【大会前瞻】订单爆满IGBT产能告急或成半导体领涨先锋(附股)
日期:2024-10-26 12:47:42 | 作者: 爱游戏ayx官网入口
前言:进入3月之后,大会无疑是最受关注的,按照惯例,我也将开始对大会机会进行前瞻,昨天关于新能源汽车算是第一篇,今天来说说功率半导体这个细分赛道。
补充一句,「大会前瞻」系列只能公开一小部分,多数的我只能放在非公开的专栏中(专栏和最后一张图同源),原因大多数人应该都很清楚,另外再次重申下,所有的内容来自于公开的渠道(不是所有的公开渠道大家都能接触到),如果有涉及商业利益的,请联系本人调整。
本篇目录1.事件背景2.认识IGBT3.行业现状4.应用场景5.发展的新趋势6.行业前景7.投资逻辑8.相关上市公司9.独家核心提示PS:重点内容加粗显示,方便加快阅读。
如何寻找大会机会,其中一个重要的途径就是地方大会传出来的声音,所以一月到现在,我几乎天天都在看这方面的消息,做投资其实是挺累的。而从地方大会传出来的消息来看,「双碳目标」的实现依旧是重中之重,梳理双碳目标,寻找源头,就成基本思路,毫无疑问,功率半导体就这样进入视野。在所有的功率器件中,IGBT无疑是核心中的核心,所以本篇就重点来说下IGBT的情况。
值得一提的是,目前功率半导体大厂的产能非常紧张,2月3日,全球最大的功率半导体厂商英飞凌在电线月底,公司在手订单总额约为310亿欧元,比上一季度增加约20亿欧元,公司名义订单量相当于两年多的收入,同时2022年订单已全部预定完毕。另一家功率半导体大厂意法半导体对2022年业绩展望同样保持乐观,意法半导体22年产能也已售空,积压的订单能见度在18个月左右。
IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOSFET(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有两者高输入阻抗和低导通压降两方面的优点。IGBT是能源转换与传输的核心器件,是电力电子装置的“CPU” 。IGBT更是功率器件中应用场景范围最广的元器件,尤其是在大功率、大电流、高频高速、低噪声等应用领域起着无法替代的关键作用。它的功能就是控制电,是电能转换与应用的核心芯片。
从80年代初到现在,IGBT经历了多次技术迭代。IGBT 芯片结构分为正面和背面,正面技术从平面栅迭代至沟槽栅,并演变为微沟槽;背面技术从穿通型迭代至非穿通型,再演变为场截止型。技术的迭代对改善 IGBT 的开关性能和提升通态降压等性能上具有较大帮助,但是实现这些技术对于工艺有着相当高的要求,尤其是薄片工艺以及背面工艺,这也是导致 IGBT 迭代速度较慢。
此外,IGBT 产品具有生命周期长的特点,以英飞凌 IGBT 产品为例,该产品已迭代至第七代,但其发布于 2000 年代初的第三代IGBT 芯片技术在 3300V、4500V、6500V 等高压应用领域依旧占据主导地位,其发布于 2007 年的第四代 IGBT 则依旧为目前使用最广泛的 IGBT 芯片技术,其 IGBT4 产品的收入增长趋势甚至持续到了第 15 年。
IGBT在工作过程中或产生一定的损耗,当每个 IGBT 芯片在工作过程中产生的损耗只集中在 1 平方厘米左右的面积向外传播时,这样的高热流密度对器件的安全有效工作而言则成为一个巨大的挑战,所以,IGBT 需要依靠一定的封装形式以便进行散热,来保证产品可靠性。
IGBT 根据封装形式可分为 IGBT 分立器件、IGBT模块以及IPM,其中IGBT模组指将多个(两个及以上)IGBT芯片和二极管芯片以绝缘方式组装到 DBC 基板上,并进行模块化封装。IGBT 模块的封装工艺大致上可以分为焊接式与压接式。高压 IGBT 模块一般以标准焊接式封装为主,中低压 IGBT 模块则多采用压接式封装工艺。压接式 IGBT 结构与焊接式 IGBT 结构差别较大,且压接式 IGBT封装结构还可细分为凸台式和弹簧式,弹簧式压接型封装结构的专利由 ABB 公司持有。
IGBT 被应用于汽车的多个零部件中,是核心器件之一。IGBT 是决定电动车性能的核心器件之一,主要使用在于电池管理系统、电动控制管理系统、空调控制管理系统、充电系统等,基本功能在于在逆变器中将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电机(OBC)中将交流电转换为直流并为高压电池充电;用于 DC/DC 转换器、温度 PTC、水泵、油泵、空调压缩机等系统中。
此外,充电桩中的IGBT模块是负责功率转换的核心器件。根据充电方式,充电桩可分为直流桩、交流桩、无线充电,其中以直流桩和交流桩为主。IGBT 模块在充电桩中担当功率转换的角色,是充电桩的核心器件之一。
逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部分,是将直流电转化为用户都能够使用的交流电的必要过程,也是太阳能和用户之间相联系的必经之路。采用 IGBT 作为太阳能光伏发电关键电路的开关器件有助于减少总系统不必要的损耗,使其达到最佳工作状态。所以,光伏逆变器一般会用 IGBT。
风电变流器作为风力发电机组的核心部件之一,可以使风机处于最佳发电状态,同时将风力发电机发出的频率、幅值不稳定的电能转换为频率、幅值稳定的、且符合电网要求的电能后并入电网。IGBT 是风电变流器的重要部件之一,变流器可通过提高 IGBT 等功率器件的耐压和容量来提高风电系统的功率等级。
在工控市场,IGBT 是电焊机重要的零部件之一;轨道车辆广泛采用 IGBT模块,轨道车辆中的所运用的逆变器主要为三点式逆变器和二点式逆变器。而我国引进法国 Alstom 公司的 200km/h 动车组中,用 IGBT 构成二点式逆变器。
英飞凌作为全球 IGBT有突出贡献的公司,产品技术已成为本土厂商的对标。截至 2021 年,英飞凌产品已迭代至第七代。其中,第五代与第六代均属于第四代的优化版。IGBT 器件需要承受高电压和大电流,对于稳定性、可靠性要求比较高。未来,IGBT 会朝着更小尺寸、更大晶圆、更薄厚度发展,并通过成本、功率密度、结温、可靠性等方面的提升来实现整个芯片结束的进步。
此外,IGBT 模块的未来趋势也将朝着更高的热导率材料、更厚的覆铜层、更好的集成散热功能和更高的可靠性发展。
IGBT 产品对产线工艺依赖性较强,目前国际 IGBT 大厂主要是采用 8 英寸生产线。为逐步提升产品性能与可靠性,IGBT 制造厂正积极布局可用于 12 英寸晶圆的相关工艺。英飞凌作为 IGBT 有突出贡献的公司,已于 2018 年推出以 12 英寸晶圆生产的 IGBT 器件。同时,斯达半导 12 英寸 IGBT 产能也已实现量产。未来,随着各家 IGBT 厂商工艺的进步,IGBT 产品也将转向 12 英寸晶圆,并采用更先进的制程。
英飞凌2021年9月公告其位于奥地利菲拉赫的300毫米薄晶圆功率半导体芯片工厂真正开始启动运营,随着数字化和电气化进程的加快,公司预计未来几年全球对功率半导体器件的需求将持续增长,因此当前正是新增产能的最好时机。
2021年3月东芝公告准备开工建设300mm晶圆制造厂,由于功率器件是控制和降低汽车、工业和其他电气设备功耗的重要部件,公司预计电动汽车、工厂自动化和可再次生产的能源领域的增长将继续推动功率器件的需求增长。
2020年12月士兰微12英寸芯片生产线项目由厦门士兰集科微电子有限公司负责实施运营,第一条12英寸产线英寸生产线亿元,将建设工艺线英寸特色工艺芯片生产线。
市场研究机构YoleDéveloppement(Yole)最新研究报告说明,随着全球制定“碳达峰、碳中和”目标,带来更多绿色能源发电、绿色汽车、充电桩、储能等需求,全球功率半导体器件市场将从2020年达175亿美元增长至2026年的262亿美元,年均复合增长率达6.9%
汽车电动化、网联化、智能化趋势将带动汽车半导体需求大幅度增长。根据国务院办公厅 2020 年发布《新能源汽车产业高质量发展规划(2021-2035 年)》,新能源汽车已成为全世界汽车产业转型发展的主要方向和促进世界经济持续增长的重要引擎,过去 10 年中国新能源汽车已经从 0 到 1 突破,有望迎来 1 到 N 的加速发展段。
电动化、网联化、智能化也成为汽车产业的发展的新趋势,其中半导体在三化发展中起到至关重要的作用,是汽车三化发展的核心支撑,随着三化的发展有望带动汽车半导体需求大幅度增长。
此外,随着汽车电动化、智能化、网联化发展,半导体在单车上的整体价值也慢慢变得高。根据 Gartner预测的数据,2024 年单辆汽车中的半导体价值有望超过 1000 美元,根据前四年的年复合增长率预测,预计 2025 年达到 1046 美元。
受益于各国对新能源的推广,全球光伏新增装机量 GW 级市场增大,带动光伏逆变器需求快速增加,IGBT 作为光伏逆变器中的重要构成部件,市场规模也将随光伏逆变器需求量增长而扩大。
光伏逆变器主要可分为集散式、集中式和组串式。集中式光伏逆变器采用大电流 IGBT;组串式光伏中,IGBT 被用于其功率开关零部件。同样的功率下,组串式光伏逆变器数量多于集中式光伏逆变器。随着组串式逆变器应用占比的提升,光伏用 IGBT 数量有望有所增长。
随着碳中和有关政策的逐步出台,我国风力发电将迎来新一轮机遇,2021~2025,我国风力发电量将从 82944.8 亿千瓦时增长至 99707.9 亿千瓦时。风电的普及也将带动风电变流器需求的增长。更多的风电变流器需求量也代表着风电市场对 IGBT 的需求量将大幅度增长。因此,IGBT 用量将随着风电普及而提升。
由于新能源汽车是IGBT 市场增长的主要驱动力之一,国内厂商纷纷积极布局车载 IGBT 业务。士兰微车载IGBT 产品已在部分客户处批量供货;时代电气 750V 车规级逆导 IGBT 芯片已处于样件试验阶段;斯达半导基于第七代 IGBT 技术的车规级 650/750V IGBT 芯片已研发成功,并预计于 2022 年开始批量供货;宏微科技 750V 车规级 IGBT 预计于 2022 年开始起量。
各个地方在2022年大会报告中,均提出了统筹推进碳达峰、碳中和,积极构建减污降碳协同增效机制,释放了更强的绿色发展信号。所以有理由相信以新能源建设为首的新基建会受到关注。而功率半导体因为涉及到众多的产业,产能一直是很吃紧,对于相关企业来说,机会是显而易见的。
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「大会前瞻」是很特殊的内容,说话不当心,是要被关禁闭的,所以我只能放出一小部分,其余的内容你们可以通过图册所在的私人专栏进行查看。
再重申下,即便赛道处于风口上,表现也要差很多,所以大家注意上文已经制作成图册的「个股业务匹配度」的具体内容。
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