八大維度解析IGBT分立器件哪家強(qiáng)？

功率半導(dǎo)體趨勢(shì)：圍繞性能升級(jí)，向更高頻高壓領(lǐng)域進(jìn)發(fā)

功率半導(dǎo)體分類：功率分立器件+功率模塊+功率IC

功率半導(dǎo)體是電力電子裝置實(shí)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(dǎo)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(guān)速度慢，常用于低頻領(lǐng)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(jiǎn)單的 PN結(jié)組成，開關(guān)速度慢，常用于低頻 領(lǐng)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(dǎo)通， 具備開關(guān)特性；三極管：依靠小電流控 制開關(guān)通斷，有線性放大功能。

主流功率器件MOSFET VS IGBT：向更高頻領(lǐng)域 VS 更高壓領(lǐng)域

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

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

功率器件結(jié)構(gòu)端演進(jìn)：器件結(jié)構(gòu)迭代性能升級(jí)，工藝復(fù)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(jí)結(jié)→屏蔽柵”的演變，IGBT分別從“穿通→非 穿通→場(chǎng)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(dǎo)通電阻。

功率器件產(chǎn)品端演進(jìn)：功能集成模塊化，更適用高壓大電流場(chǎng)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(chǎng)景和消費(fèi)電子場(chǎng)景應(yīng)用廣泛。

功率模塊由多個(gè)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(jiǎn)化外部連接電路，更 適合高壓和大電流場(chǎng)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(huì)比IGBT 單管高1-2個(gè)等級(jí)，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(dòng)電路、保護(hù)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(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域。

功率器件材料端演進(jìn)：性能突破硅限，SiC、GaN成未來功率新趨勢(shì)

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(guān)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(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)主流。以電壓場(chǎng)景來分，0-300V 區(qū)間內(nèi)Si材料占據(jù)成本方面 優(yōu)勢(shì)，600V 以上的高壓區(qū)間內(nèi)SiC占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)，300V-600V 區(qū)間則是GaN材料的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。

SiC器件相對(duì)于Si器件的優(yōu)勢(shì)主要來自：Si 10倍的耐壓，1/10的能量損耗、更容易實(shí)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(yīng)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(chǎng)景優(yōu)勢(shì)更明顯， 特別是需要高壓、高能量密度應(yīng)用場(chǎng)景，如充電樁、車載充電機(jī)及汽車電驅(qū)等。

GaN 器件相對(duì)于Si器件的優(yōu)勢(shì)來自：Si 10倍的開關(guān)頻率，更適合高頻率應(yīng)用場(chǎng)景，但是在高壓高功率場(chǎng)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(lǐng)域替代二 極管、MOSFET 等硅基功率器件。

公司橫向?qū)Ρ龋焊饔星铮瑫r(shí)代、斯達(dá)、BYD產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)凸顯

維度一：產(chǎn)品線多樣化布局，究竟孰強(qiáng)孰弱？

從品類布局的廣度來看，目前國內(nèi)在功率半導(dǎo)體產(chǎn)品布局最完善的廠商是聞泰科技旗下的安世半導(dǎo)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(dǎo)體作為全球領(lǐng)先的分立功 率半導(dǎo)體IDM龍頭廠商，小信號(hào)二極管和晶體管出貨量全球第一、小信號(hào)MOSFET全球排名第一、車規(guī)級(jí) PowerMOS全球排名第二、功率分立器件全球第六，體量優(yōu)勢(shì)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(dǎo)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(jì)的12家功率公司中，11家公司（占比達(dá)92%）有SiC 產(chǎn)品布局，其中時(shí)代、斯達(dá)、BYD等7家（占比達(dá)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(dá)50%）公司切入GaN FET產(chǎn)品線。

維度二：IGBT/SiC/GaN最新進(jìn)展，技術(shù)各有千秋

在IGBT領(lǐng)域，國內(nèi)目前具備領(lǐng)先技術(shù)實(shí)力、能實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)英飛凌最新第七代IGBT的IDM公司主要有BYD半導(dǎo) 體、時(shí)代電氣、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微。

在IGBT電壓范圍上，時(shí)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(yīng)用場(chǎng)景來看， 時(shí)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(dǎo)覆蓋600-1200V電壓， 是國內(nèi)供應(yīng)新能源車規(guī)IGBT的龍頭廠商，先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯；斯達(dá)半導(dǎo)覆蓋100-3300V電壓，在家電領(lǐng)域積累多年， 車規(guī)級(jí)IGBT模塊也已大批量出貨；士蘭微在家電領(lǐng)域?yàn)橹鞯腎PM模塊市場(chǎng)占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)，目前已切入車載領(lǐng)域。

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

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

在參數(shù)范圍上，聞泰科技GaN器件覆蓋650V等級(jí)的34.5-60A電流區(qū)間，車規(guī)驗(yàn)證產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先。從參數(shù)范圍 來看，聞泰科技旗下的安世半導(dǎo)體硅基GaN器件覆蓋650V 34.5-60A的更大電流值區(qū)間，具備領(lǐng)先技術(shù)實(shí)力、已 通過AECQ認(rèn)證測(cè)試并實(shí)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(jí)別；三安光電可覆蓋 650V 5-20A區(qū)間。

維度三：各產(chǎn)品價(jià)格對(duì)比，議價(jià)能力或見分曉

功率龍頭公司器件單價(jià)對(duì)比：時(shí)代、BYD、斯達(dá)IGBT定價(jià)領(lǐng)先

整體來看，主營功率器件越高端，產(chǎn)品平均單價(jià)越高，其中時(shí)代、BYD、斯達(dá)IGBT模塊定價(jià)領(lǐng)先，均價(jià)高 于百元量級(jí)。從年報(bào)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)價(jià)格來看，相比其他公司，時(shí)代電氣、BYD半導(dǎo)、斯達(dá)半導(dǎo)這三家以IGBT模塊 為主營業(yè)務(wù)的公司均價(jià)都在高于百元的量級(jí)，而主營MOSFET、晶閘管、二極管等功率器件業(yè)務(wù)的公司均價(jià) 都在個(gè)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(jià)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(jià)梯度來看，時(shí)代電氣產(chǎn)品定價(jià)最高，IGBT模塊單價(jià)高達(dá)近千元。從IGBT模塊定價(jià)來 看，各梯度劃分來源于應(yīng)用范圍上的差異：時(shí)代電氣以軌交應(yīng)用為主，IGBT模塊均價(jià)高達(dá)近千元，BYD半導(dǎo) 則集中在車規(guī)應(yīng)用，IGBT模塊均價(jià)400+元，而斯達(dá)半導(dǎo)以家用電器領(lǐng)域?yàn)橹?，IGBT模塊均價(jià)100+元。

從MOSFET、晶閘管、二極管等各類功率器件來看，東微半導(dǎo)定價(jià)最高，達(dá)到2.84元/顆。這主要來源于其 在高壓超級(jí)結(jié)MOSFET、中低壓溝槽柵MOSFET以及超級(jí)硅MOSFET等主營產(chǎn)品上的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，以及在 新能源車、光伏等領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

功率龍頭公司單管價(jià)格橫向?qū)Ρ龋菏刻m微全品類價(jià)格優(yōu)勢(shì)凸顯

相比于年報(bào)測(cè)算價(jià)格，經(jīng)銷商對(duì)于消費(fèi)者的定價(jià)普遍在更高水平，這主要來源于終端銷售的溢價(jià)。其中， IGBT單管均價(jià)與年報(bào)測(cè)算價(jià)格呈現(xiàn)出近1:12的倍數(shù)關(guān)系，主要由單管與模塊單管數(shù)量上帶來的價(jià)格差異所致。

整體來看，同樣呈現(xiàn)出器件越高端，價(jià)格越高的趨勢(shì)。同時(shí)，士蘭微在功率分立器件全品類的價(jià)格優(yōu)勢(shì)凸 顯。細(xì)分各品類中，在各類二極管和三極管方面，士蘭微均價(jià)最高；在MOSFET方面，東微半導(dǎo)均價(jià)最高， 華潤微、士蘭微位居二、三名，在IGBT方面，斯達(dá)半導(dǎo)單管均價(jià)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(tái)，產(chǎn)品性能達(dá)業(yè)內(nèi)領(lǐng) 先水平，在分立器件的全品類里均能占據(jù)一定的定價(jià)優(yōu)勢(shì)。

維度四&五：公司經(jīng)營情況之市占地位&管理效率

各公司財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)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(dǎo)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)?yīng)于其產(chǎn)品線布局最全，其中，聞泰科技旗下的安世半導(dǎo) 體是全球領(lǐng)先的功率芯片IDM龍頭廠商，擁有近1.6萬種產(chǎn)品料號(hào)。不僅與國內(nèi)重點(diǎn)的新能源汽車、電網(wǎng)電力、 通訊等領(lǐng)域企業(yè)均建立了深度的合作關(guān)系，在2021年安世躋身全球第六大功率半導(dǎo)體公司，相比2020年上升 三位，并穩(wěn)居國內(nèi)功率半導(dǎo)體公司第一名位置。

從人均創(chuàng)收來看，東微半導(dǎo)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(shè)計(jì)業(yè)務(wù)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(cái)務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)比：聞泰研發(fā)投入最高，圣邦微盈利能力最強(qiáng)

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(fèi)用也以37億元高居榜首，其次是時(shí)代電氣。其中， 2021年聞泰科技在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)研發(fā)投入8.37億元，在第三代半導(dǎo)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(rèn)證測(cè)試并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；碳化硅二極管產(chǎn)品也已經(jīng)出樣。而時(shí)代電氣不僅有車規(guī)級(jí)、 軌交級(jí)IGBT模塊產(chǎn)品，同樣布局車規(guī)級(jí)SiC模塊，擁有全電壓等級(jí)（750V-3300V）SiC MOSFET及SBD芯片產(chǎn) 品，應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、工業(yè)傳動(dòng)等多個(gè)領(lǐng)域，在研發(fā)支出上也有較高投入。

從功率半導(dǎo)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(qiáng)的是圣邦微，毛 利率高達(dá)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(jià)端的拉動(dòng)，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(dāng)，且相對(duì)國外產(chǎn) 品性價(jià)比更高，在行業(yè)內(nèi)具有一定的定價(jià)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(yùn)營能力

各公司財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)比：聞泰科技、蘇州固锝運(yùn)營能力最強(qiáng)

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(yùn)營能力強(qiáng)。聞泰科技、蘇州固锝由于產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)不同，公司應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的生命周 期較一般應(yīng)用于工業(yè)終端的產(chǎn)品相對(duì)更短，市場(chǎng)需求量大，相應(yīng)的存貨放置期也較短，從而存貨余額相對(duì)較 低。橫向比較中，三安光電的庫存變現(xiàn)需要時(shí)間最長，存貨減值風(fēng)險(xiǎn)較高。

從平均應(yīng)收賬款周轉(zhuǎn)天數(shù)來看，應(yīng)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(lǐng)先水平，且客戶結(jié)構(gòu)以經(jīng)銷商為主（占比94.97%），應(yīng)收賬款周轉(zhuǎn)天數(shù) 進(jìn)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(lǐng)先優(yōu) 勢(shì)，是國內(nèi)率先掌握超結(jié)理論技術(shù)，最早同時(shí)擁有溝槽型功率MOSFET、超結(jié)功率MOSFET、SGTMOSFET產(chǎn) 品平臺(tái)的本土企業(yè)，行業(yè)地位高，對(duì)上下游更有話語權(quán)。

來源：未來智庫

審核編輯 ：李倩