1 景气度居高不下，国产替代和产品迭代酝酿机遇

1.1 全球功率器件景气度维持高位

1.1.1 功率半导体下游应用广泛，能源变革驱动需求快速增长

功率半导体作为电能转换、电路控制的核心部件，广泛应用于汽车、消费电子、计算机、网 络通信、工控等场景，其中汽车在下游需求的占比中最高，达到 35.4%。2020 年以来，全球范 围内新能源汽车、光伏、风电应用领域的下游需求激增，带动功率半导体行业进入景气期。

全球新能源渗透率的持续增长有望带动功率器件行业景气度维持高位。据中国汽车工业协会 数据，至 2027 年中国和全球的新能源汽车出货量有望分别达到 1970 万辆和 539 万辆，相比 2021 年 CAGR 增速分别达到 30%和 22%；新能源发电领域，Woodmac 预计至 2025 年全球 光伏和风电装机量有望分别达到 146GW 和 86GW。作为功率器件应用的重要下游，全球新能 源渗透率的快速提升有望持续带动功率器件下游需求，全行业景气度有望维持高位。



1.1.2 交货周期持续拉长，行业景气度居高不下

2022 年一季度海外主流功率器件厂商交货周期和价格均呈现上升态势。货期方面，海外供 应商几乎全品类货期均有上行，其中英飞凌最长货期已达到 65 周；价格方面，除个别品类外， 主流器件价格均有上升趋势。我们认为，一季度的涨价及货期拉长主要原因包括下游需求持续旺 盛、上游产能释放缓慢、全球海运价格上行、疫情持续以及上游原材料成本上升等，货期及价格 的上涨也预示着功率器件景气度仍然维持高位。

全球功率器件厂商的营收的高增长和毛利率的持续攀升亦能反应行业景气度的居高不下。

行业增速来看：受益下游需求的高景气，1Q20 以来国际和国内的主要厂商营收均呈现快 速上升的态势，虽然 2Q21 以来由于基数较高、产能不足等问题，行业厂商营收增长速度有所放 缓，但行业总体增速仍维持高位，4Q21 全球和国内主要功率器件主要厂商的营收增速分别达到 40.00%和 38.06%。

从行业毛利率水平来看：全球功率器件厂商自 2020 年以来持续攀升，显示出行业供需失衡 的状态仍在持续。尽管 2020 年以来全球厂商纷纷扩产，但半导体新增产能的开出通常需要 3-5 年的时间，当前全球和国内功率器件主要厂商的平均毛利率分别达到 40.00%和 39.74%，为 2014 年以来的最高水平，预示行业供给相对不足和高景气的情况有望持续。



1.1.3 功率器件面临国产化窗口，当前国产化率仍有较大空间

国内功率半导体市场国产化率不足 30%，国内厂商仍有较大成长空间。据 Omida，2021 年全球和中国功率半导体市场空间分别为 462 亿美元和 182 亿美元，至 2025 年，全球和中国 市场空间有望分别达到 548 亿美元和 195 亿美元，相比 2021 年复合增速分别有望达到 5.92% 和 4.55%。当前国内功率器件仍主要依赖进口，据我们测算，国内功率器件主要上市公司 2021 年相关收入占当前国内功率器件市场份额为 22.08%，相比 2020 年提升 7.81pct，但当前国产 替代仍有较大空间。且国内厂商主要以二极管、晶闸管等技术壁垒相对较低的品类为主，在大功 率 MOSFET、IGBT 等领域的国产化率更低。我们认为，当前全球大功率器件需求快速上升，全 球供给相对不足，而国产厂商技术快速跟进，客户认可度持续提升，当前时点是功率器件国产替 代的重要窗口期，国产厂商未来有望在大功率 MOSFET、IGBT、SiC 等器件获得更高的国产化率。

1.2 IGBT 和 SiC 器件前景明朗

1.2.1 IGBT 和大功率 MOSFET 是功率器件增长的主要驱动力

类别来看，功率半导体可以粗分为功率 IC 和功率器件两大类别。其中，功率器件主要包括 二极管、晶闸管和晶体管，功率 IC 又包括电源管理 IC 和驱动 IC 等。二极管和晶闸管出现的时 间相对较早，总体结构和生产工艺较为简单，目前需求增长较快的 IGBT、MOSFET 等属于晶体 管系列，当前正处于下游景气度高企和国产替代的关键时期。 从功能来看，功率器件主要用于电能变换和电能控制电路，主要功能为逆变、整流、变压和 变频；而功率 IC 则由于进一步封装了驱动、控制、保护、接口、监测等外围电路，从而具有电 源管理、驱动电路、电能变换和控制等功能。（报告来源：未来智库）



功率器件按照开关控制能力可分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件。

1）二极管：二极管中商业化较为成功的器件包括 PiN功率二极管和肖特基势垒功率二极管， 其中，PiN 功率二极管具备耐高压、低泄漏电流和低导通损耗等特点，但开关速度较慢；而肖特 基势垒功率二极管则具备较高的开关频率、但有较大的泄露电流、较低的击穿电压和较差的高温 特性，二者呈现互补关系。当前市场正在通过工艺改进及材料替换来开发具有更优的高压、高频 特新的二极管。

2）晶闸管：晶闸管是一种半控型功率器件，早期由于其较高的电压和应用电流，被广泛应 用率高功率场景，而新型功率 MOS，尤其是 IGBT 的出现则在一定程度上替代了晶闸管的应用。

3）BJT：双极结型晶体管是结构相对简单的功率器件，其在功率和频率上的表现都不突出， 但由于其工艺成熟、成本较低等优点，仍在低端功率应用场景中具备一定的份额。

4）IGBT：IGBT 的出现大大拓宽了硅基功率半导体的工作电压范围，其最高工作电压达到 6500V，同时具备功率 MOS 相对合适的工作频率，在电动车、轨道交通、电网、光伏和风电等 领域具有广泛的应用。

5）MOSFET：功率 MOS 可以进一步细分为平面型 MOSFET、沟槽型 MOSFET、超结 MOSFET、屏蔽栅 MOSFET，分别具有不同的功率和频率特性，应用场景较为广泛。

IGBT 和功率 MOS 有望成为全球功率器件市场的主要增长来源。根据英飞凌、Omedia 等 机构的数据，2020 年全球功率半导体市场规模达到 452 亿美元，其中功率 IC 市场规模为 243 亿美元，功率器件市场规模为 209 亿美元。功率器件中，二极管、晶闸管、BJT、功率 MOS 和 IGBT 的市场规模分别为 38.7 亿美元、4.7 亿美元、18.1 亿美元、81 亿美元和 66.5 亿美元。其中二极管和晶闸管市场规模总体较为平稳，而受益于新能源汽车、光伏、风电、电网建设等下游 需求的持续增长，IGBT 和大功率 MOSFET 的市场空间仍保持快速上升的态势，其中 IGBT 在 2021 年-2023 年全球市场空间的复合增速有望达到 7.48%。



1.2.2 IGBT 应用步入成熟期，国产替代空间广阔

IGBT 全称为绝缘栅极晶体管，可以被认为是 MOSFET 和 BJT（双极型三极管）组成的混合 型器件，具有 MOSFET 的高输入阻抗，同时兼具晶闸管等双极型器件的低导通压降，以及具有 相对合适的工作频率。从应用场景来划分，开关频率大于 20kHz 的应用场景主要采用 MOSFET， 电压等级大于 1200V 以上的高压场景主要采用 IGBT，在介于两者之间的场景，主要根据应用的需求采用 MOSFET 或 IGBT 的解决方案。

以英飞凌 IGBT 产品代际为准，目前主流的 IGBT 已迭代到第七代产品，除了第一代产品外， 其他代际都在适应的场景有所应用，代际的迭代主要是通过 IGBT 内部的结构改善，从而降低产 品的功耗。目前 IGBT 的发展主要有三大特征：1）产品不追求制程，生产模式以 IDM 为主；2） 通过改进元胞设计概念、改进垂直结构等方式提升产品在功耗、工作温度、频率等方面的性能； 3）不同代际和技术路线的 IGBT 产品根据其性能、价格、稳定性等综合因素广泛适用于各种不 同场景，例如目前工控、家电及大部分汽车 IGBT 使用英飞凌第四代（沟槽栅）产品，较高端车 型使用英飞凌第七代（EDT2 产品）。

据英飞凌，2020 年全球 IGBT 市场空间达到 66.5 亿美元，供给格局较为集中，CR10 达到 82.6%，其中英飞凌市场份额超过 30%。而前十大供应商中，国内供应商份额较少，当前只有士兰微、斯达半导和华微电子在个别细分品类中挤入前十大份额，当前 IGBT 仍有较大的国产替 代空间。2020 年，全球 IGBT 单管 CR10 为 85.7%，国内仅有士兰微一家进入全球前十大供应 商，份额为 2.6%；全球 IGBT 模块 CR10 为 79.1%，斯达半导表现优异，为全球第六大供应商， 市场份额达到 2.8%；全球 IPM 模块 CR10 为 87.9%，士兰微和华微电子分别位列第九和第十， 合计份额达到 2.5%。IGBT 总体来看，全球 CR10 份额为 82.6%，其中国内厂商在前十大份额中 占比为 2.7%，当前 IGBT 仍有较大的国产替代空间。



1.2.3 SiC 和 GaN 性能优异，但技术和工艺仍有待完善

硅基衬底是目前技术和工艺最成熟、成本最低的功率半导体材料；碳化硅器件具有更高的频 率、功率性能，目前在汽车电子领域已有所应用；氮化镓主要用在高频率场景，目前主要应用领 域是超级快充。不同材料衬底的特性决定了其功率和频率特性，从而具有不同的适用场景：1）功率：功率器件的击穿电压取决于电场给载流子施加的速度是否能造成半导体材料发生雪崩击穿， 因此宽禁带半导体具备更大的击穿电场强度，碳化硅（3.4eV）和氮化镓（3.2eV）的禁带宽度远 大于硅（1.12eV），从而碳化硅和氮化镓功率器件的击穿电压高于硅基器件。2）频率：功率半导 体的开关时间取决于载流子迁移速度、晶体管发射级和集电极的间距，因而具备更高饱和电子迁 移速率和相对小体积的氮化镓（2.5*10^7cm/s）和碳化硅（2*10^7cm/s）功率器件的频率性 能高于硅（1*10^7cm/s）基功率器件。此外，第三代半导体在最高工作温度方面同样显著优于 硅基功率器件。

基于不同衬底的特性，硅、碳化硅和氮化镓衬底的功率器件呈现出不同的工作范围和应用场 景。硅基功率器件主要用于 25V-6500V 和相对低频的应用范围，典型应用场景包括工控、家电 等；碳化硅功率器件的工作电压介于 650V-3300V，主要应用于相对高频和高压的场景；氮化镓 器件工作电压相对较低，介于 80V-600V 之间，但具有很好的高频性能，主要应用场景包括快 充、高端服务器、5G 通信等领域。

当前 SiC 和 GaN 材料仍在开发早期，当前国内大力投资第三代半导体材料，预计未来有望 实现对国外厂商的弯到超车。据 CASA Research 统计，2019 年国内第三代半导体材料市场空 间为 24 亿元。而过去几年国内第三代半导体投资快速增长，2020 年中国 SiC 和 GaN 投资规模 分别达到 550 亿元和 144 亿元，产业的大力投资预期有望带来第三代半导体技术的加速成熟和 市场空间的快速增长，预计至 2025 年，中国第三代半导体市场空间有望达到 315 亿元，相比 2019 年 CAGR 增速达到 53.60%。（报告来源：未来智库）



2 IGBT 市场空间测算及国内厂商进展分析

2.1 IGBT 需求迎来快速增长期，新能源车是主要驱动力

IGBT 在功率器件中的市场空间仅次于 MOSFET，受益于下游新能源发电、电动车的快速普 及，行业空间快速成长，且当前工艺仍在快速更新，国内厂商市场份额较低且正在快速追赶海外 龙头的技术水平，具备极佳的国产替代前景，因此我们将就IGBT市场空间进行详细拆解和分析。

据测算，中国 IGBT 市场空间有望在 2025 年达到 584 亿元，相比于 2020 年 CAGR 增速 达到 22.8%。2025 年国内 IGBT 需求格局中，新能源汽车、光/风/储能、工控、家电、轨交电 网五大场景市场空间有望分别达到 231 亿元、197 亿元、66 亿元、66 亿元和 11 亿元。 新能源汽车有望成为国内 IGBT 最大且增速最快的应用场景。据测算，至 2025 年国内新能 源车用 IGBT 市场有望达到 231 亿元，5 年 CAGR 增速达到 48%，占国内 IGBT 总需求的 40%。 同时，新能源汽车用 IGBT 由于性能、稳定性要求较高，毛利率达到 35%-40%，可谓功率器件 “兵家必争之地”。

2.2 新能源车成为 IGBT 需求增长的最大来源

2.2.1 新能源车相比燃油车的功率半导体单车价值量有较大提升

汽车电动化带来内部功率半导体应用场景快速增加。传统燃油车中的功率半导体主要用于辅 助驱动系统，而新能源车汽车中功率半导体的应用场景涵盖牵引逆变器、OBC、高低压辅助驱动 系统、DCDC 模块、充电桩等。新能源车用功率半导体的品类和数量相较传统燃油车均有较大提 升。 车用功率半导体相较于工业级功率半导体的性能要求同样存在差异。工业级功率半导体产品 品类多、标准化程度高、应用环境复杂、失效率要求相对较低、产品生命周期较短；而汽车级功 率半导体产品品类相对较少，但定制化程度高、高温和振动性能要求较高、失效率要求严格、产 品生命周期要求更长。

相较于传统燃油车，新能源汽车的功率半导体单车价值量有显著的提升，新能源车单车功率 器件的用量主要和车的功率大小、电气化程度相关。一般而言，新能源车的功率越大，电气化程 度越高，单车功率半导体价值量越大。根据英飞凌数据，新能源汽车的单车功率半导体价值量可 达到 400 美元，约为传统燃油车的 5 倍。据我们测算，随着单车功率器件价值量的提升和新能 源车的逐步渗透，国内新能源车用 IGBT 市场空间有望在 2025 年达到 231 亿元，为 2020 年 的 7 倍。



1、牵引逆变器

牵引逆变器是新能源汽车的核心功率器件，主要为汽车提供扭矩和加速度。常见的牵引逆变 器功率水平在 40kW-150+kW，运行电流达到 1000A，额定工作电压为 600V-1200V。为了适 应大功率、高压和大电流的工作环境，新能源车牵引逆变器通常采用 IGBT、SiC 等产品。 从价值量来看，不同车型的牵引逆变器价格区间较大，A00 级车型单车 IGBT 价值量在 600 元，而高端车型可达到 3000-4000 元以上。

2、OBC 模块

车载功率模块的功能主要为将外部提供的交流电，转换成新能源车电池充电所需的稳定高压 直流电。OBC 的工作功率范围通常在 3.3kW-22kW 之间，并且能够为汽车主电池提供 800V 以 上的电压。OBC 中主要用到功率半导体的模块包括整流模块、功率因数校正模块和 DCDC 模块 （内含初级侧 DCDC 和二次整流模块）。OBC 可以进一步细分为单相 OBC 和双向 OBC 两种类 型，双向 OBC 具有反向充电功能。当前 OBC 采用的主流功率器件为 IGBT、MOSFET 和二极 管，而 SiC 器件由于具有更低的开关损耗，更高的开关速度和更高的工作温度，也在逐渐进入 OBC 应用领域。

3、高低压辅助驱动系统

高低压辅助驱动系统和主牵引系统类似，核心部件均为逆变器，但辅助驱动系统主要电动水 泵、涡轮增压机、电动冷却风扇等辅助电机系统提供三相交流电源，因此具有相对较低的额定电 压和电流水平。以安森美 ASPM 模块为例，其核心部分主要由 6 个 IGBT 组成的三个半桥模块构成。辅助驱动系统常用的功率器件类型包括 MOSFET、IGBT 和 SiC 器件等。

4、DCDC 模块

新能源车用 DCDC 模块主要是为了将主电池中 400V 或 800V 的高压电流转换成 12V 的低 压电流，为动力转向系统、空调冷机等其他辅助系统系统所需的电力。DCDC 模块的常用功率水 平为 1kW-3kW，高压侧稳定电压为 650V-1200V，低压侧额定电压为 40V，常用的功率器件包 括 MOSFET、IGBT、二极管和 SiC 器件等。

5、充电桩功率模块

由于直流充电桩需要整流，并且具有更高的工作电流和功率，因此使用功率半导体价值量较 大的主要是直流充电桩。直流充电桩中主要用到功率器件的模块包括整流模块、功率因数校正模 块和 DCDC 模块，目前直流充电桩中用到的功率器件主要包括 650V-1200V 的二极管、IGBT 和 SiC 器件等。



2.2.2 新能源车用 IGBT 需求有望在 2025 年达到 231 亿元

新能源车用 IGBT 主要应用场景包括主电控、OBC、空调、电子助力转向、充电桩等场景， 根据不同车型，新能源汽车单车 IGBT 价值量在 1500-5000 元之间。

核心假设： 1）A 级以上 EV、PHEV 和商用车单车主电控中 IGBT 价值量在 2000 元以上； 2）A00 和 A0 级 EV 单车主电控中 IGBT 价值量在 700-800 元左右； 3）单车 OBC、空调、转向助力系统等 IGBT 价值量在 400 元左右。 测算结果： 2020 年中国新能源车用 IGBT 需求量达到 32.64 亿元，预计到 2025 年有望达到 231.44 亿 元，5 年 CAGR 增速达到 47.96%。

2.2.3 国内厂商布局新能源车用 IGBT 情况

当前国内功率厂商中，时代电气、斯达半导、比亚迪半导体、士兰微和宏微科技等厂商已取 得车企定点项目。其中时代电气主供中车旗下商用车，并和广汽、东风等乘用车企合资成立 IGBT 模块封装公司，目前已大批量供货广汽、东风、小鹏、理想等客户；斯达半导与国内大部分主流 车企取得合作关系，当前客户包括比亚迪、广汽、长安、奇瑞、北汽等；比亚迪半导体 IGBT 模 块主供母公司，同时小部分外售给东风、长安等车企；士兰微当前主供客户包括零跑、汇川、上 汽、吉利等厂商；宏微科技正在和一汽、北汽、长城等厂商进行定点项目认证工作。

从企业优势来看，时代电气、斯达半导、士兰微技术进展较快，目前已有英飞凌 4 代（沟槽 栅）和 7 代（精细沟槽栅）对标产品，而比亚迪半导体由于背靠母公司比亚迪，在汽车模块出货 规模上具备优势。而价格方面，国内厂商相比海外龙头英飞凌具备明显的价格优势，预计随着产 品稳定性、产能的逐步提升，国内厂商在汽车 IGBT 领域与海外公司相比具备竞争优势。

2.3 风、光、储能是 IGBT 增长的重要动力

2.3.1 功率器件是新能源发电的核心器件

在新能源发电应用中，功率半导体主要应用在汇流、整流、逆变、变压等场景，可以将光伏 和风电产生的在不同频率、电压等级的电流转化成电网能够容纳的标准电流。在光伏应用中，太 阳能板发出的直流电经过汇流和逆变，转换成低压交流电，再经过变压器转换成并网需要的高压 交流电；在风电应用中，风机发出的变化的交流电先经过整流器转换成直流电，经过直流升压电 路，并被逆变器转换成并网需要的高压交流电。光伏和风电的逆变器由于需求的功率和电压等级 较高，通常以 IGBT 和 SiC 器件为主。（报告来源：未来智库）



光伏逆变器可进一步分为组串式逆变器和集中式逆变器，2021 年国内新增光伏装机中 80% 左右采用组串式逆变器。组串式逆变器安装在汇流箱之前，因此除了 DCAC 模块以外，还安装 有汇流模块，组串式逆变器的额定功率通常在 200kW 以下，而集中式逆变器的额定功率通常在 600kW-3000kW 不等。据北极星太阳能光伏网统计，2021 年截至 11 月国内累计招标近 30GW 的光伏逆变器项目中，组串式逆变器的招标规模约为 23GW，约占 81%，而集中式逆变器招标 规模约为 5GW，占比约 18.5%，国内光伏逆变器仍以组串式为主，且份额有上升趋势。从均价 来看，组串式逆变器由于需求的数量较多，含汇流模块等原因，相较于集中式逆变器的价格更高。 据英飞凌数据，集中式逆变器中 IGBT 成本约为 2500 欧元/MW（2000-3000 欧元/MW），组 串式逆变器中 IGBT 成本约 3500 欧元/MW（2500-5000 欧元/MW）。

光伏用功率器件在制造难度、成本要求等方面相对较高，国产替代节奏总体较为缓慢。相较 于工控、汽车等应用领域，光伏逆变器中的 IGBT 模块要求更高的频率，更高的能量转化效率， 对极端环境更高的可靠性要求以及更复杂的定制化要求，因此当前光伏逆变器的国产化节奏较缓 慢。但我们认为，当前国内新能源快速推进，下游需求空间广阔，且客户降成本诉求较高，国产 厂商高性能产品快速突破，且相较国外厂商具有价格优势，未来国产替代潜力较大。

2.3.2 风、光、储能用 IGBT 需求有望在 2025 年达到 197 亿元

核心假设： 1）中国产逆变器 2020 年全球市场份额为 60%且逐步提升； 2）光伏、风电、储能逆变器中 IGBT 的价值量分别为 0.3 亿元/GW、0.5 亿元/GW、0.4 亿 元/GW。 测算结果： 2020 年中国光伏、风电和储能逆变器中 IGBT 合计需求量达到 68 亿元，预计到 2025 年有 望达到 197 亿元，5 年 CAGR 增速达到 23.76%。

2.3.3 国内厂商布局光伏、风电 IGBT 情况

目前国内光伏、风电和储能领域主要供应商仍为海外功率器件龙头厂商，如英飞凌、安森美、 三菱等。国内厂商中，时代电气较为领先，目前在光伏、储能和风电 IGBT 模块均有供货；斯达 半导、士兰微和宏微科技已实现微型逆变器和组串式光伏逆变器中 IGBT 单管的销售，模块产品 正在认证过程中；新洁能目前具备微型逆变器 IGBT 单管的供货能力。



2.4 工控和家电是 IGBT 需求的稳定来源

2.4.1 功率器件广泛应用于工控和家电领域

工控领域的功率器件应用较为分散，主要的应用场景包括伺服系统、变频器、逆变电焊机、 UPS 电源等。1）伺服驱动单元：伺服驱动单元中的功率模块将直流电转变为电机需要的三相交 流电，若输入为交流电，则还需要进行整流；2）变频器：变频器的主要功率器件主要包含整流 部分和逆变部分，其中整流部分常用二极管，逆变部分根据需求不同，可用 MOSFET 或 IGBT 等； 3）逆变焊机：焊机进行逆变主要是为了降低有功功率，因而先将三相或单相 50Hz 频率的电流 整流，再逆变成 15-100kHZ 的交流电，再次整流获得输出焊接电流；4）UPS 电源：内部的功 率模块主要包括整流器和逆变器，当市电正常时，UPS 电源一方面给负载稳压，另一方面通过整 流向电池充电；当市电中断时，UPS 电源通过蓄电池和逆变器输出负载需要的 220V 电压。

当前全球工控市场仍维持稳步增长，而国内在一些高精尖产品的国产化率仍较低。以伺服电 机为例，据 MIR 统计，全球私服电机需求量在 2020 年达到 3873 万台，同比增杂行 3.20%， 而当前国内伺服电机市场仍被日本和欧美品牌占据大半，国产品牌的市占率仅为 20%左右，且 主要以低端伺服电机为主。我们认为，全球工控领域功率器件的需求稳步提升，及部分高端产品 国产替代的加速，能够有效促进国内工控用功率器件需求的提升。

在家电领域，近年来变频家电渗透率的快速提升有效驱动了功率半导体的需求。通过功率半 导体的变频功能，家电能耗将有效下降，以空调为例，变频空调的平均耗电量将比传统空调下降 30%以上。近年来国内变频家电渗透率快速提升，据产业在线统计，2020 年 10 月，国内空调、 冰箱和洗衣机的变频产品渗透率分别达到 71.59%、36.13%和 50.32%，相较 2015 年初分别提 升 42.39pct、29.25pct 和 32.36pct。 变频家电的变频器件主电路包含整流部分和逆变部分。其中空调通常使用 3 个 IPM 模块（一 个压缩机，一个内机和一个外机风扇），冰箱常用 IGBT 单管。从价值量来看，空调、冰箱、洗衣 机的功率器件价值量在 10-50 元之间。（报告来源：未来智库）



2.4.2 工控和家电用 IGBT 需求有望在 2025 年均达到 66 亿元以上

核心假设： 1）工业变频器单机售价 10%左右为 IGBT； 2）以汇川的产品为例，小型伺服系统单价 1100-1200 元，单机 IGBT 价值量为 30-40 元， 占比 3%左右；中型伺服系统单价 1500-1800 元，单机 IGBT 价值量 120-150 元，占比 10%左 右；大型伺服系统单价 2500-2600 元，单机 IGBT 价值量 150-250 元，占比 8%左右； 3）伺服系统中，大型、中型和小型伺服系统的占比分别为 45%、37%和 18%。 测算结果： 2020 年中国工控用功率半导体中 IGBT 合计需求量达到 49.47 亿元，预计到 2025 年有望 达到 66.02 亿元，5 年 CAGR 增速达到 5.94%。

核心假设： 1）冰箱、空调和洗衣机中 IGBT 价值量分别为 10 元、40 元和 15 元； 2）国内变频家电的渗透率持续提升。 测算结果： 2020 年中国家电用功率半导体中 IGBT 合计需求量达到 46.30 亿元，预计到 2025 年有望 达到 66.12 亿元，5 年 CAGR 增速达到 7.39%。

2.4.3 工控领域 IGBT 国内厂商布局情况

工控领域的 IGBT 模块相对光伏和新能源车而言壁垒较低，目前国内厂商已在中低端应用领 域起量，并逐步向高端产品发起冲击。当前斯达半导、宏微科技、士兰微、比亚迪半导体在工控 领域 IGBT 低端应用均有布局，斯达半导等厂商已开始冲击高端应用场景，传统海外龙头公司富 士电机、三菱等厂商份额出现下滑。

家电领域，国内 IPM 模块龙头供应商为士兰微，据公司数据，2021 年国内主流白电整机厂 共使用超过 3800 万颗士兰微 IPM 模块，同时士兰微正在持续推出家电用 IPM 新品模块，产品 品质不断提升。除士兰微外，斯达、宏微、华润微等厂商在家电用 IGBT 领域亦布局多年，其他 厂商如扬杰科技仍同样在快速切入过程中。

3 关注国内厂商的品类切换、结构优化、产线升级节奏

3.1 产品品类升级，高端产品对标海外龙头厂商

国内功率器件的厂家正在进行产品的优化升级，产品性能逐步对标海外厂商，从而获取更强 的竞争力。国内功率器件厂商的主要产品从过去以二极管、晶闸管、平面型 MOS 向性能更加优 越的超结和屏蔽栅 MOS 升级，同时在 IGBT、SiC 器件上也正在快速追赶海外龙头厂家的节奏。 从 MOSFET 来看，超结和屏蔽栅 MOS 由于具有更好的高频、高压特性以及更低的损耗， 目前具备更优良的应用性能。以新洁能为例，2021 年公司产品结构中屏蔽栅 MOS 的占比为 39%， 相比 2017 年提升 28pct。同时公司的毛利率也随之有所改善，2021 年全年毛利率为 39.12%， 相较 2017 年提升 14.43pct。



IGBT 方面，国内厂商快速进行产品研发，目前时代电气、士兰微、斯达半导等厂商技术水 平已能够对标海外龙头英飞凌第七代产品。同时 IGBT 厂商也在加快自有产线建设节奏，闻泰科 技、时代电气、士兰微和华润微等 IDM 厂商在 IGBT 产线上均有布局，预计未来两年有望进一 步加快产能释放节奏。

国内主流功率半导体厂商在 SiC 器件均有前瞻布局。其中斯达半导、比亚迪半导体、宏微科 技以封装为主，外采 CREE 等海外厂商 SiC 芯片；士兰微、时代电气、华润微、扬杰科技等厂商 均自行研发 SiC 芯片。我们认为，SiC 未来在新能源车等领域部分场景具备性能优势，而目前全 球厂商仍处于产业早期，当前是国产功率厂商通过 SiC 实现国产替代的关键窗口期。

3.2 下游市场切换，新能源收入占比快速提升

新能源车和风/光/储能有望成为对功率器件需求增长最快的下游应用领域。以 IGBT 为例， 据我们测算，至 2025 年国内 IGBT 市场中，新能源汽车的需求有望达到 231 亿元，相较 2020 年提升 7 倍以上；风/光/储能的需求有望达到 197 亿元，相较 2020 年提升 3 倍。 新能源汽车、 光伏、风电、储能等市场具备更大的市场空间，更高的成长性和更强的利润率水平，有望成为功 率器件厂商竞争的核心战场。（报告来源：未来智库）



目前国内厂商正在加速新能源领域的产品研发和验证节奏。新能源车方面，时代电气、斯达 半导、BYD 半导、士兰微、宏微科技等厂商均已实现车用 IGBT 的批量出货；新能源发电领域， 国内厂商在光伏领域进展更快，时代电气、斯达半导、宏微科技、新洁能等在光伏领域已实现规 模收入，其中时代电气和斯达半导在风电领域也已经实现批量出货。 新能源行业的应用占比也有望进一步带动厂商营收增速和利润率的提升。以斯达半导为例， 2021 年公司新能源行业收入占比达到 33.48%，同比提升 11.17pct；2021 年公司毛利率为 36.73%，同比提升 5.16pct；受益于新能源收入的快速增长，2021 年公司营收增速达到 77.22%，同比提升 53.67pct。

3.3 晶圆产线持续升级，功率产品价格更优、性能更良

相较于小尺寸晶圆，大尺寸晶圆在代工成本、产品性能等方面更具备优势。当前国内功率产 线中，6 寸晶圆主要用于生产二极管、三极管等产品，同时 SiC 器件由于工艺不够成熟，同样主 要在 6 寸晶圆上生产；8 寸晶圆主要生产 MOS、IGBT、功率 IC 等产品；12 寸晶圆主要生产大 功率 MOS、IGBT 等先进产品。相较于 8 寸产线，12 寸产线代工成本更低，设备更易获得，同 时由于 12 寸晶圆采用的设备更加先进，生产的器件也具备更加优良的性能和稳定性。随着国内 厂商研发和产线的升级，12 寸晶圆有望成为未来的主流产线。

当前国内功率 IDM 厂商已纷纷开始布局 12 英寸晶圆产线，产能有望在 2022 年逐步开出， 进一步带动厂商营收增长和产品性能提升。士兰微计划投资两条 12 英寸产线，其中第一条产线 一期已于 2020 年 12 月投产，未来两年产能有望进一步爬坡；闻泰科技计划投资 120 亿元在上 海临港扩建 12 英寸车规级产线，预计达产后产能为 3 万片/月；华润微计划总投资 75.5 亿元， 预计产能 3 万片/月。



4 投资分析

行业景气度持续，货期、产品价格均维持高位。从 2022 年一季度情况来看，海外龙头厂商 英飞凌和意法半导体先后发布涨价函，据富昌电子 1Q22 海外功率厂商货期环比普遍增加 10-20 周以上，最高货期达到 52 周，平均货期为疫情以来最高水平。从 2022 全年来看，国内新能源 汽车、光伏等领域功率器件需求仍处于供不应求的状态，行业景气度仍有望维持高位。

功率器件长期需求仍有望维持高速增长。全球新能源的快速渗透有望带动功率器件需求快速 增长，据我们测算，至 2025 年国内 IGBT 市场空间有望达到 583 亿元，5 年 CAGR 增速达到 23%，其中，新能源汽车、光伏、风电、储能等领域有望贡献主要增量。下游需求的持续高速增 长有望带动功率器件景气度长期维持，厂商业绩持续增长。

功率器件国产化率仅为 22%，高端产品国产化率更低。据我们统计 2021 年国内主要功率 器件上市公司相关收入占国内功率器件总市场比重仅 22%，且当前国内功率器件仍以二极管、 晶闸管等低端产品居多，高端产品如 IGBT、SiC 等国产化率更低。当前国内厂商在高性能功率器 件持续发力，产品性能、可靠性和稳定性等已具备对标海外一线龙头的能力，随着未来下游需求 的持续增长，功率器件国产化率有望进一步提升。

重视国内厂商的产品品类从低端向高端切换，产品下游应用领域优化以及晶圆产线的升级节 奏。当前国内厂商正在经历几大重要变化：1）产品品类从过去以二极管、晶闸管、平面型 MOS 向性能更加优越的超结、屏蔽栅 MOS 升级，同时在 IGBT、SiC 器件加快布局；2）下游需求结 构中，新能源行业的占比快速提升，带动厂商营收增速和毛利率的进一步上升；3）从 6 寸到 8 寸，再到 12 寸晶圆升级，主推产品性能、成本优势进一步提升。