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（报告出品方/作者：中信建投证券，刘双锋、雷鸣）

一、功率半导体：电力转换及控制的核心器件

1.1 电力转换及控制的核心器件

功率半导体是电力电子装置实现电力转换及控制的核心器件。功率半导体器件本质利用半导体的单向导电 性改变电路中的电压、电流、频率、导通状态等物理特性，实现电源开关和电力转换等管理，在产业电子化升 级过程中，越来越得到重视与应用，是中国工业加工、汽车制造、无线通信、消费电子、电网输变电和新能源 等应用领域的核心。如果将大规模集成电路比作现代社会的“数字大脑”，那么功率半导体器件则是现代社会的 “电力心脏”。

功率半导体基于 PN 结原理，可实现导电与断电的控制。当 PN 结外加正向电压，即外加电压的正端接 P 区、负端接 N 区时，外加电场方向与内电场方向相反，内电场被削弱，外电路上形成自 P 区至 N 区的电流 （正向电流），而正向 PN 结在流过较大正向电流时的压降很低，表现为正向导通状态。当 PN 结外加反向电压 时，外加电场与内电场方向相同，使空间电荷区加宽，产生自 N 区至 P 区的电流（反向电流），此时的 PN 结 表现为高阻态，被称为反向截止状态。由此，PN 结实现了电流仅能向一个方向流动的功能。PN P半导体的不 同组合，构成了二极管（PN）、晶体管（PNP 或 NPN）、晶闸管的基本结构（PNPN 或更多层），从而实现不同 的基本功能。

1.2 应用场景多元，核心市场为汽车、泛工业、消费电子

功率半导体可分为功率分立器件、功率模块、功率 IC 三大类。功率分立器件是功率模块与功率 IC 的基础 元件，根据对电路信号的可控程度分为全控型、半控型及不可控型；按驱动电路信号性质分为电压驱动型、电 流驱动型。功率模块是将多个分立功率器件进行模块化封装，而功率 IC 是将功率分立器件与驱动、控制、保 护、接口、监测等外围器件集成。常见功率半导体产品有二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT 等。

功率分立器件中，二极管/整流器和 MOSFET 市场最大。根据 Omida 的统计，全球功率分立器件中，二 极管占 7%，晶闸管占 3%，整流器（由 4 个二极管组成）占 27%，MOSFET 占 53%，IGBT 占 10%。中国功率 分立器件中，二极管占 10%，晶闸管占 3%，整流器占 23%，MOSFET 占 54%，IGBT 占 10%。

功率半导体广泛应用于电力电子、轨交、新能源、家电、音频设备等。二极管、晶闸管等器件生产工艺相 对简单，在中低压领域大量使用；MOSFET、IGBT 等器件更多应用于高压、高可靠性领域，器件结构相对复 杂并且生产工艺门槛较高，成本较高，在新能源车、轨道交通、工业变频等领域广泛使用，其中 MOSFET 高 频特性好，但耐压能力不如 IGBT，常用于开关电源、镇流器、高频感应加热/逆变焊机、通信电源等中低压/高 频领域，IGBT 开关频率稍慢，但可承受大电压和大电流，适合焊机、逆变器、变频器、轨道交通、风电等高 压大功率应用。MOSFET 和 IGBT 是功率半导体主要发展方向之一，是未来增长最强劲的半导体功率器件。

汽车是功率半导体的最大应用领域，占比达 35%。从全球市场来看，2019 年汽车占比最高，达 35%，工 业、消费电子占比分别为 27%和 13%，是第二、第三大应用领域。从中国市场来看，2019 年汽车电子占比达 27%，其次为消费电子、工业、电力，占比分别为 23%、19%和 15%。

1.3 迭代周期相对较长，国内外技术代差逐步缩小

功率半导体正向高性能、集成化、低损耗方向升级。一方面，导通损耗和开关损耗导致电力电子器件产生 大量热量，既浪费能源，又影响安全性和有效性。另一方面，所有垂直应用都有其特定的功率需求，需要不同 类型的功率器件来满足。早期简单的二极管开始逐渐向高性能、集成化、低损耗方向升级。晶闸管、MOSFET、 IGBT、集成模块等产品相继涌现，器件设计及制造难度不断提高，应用范围更加广泛，能效表现更加出色。

硅基产品迭代周期约为 10 年左右，第三代半导体材料正在兴起。1947 年，贝尔实验室发明晶体管，1957 年美国通用电器公司开发出第一个晶闸管产品，标志着电力电子技术的诞生，正式进入了电力电子技术阶段并 于 1958 年商业化。1970 年代后期，门极可关断晶闸管 GTO、电力双极型晶体管 BJT、电力场效应晶体管功率 MOSFET 为代表的全控型器件迅速发展，第二代电力电子器件应运而生，80 年代后期，沟槽型功率 MOSFET 和 IGBT 相继面世，功率器件正式进入电子应用时代。90 年代，超结 MOSFET 逐步出现，打破传统“硅限”以 满足大功率和高频的应用需求。2008 年英飞凌率先推出屏蔽栅功率 MOSFET，半导体功率器件的性能进一步提升。从技术演进看，硅基功率器件的迭代周期约 10 年，当前以第三代半导体材料为媒介的功率器件正在爆 发，是功率半导体行业的重要增长点。

高压 MOSFET、IGBT 与国外存在技术代差，差距逐步缩小。二极管、三极管、晶闸管、低压 MOSFET 等大部分已实现国产化，而高压 MOSFET、IGBT 等由于技术及工艺的高壁垒，还依赖进口，随着国产厂商发 力追赶，未来进口替代空间巨大。

高压 IGBT 存在差距，与海外大厂的代际差距在缩小。目前全球主要的 IGBT 厂商中，英飞凌和三菱电机 具有齐全的产品线，技术领先。英飞凌从 NPT-IGBT（第四代）直接跳跃到微沟槽场截止（第七代），而国内 最新一代的 IGBT 接近英飞凌第七代，为斯达半导和华虹半导体共同研发，预计 2021 年底试生产。斯达半导、 士兰微等产品已能覆盖较高端的 IGBT，但技术差距仍在。比亚迪半导体和中车时代的 IGBT 产品分别面向新 能源车和高铁，在车规级和高电压领域已经形成自己的竞争优势。

二、需求端：下游需求多重共振，功率半导体需求高涨

全球来看，工控、消费、新能源、电网、5G 通信、家电等新市场驱动功率半导体市场成长。根据 Omdia 预测，2019 年全球功率半导体市场规模约为 464 亿美元，预计至 2024 年市场规模将增长至 522 亿美元，2019- 2024 的复合增长率为 2.4%。

国内来看，功率半导体产业链日趋完善，市场增速高于全球市场。中国是全球最大的功率半导体消费国， 2019 年市场规模达到 177 亿美元，占全球比例达 38%。预计未来中国功率半导体市场将平稳增长，2024 年市 场规模有望达到 206 亿美元，2019-2024 年的复合增长率为 3.1%。

MOSFET 和 IGBT 在功率半导体器件中，占据较高份额，增长最为强劲。根据 Omdia，2019 年全球功率 分立器件市场规模约 160 亿美元，其中 MOSFET 在功率分立器件中占比最大，达 52.51%；IGBT 为第三大产 品，占比为 9.99%。中国市场中，2019 年 MOSFET、IGBT 的市场份额分别为 53.98%与 9.77%。

MOSFET 主要用于消费电子、汽车电子、工业等领域。消费电子领域，主板、显卡、快充、Type-C 接口 的持续渗透拉动 MOSFET 的需求。在汽车电子领域，MOSFET 在电动马达辅助驱动、电动助力转向及电机驱 动等动力控制系统，以及电池管理系统等功率变换模块领域均发挥重要作用，未来将持续受益于新能源车的渗 透。2019 年全球 MOSFET 市场规模达 84.20 亿美元，受疫情影响，2020 年市场规模下降至 73.88 亿美元，预 计未来全球 MOSFET 市场将平稳回增，2024 年市场规模有望恢复至 77.02 亿美元。2019 年国内 MOSFET 市场 规模为 33.42 亿美元，2017-2019 年复合增长率为 7.89%，高于全球增速，2021 年反弹至 30.4 亿美元，未来需 求向好。

相比于 MOSFET，IGBT 适用电压更高，更多用于泛工业领域。在中低电压领域，IGBT 广泛应用于新能 源车和白色家电；在 1700V 以上的高电压领域，IGBT 广泛应用于轨道交通、清洁发电、智能电网等重要领域。 随着 IGBT 在新能源车、轨交、通信、消费电子、电力等领域的普及使用，全球 IGBT 市场规模将不断增长。 根据 Omdia，2019 年全球 IGBT（包括 IGBT 单管和 IGBT 模块）市场规模为 60.66 亿美元，2017-2019 年复合 年均增长率为 10.77%，2024 年市场规模有望达到 66.19 亿美元。2019 年国内 IGBT 市场为 23.98 亿美元， 2017-2019 年复合年均增长率为 14.32%，高于全球平均增速，2024 年市场规模有望达到 25.76 亿美元。（报告来源：未来智库）

2.1 新能源车：汽车向新四化升级，推动车规级半导体量价双升

汽车向电动化、智能化、数字化和网联化四个方向发展，新能源车市场规模激增，单车对能量转换的需求 不断增强，汽车电子迎来结构性变革，车规级功率器件需求升级。根据 Yole，2020 年新能源车功率半导体市 场规模约 14.2 亿美元，预计 2026 年增长到 56 亿美元，2020-2026 年复合增速达 25.7%。

新能源车销量攀升，渗透率不断提高。根据 EV Tank 预测，2025 年全球新能源车销量或达 1205 万辆， 2019-2025 年 CAGR 达 33.42%。包括轻度混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车的新能源车型的渗 透率正增长迅速，2023 年新能源车产量将超过新车总产量的 25%，到 2027 年这一比例将提升至 50%以上。国 内方面，2020 年中国新能源车销量为 136.7 万辆，同比增长 10.9%，其中纯电动汽车销量达到 111.5 万辆，同 比增长 11.6%；插电式混合动力汽车销量为 25.1 万辆，同比增长 8.4%。

汽车电动化提高电力转换与控制要求，功率半导体规格提升。传统汽车中，功率半导体主要应用于启动、 发电和安全领域，包括直流电机、电磁阀、继电器、LED 驱动等，硅基 MOSFET、IGBT 及模块即可满足需求。 而新能源车普遍采用高压电路，当电池输出高压时，需要频繁进行电压变化，对电压转换电路需求提升，此外 还需要大量的 DC-AC 逆变器、变压器、换流器等，这些对 IGBT、MOSFET、二极管等半导体器件的需求量巨 大。

单辆新能源车的功率转换系统主要有：1）主传动/逆变器：1200V 高压，需要硅基 IGBT/模块、SiC 基 MOSFET；2）充电器（OBC）：650V 高压，需要硅基 IGBT/模块、SiC 基 MOSFET；3）DC-DC 转换：涉及 低电压直流转换，需要 30/40/80/100V 等硅基 MOSFET；4）高压辅助驱动：650V 高压配电，可用 Si/SiC/GaN MOSFET/模块；5）电池管理系统（BMS）：低电压 40V，用硅基功率器件。根据 Strategy Analytics，传统燃 料汽车中功率半导体芯片的占比仅为 21.0%，而纯电动汽车中功率半导体芯片的占比可高达 55%。

随着新能源车电动化程度提升，单车功率半导体量价齐升、应用拓展。根据 Strategy Analytics，48V 轻度 混动、插电、纯电动车型在燃油车基础上单车功率半导体分别增加 90 美元、305 美元和 350 美元，占所有半导 体价值增量的 80%。其中 BEV 功率半导体单车价值较燃油车增长 4-5 倍，价值量的提升主要来自：1）量，新 增的电控系统提升对功率半导体的数量需求；2）价，高电压高功率提升对 IGBT、模块、SiC 基产品等单价较 高产品的需求；3）非传统功能，除电控系统外，其他如智能座舱、高级辅助/自动驾驶等均有功率半导体增量。

车规功率器件规格升级趋势下，IGBT 最为受益。预计 2024 年新能源车将超过工业控制成为 IGBT 最大的 下游应用领域，根据 Yole 预测，预计到 2024 年，全球 IGBT 模块市场将会增长至 19.10 亿美元，5 年复合增长 率达 13.17%。根据 Omdia 预测，中国新能源车 IGBT 模块市场将从 2019 年的 2.8 亿美元快速增长至 2023 年的 8.8 亿美元，4 年复合增长率接近 30%。

竞争格局方面，欧美厂商主导国内市场，本土厂商正逐步突破。车载功率半导体市场中，第一大供应商为 英飞凌，市占率 25.5%，第二大为意法半导体，市占率 13.9%，前五大公司合计占比 62.1%，集中度较高。中 国在车载功率半导体领域基础薄弱，但近几年整车厂发展迅速，为本土产品替代提供了机遇。根据佐思汽研和 盖世汽车，2019 年英飞凌为国内电动乘用车市场供应 62.8 万套 IGBT 模块，在国内新能源车 IGBT 领域排名第 一，占比高达 58.2%，比亚迪半导体供应了 19.4 万套，占比 18%，而斯达半导、中车分别供应 1.7 万套、0.8 万套，市占率分别为 1.6%、0.8%。随着国内厂商设计能力提升、产线扩充以及整车厂的积极导入，国内车规 级 IGBT 市占率有望不断提升。

2.2 充电桩：充电基础设施进入高速建设期，充电桩配套拉动功率器件需求

充电基础设施进入高速建设期，国内充电桩保有量高速增长。2015 年至 2020 年，全国公共充电桩的数量由 5.8 万个增长至 80.7 万个， 复合增长率达 69.5%，随车配充电桩（私人桩，一般为交流充电桩）保有量从 0.8 万个增长至 87.4 万个，复合 增长率达 155.1%。截至 2021 年 7 月，全国充电基础设施累计数量为 201.5 万个，其中公共桩 95.0 万个（直流 充电桩 38.3 万台、交流充电桩 56.7 万台），私人桩 106.4 万个，充电站保有量达到 6.6 万座。从全球范围内看， 预计 2020-2022 年充电桩数量分别为 600 万桩、700 万桩、800 万桩，每年新增充电桩需求约百万桩。

功率器件约占充电桩总成本的 20%，2025 年国内市场或超 18 亿美元。单个桩根据快慢充、功率不同而成 本不同，根据阿尔法工场研究院，直流充电桩（快充桩）的成本约 4500 美元，交流充电桩（慢充桩）的成本 约 900 美元，IGBT 等功率器件占总成本的 20%左右。目前直流充电桩按 3:1 配置（车：充电桩=3:1），交流充 电桩按 5:1 配置，据此测算全球 2025 年直流充电桩需求或达 397 万个，交流充电桩需求或达 238 万个，在不考虑价格变动的情况下，2025 年全球充电桩市场对功率器件的需求为 40.06 亿美元。国内来看，预计 2025 年直 流和交流充电桩需求分别为 181 和 108 万个，在不考虑价格变动的情况下，国内充电桩市场对功率器件的需求 为 18.22 亿美元。

2.3 多领域需求释放，助力功率半导体成长

1、工业自动化与智能化推进，提升工业领域功率半导体需求。随着《中国制造 2025》和“工业 4.0”不断 推进，工业的生产制造、仓储、物流等流程改造对电机需求不断扩大，自动化、智能化成为工业发展方向，电 子系统逐步取代机械系统，同时提升工业领域功率半导体需求。以动力控制为例，传统工业电机消耗了全球 45%的能源，而采用 IGBT 模块的变频驱动可降低 60%的能耗，这种新变频驱动平均功率半导体价值约 40 美元， 传统电机中没有功率半导体，改用变频驱动是行业趋势。根据中商产业研究院的数据，2016 年全球工业功率 半导体的市场规模为 90 亿美元，受益于工业技术的进步，2020 年将达 116 亿美元，CAGR 为 8.56%，驱动力 来自工业自动化、智能化、固态照明、安全控制需求。

2、光伏及风力发电基础设施处于建设高峰期，全球及中国装机容量快速增长。光伏和风力发电是新能源 发电的两种主要方式，正处于建设高峰期。（1）光伏发电方面，2020 年全球光伏装机容量达 708GW，欧洲光 伏产业协会预测全球新增光伏装机量未来 5 年将保持 15%以上的复合增速，2025 年接近 200GW，累计达 1500GW。

中国 2020 年光伏装机容量达 254GW，2010-2020 年 CAGR 为 73.6%，装机容量位居世界第一，预计 未来 5 年新增装机量 CAGR 为 9.9%，2025 年约 80GW，累计装机容量约达 584GW。（2）风力发电方面，2020 年全球风电装机容量达 733GW，2010-2020 年 CAGR 为 15.0%；中国风电装机容量 2020 年将达 282GW， 2010-2020 年 CAGR 为 25.3%，增速显著高于全球平均水平。根据 GWEC 预测，未来几年全球风电新增装机量 增加约 70GW/年，2024 年累计有望突破 1000GW，中国新增装机量约为 20GW/年，2024 年累计将超 360GW。

光伏及风力电站建设大量消耗逆变器和整流器，功率器件需求随之增长。新能源发电输出的电能无法直 接满足电网输送的要求，需通过大量的光伏逆变器或风电变流器将其整流成直流电，再逆变成符合电网要求的 交流电后才能输入并网，而光伏逆变器中核心的功率器件就是 IGBT。除此之外，根据电子工程世界，常规配 置下，1MW 的光伏组件约需 5000 只太阳接线盒，1 只太阳接线盒约需要 5 只光伏二极管，1MW 的光伏组件共 需要 25000 只光伏二极管；另外，配套的智能电表也需要使用功率半导体，智能电表需要使用二极管和桥式整 流器来实现电路数据处理，一般情况下需要使用 1-2 只整流器，9-13 只二极管。

3、5G 基站进入大规模建设期，通信用功率半导体需求快速增长。

5G 基建及配套设施建设快速铺开，而 功率器件是通信设备重要的电力元件。

（1）5G 铺设密度要求更高。相对于 4G，5G 通信频谱分布在高频段，而频率越大的基站，信号衰减速度 就会越快，为此 5G 基站的建设密度就要更大。根据新 PCB 产业研究所和南通等 5G 网络空间布局规划，4G 基 站的分布密度为密集城市中心区域 500 米/个，郊区 1500 米/个，农村 5000 米/个，5G 基站的分布密度为城市中 心区域大概 200-300 米/个，郊区 500 米-1000 米/个，农村 1500-2000 米/个。总体基站数量需求是 4G 的 2-3 倍。 2020-2025 年，中国 5G 基站建设迎来高峰期，预计共计新增 5G 基站 381 万站；

（2）5G 电源功耗需求更高。一方面，5G 用的 Massive MIMO 设备通道数大幅增加，基带处理计算量大 幅上升增加，并将导致数字中频、射频小信号的功耗显著增加；另一方面，每个通道的功放布板面积受限，高 集成度的封装带来片内匹配电路设计难度增加，插损加大，5GAAU 整机效率下降，导致其功耗上升。根据中 国铁塔，目前华为 5G 基站单系统的典型功耗为 3500W，中兴为 3255W、大唐为 4940W，而 4G 的单系统功耗 仅为 1300W，5G 是 4G 的 3-4 倍。

更高的覆盖密度、更大的功率需要更多电源管理系统，每个电源管理系统中最多有近百个 MOSFET，因 此通信用功率器件需求将大幅增长。根据中商产业研究院，全球通信功率半导体市场规模将由 2017 年的 57.45 亿美元增长至 2021 年的 70.3 亿美元，复合增长率为 4.71%。

4、变频家电持续渗透，功率器件单机价值量提升。家电变频化趋势主要体现于空调、冰箱、洗衣机等耗 电较大的电器，利用 IPM 调节电机输入电源幅值和频率进而实现电机多档位转速。中国是全球最大的白色家 电生产基地，约全球白电产能的 60%-70%，其中家用空调的变频化程度最高，2020 年的变频占比是 52.9%； 其次为洗衣机，变频占比为 41.5%，而冰箱变频比例在三大白电里属于占比最低，为 29.7%。英飞凌数据显示， 从非变频家电到变频家电，功率器件单机价值量从 0.79 美元增长至 10.67 美元。受益家电变频化需求推动，全 球家电用功率半导体规模有望从 2017 年的 26.45 亿欧元增长至 2022 年的 57.79 亿欧元，复合增长率达 17%。 虽然白电大部分功率器件还是采用海外龙头厂商，但是国内供应商近年发展迅速，如士兰微持续取得技术突破， 其 IPM 模块在白电和工业变频器市场累计出货近千万颗。

2.4 第三代半导体应用落地，成为功率半导体第二条成长曲线

半导体材料已演进至第三代。第一代材料是硅和锗，20 世纪 50 年代半导体材料以锗为主，20 世纪 60 年 代，硅取代锗成为新的半导体材料，硅绝缘性好，提纯简单，至今仍然是应用最多的半导体材料。第二代材料 是砷化镓和磷化铟，可用于制作高速、高频、大功率及发光电子器件。第三代半导体材料又称为宽禁带半导体 材料，主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、氮化铝（AlN）等，其中 SiC、GaN 比较成 熟，主要用于功率、射频等领域。

SiC、GaN 具备更强的高温、高压、高频性能，适用于电网、光伏、新能源车、5G、微波射频等领域。 SiC 具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高热导率等特点，其器件适用于高频高温的应用场景，相较于硅器 件，可以显著降低开关损耗。因此，SiC 可以制造高耐压、大功率电力电子器件如 MOSFET、IGBT、SBD 等， 用于智能电网、光伏、新能源车等行业。GaN 具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点， 是超高频器件的极佳选择，适用于 5G 通信、微波射频等领域的应用。

SiC 和 GaN 功率半导体有望实现长期高成长。根据超硬材料工程，集成电路 99%以上用硅材料制作，半 导体器件的 95%以上用硅制作，随着 5G 通信、新能源车、光伏等新兴应用涌现，以 GaN 和 SiC 为代表的第三 代半导体材料快速崛起。

2.4.1 SiC：电动车及充电桩快速渗透，SiC 功率器件随之高速成长

SiC 材料研究已久，但商用化时间较短。SiC 因为其较高的载流子迁移率，能够提供较高的电流密度，常 被用来做功率器件。SiC 从上个世纪 70 年代开始被开发，2001 年 SiC SBD 商用，2010 年 SiC MOSFET 商用， SiC IGBT 还在研发当中。

SiC 基功率器件相对于 Si 基功率器件的优势主要来自三个方面：低损耗、小型化、耐高温与高电压。

（1）低损耗。SiC 材料开关损耗极低，全 SiC 功率模块的开关损耗大大低于同等 IGBT 模块的开关损耗， 而且开关频率越高，与 IGBT 模块之间的损耗差越大，这意味着 IGBT 模块不擅长的高速开关工作，SiC 功率 模块不仅可以大幅降低损耗，还可以实现高速开关。

（2）小型化。SiC 材料具备更低的通态电阻，阻值相同的情况下可以缩小芯片的面积，SiC 功率模块的尺 寸可达到仅为 Si 基功率模块的 1/10 左右。

（3）耐高温与高电压。SiC 的禁带宽度高于 Si，可承受的温度相对 Si 更高；SiC 材料的导热率为 3.7W/cm/K，而硅材料的仅有 1.5W/cm/K，更高的热导率可带来功率密度的显著提升，同时散热系统的设计更 简单，或者直接采用自然冷却。

SiC 功率器件可大幅节省新能源车电池、散热、空间等成本。新能源车此前多采用 Si 基材料，基本已逼近 其物理极限，如工作温度、电压阻断能力、正向导通压降、器件开关速度等，SiC 成为极为理想的替代材料， 此外 SiC 应用到电动汽车的逆变器、OBC、DC/DC 等系统，可带来系统级的体积缩小和成本压缩。根据 CREE 等机构，电动汽车采用 SiC 功率器件能够提升 5%-10%的续航能力，至少能节省 400-800 美元的电池成本，未 来有望还能节省 600 美元汽车空间成本和 1000 美元散热系统成本，乐观情况下，抵消新增 200 美元的 SiC 器 件成本后，整车成本能节省约 2000 美元。

SiC 功率器件在车内应用渗透，逆变器、PCU、充电等系统均在逐步导入 SiC。从落地情况看，逆变器目 前已从 Si IGBT+Si FRD 方案，转为开始使用 IGBT+SiC SBD 的混合方案，预计全 SiC 的逆变器将从 2023 年开 始在主流豪华车品牌中量产。车载 OBC 和 DC/DC 已经开始采用 SiC 器件，全 SiC 方案有望 2021 年开始采用。 PCU、无线充电都将导入 SiC 方案。如特斯拉 Model 3 的主逆变器已采用了意法半导体生产的 24 个 SiC MOSFET 功率模块，车身比 Model S 减轻了 20%，是全球第一家将 SiC MOSFET 应用于商用车主逆变器的 OEM 厂商。2020 年 12 月，丰田推出并公开发售“Mirai”燃料电池电动汽车，首次开始使用 SiC 功率器件。

SiC 器件可满足充电桩的高功率需求。充电桩电压随电动汽车电池组电压相关，电池电压从 400V 增加到 800V，充电桩电压也要从 500V 增加到 1000V，这也导致充电桩需要采用电压 1200V 的功率部件。然而，当电 压大于 900V 时，硅基功率 MOSFET 和 IGBT 就暴露出短板，其在转换效率、开关频率、工作温度等多方面受 限。SiC 器件凭借材料特性优势，能够弥补硅材料的缺陷，提供比硅基器件尺寸更紧凑的解决方案，更高的效 率和频率，更好的满足高功率充电桩的需求，降低充电成本。

衬底和外延生长是 SiC 制备中成本占比最大、工艺难度最高的环节。衬底制备上，首先将 SiC 粉料在单晶 炉中经过高温升华之后形成 SiC 晶锭，然后通过对 SiC 晶锭进行粗加工、切割、研磨、抛光，得到透明或半透 明、无损伤层、低粗糙度的 SiC 晶片（即 SiC 衬底），后续在衬底基础上生长 SiC 外延或是 GaN 外延，最终再 通过 IC 设计、制造、封测等环节制作成相应器件。尽管 1990 年代 SiC 衬底就已经实现产业化，但由于复杂的 制造工艺流程和更高的材料要求，衬底制备仍是 SiC 功率器件成本最大的部分，约占 47%，外延成本占位居次 席，占 23%。

SiC 规模化生产启动，衬底、外延和晶圆的成本持续下降。衬底和外延方面，随着 6 英寸 SiC 单晶衬底和 外延晶片的缺陷降低和质量提高，8 英寸产线实现规模化生产，降本效应将逐渐显现。制造方面，各个供应商 相继扩产，规模不断扩大，技术逐步成熟，规模化带来制造成本的降低。2019 年 5 月，Cree 宣布 5 年内将投资 10 亿美元用于扩大 SiC 产能（其中 4.5 亿美元用于 8 英寸量产），2024 年全部完工时将带来 SiC 晶圆制造产能 的 30 倍增长和 SiC 材料生产的 30 倍增长。

2021 年 7 月 27 日，意法半导体宣布造出业界首批 8 英寸 SiC 晶圆， 与 6 英寸晶圆相比，可用面积扩大近一倍，合格芯片产量是 6 英寸晶圆的 1.8-1.9 倍，产能将大幅提高。英飞凌 则已推出 Cool SiC、Cool GaN 系列产品线，并实现量产。目前 SiC 的成本是 Si 的 4-5 倍左右，伴随着产能大 规模增加，预计未来 3-5 年价格会逐渐降至 Si 的 2 倍左右，英飞凌称 3-5 年后其有机会把成本降到跟 Si 基元件 相近的程度。

SiC 功率器件需求主要来自电动车及配套的充电桩，占有 SiC 市场半壁江山。根据 Yole，2019 年 SiC 功率 器件的市场规模为 5.41 亿美元，渗透率不足 2%，受益于电动汽车/充电桩、光伏新能源等市场需求驱动，预计 2025 年将增长至 25.62 亿美元，复合增长率约 30%。2019 年新能源车中 SiC 市场规模约为 2.25 亿美元，预计 2025 年市场规模达到 15.53 亿美元，复合增长率为 38%。电动汽车用 SiC 功率器件占 SiC 功率器件整体市场份 额将从 2019 年的 41%增长到 60%以上。电动汽车充电基础设施也将带来大幅增量，2025 年相关 SiC 市场规模达 2.25 亿美元，复合增长率达 90%。

国内 SiC 产业链完整，已有众多本土厂商布局。从全球来看，SiC 产业以美国、欧洲、日本厂商为主，其 中 Cree（子公司 Wolfspeed 负责 SiC 器件生产）、Rohm（子公司 SiCrystal 负责 SiC 晶圆生产）实现了从 SiC 衬 底、外延、设计、器件及模块制造的全产业链布局，厂商主要以 IDM 模式为主，如英飞凌、三菱电机、意法 半导体等。从国内来看，全产业链布局的企业有中电科 55 所、世纪金光；生产 SiC 衬底的有天科合达、山东 天岳等；生产 SiC 外延片的企业有东莞天域、瀚天天成；负责器件设计的企业有深圳瞻芯电子等；而以 IDM 形式生产的有三安集成、士兰微、比亚迪半导体、闻泰科技、泰科天润、中车时代电气等。SiC 衬底技术方面， Cree、II-VI、Rohm 等国外龙头的技术工艺已普遍转为 6 英寸晶片生产和 8 英寸研制工作，而国内厂商则以 4 英寸生产为主，6 英寸技术尚未规模化生产。但是中国第三代半导体材料产业链布局已经相对完整，实现了从 小批量研发向规模化、商业化生产的跨越，天科合达、山东天岳等占据一定份额。（报告来源：未来智库）

国内 SiC 产业链相关企业加紧追赶，频频布局相关技术研发与产能建设。（1）单晶衬底方面，目前国内可 实现 4 英寸衬底的商业化生产，山东天岳和天科合达、同光晶体均已完成 6 英寸衬底的研发，中电科装备研制 出 6 英寸半绝缘衬底，露笑科技预计 2021 年 9 月基本实现 6 英寸导电型 SiC 衬底片小批量生产，安徽徽芯长 江预计 12 月底完成中试并开始试销，目标年产 4 英寸 SiC 晶圆 3 万片、6 英寸 12 万片；（2）外延片方面，国 内瀚天天成和天域半导体均可供应 4-6 英寸外延片，中电科 13 所、55 所亦均有内部供应的外延片生产部门； （3）器件方面，国内 600-3300V SiC SBD 已开始批量应用，泰科天润已建成国内第一条 SiC 器件生产线，SBD 产品覆盖 600V-3300V 的电压范围，中车时代电气的 6 英寸 SiC 生产线也已试片成功。（4）模块方面，国 内已开发出 1200V/50-400A 全 SiC 功率模块、600-1200V/100-600A 混合 SiC 功率模块，目前厦门芯光润泽国内 首条 SiC IPM 产线正式投产。

2.4.2 GaN：消费电子主驱动，通讯、IDC、汽车等市场高速成长

GaN 高频性能较优，适用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。GaN 与 SiC 类似，具有击穿电场高、 热导率高、抗辐射能力强等突出特点，且具有低导通损耗、高电流密度等优势，适用于超高频、电压集中在 600V-3300V，中低压集中在 100V-600V，通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体地，微波射频 方向包含了 5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源车、 消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。

GaN 相比 Si 功率密度更高，相比 SiC 适用频率更高。GaN 既拥有类似 SiC 在宽禁带材料方面的性能优势， 也拥有更强的成本控制潜力。与 Si 材料相比，基于 GaN 材料制备的功率器件拥有更高的功率密度输出，以及 更高的能量转换效率，其中仅 GaN 晶体管开关就比 Si 基 MOSFET 快 10 倍，比 Si 基 IGBT 快 100 倍.GaN 也可 以使系统小型化、轻量化，有效降低电力电子装置的体积和重量，从而极大降低系统制作及生产成本。相对于 SiC 在高于 1200V 的高电压、大功率应用具有优势，GaN 器件更适合 40-1200V 的高频应用，尤其是在 600V/3KW 以下的应用场合。因此，在微型逆变器、伺服器、马达驱动、UPS 等领域，GaN 可以挑战传统 MOSFET 或 IGBT 器件的地位。根据 GaN Systems，全球电力能源消耗中有 20%以上通过低效的功率转换以热 的方式流失，通过使用 GaN 技术可以减少 50%能源浪费。

（1）消费电子：GaN 快速技术已成燎原之势。消费电子市场对电源产品的小型化、快速化以及低发热量 有强烈的需求，这成为 GaN 器件在消费类电源市场的主要驱动力。2018 年 GaN 快充首次在售后市场出现， Navitas 和 Exagan 首次推出带有集成 GaN 解决方案的 45W 快速充电电源适配器。此后，GaN 快充技术快速被 各大手机品牌采用：2019 年 9 月 OPPO 宣布在其 65W 内置快速充电器中采 GaN HEMT 器件，GaN 正式迈进手 机原装充电器市场，2020 年 2 月小米公司在小米 10 发布会上也宣布使用 65W 的 GaN 快充。仅 2020 年，小米、联想、三星、Realme、戴尔、LG 等多家公司先后在原装充电器中采用 GaN 技术，截止 2021 年 5 月，至少有 10 家智能手机厂商推出超过 18 款自带 GaN 充电器的手机。

国内 GaN 快充市场约占全球的五成，未来 5 年高速增长。相比于 Yole，CASA Research 对于 GaN 快充市 场更为乐观。根据 CASA Research 预测，2020 年到 2025 年全球快充氮化镓器件市场规模将由 3 亿元快速成长 至 80 亿元以上，复合增长率超过 90%。全球各地区市场中，中国市场份额最高，占比在 50%左右，预计中国 快充氮化镓器件市场规模将从 2020 年约 1.5 亿元增长至 2025 年 40 亿元以上，复合增长率达 97%。折算成晶圆 需求来看，全球 2020 年 PD 快充市场 6 英寸 GaN 晶圆需求量为 3.7 万片，到 2025 年需求量将超过 120 万片， 国内 2020 年 PD 快充市场 6 英寸 GaN 晶圆需求量为 1.7 万片，到 2025 年需求量约为 67.4 万片。

（2）汽车：GaN 在汽车市场即将迎来突破。在 PCIM Europe 2020 上，GaN Systems 推出一款 All-GaN （全氮化镓）汽车，证明了 GaN 在汽车功率转换方面的可行性。安世半导体已经采用 GaN 材料开发出针对 900V 高压的车载产品，且未来还有计划推出 1200V 产品，打破了 GaN 仅适用于中低压产品的传统思维。根据 Yole，汽车将是 GaN 功率器件的全新应用场景，市场规模会从 2020 年的 30 万美元增加到 2026 年的 1.55 亿美元，复合增长率达 185%。

GaN 主要在电源转换系统、激光雷达、电机驱动等方面推动车载功率器件的升级。（1）电源转换：基于 GaN 技术的 48V 车用总线系统可提高效率、缩小尺寸和降低系统成本，以 3kW 多相降压转换器为例，GaN 方 案在 250kHz/相下工作，远高于传统 MOSFET 125kHz/相的工作频率，得以采用较小的电感值和电感直流阻抗 以实现更小的功耗和尺寸。（2）激光雷达：GaN FET 较短的脉宽能实现更高分辨率，而更大的脉冲电流可以增 强激光雷达的探测距离，加上超小尺寸的优势，是代替 MOSFET 成为激光雷达的理想驱动器件。（3）电机驱 动：基于 GaN 器件的 48V 车用电机则能缩小电机尺寸和重量，在高于可听频谱频率下工作，具有更强的转矩 和更高的效率，从而实现更长的电池续航时间。

GaN 功率市场处于爆发前夕，即将进入 10 年增长“快车道”。除消费电子、汽车外，数据中心及通信市场 也在逐步导入 GaN 技术，预计市场规模将从 2020 年的 910 万美元增长到 2026 年的 2.23 亿美元以上。未来， 随着 GaN 技术成熟与规模效应带来成本降低，预计 GaN 功率市场在 2020 年实现翻番后，继续保持高速发展态 势，到 2026 年将达到 11 亿美元，年复合增长率达 70%。

国内企业在 GaN 功率领域处于起步阶段，替代空间巨大。国际主要 GaN 功率器件厂商包括 NXP、EPC、 TI、GaN System、Fujitsu、Infineon、Transphorm 等，前七大厂商市占率合计 81%。相比之下，国内厂商处于 追赶阶段。国内从事 GaN 单晶生长的企业主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特等。而从事 GaN 外延片的国 内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体等。GaN 器件方面，主要为安世半导体和三安光电， 安世于 2019 年 11 月发布首款 GaN FET 产品，正式进军 GaN 领域，2020 年 6 月推出新一代 650V GaN 产品， 尺寸缩小 24%，满足车规级要求；三安光电 6 寸 GaN 外延片产线已经建成，填补了国内的空白。随着国内厂 家不断崛起，GaN 功率器件未来国产替代空间巨大。

三、供给端：疫情致供需紧张，国产器件加速向中高端突破

3.1 经营模式以 IDM 为主，设计+代工为辅

功率半导体产业链包括设计、制造、封装测试等环节。根据有无晶圆加工线，可以将功率半导体企业的 经营模式主要分为 IDM、Fabless 以及 Foundry/OSAT 三种形式。其中，IDM 模式即垂直整合制造模式，集芯片 设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身；Fabless 模式即无晶圆加工线设计模式，只负责 芯片的电路设计与销售；将生产、测试、封装等环节外包；Foundry/OSAT 即代工模式，只负责制造、封装或 测试，不负责芯片设计，可以同时为多家设计公司提供代工服务。

功率半导体具有成熟制程、注重工艺、资本开支小和产品迭代慢等特点。四大特点决定功率半导体普遍 采用 IDM 模式。（1）成熟制程。数字逻辑芯片主要用于计算机、手机等领域，追求低功耗、高算力和小尺寸， 而功率器件主要用于电力电子领域，追求可靠性与稳定性，工艺制程在 350nm 以上，晶圆主流尺寸在 4-8 英寸， 少部分采用 12 英寸。（2）注重工艺。功率器件电路结构简单，重难点在于晶圆制造及工艺、封装技术及材料， 无需大额资本开支。而数字逻辑芯片电路复杂，需要架构、IP、设计流程、软件辅助工具等环节，设计复杂度 较高。（3）资本开支小。功率器件因不需要追赶摩尔定律，制造投入低于逻辑芯片。设备作为制造环节最主要 的支出部分，功率器件所需设备有更多选择，可以选择二手设备或价格实惠的国产设备，逻辑产线目前国产化 率很低且海外设备价格昂贵。根据 IBS 统计，一条 3nm 先进制程产线的投资成本高达 150-200 亿美元，而士兰 微总投资 170 亿人民币就能建设两条 12 英寸特色工艺芯片生产线，单条产线建设成本约为 100 亿人民币。（4）产品迭代慢。数字逻辑芯片产品生命周期通常为 1-3 年，功率半导体可达 5-10 年，迭代速度慢，不需要频繁投 资（包括重新设计、升级设备、升级 EDA 软件和 IP 核）迭代产品。

功率半导体厂商以 IDM 模式为主，设计+代工模式为辅。功率半导体“成熟制程、注重工艺、资本开支小 和产品迭代慢”的特点决定了相关厂商以 IDM 模式为主。海外厂商多以 IDM 模式为主，龙头厂商如德州仪器、 安森美、英飞凌、富士电机等均为 IDM 模式，代工厂有台积电和联电，设计厂商有富鼎。国内厂商也以 IDM 模式为主，如士兰微、闻泰科技、三安光电、比亚迪半导体等；但代工和设计厂商较多，代工厂有华虹半导体、 中芯国际、芯恩、方正微、燕东微等，设计厂商有斯达半导（向 IDM 模式转变）、新洁能（已建设封测产能）。

国内 IDM 厂商扩产动作频繁，Fabless 厂商内外兼修保证产能。IDM 方面，2020 年 12 月士兰微与厦门半 导体投资集团共同投资的第一条 12 英寸生产线正式投产，预计今年 Q4 将实现月产 3 万片的目标；2021 年 1 月，闻泰科技位于上海临港的 12 寸晶圆厂动工，预计 2022 年 7 月投产，年产能约为 40 万片；2021 年 6 月， 华润微与大基金联合投资 75.5 亿新建 12 英寸晶圆生产线，建成后预计将形成月产 3 万片 12 寸中高端功率半导 体晶圆生产能力。Fabless 方面，斯达半导与华虹达成了战略合作，打造的高功率车规级 12 英寸 IGBT 芯片已 通过终端车企产品验证，同时拟定增募集 35 亿元建厂旨在建设自有产能；新洁能则在华虹之外寻求海外厂商 作为二供，与国内外头部 8 寸晶圆厂和封测厂紧密合作开展业务，旨在获得产能保障，以减少供应链风险。

3.2 低端产品率先实现国产替代，中高端产品持续突破

国外龙头厂商占据功率半导体市场主导地位，国内企业发展空间巨大。在功率半导体领域，国际厂商优势 明显，全球前十大功率半导体公司均为海外厂商，包括英飞凌（Infineon）、德州仪器（Texas Instruments）、安 森美（ON Semiconductor）、意法半导体（ST Microelectronics）等。行业整体集中度较低，2019 年以销售额计 的全球功率半导体龙头企业英飞凌市场份额为 13.49%，前十大企业市场份额合计为 51.93%。

从发展阶段看，中国功率半导体产业仍处于起步时期。2019 年中国市场销售额前十的厂商中，仅有吉林 华微电子一家中国本土公司。不过，在国内市场需求增长及半导体产业链整体向国内转移的推动下，中国涌现 了部分优秀半导体功率器件企业，如华润微电子、扬杰科技、士兰微、新洁能等。

二极管、晶闸管等已经率先实现国产替代。在二极管、晶闸管、低压 MOSFET 等低端产品方面，国内厂 商已经具备独立生产的能力，并凭借较低的成本优势，市场份额较大。早在 2014 年，我国二极管及相关产品 的出口量就以超出进口量，实现了该产品的贸易净输出。而在新能源车、电力、轨道交通等领域应用较多的高 端产品中高压 MOSFET、IGBT 技术门槛较高，工艺更复杂，且客户认证壁垒较高，目前仍主要依赖于进口， 处于被国外巨头垄断的现状。

（1）MOSFET 器件方面，竞争格局较为集中，英飞凌独占鳌头。2019 年全球 MOSFET 器件市场中，英 飞凌排名第一，市场占有率达到 24.79%，前十大公司市场占有率达到 74.42%。中国本土企业中，闻泰收购的 安世半导体、中国本土成长起来的华润微电子、扬杰科技进入前十，分别占比 3.93%、3.09%和 1.80%。2019 年，中国 MOSFET 器件市场中，英飞凌排名第一，市占率达到 24.95%，前十大公司市占率达到 74.54%。中国 本土企业中，华润微电子、扬杰科技、闻泰收购的安世半导体和吉林华微电子进入前十，分别占比 4.79%、 3.34%、3.28%和 2.93%。

中低端 MOSFET 国产份额有望提升，中高端领域持续突破。消费电子中低压 MOSFET 的技术壁垒较低， 核心竞争力在于厂商的成本控制能力，国内厂商成本占优，部分国际大厂正逐步退出，国内厂商市场份额有望 提升。中高端 MOSFET 领域，国内厂商研发及量产进度不断加快：华润微已可提供-100V-1500V 范围内低、中、 高压全系列 MOSFET，同时积极布局汽车电子与工控市场，进行新品立项开发，客户送样与量产供应；闻泰 科技 2019 年推出了针对 5G 电信基础设施的高耐用的 MOSFET，又在 2020 上半年推出了尺寸缩小 36%、RDS （on）最低的超微型 MOSFET 和采用坚固材料、更节省空间的 LFPAK56 封装的 P 沟道 MOSFET。

（2）IGBT 分立器件方面，市场份额集中，国内厂商占比较低。2019 年全球 IGBT 分立器件领域中，英 飞凌销售额排名第一，市占率高达 30.22%，前十大公司合计占比达到 75.42%，中国厂商中，吉林华微电子进 入前十，市占率为 2.41%。2019 年，中国 IGBT 分立器件市场中英飞凌排名第一，市占率为 24.28%，前十大公 司合计占比达到 69.57%，中国厂商吉林华微电子、华润微电子进入前十，市占率分别为 4.71%、3.65%。

IGBT 已实现部分高端领域突围，自给率有望持续提升。大功率高电压领域，中车时代电气目前已实现 650V-6500V IGBT 全电压范围覆盖，在轨道交通、智能电网、新能源车等多个领域得到认可和应用。车用领域， 比亚迪半导体拥有车用 IGBT 完整产业链，于 2018 年底发布了 IGBT 4.0 技术（相当于国际第五代），2020 年 4 月底其位于长沙的 8 英寸晶圆生产线开工建设。斯达半导在 2018 年全球 IGBT 模块市场中所占份额约为 2.2%， 2019 年底已量产成功 1-6 代所有型号的 IGBT 芯片，第 7 代和华虹联合研发中。据盖世汽车和斯达半导，2019 年英飞凌为国内电动乘用车市场供应 62.8 万套 IGBT 模块，比亚迪供应了 19.4 万套，斯达半导 16 万套，比亚 迪、斯达半导市占率已分别为 16%、13%。随着国内厂商设计能力提升、产线建设及产能释放、整车厂认证， 国内车规级高端 IGBT 自给率有望持续提升。

3.3 疫情致供需紧张交期拉长，功率器件加速国产替代

受新冠疫情影响，全球半导体市场供需“剪刀差”加大，功率器件整体缺货涨价。根据集微网，2019 年下半年进口 IGBT 即出现缺货状况，MOSFET 也在 2020 年初伴随着疫情爆发进入缺货状态，2021 年下 半年缺货趋势仍未缓解，根据富昌电子发布的 2021Q3 市场行情交货周期和价格趋势看，芯片交货周期持续 拉长，价格持续上升。英飞凌、安森美和 Diodes 的低压 MOSFET、IGBT 货期最长达到了 50-52 周，且价格还 在持续走高。下游厂商为保证供给开始转向国内厂商备货，功率器件国产替代加速。（报告来源：未来智库）

四、重点公司分析

斯达半导：专注车规级 IGBT，SiC 产品有望放量

深耕 IGBT 模块市场，位居国内领先地位。公司于 2005 年成立，致力于 IGBT 芯片/模块和快恢复二极管 芯片的设计、制造和测试，是国内 IGBT 行业的领军企业。2011 年，公司 NPT 型 IGBT 芯片独立研发成功，并 在 2012 年量产；2015 年 FS-Trench 芯片独立研发成功，次年形成量产能力，可对标英飞凌第六代 IGBT；2018 年研发出车规级模块系列进军汽车领域；2020 年 48V BSG 功率组件实现大批量装车应用，累计配套超过 10 万 辆，第六代 FS-Trench 1200V IGBT 芯片批量供应，车规级 SGT MOSFET 研发成功，并与宇通合作开发 SiC 项 目。2021 年华虹半导体与公司共同打造的首款高功率 12 英寸车规级 IGBT 规模量产。据 IHS Markit，2019 年 公司在全球 IGBT 模块市场排名第七，市占率 2.5%，是唯一进入前十的中国企业。

技术能力、客户资源积累深厚，护城河较深。技术层面，公司全面实现了 IGBT 和快恢复二极管芯片及模 块的国产化，是国内屈指可数的拥有 6 代 IGBT 技术的企业，正在自主研发设计的最新一代 FS Trench 芯片接 近第 7 代 IGBT 性能。公司 IGBT 模块产品丰富，料号达八百多种，电压等级覆盖 600-3300V，电流等级覆盖 10-3600A。客户层面，公司立足工控领域，客户资源良好，是少数可提供适合不同电焊机的 IGBT 模块的供应 商，是多家国内知名变频器厂商的 IGBT 模块供应商，客户包括国内变频器龙头英威腾和汇川技术。汽车领域， 已经配套汇川技术、上海电驱动、巨一动力等电驱厂商，打入奇瑞、长城、江淮等车企供应体系，并与宇通客 车保持长期合作关系。IGBT 模块作为核心器件，产品认证较为严格，公司具备较深的市场和技术护城河。

汽车业务快速发展，营收占比逐步提升。公司持续发力新能源车及燃油汽车市场，已跻身国内车规级 IGBT 模块的主要供应商之列。燃油车市场，48V BSG 功率组件已大规模供应，正深入开发下一代 BSG 车规级 功率组件。新能源车领域，公司是少数能为客户提供全功率段的车规级驱动控制器 IGBT 模块的厂商，并能为 高端车型提供成熟的车规级 SiC 模块，并获得国内外多家著名车企和 Tier 1 客户的项目定点。2020 年公司来自 汽车的营业收入为 2.15 亿元，营收占比 22%，其中汽车级 IGBT 模块合计配套超过 20 万辆新能源车，按照当 年国内新能源车 135.7 万辆销量计算，公司的市占率约为 14.6%，在车用空调、充电桩、电子助力转向等细分 市场份额进一步提升。

发力 SiC 赛道，几度加码车规级功率产品。2020 年 6 月，公司和宇通客车达成合作，宇通将采用公司和 GREE 合作研发得 1200V SIC 功率模块开发电动客车电动系统，并预计在 2021 年开始实际装车；2020 年 12 月， 公司公告，拟投资 2.29 亿元，投资建设年产 8 万颗车规级全 SiC 功率模组生产线和研发测试中心，建设期约 24 个月；2021 年 3 月公司发布定增预案，将以非公开发行方式募资 35 亿元，其中 20 亿元将用于投资建设一 条年产能 36 万片的 6 寸晶圆产线，其中 30 万片面向 3300V 及以上的智能电网和轨道交通领域的高压特色工艺 功率芯片，6 万片面向新能源车的 SiC 芯片。公司立足于汽车业务的先发优势，发力 SiC 领域，在车规级 SiC 功率器件市场中提前抢占市场份额和客户资源。随着新能源车渗透率提升，SiC 器件加速渗透，需求强劲，公 司业绩有望进一步增厚。

自研芯片比例提升，盈利能力增强。公司采用 Fabless 模式，自研芯片在华虹半导体、先进半导体等进行 代工，外购芯片主要采购自英飞凌。在深厚的研发能力和国产晶圆厂商的支持下，公司自研芯片占比持续提升， 从 2016 年到 2019H1，公司自主研发芯片比重从 31.0%增加至 54.1%，有效降低了 IGBT 模块的成本（IGBT 芯 片占模块总成本的 60.35%）。同时，2021 年公司开始转向 IDM 模式，35 亿定增项目建设了第一条自有晶圆产 线，芯片自供能力得到发掘，未来有望降低委外代工成本，获得更好的产能保障。2015-2020 年公司业绩高速 增长，营业收入从 2.53 亿元增长至 9.63 亿元，CAGR 为 30.66%，归母净利润从 0.13 亿元增长至 1.81 亿元， CAGR 为 69.50%；毛利率持续改善，从 28.82%提升至 31.56%，始终高于同业平均水平。公司业务主线清晰， 市场潜力巨大，未来有望随着 SiC 等车规级产品放量而高速成长。

时代电气：轨交电气龙头，车规级 IGBT 打开成长空间

时代电气属于中国中车旗下，其前身及母公司——中车株洲电力机车研究所成立于 1959 年，于 2006 年在 香港联交所上市，并于 2021 年 9 月成功在科创板上市。目前，公司已形成“基础器件+装置与系统+整机与工 程”的完整产业链结构，产业涉及高铁、机车、城轨、轨道工程机械、通信信号、大功率半导体、传感器、海 工装备、新能源汽车、环保、通用变频器等多个领域。

整体营收相对稳定，功率半导体器件业务发展较快。2020 年公司实现营收 106.18 亿元，同比减少 2.79%， 主要因疫情影响招标与交付，轨道交通业务收入下降，2017-2020 年收入 CAGR 为 1.92%。其中，功率半导体 器件收入为 8.01 亿元，占公司整体收入的 5%，同比增长 54.47%，因承接国家电网 IGBT 大额采购订单， 2018-2020 年收入 CAGR 为 9.59%。2020 年公司实现归母净利润 18.54 亿元，同比减少 6.92%，2017-2020 年收 入 CAGR 为-0.64%。

功率产品可覆盖高电压，处于国内外领先水平，应用于轨交、输配电和新能源等领域。具体来看，公司的 双极器件包括整流管、晶闸管、IGCT 和功率组件；IGBT 器件包括 IGBT 芯片和 IGBT 模块；SiC 器件包括 SiC SBD、SiC MOSFET 和 SiC 模块。器件性能方面，公司双极器件、IGBT 器件和 SiC 器件可覆盖的电压从数百 伏到数千伏，涵盖电压电流要求最高的轨交、电力、光伏、风电等领域，处于国内外领先水平。客户方面，公 司主要面向中车集团下属主机厂、国铁集团及下属公司、地铁公司、地方铁路公司等，而功率器件客户由前述 客户拓展而来，主要包括电网公司、大型厂矿企业、新能源车制造企业和海洋石油开采企业等。

肩负核心器件自主化使命，产品主导国内轨交、电力领域，布局光伏、风力、新能源车。公司建有 6 英 寸双极器件、8 英寸 IGBT 和 6 英寸碳化硅的产业化基地，拥有芯片、模块、组件及应用的全套自主技术。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】「链接」。

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