八大維度解析IGBT分立器件哪家強？

功率半導體趨勢：圍繞性能升級，向更高頻高壓領域進發(fā)

功率半導體分類：功率分立器件+功率模塊+功率IC

功率半導體是電力電子裝置實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、電路控制的核心器件，其主要用途包括變頻、整流、變壓、 功率放大、功率控制等。 按器件集成度劃分，功率半導體可以分為功率分立器件、功率模塊和功率IC三大類。

早期二極管 VS 晶閘管 VS 三極管：開關速度慢，常用于低頻領域

早期開發(fā)的功率分立器件 二極管、三 極管、晶閘管，在結(jié)構(gòu)上都由簡單的 PN結(jié)組成，開關速度慢，常用于低頻 領域。

二極管：僅單向?qū)ǎ亲畛Ｒ姷墓?率分立器件；晶閘管：可正向觸發(fā)導通， 具備開關特性；三極管：依靠小電流控 制開關通斷，有線性放大功能。

主流功率器件MOSFET VS IGBT：向更高頻領域 VS 更高壓領域

目前主流功率器件為MOSFET和IGBT，MOSFET開關頻率高，更適用于高頻中高壓領域（100-1000KHz， 20-1200V），IGBT耐壓很高，更適用于高壓中低頻領域（＜100KHz， 600-6500V）。

MOSFET具有開關速度快的優(yōu)點，但高耐壓下導通電阻會很高。IGBT作為MOSFET+BJT結(jié)構(gòu)的復合型器 件，相比MOSFET：（1）串聯(lián)結(jié)構(gòu)耐壓更高，導通電阻低，（2） 能放大電流，（3）但拖尾電流使其開關頻率更低。

功率器件結(jié)構(gòu)端演進：器件結(jié)構(gòu)迭代性能升級，工藝復雜度提升

從器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，MOSFET從“平面型→溝槽型→超級結(jié)→屏蔽柵”的演變，IGBT分別從“穿通→非 穿通→場截止” 和“平面柵→溝槽柵”的 演變，這些優(yōu)化都在不斷提升器件耐壓、降低損耗和導通電阻。

功率器件產(chǎn)品端演進：功能集成模塊化，更適用高壓大電流場景

相比單管的功率分立器件，集成度更高的功率模塊和功率IC能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠、高集成、高效率的性能，在 高壓大電流場景和消費電子場景應用廣泛。

功率模塊由多個分立的功率單管按特定功能串、并聯(lián)組成。相比單管，功率模塊能簡化外部連接電路，更 適合高壓和大電流場景，可靠性更高。比如同一制造商的同系列產(chǎn)品，IGBT模塊的最高電壓一般會比IGBT 單管高1-2個等級，如果單管產(chǎn)品的最高電壓規(guī)格為1700V，則模塊有2500V、3300V乃至更高電壓規(guī)格的產(chǎn)品。

功率IC通常由功率器件及其驅(qū)動電路、保護電路等外圍電路集成而成，主要包括各類電源管理芯片（PMIC）。 相比器件單管和功率模組芯片，功率 IC 集成度更高，但適用的電流電壓范圍也較低，多應用于消費電子領域。

功率器件材料端演進：性能突破硅限，SiC、GaN成未來功率新趨勢

長期來看，相比傳統(tǒng)Si基，寬禁帶材料（SiC、GaN）能在耐壓和開關頻率上獲得更好的器件性能，未來將 逐步替代硅基器件成為高壓高頻應用領域的市場主流。以電壓場景來分，0-300V 區(qū)間內(nèi)Si材料占據(jù)成本方面 優(yōu)勢，600V 以上的高壓區(qū)間內(nèi)SiC占據(jù)主要優(yōu)勢，300V-600V 區(qū)間則是GaN材料的優(yōu)勢領域。

SiC器件相對于Si器件的優(yōu)勢主要來自：Si 10倍的耐壓，1/10的能量損耗、更容易實現(xiàn)小型化、更耐高溫工 作。目前SiC功率器件的種類包括SiC 二極管、SiC MOSFET以及SiC模塊，其中SiC MOSFET模塊甚至能替代 硅基IGBT模塊的應用區(qū)間。但由于襯底和外延的制造難度，SiC器件成本更高，在中高端場景優(yōu)勢更明顯， 特別是需要高壓、高能量密度應用場景，如充電樁、車載充電機及汽車電驅(qū)等。

GaN 器件相對于Si器件的優(yōu)勢來自：Si 10倍的開關頻率，更適合高頻率應用場景，但是在高壓高功率場景 不如 SiC。目前GaN功率器件主要以GaN晶體管為主，隨著成本的下降，GaN器件有望在中低功率領域替代二 極管、MOSFET 等硅基功率器件。

公司橫向?qū)Ρ龋焊饔星?，時代、斯達、BYD產(chǎn)品優(yōu)勢凸顯

維度一：產(chǎn)品線多樣化布局，究竟孰強孰弱？

從品類布局的廣度來看，目前國內(nèi)在功率半導體產(chǎn)品布局最完善的廠商是聞泰科技旗下的安世半導體和華 潤微，覆蓋到80%的功率器件品類，士蘭微也覆蓋到73%的品類。其中，安世半導體作為全球領先的分立功 率半導體IDM龍頭廠商，小信號二極管和晶體管出貨量全球第一、小信號MOSFET全球排名第一、車規(guī)級 PowerMOS全球排名第二、功率分立器件全球第六，體量優(yōu)勢最大。

整體來看，越來越多公司開始往IGBT、SiC器件等高附加值產(chǎn)品切入，第三代半導體器件布局趨向全面， 其中九成以上的公司布局SiC賽道。在SiC方面，在已統(tǒng)計的12家功率公司中，11家公司（占比達92%）有SiC 產(chǎn)品布局，其中時代、斯達、BYD等7家（占比達58%）公司在SiC MOSFET產(chǎn)品線上布局。在GaN方面，已 有聞泰科技、華潤微、士蘭微、三安光電等6家（占比達50%）公司切入GaN FET產(chǎn)品線。

維度二：IGBT/SiC/GaN最新進展，技術(shù)各有千秋

在IGBT領域，國內(nèi)目前具備領先技術(shù)實力、能實現(xiàn)對標英飛凌最新第七代IGBT的IDM公司主要有BYD半導 體、時代電氣、斯達半導、士蘭微。

在IGBT電壓范圍上，時代電氣IGBT產(chǎn)品包括從750V到6500V的電壓區(qū)間，覆蓋范圍最廣。從應用場景來看， 時代電氣覆蓋750V-6500V電壓，覆蓋范圍最廣，是國內(nèi)軌交IGBT的龍頭廠商；BYD半導覆蓋600-1200V電壓， 是國內(nèi)供應新能源車規(guī)IGBT的龍頭廠商，先發(fā)優(yōu)勢明顯；斯達半導覆蓋100-3300V電壓，在家電領域積累多年， 車規(guī)級IGBT模塊也已大批量出貨；士蘭微在家電領域為主的IPM模塊市場占據(jù)明顯優(yōu)勢，目前已切入車載領域。

國內(nèi)GaN器件最新進展：聞泰、三安、華潤微硅基GaN技術(shù)量產(chǎn)

在GaN器件領域，國內(nèi)目前相關產(chǎn)品進展最快的是聞泰科技，其次是三安光電和華潤微，均進入量產(chǎn)階段。 國內(nèi)廠商陸續(xù)布局氮化鎵領域，主要完成研發(fā)、驗證階段，其中聞泰科技、三安光電、華潤微產(chǎn)品已實現(xiàn)量產(chǎn)。

在參數(shù)范圍上，聞泰科技GaN器件覆蓋650V等級的34.5-60A電流區(qū)間，車規(guī)驗證產(chǎn)品技術(shù)領先。從參數(shù)范圍 來看，聞泰科技旗下的安世半導體硅基GaN器件覆蓋650V 34.5-60A的更大電流值區(qū)間，具備領先技術(shù)實力、已 通過AECQ認證測試并實現(xiàn)量產(chǎn)；華潤微自主研發(fā)硅基GaN FET可覆蓋650V、900V電壓級別；三安光電可覆蓋 650V 5-20A區(qū)間。

維度三：各產(chǎn)品價格對比，議價能力或見分曉

功率龍頭公司器件單價對比：時代、BYD、斯達IGBT定價領先

整體來看，主營功率器件越高端，產(chǎn)品平均單價越高，其中時代、BYD、斯達IGBT模塊定價領先，均價高 于百元量級。從年報數(shù)據(jù)預測價格來看，相比其他公司，時代電氣、BYD半導、斯達半導這三家以IGBT模塊 為主營業(yè)務的公司均價都在高于百元的量級，而主營MOSFET、晶閘管、二極管等功率器件業(yè)務的公司均價 都在個位數(shù)水平。這一方面主要來源于模塊產(chǎn)品與單管產(chǎn)品價格的差異，另一方面也來源于IGBT的高附加值。

從IGBT模塊產(chǎn)品定價梯度來看，時代電氣產(chǎn)品定價最高，IGBT模塊單價高達近千元。從IGBT模塊定價來 看，各梯度劃分來源于應用范圍上的差異：時代電氣以軌交應用為主，IGBT模塊均價高達近千元，BYD半導 則集中在車規(guī)應用，IGBT模塊均價400+元，而斯達半導以家用電器領域為主，IGBT模塊均價100+元。

從MOSFET、晶閘管、二極管等各類功率器件來看，東微半導定價最高，達到2.84元/顆。這主要來源于其 在高壓超級結(jié)MOSFET、中低壓溝槽柵MOSFET以及超級硅MOSFET等主營產(chǎn)品上的技術(shù)領先優(yōu)勢，以及在 新能源車、光伏等領域的應用優(yōu)勢。

功率龍頭公司單管價格橫向?qū)Ρ龋菏刻m微全品類價格優(yōu)勢凸顯

相比于年報測算價格，經(jīng)銷商對于消費者的定價普遍在更高水平，這主要來源于終端銷售的溢價。其中， IGBT單管均價與年報測算價格呈現(xiàn)出近1:12的倍數(shù)關系，主要由單管與模塊單管數(shù)量上帶來的價格差異所致。

整體來看，同樣呈現(xiàn)出器件越高端，價格越高的趨勢。同時，士蘭微在功率分立器件全品類的價格優(yōu)勢凸 顯。細分各品類中，在各類二極管和三極管方面，士蘭微均價最高；在MOSFET方面，東微半導均價最高， 華潤微、士蘭微位居二、三名，在IGBT方面，斯達半導單管均價最高，其次是華潤微、士蘭微。其中，士蘭 微覆蓋超結(jié)MOSFET、IGBT、FRD、高性能低壓分離柵MOSFET等分立器件的技術(shù)平臺，產(chǎn)品性能達業(yè)內(nèi)領 先水平，在分立器件的全品類里均能占據(jù)一定的定價優(yōu)勢。

維度四&五：公司經(jīng)營情況之市占地位&管理效率

各公司財務數(shù)據(jù)對比：聞泰科技市占地位最高，東微人均產(chǎn)值最高

從功率半導體板塊的營收來看，目前市占地位最高的是聞泰科技，以138億元位列第一，其次是華潤微、士 蘭微，分別有102億元、61億元的規(guī)模。主要原因?qū)谄洚a(chǎn)品線布局最全，其中，聞泰科技旗下的安世半導 體是全球領先的功率芯片IDM龍頭廠商，擁有近1.6萬種產(chǎn)品料號。不僅與國內(nèi)重點的新能源汽車、電網(wǎng)電力、 通訊等領域企業(yè)均建立了深度的合作關系，在2021年安世躋身全球第六大功率半導體公司，相比2020年上升 三位，并穩(wěn)居國內(nèi)功率半導體公司第一名位置。

從人均創(chuàng)收來看，東微半導以1043萬元排名最高，其次是新潔能，以487萬元位列第二。值得一提的是，人 均創(chuàng)收前二的企業(yè)均為以設計業(yè)務為主的Fabless公司，相比IDM公司，其總員工人數(shù)更少，管理效率更高， 員工的生產(chǎn)效率更高。

維度六&七：公司經(jīng)營情況之研發(fā)支出&盈利能力

各公司財務數(shù)據(jù)對比：聞泰研發(fā)投入最高，圣邦微盈利能力最強

從研發(fā)支出來看，聞泰科技由于收入體量最大，其研發(fā)費用也以37億元高居榜首，其次是時代電氣。其中， 2021年聞泰科技在半導體業(yè)務研發(fā)投入8.37億元，在第三代半導體方面也已布局，目前推出的硅基氮化鎵功率 器件（GaN FET）已通過AECQ認證測試并實現(xiàn)量產(chǎn)；碳化硅二極管產(chǎn)品也已經(jīng)出樣。而時代電氣不僅有車規(guī)級、 軌交級IGBT模塊產(chǎn)品，同樣布局車規(guī)級SiC模塊，擁有全電壓等級（750V-3300V）SiC MOSFET及SBD芯片產(chǎn) 品，應用于新能源汽車、軌道交通、工業(yè)傳動等多個領域，在研發(fā)支出上也有較高投入。

從功率半導體板塊毛利率來看，大多數(shù)公司的毛利率在35%-40%區(qū)間。其中，盈利能力最強的是圣邦微，毛 利率高達53%，主要原因在于公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以PMIC等高附加值產(chǎn)品為主。而捷捷微電以47%的毛利率緊隨其 后，這主要是由于售價端的拉動，公司的產(chǎn)品雖然以晶閘管為主，但其可靠性與國外產(chǎn)品相當，且相對國外產(chǎn) 品性價比更高，在行業(yè)內(nèi)具有一定的定價權(quán)，能夠維持產(chǎn)品的高毛利率。

維度八：公司經(jīng)營情況之運營能力

各公司財務數(shù)據(jù)對比：聞泰科技、蘇州固锝運營能力最強

從平均存貨周轉(zhuǎn)天數(shù)來看，庫存變現(xiàn)周期最短的是聞泰科技（45天），其次是蘇州固锝（48天），公司存貨管理 水平最高，運營能力強。聞泰科技、蘇州固锝由于產(chǎn)品應用領域結(jié)構(gòu)不同，公司應用于消費級產(chǎn)品的生命周 期較一般應用于工業(yè)終端的產(chǎn)品相對更短，市場需求量大，相應的存貨放置期也較短，從而存貨余額相對較 低。橫向比較中，三安光電的庫存變現(xiàn)需要時間最長，存貨減值風險較高。

從平均應收賬款周轉(zhuǎn)天數(shù)來看，應收賬款變現(xiàn)速度最快的是圣邦微（20天） 和新潔能（33天）。圣邦微主要 功率IC產(chǎn)品和管理效率在業(yè)界屬于領先水平，且客戶結(jié)構(gòu)以經(jīng)銷商為主（占比94.97%），應收賬款周轉(zhuǎn)天數(shù) 進而降低。新潔能在溝槽MOS，屏蔽柵SGT-MOS和超結(jié)SJ-MOS等高附加值的MOSFET產(chǎn)品具備技術(shù)領先優(yōu) 勢，是國內(nèi)率先掌握超結(jié)理論技術(shù)，最早同時擁有溝槽型功率MOSFET、超結(jié)功率MOSFET、SGTMOSFET產(chǎn) 品平臺的本土企業(yè)，行業(yè)地位高，對上下游更有話語權(quán)。

來源：未來智庫

審核編輯 ：李倩