作者：徐风，编辑：小市妹
【资料图】
当半导体还在去库存时，IGBT市场却“高烧不退”。
近期包括英飞凌、安森美等在内的海外大厂，交付周期最长达到了53周。一位业内人士感慨：“涨价抢货已不是新鲜事，不是价格多高的问题，而是根本买不到。”
IGBT作为电子行业的“CPU”，市场一直以来被国外厂商占据，而在国产化大潮下，谁能率先站出来？
【缺货仍是关键词】
功率半导体作为半导体行业的细分领域，是实现能源转换与传输的核心器件，重要性不言而喻。IGBT则是新一代功率半导体分立器件的代表性产品。
相对于二极管、晶闸管等中小功率半导体器件，IGBT具有高频高电压、大电流、损耗小，及易开关等特点，更适合于600V及以上的交流电机、变频器、电源开关等变流系统。
从市场规模来看，国内IGBT行业正处在快速发展阶段。据东方财富研究，国内市场规模到2025年将增长至522亿，复合增速达22%。
下游应用上新能源汽车、消费电子和工业控制是IGBT的主要应用领域。三者占比分别为31%、27%和20%，另外风光储等新能源电力领域占比也达到了11%。
随着新能源的爆火，缺货成了近年来的“家常便饭”，海外大厂交期普遍在50周以上。积压订单也与日俱增，有的大厂甚至干脆停止接单。
其中2022年英飞凌积压订单金额达430亿欧元，是同年营收142亿欧元的3倍有余。而安森美早在2022年5月就宣布到2023年底不再接受新订单。
剖析IGBT紧缺的原因，需求自然首当其冲。
2020年之前，工控还是下游应用的第一大领域，而近年来在新能源汽车和电力新能源的带动下，IGBT需求陡然上升。
尤其是新能源汽车，IGBT是电控系统和充电桩的核心器件，决定了整车的能源利用效率。不仅如此，车载空调、逆变器、发电机等也是IGBT的消耗“大户”。
据券商研报，IGBT约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统占整车成本的15-20%，也就是说IGBT要占到整车成本的7-10%。
在供给上，受此前疫情和半导体处于下行周期影响，大厂扩产较为谨慎。据DIGITIMES研究数据显示，海外大厂2021-2022年产能仅分别增长了3.6%和2.7%。
此外，两年的建设周期和一年左右的认证周期，也使得全球IGBT芯片供需缺口持续存在。
还有一个重要信号，2023年3月，特斯拉宣布将减少碳化硅SiC用量的75%，而IGBT作为潜在替代方案，或将进一步加剧供应紧张。
SiC作为第三代半导体芯片材料，相对于IGBT的Si硅基材料性能更强。据国信证券，SiC热导率及熔点是Si的2-3倍，电子饱和速度是Si的2-3倍，工作频率是Si的10倍，开关损耗最多可减少74%。
虽然SiC性能优越，但成本居高不下是萦绕在产品端的一道难题。目前SiC器件价格大约是Si的4-5倍，且Si材料在生产工艺上更为成熟，生产周期更短，良率更高。
一旦特斯拉出于降本需求大幅降低SiC用量，启用IGBT替代方案，其他车企跟进后必将影响行业的供需格局。
【国内厂商的激荡三年】
当前IGBT产业处在一片蓝海，但目前市场主要被英飞凌、安森美等外资品牌占据，国产品牌占有率较小。
从IGBT的产品分类来看，按照其封装形式的不同，可分为IGBT单管、IPM和IGBT模块。其中IGBT单管和IPM模块主要应用在中小功率场景，前者应用在小功率的家用电器、分部式光伏逆变器等；后者应用于变频空调、变频洗衣机等白色家电产品。而IGBT模块应用于大功率变频器、新能源车、集中式光伏等领域。
由于IPM模块主要应用在传统家电领域，未来市场增速慢于应用在新能源领域的IGBT单管和IGBT模块。
据国金证券研究，2021年全球IGBT市场规模为84亿美元，其中IPM、IGBT单管及IGBT模块市场规模分别为20亿美元、22亿美元和42亿美元，对应的2016-2021年的期间复合增速分别为11%、19%和17%。
从全球竞争格局看，据东方证券数据，2021年全球IGBT模块前五大厂商占据了67%的市场份额，其中英飞凌占比达33%，国内的斯达半导和时代电气分别仅为3%和2%；在整体分立器件上，英飞凌同样稳居榜首，士兰微则占4%排在第八。
▲来源：东方证券
体现在产品技术上，中国IGBT厂商的第6/7代产品与海外差距在5年左右。东吴证券做过研究，当下国内厂商推出的对标英飞凌的6代产品，性能上仍相当于其2007年生产的第4代产品。
且如斯达半导、士兰微等最新推出的对标英飞凌的第7代产品，离量产都还有距离。
但从IGBT国内外扩产情况看，近年来海外大厂的谨慎扩产恰恰给国内厂商留下了追赶空间。
在下游市场快速增长的2021-2023年，国内厂商产能快速扩张。据DIGITIMES研究统计，同期国内厂商产能年均增速都超过了60%，而海外大厂产能预计到2024年后才会快速释放。据东方财富研究，2021年国产自给率为19.55%，预计到2023年将达32.92%。
尽管与海外大厂存在差距，但行业每代10年左右的更新周期也给了国产品牌赶超的机会。
在一众国内厂商中，最终谁能突围？
【中国的“英飞凌”】
国内IGBT行业佼佼者，当属斯达半导、士兰微和时代电气。
从业务上看，三者涉及的业务方向不同，斯达半导优势在于IGBT模块，主要覆盖新能源汽车和工控领域；士兰微则以IGBT单管和IPM模块为主，2021年公司在全球IGBT单管/IPM模块市占率达2.6%、2.2%，均位列国内品类第一。其重点应用在工控和家电领域。
时代电气则背靠中车“大腿”，在轨交、电网领域大幅领先。在国内IGBT模块市场中位居第二位，仅次于斯达半导。
纵观三家厂商，可以说斯达半导吃到了这波新能源汽车发展的红利，士兰微、时代电气虽然积淀很厚，但在新能源利润最为丰厚的模块部分并未做到第一。
而这主要与二者进军新能源汽车领域较晚有关。
时代电气在2012年收购英国丹尼克斯后，开始只在轨交领域研发高压IGBT模块，2017年才开始进军车规级的IGBT产品；而此前一直身处家电领域的士兰微，到2018年才开始接触。且当前士兰微主流产品仍然停留在第五代，时代电气和斯达半导都已经来到了第六代。
反观斯达半导，早在2013年就专注新能源汽车IGBT模块的研发，在高壁垒的IGBT行业，先发优势更为明显。
其基于第七代微沟槽技术，推出的新一代车规级650V/750VIGBT芯片已通过客户验证，预计2023年开始批量供货；而士兰微的第七代产品目前还处在送审阶段，离量产还有距离；时代电气则处于刚刚研发成功的状态，还有待商业化推广。
在SiC碳化硅模块应用上斯达半导也处于国内领先。
斯达半导自2015年开始便研发SiC模块，截至2021年9月，已经获得总金额约3.43亿元的车规级SiC模块的订单，并获得多款车型定点。
而士兰微的车规级SiC模块于2021年才研发成功，2022年10月首个SiC器件芯片初步通线；时代电气在2022年才对首款SiC产品进行小批量验证。
从业务模式来看，士兰微、时代电气以IDM模式为主，产品更新周期短是其一大优势，一般为3个月。斯达半导以Fabless模式为主，迭代周期相对较长，为6个月。这对斯达半导的后续市场开拓会有一定影响。
所谓IDM和Fabless模式，可以理解为厂商自主和外协生产两种模式，在Fabless模式下，厂商只把控芯片设计，将制造环节委托给合作厂商，此后再历经芯片的质量筛选及模块的封装测试。而IDM模式厂商通过自建芯片厂，在芯片出厂时就进行质量测试，能更快满足客户定制化要求，省去了出厂后多轮测试的时间。
但事有两面，没有自己的制造厂资产也更轻，成本费用相对较低。2022年，斯达半导期间费用率仅为7%，远低于士兰微的17.38%和时代电气的19.74%。
而当前斯达半导也在向IDM模式转移，其正在建设超3300V高压IGBT芯片和SIC芯片产线，并将拥有自己的芯片厂线。
另外，斯达半导更专注于IGBT领域，模块营收占比超80%，成长性更好。从净利润增长情况看，2019-2022年由1.35亿增长至8.18亿，期间复合增速达82.31%，规模增长超5倍，增长也相对稳定。
而另外两家涉及领域较多，业绩影响因素也较多。如士兰微，除了分立器件，还有集成电路和发光二极管业务，分立器件营收占比刚刚过半。2019-2020年其净利润表现较差，主要在于LED行业的不景气，2021年随着行业回暖及分立器件业务的快速发展才使得净利润大涨。但2022年净利润再次下降超30%，主要与原材料供应不足、下游家电等消费市场低迷有关。
而时代电气的功率半导体器件业务营收占比仅10.18%，近年来其业务增长较快，但公司整体净利润规模仍维持在25亿左右水平。
在盈利能力上，2022年斯达半导超40%毛利率和30.34%的净利率，也高于士兰微的29.45%和12.65%，以及时代电气的32.69%和14.34%。
综合来看，国内厂商中斯达半导在IGBT上的技术和产能相对领先，有机会率先实现突围。
尤其是在新能源车功率模块上。据国金证券研究，2022年1-9月，英飞凌、比亚迪半导体和斯达半导的装机量占比分别为25.7%、21.1%和15.8%，与国外厂商的差距并不大。
据了解，2025年前后，国内第七代产品将大规模量产，国产化率将进一步提升，在新能源汽车这一重要领域中，英飞凌有可能丧失国内市场份额第一的位置。
随着技术剪刀差不断缩小，下一代产品是国内外厂商真正交锋的时刻。
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