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宏微科技:发力碳化硅与氮化镓,布局可控核聚变及AI电源等高景气赛道

来源:九方智投 2026-01-05 15:43
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宏微科技近期在多个新兴高景气赛道取得关键进展,从传统功率半导体供应商向“能源+AI”核心器件厂商转型。

公司不仅与瀚海聚能就可控核聚变FRC路线)脉冲电源开关达成战略合作,还与国家级能源实验室成立合资公司,切入国网特高压直流输配电领域。同时,公司在AI服务器电源和人形机器人领域加速布局,GaN(氮化镓)产品已密集送样多家主流机器人厂商,SiC(碳化硅)产品则凭借与台达等客户的长期合作关系,积极导入AI服务器电源供应链。

新客户与新订单突破:20258月,公司控股子公司芯动能获得国内某头部新能源车企的SiCMOSFET器件项目定点,标志着公司在车规级碳化硅领域取得重大突破,有望增厚未来业绩。

人形机器人题材催化:2025年下半年以来,公司自研的GaN芯片密集送样多家主流机器人厂商及Tier1,用于关节驱动器。GaN方案能使驱动板体积缩减50%,导通损耗降低50%-70%,高度契合人形机器人对高功率密度、轻量化的需求,市场关注度高。

可控核聚变战略卡位:20258月,公司与国内FRC技术路线领先企业瀚海聚能签署战略合作协议,为其聚变装置提供定制化IGBT模块。公司是目前A股唯一与FRC主机厂深度绑定的功率半导体厂商,具备显著的先发优势和稀缺性。

抢占“能源革命+AI”新兴赛道,打开全新增长空间:公司前瞻性布局三大高景气赛道,有望实现价值重估。

可控核聚变:公司与瀚海聚能合作开发FRC装置的脉冲电源开关,该部件价值量占装置总成本的+-≈30%。随着FRC路线(对标美国Helion)商业化进程加速,公司作为核心供应商有望深度受益。

AI服务器电源:AI算力爆发驱动数据中心800VHVDC架构升级,对SiC/GaN等高效功率器件需求激增。公司作为台达(英伟达核心电源供应商之一)的十余年合作伙伴,具备导入AI服务器供应链的先发优势,相关产品已在送样测试中。

人形机器人:公司GaN器件在性能、体积、功耗上显著优于传统硅基MOSFET,是机器人关节驱动器的理想方案。单台机器人GaN器件价值量较高。

轻资产+”模式构筑核心壁垒,技术迭代追赶国际龙头:公司采取Fabless模式,与晶圆代工龙头华虹宏力签署五年期战略合作,深度绑定12英寸产线先进工艺,实现“虚拟IDM”的协同效应,有效降低资本开支并保障供应链安全。公司研发实力雄厚,第七代IGBT芯片性能已对标英飞凌EDT3等国际主流产品,SiC/GaN产品研发也取得关键突破,技术迭代能力是其核心竞争力。

深度绑定下游龙头客户,大客户战略保障基本盘稳固:公司与各领域头部企业建立了长期稳定的战略合作关系,包括工业控制领域的汇川技术、台达集团,新能源发电领域的阳光电源,以及新能源汽车领域的比亚迪(直供)、臻驱科技等。通过“定制化产品+联合开发”模式,公司深度融入客户价值链,保障了订单的稳定性与持续性。

时间

事件

影响

2025820

控股子公司芯动能获得国内某头部新能源车企的SiCMOSFET器件项目定点

标志着公司在车规级SiC产品领域取得重大突破,若订单顺利转化,将对公司经营业绩产生积极影响。

20258

可控核聚变公司瀚海聚能签署战略合作协议,共同开发FRC装置核心脉冲电源系统中的半导体器件。

公司成为A股首家与FRC主机厂深度绑定的功率半导体供应商,卡位万亿级未来能源市场,提升公司估值想象空间。

202511

参加深圳国际核能产业创新博览会,重点展示应用于可控核聚变的高压IGBTSiC模块等产品。

提升公司在核能领域,特别是可控核聚变产业链中的知名度和影响力,有助于获取更多合作机会。

2025年下半年

自研GaN芯片密集送样多家主流人形机器人厂商及Tier1供应商。

切入人形机器人核心供应链,为后续订单获取和业绩增长奠定基础。

2026

预期人形机器人GaN器件可实现小批量供货,体量或达数千至上万只。

新兴业务开始贡献收入,验证公司在新赛道的商业化能力。

2026

预期AI服务器电源相关产品(SiC/GaN)在台达等客户处的测试将有结果,有望形成初步订单。

AI业务从概念导入期进入订单兑现期,为公司带来新的业绩增长点。

2026

怀柔实验室合作的国网直流输配电项目,有望获得示范工程的小批量SiC器件订单,预计收入体量在千万级别

切入国家电网供应链,打开特高压、新型电力系统等高价值市场。

20276

可转债募投项目“车规级功率半导体分立器件生产研发项目(一期)”预计达到可使用状态,将新增240万块/的车规级器件产能。

大幅扩充车规级产品产能,满足新能源汽车市场持续增长的需求,为收入增长提供产能保障。

可控核聚变:与瀚海聚能(FRC技术路线)达成战略合作,共同开发脉冲电源和辅助加热电源中的功率半导体产品。目前处于联合研发阶段,已完成产品定义,预计2028年产品趋于成熟。

AI服务器电源:受AI算力需求驱动,公司利用与台达等客户的长期合作关系,开发用于800VHVDC架构的SiCGaN解决方案,目前产品已送样测试。

人形机器人:自主研发的GaN650V75mohm芯片已通过内部可靠性验证,并已向多家战略合作客户送样验证,用于机器人的关节驱动器。

公司通过持续的高研发投入,在IGBTSiCGaN等领域形成了从芯片设计到模块封装的核心技术闭环。公司采取“轻资产+”Fabless模式,专注于附加值更高的芯片设计和模块封装环节,将重资产的芯片制造委托给华虹宏力等代工厂。通过与下游龙头客户进行深度绑定和联合开发,提供高性能、高可靠性的定制化产品,从而在与国际巨头的竞争中获取市场份额和超额收益。

公司主营业务为以IGBTFRD为核心的功率半导体芯片、单管及模块的设计、研发、生产与销售。产品广泛应用于工业控制、新能源发电、新能源汽车、家电等领域。

公司深度绑定下游各领域龙头企业,采取“大客户”战略,客户集中度较高。2025年上半年,前五大客户占应收账款余额的比例为61.94%

工业控制:主要客户包括苏州汇川、台达集团、英威腾伊顿等行业领军企业。公司是台达合作超过十年的供应商,关系紧密。

新能源发电:重点客户包括H(光伏逆变器龙头)、阳光电源、爱士惟、古瑞瓦特等。

新能源汽车:公司产品已实现对知名客户的直接批量供货,并通过Tier1供应商臻驱科技、汇川技术等,将产品导入广汽埃安、赛力斯等终端品牌。2023年,公司产品装车总量已突破40万台。

新能源汽车20258月,公司控股子公司芯动能获得国内某头部新能源车企的SiCMOSFET器件项目定点,标志着公司在高端车规级产品领域取得重要突破。

可控核聚变:与瀚海聚能达成战略合作,为其FRC装置提供定制化IGBT模块。同时,公司也在与其他主机厂展开技术交流。

人形机器人:正与多家主流机器人厂商及Tier1(包括特斯拉供应链体系内公司)进行密集的产品送样和联合研发。

国家电网:通过与怀柔实验室成立合资公司,切入国家电网直流输配电领域,有望获得示范工程订单。

25H1业绩稳健。

125H1:营收6.8亿元,yoy7%;归母净利润0.03亿元,yoy18%;扣非-0.002亿元,yoy0.03亿元;毛利率16%yoy0.1pct,净利率0.3%yoy0.3pct

225Q2:营收3.83亿元,yoy-2%qoq29%;归母净利润0.02亿元,yoy-55%qoq75%;扣非0.01亿元,yoy-64%qoq0.02亿元;毛利率15%yoy-0.3pctqoq-1pct,净利率0.4%yoy-0.3pctqoq0.4pct

可控核聚变:与瀚海聚能合作,前瞻布局IGBT在直线型核聚变装置中的应用场景。可控核聚变是人类能源终极形态,全球化商业布局加速:目前全球在运、在建和规划的聚变装置有168个,中美处于领跑位置,中国预计2025年推动实验堆立项,2035年建成实验堆,2050年建成商业示范电站。全球资本重点布局核聚变能源领域,预测显示,核聚变能源一旦实现商业化,其市场规模至2050年有望达万亿美元级别。

瀚海聚能对标FRC路线代表性公司Helion,有望2030年实现发电:FRC可控核聚变中直线形装置的代表类型,Helion专注于此路线,有望率先在2028年实现商业化。瀚海聚能成立于2022年,是中国首家专注于FRC路线的公司,对标Helion,自主研发的国内首台商业化直线型FRC装置HHMAX-901已于25718日成功实现等离子体点亮,此外,公司计划在2030年底前与核电业主合作,建设聚变示范电站,完成50MW量级的能量输出。

FRC对核心脉冲电源开关性能要求极高,公司为瀚海聚能提供定制化IGBT模块:公司自产IGBT技术已达国际先进、国内领先水平,IGBT模块广泛用于UPS电源、变频器、电焊机感应加热、电能质量等领域,未来技术有望迁移至核聚变领域。FRC聚变装置中电源系统价值量占比达到50%,其中IGBT模块作为快控开关,20258月公司与瀚海聚能签署战略合作协议,公司未来将为HHMAX系列装置提供定制化高频、高可靠性、高一致性IGBT模块。

服务器电源:与台达合作多年,有望加速SiCGaN等产品导入。英伟达率先向800VHVDC方案过渡,公司核心客户台达是其电源的关键供应商之一:AI数据中心电源结构向高压直流供电演进,英伟达有望27年率先实现向800VHVDC的过渡,台达是其核心电源供应商之一,具有从10kV中压输入到1V芯片级低压输出的全链路技术和产品,公司与台达合作多年、关系紧密。公司目前加速推动AI服务器订单,已与包括台达在内的多家国内外客户建立长期稳定的合作关系。

800VHVDCSiCGaN的性能要求更高:SiCGaN可提高功率密度和效率,更适用于800VHVDC场景。公司通过技术创新加速推动AI服务器电源订单,计划构建以SiCGaN为主要方向,兼顾第四代半导体的多元化技术体系,推动核心器件在高景气赛道快速实现产业化导入。

公司SiCGaN研发持续突破:①SiC:公司首款1200V40mohm芯片、车规1200V13mohmSiCMOSFET芯片研制成功并通过可靠性验证,自研SiCSBD芯片已通过多家终端客户可靠性和系统级验证,并且通过重点客户端可靠性和板卡极性能测试,部分产品形成批量出货;②GaN:自研的GaN650V75mohm芯片研制成功,并于25H1全面通过内部可靠性验证,目前进入导入阶段,并向战略客户送样验证,为拓展AI服务器电源和人形机器人等高增长市场奠定基础。

新能源汽车:获头部新能源车企项目定点、多个车规产品进展顺利。子公司芯动能获国内头部新能源车企客户项目定点:公司8月底发布公告,控股子公司芯动能成为国内头部新能源车企客户的SiCMOSFET器件项目供应商,公司在SiC产品领域的配套份额进一步提升,若后续订单顺利转化有望贡献积极的经营业绩。

多个车规产品系列取得积极进展:①车规级280-820A/750V灌封模块:均已通过AQG324等相关车规级认证,并通过客户端整车认证,开始大批量生产;②车规级400-800A/750V双面/单面散热塑封模块:已批量生产,25H1累计出货60余万只;③高性能车规级功率模块:基于自主研制的EDT3芯片平台,成功开发出符合车规级应用的高功率密度、高可靠性功率模块产品,系列产品已完成AQG324等车规标准可靠性认证及性能验证流程,并顺利通过多家头部车企客户测试和认证审核;④车规级1200VSiC自研模块完成开发,并通过车规级认证,1700V系列化产品通过客户端认证,并批量供货。

新能源发电:新品持续推进。IGBTFRD芯片:光伏领域的1000V/1200VM7iU系列IGBTM7dFRD芯片完成开发和认证,已实现量产并通过HV-H3TRB可靠性测试;风电应用的1700V芯片通过国内主流厂商的整机测试并小批量出货。

模块产品:光伏用1000V三电平定制模块大批量交付,储能650V三电平产品批量交付。

国内IGBT领军企业。高管团队具有深厚技术背景,深耕IGBT十余载。FREDIGBT芯片起家,十余载技术沉淀。公司成立于2006年,由一批长期在国内外从事电力电子产品研发和生产、具有多种专项技术的科技专家组建,为国家重点高科技企业。公司成立之初即专注于FRED芯片和IGBT芯片的研发,是国内首批IGBT企业。公司于2007年成功研发出快恢复外延二极管(FRED)第一代芯片(M1dF系列;于2010年成功推出公司第一代IGBT产品-1200V平面栅NPT结构IGBT芯片M1i。公司目前已具备IGBTFRED芯片和模块设计、工艺开发、产品封装测试的核心技术,是国家高技术产业化示范工程基地、江苏省博士后创新实践基地,参与多项IGBT国家和行业标准的制定、承担多项国家和省部级科技重大项目等。

公司是国内功率半导体领军企业,深度布局IGBTSiCGaN等功率器件产品,前瞻布局可控核聚变AI电源、新能源车等高景气赛道,未来公司的新兴业务有望加速放量,成长空间广阔。

产品覆盖芯片、单管、模块,下游应用覆盖工控、新能源发电、新能源车、家用电器等领域。公司产品涵盖IGBTFRED芯片及单管产品100余种,IGBTFRED、整流二极管及晶闸管等模块产品400余种,电流范围从3A1000A,电压范围从60V2000V,产品类型齐全。公司产品应用领域不断升级和拓宽,应用于工业控制(变频器、伺服电机、UPS及各种开关电源等),新能源发电(光伏逆变器、风电变流器和储能变流器)、电动汽车(电控系统、车载充电机和充电桩等)等多元化应用领域,产品性能与工艺技术水平处于行业先进水平。公司拥有自主研发设计市场主流IGBTFRED芯片的能力,主营业务中芯片、单管完全采用自研芯片,模块产品以自研芯片为主,外购芯片为辅。

芯片及单管产品采用Fabless模式,模块和电源模组采用自产模式。公司专注于芯片的研发和设计,将设计好的芯片委托给芯片代工企业制造。芯片生产完成后,单管产品委托封测厂进行封装测试,模块和电源模组产品由公司通过自有产线进行模块化封装与测试及电源模组产品的组装与测试。目前公司已经与华虹宏力、积塔、华润华晶等芯片代工企业建立了长期稳定合作关系,其中华虹宏力、积塔负责IGBT芯片代工业务,华润华晶负责FRED芯片代工业务。公司主要的封测厂商包括无锡德力芯、天水华天、南通华达等。

实控人系国家级特聘专家,汇川科技通过持股深化与公司合作。截止2024930日,公司控股股东赵善麒先生持有公司17.75%股权,同时担任公司董事长兼总经理。赵善麒先生毕业于吉林大学半导体专业,获博士研究生学历,曾任吉林大学博士后、副教授,后担任北京电力电子中心副总工程师、美国AdvancedPowerTechnology,Inc资深高级工程师及技术转移部总监、宏电节能执行董事及总经理等职务。赵善麒先生长期从事功率半导体领域的研究,是国家级特聘专家、“国务院突出贡献专家特殊津贴”获得者、全国优秀科技工作者。汇川技术系国内工业变频器行业的领军企业之一,公司重要客户之一,为加强双方合作,汇川投资持有公司3.01%股权,为公司第四大股东。

设立芯动能聚焦塑封模块,外延投资积极布局碳化硅。2023年,在地方政府及产业基金的支持下,公司成立常州芯动能半导体有限公司,一期注册资金1.5亿元,二期注册资金2亿元。项目规划建设年产能720万只,聚焦塑封模块,深入布局双面和单面散热塑封模块,拓宽公司产品型号及在电动汽车等领域的应用范围。

向客户批量交付数万只应用于主驱的塑封模块产品,2024年预计出货将超过百万只。衬底为碳化硅产业链的核心环节,为获取长期稳定有效的碳化硅衬底供应,海外功率大厂均大力布局,与碳化硅衬底公司紧密合作,并开始建立自有产业阵营。2023年,公司以2,000万元自有资金投资获得常州能量方舟新材料有限公司10%股权,积极布局碳化硅衬底。同年,公司认购无锡正海锦泰股权投资合伙企业49.75%股权,间接投资了一家具有核心技术能力的自动化设备供应商,保障公司产线建设核心工序的自主可控。

核心技术人员具有丰富功率产业背景,承担85/95/115/125等多项专项研究课题。公司研发团队的核心成员均为从事电力电子器件行业20余载的高级技术人才,曾参加过国家“八五”、“九五”、“十一五”、“十二五”IGBT芯片和模块科技攻关,曾担任全国半导体器件标准化技术委员会委员,参与制定多项国家技术标准,曾在英飞凌、安森美、上海华虹NEC、中国电子科技集团等国内外知名企业长期从事IGBTVDMOSFRED芯片的研究与科技攻关工作,有着丰富的设计和生产实践经验。

公司团队曾被国务院侨务办授予“重点华侨华人创业团队”称号。员工持股平台+股权激励吸引人才,股份回购彰显未来发展信心。2022620日,公司公告拟向130名核心员工(包括董事、高级管理人员、核心技术人员等)授予176.56万股限制性股票,占总股本的1.28%,授予价格为30.06/股,其中首次授予141.25万股,占授予总额的80%,预留35.31万股。业绩考核指标为:以2021年营业收入为基数,2022/2023/2024年营业收入增长不低于37%/81%/172%。为加强对核心员工的激励,公司设立宏众咨询作为员工持股平台,截止2023年底,公司共43名员工持股总计3608.04万股,占公司总股本的23.72%20243月,公司发布公告拟回购2500万元至5000万元股票,用于股权激励或员工持股计划,或用于转换上市公司发行的可转换为股票的公司债券。截止20248月,最终回购金额为2549.62万元,进一步彰显公司未来发展信心。

经营业绩快速增长,研发投入保持高位。2020-2023年公司营收稳步增长,2024年公司业绩短期承压。2017-2023年,公司营收CAGR38.94%,营收稳步增长;2020-2023年,公司营收CAGR65.55%,呈现加速态势,归母净利润CAGR63.39%,保持高速增长。公司2020-2023年业绩高增主要系在双碳和国产替代政策推动下,公司下游应用如新能源、电动汽车、工控等领域蓬勃发展,对国产IGBTFRED功率半导体器件需求旺盛,公司加强对重点客户的需求对接和应用技术服务,实现在光伏、电动汽车、变频器、UPS等标准产品和定制化产品的大批量导入,带动了公司业绩大幅度增长。2024Q3,公司实现营收9.80亿元,同比-13.72%;归母净利润404.09万元,同比-95.28%,主要系国内行业竞争加剧,去库存压力较大,短期内抑制了出货量和平均销售价格,公司业绩短期内承压。

公司毛利率平稳,规模增长+自研芯片比例提高或将进一步提高毛利率。2017-2023年,公司毛利率水平稳定在20%-23%之间。2024Q3毛利率15.37%,同比-6.02pct;净利率-0.04%,同比-7.51pct,主要系国内功率半导体行业竞争加剧,汽车端的产品价格竞争较为激烈。目前,公司模块封测产能建设稳步提升,用于模块制造的自研芯片比例逐年提升,规模增长和自研芯片比例提高均有望增厚公司毛利率。

模块业务为收入主要来源,单管毛利率较高。2023年公司营收中模块和单管占比分别为64.09%30.21%2024H1,公司模块业务收入4.64亿元,占营收的72.83%,单管业务收入1.42亿元,占营收的22.27%2023年,公司模块毛利率为19.66%,单管毛利率为24.86%,单管毛利率历年来均高于模块毛利率,主要系公司单管全部采用自研芯片,成本较低。

聚焦重点应用领域,光伏、新能源汽车业务收入快速增长。公司过去以工业控制为业务核心,2020年工业控制及电源行业业务营收3.02亿元,占营收比重达91.85%

近年来,公司进一步聚焦光伏、新能源汽车等重点应用领域,强化与各领域核心客户的合作关系,以客户订单及份额的大幅度增长带动公司的高速成长。2023年,公司光伏业务营收5.60亿元,同比增长106.15%,占营收38%;电动汽车领域营收3.32亿元,同比增长149.65%,占营收22%;工业控制领域营收5.89亿元,同比增长15.19%,占营收40%,公司光伏和新能源汽车业务收入快速增长。

研发投入保持高位,核心技术行业领先。公司持续加大对核心技术的研发投入,并致力于技术产品创新和升级,2023年研发费用1.08亿元,同比增长68.17%,研发费用率为7.18%2021-2023年研发费用连续三年同比增长超60%,研发费用率与同行业可比公司相比保持较高水平。公司建立了健全的研发体系和研发管理制度,不断强化芯片设计、模块封装测试等工艺技术积累,在核心技术方面不断突破,自主研发的核心技术包括沟槽结构+场阻断技术、虚拟原胞技术、逆导IGBT技术、微沟槽IGBT技术,处于行业领先水平。

2023年坚持大客户战略,IGBT等产品线齐全。公司产品涵盖IGBTFRED芯片及单管产品100余种,IGBTFRED、整流二极管及晶闸管等模块产品400余种,电流范围从3A1000A,电压范围从60V2000V,产品类型齐全。公司依托龙头企业产生的市场效应不断向行业内其他企业拓展。在工业控制领域,客户包含苏州汇川、台达集团等;在新能源发电领域,重点客户包含客户A阳光电源等;在新能源汽车领域,公司产品主要用于电控系统、DC电源,主要客户有比亚迪、汇川、臻驱等。

公司2021年上市,营收及归母净利润尚处成长期。从行业来看,2020-2023年,各公司营收呈快速上升趋势;2024M1-9受国内行业竞争加剧,去库存压力较大及各行业降价等因素影响,功率几家相关公司营收均存在不同程度同比下降。分公司来看,2023年,公司营收达15.0亿元,扬杰科技/士兰微/斯达半导营收分别为44.2/81.6/24.1亿元;公司归母净利润达1.16亿元,扬杰科技/士兰微/斯达半导归母净利润分别为9.24/-0.36/9.10亿元。

IGBT进入下半场,从国产替代走向全球竞争。近年来,国家重点扶持发展以IGBT为代表的半导体器件及芯片,技术迭代放缓使国内龙头企业与国际厂商产品代际差距逐步缩小,叠加疫情导致海外供应短缺造成价格与交期增长,给国产替代提供机会。根据中商产业研究院数据,2023年中国IGBT国产化率预计将超30%,国产化率呈逐步上升趋势。供给格局和新增需求空间成为核心矛盾。从几大下游来看,根据我们测算,预测2030年全球/国新能源汽车IGBT市场规模将分别达53/25亿美元,2024-2030CAGR分别达4.9%/4.3%;预测2028年全球工业领域IGBT市场规模达47.8亿美元,2023-2028CAGR4.7%;预测2028年全球/中国风光储IGBT市场规模分别达51.4/20.33亿美元,2023-2028CAGR分别达8.13%/6.45%

IGBT历经七次技术迭代。从发展历程来看:第一代PT-IGBT使用重掺杂的P+衬底作为起始层,在此之上依次生长N+bufferN-base外延,最后在外延层表面形成元胞结构,工艺复杂,成本高,未大规模使用;第二代NPT-IGBT使用低掺杂的N-衬底作为起始层,在截止时电场没有贯穿N-漂移区,不需要载流子寿命控制,缺点在于更高的电压阻断需求大幅增加器件的损耗与温升;第三代Trench-IGBT得益于场截止以及沟槽型元胞,通态压降更低,开关性能优化;第四代NPT-IGBT较三代优化了背面结构,漂移区厚度更薄,最高允许工作结温从125℃提高到150℃,增加了器件的输出电流能力,是目前使用最广泛的IGBT芯片技术;第五代FS-IGBT使用厚铜代替了铝,允许更高的工作结温及输出电流,同时芯片厚度进一步减小;第六代FS-Trench在第四代的基础上优化了背面P+注入;第七代Trench-FS沟道密度更高,IGBT7Vce(sat)相比IGBT4降低20%,可实现最高175℃的暂态工作结温。

模块是IGBT最常见的封装形式,器件性能及一致性均显著提高。IGBT模块将多个芯片以绝缘方式组装到金属基板上,使用高压硅脂或者硅脂等绝缘材料封装。相比单管,IGBT模块将多个IGBT芯片并联,电流规格更大;将多个IGBT芯片按照半桥、全桥等特定的电路形式组合,减少外部电路连接的复杂性;将多个IGBT芯片进行内部连接,电路布局更好,引线电感更小;将多个IGBT芯片焊接在同一个金属基板上,相当于在独立的散热器与IGBT芯片之间增加了一块均热板,工作更可靠;IGBT模块内的芯片多来自于一个供应商,参数一致性更好;模块的外部引线端子更适合高压和大电流连接,模块的最高电压等级比同系列单管高1-2个等级。IGBT模块主要应用于大功率工业变频器、电焊机、新能源汽车(电机控制器、车载空调、充电桩)等领域。

中国功率半导体起步较晚,IGBT自给率正逐步提升,目前已进入下半场。中国IGBTMOSFETFRED等功率器件研发及产业化相比海外同行较晚,中国器件需求与生产制造存在巨大缺口。根据MIR数据,2019年中国功率半导体需求占全球需求总量的43%,但中国大陆与中国台湾仅占全球20%的功率半导体产地份额,中国功率半导体严重依赖进口,尤其是IGBT、高压MOSFET等高端功率器件。受中美贸易战、逆全球化等因素影响,供应链安全成为重中之重。近年来,国家重点扶持发展以IGBT为代表的半导体器件及芯片,技术迭代放缓使国内龙头企业与国际厂商产品代际差距逐步缩小,叠加疫情导致海外供应短缺造成价格与交期增长,给国产替代提供机会。根据中商产业研究院数据,2022年中国IGBT国产化率达26.5%,国产化率呈逐步上升趋势,2023年预计将达32.9%

下游增速最快领域,新能源汽车IGBT复合增速达50%以上。IGBT新能源汽车电机控制器、车载充电器、充电桩等设备的核心元器件。电控中,IGBT主要功能在于控制逆变器,使高压电池直流电转换为驱动三相电机交流电;车载充电机(OBC)中,IGBT主要功能在于将交流电转换为直流并为高压电池充电;此外IGBT还应用于DC/DC转换器、温度PTC、水泵、油泵、空调压缩机等系统中。新能源汽车中的功率半导体价值量提升十分显著,根据英飞凌年报显示,新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。其中,IGBT约占新能源汽车电控系统成本的37%,是电控系统中最核心的电子器件之一。

新能源汽车IGBT使用量与电机数量与电机功率密切相关。特斯拉ModelX双电机中后电机用到96IGBT单管,前电机用到36个单管,累计使用132IGBT单管。后电机的三相交流异步电机控制器中,每相用28IGBT单管,累计84个,其他电机12IGBT单管,共用到96IGBT单管;前电机中的小功率电驱控制器使用36IGBT芯片,每6个相并联。每个单管的价格大约4-5美元,单车IGBT成本大约480-660美元。可见IGBT使用量跟车中电机数量有关,从下表可以可知,国内主流新能源汽车大多只有1个电机,且为永磁同步电机,出于安全及可靠性考虑,部分车企会多封装1IGBT模块用于备用,因此目前国产新能源车IGBT模块使用量为1-2个。此外,功率越大的IGBT模块中集成的IGBT芯片和FRD芯片越多,价格越高。下游基本盘,工控支撑IGBT行业需求。IGBT在工控领域主要应用于变频器、逆变电焊机、UPS等设备。变频器可以对运行状态下设备的电流频率进行调节,从而改变电机的转速,满足不同生产工艺的需求,实现节能降耗,提高设备运行效率和可靠性,IGBT在变频器中起到了电能转换和控制的作用。逆变电焊机凭借优异的电源特性在电焊机市场持续渗透,IGBT能够将直流电转换为高频交流电,为焊接提供稳定的电弧,并且可以根据焊接工艺的要求调节电流和电压,提高焊接质量和效率。UPS(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,IGBTUPS电源中用于控制电池的充电和放电过程,以及将直流电转换为交流电,为负载提供稳定的电源输出。其快速的开关特性和高效的电能转换能力,能够保证UPS电源的可靠性和高效性,避免由于电网故障或电源波动对设备造成的影响。

通用变频器逆变桥包含6IGBT单管。变频器由主电路和控制电路组成,其中,给电动机提供调压调频电源的电力变换部分称为主电路,主电路包括整流器、中间直流环节(又称平波回路)和逆变器等。电网侧的变流器为整流器,主要作用为把工频电源变换成直流电源;负载测的变流器为逆变器,主要作用为将直流功率变换为所需求频率的交流功率。通常在变频器中,六个IGBT单管构成三相逆变桥,把直流电“逆变”成频率和电压任意可调的三相交流电。以英飞凌低压变频器AC-AC功率模块为例,0.55kW-2kW的工业变频器通常使用IPM模块、0.55kW-40kW的工业变频器使用IGBT单管、大于30kW的工业变频器使用IGBT模块。

全桥逆变电焊机包含4IGBT单管。通常情况下,全桥逆变焊机选用两个由两片IGBT芯片封装一个封装内的半桥模块来构架。一般常见的是上下管交替导通,对管同步导通;半桥逆变焊机则用两只电容代替一组上下管,利用另一组上下管替换导通。因此,全桥逆变电焊机需要使用4IGBT单管,而半桥需要2IGBT单管。在220V单相家用便携式焊机应用中,大部分设计是使用650VIGBT单管制作逆变电源,开关频率最高可以到50kHz;在380V三相工业级焊机应用中,焊接电源普遍采用技术成熟的1200VIGBT为功率器件,逆变频率范围一般为10kHz30kHz

UPS包含多个IGBT模块。UPSAC/DC级、DC/DC电池充电器、DC/AC变频段三个部分组成。AC/DC级中,图腾柱是一种广泛用于高功率应用的PFC拓扑,可用于单相和三相应用。图腾柱PFC级由快桥臂(以100kHz或更高的频率切换)和慢桥臂(以市电频率切换)组成。对于快桥臂,现多采用新兴的SiC技术,慢桥臂开关则使用IGBTSUPERFETDC/DC充电器中,隔离型拓扑更适合高压应用。最常见的隔离式DC-DC转换器拓扑是CLLC谐振转换器和双有源桥(DAB)

根据电压和功率水平,可以使用不同的开关。对于单相系统,可以使用任何650V技术,包括SiSiCIGBT。对于三相系统,1200VSiCMOSFET是理想选择。DC/AC变频段中,IGBT技术成熟,是逆变器主开关首选。以新德里市政工程为例,2x40KVA智能UPS需要两个含IGBT的三相逆变器模块。

前景广阔,光伏+储能驱动IGBT增长。IGBT在逆变器中承担着功率变换和能量传输的作用,是逆变器的心脏。光伏逆变器需要将光伏发电所产生的直流电转化为符合电网电能质量要求的交流电,风电变流器需要将风电机组在自然风作用下产生的电压频率、幅值不稳定的电能转换为频率、幅值稳定、符合电网要求的电能,两者功能实现均需使用IGBT进行功率变换和能量传输。光伏、风电等新能源发电存在不稳定性,弃风弃光等问题考验电网消纳能力,为新能源发电配套安装电化学储能装置能够有效平抑、消纳、平滑新能源发电的输出。IGBT储能变流器的核心半导体部件,可对电能起到整流、逆变等作用,以实现新能源发电的交流并网、储能电池的充放电等功能。

光伏逆变器拓扑结构一般由升压回路(MPPT升压)和逆变回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压;逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变回路分为二电平全桥以及“I”型、“T”型三电平,对应的功率器件有前端防反二极管,Boost电路的IGBT/MOSFET与快恢复二极管。逆变器通常采用IGBT作为功率器件,根据工作电压不同分为650V1200VIGBT1500V系统通常采用1200VIGBT“I”型三电平方案。

光伏装机快速增长,光伏+储能驱动IGBT增长。

与华虹加强合作,成本端有望受益。公司是华虹宏力1700V平台及RCIGBT平台的首批客户,公司率先引入H注入工艺并成功实现量产,成为首家在12英寸晶圆上采用1.6pitch工艺的功率芯片设计销售厂商。2025122日,公司与华虹宏力正式签署为期五年的《战略合作谅解备忘录》,进一步巩固双方合作共赢、可持续发展的战略合作伙伴关系,为未来的合作共赢、可持续发展奠定了坚实基础。

公司核心技术及产品性能对标国际龙头。核心技术对标行业龙头,专有技术不断积累。公司建立了健全的研发体系和研发管理制度,不断强化芯片设计、模块封装测试等工艺技术积累,在核心技术方面不断突破。公司基于掌握的行业通用技术结合自身的应用需求进一步研发和创新,推出的产品在参数性能方面与行业龙头主流产品技术水平相当,能够替代同类的国内进口产品。此外,公司持续增加研发投入,自主研发形成专有技术,打造在功率半导体芯片设计领域和模块封装领域的核心能力,并形成了公司的主要核心技术,目前公司核心技术已与行业龙头基本一致。

IGBTFRED自研芯片持续迭代,性能对标国际龙头。IGBT芯片方面,公司于2017年推出了自研第三代IGBT产品,对标行业龙头企业英飞凌2010年推出的尚为市场主流的第四代IGBT4系列;2019年研发成功了自研第四代750VIGBT芯片对标英飞凌于2016年推出的车用IGBTEDT2产品;此外,对标英飞凌第七代芯片的M7i芯片产品开发持续取得进展,其中车规级750VM7iIGBT芯片开始批量交付,在工业控制和光伏应用的产品已经完成开发和验证、产量持续增长;FRED芯片方面,公司于2019年度推出了FREDM5d系列对标英飞凌2010年推出的Emcon4产品,公司于2021年完成对标英飞凌于2020年推出的Emcon7系列的FREDM7d系列芯片的研发制样,整体性能逼近于业界先进水平。

宏微IGBTM3芯片与英飞凌市场主流芯片在关键参数方面指标相近。公司于2017年开始推出并实现量产的宏微第三代IGBTM3i1200V系列电流覆盖10A200A,选取其中典型的50A和英飞凌于2010年推出的市场主流的英飞凌T4同规格产品关键参数做横向对比,通过对比可以发现,公司的芯片关键参数中的击穿耐压、短路极限时间方面基本相同,在芯片损耗、电流密度等重要指标方面与英飞凌芯片指标相接近。

公司于2019年研发成功的宏微第四代IGBTM4i750V280A芯片与英飞凌科技于2016年开始推出的车用HybridPackDrive模块中所用EDT2芯片,做主要电学参数的横向对比可知,公司的芯片产品在击穿耐压、短路极限时间方面与英飞凌芯片基本相同,在芯片开通损耗、关断损耗、电流密度方面与英飞凌芯片相接近。随着公司第四代IGBT平台的逐渐成熟,公司同时着力推出同样基于微沟槽MPT平台的第五代和第七代IGBT产品,继续拓展不同的电压和电流范围,满足不同的应用环境对器件和芯片的要求,并持续推进产品的平台化和产业化,完善并完成当前的进口芯片替代工作。

公司于2021年初研发成功了第五代M5iIGBT芯片对标英飞凌第五代IGBT系列,对其主要技术参数进行横向对比可以看到,公司的产品在击穿耐压与英飞凌产品基本相同,在芯片损耗、电流密度等方面与英飞凌产品相接近。截止2024H1,光伏应用的FRD芯片:针对光伏应用的1000VM7U芯片已完成开发和认证,并形成量产。同时,与之对应的FRD芯片也通过新的终端设计,通过了HV-H3TRB可靠性测试,贴合风光储领域对器件抗潮能力的要求。公司正在积极拓展工业控制和新能源产品线,以满足不同领域的新需求;公司首款1200V40mohmSiCMOSFET芯片研制成功,已通过可靠性验证;车规1200V13mohmSiCMOSFET芯片正在积极开发中;自主研发的SiCSBD(肖特基势垒二极管)芯片已经通过多家终端客户可靠性验证和系统级验证,并在重点客户端通过相应的可靠性和板卡级性能测试,部分产品已形成小批量出货。

自研芯片占比逐步提高,国产替代加速进行。公司在IGBTFRED系列芯片、单管及模块方面深入研究,逐步掌握IGBTFRED芯片设计和模块封装的核心工艺技术,具备了批量化生产能力,逐步实现公司自主研发设计的IGBTFRED芯片对国内进口芯片的替代。目前,公司FRED芯片单管和模块、高压MOSFET单管、IGBT芯片和单管已全部使用自研芯片,IGBT模块以自研芯片为主,外购芯片为辅。受益于功率半导体领域的国产替代推进,以及公司新型号芯片顺利量产,模块产品使用自研芯片的比例不断提升,2023年模块产品采用自研芯片比例提升至91.2%

依托优质大客户,提高下游市场份额。经过多年的积累,公司已拥有较为丰富的优质客户资源,与行业龙头或知名企业客户建立了较为稳定的配套合作关系。同时,公司依托龙头企业产生的市场效应不断向行业内其他企业拓展。在工业控制领域,客户包含苏州汇川、台达集团、英威腾伊顿等;在新能源发电领域,重点客户包含客户A阳光电源、爱士惟、古瑞瓦特、禾望电气等。20238月公司与A客户签订产能保障协议,截至2023年末合同约定的模块产品实际产能已达到14万块/月,处于爬坡状态;在新能源汽车领域,公司产品主要用于电控系统、DC电源,主要客户有比亚迪、汇川、臻驱等。公司产品直供比亚迪,并通过Tier1导入广汽埃安、赛力斯等终端品牌,2023年装车总量突破了40万台;在充电桩领域,公司主要客户有英飞源、英可瑞、优优绿能、特来电等。经过较长时间的技术开发与多维度可靠性验证,公司相关产品质量技术指标达到客户要求。

多款产品批量交付,公司与头部新能源车企及Tier1建立稳定关系。公司自主研发的车用650V/600A模块、1200V/450A模块、820A/750V模块、400A/750V定制型模块等多项产品均已获得客户验证并开始批量交付,整体性能及可靠性表现良好。

公司已与比亚迪、臻驱科技、汇川技术建立了稳定的合作关系,公司针对同一客户的不同需求开发不同的产品,以满足下游客户的多样化需求,持续巩固并扩大现有客户的业务规模。

比亚迪新能源车市占率持续提升,直供比亚迪带动公司车规级IGBT业绩增长。比亚迪为中国新能源汽车市场的领军企业,得益于其在电动汽车和插电式混合动力汽车领域的强大产品线,以及其在电池技术和成本控制方面的优势,比亚迪在竞争激烈的市场中保持领先的市场地位。比亚迪2022新能源汽车出货量占中国市场新能源汽车总出货量的32.2%2023年增长至34.6%2023M1-9突破35%,达35.2%,稳居中国新能源车出货量第一,并大幅领先于其他新能源车企。公司2022年通过比亚迪认证并进行批量供货,新能源车领域业务收入快速增长,随着比亚迪新能源市占率稳步提升,公司直供优势或将支撑新能源车领域业务收入稳步提升。

联手臻驱科技通过终端客户认证,产品批量供应。臻驱科技成立于2017年,致力于提供国产功率半导体新能源汽车驱动解决方案。凭借新能源汽车高性能电机控制器及自研功率模块,臻驱科技获得国内外一线乘用车主机厂和Tier-1供应商40余款量产车型定点,包括但不限于上汽通用五菱、奇瑞汽车赛力斯汽车、长安汽车等国内一线客户及大众、沃尔沃、舍弗勒、印度TataEngiroDeutz等海外知名客户。2020年,公司与臻驱科技合作开发的用于电动物流车的650V/600A400A规格IGBT模块,以及用于电动商用车的1200V/450A规格IGBT模块稳定量产。2021年,公司与臻驱科技进一步合作开发月需求超过2万只的用于国内大型整车厂畅销款乘用车的750V/820A550A规格的车规级IGBT模块。公司与臻驱科技合作密切,产品通过臻驱科技批量导入广汽埃安、赛力斯等终端品牌。

汇川联合动力是公司主要客户之一,电机、电控、电驱配套量均位处中国TOP10。汇川联合动力是汇川技术控股子公司,2009年进入新能源汽车零部件领域,主要从事新能源汽车电机、电控、电源及动力总成等产品的开发、生产和销售。2023年汇川联合动力中国电机市占率3.77%,位列中国电机配套企业第六位,主要客户为埃安、合创和广汽;2023年汇川联合动力中国电控市占率为10.21%,位列中国电控配套企业第二位;2023年汇川联合动力中国电驱市占率为5.03%,位列中国电驱配套企业第五位。汇川联合动力是公司主要客户之一,公司有望依托汇川联合动力通过下游客户认证,持续提高新能源车功率半导体市场占有率。

工控领域竞争充分,汇川技术市场份额提高或带动公司工控IGBT市场占有率提升。工控市场竞争格局稳定,变频器、逆变焊机、UPS电源等工控产品成熟度高。公司客户群稳定,客户主要为变频器、电焊机行业领军企业,包括苏州汇川、台达集团、英威腾伊顿等。汇川技术成立于2003年,以变频器的进口替代为切入点,在2004年推出了通用变频器MD280,依托矢量变频技术快速占领市场。近年来汇川技术在技术上持续突破,配合平台化的产品线布局推动汇川技术营收持续增长。2023年,汇川技术全球低压变频器市场份额为19.80%,仅次于20.40%ABB公司,为全球低压变频器领域的领先企业。汇川技术是公司重要客户之一,为加强双方合作,汇川投资持有公司3.01%股权,公司业绩或受益于汇川技术市场份额的持续提升。

市场空间:全球功率半导体市场规模预计将从2024年的262亿美元增长至2030年的433亿美元,年复合增长率为8.7%。下游应用中,新能源汽车、新能源发电(风光储)、工业控制是主要驱动力。预计到2028年,全球工业领域IGBT市场规模将达47.8亿美元;全球风光储IGBT市场规模将达51.4亿美元。

供需格局:当前行业呈现结构性分化。需求端,传统消费电子疲软,而新能源汽车、光伏、储能AI数据中心等新兴领域需求强劲。供给端,产能扩张加快,尤其在第三代半导体领域,导致部分中低端产品出现阶段性过剩和价格竞争。

竞争环境:全球市场由英飞凌、安森美、意法半导体等欧美日企业主导,技术壁垒高,尤其是在3300V以上的高压产品领域。国内企业正加速国产替代,但在高端产品和整体技术水平上仍与国际龙头存在差距。以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体正重塑行业格局,为国内厂商提供了换道超车的机遇。

参考资料:

20250917-中泰证券-宏微科技25H1业绩稳健,重点关注可控核聚变AI电源等高景气赛道进展


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