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本文内容基于公开信息资料、产业科普资料、官方网站信息，以及文中所涉及的上市公司年年报和年半年报。仅为基于客观数据和信息的行业研究学习性分享，不构成任何直接投资建议。

电子电力产业链核心，功率半导体产业链核心之一，IGBT基本面解析+A股上市公司核心IGBT企业详解盘点。涉及详解的A股相关上市公司：斯达半导、士兰微、时代电气、扬杰科技、华润微、新洁能、中环股份、宏微科技。

从目前的市场发展来看，IGBT是半导体产业链中的一个重点分支，在国际上被公认为是电力电子技术第三次革命中最具代表性的产品之一。从智能制造的行业地位来看，IGBT是工业控制及自动化领域的核心元器件，又被称为“电子电力行业的CPU”。

IGBT电路原理图

IGBT结构组成示意图

什么是IGBT？

IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），即绝缘栅双极型晶体管，是一种金属-氧化物-半导体场效应管，由BJT（双极结型晶体管，即三极管）和MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）两种结构复合组成的全控型电压驱动式功率半导体器件。同时具备MOSFET输入阻抗高、开关速度快、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小以及BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点。

通过IGBT，装备设施能够根据对应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。因此，IGBT被广泛应用于新能源、新能源汽车、电机节能、轨道交通、智能电网、航空航天、家用电器、汽车电子等领域。

功率半导体开关器件功率-频率分布及应用场景

IGBT适用于各类需要交流电和直流电转换及高低电压转换的应用场景。综合IGBT原理和作用，可将IGBT根据电压等级划分为低压、中压和高压IGBT：

IGBT模组或分立器件的核心是IGBT芯片。从年至今，IGBT从第一代发展到了第七代。

第一代为PT-IGBT，产品采用“辐照”手段，但由于体内晶体结构本身原因会造成“负温度系数”。第二代采用“电场终止技术”，增加一个“缓冲层”，改进了PT-IGBT。第三代把沟道从表面变到垂直，因此又叫Trench-IGBT。第四代是NPT-IGBT，其不再采用外延技术，而是通过离子注入的技术来生成P+集电极（透明集电极技术）。第五代FS-IGBT，是第四代产品NPT-IGBT“透明集电区技术”与“电场终止技术”的组合。第六代FS-Trench-IGBT重新在第五代基础上改进了沟槽栅结构，是目前比较主流的产品。而第七代IGBT属于微沟槽电场场截止型，由三菱电机在年推出，具有明显降低的正向电压降以及优化的开关性能。

从未来发展来看，IGBT芯片的发展方向是取得一个功耗与功能的平衡，尽量在有限的功耗下，达到更多的功能；或在限定的功能需求下，尽量降低功耗。

我国是IGBT消费大国与生产大国。但是早期在技术方面明显以低端为主，在国家的一系列红利政策推动下，国产IGBT行业经历多轮技术升级和产品研发，已经开始在部分领域走向世界。

来源：HIS、Omdia、FortuneBusinessInsight、GGII、QYResearch、Yole等

其中，我国IGBT的主要突破口，或者说重大发展领域是新能源。我国的新能源领域IGBT技术和应用已经赶超日本和德国。不过在芯片设计制造、模块封装、封装测试等产业链核心技术上，与日本三菱电机和德国英飞凌仍有明显的差距。

全球功率半导体产业；来源：IHSMarkit

株洲中车时代电气股份有限公司（以下简称“中车时代”）、比亚迪股份有限公司（以下简称“比亚迪”）、杭州士兰微电子股份有限公司（以下简称“士兰微”）、天津中环半导体股份有限公司（以下简称“中环股份”）等为代表的IGBT厂商，加快布局IGBT全产业链，形成了以IDM模式和代工厂商模式的IGBT完整产业链，推动了IGBT国产化进程的加快。

根据IHSMarkit数据，年全球功率半导体器件市场规模约为亿美元，预计年市场规模将增长至亿美元，年化增速4.1%。中国是全球最大的功率半导体消费国，在国家产业政策支持下国内市场机遇巨大，预计年中国功率半导体市场规模将达到亿美元，年化增速达到4.8%，略高于全球增速。

排除至年的新冠疫情影响，IGBT市场规模一直处于增长趋势。根据Omdia等多方数据进行测算，年起整体需求或将迎来回升，在-年间，有望实现年化10%以上的复合增长。另据摩根士丹利（MorganStanley，“大摩”）预测，未来5年IGBT市场的主要增长动力来源于“变频家电”、“轨道交通”、“清洁能源”和“工业自动化”，5年市场能保持在一个整体11%的增速中枢。

1）家电变频渗透率提升。

在变频家电中，IGBT最大的市场需求是变频空调和变频冰箱。根据英飞凌的数据，功率半导体作为家电变频的核心器件，在变频家电中的单机价值量为9.5欧元，相比普通家电中的0.7欧元提升了十倍以上。

-年中国变频家电销售情况；来源：Wind

我国变频家电渗透率持续提升；来源：产业在线

根据IHSMarkit预测，全球变频家电销量占比将从年的34%增长到年的65%。据产业在线数据，年我国家用空调产量达14,.6万台，其中变频空调达8,.3万台，渗透率达57.5%，至年上半年，该渗透率提升至66.1%。随着节能环保意识的不断增强，政策的不断推进，以及产品的升级迭代，未来的变频家电渗透率会持续提升。

2）城镇化率驱动高铁、轨交增长。

一辆动车的加速快慢、电耗高低、舒适度都取决于其“牵引变流器”，而IGBT是轨交车辆牵引变流器及各种辅助变流器的核心器件。

高铁动力原理示意图

现代轨道交通装备的核心技术之一是交流传动技术，而在交流传动系统中，牵引变流器是关键器件，而电子电力器件中的IGBT则是牵引变流系统最核心的器件之一，是控制电能传输、转换的核心芯片，也是实现列车高速、重载的关键基础。动车组列车根据型号的不同，所需IGBT数量在80-个之间。

动车组所需IGBT等级及数量；来源：中国铁道科学研究院

来源：国家铁路集团

-年在我国“新基建”建设涉及的七大产业领域中，城际高铁和轨道交通领域的总投资规模较大，累计带动投资超5.7万亿元。相关市场机构预测，在下游需求的拉动下，将保持5~8%的年均增长速度。

3）光伏及风电渗透率提升。

目前新能源发电以光伏和风力发电为主，二者的整流器和逆变器对IGBT有较大需求。

太阳能光伏发电的实质就是在太阳光的照射下，太阳能电池阵列(即PV组件方阵)将太阳能转换成电能，输出的直流电经由逆变器后转变成用户可以使用的交流电。逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部件，因为它是将直流电转化为用户可以使用的交流电的必要过程，是太阳能和用户之间相联系的必经之路。

太阳能光伏发电原理

以往光伏发电系统是采用MOSFET构成的逆变器，然而随着电压的升高，MOSFET会因其通态电阻过大而导致增加开关损耗，IGBT因其通态电流大、耐压高、电压驱动等特点，在中、高压容量的系统中更具优势，在实际项目中IGBT已逐渐取代MOSFET作为光伏逆变器和风力发电逆变器的核心器件。

据国际能源机构IEA数据显示，年全球光伏新增装机GW。据中国光伏行业协会预测，年全球新增光伏装机约-GW。

全球光伏IGBT市场规模预估，来源：IEA

IGBT模块在升压斩波和逆变电路中起高频开关作用，IGBT模块占逆变器价值量约为10%-15%，是逆变器的核心器件。目前集中式光伏逆变器成本在0.16-0.17元/W，组串式光伏逆变器成本在0.2元/W左右，总体光伏逆变器成本在0.2元/W左右。根据行业调研数据，IGBT模块占光伏逆变器总成本平均比例约为10%，即光伏IGBT模块价值量约为0.02元/W。

要在年达到净零碳排放量所需的风机增长速度；来源：GWEC

根据全球风能理事会（GlobalWindEnergyCouncil，GWEC）发布的《年全球风报告》显示，年全球风电装机量同比增长53%，总装机量高达93GW，其中陆上风机安装量为86.9GW，较年增加59%。GWEC预测，保持当前的全球主要经济体政策环境下，到年，全球将新增GW装量，每年平均稳定增加94GW左右。相比于陆上风机0.3%的复合年化增长率，未来五年的海上风机年复合增长率将高达31.5%，即年当年海上总装量为6.1GW，而年当年海上总装量为70GW。至年年底，全球累计陆上和海上风电装机量将超过1TW。

中国及海外市场当年新增光伏装机规模（MW）及IGBT采购需求（亿元）；来源：BloombergNEF

全球风电新增装机规模（GW）与IGBT采购需求（亿元）来源：BloombergNEF

受“抢装”驱动，中国风电市场装机在年有望迎来短期峰值，结合CWEA的数据，预测风电装机量有望达到32.5GW。以1.5MW双馈型风机为例，其中变流器中IGBT用量约21个（0V/A）；目前风电变流器单位成本约0.18元/W，IGBT单位成本约为0.元/W。根据相关机构测算，年全球风电行业IGBT需求约10.8亿元，预计年增长至13.4亿元，5年CAGR接近5%。

4）新能源汽车替代传统燃油车。

IGBT在新能源汽车领域中发挥着核心作用，是汽车动力系统的“心脏”。与传统燃油车相比，新能源汽车没有发动机和启停系统，新增了电池、电机、电控核心部件以及车载DC/DC、电空调驱动、车载充电器（OBC）等电力电子装置。在运行过程中，车载空调、OBC、逆变器、DC/DC、发电机等都有赖于IGBT对电的频繁电压和交直流转换，都需要大量的IGBT器件。具体来说，IGBT主要应用于电机控制器、车载空调控制系统以及充电桩三个环节，直接控制汽车能源直流交流转换、电压转换、频率转换等，是汽车电子电力的“心脏”。

汽车全面智能化；来源：Gartner、德勤

IGBT在新能源汽车上的应用；来源：比亚迪

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