IGBT：新能源驱动成长，国产化率加速攀升

行业观点 需求端：新能源驱动成长，全球、中国十年CAGR达13%、15%。1）2020年功率器件&模块市场规模达209亿美元、四年CAGR达7%，IGBT市场规模达66.5亿美元、四年CAGR达14%。2）我们预计2025年全球、中国IGBT市场规模达954、458亿元、五年CAGR为16%、21%。2030年全球、中国IGBT市场规模达1609、732亿元、十年CAGR达13%、15%。其中新能源车、光伏&储能贡献了最大增量。3）新能源车IGBT单车价值量约为1700元。预计2025全球、中国IGBT市场规模达383、204亿元，五年CAGR为48%、54%；2030年全球、中国IGBT市场规模达765、306亿元，十年CAGR达31%、29%。若考虑SiC，潜在市场空间更大。4）光伏储能逆变器中IGBT价值量占比约为7%，对应单GW价值量为2100万元。预计2025年全球、中国IGBT市场规模达108、76亿元，五年CAGR为30%。2030年全球；中国IGBT市场规模达280、196亿元，十年CAGR达25%。5）2025、2030年全球工业IGBT市场规模达266、322亿元，五年、十年CAGR均为4%。 供给端：得益于缺货涨价潮，2022年行业国产化率有望达38%。1）英飞凌是IGBT行业的绝对龙头、市占率达30%；国内企业中士兰微在全球IGBT单管、IPM模块市占率达2.6%、1.6%，位列第十、第九名，斯达半导在全球IGBT模块市占率达2.8%、位居第六名。行业国产化率较低，2019年国内产量自给率仅12%。2）2020年以来需求端得益于新能源车、光伏需求爆发，供给端海外疫情反复限制海外产能，IGBT供需失衡，海外大厂交期持续上升，价格持续上升，目前海外大厂IGBT交期达39~50周。 我们估算2020、2021年国内上市公司IGBT收入达31、57亿元，同增59%、88%，国产化率达为17%、25%，提升5pct、8pct。3）展望2022年，供需失衡贯穿全年，海外厂商扩产普遍谨慎、产能增量有限，国产化率进程取决于产能释放速度，我们估算2022年国内产能同增90%+，预计国产化率提升至38%。 壁垒端：技术壁垒+客户壁垒+资金壁垒高，行业先发优势明显。1）IGBT核心技术为IGBT芯片的设计和制造以及IGBT模块的设计、制造和测试，对人才、设备要求极高。2）行业认证周期长，车规级认证周期长达2~3年，定点企业先发优势明显。3）IGBT制造属于资本密集型行业，一条年产25万片的8寸晶圆线投资额超20亿元。 财务端：国内企业成长性更佳，海外龙头毛利率、研发费率更高。1）得益于国产化率提示，过去五年国内企业成长性优于海外大厂，2016~2021年斯达半导收入、归母净利五年CAGR达42%、79%，领先行业。2022年Q1斯达半导收入、归母净利同增67%、102%，领先行业。2）海外龙头毛利率更高且稳定性更强，受价格周期影响国内部分企业盈利能力波动性较大。 海外企业研发费用更高、研发费率更高，账期更短。 投资建议 我们看好新能源驱动IGBT需求快速增长，国产化率快速提升，看好车规级产品快速放量的企业（斯达半导、时代电气、士兰微）、光伏产品快速放量的企业（扬杰科技、新洁能）。 风险提示 新能源汽车、光伏、储能发展不及预期，产能投放不及预期，竞争加剧。 一、市场篇：新能源助力IGBT高增长，缺货推动国产化加速 1.功率半导体市场稳健增长，IGBT增速领先 功率半导体是电子装臵中电能转换与电路控制的核心，是能够支持高电压、大电流的半导体，主要用于改变电压、频率、电力转换（将直流（DC）转换为交流（AC），将交流（AC）转为为直流（DC））。 功率半导体主要产品包括功率器件（二极管、IGBT、MOS、BJT）、功率IC，二极管、晶闸管、BJT属于第一代功率半导体器件，MOS、IGBT属于第二代功率半导体器件，附加值更高。2020年全球功率半导体市场规模达452亿美元，中国市场占比约为40%，功率IC市场规模达243亿元（占比54%），功率器件&模块市场规模达209亿美元（占比46%）、2016~2020年CAGR达7%，从市场规模占比来看，整流器、MOSFET、IGBT是最重要的功率器件，市场占比达19%、41%、31%，从成长性来看，IGBT成长性最佳、2016~2020年CAGR达14%。 二极管：是不可控型功率半导体器件，主要用于将交流电转换为直流电，功能类似于机械单向阀，在一个方向上以最小的电阻传导电流，称为正向，同时防止电流流向相反的方向。优点在于结构和原理简单，缺点在于无法控制通断且电流只能正向流通。 晶闸管：又称为可控硅整流器，是一种大功率开关型半导体器件能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。 MOS（绝缘栅型场效应管）：金氧半场效晶体管，是一种全控型电压驱动器件，依照其工作载流子的极性不同可分为“N型”和“P型”，正持续栅极电压控制开通，负持续栅极电压控制并保持关断，具有开关频率高速度快、输入阻抗高、抗击穿性好、驱动功率小、驱动电路简单、开关速度快等优点，主要缺点在于通态压降大，电流、电压额定低等。MOSFET主要运用于消费电子、通讯、工业、汽车电子等领域的中小功率场合例如电脑电源、充电桩等。2020年MOS市场规模为81亿元，2016~2020年CAGR达9%。 BJT（双极型晶体管）：是一种全控型电流驱动器件，具有三个引脚（基极、集电极和发射极）和两个结（P结和N结），晶体管中的电荷流动主要由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移作用。双极性晶体管能够放大信号，同时具有通态压降小、通态损耗小的优点，适合给可预测电流消耗的设备供电，被用于构成放大器电路、驱动扬声器和电动机等设备，并广泛运用于航天航空、医疗机械和机器人等领域。BJT的主要缺点在于驱动功率大，频率低，在高电压工作条件下电流增益很低。 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）：是由MOS、BJT组成的复合全控型功率半导体，兼具MOS输入阻扛高、BJT导通电压低的两大优势，驱动功率小且饱和电压低，适用于高压、大电流领域，是电力电子装臵的CPU。 图表1：功率半导体产品划分 图表2：全球功率分立器件&模块市场规模（亿元） 图表3：2020年功率半导体产品市场规模结构 图表4：BJT、MOS、IGBT性能对比 图表5：IGBT适用于高压领域 2.需求端：新能源驱动成长，全球/中国十年CAGR达13%/15% 2020年全球IGBT市场规模达66.5亿美元，2016~2020年CAGR达14%。 中国市场约占全球市场的40%。 从产品类型来看，IGBT可分为单管、IPM、模块，2020年单管、IPM、模块市场规模占比为24%、22%、55%。 IGBT单管主要应用于小功率家用电器、分部式光伏逆变器、小功率变频器，制造工艺为环氧注塑工艺。2020年市场规模达15.9亿美元，2016~2020年CAGR达14%。 IPM模块应用于白色家电中的变频空调、变频洗衣机，制造工艺为环氧注塑工艺。2020年市场规模达14亿美元，2016~2020年CAGR达5%。 IGBT模块应用于大功率变频器、电焊机、新能源车、集中式光伏等领域 ， 制造工艺为灌胶工艺 。2020年市场规模达36亿美元 ，2016~2020年CAGR达18%。 图表6：全球IGBT市场规模 图表7：中国IGBT需求占比为40% 从电压等级来划分，600V以下的低压IGBT主要应用于消费电子领域，600V~1200V的中压IGBT主要应用于新能源车、光伏、家电、工业（电焊机、UPS）领域，1700V以上的超高压IGBT主要应用于轨交、风电、智能电网领域。 从下游应用来划分，根据Yole数据，2020年工业、家用、电动车、轨交、光伏、其他行业市场规模占比为31%、24%、9%、6%、4%。 图表8：2020年IGBT按下游应用划分市场结构 根据我们估算，我们预计2025年全球IGBT市场规模达954亿元、2020~2025年CAGR为16%， 中国IGBT市场规模达458亿元 、2020~2025年CAGR达21%。2030年全球IGBT市场规模达1609亿元、2020~2030年CAGR达13%， 中国IGBT市场规模达732亿元 、2020~2030年CAGR达15%。其中新能源车、光伏&储能贡献了最大增量。 图表9：2020~2030年全球IGBT市场稳健增长 图表10：2020~2030年中国IGBT市场稳健增长 2.1新能源车：IGBT最大增量市场，国内英飞凌、比亚迪、斯达三分天下 新能源车市场是IGBT的最大增量，预计2025年全球新能源车IGBT市场规模达383亿元、2020~2025年CAGR达48%，2030年全球新能源车IGBT市场规模达765亿元，2020~2030年CGAR达31%。 IGBT主要应用在新能源车的电机控制系统、热管理系统、车载充电机，在主逆变器中IGBT将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电，在车载充电机中IGBT将220V交流电转换为直流电并为高压电池充电，在DC-DC变换器中IGBT将高压电池输出的高电压转化成低电压后供汽车低压供电网络使用；此外，IGBT也广泛应用在PTC加热器、水泵、油泵、空调压缩机等辅逆变器中，完成小功率DC-AC转换。 我们估算单车IGBT价值量维持1700元。1）IGBT一般占新能源车BOM成本的5%。根据StrategyAnalytics，48V轻混车功率半导体单 车价值量为90美元，纯电动车功率半导体单车价值量达330美元（折合人民币2100元）。2）一般A00乘用车IGBT单车价值量为800元，A级电动车IGBT单车价值量为2000元，2019~2021年新能源车中A00车占比为20%~25%，我们估算新能源车IGBT单车价值量为1700元。3）目前部分高端车型采用四驱系统（如理想one），四驱系统采用两个电控模块，我们估算四驱车型IGBT单车价值量达3200元，预计未来伴随四驱车型渗透率持续提升，IGBT单车价值量持续提升，我们假设2025年四驱车型渗透率达15%，对应2025年新能源车IGBT单车价值量达1980元，四年CAGR为4%，考虑正常年份下IGBT采购年降的影响，预计新能源车IGBT单车价值量维持在1700元。 2021年全球新能源车销量达650万辆，对应IGBT市场规模达111亿元，中国新能源车销量达350万辆，对应IGBT市场规模达60亿元，考虑汽车电子价格正常年降、伴随A级车占比、四驱车占比提升，预计新能源车IGBT单车价值量维持在1700元，假设2025、2030年全球新能源车销量达2250万辆（渗透率25%）、4500万辆（渗透率50%），对应IGBT市场规模达383亿元、765亿元，2020~2025年CAGR达48%、2020~2030年CAGR达31%；假设2025、2030年中国新能源车销量达1200万辆（渗透率40%）、1800万辆（渗透率60%），对应IGBT市场规模达204亿元、306亿元，2020~2025年CAGR达54%、2020~2030年CAGR达29%。 图表11：新能源车用IGBT市场规模测算 图表12：2020年48V轻混半导体价值量 图表13：2020年HEV、BEV半导体价值量 2.2光伏&储能：IGBT第二增量市场，国产化率有待提升 预计2025年全球光伏&储能IGBT市场规模达108亿元、2020~2025年CAGR达30%，2030年全球光伏&储能IGBT市场规模达280亿元，2020~2030年CGAR达25%。 IGBT是光伏逆变器、储能逆变器的核心器件，集中式光伏主要采用IGBT模块，分部式光伏主要采用IGBT单管或模块（单相一般采用IGBT单管，三相可选择IGBT单