2022年新能源汽車未來發(fā)展產(chǎn)業(yè)深度研究報告匯編

2022年新能源汽車未來發(fā)展產(chǎn)業(yè)深度研究報告匯編資料匯編

目錄1、碳纖維行業(yè)研究：風(fēng)電等新能源勢起_碳纖維前景廣闊2、功率半導(dǎo)體IGBT行業(yè)研究：新能源驅(qū)動成長_國產(chǎn)化率加速攀升3、2021年全球新能源汽車技術(shù)市場競爭格局分析中國專利申請數(shù)量遙遙領(lǐng)先4、煤炭開采行業(yè)深度報告：能源大通脹下煤制甲醇迎來新機(jī)5、2021年中國電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境（PEST）分析：新能源車市場_促進(jìn)電池回收產(chǎn)業(yè)[圖]

碳纖維行業(yè)研究：風(fēng)電等新能源勢起_碳纖維前景廣闊1、碳纖維綜合性能超群，被譽(yù)為“材料之王”碳纖維是一種含碳量在90%以上的碳主鏈結(jié)構(gòu)無機(jī)纖維，通過高溫分解法去除除碳以外絕大多數(shù)元素，由有機(jī)纖維（聚丙烯腈基（PAN）、瀝青基、粘膠基纖維等）在1000℃高溫以上的惰性氣體中裂解碳化制成，其中全球90%以上的碳纖維是由PAN制成。碳纖維具有出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)度高（強(qiáng)度約為鋼的10倍）、模量高、密度?。芏葹殇摰?/5、鋁合金的1/2）造就其輕量化的特點(diǎn)。除此之外，碳纖維還具備耐腐蝕、耐疲勞、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫、電及熱導(dǎo)性高等特點(diǎn)。因為碳纖維擁有超群的綜合性能，被譽(yù)為“材料之王”和“黑色黃金”。作為現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的高科技新型材料，碳纖維被廣泛應(yīng)用于航空航天、新能源裝備、汽車、體育用品、交通運(yùn)輸、工程器械、醫(yī)療器械、建筑及其結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等領(lǐng)域。碳纖維有諸多分類標(biāo)準(zhǔn)，通常按照原絲類型、力學(xué)性能、絲束大小這三種維度進(jìn)行分類。按照原絲類型分類：（1）瀝青基碳纖維：以瀝青為原料，提高瀝青的使用價值，尺寸穩(wěn)定性好。瀝青基碳纖維與氰酸酯樹脂制成的復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)小，可以用作人造衛(wèi)星材料或其他精密材料；（2）粘膠基碳纖維：由含纖維素的粘膠纖維組成，石墨化程度低、導(dǎo)熱系數(shù)小，適合作為隔熱材料；（3）聚丙烯腈基碳纖維：以聚丙烯腈（PAN）為原料，是所有碳纖維中用途最廣、用量最大、性能最好的品種。聚丙烯腈碳纖維占據(jù)主流地位，其產(chǎn)量占碳纖維總產(chǎn)量的90%以上。按照力學(xué)性能分為通用型和高性能型：（1）通用型碳纖維強(qiáng)度一般在1000MPa、模量一般在100GPa左右；（2）高性能型碳纖維還可以細(xì)分成高強(qiáng)型、高模量型、超高強(qiáng)型及超高模型。拉伸強(qiáng)度及模量是國際碳纖維的主要分類標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)內(nèi)一般采用日本東麗（TORAY）分類法，而全國纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會在2020年正式發(fā)布了我國的碳纖維分類標(biāo)準(zhǔn)。按照絲束大小分類：碳纖維可以按照每束含有的纖維數(shù)量來劃分成小絲束和大絲束。單束纖維數(shù)量通常在48K以上的是大絲束碳纖維（1K意味著1束碳纖維含有1000根絲），因為性能及制備成本相對較低，也被稱為工業(yè)級碳纖維，包括48K、50K、60K、80K等，主要應(yīng)用于紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機(jī)電、土木建筑、交通運(yùn)輸和能源等領(lǐng)域；小絲束碳纖維工藝要求嚴(yán)格，綜合性能更為優(yōu)異，但生產(chǎn)成本較高，也被稱為宇航級碳纖維，一般包括1K、3K、6K、12K和24K等產(chǎn)品，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括國防工業(yè)、高技術(shù)以及體育休閑用品，如飛機(jī)、衛(wèi)星、高爾夫球桿等。2、需求端：雙碳政策刺激下游需求，市場空間具有擴(kuò)張前景2.1、國內(nèi)需求結(jié)構(gòu)有別于海外，新能源將是主要驅(qū)動力從全球的角度來看，2020年全球碳纖維需求總量為10.69萬噸，風(fēng)電葉片、航空航天及體育休閑為碳纖維需求量前三的應(yīng)用領(lǐng)域，需求量分別為3.06、1.65、15.4萬噸。2020年初，全球范圍內(nèi)爆發(fā)新冠疫情，對實(shí)體經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大沖擊，民用航空首當(dāng)其中。由于疫情影響，航空公司受到重挫，考慮到未來近幾年旅客數(shù)量急劇減少，隨即減少飛機(jī)的訂單數(shù)量，直接導(dǎo)致碳纖維航空復(fù)材的需求急劇下滑，同比增速為-30%。與此同時，風(fēng)電葉片、壓力容器、碳碳復(fù)合材料（單晶硅熱場材料）等應(yīng)用領(lǐng)域不受疫情的影響，依然保持了高速增長，同比增速為20%、19%、79%。總的來說，在航空航天、體育休閑等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域受到疫情影響導(dǎo)致需求大幅下滑之時，憑借風(fēng)電葉片、壓力容器、碳碳復(fù)材等領(lǐng)域的高速增長，2020年全球碳纖維需求總量同比增速依然為正，達(dá)到了3%。未來隨著疫情影響邊際減弱，下游需求將會全面開花，行業(yè)空間具有擴(kuò)張前景，2025年全球碳纖維需求量預(yù)計將會達(dá)到20萬噸，2020年-2025年CAGR為13.36%。從我國的角度來看，2020年我國碳纖維需求總量為4.9萬噸，同比增速高達(dá)28.97%。盡管2020年年初，全球都陷入新冠疫情爆發(fā)的恐慌當(dāng)中，但憑借行之有效的管理措施，中國率先擺脫疫情，各項生產(chǎn)經(jīng)營活動有序恢復(fù)，從而保證了碳纖維下游需求的穩(wěn)定增長。細(xì)分需求結(jié)構(gòu)來看，2020年我國碳纖維下游需求主要來源于風(fēng)電葉片以及體育休閑，需求量分別為2、1.46萬噸，其中風(fēng)電葉片領(lǐng)域的需求增速達(dá)到了44.93%，貢獻(xiàn)主要需求增量。在“2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和”的“雙碳”背景下，國家將采取強(qiáng)有力的政策，著手優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源的比重。風(fēng)電、氫能、光伏均迎來發(fā)展機(jī)遇，葉片對于輕量化的要求將是碳纖維需求的關(guān)鍵引擎。由于西方國家加強(qiáng)了高端碳纖維及生產(chǎn)設(shè)備對我國的限制，我國碳纖維在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用占比僅為3.48%，現(xiàn)如今民用碳纖維需求高增將會積極推動國內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備的自主化，進(jìn)而為今后具備生產(chǎn)高端碳纖維的能力創(chuàng)造先決條件。2.2、風(fēng)電領(lǐng)域：海上風(fēng)電迎機(jī)遇，未來增長空間廣闊2.2.1、碳中和頂層設(shè)計政策落地，清潔能源發(fā)展力度加碼碳達(dá)峰具體行動方案出臺，清潔能源長期發(fā)展目標(biāo)明確。雙碳目標(biāo)發(fā)布以來，關(guān)于碳達(dá)峰的各種具體政策持續(xù)出臺，風(fēng)光等清潔能源長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)明確。2021年10月24日，中共中央、國務(wù)院正式印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，要求：（1）到2025年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右；（2）到2030年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上；（3）到2060年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%以上。2021年10月26日，國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動方案的通知》，提出堅持陸海并重，推動風(fēng)電協(xié)調(diào)快速發(fā)展，完善海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，鼓勵建設(shè)海上風(fēng)電基地;推進(jìn)退役風(fēng)電機(jī)組葉片等新興產(chǎn)業(yè)廢物循環(huán)利用，以及“海上風(fēng)電+海洋牧場”等低碳農(nóng)業(yè)模式。大基地項目規(guī)劃，托底風(fēng)光行業(yè)發(fā)展?！笆奈濉逼陂g規(guī)劃九大清潔能源基地和五大海上風(fēng)電基地，2021年3月公布的《“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出，要建設(shè)九大清潔能源基地和五大海上風(fēng)電基地。九大清潔能源基地包括金沙江上游、金沙江下游、雅礱江流域、黃河上游、黃河幾字灣、河西走廊、新疆、冀北、松遼等清潔能源基地；五大海上風(fēng)電基地為廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風(fēng)電基地。大基地建設(shè)規(guī)劃將成為“十四五”期間風(fēng)光新增裝機(jī)的重要源頭。大基地拉開序幕，百萬、千萬千瓦基地項目浮出水面。目前九大清潔能源基地和五大海上風(fēng)電基地所涉及的相關(guān)省份均已出臺“十四五”期間風(fēng)電和光伏的規(guī)劃，不少地區(qū)規(guī)劃了百萬千瓦乃至千萬的新能源大基地項目。根據(jù)北極星太陽能光伏網(wǎng)統(tǒng)計，目前各?。▍^(qū)/市）規(guī)劃百萬千瓦大基地項目46個，千萬千瓦大基地項目41個。首批100GW風(fēng)光大基地項目有序開工建設(shè)，預(yù)計風(fēng)光各占一半。目前，首批100GW風(fēng)光大基地項目已經(jīng)有序開工，預(yù)計風(fēng)光各占一半。根據(jù)北極星太陽能光伏網(wǎng)統(tǒng)計，自2021年10月中旬以來，全國已有超過46.34GW風(fēng)光大基地項目陸續(xù)開工建設(shè)，已公布的總投資達(dá)2068億元。2.2.2、全球風(fēng)電蓬勃發(fā)展，海上風(fēng)電裝機(jī)量持續(xù)高增全球風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)步增長，海上風(fēng)電始終維持高速增長。根據(jù)全球風(fēng)能理事會（GWEC）發(fā)布的數(shù)據(jù)，過去十年間全球風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模由2010年的198GW增長至2020年的743GW，CAGR為14%。其中陸上風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模為707GW。2020年，全球風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模93GW，同比增長54%，新增裝機(jī)規(guī)模創(chuàng)歷史新高。近年來，隨著陸上富風(fēng)區(qū)域的逐漸飽和，海上風(fēng)電發(fā)展迅速，一直維持較高增速。截至2020年末，全球海上風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)35GW，2016-2020年CAGR為24%。我國風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)步增長，海上風(fēng)電勢頭迅猛后來居上。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2021年11月，我國風(fēng)電累計裝機(jī)規(guī)模為305GW，2011-2020年的CAGR為22%。經(jīng)歷了2020年陸上風(fēng)電搶裝行情之后，2021年風(fēng)電新增裝機(jī)速度有所放緩。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年1-11月我國風(fēng)電新增裝機(jī)容量24.7GW，同比增長8%。雖然我國海上風(fēng)電起步較晚，但近五年來發(fā)展勢頭迅猛，每年新增裝機(jī)量都持續(xù)刷新記錄，2020年的裝機(jī)量更是超越歐洲，占全球新增總量的50.4%。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2021年6月底，我國海上風(fēng)電總裝機(jī)量突破11GW，與陸上風(fēng)電一樣，躍居全球首位。2.2.3、風(fēng)電葉片趨于大型化，輕量化需求驅(qū)動碳纖維發(fā)展風(fēng)機(jī)的大型化是未來發(fā)展的趨勢。風(fēng)電項目建設(shè)成本主要來源于風(fēng)電機(jī)組、電力設(shè)施和安裝工程等環(huán)節(jié)。根據(jù)北極星電力網(wǎng)數(shù)據(jù)，風(fēng)電機(jī)組、電力設(shè)施和安裝工程占陸上風(fēng)電建設(shè)成本的85%、占海上風(fēng)電建設(shè)成本的63%。陸上風(fēng)電建設(shè)成本中風(fēng)電機(jī)組占70-80%，因此風(fēng)電機(jī)組降本是推動陸上風(fēng)電項目建設(shè)成本降低的關(guān)鍵。海上風(fēng)電由于其安裝和樁基建設(shè)的復(fù)雜性，使得風(fēng)電機(jī)組成本只占30%左右，而安裝和樁基共占30-40%。因而，風(fēng)電機(jī)組、安裝工程和樁基建設(shè)三方面同時降本才能有效推動海上風(fēng)電項目建設(shè)成本降低。由于中央不再對海上風(fēng)電進(jìn)行補(bǔ)貼，降低風(fēng)電成本及提高經(jīng)濟(jì)性勢在必行。根據(jù)財政部、國家發(fā)改委、國家能源局在2020年1月發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》，自2020年起新增的海上風(fēng)電項目將不再納入中央財政補(bǔ)貼范圍之中，而存量項目需要在2021年12月31日前完成全部機(jī)組并網(wǎng)才能享受補(bǔ)貼。風(fēng)機(jī)大型化是風(fēng)電長期降本的有效途徑。風(fēng)電機(jī)組功率大型化主要從三方面推動風(fēng)電長期降本：（1）降低風(fēng)機(jī)單瓦制造成本；（2）降低風(fēng)電場建設(shè)成本；（3）提高風(fēng)機(jī)利用小時數(shù)和發(fā)電效率，增加發(fā)電量，從而降低度電成本。（1）降低單瓦制造成本：制造大功率風(fēng)機(jī)時，功率增加速度要大于零部件用量的增加速度，從而單瓦成本隨著功率的提升而下降。此外，目前整機(jī)企業(yè)采用平臺化、模塊化設(shè)計理念，不同型號的風(fēng)機(jī)許多零部件可以通用，這樣還可以帶來規(guī)?；当?。例如VestasV112機(jī)型相比V82機(jī)型功率提升了82%，而整體材料用量反而下降了9.7%；明陽智能MySE5.0-166機(jī)型相比MySE2.5-121機(jī)型功率提升了1倍，而關(guān)鍵部件提升只有20-45%。（2）降低風(fēng)電場建設(shè)成本：在滿足風(fēng)場總體裝機(jī)規(guī)模的情況下，風(fēng)機(jī)數(shù)量與單機(jī)功率成反比。盡管單機(jī)功率提升會導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的成本略有上升，但是風(fēng)電機(jī)組的成本只占整個風(fēng)場成本的40%，如果風(fēng)機(jī)數(shù)量能夠減少，可以有效降低建設(shè)成本，包括平臺基礎(chǔ)、安裝施工等。根據(jù)《平價時代風(fēng)電項目投資特點(diǎn)與趨勢》中的數(shù)據(jù)，當(dāng)風(fēng)機(jī)功率由2.0MW提升4.5MW時，風(fēng)電項目靜態(tài)投資成本降低14.5%，LCOE下降13.6%，全投資IRR增加2.4pct。（3）提升發(fā)電效率：通過增加葉片的長度來擴(kuò)大受風(fēng)面積，捕捉更多的風(fēng)能。在同等風(fēng)速下，風(fēng)機(jī)發(fā)電量與受風(fēng)面積成正比。根據(jù)GE《2025中國風(fēng)電度電成本》，掃風(fēng)面積增加一倍，可以提高一倍的發(fā)電量，使得度電成本下降30%。同時，掃風(fēng)面積的提升使得超低風(fēng)速資源也具備了開發(fā)價值，尤其是現(xiàn)在陸上富風(fēng)區(qū)域逐漸飽和疊加海上風(fēng)場天氣變幻無常，捕捉低風(fēng)速資源能夠有效提升風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。葉片大型化對復(fù)合材料提出了更高標(biāo)準(zhǔn)，碳纖維能夠滿足其要求。近年來，為了提高風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率呈上漲態(tài)勢，而風(fēng)電葉片長度與風(fēng)機(jī)功率成正比。大型化風(fēng)機(jī)對于葉片提出了更高的要求，而碳纖維材料能夠滿足大型化所需輕量化、高強(qiáng)度、高模量的要求。傳統(tǒng)的玻璃纖維葉片在長度超過一定閾值之后，質(zhì)量過大導(dǎo)致性能降低，出現(xiàn)共振扭轉(zhuǎn)等問題。相較于玻纖，碳纖維的密度小30%，強(qiáng)度大40%，模量高3-8倍。高性能碳纖維復(fù)合材料受到平面的沖擊力時，內(nèi)部縱橫交錯的碳纖維絲能夠有效地分散受力，避免破裂的發(fā)生。兼顧強(qiáng)度、剛度的同時，材料密度越小單位體積質(zhì)量越輕。根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，碳纖維比玻璃鋼葉片質(zhì)量輕30%以上；當(dāng)前風(fēng)輪直徑已突破120m，葉片重量達(dá)18噸，采用碳纖維的120m風(fēng)輪葉片可以有效減少總體自重達(dá)38%，成本下降14%，從而保證風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和轉(zhuǎn)換效率。全球風(fēng)電巨頭Vestas專利即將到期，碳纖維滲透率有望進(jìn)一步提高。風(fēng)電葉片主梁所用碳纖維有預(yù)浸料、真空灌注、拉擠成型三種工藝。前兩種工藝缺點(diǎn)較為明顯，成本高且效率低：預(yù)浸料長期儲存需要冷凍環(huán)境，額外增加了葉片的生產(chǎn)成本；真空灌注是閉模成型工藝，準(zhǔn)備工作繁瑣，而且真空程度對于材料質(zhì)量有很大影響。在2016年，Vestas在拉擠碳梁工藝上取得突破，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)為：（1）通過拉擠工藝的生產(chǎn)方式有效提高了纖維體積含量，減輕了主體承載部分的質(zhì)量；（2）通過標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)模式有效提高了生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品性能的一致性和穩(wěn)定性；（3）降低了運(yùn)輸成本和最后組裝整體成型的生產(chǎn)成本；（4）預(yù)浸料和織物都有一定的邊角廢料，拉擠梁片及整體灌注極少。采用這種設(shè)計和工藝制造的碳纖維主梁，兆瓦級的葉片均可使用，擴(kuò)展了碳纖維的使用范圍。Vestas在2002年7月向中國、丹麥、歐洲等國家或國際性知識產(chǎn)權(quán)局申請了以碳纖維條為主要材料生產(chǎn)風(fēng)電葉片的相關(guān)專利，限制了其他企業(yè)使用碳纖維主梁制作葉片。風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模疊加碳纖維滲透率的提升，大絲束需求量有望迎來高速增長。在“雙碳”背景下，風(fēng)電已經(jīng)成為全球重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。2020年全球新增風(fēng)電裝機(jī)容量103GW，風(fēng)電葉片用碳纖維的需求量為3.06萬噸，意味著1GW風(fēng)電裝機(jī)需要約297噸碳纖維。根據(jù)中國巨石的數(shù)據(jù)，1GW風(fēng)電裝機(jī)需用玻纖1萬噸，可得當(dāng)前碳纖維滲透率僅為3%左右。未來隨著拉擠工藝的普及，碳纖維滲透率逐步提高，越來越多的葉片將會使用拉擠碳梁，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)功率有望進(jìn)一步提高，海風(fēng)新增裝機(jī)將會迎來放量。根據(jù)GWEC預(yù)測，未來中國海上風(fēng)電蓬勃發(fā)展有望帶動全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)量大幅上漲，預(yù)計到2025年，全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)23.9GW，2021-2025年CAGR為31%。2.3、儲氫瓶：氫能行業(yè)發(fā)展帶動儲氫瓶碳纖維的需求增長氫能的儲運(yùn)根據(jù)氫或儲氫材料形態(tài)的不同主要分為氣態(tài)儲運(yùn)、液態(tài)儲運(yùn)、固態(tài)儲運(yùn)及有機(jī)液體儲運(yùn)等四種方式：（1）氣態(tài)儲運(yùn)，主要包括近距離運(yùn)輸?shù)母邏洪L管拖車以及長距離運(yùn)輸?shù)墓艿肋\(yùn)輸，其中管道運(yùn)輸適用于大規(guī)模氫氣運(yùn)輸；（2）液態(tài)儲運(yùn)，低溫液態(tài)儲氫是將氫氣冷凍至零下252.72℃以變?yōu)橐后w加注到絕熱容器中進(jìn)行儲運(yùn)，儲運(yùn)工具主要為用于長距離、大規(guī)模運(yùn)輸?shù)囊簹洳酃捃?；?）固態(tài)儲運(yùn)，是以金屬氫化物、化學(xué)氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學(xué)吸附和物理吸附的方式進(jìn)行氫儲運(yùn)，對儲運(yùn)工具并無特殊要求；（4）有機(jī)液體儲運(yùn)，是通過加氫反應(yīng)將氫氣固定到芳香族有機(jī)化合物并形成穩(wěn)定的氫有機(jī)化合物液體，最終以液體槽罐車進(jìn)行儲運(yùn)。高壓氣態(tài)儲氫目前是國內(nèi)主流的儲氫方式。在主要的氫儲運(yùn)技術(shù)中，最成熟的是高壓氣態(tài)儲運(yùn)，也是現(xiàn)階段國內(nèi)最主要的氫儲運(yùn)方式。氣態(tài)儲運(yùn)常溫即可實(shí)現(xiàn)快速充放氫，成本較低，因此得到廣泛應(yīng)用，但儲氫量較低，且對高壓儲氫罐存在較高的技術(shù)要求。另一方面，管道運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長距離運(yùn)輸?shù)闹匾绞剑芎男∏页杀据^低。但類似于天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，輸氫管道建設(shè)所需一次性投資較大，基建成本高昂且建設(shè)周期較長。相較于歐美國家已相對成熟的輸氫管網(wǎng)系統(tǒng)，中國輸氫管道建設(shè)仍處于起步階段。而在現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)中混入氫氣是初期管道輸氫的主要探索方向。國產(chǎn)IV型瓶技術(shù)取得突破，將帶動碳纖維需求提升。高壓氫氣瓶主要分為四個型號：（1）I型全金屬氣瓶，（2）II型金屬內(nèi)膽纖維環(huán)向纏繞氣瓶，（3）III型金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶，（4）IV型非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶。其中，I型、II型氣瓶由于質(zhì)量過大、儲氫密度低，難以滿足氫燃料電池汽車的儲氫需求，主要用于工業(yè)、加氫站等固定地點(diǎn)用途。而III型、IV型氣瓶采用了纖維全纏繞的方式，具有質(zhì)量輕、儲氫密度高、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于車載領(lǐng)域。目前，國內(nèi)主要采用III型儲氫瓶（35MPa），相較于國際主流的IV型70MPa高壓儲氫瓶仍存在一定的技術(shù)差距，但在2020年末我國國產(chǎn)IV型瓶技術(shù)取得了重大突破。沈陽斯林達(dá)安科新技術(shù)有限公司生產(chǎn)的70MPa氫氣瓶，已經(jīng)通過型式檢驗，各項參數(shù)均滿足《車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》國家標(biāo)準(zhǔn)，成為國內(nèi)首家IV型瓶通過技術(shù)評審的企業(yè)。相同體積下，壓力與儲氫量成正比，IV型瓶成為氫燃料電池汽車的首選儲氫瓶，續(xù)航里程可以有效提高。根據(jù)中科院寧波材料所特種纖維事業(yè)部的數(shù)據(jù)，氫能商用車攜帶4個儲氫瓶，單個儲氫瓶碳纖維用量約80Kg；乘用車攜帶2個儲氫瓶，單瓶碳纖維用量為37.5kg。在燃料電池汽車示范應(yīng)用政策的推動下，我國氫燃料電池汽車保有量將會逐步增加，從而帶動碳纖維需求的大幅提升。2.4、熱場材料：光伏發(fā)展帶動碳碳復(fù)材高速成長，對碳纖維有海量需求碳碳復(fù)材是碳纖維及其織物增強(qiáng)的碳基體復(fù)合材料，除了繼承碳纖維的高性能以外，還具備抗熱沖擊性能好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，力學(xué)特性隨著溫度升高而增大，是目前唯一能在2200℃以上保持高溫強(qiáng)度的復(fù)合材料，主要應(yīng)用于剎車盤、航天部件以及熱場部件三個領(lǐng)域。近年來，前兩個應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展平穩(wěn)，熱場部件的需求則是受到光伏行業(yè)高速發(fā)展的拉動。碳基復(fù)材性能優(yōu)于石墨，能夠契合光伏發(fā)展趨勢。熱場是硅片拉晶過程中的耗材，主要用于單晶硅爐內(nèi)的坩堝、導(dǎo)流筒、保溫筒、加熱器等部件。為熔化硅料，需要溫度達(dá)到1600℃以上，要求熱場材料要有較好的耐熱性能，因此長期以來熱場材料都以等靜壓石墨為主，碳基復(fù)材為輔。隨著光伏新增裝機(jī)規(guī)模的增長，硅片的需求逐年上升，單晶爐的投料量也從2016年的300kg提升至2020年的1900kg，坩堝尺寸也從原來的16-20英寸提高到現(xiàn)在的32-36英寸。坩堝容量的提升對于材料的承載性要求也更高，等靜壓石墨是由石墨顆粒壓制成型的脆性材料，而碳基復(fù)材抗折強(qiáng)度超過150MPa，能夠承載更大重量，保證了生產(chǎn)安全性，同時使用壽命也更長，更加契合熱場大型化的發(fā)展趨勢。隨著坩堝制作工藝、拉棒技術(shù)的提升，單晶爐投料量仍具備成長空間，碳碳熱場則是硅片企業(yè)必須的生產(chǎn)設(shè)備。國產(chǎn)碳基復(fù)材逐步替代進(jìn)口高純度石墨，光伏持續(xù)高增將帶動碳纖維需求大幅提升。早期，國內(nèi)硅片企業(yè)的熱場材料主要依靠從德國西格里、日本東洋碳素進(jìn)口高純、高強(qiáng)等靜壓石墨，不僅供貨周期長，而且成本較高。2016年伊始，金博股份和西安超碼等企業(yè)實(shí)現(xiàn)了碳基復(fù)材的低成本、規(guī)?；a(chǎn)，國內(nèi)硅片企業(yè)逐步轉(zhuǎn)向使用國產(chǎn)碳碳熱場。根據(jù)金博股份的招股說明書，碳基復(fù)材滲透率從2010年的10%以下提高至2019年的50%以上。“碳中和”時代來臨，光伏發(fā)電作為清潔能源，是全球重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，未來光伏新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)計維持較高的增速，硅片企業(yè)對碳碳熱場的需求有望繼續(xù)高速增長。3、供給端：國內(nèi)企業(yè)技術(shù)突破擴(kuò)建產(chǎn)能，空間可期3.1、國外企業(yè)占據(jù)高端產(chǎn)能，國內(nèi)企業(yè)正在奮力歐美日企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢，碳纖維生產(chǎn)工藝已非常成熟。1959年日本大阪工業(yè)試驗所成功發(fā)明了PAN基碳纖維的制備技術(shù)，由此揭開了全球碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕。國際上PAN基碳纖維的生產(chǎn)于上世紀(jì)60年開始起步，日本、英國是最先開啟實(shí)驗室研發(fā)碳纖維，而美國于當(dāng)時專注攻克粘膠基碳纖維，所以在此方面發(fā)展稍晚一步。進(jìn)入70年代，日、英、美三國企業(yè)開始頻繁合作，開始工程化技術(shù)的研發(fā)以及應(yīng)用領(lǐng)域的開拓，成功將碳纖維應(yīng)用在高爾夫球桿、釣魚竿等方面，同時碳纖維復(fù)合材料在航天航空結(jié)構(gòu)上也取得突破，還實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。90年代開始，碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速，行業(yè)正式進(jìn)入了工業(yè)化時代，單線產(chǎn)能突破千噸/年。日本東麗公司作為行業(yè)翹楚，早在當(dāng)時就基本完成了現(xiàn)有絕大部分產(chǎn)品型號的研發(fā)和生產(chǎn)，包括初期的T300、中期的T800和T1000、末期的M60J。進(jìn)入21世紀(jì)之后，碳纖維的應(yīng)用不再僅限于軍工和宇航，風(fēng)電、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)大?？偟膩碚f，由于歐美日企業(yè)很早就開始研發(fā)碳纖維技術(shù)，并將技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相融合，具備先發(fā)優(yōu)勢，占據(jù)很大一部分的市場份額，對高端碳纖維的市場更是形成了壟斷。目前，世界碳纖維技術(shù)主要由日本企業(yè)掌握，其生產(chǎn)的碳纖維無論是質(zhì)量還是數(shù)量均處于世界領(lǐng)先地位。日本的三家碳纖維企業(yè)（東麗、東邦、三菱）占據(jù)全球PAN基碳纖維約50%的市場份額，日本東麗則是全球高性能碳纖維的龍頭企業(yè)。國內(nèi)發(fā)展稍有停滯，如今積極發(fā)展有望縮小差距。我國PAN基碳纖維的研究可以追溯到1962年，與日本同時起步。由于國外知名碳纖維企業(yè)囿于“巴黎統(tǒng)籌條約”的限制，不愿出售相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備，僅有英國RK公司愿意出售極小產(chǎn)量的中試線，中國碳纖維行業(yè)于上世紀(jì)90年代一直處于停滯狀態(tài)，直到進(jìn)入新世紀(jì)之后，科技部設(shè)立碳纖維專項，將碳纖維列入863計劃新材料領(lǐng)域，才算是恢復(fù)發(fā)展。2008年，以國有企業(yè)為主的大量工業(yè)企業(yè)涌入碳纖維行業(yè)，但大多企業(yè)在一些關(guān)鍵技術(shù)上毫無突破，生產(chǎn)線運(yùn)行效率較低且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。2010年開始，碳纖維行業(yè)格局發(fā)生優(yōu)化，優(yōu)勝劣汰，從原先的40多家企業(yè)減少到了十多家企業(yè)。隨著下游應(yīng)用的拓展，碳纖維的需求逐步提升，倒逼上游企業(yè)開始大力發(fā)展，一些企業(yè)在工業(yè)級大絲束碳纖維的生產(chǎn)工藝上取得突破，具備產(chǎn)業(yè)鏈自主化能力的產(chǎn)品類型。3.2、技術(shù)取得突破，為碳纖維奠定基礎(chǔ)完整的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從原油到終端應(yīng)用的制造過程。上游企業(yè)從石油、天然氣等化石燃料中制取丙烯，并經(jīng)過氨氧化得到丙烯腈。丙烯腈通過聚合制成紡絲原液，然后紡絲成型得到聚丙烯腈（PAN）原絲。原絲需要經(jīng)過多段氧化爐制成預(yù)氧絲，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下經(jīng)過低溫和高溫碳化后得到碳纖維。碳纖維可以制成碳纖維織物和碳纖維預(yù)浸料，也可以與樹脂、陶瓷等材料相結(jié)合制成碳纖維復(fù)合材料，最后由各種成型工藝得到下游應(yīng)用需要的最終成品。3.2.1、原絲：碳纖維的核心原材料，直接決定其各項性能指標(biāo)原絲制備是碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)。碳纖維原絲的質(zhì)量和成本很大程度上決定了碳纖維的性能和成本，PAN原絲需要經(jīng)過預(yù)氧化、碳化轉(zhuǎn)化成碳纖維，這是一個復(fù)雜的過程，碳纖維的缺陷主要源于各環(huán)節(jié)的誤差，其中90%的缺陷是從原絲遺傳而來。如果原絲的分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)存在不同程度的缺陷，將會對碳纖維的質(zhì)量和性能造成嚴(yán)重的影響。碳纖維的強(qiáng)度顯著依賴于原絲的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)及致密性，線密度越低，原絲中存在的缺陷越少，提高均一性有助于獲取高強(qiáng)度的碳纖維。原絲制備的技術(shù)壁壘和工藝差別主要在紡絲環(huán)節(jié)。碳纖維原絲的工藝主要包含聚合、制膠、紡絲三個過程。經(jīng)過長期的技術(shù)研究與工程化實(shí)踐，碳纖維行業(yè)主要形成了兩種紡絲工藝：濕法紡絲和干噴濕法紡絲。干噴濕紡和濕法紡絲這兩種工藝存在較大差異：（1）濕法紡絲更適合制備大絲束：高溫的紡絲液從噴絲頭出來之后，直接進(jìn)入了溫度較低的溶劑里會更容易冷卻和凝固下來，凝固之后更利于大絲束的紡絲，但在凝固之后還需要進(jìn)行拉伸，表面容易起皮，所以大絲束碳纖維的強(qiáng)度相較于小絲束會差一些。（2）干噴濕紡工藝有效結(jié)合了干法和濕法，在紡絲速度和原絲性能方面均具有明顯優(yōu)勢，適合制備小絲束：相較于濕法紡絲，干噴濕紡的噴絲頭不會直接浸入凝固浴，噴頭溫度可以獨(dú)立精準(zhǔn)控制，紡絲液由噴絲版噴出之后在進(jìn)入凝固浴前會經(jīng)過一段空氣層，紡絲液在空氣層中會發(fā)生一定的拉伸流動，不僅提高紡絲速度，還有利于大分子鏈的取向。干噴濕紡制成的原絲結(jié)構(gòu)相較于濕紡工藝更為均勻致密，截面更容易圓滑，從而提高力學(xué)性能。干噴濕紡工藝的難度較大，目前世界上也僅有少部分企業(yè)掌握了該工藝，并且已經(jīng)生產(chǎn)出了成熟的系列產(chǎn)品。國際上日本東麗和美國赫氏率先實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡工藝的突破，而國內(nèi)中復(fù)神鷹于2013年取得突破，恒神股份于2014年建成干噴濕紡的生產(chǎn)線，光威復(fù)材于2019年通過了T700級別碳纖維干噴濕紡產(chǎn)業(yè)化制備項目的鑒定，發(fā)展速度較快，未來可期。3.2.2、碳絲：受制于核心生產(chǎn)設(shè)備，國內(nèi)碳纖維在穩(wěn)定性方面稍有欠缺碳化環(huán)節(jié)壁壘較高，國產(chǎn)核心裝備與世界領(lǐng)先水平仍有差距。碳纖維原絲經(jīng)過多段氧化爐在空氣氣氛下反應(yīng)得到預(yù)氧絲；預(yù)氧絲在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，分別經(jīng)過低溫碳化、高溫碳化得到碳絲；隨后經(jīng)表面處理后進(jìn)行上漿，最后烘干得到碳纖維成品。預(yù)氧化是原絲到碳纖維過程中比較重要且耗時較長的一個階段，在預(yù)氧化過程中，溫度是重要的影響因素，期間發(fā)生的環(huán)化、脫氫、芳構(gòu)化、氧化、交聯(lián)等反應(yīng)可導(dǎo)致熱氧穩(wěn)定化纖維共軛梯形結(jié)構(gòu)的形成，保證其在后續(xù)高溫炭化過程中不會熔融，對最終碳纖維的結(jié)構(gòu)形成和性能起著決定性的作用。一般預(yù)氧化時間短，外表皮層結(jié)構(gòu)較薄；時間加長之后皮層會逐漸加厚。熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)是工業(yè)預(yù)氧化爐中最具技術(shù)含量的部分，該系統(tǒng)能夠直接形成預(yù)氧化爐內(nèi)部的等溫區(qū)域，對爐體內(nèi)部工作空間的溫度均勻性起到了決定性的作用。原絲預(yù)氧化是一個放熱的過程，在預(yù)氧化過程中會伴隨大量熱量的產(chǎn)生，如果熱量不能及時轉(zhuǎn)移散發(fā)出去，會造成蓄熱和局部過熱，從而影響纖維的氧化均一性，甚至?xí)斐衫w維燒斷或起火燃燒。當(dāng)前，我國企業(yè)制造的預(yù)氧化爐在相關(guān)指標(biāo)方面與國際領(lǐng)先水平有著不小的差距，這也是制約我國高性能碳纖維發(fā)展的主要原因。部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)突破，碳纖維國產(chǎn)替代可期。碳纖維的制備工藝流程復(fù)雜，涉及的工藝參數(shù)較多，掌握這些工藝參數(shù)往往需要經(jīng)過長時間的積累。碳纖維屬于戰(zhàn)略物資，國外對中國有一定程度的封鎖，氧化爐和碳化爐很難從國外知名企業(yè)直接購買，尤其是軍工領(lǐng)域。隨著我國在碳纖維領(lǐng)域取得突破，包括精功科技在高質(zhì)量的碳纖維整線設(shè)備實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，國外對我國生產(chǎn)工業(yè)級（民用）碳纖維的企業(yè)不再實(shí)施封鎖禁售。根據(jù)精功科技公告，公司向吉林國興碳纖維有限公司出售4條2500噸的生產(chǎn)線，售價共計6.5億元。由此可見，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)具備生產(chǎn)千噸級的碳纖維整線設(shè)備，而且相較于進(jìn)口設(shè)備，國產(chǎn)設(shè)備成本更低，未來民用碳纖維國產(chǎn)替代化有望加速。3.3、下游需求高增，國產(chǎn)碳纖維迎來歷史機(jī)遇中國運(yùn)行產(chǎn)能迅速攀升，未來碳纖維國產(chǎn)率有望逐步提高。2020年，全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能為17.17萬噸，同比增長10.81%。其中，中國大陸碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能為3.62萬噸，同比增長34.64%，增速明顯快于全球，以至于中國大陸運(yùn)行產(chǎn)能已經(jīng)升至全球第二位。細(xì)分供應(yīng)來源來看，2020年國產(chǎn)碳纖維供應(yīng)量為1.85萬噸，進(jìn)口碳纖維3.04萬噸，同比增速分別為53.75%、17.46%。雖然當(dāng)前我國碳纖維主要依靠進(jìn)口，但是國產(chǎn)碳纖維連續(xù)三年保持了20%以上的增長速度，直觀說明國內(nèi)碳纖維企業(yè)在生產(chǎn)方面取得了不小的進(jìn)步。中國碳纖維需求結(jié)構(gòu)與全球相比有著明顯差異，風(fēng)電葉片領(lǐng)域貢獻(xiàn)主要需求。在國內(nèi)“雙碳”背景下，國家大力發(fā)展清潔能源，風(fēng)力發(fā)電、氫燃料電池汽車、光伏等領(lǐng)域?qū)μ祭w維有著海量需求，隨著國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)能的擴(kuò)展和制品質(zhì)量的提升，未來碳纖維國產(chǎn)率將會穩(wěn)步提升。以大絲束碳纖維為切入點(diǎn)，國內(nèi)企業(yè)將會對碳纖維生產(chǎn)工藝愈發(fā)嫻熟和理解，假以時日或?qū)⒃诟咝阅芴祭w維上取得突破，碳纖維空間廣闊。

功率半導(dǎo)體IGBT行業(yè)研究：新能源驅(qū)動成長_國產(chǎn)化率加速攀升一、市場篇：新能源助力IGBT高增長，缺貨推動國產(chǎn)化加速1.功率半導(dǎo)體市場穩(wěn)健增長，IGBT增速領(lǐng)先功率半導(dǎo)體是電子裝臵中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，是能夠支持高電壓、大電流的半導(dǎo)體，主要用于改變電壓、頻率、電力轉(zhuǎn)換（將直流（DC）轉(zhuǎn)換為交流（AC），將交流（AC）轉(zhuǎn)為為直流（DC））。功率半導(dǎo)體主要產(chǎn)品包括功率器件（二極管、IGBT、MOS、BJT）、功率IC，二極管、晶閘管、BJT屬于第一代功率半導(dǎo)體器件，MOS、IGBT屬于第二代功率半導(dǎo)體器件，附加值更高。2020年全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)452億美元，中國市場占比約為40%，功率IC市場規(guī)模達(dá)243億元（占比54%），功率器件&模塊市場規(guī)模達(dá)209億美元（占比46%）、2016~2020年CAGR達(dá)7%，從市場規(guī)模占比來看，整流器、MOSFET、IGBT是最重要的功率器件，市場占比達(dá)19%、41%、31%，從成長性來看，IGBT成長性最佳、2016~2020年CAGR達(dá)14%。二極管：是不可控型功率半導(dǎo)體器件，主要用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，功能類似于機(jī)械單向閥，在一個方向上以最小的電阻傳導(dǎo)電流，稱為正向，同時防止電流流向相反的方向。優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)和原理簡單，缺點(diǎn)在于無法控制通斷且電流只能正向流通。晶閘管：又稱為可控硅整流器，是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）：金氧半場效晶體管，是一種全控型電壓驅(qū)動器件，依照其工作載流子的極性不同可分為“N型”和“P型”，正持續(xù)柵極電壓控制開通，負(fù)持續(xù)柵極電壓控制并保持關(guān)斷，具有開關(guān)頻率高速度快、輸入阻抗高、抗擊穿性好、驅(qū)動功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)在于通態(tài)壓降大，電流、電壓額定低等。MOSFET主要運(yùn)用于消費(fèi)電子、通訊、工業(yè)、汽車電子等領(lǐng)域的中小功率場合例如電腦電源、充電樁等。2020年MOS市場規(guī)模為81億元，2016~2020年CAGR達(dá)9%。BJT（雙極型晶體管）：是一種全控型電流驅(qū)動器件，具有三個引腳（基極、集電極和發(fā)射極）和兩個結(jié)（P結(jié)和N結(jié)），晶體管中的電荷流動主要由于載流子在PN結(jié)處的擴(kuò)散作用和漂移作用。雙極性晶體管能夠放大信號，同時具有通態(tài)壓降小、通態(tài)損耗小的優(yōu)點(diǎn)，適合給可預(yù)測電流消耗的設(shè)備供電，被用于構(gòu)成放大器電路、驅(qū)動揚(yáng)聲器和電動機(jī)等設(shè)備，并廣泛運(yùn)用于航天航空、醫(yī)療機(jī)械和機(jī)器人等領(lǐng)域。BJT的主要缺點(diǎn)在于驅(qū)動功率大，頻率低，在高電壓工作條件下電流增益很低。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）：是由MOS、BJT組成的復(fù)合全控型功率半導(dǎo)體，兼具M(jìn)OS輸入阻扛高、BJT導(dǎo)通電壓低的兩大優(yōu)勢，驅(qū)動功率小且飽和電壓低，適用于高壓、大電流領(lǐng)域，是電力電子裝臵的CPU。2.需求端：新能源驅(qū)動成長，全球/中國十年CAGR達(dá)13%/15%2020年全球IGBT市場規(guī)模達(dá)66.5億美元，2016~2020年CAGR達(dá)14%。中國市場約占全球市場的40%。從產(chǎn)品類型來看，IGBT可分為單管、IPM、模塊，2020年單管、IPM、模塊市場規(guī)模占比為24%、22%、55%。IGBT單管主要應(yīng)用于小功率家用電器、分部式光伏逆變器、小功率變頻器，制造工藝為環(huán)氧注塑工藝。2020年市場規(guī)模達(dá)15.9億美元，2016~2020年CAGR達(dá)14%。IPM模塊應(yīng)用于白色家電中的變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)，制造工藝為環(huán)氧注塑工藝。2020年市場規(guī)模達(dá)14億美元，2016~2020年CAGR達(dá)5%。IGBT模塊應(yīng)用于大功率變頻器、電焊機(jī)、新能源車、集中式光伏等領(lǐng)域，制造工藝為灌膠工藝。2020年市場規(guī)模達(dá)36億美元，2016~2020年CAGR達(dá)18%。從電壓等級來劃分，600V以下的低壓IGBT主要應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，600V~1200V的中壓IGBT主要應(yīng)用于新能源車、光伏、家電、工業(yè)（電焊機(jī)、UPS）領(lǐng)域，1700V以上的超高壓IGBT主要應(yīng)用于軌交、風(fēng)電、智能電網(wǎng)領(lǐng)域。從下游應(yīng)用來劃分，根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2020年工業(yè)、家用、電動車、軌交、光伏、其他行業(yè)市場規(guī)模占比為31%、24%、9%、6%、4%。根據(jù)我們估算，我們預(yù)計2025年全球IGBT市場規(guī)模達(dá)954億元、2020~2025年CAGR為16%，中國IGBT市場規(guī)模達(dá)458億元、2020~2025年CAGR達(dá)21%。2030年全球IGBT市場規(guī)模達(dá)1609億元、2020~2030年CAGR達(dá)13%，中國IGBT市場規(guī)模達(dá)732億元、2020~2030年CAGR達(dá)15%。其中新能源車、光伏&儲能貢獻(xiàn)了最大增量。2.1新能源車：IGBT最大增量市場，國內(nèi)英飛凌、比亞迪、斯達(dá)三分天下新能源車市場是IGBT的最大增量，預(yù)計2025年全球新能源車IGBT市場規(guī)模達(dá)383億元、2020~2025年CAGR達(dá)48%，2030年全球新能源車IGBT市場規(guī)模達(dá)765億元，2020~2030年CGAR達(dá)31%。IGBT主要應(yīng)用在新能源車的電機(jī)控制系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、車載充電機(jī)，在主逆變器中IGBT將高壓電池的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動三相電機(jī)的交流電，在車載充電機(jī)中IGBT將220V交流電轉(zhuǎn)換為直流電并為高壓電池充電，在DC-DC變換器中IGBT將高壓電池輸出的高電壓轉(zhuǎn)化成低電壓后供汽車低壓供電網(wǎng)絡(luò)使用；此外，IGBT也廣泛應(yīng)用在PTC加熱器、水泵、油泵、空調(diào)壓縮機(jī)等輔逆變器中，完成小功率DC-AC轉(zhuǎn)換。我們估算單車IGBT價值量維持1700元。1）IGBT一般占新能源車BOM成本的5%。根據(jù)StrategyAnalytics，48V輕混車功率半導(dǎo)體單車價值量為90美元，純電動車功率半導(dǎo)體單車價值量達(dá)330美元（折合人民幣2100元）。2）一般A00乘用車IGBT單車價值量為800元，A級電動車IGBT單車價值量為2000元，2019~2021年新能源車中A00車占比為20%~25%，我們估算新能源車IGBT單車價值量為1700元。3）目前部分高端車型采用四驅(qū)系統(tǒng)（如理想one），四驅(qū)系統(tǒng)采用兩個電控模塊，我們估算四驅(qū)車型IGBT單車價值量達(dá)3200元，預(yù)計未來伴隨四驅(qū)車型滲透率持續(xù)提升，IGBT單車價值量持續(xù)提升，我們假設(shè)2025年四驅(qū)車型滲透率達(dá)15%，對應(yīng)2025年新能源車IGBT單車價值量達(dá)1980元，四年CAGR為4%，考慮正常年份下IGBT采購年降的影響，預(yù)計新能源車IGBT單車價值量維持在1700元。2021年全球新能源車銷量達(dá)650萬輛，對應(yīng)IGBT市場規(guī)模達(dá)111億元，中國新能源車銷量達(dá)350萬輛，對應(yīng)IGBT市場規(guī)模達(dá)60億元，考慮汽車電子價格正常年降、伴隨A級車占比、四驅(qū)車占比提升，預(yù)計新能源車IGBT單車價值量維持在1700元，假設(shè)2025、2030年全球新能源車銷量達(dá)2250萬輛（滲透率25%）、4500萬輛（滲透率50%），對應(yīng)IGBT市場規(guī)模達(dá)383億元、765億元，2020~2025年CAGR達(dá)48%、2020~2030年CAGR達(dá)31%；假設(shè)2025、2030年中國新能源車銷量達(dá)1200萬輛（滲透率40%）、1800萬輛（滲透率60%），對應(yīng)IGBT市場規(guī)模達(dá)204億元、306億元，2020~2025年CAGR達(dá)54%、2020~2030年CAGR達(dá)29%。2.2光伏&儲能：IGBT第二增量市場，國產(chǎn)化率有待提升預(yù)計2025年全球光伏&儲能IGBT市場規(guī)模達(dá)108億元、2020~2025年CAGR達(dá)30%，2030年全球光伏&儲能IGBT市場規(guī)模達(dá)280億元，2020~2030年CGAR達(dá)25%。IGBT是光伏逆變器、儲能逆變器的核心器件，集中式光伏主要采用IGBT模塊，分部式光伏主要采用IGBT單管或模塊（單相一般采用IGBT單管，三相可選擇IGBT單管或模塊）。光伏的功率半導(dǎo)體單MW價值量為2000~5000歐元，儲能功率半導(dǎo)體單MW價值量為2500~3500歐元，估算IGBT的單價為3000歐元/MW（折合2100萬元/GW）。根據(jù)固德威、錦浪科技的招股說明書，IGBT占原材料采購成本的11%~12%，原材料成本占營業(yè)成本的93%~94%，過去三年毛利率平均值為35%，我們推算IGBT價值量占逆變器市場規(guī)模的7%。2.3傳統(tǒng)領(lǐng)域：家電、工業(yè)及其他市場穩(wěn)健增長白電領(lǐng)域：IGBT主要應(yīng)用于變頻空調(diào)、變頻冰箱、變頻洗衣機(jī)，主要產(chǎn)品為IPM和IGBT單管。2020年中國家用變頻空調(diào)出貨量為8337萬臺、滲透率為58%，中國變頻洗衣機(jī)銷量達(dá)2627萬臺、滲透率為42%，中國變頻冰箱銷量達(dá)2506萬臺、滲透率為30%，假設(shè)未來每年變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)、變頻冰箱滲透率提升3%，變頻空調(diào)單臺IGBT價值量為40元，變頻冰箱、變頻洗衣機(jī)單臺IGBT價值量為10元，對應(yīng)2020、2025、2030年中國白電IGBT市場規(guī)模達(dá)54、70、85億元，2020~2025年CAGR達(dá)5%，2020~2030年CAGR達(dá)5%?？紤]中國空調(diào)產(chǎn)量占比達(dá)80%、冰箱產(chǎn)量占比達(dá)60%、洗衣機(jī)產(chǎn)量占比達(dá)40%，對應(yīng)2020、2025、2030年全球白電IGBT市場規(guī)模達(dá)73、94、115億元。工業(yè)及其他領(lǐng)域：2020年全球IGBT市場規(guī)模達(dá)67億美元（折合人民幣459億元），中國IGBT市場規(guī)模達(dá)26億美元（折合人民幣179億元），扣除新能源車、光伏儲能、白電領(lǐng)域市場需求，我們估算其他領(lǐng)域（主要包括工業(yè)、軌交、電源等領(lǐng)域）全球市場規(guī)模達(dá)303億元、中國市場規(guī)模達(dá)81億元，預(yù)計未來全球、中國其他領(lǐng)域以4%、6%的增速穩(wěn)健增長，對應(yīng)2025、2030年全球市場規(guī)模達(dá)369、449億元，中國市場規(guī)模達(dá)109、146億元。工控領(lǐng)域：主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋變頻器、逆變焊機(jī)、UPS。我們根據(jù)相關(guān)上市公司的采購成本構(gòu)成估算變頻器、逆變焊機(jī)、UPS中IGBT價值量占比為11%、5%、12%。預(yù)計2025、2030年全球工控IGBT市場規(guī)模達(dá)266、322億元，五年、十年CAGR達(dá)4%、4%。2.4SiC：優(yōu)勢突出，預(yù)計未來六年CAGR超34%第三代半導(dǎo)體材料逐漸成為半導(dǎo)體技術(shù)升級的重點(diǎn)方向。第一代半導(dǎo)體材料以硅（Si）、鍺（Ge）等為代表，第二代化合物材料以砷化鎵（GaAs）等為代表，第三代寬禁帶材料以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為代表。SiCMOSFETS優(yōu)勢突出，更適合高壓領(lǐng)域。相對于Si基材料，SiCMOSFETS具有低導(dǎo)通損耗、低開關(guān)損耗、高開關(guān)頻率、高功率密度等優(yōu)點(diǎn)，更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，適用于新能源車、風(fēng)電光伏等高壓領(lǐng)域，在800V高壓平臺的電動汽車可以充分體現(xiàn)快充、節(jié)能的優(yōu)勢。預(yù)計2025、2030年新能源車SiC模塊市場達(dá)218、478億元，五年、十年CAGR達(dá)72%、42%。目前SiC模塊主要應(yīng)用于高性能四驅(qū)車的后驅(qū)，特斯拉、比亞迪、小鵬均采用該方案，我們假設(shè)2025、2030年SiC模塊滲透率提升至15%、25%，考慮SiC模塊價格持續(xù)下降，預(yù)計2025、2030年新能源車SiC模塊市場達(dá)218、478億元，五年、十年CAGR達(dá)72%、42%?？紤]SiC模塊對IGBT的替代效應(yīng)，預(yù)計2025、2030年新能源車IGBT市場達(dá)325、574億元，五年、十年CAGR達(dá)45%、28%。目前國內(nèi)功率企業(yè)積極布局SiC市場，其車載潛在市場空間更大。3.供給端：缺貨漲價潮助力加速，2022年國產(chǎn)化率有望達(dá)38%3.1行業(yè)國產(chǎn)率較低，2019年僅12%從全球IGBT競爭格局來看，行業(yè)較為集中，根據(jù)Yole，2020年行業(yè)CR3達(dá)50%，英飛凌是行業(yè)絕對龍頭、市占率達(dá)27%。分產(chǎn)品類型來看：IGBT單管主要應(yīng)用于小功率家用電器、分部式光伏逆變器、小功率變頻器，制造工藝為環(huán)氧注塑工藝。2020年行業(yè)CR3達(dá)53%，英飛凌是行業(yè)絕對龍頭、市占率超29%，國內(nèi)士蘭微市占率達(dá)2.6%、位居第十名。IPM模塊應(yīng)用于白色家電中的變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)，制造工藝為環(huán)氧注塑工藝。2020年行業(yè)CR3達(dá)62%，三菱是行業(yè)絕對龍頭、市占率達(dá)33%，國內(nèi)士蘭微市占率達(dá)1.6%、位居第九名，華微電子市占率為0.9%、位居第十名。IGBT模塊應(yīng)用于大功率變頻器、電焊機(jī)、新能源車、集中式光伏等領(lǐng)域，制造工藝為灌膠工藝。2020年行業(yè)CR3達(dá)58%，英飛凌是行業(yè)絕對龍頭、市占率達(dá)36%，國內(nèi)斯達(dá)半導(dǎo)市占率達(dá)2.8%、位居第六名。行業(yè)國產(chǎn)化率較低，2019年僅12%。根據(jù)Yole，從產(chǎn)量來看，2015年國內(nèi)自給率為10%、2019年國內(nèi)自給率僅12%，行業(yè)自給率緩慢提升?？紤]海外產(chǎn)品規(guī)格更高、預(yù)計從市場規(guī)?？趶絹砜磭a(chǎn)化率更低。分行業(yè)來看：新能源車國產(chǎn)率較高，光伏國產(chǎn)化率接近于0。1）新能源車：得益于近年來中國新能源車市場蓬勃發(fā)展，帶動國內(nèi)IGBT廠商快速成長，新能源車國產(chǎn)化率相較較高，2019年比亞迪、斯達(dá)市占率達(dá)20%、17%。2020年斯達(dá)半導(dǎo)生產(chǎn)的汽車級IGBT模塊合計配套超過20萬套新能源車汽車、市占率達(dá)15%。2）光伏&儲能：2020年國內(nèi)該領(lǐng)域國產(chǎn)化率接近為0。根據(jù)固德威2021年年報，“IGBT元器件國內(nèi)生產(chǎn)商較少，與進(jìn)口部件相比，產(chǎn)品穩(wěn)定性、技術(shù)指標(biāo)存在一定差異。目前，國產(chǎn)IGBT元器件、IC半導(dǎo)體的性能穩(wěn)定性及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)未能完全滿足公司產(chǎn)品的技術(shù)要求，預(yù)計短期內(nèi)不能完全實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代?！?）工業(yè)：斯達(dá)半導(dǎo)是國內(nèi)工控IGBT龍頭，2019、2020年斯達(dá)工控和電源行業(yè)收入達(dá)6、7億元，對應(yīng)市占率約為7%、9%，工控行業(yè)國產(chǎn)化率較低。3.2缺貨漲價潮助力加速，2022年行業(yè)國產(chǎn)化率有望達(dá)38%2020年以來，需求端得益于新能源車、光伏需求爆發(fā)，供給端海外疫情反復(fù)限制海外產(chǎn)能，IGBT供需失衡，海外大廠交期持續(xù)上升，價格持續(xù)上升。得益于缺貨漲價潮，IGBT行業(yè)國產(chǎn)化率快速提升。1）2021年英飛凌功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)收入同增20%，國內(nèi)上市公司斯達(dá)半導(dǎo)體IGBT收入同增75%，士蘭微IGBT業(yè)務(wù)收入實(shí)現(xiàn)翻倍增長，比亞迪半導(dǎo)功率半導(dǎo)體收入同增152%，中車時代功率半導(dǎo)體收入同增33%，新潔能IGBT收入同增529%。2）我們估算2020、2021年國內(nèi)上市公司IGBT收入達(dá)31、57億元，同增59%、88%，國產(chǎn)化率達(dá)為17%、25%，提升5pct、8pct。分行業(yè)來看：新能源車、新能源發(fā)電、工控、白電領(lǐng)域國產(chǎn)化率快速攀升。1）新能源車：2021年比亞迪半導(dǎo)、斯達(dá)半導(dǎo)、時代電氣車載IGBT收入約為13、5、2億元，同比均實(shí)現(xiàn)翻倍增長，國產(chǎn)化率超30%。2）工業(yè)：斯達(dá)半導(dǎo)是國內(nèi)工控IGBT龍頭，士蘭微、華潤微、宏微科技等企業(yè)亦有出貨。2021年斯達(dá)半導(dǎo)工控和電源IGBT收入約為11億元、同增51%、市占率約為12%，國產(chǎn)化率進(jìn)一步提升。3）白電：士蘭微是國內(nèi)IPM龍頭，新潔能、揚(yáng)杰科技等企業(yè)亦有出貨。2021年士蘭微IPM收入達(dá)8.6億元，白電領(lǐng)域IPM模塊出貨量超3800萬顆，同比實(shí)現(xiàn)翻倍增長，出貨量市占率達(dá)20%，國產(chǎn)化率快速攀升。4）2021年斯達(dá)半導(dǎo)、時代電氣、揚(yáng)杰科技、新潔能光伏IGBT收入均為幾千萬，且處于快速放量階段。展望2022年，供需失衡貫穿全年。1）5月英飛凌公告財年二季報，公司積壓訂單達(dá)370億歐元（2021年公司收入為111億歐元，預(yù)計2022年收入為130~140億歐元），且80%需求集中于12個月交付，2月英飛凌向經(jīng)銷商向經(jīng)銷商發(fā)布通知函、表示2022年供需失衡貫穿全年，或醞釀新一輪產(chǎn)品提價。2）5月安森美內(nèi)部人士稱2022年、2023年車用IGBT訂單已滿且不再接單。3）1月逆變器龍頭企業(yè)錦浪科技預(yù)計2022年四季度前芯片供給難有大改善。4）海外廠商擴(kuò)產(chǎn)普遍謹(jǐn)慎，主要的增量貢獻(xiàn)是英飛凌投資16億歐元在奧地利菲拉赫12寸產(chǎn)能，于2021年8月投產(chǎn)，預(yù)計通過4~5年產(chǎn)能爬坡后貢獻(xiàn)增量收入20億歐元，增量有限。供不應(yīng)求的背景下，國產(chǎn)化率進(jìn)程取決于產(chǎn)能釋放速度，2022年國產(chǎn)化率有望達(dá)37%。從國內(nèi)IDM模式的龍頭IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來看，比亞迪半導(dǎo)、中車時代2022年8寸晶圓產(chǎn)能均實(shí)現(xiàn)翻倍增長，從國內(nèi)Fab廠（華虹半導(dǎo)、中芯紹興、先進(jìn)積塔）IGBT產(chǎn)能規(guī)劃來看亦能實(shí)現(xiàn)60%以上成長，從產(chǎn)能數(shù)據(jù)來看，我們估算2022年國內(nèi)產(chǎn)能同增90%+，我們估算2022年國內(nèi)上市公司IGBT收入有望實(shí)現(xiàn)翻倍增長，國產(chǎn)率達(dá)37%。3.3SiC行業(yè)壁壘更高，國內(nèi)企業(yè)積極布局SiC行業(yè)壁壘更高，競爭格局更優(yōu)，國內(nèi)企業(yè)積極布局。1）SIC行業(yè)研發(fā)周期長、制造難度高、資金投入高。產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋襯底→外延→設(shè)計→制造→封裝，其中襯底、外延、制造、封裝占晶片加工成本的50%、25%、20%、5%，其中SiC單晶生長過程幾乎是黑箱操作、難以觀測、難度極高。英飛凌1992年開始進(jìn)行碳化硅材料布局，直至近兩年方開始大規(guī)模建廠擴(kuò)產(chǎn)，2022年2月英飛凌宣布將投資20億歐元擴(kuò)充第三代半導(dǎo)體產(chǎn)能，預(yù)計項目達(dá)產(chǎn)貢獻(xiàn)增量收入達(dá)20億歐元。2）SiC襯底、外延片集中度最高，Wolfspeed市占率達(dá)50%，羅姆、II-VI市占率達(dá)35%，三家公司長晶爐均為自己設(shè)計。SiC功率器件的主要玩家包括意法半導(dǎo)體、英飛凌、Wolfspeed、羅姆、安森美、三菱，2021年CR3達(dá)76%。3）國內(nèi)企業(yè)紛紛布局SiC領(lǐng)域，其中2020年比亞迪半導(dǎo)作為全球首家、國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)SiC模塊在電機(jī)驅(qū)動控制器中大批量裝車。2022年時代電氣投資4.6億元將現(xiàn)有4英寸SiC芯片年1萬片產(chǎn)能提升至6英寸SiC芯片年2.5萬片。2021年斯達(dá)半導(dǎo)募資5億元擬投產(chǎn)年產(chǎn)6萬片的6寸SiC芯片，截至2021年9月斯達(dá)半導(dǎo)已獲得3.4億車規(guī)級SiCMOSFET模塊訂單。2021年H1士蘭微SiC功率半導(dǎo)體中試線已成功通線，預(yù)計于2022年三季度投產(chǎn)。二、壁壘篇：技術(shù)壁壘+客戶壁壘+資金壁壘高，行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢明顯1.技術(shù)壁壘：芯片設(shè)計+芯片制造+模塊封裝IGBT核心技術(shù)為IGBT芯片的設(shè)計和制造以及IGBT模塊的設(shè)計、制造和測試。芯片設(shè)計端，芯片參數(shù)優(yōu)化對工程師的知識儲備和經(jīng)驗積累要求極高；芯片制造端，生產(chǎn)流程長、生產(chǎn)設(shè)備多、工藝流程要求高；模塊封裝端，工程師需要對針對不同客戶需求對封裝進(jìn)行細(xì)微調(diào)整；IGBT行業(yè)對人才、設(shè)備要求極高。1.1IGBT芯片技術(shù)升級趨勢IGBT芯片的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括元胞結(jié)構(gòu)、柵極結(jié)構(gòu)、縱向結(jié)構(gòu)、終端結(jié)構(gòu)等。其中主要迭代對象為柵極結(jié)構(gòu)和縱向結(jié)構(gòu)，IGBT芯片的不同代系通常以“柵極結(jié)構(gòu)+縱向結(jié)構(gòu)”來命名。IGBT芯片的柵極結(jié)構(gòu)主要包括平面柵（PlanarGate）、溝槽柵（TrenchGate），其中溝槽柵又進(jìn)一步衍生為精細(xì)化溝槽柵、微溝槽柵。IGBT芯片的縱向結(jié)構(gòu)逐步由穿通型（PunchThrough）演變?yōu)榉谴┩ㄐ停∟onPunchThrough），而后向場截止型（Field-Stop）方向發(fā)展。1.早期設(shè)計：穿通型（PT，PunchThrough）：使用重?fù)诫s的P+襯底作為起始層，在此之上依次生長N+buffer，N-base外延，最后在外延層表面形成元胞結(jié)構(gòu)。它因為截止時電場貫穿整個N-base區(qū)而得名。工藝復(fù)雜，成本高，而且需要載流子壽命控制，飽和壓降呈負(fù)溫度系數(shù)，不利于并聯(lián)，于80年代后期被逐漸取代。2.IGBT2：平面柵（Planar）+非穿通型（NPT，NonPunchThrough）：相比PT，NPT使用低摻雜的N-襯底作為起始層，先在N-漂移區(qū)的正面做成MOS結(jié)構(gòu)，然后用研磨減薄工藝從背面減薄到IGBT電壓規(guī)格需要的厚度，再從背面用離子注入工藝形成P+collector。在截止時電場沒有貫穿N漂移區(qū)，因名非穿通型。部分IGBT2產(chǎn)品在高頻開關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域仍有一定銷量。3.IGBT3：溝槽柵（Trench）+場截止（Field-Stop）：1）柵極結(jié)構(gòu)變?yōu)闇喜坌停娮訙系来怪庇诠杵砻?，消除了JFET結(jié)構(gòu)，增加了表面溝道密度，提高近表面載流子濃度，性能更加優(yōu)化。2）縱向結(jié)構(gòu)方面，場截止的起始材料和NPT相同，都是低摻雜的N-襯底；場截止在背面多注入了一個Nbuffer層，它的摻雜濃度略高于N-襯底，因此可以迅速降低電場強(qiáng)度，使整體電場呈梯形，使所需的N-漂移區(qū)厚度大大減小；Nbuffer還可以降低P發(fā)射極的發(fā)射效率，從而降低了關(guān)斷時的拖尾電流及損耗。在中低壓領(lǐng)域基本已經(jīng)被IGBT4取代，但在高壓領(lǐng)域依然占主導(dǎo)地位，比如3300V，4500V，6500V的主流產(chǎn)品仍然在使用IGBT3。4.IGBT4：溝槽柵+場截止+薄晶圓：和IGBT3一樣，都是場截止+溝槽柵的結(jié)構(gòu)，但I(xiàn)GBT4優(yōu)化了縱向結(jié)構(gòu)，漂移區(qū)厚度更薄，背面P發(fā)射極及Nbuffer的摻雜濃度及發(fā)射效率都有優(yōu)化。IGBT4是目前使用最廣泛的IGBT芯片技術(shù)，電壓包含600V，1200V，1700V，電流從10A到3600A具有涉及。5.IGBT5：溝槽柵+場截止+表面覆銅：使用厚銅代替了鋁，銅的通流能力及熱容都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋁，因此IGBT5允許更高的工作結(jié)溫及輸出電流。同時芯片結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化，芯片厚度進(jìn)一步減小。銅的成本高于鋁，IGBT5未得到廣泛應(yīng)用，目前只封裝在PrimePACK?里，電壓也只有1200V，1700V。6.IGBT6：溝槽柵+場截止：器件結(jié)構(gòu)和IGBT4類似，但是優(yōu)化了背面P+注入，從而得到了新的折衷曲線。IGBT6未得到廣泛應(yīng)用，只有單管封裝的產(chǎn)品。7.IGBT7：微溝槽柵+場截止：IGBT7作為最新一代技術(shù)，其溝道密度更高，元胞間距也經(jīng)過精心設(shè)計，并且優(yōu)化了寄生電容參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)5kv/us下的最佳開關(guān)性能。目前，IGBT7尚未得到廣泛應(yīng)用，但發(fā)展前景廣闊。英飛凌的相關(guān)產(chǎn)品中，T7用于電機(jī)驅(qū)動器，E7應(yīng)用于電動商用車主驅(qū)，光伏逆變器等。隨著光伏產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，IGBT7有望進(jìn)一步推廣。1.2IGBT芯片設(shè)計壁壘：難點(diǎn)在于不同參數(shù)的均衡取舍IGBT芯片由于其工作在大電流、高電壓、高頻率的環(huán)境下，對芯片的可靠性要求較高，同時芯片設(shè)計需保證開通關(guān)斷、抗短路能力和導(dǎo)通壓降（控制熱量）三者處于均衡狀態(tài)，芯片設(shè)計與參數(shù)調(diào)整優(yōu)化十分特殊和復(fù)雜。1.3IGBT芯片制造壁壘：難點(diǎn)在于減薄工藝、背面工藝IGBT芯片工藝難度較高，難點(diǎn)主要在于薄片工藝和背面工藝。IGBT芯片工藝可以按流程分為正面工藝、減薄工藝、背面工藝三個階段。減薄工藝需克服8英寸以上的硅片減薄至一定程度后極易翹曲、破碎的技術(shù)難題。芯片減薄可以顯著提升散熱效率、減小芯片體積、提高器件性能。對于特定IGBT器件，芯片厚度需要減薄到100um的量級，后續(xù)的加工處理非常困難，硅片極易破碎和翹曲。背面工藝需解決離子注入、背面激光退火難的問題。在對已減薄的硅片進(jìn)行離子注入的過程中，需要借助激光退火技術(shù)來精確控制硅片面的能量密度。因正面金屬熔點(diǎn)限制，背面退火難度較大。背面離子注入需要用到離子注入設(shè)備，該設(shè)備技術(shù)難度極高，通常需通過國外采購，每臺價格接近1億元，會受到進(jìn)口限制。1.4IGBT模塊封裝壁壘：難點(diǎn)在于高可靠性IGBT模塊的封裝技術(shù)難度高，高可靠性設(shè)計和封裝工藝控制是其技術(shù)難點(diǎn)。IGBT模塊具有使用時間長的特點(diǎn)，汽車級模塊的使用時間可達(dá)15年。因此在封裝過程中，模塊對產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量穩(wěn)定性要求非常高。高可靠性設(shè)計需要考慮材料匹配、高效散熱、低寄生參數(shù)、高集成度。封裝工藝控制包括低空洞率焊接/燒結(jié)、高可靠互連、ESD防護(hù)、老化篩選等，生產(chǎn)中一個看似簡單的環(huán)節(jié)往往需要長時間摸索才能熟練掌握，如鋁線鍵合，表面看只需把電路用鋁線連接起來，但鍵合點(diǎn)的選擇、鍵合的力度、時間及鍵合機(jī)的參數(shù)設(shè)臵、鍵合過程中應(yīng)用的夾具設(shè)計、員工操作方式等等都會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率。2.客戶壁壘：認(rèn)證周期長，先發(fā)企業(yè)優(yōu)勢明顯IGBT產(chǎn)品取得客戶認(rèn)可的時間較長。由于其穩(wěn)定性、可靠性方面的高要求，客戶的認(rèn)證周期一般較長，態(tài)度偏向謹(jǐn)慎，在大批量采購前需要進(jìn)行多輪測試。新進(jìn)入者很難在短期內(nèi)獲得下游客戶認(rèn)可。以汽車級IGBT為例，認(rèn)證全周期可達(dá)2-3年。IGBT廠商進(jìn)入車載市場需要獲得AEC-Q100等車規(guī)級認(rèn)證，認(rèn)證時長約12-18個月。通過后，廠商還需與車廠或Tier1供應(yīng)商進(jìn)行車型導(dǎo)入測試驗證，這一過程可能持續(xù)2-3年。在測試驗證完成后，供應(yīng)商通常會先以二供或者三供的身份供貨，再逐步提高量。而在需求穩(wěn)定的情況下，車廠出于供應(yīng)鏈安全考慮，更傾向于與現(xiàn)有供應(yīng)商保持合作，新IGBT供應(yīng)商可能無法得到驗證機(jī)會。3.資金壁壘：制造端屬于重資產(chǎn)行業(yè)，新建項目投資高昂IGBT制造屬于資本密集型行業(yè)，其產(chǎn)業(yè)鏈較長，包括芯片設(shè)計、芯片制造、模塊制造、測試等環(huán)節(jié)；部分設(shè)備依賴進(jìn)口，成本高昂。產(chǎn)品研發(fā)階段亦需要較長研發(fā)時間和較高研發(fā)成本。三、財務(wù)篇：國內(nèi)企業(yè)成長性更佳，海外龍頭毛利率、研發(fā)費(fèi)率更高我們選取國外頭部廠商英飛凌、安森美，以及國內(nèi)廠商時代電氣、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微、華潤微、宏微科技、揚(yáng)杰科技、新潔能進(jìn)行財務(wù)對比。從成長性來看，得益于國產(chǎn)化率提示，過去五年國內(nèi)企業(yè)成長性優(yōu)于海外大廠，其中斯達(dá)半導(dǎo)2016~2021年收入、歸母凈利五年CAGR達(dá)42%、79%，領(lǐng)先行業(yè)。2022年Q1斯達(dá)半導(dǎo)收入、歸母凈利同增67%、102%，領(lǐng)先行業(yè)。從ROE來看，各家企業(yè)ROE波動較大，2021年九家企業(yè)ROE均高于10%，其中士蘭微最高、達(dá)30.8%，新潔能次之、達(dá)30.5%。2021年多家企業(yè)ROE大幅提升主要系功率半導(dǎo)體缺貨漲價潮下盈利能力大幅提升。海外龍頭毛利率更高且穩(wěn)定性更強(qiáng)，受價格周期影響國內(nèi)部分企業(yè)盈利能力波動性較大。從凈利率、毛利率來看，受益于功率半導(dǎo)體行業(yè)缺貨漲價潮，近兩年各企業(yè)盈利能力明顯提升。海外龍頭英飛凌、安森美毛利率較高且較為穩(wěn)定，2021年英飛凌、安森美毛利率達(dá)39%、40%，國內(nèi)斯達(dá)半導(dǎo)毛利率達(dá)36%、且呈現(xiàn)穩(wěn)步提升，新潔能、士蘭微毛利率波動性較大，宏微科技毛利率顯著低于同業(yè)，但周期性明顯。國內(nèi)企業(yè)費(fèi)率更低，凈利率明顯優(yōu)于海外企業(yè)，受益于毛利率提升、規(guī)模效應(yīng)，斯達(dá)半導(dǎo)凈利率持續(xù)提升、2021年達(dá)23%，新潔能、士蘭微凈利率波動性較大。從固定資產(chǎn)率來看，IDM模式中尚處于前期投入期的企業(yè)較低，士蘭微、華潤微2021年固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率僅1.7、1.9次；采用Fabless的新潔能固定資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率最高、2021年達(dá)8次。從應(yīng)收賬款周轉(zhuǎn)天數(shù)來看，海外大廠賬期普遍較短，2021年英飛凌、安森美應(yīng)收賬款率達(dá)8.6、7.9次，國內(nèi)企業(yè)華潤微最佳、僅7.6次，但賬期普遍拉長。四、投資分析1.斯達(dá)半導(dǎo)：國內(nèi)IGBT模塊龍頭，新能源業(yè)務(wù)快速放量公司主營為IGBT模塊，2021年IGBT模塊收入達(dá)16億元、收入占比達(dá)93%，公司下游主要為工控和電源、新能源，收入占比為62%、33%。主要客戶包括英威騰、匯川技術(shù)等企業(yè)。目前公司采用Fabless模式，代工廠為上海華虹、上海先進(jìn)等。國內(nèi)IGBT模塊龍頭自建晶圓廠，由Fabless走向IDM。1）公司成立于2005年，是國內(nèi)首批IGBT公司，2011年，公司研發(fā)出工業(yè)級中等功率模塊；2012年公司研發(fā)出第一代自研芯片NPT型IGBT芯片，2015年公司對標(biāo)英飛凌主流第四代IGBT芯片的FS-Trench芯片成功研發(fā)，并于2016年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2020年公司IGBT模塊排名全球第六，較2019年提升一名，全球市占率達(dá)2.8%，是國內(nèi)唯一進(jìn)入全球IGBT模塊前十的公司。2）2021年末公司定增募資35億元自建晶圓廠，預(yù)計達(dá)產(chǎn)后形成6寸高壓功率芯片30萬片/年、6寸SiC芯片6萬片/年，功率半導(dǎo)體模塊400萬片/年。新能源業(yè)務(wù)快速增長。1）2021年公司新能源行業(yè)收入達(dá)5.7億元、同增166%，公司應(yīng)用于主電機(jī)控制器的車規(guī)級IGBT模塊持續(xù)放量，合計配套超過60萬輛新能源汽車、其中A級車超15萬輛，應(yīng)用于主電機(jī)控制器的車規(guī)級IGBT模塊開始大批量配套海外市場，預(yù)計2022年海外市場份額將會進(jìn)一步提高。2）截至2021年9月公司已獲得3.4億車規(guī)級SiCMOSFET模塊訂單，交貨周期為2022~2023年。2.比亞迪半導(dǎo)體：國內(nèi)新能源車IGBT模塊龍頭，SiC全球首家批量上車公司主營業(yè)務(wù)為車規(guī)級半導(dǎo)體，產(chǎn)品涵蓋功率半導(dǎo)體（IGBT模塊、SiC器件、IPM）、智能控制IC（MCU）、智能傳感器（CMOS）等業(yè)務(wù)，2021年公司功率半導(dǎo)體收入達(dá)13.5億元、收入占比43%。公司功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)采用IDM模式，是國內(nèi)新能源車IGBT模塊龍頭。1）公司于2005年組建IGBT團(tuán)隊，2007年組建IGBT模塊產(chǎn)線，2008年公司收購寧波中緯半導(dǎo)體、建立6寸晶圓生產(chǎn)線，2009年自研成功IGBT1.0芯片，標(biāo)志中國IGBT芯片實(shí)現(xiàn)0突破。2）2019年公司在中國新能源乘用車電機(jī)驅(qū)動控制器用IGBT模塊廠商中位列第二、僅次于英飛凌、占比達(dá)19%。公司功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)處于快速擴(kuò)產(chǎn)期。1）2021年末公司功率半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)能僅能配套新能源車40萬輛。主要客戶涵蓋比亞迪、藍(lán)海華騰、匯川技術(shù)、英威騰、宇通汽車等。2）2020年公司投資10億元于長沙擴(kuò)產(chǎn)8寸晶圓產(chǎn)能、設(shè)計產(chǎn)能達(dá)25萬片/年、配套新能源車50萬輛。3）2021年公司擬投資49億元于濟(jì)南擴(kuò)產(chǎn)8寸晶圓產(chǎn)能、計劃于2023年滿產(chǎn)、產(chǎn)能達(dá)36萬片/年、配套新能源車90萬輛，2022年產(chǎn)能達(dá)20萬片/年、配套新能源車50萬輛、新增收入14.5億元。（報告來源：未來智庫）3.士蘭微：國內(nèi)功率IDM大廠，MOS、IPM模塊國內(nèi)市占率領(lǐng)先公司業(yè)務(wù)涵蓋分立器件、集成電路及發(fā)光二極管三大板塊，2021年收入占比達(dá)53%、32%、10%。分立器件覆蓋MOSFET、IGBT、PIM、FRD、SBD等產(chǎn)品，集成電路板塊覆蓋IPM、MEMS、AC/DC、DC/DC、MCU、PMIC等產(chǎn)品。2021年公司IGBT收入達(dá)13億元，收入占比為18%。其中IPM模塊收入達(dá)8.6億元，實(shí)現(xiàn)翻倍增長，變頻白電IPM模塊銷量達(dá)3800萬顆，我們估算在變頻白電IPM市占率達(dá)20%；工控IGBT單管批量供貨，車規(guī)IGBT產(chǎn)品通過部分汽車廠商測試，開始小批量供貨；光伏IGBT單管已在國內(nèi)部分光伏客戶逐步上量。2020年公司IPM模塊全球市占率達(dá)1.6%、排名第九，IGBT單管全球市占率達(dá)2.6%、排名第十，MOSFET全球市占率達(dá)2.2%、排名第十。4.時代電氣：軌交裝備龍頭，軌交電網(wǎng)IGBT龍頭，新能源IGBT快速放量公司是主營為軌道交通裝備產(chǎn)品，2021年公司總收入達(dá)151億元，軌交業(yè)務(wù)收入占比達(dá)81%，新興裝備（功率半導(dǎo)體、工業(yè)變流器、海工裝備、傳感器件、新能源車電驅(qū)）收入占比17%。公司功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)采用IDM模式，2021年公司8英寸IGBT晶圓月產(chǎn)能達(dá)36萬片/年。1）2008年10月公司通過收購英國Dynex75%股權(quán)正式將業(yè)務(wù)拓展進(jìn)入高壓IGBT領(lǐng)域，2009年公司建成國內(nèi)首條高壓IGBT模塊封裝線，2014年公司建成國內(nèi)首條、全球第二條8寸IGBT晶圓產(chǎn)能，產(chǎn)能達(dá)12萬片/年，2017年公司高壓IGBT模塊成功應(yīng)用于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，并研制出世界最大容量壓接型IGBT。2020年公司建成8寸IGBT晶圓二期項目，設(shè)計產(chǎn)能24萬片/年，目前處于產(chǎn)能爬坡階段。2）2022年公司投資4.6億元將現(xiàn)有4英寸SiC芯片年1萬片產(chǎn)能提升至6英寸SiC芯片年2.5萬片。5.華潤微：國內(nèi)功率