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1、国产 IGBT 模块龙头，产品技术领先
1.1、国产 IGBT 模块龙头，客户结构优质斯达半导成立于 2005 年，自成立以来一直致力于 IGBT 芯片和快恢复二极管芯片 的设计、工艺及 IGBT 模块的设计、制造和测试。自 2017 以来，公司模块业务 占比一直超过 90%。公司总部位于浙江嘉兴，并于 2014 年成立斯达欧洲，设立子 公司和研发中心，为国际市场拓展进行准备。公司实际控制人为沈华、胡畏夫妇，通过香港斯达控股有限公司持股，持股比例 为 41.77%。富瑞德投资是公司的员工持股平台，公司实施股权激励计划，调动公 司中高层管理人员及核心业务人员的积极性，建立了利益共享的长效激励机制。公司积极拓展下游市场，形成优质的客户群体。公司拥有英威腾、汇川技术、巨一动力、联合汽车电子等不同领域大客户，覆盖工控，新能源汽车，能源电力等 下游行业。公司在下游客户多次荣获优质供应商奖，与客户保持紧密的战略合作 关系。公司主要产品为功率半导体元器件，包括 IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC 等 等，且成功研发出了全系列 IGBT 芯片、FRD 芯片和 IGBT 模块。其中 IGBT 模 块产品超过 600 种，电压等级涵盖 100V～3300V，电流等级涵盖 10A～3600A， 产品种类丰富，能有效全面地覆盖下游客户的各类需求。公司的 IGBT 模块覆盖工业控制及自动化、新能源汽车、电机节能、太阳能发电、 风能发电等诸多领域应用。斯达半导体经过多年的自主研发，打破了国际巨头的 技术和市场垄断，实现了 IGBT 芯片和模块的产业化。根据 2021 年国际著名研究 及咨询机构 Omdia（原 IHS）最新研究报告，公司在全球 IGBT 模块市场排名第 六，是唯一一家进入全球前十的中国企业。1.2、公司重视研发投入，团队技术背景深厚IGBT 模块业务具有技术壁垒，一定应用领域下需要针对客户应用场景定制开发。公司高度重视研发投入，分别在嘉兴、上海、纽伦堡设有研发中心或者研发部门。 2021 年，公司投入研发经费超过 1 亿元，截至 2022 年 7 月，已申请超过 170 项 专利。
公司高管团队有深厚的技术背景，主要技术骨干主要来自麻省理工学院、斯坦福 大学、印度理工学院、清华大学、中国台湾清华大学、浙江大学等国际知名高校的博 士或硕士，在 IGBT 芯片和模块领域有着 10～25 年的研发和生产管理经验。公司 也重视技术团队梯度搭建，技术人员从 2019 年的 145 人到增长至 2021 年的 245 人，占非生产人员的 63%。完善的技术团队和充足的研发投入加快了产品迭代， 并为打造领先型产品打下深厚基础。此外，公司也十分重视技术人员的培养，与 浙江大学、中科院电工所等高校和科研机构建立了紧密的产学研合作联盟。公司的技术团队涵盖了 IGBT 芯片、快恢复二极管芯片和 IGBT 模块的设计、工 艺开发、产品测试、产品应用等技术领域。公司基于第七代 IGBT 芯片研发成功， 在国内保持领先地位。1.3、新能源占比持续提升，业绩高速增长公司收入、利润增长，正在切入增长快车道。公司 2021 年收入 17 亿，同比增长 77.2%，归母净利润 4.0 亿，同比增长 120.49%。2015-2021 年营业收入和归母净 利润的复合增速分别为 37.5%、79.6%。随着收入快速增长，公司在 2020 年全球 IGBT 模块市场排名提升至第六。2022 年第一季度收入同比增速为 67.0%，归母 净利润同比增速为 101.5%。我们判断公司保持高速增长得益于新获取的新能源业 务项目批产放量。在 2015 至 2021 年期间，公司在工业控制领域的营收从 2.2 亿元增长至 10.6 亿元， 复合增速为 29.8%。同一时期公司在新能源市场的营收从 0.1 亿元增长至 5.7 亿元， 复合增速为 88.5%，在营收中的占比从 5%提升至 33.5%。新能源市场占营收份额 稳步上扬，将成为公司业务增长的新驱动力。
随着公司规模化效应释放、产品结构优化、生产经营效率提升，公司的毛利率也 持续上升，处于行业领先水平。2017-2021 年，公司毛利率从 30.60%提升至 36.73%，在 2022 年 Q1 达到 40.81%。随着公司技术平台的提升和产品结构的优化，我们判 断公司能继续保持较高的盈利能力。
2、新能源应用驱动，IGBT 模块需求快速增长
2.1、核心驱动一：汽车电动化快速渗透根据 Yole 预测，功率器件行业将从 2020 年约 175 亿美元增长至 2026 年 260 亿美 元，复合增速为 6.9%，其中至 2026 年功率模块预计约占 30%-40%的市场份额。 根据 lucintel 的测算，功率模块市场在 2014 年到 2019 年期间，从 25 亿美元增长 至 49 亿美元，复合增长率为 14.4%，预计 2025 年市场空间增长至 124 亿美元， 复合增速达到 16.6%（不同机构预测数据有所区别）。IGBT 模块下游应用广泛，以中高功率应用为主，功率在 100W 到 5MW 之间，使用范围在中频段，1KHz 到 100KHz 之间。下游领域有工业控制、新能源汽车、新 能源发电、轨道交通和变频家电等。IGBT 模块是新能源汽车动力总成中最为重要的元器件，是整个汽车的“心脏”。除 了在动力总成中的应用，IGBT 模块同时也应用在充电桩以及车载空调中。在车载 应用中，IGBT 将动力电池包中的直流电转化为交流电，从而驱动并控制交流电机 的功率输出。另外，在制动阶段，电力控制器负责将驱动电机的回馈能量进行回 收并储存到动力电池以提高能源利用效率，IGBT 模块则决定了整车的电能转换 效率。燃油车功率器件价值量大约 70 美元，插电混动和纯电汽车由于新增功率器件具有 高压、大功率的特点，价值量提升较大。根据英飞凌测算，纯电和插电混动汽车 半导体价值量 834 美元，增量 438 美元中 330 美元来自于功率器件。在全球市场，特别欧洲地区，48V 混动系统仍有一席之地， 176 美元的增量中 90 美元来自于 功率器件。新能源汽车中，IGBT 模块则分别应用在电机控制器和车载空调控制器中。电力驱 动总成（E-Axle）是今后新能源汽车主要的动力驱动总成交付形式，这是集成电 控、电机和减速器的三合一产品，只要将其安装在车身并通电，与轮胎相连的驱 动轴便能产生旋转扭矩，驱动汽车。在一辆 A-B 级车中，单个驱动总成价值量在 10000 元人民币左右。在 E-Axle 中，电机控制器、电机和其他成本（包含减速箱）分别占成本的 37%、 36%及 27%。其中电机控制器中包含 IGBT 模块、电容、驱动电路板和控制电路 板等，核心器件是 IGBT 模块，也是价值最高的零部件，占电机控制器的 37%。 根据以上数据可以测算 IGBT 模块约占 E-Axle 总成本的 13%，进一步可以测算得 到单车价值约为 1300 元人民币。
与电驱动应用相比，车载空调控制器对 IGBT 模块要求的功率较低，主要用于驱 动压缩器，功率约在 1.5-5kW。其 IGBT 主要以分立器件或者模块形式封装，运 用在高耐压侧，每个系统中需要 6 组 IGBT 芯片，我们估算单车价值约为 100 元 人民币，模块封装成本相当。另外 PTC 加热器、水泵、油泵也需要使用 IGBT 器 件。随着新能源汽车的市场接受度增加，全球的新能源汽车销量有大幅度提升，中国 仍是其最大市场。根据中汽协和 CleanTechnica 的统计，2021 年中国新能源汽车总销量超过 350 万辆，全球销量接近 650 万辆。我们测算出国内和全球 2021 年新 能源车 IGBT 模块分别为 6 亿和 14 亿美元，随着未来新能源车渗透率持续提升， 预计 2025 年国内和全球新能源车用 IGBT 模块市场规模将分别达到 19 亿和 45 亿 美元，复合增速分别为 31%和 34%，均保持快速增长的态势。新能源汽车中，电机控制器的 IGBT 模块主要采用类似于英飞凌 HP Drive 模块的 盒体形式进行封装。一个标准模块含有 18 个 IGBT 和 18 个 FRD，通过铝键合线 与陶瓷覆铜基板进行导通。一般芯片数量不变，主要通过芯片面积大小变化来应 对不用功率的需求。按照 95%的良品率计算，一块 8 寸晶圆中能分切出 224 枚可用 IGBT 芯片，能制 成约 12 个 IGBT 模块。与 IGBT 配套的 FRD 尺寸相对较小，工艺更简单。在相 同的工艺下，一块 8 寸晶圆中能切分出 459 枚可用 FRD 芯片，可以制成 25 个模块。根据我们的预测，2025 年全球年产超过 2100 万辆的新能源汽车，对应 IGBT 和 FRD 的年需求分别为 175 万片和 84 万片等效 8 寸晶圆。
2.2、核心驱动二：风光储新增装机量快速增长在新能源发电领域中，风能发电、光伏发电市场快速发展，因为直接产生的电能 不能直接并入电网，因此需要通过变流器、逆变器等进行电能转化，进行储存或 者并入电网。储能领域也是如此，储能变流器需要控制储能电池组的充放电，进 行交直流变换。功率器件作为其核心电能变换器件，需求迎来大幅增长。在光伏逆变器中，分升压模块和逆变两部分电路，其中逆变电路中一般使用 IGBT 模块。风电变流器分为机侧和网侧两部分，采用 IGBT 模块。机侧和网侧的变流 器各有 6 组 IGBT，共计 12 组。单个模块功率有限，每组 IGBT 会用多个 IGBT模块进行并联，以达到需要的电压和功率。IGBT 模块是新能源发电核心器件，价值占比较高，根据美国能源局统计，IGBT 模块约占新能源控制器（光伏逆变器和风电变流器）价值 25%。根据近期光伏风 电的招标结果，我们测算每 GW 光伏 IGBT 模块价值约为 3000 万人民币，每 GW 风电 IGBT 模块价值约为 5000 万人民币，储能介于两者之间。
在碳中和、碳达峰趋势下，全球风电、光伏新增装机量持续快速增长，2021 年全 球光伏新增装机达 175GW，同比增长超过 20%，风电新增装机量约 94GW，同比 基本持平。随着风力和光伏发电设备装机量的增加，电网在输配、波动性调控方 面难度加大，储能市场迎来爆发式增长。根据我们测算，2021 年光伏逆变器、风 电变流器、储能变流器需要的功率器件市场大约 114 亿元，2025 年有望增长至 255亿元，复合增速达到 22%。国产光伏逆变器厂商市占率全球领先，2021 年在全球逆变器出货排名前十中，有 六家来自中国的供应商，分别为：华为、阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技、上能 电气和固德威。其中华为和阳光电源市占率分别达 23%和 21%，位居全球前二。 国产逆变器厂商实力雄厚，出货量稳固，也利于国内功率器件厂商进入国际市场。2.3、工艺、认证壁垒高，国产替代红利持续释放2.3.1 IGBT 工艺特殊，认证难度高，具有较高壁垒IGBT 芯片在半导体行业中属于特色工艺，并不追求先进制程，除了光刻之外， IGBT 芯片工艺还用到沟槽、减薄、能量注入、背面金属化等，这些独有的工艺加 深了行业的壁垒。IGBT 模块的封装工艺也十分重要，直接关系到器件性能。优秀 的封装工艺能提高器件的最大功率和耐久性，IGBT 模块采用超声波焊接、 bonding、pressfit 等工艺，需要长时间的技术积累。
作为电力设备中的核心器件，IGBT 模块主要应用在工业领域，使用环境更恶劣， 性能要求较高，因此 IGBT 模块相关认可实验复杂、周期长。以车规认可为例， 相对于消费级产品，车规 IGBT 模块除了常规测试外，在通过 IATF-16949 体系认 可和 AECQ 相关测试外，部分下游客户还会根据使用要求，新增测试实验，为保 证产品满足要求，在生产环节还会增加额外工艺或者管控。2.3.2 玩家以海外为主，国产替代空间广阔相较于功率器件行业整体，IGBT 模块行业集中度较高，前十大厂商市占率接近 80%。除斯达半导外，其余均为海外厂商，主要集中在德国和日本，这与当地发 达的工业、汽车和电力电力产业链相关。德日厂商在前十大厂商中占据七席，包 括英飞凌、富士电机、三菱、赛米控、威科电子、日立、博世。英飞凌为行业龙 头，市场份额超过 36%。2020 年中国占全球功率半导体市场的份额为 39%，为全球最大市场，但自给率较 低，根据 Omdia 测算，2021 年中国新能源汽车 IGBT 模块国产化率不足 25%。根 据中国电力网测算，2021 年 IGBT 模块在光伏微逆中，国产化率在 5-8%。国产替 代空间广阔。2.4、公司产品对标国际龙头，新能源领域加速国产替代目前 IGBT 市场公认采用英飞凌技术平台，将产品分为七代产品。英飞凌最新一 代 IGBT 产品为第七代 TRENCHSTOP™ IGBT，基于新型微沟槽栅技术，可实现 更高的器件可控性。每一代新技术都带来更高的功率密度：相同功率下，产品尺 寸更小。这意味同样 8 寸晶圆中可以切割出更多的 IGBT 芯片，提高芯片产能的 同时还能够提高利润空间。
公司在产品研发上大量投入并与国际龙头产品对标，目前公司基于第六代 Trench Field Stop 技术的芯片已经大批量生产，渗透率持续提高。同时公司在 2021 年成 功研发出基于第七代技术的新一代车规级 IGBT 芯片，并在 2022 年开始批量供 货。公司以 Fabless 模式为主，自主设计芯片，主要由华虹半导体为芯片制造代工。作 为产业链上游主要合作伙伴，华虹半导体有近二十年的功率器件研发经验，有着 良好的工艺平台和创新的特色工艺技术。华虹半导体通过和公司合作，成功研发 了车用 IGBT 的技术方案，在各领域都具有极强的竞争能力。双方相互合作，通过不断地技术突破和积累，将产品性能逼近业界主流的国际 IDM 产品。我们选取英飞凌和斯达两款产品进行对比，分别采用 GD1200 和 FF1200 系列中的 高电压、高电流产品，IGBT 芯片也处于同一代工艺技术。其中两个模块性能耐压 和最大电流分为 1200V 和 1200A。公司在产品主要性能上，如栅极－发射极峰值 电压（VGES），在各个条件下导通压降（VCE(SAT)）性能也和英飞凌产品相当。而 在一些开关控制特性上如栅极阈值电压（VGEth），导通和关断损耗（Eon，Eoff）这 些特性与英飞凌的产品有一些差距。从下游应用角度来看，公司的产品与同代的 国际龙头产品在产品特性上基本达到同一水平。普通汽车一般超过两万个零部件，汽车产业供应链庞大，上下游公司之间合作尤 为重要。新能源汽车中 IGBT 下游直接客户为电控器公司，IGBT 模块会在客户端 组装成电控器系统形态交付给整车厂。
公司主要客户已经进入新能源汽车电控市场并取得一定市场份额。公司前五客户 为英威腾、汇川技术、众辰电子、合肥巨一、上海电驱动，其中三家公司进入新 能源电控市场前十：汇川技术、上海电驱动、巨一动力分别取得 9.5%，5.3%，3.8% 的市场份额。新能源汽车的电驱产品性能表现与 IGBT 模块特性高度相关，公司 与电驱客户紧密合作及持续满足定制化需求将会增加客户黏性，助力公司继续提 升市场份额。2021 年，公司生产的应用于主电机控制器的车规级 IGBT 模块持续放量，合计 配套超过 60 万辆新能源汽车，其中 A 级及以上车型配套超过 15 万辆。公司 160kw 以上的产品已经大批量装车并运行；国内多个主流品牌均在使用公司的 IGBT 模块。我们预计 A 级及以上车型市场会为公司带来更强劲的增长驱动力。
3、模块封装优势显著，提前卡位碳化硅市场
3.1、碳化硅器件性能优势显著，汽车应用率先放量与传统的硅器件相比，碳化硅（SiC）器件由于拥有低导通电阻特性以及出色的高 温、高频和高压性能，已经成为下一代低损耗半导体可行的候选器件。SiC 更高 的开关频率，能够优化滤波元件并降低其成本。冷却设备更紧凑，降低功率损耗，从而提升效率并降低系统成本和产品体积。根据 Yole 预测，2024 年全球碳化硅器件市场达到 21 亿美元左右。从下游应用 角度看，汽车、工业控制及新能源发电是碳化硅主要的应用领域。其中汽车应用 占比超过 50%，工控及电力紧随其后分别占约 20%及 15%市场份额。特斯拉首先应用 SiC 于新能源汽车中，目前特斯拉仍然为主要 SiC 器件在汽车行 业主要应用者。我们预计 2024 年，其他车企也将会把搭载 SiC 驱动模块的车型大 量投放入市场，基于 SiC 的 800V 驱动系统也将会逐渐从高端汽车下沉至中低端 车型。除了特斯拉的头部效应之外，SiC 系统成本的降低和驱动系统电压的增高也将是 SiC 器件将在新能源汽车中快速增长的重要因素。自从上海车展北汽极狐发布搭载华为全栈高压解决方案的阿尔法 S 车型之后，十 多家车企已经推出或者正在推出能够快充的车辆，800V 高压架构已经成为 2021 年多个行业论坛的核心主题。未来 800V 高压架构将成为下一代电动汽车主流平 台。在 800V 甚至更高水平的平台上，原本的硅基 IGBT 芯片达到了材料极限，碳 化硅则具备耐高压、耐高温、高频等优势，能帮助新能源汽车更方便地突破电压 瓶颈。相比于硅锭采用的直拉法生长技术，SiC 采用气相沉积法，长晶速度大幅度放缓， 成本较高。但是碳化硅器件具有低损耗的特性，可以提高单位电池容量的续航里 程，在相同续航要求下，可以降低电池成本。根据博世公布的数据，相比于目前IGBT 系统，新一代的 SiC 系统将提升 6%的续航里程。我们测算，碳化硅模块可 以节约 3 千人民币的动力电池成本。我们预计 2023 年年底，传统 IGBT 模块和 SiC 模块成本差异将降低到可接受范围内，可以给整车带来系统成本的降低。基 于这个假设，SiC 有望在 2023 年年底在特斯拉之外的车企中开始放量使用。3.2、市场格局集中，海外大厂主导全球市场与 IGBT 模块市场格局相类似，碳化硅市场的主要玩家以欧、美、日系企业为主， 且竞争格局更为集中。意法半导体依靠特斯拉项目占据 40%的市场份额，行业前 五厂家享有 93%的市场份额，并且均为欧、美、日企业。
从专利储备的角度来看，欧美日厂商在专利布局上也相对领先。目前在碳化硅市 场中有平面型和沟槽型两种工艺平台。在平面型平台中，美系厂商如通用、科锐 处于领先地位。而在沟槽平台中，电装、丰田、住友等日系厂商在专利规模上呈 现领先地位。在碳化硅市场中，欧美日系厂商的市占率更高，格局更为集中。这主要由于海外 厂商在硅基功率器件和碳化硅衬底的积累，形成先发优势。随着下游应用中碳化 硅方案的渗透率不断提升，市场规模高速增长，国内厂商的成长空间将会打开。3.3、碳化硅封装技术革新，公司积淀深厚有望充分受益目前碳化硅模块有两种主要封装形式，第一种是特斯拉采用的单管封装，用烧结 银技术与水冷系统结合；第二种是与 IGBT 模块类似的盒式模块，与硅基电驱平 台兼容性好。下一代碳化硅模块将采用卡片式模块，以最大化地挖掘碳化硅的性 能。因为封装形态的变化，器件的结温升高、功率密度提升，对于封装材料和封装工艺提出更高的要求：需要挖掘碳化硅性能潜力的同时保障耐久性。因此大量新的 封装技术也被引入，如烧结银，AMB 基板，铜键合等。这些新的技术也带来新的 工艺难点。
相比于传统封装技术，新的封装技术没有成熟技术参考，会在开发初期带来工艺 难题。例如不当的封装参数会造成 AMB 基板的开裂，不同的工艺组合会对芯片 烧结层的孔隙率造成影响，这些问题都需要大量的实验数据积累和专家经验才能 有效地突破。公司长期专注于模块封装，在封装技术上有大量的积累，进入碳化硅时代后，公 司的封装优势将会进一步显现。公司在 2015 年自主研发并攻克银浆烧结、铜线键 合等技术，技术成熟度已达到批量生产阶段，并在 2019 年攻克了双面焊接、塑封 工艺等技术，在下一代封装技术中有成熟的运用和深厚的积累。同时公司对于相 关技术，通过专利申请进行保护，有效地形成行业壁垒。公司碳化硅模块开发顺利，在机车牵引辅助供电系统、新能源汽车行业控制器、 光伏行业推出的各类 SiC 模块得到进一步的推广应用。在新能源汽车领域，公司 新增多个使用全 SiC MOSFET 模块的 800V 系统的主电机控制器项目定点，未 来将对公司 SiC 模块销售增长提供持续推动力。公司在 2021 年完成非公开发行 A 股，补充资金用以开设高压特色工艺功率芯片 和 SiC 芯片的研发和产业化项目。项目达产后，预计将形成年产 6 万片 6 英寸 SiC 芯片生产能力。我们预计公司自建的碳化硅产线能给公司每年带来超过 20 亿人民 币收入。
自建产线达产后，公司将形成自有产能，使产业链更加完整。这有助于公司把握 汽车电动化和高压化的市场机遇，满足市场需求；进一步提升企业对下游市场的 供货保障能力，提高客户供应链安全性，提升企业竞争力。
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