電力驅(qū)動系統(tǒng)主要用在逆變器DC-AC中，將充電電池12V的直流電轉(zhuǎn)換成為驅(qū)動電機(jī)220V的交流電驅(qū)動電機(jī)工作。電機(jī)控制系統(tǒng)上需要用到幾十個IGBT，從電池輸出高電壓后，需通過DC-DC變化為低電壓后供汽車低壓網(wǎng)絡(luò)使用，例如特斯拉的三相交流異步電機(jī)，每相用28個IGBT累計84個，其他電機(jī)12個IGBT，特斯拉總共用到96個IGBT。
電控系統(tǒng)是電動車價值量第二大單個部件，單個電動車中電控采購成本約為3000-5000元，其中IGBT在電控成本中占比高達(dá)41%，是電控核心部件，其功能主要是完成車載充電器上電流變化。除此之外，IGBT亦用于空調(diào)系統(tǒng)，PCT加熱器等小功率逆變部分。
IGBT市場規(guī)?？臻g較大，全球IGBT市場2018年規(guī)模約為62.24億美元，預(yù)計2025年達(dá)到95億美元。我國IGBT市場規(guī)模2019年達(dá)155億元，根據(jù)Trendforce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)模將持續(xù)增長，預(yù)計到2025年中國IGBT市場規(guī)模將達(dá)到526億元（75億美金），年復(fù)合增長率達(dá)19.11%。
競爭格局。目前IGBT芯片基本都被外資壟斷，我國IGBT高度依賴進(jìn)口。根據(jù)英飛凌對2018年全球市場格局的統(tǒng)計，模組端斯達(dá)半導(dǎo)作為[敏感詞]國產(chǎn)公司躋身前十位，市場占比2.2%。從汽車功率半導(dǎo)體公司上看，前5大企業(yè)主要為英飛凌、STM等外資企業(yè)，市占率達(dá)到63%，整體市場還是被海外壟斷。
除斯達(dá)半導(dǎo)外，中車時代電氣及比亞迪為國內(nèi)IGBT自主研發(fā)領(lǐng)軍企業(yè)。根據(jù)2019年國內(nèi)車規(guī)級IGBT市場統(tǒng)計，前10名供應(yīng)商中三家中國企業(yè)（比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)、中車時代電氣）的市場份額合計僅20.4％，國產(chǎn)化程度低。相對全球整體市場，國內(nèi)市場生態(tài)相對寬松，國產(chǎn)品牌獲得相對更高的市場份額。
整體上看IGBT市場空間大，且目前國產(chǎn)化程度低，車規(guī)級IGBT國產(chǎn)化替代空間大。目前國產(chǎn)龍頭已進(jìn)入頭部市場，且技術(shù)發(fā)展較快，在政策和資本大力支持下，國內(nèi)廠商有望打開市場缺口占領(lǐng)部分市場份額。
細(xì)分賽道二：第三代半導(dǎo)體SiC等器件嶄露頭角
硅是半導(dǎo)體行業(yè)[敏感詞]代基礎(chǔ)材料，目前全球95%以上的集成電路元器件是以硅為襯底制造的。半導(dǎo)體材料經(jīng)過幾十年的發(fā)展，可以分為三代：
[敏感詞]代半導(dǎo)體材料：鍺、硅等單晶半導(dǎo)體材料，硅擁有1.1eV的禁帶寬度以及氧化后非常穩(wěn)定的特性。
第二代半導(dǎo)體材料：砷化鎵、銻化銦等化合物半導(dǎo)體材料，砷化鎵擁有1.4電子伏特的禁帶寬度以及比硅高五倍的電子遷移率。
第三代半導(dǎo)體材料：以碳化硅、氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，有更高飽和漂移速度和更高的臨界擊穿電壓等突出優(yōu)點(diǎn)，適合大功率、高溫、高頻、抗輻照應(yīng)用場合。
半導(dǎo)材料發(fā)展至今，[敏感詞]代硅材料半導(dǎo)體已經(jīng)接近完美晶體。基于硅材料上器件的設(shè)計和開發(fā)也經(jīng)過了許多代的結(jié)構(gòu)和工藝優(yōu)化和更新，正在逐漸接近硅材料的極限，基于硅材料的器件性能提高的潛力愈來愈小。以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體具備優(yōu)異的材料物理特性，為進(jìn)一步提升電力電子器件的性能提供了更大的空間。
第三代半導(dǎo)體由于在物理結(jié)構(gòu)上具有能級禁帶寬的特點(diǎn)，又稱為寬禁帶半導(dǎo)體，主要是以氮化鎵和碳化硅為代表，其在半導(dǎo)體性能特征上與[敏感詞]代的硅、第二代的砷化鎵有所區(qū)別，使得其能夠具備高禁帶寬度、高熱導(dǎo)率、高擊穿場強(qiáng)、高電子飽和漂移速率等優(yōu)勢，從而能夠開發(fā)出更適應(yīng)高溫、高功率、高壓、高頻以及抗輻射等惡劣條件的小型化功率半導(dǎo)體器件，可有效突破傳統(tǒng)硅基功率半導(dǎo)體器件及其材料的物理極限。
SiC與Si相比，在耐高壓、耐高溫、高頻等方面具備碾壓優(yōu)勢，是材料端革命性的突破。在耐高壓方面，SiC擊穿場強(qiáng)是Si的10倍，這意味著同樣電壓等級的SiC MOSFET晶圓的外延層厚度只需要Si的十分之一，對應(yīng)的漂移區(qū)阻抗大大降低，且SiC禁帶寬度是Si的3倍，導(dǎo)電能力更強(qiáng)。在耐高溫方面，SiC熱導(dǎo)率及熔點(diǎn)非常高，是Si的2-3倍。在高頻方面，SiC電子飽和速度是Si的2-3倍，能夠?qū)崿F(xiàn)10倍的工作頻率。
根據(jù)Rohm對SiC MOSFET在汽車應(yīng)用中的進(jìn)度預(yù)測，隨著技術(shù)成熟，SiC MOSFET將逐漸替代部分Si MOSFET。通過采用全SiC功率模塊制造的逆變器可以使開關(guān)損耗降低75％（芯片溫度為150°C），逆變器尺寸下降43%，重量輕6kg，最終汽車連續(xù)續(xù)航距離增加20-30%。
目前SiC市場滲透率相對較低，根據(jù)Cree對SiC器件的預(yù)測，18年全球SiC的器件銷售額4.2億美元，預(yù)計在2024年達(dá)到50億美元。特斯拉2018年將SiC用于Model 3后，超過90%電動車廠決定要用SiC，整個電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)SiC缺貨。
從競爭格局上看，Cree、Rohm、ST都已形成了SiC襯底-外延-器件-模塊垂直供應(yīng)的體系，而Infineon、Bosch、On Semi等廠商則購買SiC襯底，隨后自行進(jìn)行外延生長并制作器件及模塊。
目前SiC市場的供給牢牢把控在襯底廠商手里，Cree、II-VI及Si-Crystal（Rohm旗下）合計占據(jù)了90%的出貨量，而器件及模組的供應(yīng)商中Cree、Rohm、Infineon及ST合計占據(jù)了超過70%的市場份額，但總體上由于市場目前還處于初期階段，滲透率較低，未來幾年的競爭格局還有較大不確定性。
目前我國SiC方面也有多個玩家加入，在材料端有多家公司進(jìn)入賽道，例如天科合達(dá)和山東天岳；在外延方面有瀚天天成、東莞天域、三安集成、中電科等。三安是目前第三代半導(dǎo)體布局最全的龍頭企業(yè)，下游有多家整車廠商及功率器件廠商都加入到該賽道中。
整體上看SiC功率器件市場滲透率較低，增速較快，目前行業(yè)內(nèi)企業(yè)還處于跑馬圈地階段，市場競爭格局存在不確定性，國內(nèi)廠商有望在未來的增量市場中獲得一定份額。
國內(nèi)外功率半導(dǎo)體代表企業(yè)
由于車規(guī)級半導(dǎo)體市場門檻高，在運(yùn)行環(huán)境、器件穩(wěn)定性、可靠性和故障率等多方面均有嚴(yán)格要求，加之汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品生命周期通常要求15年以上（即整車生命周期均能正常工作），供貨周期則可能長達(dá)30年，因此在汽車半導(dǎo)體行業(yè)，IDM模式是廠商主要發(fā)展模式。國內(nèi)代表性上市公司有：斯達(dá)半導(dǎo)，比亞迪半導(dǎo)體，中車時代電氣，三安光電等。
比亞迪半導(dǎo)體公司是比亞迪子公司，是中國[敏感詞]的車規(guī)級IGBT廠商。公司主要業(yè)務(wù)覆蓋功率半導(dǎo)體、智能控制IC、智能傳感器及光電半導(dǎo)體的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，以IDM模式，擁有包含芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試和下游應(yīng)用在內(nèi)的一體化經(jīng)營全產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)科創(chuàng)板日報消息，目前比亞迪車規(guī)級的IGBT已到5代，碳化硅MOSFET已到3代，自有SiC產(chǎn)線正在建設(shè)中。比亞迪旗艦車型漢EV四驅(qū)版是國內(nèi)[敏感詞]批量搭載SiC MOSFET組件的車型，按照比亞迪公布的計劃，預(yù)計到2023年，其旗下電動車將實現(xiàn)碳化硅功率半導(dǎo)體全面替代，整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再提升10％。
斯達(dá)半導(dǎo)自成立以來一直從事以IGBT為主的功率半導(dǎo)體芯片和模塊的設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)，并以IGBT模塊形式對外實現(xiàn)銷售。根據(jù)IHS Markit的數(shù)據(jù)，2018年公司在全球IGBT模塊市場排名第八，在國內(nèi)企業(yè)中排名[敏感詞]。目前已實現(xiàn)自主設(shè)計并量產(chǎn)IGBT國際第六代芯片（FS-Trench），并掌握相應(yīng)封裝工藝，打破了國外功率半導(dǎo)體巨頭長期實現(xiàn)IGBT芯片的壟斷。除了IGBT之外，公司產(chǎn)品同時還有MOSFET模塊、晶閘管、SiC功率器件等。日前，公司發(fā)布投資約2.29億元建設(shè)全碳化硅功率模組產(chǎn)業(yè)化項目公告，預(yù)計項目建設(shè)周期2年，建成后項目將有年產(chǎn)8萬顆車規(guī)級全碳化硅功率模組生產(chǎn)線和研發(fā)測試中心。
2019年公司營收實現(xiàn)7.79億元，同比增長15.41%，凈利潤實現(xiàn)1.36億元，同比增長40.74%。近五年公司營收和凈利潤復(fù)合增長率分別達(dá)32.6%和62.81%。2019年IGBT模塊的銷售收入占營業(yè)收入的97%，其中1200V IGBT模塊的銷售收入占營業(yè)收入的73%，是公司的主要產(chǎn)品。
其他電壓IGBT模塊收入占比24%。其他產(chǎn)品占比較小，包括MOSFET模塊、整流及快恢復(fù)二極管模塊等，占營業(yè)收入的3%。公司IGBT模塊產(chǎn)品豐富，種類齊全，覆蓋工業(yè)級、汽車級和家電領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，公司IGBT產(chǎn)品種類超過600種，電壓等級涵蓋100V～3300V，電流等級涵蓋10A～3600A。
中車時代半導(dǎo)體是中車時代電氣子公司，主要生產(chǎn)大功率晶閘管、IGCT、IGBT及SiC器件及其組件，以IDM模式，聚焦軌道交通、高壓輸配電和新能源市場，著眼于推進(jìn)新能源汽車組件配套建設(shè)項目，包括電控、電機(jī)、IGBT、傳感器在內(nèi)的系統(tǒng)集成。目前，公司功率器件產(chǎn)品要應(yīng)用于軌道交通、新能源汽車、光伏逆變器等領(lǐng)域，IGBT已覆蓋750 V-6500 V，SiC器件已覆蓋650 V-1700 V，700V、3300V混合SiC牽引變流器以及3300V全SiC牽引變流器已規(guī)模應(yīng)用。
三安集成是三安光電子公司，三安集成電路涵蓋微波射頻、高功率電力電子、光通訊等領(lǐng)域的化合物半導(dǎo)體制造平臺，以IDM模式，具備襯底材料、外延生長、以及芯片制造能力。公司2020年以來銷售出貨大幅增長，實現(xiàn)銷售收入3.75億元，同比增長680.48%。
砷化鎵射頻出貨客戶累計將近100家、氮化鎵射頻產(chǎn)品重要客戶產(chǎn)能正逐步爬坡；電力電子產(chǎn)品客戶累計超過60家，27種產(chǎn)品已進(jìn)入批量量產(chǎn)階段；光通訊業(yè)務(wù)除擴(kuò)大現(xiàn)有中低速PD/MPD產(chǎn)品的市場領(lǐng)先份額外，高端產(chǎn)品10G APD/25G PD、VCSEL和DFB發(fā)射端產(chǎn)品均已在行業(yè)重要客戶處驗證通過，進(jìn)入批量試產(chǎn)階段；濾波器產(chǎn)品開發(fā)性能優(yōu)越，產(chǎn)線持續(xù)擴(kuò)充及備貨中。
目前，公司已經(jīng)完成SIC MOSFET器件量產(chǎn)平臺的打造，1200V 80mΩ產(chǎn)品已完成研發(fā)并通過一系列產(chǎn)品性能和可靠性測試，可廣泛適用于光伏逆變器、開關(guān)電源、脈沖電源、高壓DC/DC、新能源充電和電機(jī)驅(qū)動等應(yīng)用領(lǐng)域。
英飛凌科技公司于1999年在德國慕尼黑正式成立，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公之一。公司前身為西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門，于1999年獨(dú)立，2000年上市。公司作為國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)者，為有線和無線通信、汽車及工業(yè)電子、內(nèi)存、計算機(jī)安全以及芯片卡市場提供先進(jìn)的半導(dǎo)體產(chǎn)品及完整的系統(tǒng)解決方案。截止2020年12月18日，英飛凌科技公司市值為405億美金，靜態(tài)估值為42倍。
作為功率半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌是市場上[敏感詞]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，擁有高性價比的第七代CoolMOS?、基于第三代寬禁帶半導(dǎo)體的高性能CoolSiC?與CoolGaN?、以及支持更高頻率應(yīng)用的第六代OptiMOS?等豐富產(chǎn)品組合，從芯片技術(shù)層面提升電源效率。同時英飛凌也是IGBT技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，根據(jù)IHS Markit[敏感詞]數(shù)據(jù)，英飛凌在全球IGBT市場市占率達(dá)34.5%。
公司在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域深耕多年，近20年公司汽車半導(dǎo)體收入逐年上升，復(fù)合增速約為10.1%。隨著2015年新能源汽車市場的增長，汽車半導(dǎo)體收入增幅及市場份額逐年擴(kuò)大，目前公司已成為汽車半導(dǎo)體[敏感詞]的供應(yīng)廠商。
2020年第三季度汽車事業(yè)部收入10億歐元，環(huán)比增加29.08%，同比增加17.81%。根據(jù)公司三季報說明，收入大幅增加主要源于電動車以及MCU銷量的增加。從收入構(gòu)成上看，2020年公司功率半導(dǎo)體收入55%，其中約一半來自于新能源汽車和自動駕駛部分的需求。
從公司歷史估值情況看，2020年公司PE倍數(shù)持續(xù)走高，在2020年9月后市盈率大幅上升，究其原因主要是新能源車歐洲市場2020年的爆發(fā)。根據(jù)歐洲汽車制造商協(xié)會（ACEA）的統(tǒng)計，歐洲新能源車注冊量在2020年明顯增加，第三季度大幅增加至27萬輛左右，同比增加221.6%，環(huán)比增加111.69%。
根據(jù)英飛凌對未來新能源汽車市場預(yù)測，2023年全球新能源市場滲透率將超過23%，2027年將超過50%。未來公司重點(diǎn)布局SiC功率模組為基礎(chǔ)的升級版電動車平臺，同時SiC MOSFET業(yè)務(wù)借由IGBT的大量客戶優(yōu)勢將迅速增長，預(yù)計汽車半導(dǎo)體整體銷量有大幅增加。
三菱電機(jī)株式會社是三菱集團(tuán)的核心企業(yè)之一，成立于1921年。根據(jù)三菱電機(jī)株式會社2019年年報，截至2019年3月31日，公司員工數(shù)量達(dá)145,817人。三菱電機(jī)在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)著重要的地位。三菱電機(jī)的半導(dǎo)體產(chǎn)品包括功率模塊（IGBT、IPM、MOSFET等）、微波/射頻和高頻光器件、光模塊和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用的TFTLCD等。
作為全球領(lǐng)先的IGBT企業(yè)，三菱電機(jī)在中等電壓、高電壓IGBT領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。根據(jù)IHSMarkit 2018年報告，2017年全球市場占有率為17.90%，僅次于英飛凌。
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