才能给电池组充电。

在电动车领域主要应用分三类： 1）电驱动系统：IGBT 模块将直流变交流后驱动 汽车 电机（电控模块）； 2）车载空调变频与制热：小功率直流/交流逆变，这个模块工作电压不高，单价相对也低一些； 3）充电桩中 IGBT模块被用作开关使用：直流充电桩中 IGBT模块的成本占比接 近 20%；

电池成本占比最大，一般来说可以占到约电动车总成本 40%以上；2）成本占比第二大的是电机驱动系统,可以达到电动车总成本的 15%~20%,而 IGBT则占到电机驱动系统成本 40%-50%，等价于 IGBT 占新能源车总成本接近 8%的比例。

并且，对于IGBT来说，新能源 汽车 对 IGBT 需求是纯增量，因为传统燃油车功率半导体器件电压低，只需要Si基的 MOSFET，而新能源 汽车 在 600V以上MOSFET无法达到要求，必须要换成 IGBT；因此 IGBT 是仅次于电池以外第二大受益的零部件。

斯达在家电 IPM 和光伏风电等都有相关布局，但是营收占比还相对较小，19 年占比在 4%左右，可能和市场空间相对较小，公司选择先攻克工控和新能源 汽车 的战略有关，在供应链安全因为外部环境受到威胁的大背景下，斯达未来在这一块不断增长的利基市场还是有比较大的替代潜力，是斯达的潜在期权增量领域。

行业地位：

由于IGBT对设计及工艺要求较高，而国内缺乏IGBT相关技术人才，工艺基础薄弱且企业产业化起步较晚，因此IGBT市场长期被大型国外跨国企业垄断，国内市场产品供应较不稳定；随着国内市场需求量逐步增大，供需矛盾愈发突显。我国政府于《中国制造2025》中明确提出核心元器件国产化的要求，“进口替代”已是刻不容缓。公司具备自主研发设计国际主流IGBT芯片和快恢复二极管芯片的能力和先进的模块设计及制造工艺水平，全面实现了IGBT和快恢复二极管芯片及模块的国产化，是国内IGBT行业的领军企业。

根据全球著名市场研究机构IHS在2019年发布的最新报告，2018年度公司在全球IGBT模块市场排名第八，市场占有率2.2%，是唯一进入前十的中国企业。

未来看点：

短期看工控IGBT ：20年疫情背景加速了下游如汇川技术等客户变频器/伺服等产品的国产替代（汇川中报业绩预告高速增长），同时斯达竞争对手英飞凌等产能受限物流受阻，斯达工控IGBT目前处于客户高增长和竞争对手暂时受阻碍的有利局面，二三季度边际向好确定，未来2年工控IGBT是斯达的基本盘；

中期看车载IGBT ：车载IGBT行业增速快于工控，且认证慢，安全性和产品性能要求高；斯达前期车载IGBT产品持续研发布局，累计给20家车企客户进行小批量配套供货，预计接下来将迎来收获期，且恰逢IPO扩产增加车载IGBT产能，预计车载IGBT将较快起量，是公司20-25年增长最快的细分领域；新能源 汽车 业务进展顺利，新增多个项目定点。上半年新能源乘用车销量大幅下滑的背景下，公司新能源领域营收仍小幅增长，估计公司已成为低功率电动车细分领域最大的IGBT模块供应商，同时斩获了多个国内外知名车型平台定点，将在2022年开始SOP。另外，48V功率器件开始大批量装车应用，出货量有望继续上升。

长期看SIC布局 ：斯达对SIC持续投入研发，并和宇通等联合开发基于SIC的电机控制系统，预计2024年左右国内会迎来SIC器件渗透率拐点，测算不同SIC渗透率和斯达在IGBT/SIC器件不同市占率下斯达2025年的收入，显示2025年斯达收入在42亿-64亿之间，净利率20%左右。

1.长电科技(600584):半导体封测龙头股。截至本报告期末，公司已获得专利3，504项，其中发明专利2，743项(美国获得专利1，758项)，覆盖中高端封装测试领域。

2.方静科技(603005):半导体封装测试龙头股。成立于苏州，是一家致力于开发创新新技术，为客户提供可靠、小型化、高性能、高性价比的半导体封装量产服务商。

3.通富微电子(002156):半导体封装测试龙头股。公司具备MEMS传感器产品的封测能力，在这方面有一定的技术储备。其他半导体封测概念股包括:广利科技、格尔软件、太极实业、厉安德装备、华天科技、赛腾股份等。南方财富网提供的数据仅供参考，不构成投资建议。据此， *** 作需自担风险。股市有风险，投资需谨慎。

上海新升半导体 科技 有限公司 图源/IT时报

30秒快读

1、晶圆产能紧张到不可思议，下游疯狂“囤货”已经到了恐慌程度。虽然国内大尺寸硅晶圆项目纷纷上马，但是还是相对理性，简单概括就是不想做风口上猪。

秋收过后，稻田里只留下一行行稻茬；在一大片金黄色的两侧，酣眠着这样两座大厂，西边是上海特斯拉超级工厂，东边是上海新升半导体 科技 有限公司。

上海最南方的临港地区，人类文明一浪接一浪；稻田、工厂和芯片，在这里人类文明的三次浪潮奔涌在一起。

就像稻谷为人类提供粮食，硅片是半导体和芯片产业的“筑基食粮”——关键原材料，通常作为衬底加工各类器件结构和引线，从而实现集成电路、分立器件等半导体产品的制造。

图源/IT时报

今年下半年以来，晶圆代工产能奇缺，对于芯片设计制造公司来说，就像面包缺了面粉，巧妇难为无米之炊。由此带来的后果是，业界对待产能的心态普遍不稳，晶圆代工费用持续上涨并向下传导，很多芯片也都出现了缺货及价格上涨的情况。纸终究包不住火，前段时间的 汽车 芯片短缺事件就曾闹得沸沸扬扬。

快速上马项目、扩大产能，站上晶圆代工需求旺盛的风口？业界对此的答案是：NO！硅片产业投资巨大，风险和收益都有很强周期和不可控性，有分析人士指出，虽然面对下游旺盛的市场需求，但如上海新升、上海超硅等硅片厂都曾吃过产能过剩的亏，所以不会轻易扩产， 中国硅片厂不愿意做“风口上的猪”，“长期订单不一定会涨价，但短期单估计会涨”。

“前几天看到一辆面包车拉来一车人。”一位上海新升一线员工表示，从未见到公司招这么多人，这给他留下了很深的印象。

图源/IT时报

另一名新升生产线员工向《IT时报》记者证实，新升正值二期上量阶段，人手确实很紧张， 工厂所生产的300mm大硅片目前处于供不应求的状态 ，台积电、格罗方德、中芯国际、华虹宏力等都是客户，新升国内市场份额约为10%，“二期刚开，正在上量阶段，大量缺人；我们优先供应国内市场，现在300mm每月产量在十几万片，最贵的每片价格约200 300美元。”上述员工表示，相比国外竞品，新升的产品仍有价格优势，虽然设备、材料都来自国外，但胜在人工费等综合成本仍然很有竞争力。

一名负责设备的新升员工透露，“ 现在厂里设备比人还多，目前正在大批招人，以补充人手不足。 ”在招聘网站上，《IT时报》记者看到，12月上海新升释放出一大批招聘职位，涉及产品工程师、抛光设备工程师以及技术员等岗位。

图源/招聘网站

上海新升一名高层告诉《IT时报》记者：“按照原定计划，我们已在扩大产能，每月从15万片扩产到30万片，现在已扩到20万片。”也就是说，新升当下的扩产其实不是因为这段时间晶圆代工产能不足而导致的。这名高层还指出：“产能建设是需要周期的，今天的下游需求强烈，上游什么忙都帮不上，等扩建好了，下游又没有需求了。因此，需要做战略性预测。”

目前，全球硅片市场主要由海外和中国台湾厂商占据，市场集中度比较高。根据SEMI的数据，2018年，日本信越化学、日本SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国Siltronic、韩国SKSiltron等加起来的市场份额超过90%。

图源/国元证券

为了弥补硅片（尤其是大硅片）的供应缺口，降低进口依赖程度，我国正积极迈向8英寸与12英寸大硅片制造，多项重大投资纷纷上马建设，上海新升、重庆超硅、天津中环、宁夏银等均锁定大尺寸硅晶圆项目。

公开资料显示，作为国内首个300mm大硅片项目的承担主体，上海新升于2015年7月破土动工，2017年实现了挡片、陪片、测试片等产品的销售。根据最初规划，该项目计划投资建设月产60万片300mm硅片的生产线，分别为第一期15万片/月、第二期15万片/月、第三期30万片/月。

图源/IT时报

除了上海新升，上海还有另一座大硅片制造厂——上海超硅半导体，其成立于2008年，2010年正式运营，与重庆超硅半导体、成都超硅半导体为超硅（AST）旗下企业，三家企业均致力于研发生产集成电路用大硅片。2016年4月，重庆超硅大硅片项目一期投入试生产，10月正式建成并举行产品下线仪式，达产后实现8英寸硅片年产600万片、12英寸硅片年产60万片的产能。

上海超硅项目包括AST综合研究院、300mm全自动智能化生产线、450mm中试生产线、先进装备研发中心、人工晶体研发中心等，2018年上海超硅300mm全自动智能化生产线项目开工建设。根据规划，项目建成后将形成年产360万片300mm抛光片和外延片，以及12万片450mm抛片生产能力。

《IT时报》记者从有关部门获悉，上海超硅已于今年9月28日正式投产，300mm抛光片月产能约5万片，月产能投产约2万片，每片均价100美元以上。

12月10日，环球晶圆宣布同意以37.5亿欧元收购德国硅片制造商SiltronicAG，此次收购合并完成后，环球晶圆有望成为全球最大的硅片制造商。

环球晶圆 图源/网络

硅片行业具备典型的周期属性，随下游半导体周期波动，且价格变化略滞后于市场规模变化。给产业打击最大的一次来自2008年金融危机，全球性危机爆发之前市场对300mm晶圆需求极度乐观，Shin-Etsu、SUMCO等大厂纷纷做出了激进的扩产计划，结果受经济危机冲击，随着硅片库存的高企以及智能手机销售量锐减，全球半导体市场急剧下滑，产能提升滞缓。

国元证券一份研报指出，目前行业正处在新一轮硅片景气周期。2019年5G手机的发售，单位面积的硅片价格上涨到0.94美元，而伴随新能源 汽车 等新兴应用市场的快速发展， 未来受供需关系影响，硅片价格将持续上涨保持高位 。

图源/国元证券

电子创新网CEO张国斌表示，日本信越、SUMCO、上海新升等硅片厂商都吃过产能过剩的亏，所以不敢轻易扩产，不过下游市场的需求旺盛对这些公司仍然是利好，“ 一般都是长期单，不一定涨，但是短期单估计会涨 ”。

04

产能已排到明年第一季

“ 目前晶圆产能已紧张到不可思议的地步，客户对产能的需求已达恐慌程度 ，预估明年下半年到2022年下半年，逻辑、DRAM市场都会缺货到无法想象的地步。”11月30日，芯片代工厂力积电董事长黄崇仁的一席话点出了晶圆产能紧张的现状。

图源/Pixabay

对此，芯谋研究首席分析师顾文军也透露，目前8英寸和12英寸的成熟工艺都还很紧张，不仅仅在制造层面，封装测试也都很紧张 ，现在排单都到了明年第一季度了 。

从终端产品上来看，集邦咨询分析师乔安表示：“目前最为紧缺的是电源管理IC及面板驱动IC。”从需求端来看，8英寸晶圆的下游需求主要来自于电源管理芯片（PMIC）、CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、显示驱动IC以及功率器件等产品，这些产品广泛应用于智能手机、平板电脑、电视、PC、电动 汽车 等领域。

另据中芯国际今年Q3财报，55/65nm、40/45nm的成熟工艺依然是公司盈利主要来源，14/28nm的收入仅占中芯国际的14.6%。成熟工艺产能紧缺，联电等企业产品供不应求。以联电股价为例，自2020年初起涨幅已超过200%。中芯国际在其三季报中也表示：“成熟应用平台需求一如既往强劲，来自于电源管理、射频信号处理、指纹识别以及图像信号处理相关收入增长显著。”

图源/中芯国际2020年Q3财报

05

芯片或“难产”或涨价

相较于拥有制造能力的IDM（垂直整合制造）模式芯片厂和Foundry模式芯片代工厂，芯片设计公司将面临拿不到晶圆厂产能的挑战，无疑是对新入局芯片行业资本的当头一棒。“最直接的影响就是很多设计的芯片不能量产，导致投资收益下降，也会间接导致芯片涨价，系统产品成本上升、毛利下降，影响以后的研发和创新。”张国斌说。

12月21日，一则关于ST（意法半导体公司）的涨价函在朋友圈广泛传播：“受新冠疫情影响，ST原材料供应不足，同时面临着成本上升和咄咄逼人的商业条款。鉴于此，ST决定自2021年1月1日起，提高所有产品线价格。”此外，瑞萨、NXP等半导体厂商也都接连发布涨价函。

ST（意法半导体公司）涨价函 图源/网络

据媒体报道，封装大厂日月光也带头领涨半导体封装报价，明年1月起调涨，涨幅区间在3~5%。此外，张国斌认为，中美贸易摩擦、疫情带来的动荡，使得下游厂商们掀起一股 “囤货”情绪，他预计产能紧张的大环境可能要到明年下半年才能缓解。

作者／IT时报记者 李玉洋

编辑／挨踢妹

排版／冯诚杰

图片／IT时报 国元证券 Pixabay 网络

来源／《IT时报》公众号vittimes

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