请务必阅读正文后的声明及说明 Table_Info1 时代电气 (688187) 半导体 /电子 Table_Date 发布时间： 2022-03-30 Table_Invest 买入 上次评级： 买入 Table_Market 股票数据 2022/03/30 6 个月目标价（元） 70 收盘价（元） 59.87 12 个月股价区间（元） 46.0088.06 总市值（百万元） 84,790.10 总股本（百万股） 1,416 A 股（百万股） 869 B 股 /H股（百万股） 0/547 日均成交量（百万股） 6 Table_PicQuote 历史收益率曲线 Table_Trend 涨跌幅（ %） 1M 3M 12M 绝对收益 -9% -26% 相对收益 1% -10% Table_Report 相关报告 2022 年电子行业投资策略报告：三种增量、两种替代，电子成长长青 -20211212 电子行业 2021 年中期策略：国产替代永不过时，供需端齐催电子板块加速成长 -20210629 Table_Author 证券分析师：李玖 执业证书编号： S0550522030001 17796350403 证券分析师：程雅琪 执业证书编号： S0550521080001 18810995372 证券分析师：王浩然 执业证书编号： S0550522030002 021-20361133 Table_Title 证券研究报告 / 公司深度报告 轨交装备领导者， IGBT 铸造第二成长曲线 报告摘要： Table_Summary 公司是我国轨道交通牵引变流系统领导者，积极布局功率半导体等新型装备业务。 公司成立之初主要业务为轨道交通装备， 2008 年通过收购Dynex 75%股权加快其在功率半导体产业的产业化进程。目前，公司形成了 “基础器件 +装置与系统 +整机与工程 ”的完整产业链结构，在轨交领域，产品包括轨道交通电气装备、轨道工程机械、通信信号系统等；同时 ，依托于其在轨交领域的优势， 公司也在功率半导体器件、工业变流产品、新能源汽车电驱系统、传感器件、海工装备等其他新兴领域不断发展。 功率器件下游市场需求旺盛，公司 IGBT业务成长空间大。 受益于新能车、新能源发电等需求的爆发，功率器件市场出现供需错配，涨价不断。从竞争格局来看，以英飞凌为代表的海外厂商占据主导地位。基于庞大的内 需、中美贸易战、疫情持续蔓延等因素影响下，下游客户为保证供应链稳定，积极验证并导入内资厂商，加速推进国产化进程。公司 IGBT产品技术沉淀久，产品已经广泛应用于于输配电、轨道交通和工业等多个领域。公司凭借 IDM模式优势以及二期产能释放，有望深度受益于新能源汽车和光伏需求增长。此外，公司前瞻布局 SiC、 IGCT等助力中长期成长。 轨交行业市场稳健增长，公司竞争优势明显。 轨道交通建设保持稳定增长，高铁检修需求激增。 公司 2012年至 2021年连续 十 年在国内城轨牵引变流系统市场占有率稳居第一， 竞争优势明显，轨交业务有望保持稳健增长。 依托轨交业务，其他业务多点开花。 依托于轨交业务积累的产业链优势，公司积极布局新能源汽车电驱、光伏逆变器、风电变流器、传感器等新产品，有望受益于新能源市场扩容。 盈利预测与估值： 我们预计公司 2022/2023/2024 年 EPS 分别为1.53/1.86/2.18元，当前股价对应的 PE 分别为 39.05/32.11/27.41倍。根据分部估值法，公司的目标市值为 1000 亿元，对应目标价为 70 元， 维持 “买入”评级。 风险提示： 新能源汽车销量不及预期、行业竞争加剧、扩产不及预期 Table_Finance 财务摘要（百万元） 2020A 2021A 2022E 2023E 2024E 营业收入 16,034 15,121 16,330 18,979 22,106 (+/-)% -1.66% -5.69% 8.00% 16.22% 16.48% 归属母公司 净利润 2,475 2,018 2,171 2,641 3,094 (+/-)% -6.91% -18.49% 7.61% 21.62% 17.16% 每股收益（元） 1.75 1.42 1.53 1.86 2.18 市盈率 0.00 57.56 39.05 32.11 27.41 市净率 0.00 3.56 2.48 2.34 2.20 净资产收益率 (%) 10.38% 6.19% 6.36% 7.30% 8.01% 股息收益率 (%) 0.00% 0.75% 0.75% 0.75% 0.75% 总股本 (百万股 ) 1,175 1,416 1,416 1,416 1,416 -40%-20%0%20%40%60%2021/9 2021/12 2022/3时代电气 沪深 300 请务必阅读正文后的声明及说明 2 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 目 录 1. 时代电气：轨道交通市场领导者，积极布局新兴装备业务 . 5 1.1. 轨道交通领域行业龙头，新兴装备领域持续发力 . 5 1.2. 国资企业前景良好，产线丰富制造能力强劲 . 6 1.3. 盈利能力较好，高研发投入保证竞争优势 . 8 1.4. 核心技术领先，募投进一步强化研发能力 . 10 2. 功率器件下游需求旺盛，国产替代进程加速 . 11 2.1. 功率器件是电力电子应用的基础和核心 . 11 2.2. IGBT 是重要的功率器件 . 13 2.3. 新能车 /光伏 /风电 /储能等需求扩容功率器件需求 . 15 2.4. 海外厂商主导功率赛道，国产替代加速推进 . 19 2.5. SiC 具有良好性能优势，替代前景良好 . 21 2.6. 公司 IGBT 打破海外垄断，积极布局 SiC、 IGCT . 24 3. 轨交市场稳健增长，公司技术积累雄厚 . 27 3.1. 轨道交通行业保持稳健增长，高铁检修需求激增 . 27 3.2. 公司是牵引变流系统领导者，竞争优势明显 . 30 4. 其他业务： 依托轨交优势，多点开花 . 33 4.1. 新能源汽车电驱系统：全产业链自主可控，顺利进军新能车赛道 . 33 4.2. 工业变流产品：光伏逆变器、风电变流器有望受益于新能源需求 . 35 4.3. 传感器：批量应用于轨交领域，积极拓展新能源赛道 . 35 5. 盈利预测与估值 . 36 6. 风险提示 . 37 图表目录 图 1：时代电气业务结构 . 6 图 2：公司收入结构 . 6 图 3：公司收入结构（按细分业务线） . 6 图 4：时代电气股权结构 . 7 图 5：公司生产基地 . 7 图 6：下游公司客户构成 . 8 图 7：前五大客户份额占比 . 8 图 8：营业收入及增速 . 8 图 9：归母净利润及增速 . 8 图 10：分业务收入及增速 . 9 图 11：公司历年毛利率及净利率 . 9 请务必阅读正文后的声明及说明 3 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 12：公司分业务历年毛利率 . 9 图 13：各项费用率情况 . 10 图 14：公司十大核心技术 . 10 图 15：功率器件产品市场分类与规模 . 11 图 16：功率器件产品示意图 . 11 图 17： Si、 GaN、 SiC 击穿电压对比 . 12 图 18：各类功率器件对比 . 12 图 19： 2020 年功率器件市场细分 . 13 图 20： 2024 年预测功率器件市场细分 . 13 图 21： IGBT、 MOSFET、 BJT 性能对比 . 13 图 22：不同电压的 IGBT 应用领域 . 14 图 23： IGBT 器件市场规模 . 14 图 24： IGBT 发展史 . 15 图 25：全球新能源汽车销量 . 16 图 26： IGBT 在新能源车中的应用 . 16 图 27：不同车型半导体价值量以及增量功率半导体 主要来源 . 17 图 28：全球光伏新增装机量预测 . 17 图 29：我国光伏新增装机量预测 . 17 图 30：功率半导体在光伏中的应用 . 18 图 31： IGBT 在风电中的应用 . 18 图 32： IGBT 在储能中的应用 . 18 图 33： 2009-2020 年中 国高铁营运总里程（万公里） . 19 图 34： 2021-2026 年中国地铁总里程预测（万公里） . 19 图 35：功率分立器件和模组市场竞争格局 . 20 图 36：功率 IC 市场竞争格局 . 20 图 37：分立 IGBT 市场竞争格局 . 20 图 38： IGBT 模块市场竞争格局 . 20 图 39： IPMs 市场竞争格局 . 20 图 40：分立式功率 MOSFET 市场竞争格局 . 20 图 41：不同半导体材料性能范围示意图 . 22 图 42： SiC 相较于 Si 的 优势 . 22 图 43： 2019-2025 年 SiC 功率器件市场规模（按下游应用划分） . 22 图 44： SiC 在电动汽车领域的应用 . 23 图 45： SiC 器件在新能源汽车领域的优势 . 23 图 46：光伏逆变器中 SiC 功率器件占比预测 . 24 图 47：轨道交通中 SiC 功率器件占比预测 . 24 图 48：公司功率 器件业务 历史 事件梳理 . 25 图 49：车规级 IGBT 芯片技术迭代对比 . 26 图 50： 6 英寸 SiC 芯片生产线 . 27 图 51：公司 SiC 器件发展情况 . 27 图 52：基于 IGCT 的交叉箝位 MMC 柔直阀 . 27 图 53： IGCT 市场规模展望（单位：万美元） . 27 图 54：中国铁路营业里程（单位：万公里） . 28 图 55：中国铁路固定资产投资额（单位：亿元） . 28 图 56：铁路网规模预测（单位：万公里） . 28 请务必阅读正文后的声明及说明 4 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 57：动车组检修标准 . 28 图 58：中国城市轨道交通营业里程（单位：公里） . 29 图 59：中国城市轨道交通建设投资额（单位：亿元） . 29 图 60：城市轨 道交通运营里程预测（单位：万公里） . 29 图 61：城市轨道运营车辆预测（单位：万辆） . 29 图 62：电驱动系统 . 33 图 63：公司的一体化电驱动总成 . 34 图 64：公司的 C-Car 平台 . 34 图 65： 2021 年公司电驱系统月度销量（单位：台） . 34 图 66： 2021 年公司电驱系统配套情况 . 34 图 67：公司产品：风力发电变流器 . 35 图 68：公司产品：组串式逆变器 . 35 图 69：公司的传感器产品 . 36 表 1：时代电气发展历程 . 5 表 2：公司 IPO 募投项目 . 11 表 3：历代 IGBT 参数对比 . 15 表 4：光伏、风电、储能功率半导体价值量 . 18 表 5：部分功率器件公司涨价情况 . 21 表 6：三代半导体性能对比 . 22 表 7：公司功率半导体产品布局 . 25 表 8：近年我国轨道交通建设重点政策 . 30 表 9：公司牵引变流系统主要产品 . 31 表 10：公司轨道工程机械主要产品 . 31 表 11：公司通信信号系统主要产品 . 32 表 12： 2021 年电驱系统行业竞争格局 . 34 表 13：轨道交通业务可比公司估值 . 36 表 14：新兴业务可比公司估值 . 37 请务必阅读正文后的声明及说明 5 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 1. 时代电气：轨道交通市场领导者，积极布局新兴装备业务 1.1. 轨道交通领域行业龙头，新兴装备领域持续发力 时代电气以轨道交通装备业务为基石，新兴装备领域多点开花。 中车时代电气成立于 2005年，于 2006年在香港联合交易所上市。公司成立之初主要业务为轨道交通装备， 2008 年通过收购 Dynex 75%股权加快其在功率半导体产业的产业化进程。2014年，公司 8英寸 IGBT芯片生产线全面建成投产，填补了我国在这一领域的技术和产品空白。目前，公司形成了 “基础器件 +装置与系统 +整机与工程 ”的完整产业链结构，在轨交领域，产品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；同时公司也在功率半导体器件、工业变流产品、新能源汽车电驱系统、传感器件、海工装备等其他新兴领域不断发展。 表 1：时代电气发展历程 时间 发展历程 1959 年 中车株洲电力机车研究所有限公司 （前身及母公司）成立 2005 年 中车株洲所、中车株机公司、中车实业、中车投资租赁及铁建装备共同发起设立南车时代电气 2006 年 首次公开发行 H 股并在香港联交所主板上市 2008 年 公司收购 Dynex 75%股权，加快公司功率半导体的产业化进程 2009 年 在株洲率先建成国内首条 IGBT 模块封装线 2012 年 公司自主研制并成功批量装车应用中国首款具有完全自主知识产权的 IGBT 芯片，成为当时国内唯一一家自主掌握集 IGBT 芯片研发、模块封装、系统应用于一体的企业 2014 年 建成国内首条、世界第二条最大尺寸（ 8 英寸） IGBT 芯片生产线 2015 年 公司收购全球深海机器人知名供应商 SMD 公司，将业务向海工装备领域延伸。 2016 年 南北车合并，公司更名为中车时代电气。 2018 年 公司 6 英寸 SiC 生产线首批芯片试制成功，具备了完整的 SiC 芯片制造生产能力。 2020 年 为推动半导体产业升级及可持续发展，实现功率半导体产业公司化运营，公司向中车时代半导体增资；进行以第六代 IGBT 技术为基础的汽车用功率半导体生产线建设，预计每年将新增 24 万片中低压 IGBT 的产能，可满足 240 万台新能源汽车的需求。 2021 年 公司在上海证券交易所科创板 A 股上市；与广汽集团合资建设汽车大功率半导体封装厂（广州青蓝半导体有限公司）；与东风集团合资的智新半导体有限公司 IGBT 模块正式投产，项目总规划产能 120 万只 数据来源：东北证券，公司官网，公开资料整理 公司是我国轨道交通牵引变流系统龙头，同时参与铁路和城轨市场，在两个领域均保持着较高的市场地位。 公司牵引变流系统产品型谱完整，可生产覆盖机车、动车、城轨领域多种车型，市场占有率居优势地位，根据城轨牵引变流系统市场招投标等公开信息统计， 公司 2012年至 2021年连续 十 年在国内城轨牵引变流系统市场占有率稳居第一。 同时公司掌握 IGBT、 SiC、大功率晶闸管和 IGCT 器件及其组件技术。 公司建有 6 英寸双极器件、 8 英寸 IGBT 和 6 英寸碳化硅的产业化基地，拥有芯片、模块、组件及应用的全套自主技术，生产的全系列高可靠性 IGBT 产品打破了轨道交通核心器件和特高压输电工程关键器件由国外企业垄断的局面，广泛应用于输配电、轨道交通和工业等多个领域，目前正在解决我国新能源汽车核心器件自主化问题。 据年报披露， 2021年，公司 IGBT产品在轨交、电网领域占有率国内第一。 请务必阅读正文后的声明及说明 6 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 1：时代电气业务结构 数据来源：东北证券，公司招股说明书 轨道交通装备业务为收入贡献主体，新兴装备业务增长潜力大。 2021年度，公司轨道交通装备业务收入占比 81.02%，其中以轨道交通电气装备为主；新兴装备业务占营业总收入 17.01%。 目前，轨道交通装备业务持续保持稳定优势；同时随着技术突破和市场认可度的不断提高，新兴装备业务有望形成新的业务增长点。 图 2：公司收入结构 图 3：公司收入结构（按细分业务线） 数据来源：东北证券 ， Wind 数据来源：东北证券 ，公司招股说明书 ， 公司年报 1.2. 国资企业前景良好，产线丰富制造能力强劲 国务院国资委为公司的实际控制人。 公司第一大股东为中车下属公司中车株洲所，持有公司 41.63%股权；中国中车通过其全资子公司中车株洲所、中车株机公司、中车投资租赁、中国中车香港资本管理有限公司间接持有公司合计 44.14%股权， 成为公司的间接控股股东；国务院国资委 是公司 的实际控制人。 请务必阅读正文后的声明及说明 7 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 员工参与 IPO战略配售以及引入员工持股平台，利于公司长期发展。 本次公司上市共有 900余位公司高级管理人员及核心员工参与 IPO战略配售设立的专项资产管理计划。此外， 2021年 9月 23 日，全资子公司中车时代半导体引入员工持股平台，持有时代半导体 6.22%的股权，参与员工人数共计 264 人。上述举措能充分调动公司员工的工作积极性，利于公司长期良好发展。 图 4： 时代电气股权结构 数据来源：东北证券 ， 公司年报 产线布局多地，公司具有强大生产制造能力。 公司布局国内外 20多个城市和地区，建设了大规模的现代化产业制造基地和地铁变流器、动车组变流器、大功率电力机车变流器、信号、模块、养路机械、大功率半导体器件等 20 多条先进生产线，具备年产标准地铁 780 列、动车 144列、各型机车 840列、监控装置 3000 套、养路机械500 台套等强大的生产制造能力。 2021 年，公司功率半导体器件年产能为 131.9 万只，轨道工程机械整机年产能 306 辆。 图 5：公司生产基地 数据来源：东北证券，公司官网 请务必阅读正文后的声明及说明 8 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 公司具有优质的轨交领域客户资源 。公司客户资源遍及全球多个国家和地区，与国内外多家知名企业建立了良好的合作关系。轨道交通装备产品及相关服务主要面向中车集团下属主机厂、国铁集团及下属子公司、地铁公司、地方铁路公司等国内外客户。新兴装备业务的主要客户包括电网公司、大型厂矿企业、新能源汽车制造企业、海洋石油开采企业等。 2021年度，公司前五大客户收入占比为 63.40%，其中 第一大 客户 中车集团 占比 40.36%。 图 6：下游公司客户构成 图 7：前五大客户份额占比 数据来源：东北证券 ，招股说明书 数据来源：东北证券 ，公司招股说明书 ， 公司年报 1.3. 盈利能力较好，高研发投入保证竞争优势 疫情 影响 轨交业务 ， 新兴装备业务迅速发展 。 公司营业收入 、 归母净利润 近几年 有一定 波动 。分业务来看，轨道交通装备业务营收由 2017年 131.13亿元增长至 2020年 138.90亿元， CAGR=1.94%， 2021年受国铁集团等大客户缩减投资预算，轨交市场需求降低，收入较上年 一定下降 ；新兴装备业务收入由 2017 年的 17.09亿元增长至 2021 年的 25.72亿元， CAGR=10.77%， 发展势头良好 。 图 8：营业收入及增速 图 9：归母净利润及增速 数据来源：东北证券 ， Wind 数据来源：东北证券 ， Wind 请务必阅读正文后的声明及说明 9 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 10：分业务收入及增速 数据来源：东北证券 ， Wind 毛利率和净利率处较高水平。 近年来，公司毛利率与净利率整体相对稳定，基本维持在 37%与 16%左右，均处在较高水平。分业务来看，轨道交通装备业务毛利率保持相对稳定， 维持在 37%-40%；新兴装备业务毛利率有所下降，主要原因为：（ 1）公司功率半导体器件产品销售结构略有变化，且受外部市场竞争环境以及竞争对手定价策略的影响，公司部分产品定价略有下调；（ 2）公司持续加大对功率半导体产业板块 IGBT 产线的投资力度， IGBT 销量逐渐提升，但尚未完全形成规模效应，毛利率仍相对较低。同时折旧率增加会对毛利率产生影响。 图 11：公司历年毛利率及净利率 图 12：公司分业务历年毛利率 数据来源：东北证券 ， Wind 数据来源：东北证券 ， Wind 持续增加研发投入，巩固企业核心竞争优势。 费用端，期间费用率由 2017年的 18.66%增长至 2021 年的 23.01%， 其中销售和管理费用率比较稳定，研发费用率逐年提升，由 2017 年的 8.96%增加至 2021年的 11.18%， 公司始终坚持自主创新，高度重视研发体系的建设和研发能力的提升，持续增加研发投入，确保技术引领，不断巩固和增强企业核心竞争优势，研发费用率处于行业较高水平。 请务必阅读正文后的声明及说明 10 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 13：各项费用率情况 数据来源：东北证券 ， Wind 1.4. 核心技术领先，募投进一步强化研发能力 在多个国家重要工业领域填补多项技术空白，成功打破国际垄断。 公司通过自主研发掌握了十大核心技术。在轨道交通牵引变流系统领域，公司为我国拥有完全自主知识产权的“复兴号”标准动车组提供牵引变流系统核心部件；为永磁高铁提供牵引变流系统，使我国成为世界少数几个掌握高铁永磁牵引变流系统技术的国家之一。在功率半导体器件领域，公司已全面掌握平面栅（ DMOS+）技术、沟槽栅 (TMOS) 技术和精细沟槽（ RTMOS）技术，在 IGBT 领域的技术达到国际领先水平。 图 14：公司十大核心技术 数据来源：东北证券 ，公司官网 募投资金多用于研发项目，利于增强公司原有业务竞争力、开拓新业务领域。 本次科创版 A 股上市，公司募集资金净额为 74.43亿元，主要用于轨道交通牵引网络技术及系统研发、轨道交通智慧路局和智慧城轨关键技术及系统研发、新型轨道工程机械装备研发和新产业先进技术研发等项目。公司拟投资 31.6 亿元进行轨道交通相关项目研发，以建设新的轨道工程机械制造平台，根据产品技术的不断更迭建设配套生产线，有效提升新造轨道工程机械车辆的生产能力；投资 8.7 亿元发展新产业先进技术研发，包括新能源汽车电驱系统研发应用项目、新型传感器研发应用项 目、工业传动装置研发应用项目和深海智能装备研发应用项目，其中 5 亿元用于新能源汽车项目，从而进一步提升公司在新能源汽车电驱系统领域的核心竞争力和品牌影响力，同时有助于公司未来开拓新的业务领域，实现新的盈利增长点。 请务必阅读正文后的声明及说明 11 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 表 2：公司 IPO 募投项目 序号 项目名称 项目投资总额 拟使用募集资金金额 调整后拟使用资金金额 1 轨道交通牵引网络技术及系统研发应用项目 209,550.00 209,550.00 209,550.00 2 轨道交通智慧路局和智慧城轨关键技术及系统 研发应用项目 107,083.00 107,083.00 107,083.00 3 新产业先进技术研发应用项目 86,927.00 86,927.00 86,927.00 3.1 新能源汽车电驱系统研发应用项目 50,371.00 50,371.00 50,371.00 3.2 新型传感器研发应用项目 14,796.00 14,796.00 14,796.00 3.3 工业传动装置研发应用项目 11,760.00 11,760.00 11,760.00 3.4 深海智能装备研发应用项目 10,000.00 10,000.00 10,000.00 4 新型轨道工程机械研发及制造平台建设项目 87,456.00 80,000.00 80,000.00 4.1 新型轨道工程机械制造平台建设项目 57,456.00 50,000.00 50,000.00 4.2 新型轨道工程机械装备研发应用项目 30,000.00 30,000.00 30,000.00 5 创新实验平台建设工程项目 99,160.00 93,100.00 93,100.00 6 补充流动资金 200,000.00 200,000.00 167,661.20 合计 790,176.00 776,660.00 744,321.20 数据来源：东北证券 ，公司公告 2. 功率器件下游需求旺盛，国产替代进程加速 2.1. 功率器件是电力电子应用的基础和核心 功率器件是电子电力设备中电能转换与电路控制的核心。 功率器件是电力电子应用装备的基础和核心，主要用于电力电子设备的整流、稳压、开关、变频等，广泛应用于几乎所有的电子制造业，其传统应用领域包括消费电子、网络通信、工业电机等，目前正逐渐应用于新能源汽车及充电系统、轨道交通、智能电网、新能源发电、航空航天及武器装备等新兴领域。据英飞凌公布的数据， 2020年全球功率器件市场规模为 209亿美元，其中功率 MOSFET 市场规模为 81 亿美元，占比达 39%； IGBT市场规模为 66亿美元，占比 32%；两者占据了功率分立器件的大部分市场。 图 15：功率器件产品市场分类与规模 图 16：功率器件产品示意图 数据来源：东北证券 ，公开资料整理 数据来源：东北证券 ， Wind 请务必阅读正文后的声明及说明 12 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 根据对 电路信号的可控性 ，功率器件可以分为分为三类：不可控型、部分可控型和完全可控型。（ 1）不可控型功率器件主要是功率二极管，一般为两端器件，二极管的开通和关断都不能通过器件本身进行控制；（ 2）部分可控型功率器件主要是晶闸管及其派生器件，这类器件一般为三段器件，开通可控而关断不可控；（ 3）完全可控型器件以 MOSFET， IGBT， GJT 为主，其控制端不仅可以控制开通，也能控制关断。 根据 驱动形式 分类，功率器件可以分为三类：电流驱动型、电压驱动型和光驱动型。（ 1）电流驱动型功率器件有 SCR、 BJT、 GTO 等，需要足够电流才可导通或关 断；（ 2）电压驱动型有 IGBT、 MOSFET 等，需要特定电压以及很小的电流进行导通或关闭，这类器件驱动功率很小且驱动电路比较简单；（ 3）光驱动型有光控晶闸管等，开关通过光纤和专用光发射器来控制。 根据 功率器件的材料 ，功率器件分为三类： Si基 、 SiC 基 、 GaN 基 。 Si 功率器件是主流，最重要的原因在于成本。 Si材料的击穿电压是三者中最低，而 SiC和 GaN 属宽禁带半导体材料，具有更高的带隙，更大的击穿电压。高击穿电压的特性让 SiC和 GaN 在大功率、超高电压控制方面的应用更有前景。但是因为产业协同发展的阶段不同， 与成熟的 Si 产业链相比， SiC 和 GaN 无论是工艺水平还是供给规模都远远小于 Si材料，造成 SiC和 GaN在成本上难以与 Si产业竞争，只能在一些特定的、非成本优先的专用领域才有应用，大体而言， SiC和 GaN 器件多应用于高压和高频电路。 据 Omdia 数据预测，未来硅基功率器件在这个功率半导体市场中仍将占 50%左右的份额，但第三代半导体渗透率有望由 2020年 5%提升到 2024 年的 17%。 图 17： Si、 GaN、 SiC 击穿电压对比 图 18：各类功率器件对比 数据来源：东北证券 ， elecfans 数据来源：东北证券 ，英飞凌 请务必阅读正文后的声明及说明 13 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 19： 2020 年功率器件市场细分 图 20： 2024 年预测功率器件市场细分 数据来源：东北证券 ， Omdia 数据来源：东北证券 ， Omdia 2.2. IGBT 是重要的功率器件 IGBT 兼具 BJT 和 MOSFET 的优点， 在高压、大电流、高速 等方面优势显著。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，即绝缘栅双极型晶体管，是能源变换与传输的核心器件，被称为电力电子装置的 “CPU”。 IGBT 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半导体功率器件，它既有 MOSFET 的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点 ； 又有 BJT 导通电压低、通态电流大、损耗小的优点，能够根据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。在高压、大电流、高速等方 面 的优势 是其他功率器件不能比拟的，是电力电子领域较为理想的开关器件， 也 是未来应用发展的主要方向。 图 21： IGBT、 MOSFET、 BJT 性能对比 数据来源：东北证券 ，公开资料整理 不同电压级别的 IGBT 应用的场景各不相同。 按照工作环境的电压划分， IGBT 可以分为低压（ 600V 以下）、中压（ 600V-1200V）、高压（ 1700V-6500V）。 600V及以下的 IGBT 产品一般应用在低压家用电器（变频空调、洗衣机等）、消费电子、小型逆变焊机等领域； 1200V 的 IGBT 一般应用于高压家用电器（电磁炉等）、光伏逆变器、电焊机等领域；风电变流器中的 IGBT 一般在 1700V 的环境中工作；3300V/6500V 的超高压 IGBT一般用于动车、高铁、国家电网、智能电网等领域。 请务必阅读正文后的声明及说明 14 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 22：不同电压的 IGBT 应用领域 数据来源：东北证券 ，产业信息网 根据封装方式， IGBT 可以分为 IGBT 单管和 IGBT 模块两大类。 IGBT单管是由单颗 IGBT 裸片 DIE 封装而成的 IGBT 分立器件，封装对应电流能力较小，适用于消费、工业家电领域。 IGBT模块包含：（ 1）普通 IGBT 模块由多颗 DIE 并联封装而成的，功率更大、散热能力更强，适用于高压大功率平台，例如新能源汽车、主流光伏、高铁、电力传输等场合；（ 2）功率集成模块 PIM（ Power Integrated Module）将二极管整流模块与 IGBT 模块集成在同一模块上，能提高电路的功率密度，减少连线产生的分布电感；（ 3）智能功率模块 IPM（ Intelligent Power Module）将门极驱动及保护功能（过热、过压、过流、欠压等保护功能）、温度检测 IPM 和 IGBT模块集成在一起，具有开关速度快、损耗小、功耗低、有多种保护功能、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小等优点。根据 WSTS的数据， 2020 年全球 IGBT单管和模块的市场规模分别为 13.77亿美元和 38.8亿美元，比例约为 1:3。 图 23： IGBT 器件市场规模 数据来源：东北证券 ， WSTS 从上世纪 80 年代到 2018 年， IGBT 经历了 7 代更替。 历代 IGBT 发展的趋势是降低损耗和生产成本，衬底从 PT 穿通到 NPT 非穿通再到 FS 场截止，栅极从平面到Trench 沟槽再到到第七代的精细 Trench沟槽，随着技术的升级，芯片面积、工艺线宽、通态功耗、关断时间、开关功耗均不断减小。 请务必阅读正文后的声明及说明 15 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 表 3：历代 IGBT 参数对比 芯片相对面积 工艺尺寸 /m 导通压降 /V 关断时间 /s 功率损耗（相对值） 静态电压 （ V） 平面穿通型（ PT） 100 5.0 3.0 0.5 100 600 改进的平面穿通型（ PT） 56 5.0 2.8 0.3 74 600 沟槽型（ Trench） 40 3.0 2.0 0.25 51 1200 非穿通型（ NPT） 31 1.0 1.5 0.25 39 3300 电场截止型（ FS） 27 0.5 1.3 0.19 33 4500 沟槽型电场 -截止型（ FS-Trench） 24 0.5 1.0 0.15 29 6500 精细沟槽栅场截止型（ FS-Trench） 20 0.3 0.8 0.12 25 7000 数据来源：东北证券 ，斯达半导体，半导体行业观察 图 24： IGBT 发展史 数据来源：东北证券 ，公开资料整理 2.3. 新能车 /光伏 /风电 /储能等需求扩容功率器件需求 汽车电动化趋势确定，新能源车渗透率快速提升。 在全球范围内，多个国家提出净零碳排放概念，各国对新能源汽车这一实现净零碳排放的重要途径给予大量的政策支持、政府补贴，加之技术进步、成本降低等的客观条件得到满足，新能源车的产销量得到极大幅度的提高。根据 EVTank 披露的数据， 2021年全球新能源车销量达670 万台，同比增长 102.4%，其中中国市场销量达到 354.8 万辆，同比增长 160.1%；预计全球新能源汽车销量有望于 2030 年增长至 4780 万辆，渗透率达到 50%。 请务必阅读正文后的声明及说明 16 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 25：全球新能源汽车销量 数据来源：东北证券， EV Volume IGBT 被称为电力电子装置的“ CPU”。 IGBT 是新能源车中核心的功率控制器件。在新能源汽车充电时， IGBT 将车载充电机中 220V 标准交流电转换成电池所需的直流电，在行驶状态下， IGBT 再将逆变器中电池输出的直流电转换成交流电供给电机。除此之外， IGBT在新能源车空调变频、转向助力系统、电池管理中也扮演着重要的角色。据统计，燃油车内置 IGBT 模块数量在 2 至 3 颗，混动型汽车的 IGBT数目为 90颗，纯电动车需要内置 120颗 IGBT。新能源汽车整车成本构成中，电机驱动成本约占 15%-20%，而 IGBT 占电机驱动成本的 50%左右。 图 26： IGBT 在新能源车中的应用 数据来源：东北证券，比亚迪 汽车电动化趋势带动单车功率半导体价值量显著提升。 根据英飞凌和 Strategy Analytics 的最新数据，传统汽车单车半导体价值量平均为 490美元，轻型混合动力汽车（ MHEV）、完全混合动力汽车（ FHEV）、插电式混合动力汽车（ PHEV） /纯电动汽车（ BEV）的单车半导体价值量分别为 600 美元、 890 美元和 950 美元，其中相对传统汽车，单车半导体价值增量主要贡献来自于功率半导体。拆分新增功率半导体价值量来看， 75%由逆变器贡献， 25%由车载充电机、电池管理系统等其他应用贡献。 请务必阅读正文后的声明及说明 17 / 40 Table_PageTop 时代电气 /公司深度 图 27：不同车型半导体价值量以及增量功率半导体主要来源 数据来源：东北证券，英飞凌， Strategy Analytics 全球多国布局新能源发电，光伏、风电、储能持续增长。 在全球“碳中和”目标、清洁能源转型、绿色复苏等政策的推动下，光伏、风电装机量持续增长。根据 CPIA的乐观情况下得预测，预计到 2025 年，全球光伏装机容量有望达到 330GW，我国光伏装机容量有望达到 110GW。为了弥补绿电的不稳定性和间歇性，就需要将多余的电能储存起来，在合适的时间释放，因此，储能也逐渐受到许多国家的重视。 图 28：全球光伏新增装机量预测 图 29：我国光伏新增装机量预测 数据来源：东北证券 ， CPIA 数据来源：东北证券 ， CPIA IGBT 是光伏、风电、储能中的重要组成器件。 光伏逆变器可以将光伏组件所产生的直流电转换为可以并入电网需要的交流电。而储能变流器传输的电能方向是双向的：储能变流器既参与光伏组件及公共电网对电池的充电过程，又参与电池对家用负载供电、对电网送电的电能调节过程。风电变流器将风电进行整理输出，有助于优化风力发电系统的运行、实现宽风速范围内的变速恒频发电、改善风机效率和传输链的工作状况、减少发电机损耗、提高运行效率、提升风能利用率。 IGBT等功率器件作为光伏逆变器、风电变流器及储能变流器的核心组成器件，对电能起到整流、逆变等作用，以实现新能源发电的交流并网、储能