igbt行业分析「igbt中频电炉」

时间：2022-12-23 12:17:12来源：搜狐

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（报告出品方/作者：首创证券，何立中、韩杨）

1、碳中和是IGBT需求的根本驱动

IGBT 是电能转换核心器件，有效助力碳中和。IGBT 在节能减排方面的应用主要可以分为两个方面，一是在清洁能源发电及利用领域，IGBT 是光伏逆变器和风电逆变器的核心器件，并广泛应用于新能源车电驱系统及充电桩等领域；二是在传统能源的消耗端，IGBT 在工业领域的应用能够有效减少电力消耗，帮助实现节能减排。

光伏及风电发电领域，IGBT 主要应用在逆变器上，使得光伏或风电发出的粗电，经过 IGBT 的处理，变成能平稳上网的精细电。新能源汽车领域， IGBT 应用于电机驱动器、车载空调以及充电桩等领域。

工业控制及电源领域，IGBT 广泛应用于变频器、伺服机、逆变电焊机以及 UPS 电源等方面。此外，在家电领域，IGBT 应用在变频空调、变频洗衣机等白色家电，帮助实现节能减排。

碳中和是 IGBT 需求的根本驱动。碳中和的要求驱动了清洁能源发电领域的快速发展，以及电动汽车渗透率的迅速提升。在消耗端，碳中和对工业用电提出了更严格的要求，使得变频器等节能装备的普及进一步扩大。IGBT 作为电力转换的核心，在以上领域有着广泛的应用，市场空间巨大。

2、拉闸限电预示节能降耗紧迫性

电力供需趋紧，部分地区拉闸限电。以辽宁为例，2021 年 10 月 4 日至 8 日，国网辽宁省电力公司陆续发布实施有序用电通知。通知要求电熔镁砂企业电熔镁窑炉负荷自 2021 年 9 月 27 日 12:00 起全部实施有序用电，停止生产用电。

提高电力使用效率是解决供需缺口的当务之急。缓解电力供需紧张，一方面是增加电力供给，我国电力供应主要以煤炭发电为主，2020 年我国发电量中 67.87%来自火电，从发电端提升电力供给势必会增加煤炭使用量，增加节能减排负担；另一方面，提升电力使用效率，从消耗端降低需求，是解决电力供给紧张的当务之急，也是节能减排的基本要求。

3、IGBT通过提升用电效率实现节能降耗

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 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点。能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。

IGBT 是功率器件中应用范围最广的元器件。功率半导体器件作为不可替代的基础性产品，广泛应用于工业控制、新能源发电和电能质量管理、汽车电子和汽车充电桩等领域，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。

IGBT 在工业领域实现节能降耗最典型的应用是变频器。变频器能够对运行状态下设备的电流频率进行调节，从而降低设备运行能耗，达到节能的效果。

在石油开采中，根据英威腾官网资料，抽油机起动初始状态要求拖动电机的起动力矩是抽油机实际负载的 3-4 倍。起动力矩适用则负载功率必然匹配不佳，运行负载功率远小于电机的额定功率，会出现所谓的“大马拉小车” 现象。过剩的抽油能力令抽油机的无功抽取时间增加，造成油井开采电费成本居高不下，能源浪费严重。通过对抽油机进行变频改造，可实现 30%以上的节电率。

在煤炭开采中，根据相关文献，应用了变频技术的煤炭开采设备可以降低约 40%左右的电力能源消耗。变频技术还可以缓解机电设备启动时形成冲击，减少设备启动时给设备带来的损伤，延长机电设备使用寿命。变频技术可以结合机电设备的运行情况，调节内部交流电频率，最大限度地降低电能的损耗，提升电力能源的利用效率。

4、工控领域是IGBT需求的重要支撑

工控领域是 IGBT 需求的重要支撑。根据 Trendforce 统计，2018 年我国 IGBT 下游应用领域中，新能源汽车、消费电子以及工业控制是最主要的应用领域，占比分别为 31%、27%以及 20%。

为探寻未来我国 IGBT 市场空间，我们将对新能源发电、新能源汽车以及工业控制领域的IGBT市场规模进行详细测算。本文为IGBT市场空间测算第一篇——工控IGBT 市场规模。IGBT 在工业控制领域应用场景主要包括变频器、逆变焊机以及 UPS 电源等，我们详细拆分了以上 3 个场景的 IGBT 市场空间。

工控行业的发展是我国制造业向中高端转型的核心驱动。一方面，我国不断出台政策支持和鼓励先进制造业发展，为工业控制行业发展提供了有力的政策支持。另一方面，随着我国人口红利递减，人力成本逐渐上升，制造企业加快推进自动化进程，作为智能制造装备业重要组成部分，工业控制行业的市场规模预计将持续增长。

制造业升级和节能减排带动工控市场稳健增长。功率半导体对于工厂自动化至关重要，随着制造业的不断升级，工业的生产制造、物流等流程改造对具有较高效能的电机需求不断增大，功率半导体器件是电机控制的核心器件，对其性能起着关键影响。根据赛迪顾问的数据，我国 2018 年包含产品及服务市场的工控市场规模达到 1,797 亿元，同比增长8.5%，预计到2021年，市场规模将达到2,600亿元，期间年复合增长率为13.10%。

4.1 变频器

变频器是通过改变电机工作电源频率来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元以及微处理单元等组成。其作用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行，以达到省电的目的。此外，变频器还具有过流、过压、过载等保护功能。

根据输入电压的不同，变频器可分为低压变频器、中压变频器以及高压变频器。其中，电压在 690V 以下的称为低压变频器，电压在 690V-3kV 的称为中压变频器，输入电压在 3kV-10KV 称为高压变频器。

低压变频器下游市场较为分散，在电梯、纺织机械、起重机械、电力、冶金、石油化工等领域均有应用。高压变频器被广泛应用在大型矿厂、石油化工、市政供水、冶金钢铁、电力能源等行业的各种风机、水泵、压缩机、轧钢机等。采用高压变频器对泵类负载进行速度控制，不仅能够改进工艺、提高产品质量，同样也是节能环保以及设备经济运行的要求，是可持续发展的必然趋势。

变频器依靠内部 IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率。根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。IGBT 模块在变频器中不仅起到传统的三极管的作用，亦包含了整流部分的作用。控制器产生的正弦波信号通过光藕隔离后进入 IGBT，IGBT 再根据信号的变化将 380V（220V）整流后的直流电再次转化为交流电输出。

环保节能背景下，变频器市场规模将稳健增长。在碳中和、碳达峰背景下，变频器在冶金、煤炭、石油化工等工业领域的应用范围将不断扩大。同时我国城市化进程的加快也推动变频器在市政、轨道交通等公共事业领域的需求持续增长。根据前瞻产业研究院统计，2019 年我国变频器市场规模达到 495 亿元，其中高压变频器市场规模为 133 亿元，中低压变频器市场规模为 362 亿元。

预计 2025 年我国变频器用 IGBT 市场规模将达到 66 亿元。

中低压变频器领域，根据前瞻产业研究院数据，2025 年我国中低压变频器市场规模将达到 464 亿元，2020-2025 年均复合增速为 4.08%。假设中低压变频器行业平均毛利率为 25%，IGBT 器件在中低压变频器成本占比为 15%，则 2025 年我国中低压变频器用 IGBT 的市场规模为 52 亿元。

高压变频器领域，根据前瞻产业研究院数据，预计 2025 年我国高压变频器市场规模将达到 212 亿元，2020-2025 年均复合增速为 8.50%。假设高压变频器行业平均毛利率为 20%，IGBT 器件在高压变频器成本占比为 8%，则 2025 年我国高压变频器用 IGBT 的市场规模为 14 亿元。

4.2 逆变电焊机

逆变电焊机是 IGBT 在工业领域的又一重要应用。电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，使被接触物相结合的设备。其中，IGBT 模块在 DC/AC 逆变电路中起高频开关作用。

随着焊割设备应用企业对焊割设备节能环保性能越来越重视，相对传统电焊机，具有体积小、重量小、能耗低、可控性强、造价低等优点的逆变焊割设备面临较好的发展机遇。

根据中国电器工业协会数据，2019 年我国电焊机产量为 950.06 万台，同比增加 96.76 万台，电焊机市场的持续升温将进一步推动 IGBT 需求量的不断增长。同时，逆变式弧焊电源凭借优异的电源特性在电焊机市场持续渗透，推动逆变式弧焊电源的应用市场规模逐步扩大。随着变频器、逆变焊机等传统工业控制及电源行业的发展，IGBT 的市场规模有望持续增长。

逆变电焊机用IGBT市场规模约为29亿元。根据前瞻产业研究院数据，我国逆变焊机 2023 年预计市场规模为 363 亿元，我们预计到 2025 年我国逆变焊机市场规模将达 414 亿元，2020-2025 年年均复合增速为 7.22%。假设逆变电焊机行业平均毛利率为 30%，IGBT 在逆变电焊机成本比重为 10%，则 2025 年我国逆变焊机用 IGBT 市场规模将达 29 亿元。

4.3 UPS 电源

UPS 电源是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于对电源稳定性要求较高的设备提供不间断的电源。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的 UPS 就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应 220V 交流电，使负载维持正常工作并保护负载的软、硬件不受损坏。

UPS 电源的下游应用主要包括政府、电信、银行、互联网等。电网的供电质量直接影响计算机系统运行的稳定性。信息系统是重要的基础设施，对于某些重要行业需要保证计算机系统持续稳定运行，使用 UPS 电源为计算机系统供电，可以有效避免由于电网突然断电导致计算机系统数据丢失问题的发生，对计算机系统以及现代化设备的稳定运行具有重要意义。

UPS 电源用 IGBT 市场规模约为 20 亿元。根据前瞻产业研究院数据，我国 UPS 电源 2025 年预计市场规模为 191 亿元，2020-2025 年年均复合增速为 12.97%。假设 UPS 电源行业平均毛利率为 30%，IGBT 在 UPS 电源成本占比为 15%，则 2025 年我国 UPS 电源用 IGBT 市场规模将达 20 亿元。

5、重点公司分析

国内从事 IGBT 研发、生产及销售的公司包括斯达半导、宏微科技、士兰微、比亚迪半导体以及时代电气等。

其中，斯达半导、宏微科技主要以 IGBT 产品为主营业务；士兰微是国内 IDM 模式龙头，主营业务除 IGBT 外还包含集成电路和发光二极管；比亚迪半导体以车规级半导体为核心，主营业务除 IGBT 外还包含智能传感器、光电半导体和智能 IC；时代电气主营业务为轨交电气装备及轨道工程机械等，公司采用“器件系统整机”的产业布局，公司的高压 IGBT 产品打破了轨道交通和特高压输电工程核心器件由国外企业垄断的局面。

5.1 斯达半导

斯达半导是国内 IGBT 龙头，市占率全球第七。2019 年，斯达半导 IGBT 模块市占率全球第七，是唯一进入前十的中国企业。斯达半导成立于 2005 年 4 月，2020 年 2 月在上交所主板上市。创始人沈华博士毕业美国麻省理工学院，曾任英飞凌高级研发工程师。核心技术团队具有海外知名半导体公司研发背景。

公司主营是以 IGBT 为主的功率半导体芯片和模块的设计研发和生产，并以 IGBT 模块形式对外销售。公司产品主要用于工业控制、新能源和变频家电领域，2020 年收入占比分别为 71.68%、26.14%和 1.59%。2020 年公司实现收入 9.63 亿元，同比增长 23.55%，净利润 1.81 亿元，同比增长 33.30%。 2020 年公司毛利率达到 31.56%，净利率为 18.80%。

2021H1 公司主电机控制器车规级 IGBT 模块持续放量，合计配套超 20 万辆新能源汽车，已完成 2020 年全年配套数量。据中汽协统计，2021H1 新能源汽车产销分别为 121.5 万辆和 120.6 万辆，同比均增长 2 倍，根据最新预测，2021 年全年新能源汽车销量将超 260 万辆，预计下半年配套数量将进一步增加。

5.2 宏微科技

宏微科技是国内首批 IGBT 公司，成立于 2006 年 8 月。公司主要产品包括 IGBT、FRED 芯片、单管和模块。公司 IGBT 单管芯片全部来自自研，模块产品芯片自研外购并举。实控人 IGBT 科班出身，获多项国家级荣誉。董事长拥有 IGBT 行业多年从业经历，是国内 IGBT 公司中获国家级荣誉最多的创始人。

公司产品主要用于工控领域并开始布局新能源。公司产品主要用于工业控制、新能源和变频白色家电领域，2020 年收入占比分别为 91.10%、5.63% 以及 2.45%。工控领域，公司产品主要用于变频器、逆变电焊机、UPS 电源等；新能源领域，公司产品主要用于光伏逆变器、新能源大巴汽车空调、充电桩等；变频白色家电领域，公司产品应用在空调、电冰箱、微波炉等领域。

工控领域，公司主要客户包括台达集团、汇川技术、合康新能等多家变频器行业领军企业，以及佳士科技、奥太集团、上海沪工等多家知名电焊机行业企业。在新能源领域，公司主要客户群有盛弘股份、科士达、英可瑞等企业。

2020 年公司实现营业收入 3.32 亿元，同比增长 27.69%；归母净利润 2,663.79 万元，同比增长 137.62%。随着经济逐渐恢复，在全球缺芯背景下，公司 2021 年上半年收入利润高速增长。2021H1 公司实现收入 2.34 亿元，同比增长 65.54%；归母净利润 3,178.76 万元，同比增长 199.21%。盈利水平大幅提升，2021 年上半年净利润已超过 2020 年全年。

进入华为光伏供应链，背书效应下有望打开国内市场。2020 年 2 月，公司与华为技术签订了《关于光伏 IGBT 产品的合作协议》，合同期限至 2025 年 12 月 31 日。中国企业在全球光伏逆变器市场占据主导地位，华为市占率全球第一。2020 年全球逆变器出货量排名前 10 的厂商中有 6 家中国企业。光伏逆变器对 IGBT 芯片可靠性要求严苛，公司产品获华为认可，有望进一步打开其他国内企业市场空间。

为获客户 A 订单降低汇川持股，有望贡献超过汇川。汇川曾为公司第三大股东兼第二大客户，因汇川与客户 A 存在竞争关系，应客户 A 要求，公司主动协商汇川降低持股比例，客户 A 订单贡献有望超越汇川。实控人 IGBT 科班出身，从业经验丰富。

5.3 士兰微

士兰微是国内 IDM 龙头。士兰微成立于 1997 年 9 月，2003 年 3 月在上交所主板上市。公司主要产品包括集成电路、半导体分立器件、LED（发光二极管）产品等三大类。经过二十多年的发展，公司从一家纯芯片设计公司发展成为目前国内为数不多的以 IDM 模式为主要发展模式的综合型半导体产品公司。

2020 年士兰微营业收入 42.81 亿元，同比增长 37.61%。其中，分立器件、集成电路、发光二极管收入分别为 22.03 亿元、14.20 亿元以及 3.91 亿元，分别占总收入的 51.47%、33.17%以及 9.13%。分立器件中，IGBT 产品营收 2.6 亿元，占收入比重为 6.07%。

士兰的分立器件和大功率模块除了白电和工控市场外，已开始进入新能源汽车、光伏等市场，预期公司的分立器件产品未来几年将继续快速成长。

5.4 比亚迪半导体

比亚迪半导体以车规级半导体为核心，主营业务包括功率半导体、智能控制 IC、智能传感器及光电半导体。公司成立于 2004 年 10 月，2021 年 6 月比亚迪半导体向深交所递交了招股说明书，拟在深交所创业板上市。

功率半导体方面，公司采取 IDM 模式经营。功率半导体方面，公司拥有从芯片设计、晶圆制造、模块封装与测试到系统级应用测试的全产业链 IDM 模式。在汽车领域，公司已量产 IGBT、SiC 器件、IPM、MCU、CMOS 图像传感器、电磁传感器、LED 光源及显示等产品，应用于汽车的电机驱动控制系统、整车热管理系统、车身控制系统、电池管理系统、车载影像系统、照明系统等重要领域。

公司是国内新能源乘用车电控 IGBT 龙头。在 IGBT 领域，根据 Omdia 统计，以 2019 年 IGBT 模块销售额计算，公司在中国新能源乘用车电机驱动控制器用 IGBT 模块全球厂商中排名第二，仅次于英飞凌，市场占有率 19%，在国内厂商中排名第一，2020 年公司继续保持全球第二国内第一的领先地位。

在 SiC 器件领域，公司已实现 SiC 模块在新能源汽车高端车型电机驱动控制器中的规模化应用，也是全球首家、国内唯一实现 SiC 三相全桥模块在电机驱动控制器中大批量装车的功率半导体供应商。

2020 年比亚迪半导体实现收入 14.41 亿元，同比增长 31.46%。其中，功率半导体、智能传感器、光电半导体、智能控制 IC、制造及服务分别实现收入 4.61 亿元、3.23 亿元、3.20 亿元、1.87 亿元以及 1.32 亿元，占比分别为 31.99%、22.39%、22.17%、13.00%以及 9.15%。

5.5 时代电气

公司是我国城轨牵引变流系统龙头，具有“器件系统整机”完整产业链。根据城轨牵引变流系统市场招投标等公开信息统计，公司在国内城轨牵引变流系统市场连续九年市占率第一。公司产品主要包括以轨道交通牵引变流系统为主的轨道交通电气装备、轨道工程机械、通信信号系统等。此外，公司积极布局功率半导体器件、工业变流产品、新能源汽车电驱系统、传感器件、海工装备等领域。

2020 年公司营收 160.34 亿元，同比下降 1.66%。其中，轨道交通装备收入 138.90 亿元，占收入比重为 86.63%；功率半导体器件收入 8.01 亿元，同比增长 54.48%，占收入比重为 5.00%。

公司是我国高压 IGBT 龙头，采用 IDM 模式布局。在功率半导体领域，公司建有 6 吋双极器件、8 吋 IGBT 和 6 吋碳化硅的产业化基地。公司 1700V6500V 系列高压高电流密度 IGBT 产品，已大批量应用于轨道交通与电网领域；在新能源汽车行业，公司最新一代产品已向国内多家龙头汽车整车厂送样测试验证。