深度报告：高性能功率器件的技术引领者

东微半导是国内高性能功率器件的头部设计公司，18-21 年公司扣非归母净利润年均复合增速达 95.1%。公司专注于半导体器件结构技术创新，拥有多项半导体器件核心专利，以高压超级结 MOSFET 为代表的产品打破了大功率直流充电桩等领域国外厂商的长期垄断。公司 18-21 年进入高速成长期，营业收入年均复合增速为 72.3%；扣非归母净利润年均复合增速为 95.1%。 超级结 MOSFET 国产化率仍低，汽车、新能源与 5G 等应用带来功率器件增量需求。超级结 MOSFET 是突破“硅极限”的高端功率器件，目前国产化率仅18%，有较大的存量替代空间。此外，超级结 MOSFET 的耐压特性及导通性能主要适用于新能源汽车、光伏、储能、充电桩及各类大功率电源中，因此在汽车、新能源与 5G 带来的增量场景驱动下，25 年全球超级结 MOSFET 市场有望由 22 年 10.5 亿美元增至 12 亿美元。 公司产品性能比肩国际一流厂商，研发成果转换效率高。公司器件设计能力强，以公司超级结 GreenMOS 系列产品为例，通过自主器件设计和工艺优化，产品性能已达国际一流水平，是国内最早进入工业和汽车相关应用领域的功率器件厂商之一。21 年公司研发人员占比达 44%，人均营收贡献 1043 万元，远超行业平均水平，研发成果转换效率高。 公司 1H22 汽车与工业级应用占比已超 70%，客户覆盖各领域行业龙头。截至 1H22，公司直流充电桩收入(YoY+60%)占比超 17%，光伏逆变器收入(YoY+300%)占比约 10%，车载充电机收入(YoY+1350%)占比超 14%，各类工业及通信电源收入(YoY+58%)占比约 21%；客户覆盖比亚迪、客户 A、麦格米特、昱能科技与宁德时代等各领域龙头厂商。在多领域需求驱动下，公司 3Q22库存周转天数约为 66.4 天，明显低于行业平均水平(111.6 天)。 公司器件产品不断革新，TGBT 与碳化硅等新产品打开多维增长空间。预计22-25 年全球 IGBT 市场将 12.1%复合增速增长至 136 亿美元，碳化硅器件市场将以 42%复合增速增长至 43 亿美元，行业处于加速渗透期。公司自主设计的新产品 IGBT（TGBT）与超级硅已获客户认可并批量应用，碳化硅相关产品已推出，未来有望随行业发展加速渗透，成为公司新的增长点。 盈利预测与估值：我们看好公司器件设计与工艺实现的技术能力，预计 22-24年归母净利润有望实现 2.79/3.98/5.36 亿元，对应增速 89.8%/42.6%/34.9%。我们预计公司合理估值为 306.7-338.1 元，维持买入评级。 风险提示：新能源发电及汽车需求不及预期，新产品拓展不及预期等。 盈利预测和财务指标 东微半导：国内高性能功率器件引领者 公司是国内高性能功率半导体领域的头部设计公司，专注半导体器件结构的技术创新，拥有多项半导体器件核心专利。2008年，龚轶与王鹏飞先生作为联合创始人共同创办东微半导体，13年东微在国际顶尖期刊《Science》上发表了原创的半浮栅器件技术论文，取得我国半导体核心技术的重大突破。随后公司在高压超级结MOSFET等功率器件结构设计上不断革新，产品打破了大功率充电桩等领域国外厂商的长期垄断，逐渐成为了国内高性能功率半导体领域的代表公司。 图1：东微半导发展历程 公司实际控制人为联合创始人龚轶及王鹏飞，均拥有丰富的半导体从业经验。公司董事长兼总经理龚轶先生曾担任美国超微半导体公司工程师和德国英飞凌汽车电子与芯片卡部门技术专家；董事兼首席技术官王鹏飞博士，曾担任德国英飞凌科技存储器研发中心研发工程师、德国奇梦达公司研发工程师及复旦大学微电子学院教授，提出并制造世界上首个半浮栅晶体管，成果于《Science》发表。目前东微半导拥有2家子公司(广州动能半导体、香港赛普锐思)以及两家分公司(上海分公司、深圳分公司)，并作为有限合伙人参与苏州工业园区苏纳微新创业投资合伙企业（基金）。 图2：东微半导股权结构（截止2022年12月） 器件技术不断革新，产品性能行业领先 公司产品包括高压超级结MOSFET（简称超结MOS）、中低压屏蔽栅MOSFET、超级硅及IGBT(TGBT)等器件类型，中低压产品应用于高性能同步整流、专用机器人及各类工具电机驱动，高压产品应用于直流充电桩及车载充电机、变频及电机驱动、数据中心及通讯电源、光伏及储能工业电源、大屏幕显示电源和工业照明等领域。 图3：公司产品全景图 公司通过器件设计创新实现产品性能领先，在各类器件性能交叉区开发差异化品类拓宽产品能力圈。单管产品封装形式偏标准化，产品竞争力来源于芯片性能。 公司产品性能对标国际一流厂商，铸就了在超结MOS等细分领域的领先地位；在此基础上，公司在MOSFET、IGBT等传统器件结构上进行设计革新，推出了超级硅、TGBT、碳化硅及HybridFET等新品类，可将原传统器件参数范围拓宽至品类交叉区，最终实现产品能力圈的扩展。 图4：公司业务布局及竞争优势 公司处于高速成长期，研发投入保持高增长 2018-2021年公司营业收入年均复合增长率72.3%；扣非归母净利润年均复合增长率95.1%。在新能源应用的驱动下，公司近五年保持高速成长，2018-2021年公司营业收入年均复合增长率72.3%；扣非归母净利润年均复合增长率95.1%。22年前三季度公司实现营收7.9亿元(YoY+41.3%)， 归母净利润2亿元(YoY+115.62%)， 扣非归母净利润1.9亿元(YoY+114.5%)， 毛利率33.7%(YoY+5.1pct)。 图5：公司营收、扣非归母净利润（亿元） 图6：公司近五年分产品营收结构（%） 高压超结MOS目前为公司主要产品，公司研发投入保持高增长。公司主要产品高压超结MOS在储能及光伏需求拉动下，1H22占比为78.1%。TGBT产品经过21年小批量过程后进入高速增长期，1H22营收同比增长70倍且占比增至3.7%。在此基础上，公司持续进行研发投入，保持技术迭代升级。截至1H22，公司研发部共拥有44名研发人员，合计占员工总数的44.90%；1H22研发投入2072.58万元，同比增长25.60%。 图7：公司近五年毛利率与净利率（%） 图8：公司近5年研发投入及占比情况（亿元，%） 国产化驱动存量替代，新能源加速增量渗透 超结MOSFET：功率器件里程碑式的革新 MOSFET可通过控制电压实现电路的“导通”或“关断”，最终对电流与电压实现调控，是一个快速的“电子开关”。以平面型MOSFET为例，通过控制漏极和源极、栅极与源极之间的电压，可使得电子在器件中形成“沟道”，实现器件的导通；通过调节电压的大小可以控制导通电流大小。最终，通过“开”与“关”的切换，配合其他元器件，实现直流电与交流电、电流频率、电压高低等状态的切换。因此，降低器件电流传输过程中的损耗（如导通电阻）以提升电能的转换效率是MOSFET器件技术演进的主要驱动力。 图9：MOSFET工作原理（以导通为例） 由于下游应用对耐受电压、开关频率、导通电阻等器件性能要求不同，MOSFET器件发展出了平面型、沟槽型及超级结等不同结构。平面型MOSFET结构由于芯片面积大（耐压高）且工艺简单，可应用于对中小电流的场景；而沟槽型MOSFET相比平面型MOSFET缩短了电流的导通路径（消除了J-FET电阻），在低压高电流的场景中被广泛应用；在此基础上，为进一步提升沟槽栅结构耐压能力与导通性能，将电场强度均匀化且用低阻N层设计的超级结MOSFET（SJ-MOS）出现，并广泛应用于中高压大电流的电源场景中。 表1：不同MOSFET结构的优势和应用 超级结MOSFET突破了“硅极限”，是功率器件里程碑式的革新。在传统结构的硅器件中，击穿电压的提升通常会导致导通电阻的增加即电能转换效率降低，使得硅基MOSFET击穿电压较低。而超级结MOS通过P层和N层交替排列设计，在增大器件击穿电压的同时降低了器件的导通电阻，解决了“硅极限”的矛盾关系，实现了能源使用效率的提升，是功率器件里程碑式的革新。 图10：MOSFET器件结构演进 单管产品依靠芯片性能拉开差距，行业格局中短期利好设计公司 单管依靠芯片技术拉开差距，参与者通过芯片设计能力铸就产品竞争力。功率器件包含单管与模块两种产品形式。单管产品封装形式标准化，产品竞争力来源于芯片结构优化、性能提升以及芯片面积减小带来的成本降低，对于应用团队人数配置要求较低，拥有芯片设计差异化能力的厂商在成本可控的基础上可实现资源的最大化利用。而模块产品设计与下游应用工况强相关，不仅需要芯片设计团队还需要培养强大的应用团队以快速、准确地理解客户的个性化需求，且产品验证成本高，一旦定型后替换难度大，因此该模式将给厂商带来较大的成本开支。 图11：单管与模块的不同竞争要素 特色工艺代工厂扩产持续，Fabless与IDM界限渐模糊，中短期设计公司受益。 与全球功率半导体IDM为主的产能格局不同，我国特色工艺代工厂在政策及市场双重驱动下迅速成长。我们预计21-25年我国特色工艺代工产能增速将高于IDM产能增速，以华虹为代表的代工平台产能与工艺成熟度为国内领先，相应地头部设计公司产能相对充裕且工艺平台领先，与IDM差异化竞争尚不显著，短期受益。 图12：中国功率半导体代工与IDM的产能扩张与中短期格局 超结MOS国产化率仍低，汽车、新能源与5G带来增量需求 22-25年全球MOSFET市场400V以上的高压器件占比增加，其中超结MOS占比为54.4%且增速最快。根据Omdia数据，22-25年全球MOSFET产品主流电压段为200V以下（25年占75.3%）及400V以上（25年占23.5%）。其中，技术壁垒较高的超结MOS作为400V以上的主要器件其市场将从10.5亿美元增至11.8亿美元。 图13：2022-2025全球MOSFET市场产品结构 图14：2022-2025全球超级结MOSFET市场空间（亿美元） 目前超级结与超高压MOSFET国产化率较低，国产替代仍有较大空间。根据芯谋研究数据，21年中国MOSFET市场国产化率达到30.5%，然而超级结由于技术壁垒较高国产化率仅18.1%，超高压MOS国产化率为23.6%，均低于平均水平；因此，超级结MOSFET及超高压MOS仍为国内厂商未来发力的重要方向。 图15：20-26年中国MOSFET国产化率（按器件结构） 图16：20-26年中国MOSFET国产化率（按电压） 汽车智能化、电动化拉动MOSFET需求，超结MOS是汽车电动化动力总成的新增器件。MOSFET被广泛应用于汽车中涉及直流电机、电源等零部件中。在主流中低功率（6.6KW\11KW）车载充电机、HVLVDC-DC转换器（500V以下汽车高压电池）中，超级结性能优秀、工艺成熟且产品组合最多，是最具性价比的选择。以英飞凌方案为例，在OBC中超结MOSFET用量可拓展至20个，DC-DC中约需8个以上。 图17：MOSFET在汽车（含传统汽车）中的应用 受益于汽车电动化与智能化，汽车MOSFET平均用量将增加至135个以上。受益于汽车智能化，20-26年MOSFET非动力应用市场将从8.3增至11.1亿美元；受益于汽车电动化，包含轻混动的非燃油车动力总成市场将从1.5增至6亿美元； ADAS(CAGR20-26=21.9%)与非燃油汽车动力总成(CAGR20-26=26%)市场增速最快。 图18：20-26年汽车MOSFET平均单车用量（按应用，个） 图19：20-26年全球汽车MOSFET市场（按应用，亿美元） 光伏与储能应用带来功率器件需求，单MW功率半导体价值量超2000欧元。随光伏及储能等新型直流装备将接入配电网，配电网的整体架构随之发生变化。直流设备接入交流电网再以直流或交流的形式分配于储能设备中，每次电能变换均需用到功率器件。根据英飞凌数据，光