IGBT 是光伏逆變器實現DC/AC核心器件

光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)關鍵部件。在太陽能光伏發(fā)電過程中，光伏陣列所發(fā)的 電能為直流電能，然而許多負載需要交流電能。光伏逆變器將光伏發(fā)電系統(tǒng)產生的直流 電通過電力電子變換技術轉換為生活所需的交流電，是光伏電站最重要的核心部件之一， 是太陽能和用戶之間聯系的必經之路。光伏逆變器需要保證輸入電網的電能質量（如諧 波含量、直流分量、電壓、頻率、相位等）符合要求。

光伏逆變器主要由輸入濾波電路、DC/DC MPPT 電路、DC/AC 逆變電路、輸出濾 波電路、核心控制單元電路組成。逆變器的工作原理是通過 IGBT 等功率半導體開關器 件的開通和關斷作用，把直流電能變換成交流電能的。電路中都使用具有開關特性的半 導體功率器件，由控制電路周期性地對功率器件發(fā)出開、關脈沖控制信號，控制各個功 率器件輪流導通和關斷，再經過變壓器耦合升壓或降壓后，整形濾波輸出符合要求的交流電。

IGBT 在光伏逆變器中主要應用在 DC/DC 升壓和 DC/AC 逆變電路中。IGBT 全稱 為絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT（雙極型三極管）和 MOSFET（絕緣柵型場效應管） 組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件。兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的 低導通壓降兩方面的優(yōu)點。能夠根據工業(yè)裝置中的信號指令來調節(jié)電路中的電壓、電流、 頻率、相位等，以實現精準調控的目的。

光伏裝機量增長將拉動IGBT需求爆發(fā)

國家在“十四五”期間將堅持清潔低碳戰(zhàn)略方向不動搖，加快化石能源清潔高效利 用，大力推動非化石能源發(fā)展，持續(xù)擴大清潔能源消費占比，推動能源綠色低碳轉型， 為如期實現碳中和目標創(chuàng)造基礎。光伏發(fā)電作為綠色環(huán)保的發(fā)電方式，符合國家能源改 革以質量效益為主的發(fā)展方向，國內光伏行業(yè)面臨廣闊的發(fā)展前景。

光伏逆變器用IGBT市場規(guī)模測算

光伏逆變器用 IGBT 整體規(guī)模測算

2025 年光伏逆變器用 IGBT 市場規(guī)模預計將達 105 億元。根據中國光伏行業(yè)協(xié)會 預測，2025 年全球光伏逆變器新增裝機量有望達 330GW，假設 2025 年光伏逆變器替換 裝機量為 42GW。按照 IGBT 占組串式逆變器 BOM 成本的 18%，以及占集中式逆變器 BOM 成本的 15%計算，預計 2025 年光伏逆變器 IGBT 市場規(guī)模將超百億。

光伏逆變器用 IGBT 單管和模塊規(guī)模測算

根據 IHS Markit 數據，2020 年全球微型逆變器占比約為 1%；單相逆變器占比約為 9%；低功率三相逆變器（≤500KW）占比約為 56%；高功率三相逆變器（>500KW）占 比約為 34%。此處三相逆變器包含集中式逆變器和三相組串式逆變器。

2025 年 IGBT 單管和模塊市場空間分別為 40 億元和 65 億元。由于微型及單相逆 變器功率較小，假設全部采用 IGBT 單管方案；高功率三相逆變器假設全部采用 IGBT 模塊方案；對于低功率三相逆變器假設 IGBT 單管和模塊方案各占 1/2。因此，我們預計 2025 年 IGBT 單管市場空間約為 40 億元，IGBT 模塊市場空間約為 65 億元。

重點公司分析

斯達半導

斯達半導是國內 IGBT 龍頭，市占率全球第七。根據 IHS 報告，2019 年，斯達半 導 IGBT 模塊市占率全球第七，是唯一進入前十的中國企業(yè)。斯達半導成立于 2005 年 4 月，2020 年 2 月在上交所主板上市。公司主要產品為 IGBT 模塊，主要用于工業(yè)控制、新能源和變頻家電領域。2020 年工控、新能源和變頻家電收入占比分別為 71.68%、26.14%和 1.59%。2020 年公司實 現收入 9.63 億元，同比+23.55%，凈利潤 1.81 億元，同比+33.30%。2020 年公司毛利率 為 31.56%，凈利率為 18.80%。

公司較早布局光伏發(fā)電，乘國產替代良機迅速放量。2019 年公司自研 IGBT 芯片 就已在集中式光伏逆變器大功率模塊和組串式逆變器的 Boost 及三電平模塊廣泛應用。新冠疫情后，在全球缺芯的背景下，公司把握住國產替代良機，光伏 IGBT 迅速放量。2021H1 使用公司自研芯片的 IGBT 模塊和分立器件在國內主流光伏逆變器客戶開始大 批量裝機應用。

宏微科技

宏微科技是國內首批 IGBT 公司。公司成立于 2006 年 8 月，主要產品包括 IGBT、 FRED 芯片、單管和模塊。公司 IGBT 單管芯片全部來自自研，模塊產品芯片自研外購 并舉。公司產品主要用于工業(yè)控制、新能源和變頻白色家電領域，2020 年收入占比分別 為 91.10%、5.63%以及 2.45%。

新能源及國產替代需求強勁，2021 年 1-9 月公司業(yè)績高增。2021 年 1-9 月公司實 現收入 3.70 億元，同比+56.30%；歸母凈利潤 0.47 億元，同比+152.62%。2021Q3 單季 度收入 1.36 億元，同比+42.55%；歸母凈利潤 0.15 億元，同比+89.25%。

2020 年公司成為華為光伏 IGBT 供應商，光伏領域收入有望加速釋放。公司于 2020 年與華為在光伏逆變器上展開合作，2021 年訂單數量逐漸增加，預計 2022 年將進 一步增多。光伏對系統(tǒng)要求較高，公司產品可靠性受到市場認可，伴隨明年產能逐漸釋 放，公司能夠滿足更多的客戶需求，帶來收入的加速增長。

車規(guī) IGBT 進展順利，已定點 15 個車型。公司已進入 4-5 家汽車品牌廠商，合計 完成 15 個車型定點，預計將于 2023 年大幅放量。展望明年，公司 750V 車規(guī) IGBT 及 匯川定制款有望貢獻收入。此外，公司積極布局第三代半導體，SiC 產線預計將于年底 前完工，2023 年后逐步起量。隨新能源占比提升及自動化改造，公司毛利率有望提升。光伏及新能源汽車用 IGBT 毛利率較高，隨公司產品結構優(yōu)化，綜合毛利率將穩(wěn)步提升。此外，公司新建產 線采取智能化管理，人工數量大幅減少亦會帶來毛利率提升。

士蘭微

士蘭微是國內 IDM 龍頭。士蘭微成立于 1997 年 9 月，2003 年 3 月在上交所主板 上市。公司主要產品包括集成電路、分立器件和 LED 等三大類。經過二十多年的發(fā)展， 公司從一家純芯片設計公司發(fā)展成為目前國內為數不多的以 IDM 模式為主要發(fā)展模式 的綜合型半導體產品公司。

2020 年士蘭微營業(yè)收入 42.81 億元，同比增長 37.61%。其中，分立器件、集成電 路、發(fā)光二極管收入分別為 22.03 億元、14.20 億元以及 3.91 億元，分別占總收入的 51.47%、33.17%以及9.13%。分立器件中，IGBT產品營收 2.6 億元，占收入比重為6.07%。

公司已開始進入光伏等新能源市場，IGBT 收入將快速增長。受益國產替代， 2021H1 公司 IGBT 器件收入 1.9 億元，同比+110%；IPM 產品方面，國內白電整機廠加 速導入，2021H1 公司 IPM 模塊在變頻空調等白電上使用超 1800 萬顆，同比+200%，實 現收入 4.1 億元，同比+156%。除白電、工控市場外公司已開始進入光伏、新能源車等 新興市場，預計全年 IGBT 相關產品將保持快速增長。

公司 12 吋產線積極擴產，持續(xù)鞏固競爭優(yōu)勢。2021H1 士蘭集科 12 吋芯片總產量 5.72 萬片，預計 2021 年底月產能將達 3.5 萬片。2021 年士蘭集科已著手實施《新增年 產 24 萬片 12 英寸高壓集成電路和功率器件芯片技術提升和擴產項目》，進一步加大 12 吋產線投入，預計 2022Q4 月產能將達 6 萬片。（報告來源：未來智庫）

揚杰科技

揚杰科技是老牌功率半導體 IDM 廠家，產品覆蓋廣泛。公司成立于 2006 年，2014 年在深交所上市。公司產品主要包括分立器件芯片、整流器件、保護器件、小信號、 MOSFET、功率模塊、SiC 等。產品主要應用在電源、家電、照明、安防、網通、消費 電子、新能源、工控、汽車電子等多個領域。2020 年公司硅片、芯片和器件收入占比分 別為 4.88%、15.23%和 78.69%。

把握國產替代良機，逐步向中高端產品進發(fā)。公司深耕功率半導體領域，目前已 擁有 4 吋和 6 吋晶圓生產線，并進一步規(guī)劃 8 吋晶圓產線和對應的中高端功率二極管、 MOSFET 以及 IGBT 封裝工廠，持續(xù)投資擴充晶圓制造及先進封測產能。在 MOSFET 板塊，公司計劃加速研發(fā) SGT-MOSFET、SJ-MOSFET 等高端產品，積極對標國際品牌， 盡早完成進口替代；在 IGBT 板塊，公司擬加大芯片研發(fā)投入，實現 IGBT 芯片的量產， 并加快 8 吋 IGBT 晶圓研發(fā)設計。

新潔能

新潔能主營 MOSFET、IGBT 等分立器件產品。公司成立于 2013 年，于 2020 年 在上交所上市。公司目前已經形成溝槽型功率 MOSFET、超結功率 MOSFET 兩類主要 產品系列，以及屏蔽柵溝槽型功率 MOSFET（SGT）、IGBT 和功率模塊等新產品系列。公司主要為 Fabless 模式，并向封裝測試環(huán)節(jié)延伸產業(yè)鏈。

IGBT 產品進展喜人，光伏儲能等領域取得突破性進展。借助華虹 8+12 吋先進特 色工藝，公司 IGBT 產品在光伏逆變、儲能逆變（UPS）、工控、電動工具馬達驅動、家 電變頻控制等行業(yè)都獲得突破性進展，與行業(yè)頭部客戶開展合作。此外，公司 IGBT 模 塊自 2021Q2 推出相關產品后，已取得部分客戶訂單。

2021H1，公司 IGBT 產品收入 2,642.22 萬元，同比+1114.60%。與華虹合作緊密，8+12 吋產能持續(xù)增長。公司主要芯片代工廠包括華虹宏力和華 潤上華，公司與華虹合作密切，在華虹 8 吋及 12 吋平臺均有產能。在持續(xù)爭取現有代 工廠產能情況下，公司亦不斷拓展境內外芯片代工供應渠道。2021H1 公司 8 吋芯片實 現回貨 10.3 萬余片，12 吋芯片實現回貨 3.2 萬余片。代工產能吃緊情況下，爭取到更多 的芯片產能有助公司快速擴展下游市場份額。

時代電氣

時代電氣是我國城軌牽引變流系統(tǒng)龍頭，具有“器件+系統(tǒng)+整機”完整產業(yè)鏈。公 司主營包括除以軌道交通牽引變流系統(tǒng)為主的軌道交通電氣裝備、軌道工程機械、通信 信號系統(tǒng)等外，還布局功率半導體器件、工業(yè)變流產品、新能源汽車電驅系統(tǒng)、傳感器 件、海工裝備等領域。2020 年公司營收 160.34 億元，同比下降 1.66%。其中，軌道交通裝備收入 138.90 億元，占收入比重為 86.63%；功率半導體器件收入 8.01 億元，同比增長 54.48%，占收 入比重為 5.00%。

公司是我國高壓 IGBT 龍頭，采用 IDM 模式布局。在功率半導體領域，公司建有 6 吋雙極器件、8 吋 IGBT 和 6 吋 SiC 產業(yè)化基地。公司功率半導體器件應用于輸配電、 軌道交通和工業(yè)等多個領域。公司已為新能源汽車、風力發(fā)電、光伏發(fā)電、高壓變頻器 等批量供應 IGBT 器件，750V 和 1200V IGBT 應用至新能源汽車，并已與國內多個龍頭 整車企業(yè)成為重要合作伙伴。

比亞迪半導體

比亞迪半導體以車規(guī)級半導體為核心。主營業(yè)務包括功率半導體、智能控制 IC、 智能傳感器及光電半導體。公司成立于 2004 年 10 月，2021 年 6 月比亞迪半導體向深交 所遞交了招股說明書，擬在深交所創(chuàng)業(yè)板上市。

功率半導體方面，公司采取 IDM 模式經營。功率半導體方面，公司擁有從芯片設 計、晶圓制造、模塊封裝與測試到系統(tǒng)級應用測試的全產業(yè)鏈 IDM 模式。在汽車領域， 公司已量產 IGBT、SiC 器件、IPM、MCU、CMOS 圖像傳感器、電磁傳感器、LED 光 源及顯示等產品，應用于汽車的電機驅動控制系統(tǒng)、整車熱管理系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、 電池管理系統(tǒng)、車載影像系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等重要領域。

公司是國內新能源乘用車電控 IGBT 龍頭。在 IGBT 領域，根據 Omdia 統(tǒng)計，以 2019 年 IGBT 模塊銷售額計算，公司在中國新能源乘用車電機驅動控制器用 IGBT 模塊 全球廠商中排名第二，僅次于英飛凌，市場占有率 19%，在國內廠商中排名第一，2020 年公司繼續(xù)保持全球第二國內第一的領先地位。

同時，公司積極拓展工業(yè)電焊機、變頻 器、家電、光伏等非車規(guī)領域。在 SiC 器件領域，公司已實現 SiC 模塊在新能源汽車高端車型電機驅動控制器中 的規(guī)?；瘧?，也是全球首家、國內唯一實現 SiC 三相全橋模塊在電機驅動控制器中大 批量裝車的功率半導體供應商。

2020 年比亞迪半導體實現收入 14.41 億元，同比增長 31.46%。其中，功率半導體、 智能傳感器、光電半導體、智能控制 IC、制造及服務分別實現收入 4.61 億元、3.23 億 元、3.20 億元、1.87 億元以及 1.32 億元，占比分別為 31.99%、22.39%、22.17%、13.00% 以及 9.15%。

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