功率半導(dǎo)體有望迎來實(shí)質(zhì)性利好
很長時間沒有聊半導(dǎo)體行業(yè)了,經(jīng)歷了2019年和2020年上半年的連續(xù)上漲,半導(dǎo)體行業(yè)的估值被大幅提升,下半年整體處于估值回落的下行周期,但芯片行業(yè)長期向好的態(tài)勢并沒有改變,國產(chǎn)替代的邏輯也并沒有改變。
美國當(dāng)?shù)貢r間2020年12 月18日,美國商務(wù)部工業(yè)和安全局(BIS)發(fā)布實(shí)體清單,正式宣布將中國半導(dǎo)體制造企業(yè)中芯國際(行情688981,診股)列入“實(shí)體清單”,根據(jù)BIS的公告,中芯國際在先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)(10 納米或以下)生產(chǎn)半導(dǎo)體所需的設(shè)備和材料都將被禁運(yùn),以防止這種關(guān)鍵的技術(shù)支持中國的軍民融合工作。
外部的圍追堵截只能促使國內(nèi)芯片行業(yè)加快發(fā)展,而現(xiàn)在半導(dǎo)體行業(yè)就迎來了新的利好,功率半導(dǎo)體即將步入高景氣周期。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研的信息,2020年 11-12月,海外品牌都缺貨,國產(chǎn)品牌也出現(xiàn)了缺貨漲價的情況,市場上的 MOSFET價格普遍上漲,幅度在10-20%之間。
新能源汽車帶動功率半導(dǎo)體擴(kuò)容
數(shù)據(jù)顯示,2019年全球半導(dǎo)體行業(yè)市場規(guī)模為4121億美元,其中汽車行業(yè)貢獻(xiàn)了12.3%的占比,2010-2019年,汽車成為半導(dǎo)體行業(yè)需求增長最快的行業(yè),年復(fù)合增速高達(dá)9.2%,遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體行業(yè)整體3.7%的增速水平。
值得一提的是,從傳統(tǒng)燃油車到新能源汽車,功率半導(dǎo)體的應(yīng)用量實(shí)現(xiàn)了大幅度的提升。根據(jù)業(yè)內(nèi)的統(tǒng)計數(shù)據(jù),傳統(tǒng)汽車中半導(dǎo)體價值為450美元,功率器件為50美元,占比在10%左右,而新能源汽車電池動力模塊都需要功率半導(dǎo)體,混合動力汽車的功率器件占比增至40%,純電動汽車的功率器件占比增至55%。按照純電動汽車半導(dǎo)體單車價值750美元計算,功率半導(dǎo)體單車價值量約為455美元,相比傳統(tǒng)汽車新能源車功率半導(dǎo)體需求提升接近9倍。智能化程度的提升也增加了對于功率半導(dǎo)體的使用,據(jù)英飛凌統(tǒng)計及預(yù)測,汽車領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)L2級別的自動駕駛,將帶來160 美元/輛半導(dǎo)體器件的新增成本,未來進(jìn)入L3級別后,將增加成本至630美元/輛,L4/L5預(yù)計增加成本至970美元/輛,其中汽車功率半導(dǎo)體占比約為21%。
功率半導(dǎo)體是新能源汽車價值量提升最多的部分,新增功率器件價值量主要來自于汽車的“三電”系統(tǒng),包括電力控制、電力驅(qū)動和電池系統(tǒng),囊括了IGBT、MOSFET 及多個IGBT集成的IPM模塊等產(chǎn)品。
以最核心的IGBT為例,IGBT俗稱絕緣柵雙極型晶體管,是國際上公認(rèn)的第三次電力電子技術(shù)革命中最具代表性的產(chǎn)品。2019年,我國IGBT市場規(guī)模達(dá)到155億元。根據(jù)Trendforce的預(yù)測,受益于新能源汽車和工業(yè)領(lǐng)域的需求大幅增加,中國IGBT市場規(guī)模將快速擴(kuò)容,預(yù)計到2025年中國IGBT市場規(guī)模將達(dá)到526億元,未來五年的年復(fù)合增長率達(dá)19.11%。
不過這里有一個問題值得關(guān)注,IGBT在600V以上具有較強(qiáng)的優(yōu)勢,目前可應(yīng)用于6500V高壓,但在高壓領(lǐng)域,SiC MOSFET成為IGBT的有利競爭者。SiC應(yīng)用于新能源車可以降低損耗、減小模塊體積重量、提升續(xù)航能力,Model3率先采用SiC,開啟了電動汽車使用SiC的歷程,2020年比亞迪(行情002594,診股)也采用了SiC模塊,有效提升了加速性能、功率及續(xù)航能力,豐田燃料電池車Mirai 車型搭載了SiC,功率模塊體積降低了30%,損耗降低了70%,但目前SiC還存在成本問題,如果后期成本下降,那么其優(yōu)勢將會大幅凸顯。
格局與機(jī)遇
2019 年,全球汽車半導(dǎo)體市場達(dá)到372億美元,前五家公司合計占49.1%,其中英飛凌位居第一,市占率 13.4%,該公司也是市場上唯一一家提供覆蓋硅、碳化硅和氮化鎵等材料的全系列功率產(chǎn)品的公司。汽車功率半導(dǎo)體全球第一大公司也是英飛凌,市占率25.5%,第二大公司為意法半導(dǎo)體,市占率 13.9%,前五家公司合計占比 62.1%,集中度較高。
放眼看世界,回頭看自己。中國汽車在汽車功率半導(dǎo)體領(lǐng)域基礎(chǔ)薄弱,發(fā)展速度慢,但是近幾年中國電動汽車發(fā)展較快,也帶動了IGBT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。根據(jù)佐思汽研的數(shù)據(jù),按照銷量數(shù)據(jù)來看,2019年英飛凌在中國新能源(行情600617,診股)汽車IGBT領(lǐng)域排名第一,占比高達(dá) 49.3%,其次是比亞迪,主要給自己配套,占比20%,斯達(dá)半導(dǎo)(行情603290,診股)體位居第三,市占率達(dá)到16.6%。
斯達(dá)半導(dǎo)體是國內(nèi)IGBT領(lǐng)域的龍頭企業(yè),IGBT模塊銷售占公司銷售收入總額的95%以上,其中 1200V IGBT模塊的銷售收入占主營業(yè)務(wù)收入比例的 73%,是公司的最主要產(chǎn)品,其他電壓IGBT模塊收入占比24%。斯達(dá)半導(dǎo)體現(xiàn)已開發(fā)出平面柵NPT 型1200V全系列IGBT芯片和溝槽柵場終止650V、750V、1200V及1700V全系列 IGBT芯片,最新一代FS-Trench芯片技術(shù)水平已位居世界前列。2016年—2019年,公司歸母凈利潤分別為2146.47 萬元、5271.96 萬元、9674.28 萬元和 1.35億元,年復(fù)合增長率 84.71%。與此同時,公司凈利率也在逐年攀升,同期分別為 6.65%、11.70%、14.29%和 17.40%。
除了斯達(dá)半導(dǎo)體,港股上市公司華虹半導(dǎo)體也是國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),公司和國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司、無錫錫虹聯(lián)芯投資有限公司等在無錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)合資設(shè)立了華虹半導(dǎo)體(無錫)有限公司(“華虹無錫”)。一期項(xiàng)目投資25億美元,建有一座規(guī)劃月產(chǎn)能4萬片的12 英寸(300mm)晶圓廠(華虹七廠),已于2019年正式落成并邁入生產(chǎn)運(yùn)營期,成為中國大陸領(lǐng)先的12英寸特色工藝生產(chǎn)線,也是大陸第一條12英寸功率器件代工生產(chǎn)線。
上文提到過,第三代半導(dǎo)體在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用具備廣闊的前景,而聞泰科技(行情600745,診股)就押寶了這一領(lǐng)域。2019年,聞泰科技收購了功率半導(dǎo)體大廠安世半導(dǎo)體,根據(jù)公司2020年9月《關(guān)于合肥廣坤半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資中心(有限合伙)有限合伙份額轉(zhuǎn)讓項(xiàng)目中標(biāo)的公告》,公司當(dāng)時間接持有安世集團(tuán)98.23%的權(quán)益比例,收購?fù)瓿珊髮⒊钟邪彩霞瘓F(tuán)100%股權(quán),至此,公司業(yè)務(wù)領(lǐng)域已涵蓋通訊和功率半導(dǎo)體兩大業(yè)務(wù)板塊。
據(jù)IHS Markit的統(tǒng)計數(shù)據(jù),安世半導(dǎo)體二極管和晶體管排名第一,邏輯器件排名第二(僅次于TI),ESD保護(hù)器件排名第二,小信號MOSFET排名第二,汽車功率 MOSFET排名第二(僅次于英飛凌)。目前安世半導(dǎo)體的產(chǎn)品中二、三極管約占其業(yè)務(wù)的 40%,MOSFET約占 25%,合計功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)占比近 65%。此外,安世半導(dǎo)體在第三代半導(dǎo)體的布局已經(jīng)有很多年了,技術(shù)積累深厚,其研制的GaN產(chǎn)品克服了當(dāng)前主流GaN出現(xiàn)的穩(wěn)定性、可靠性、尺寸不適應(yīng)性等問題。2020年6月,安世發(fā)布650V GaN-on-Si FET,實(shí)現(xiàn)了 GaN產(chǎn)品性能指標(biāo)的全面升級,新推出的“H2 GaN”技術(shù)可有效縮小芯片尺寸約24%,導(dǎo)通電阻最大值降低到41mΩ。
短期來看,功率半導(dǎo)體有望受益于供不應(yīng)求的行業(yè)格局,漲價推動景氣度的上行,中長期來看,新能源汽車帶來的擴(kuò)容和國產(chǎn)替代將會是主要的推動邏輯。
