（報告出品方/作者：首創證券，何立中、韓楊）1、碳中和是IGBT需求的根本驅動IGBT是電能轉換核心器件，有效助力碳中和。IGBT在節能減排方面的應用主要可以分為兩個方面，一是在清潔能源發電及利用領域，IGBT是光伏逆變器和風電逆變器的核心

（報告出品方/作者：首創證券，何立中、韓楊）

1、碳中和是IGBT需求的根本驅動

IGBT 是電能轉換核心器件，有效助力碳中和。IGBT 在節能減排方面 的應用主要可以分為兩個方面，一是在清潔能源發電及利用領域，IGBT 是光 伏逆變器和風電逆變器的核心器件，并廣泛應用于新能源車電驅系統及充電 樁等領域；二是在傳統能源的消耗端，IGBT 在工業領域的應用能夠有效減少 電力消耗，幫助實現節能減排。

光伏及風電發電領域，IGBT 主要應用在逆變器上，使得光伏或風電發 出的粗電，經過 IGBT 的處理，變成能平穩上網的精細電。新能源汽車領域， IGBT 應用于電機驅動器、車載空調以及充電樁等領域。

工業控制及電源領域，IGBT 廣泛應用于變頻器、伺服機、逆變電焊機 以及 UPS 電源等方面。此外，在家電領域，IGBT 應用在變頻空調、變頻洗 衣機等白色家電，幫助實現節能減排。

碳中和是 IGBT 需求的根本驅動。碳中和的要求驅動了清潔能源發電領 域的快速發展，以及電動汽車滲透率的迅速提升。在消耗端，碳中和對工業 用電提出了更嚴格的要求，使得變頻器等節能裝備的普及進一步擴大。IGBT 作為電力轉換的核心，在以上領域有著廣泛的應用，市場空間巨大。

2、拉閘限電預示節能降耗緊迫性

電力供需趨緊，部分地區拉閘限電。以遼寧為例，2021 年 10 月 4 日至 8 日，國網遼寧省電力公司陸續發布實施有序用電通知。通知要求電熔鎂砂 企業電熔鎂窯爐負荷自 2021 年 9 月 27 日 12:00 起全部實施有序用電，停止 生產用電。

提高電力使用效率是解決供需缺口的當務之急。緩解電力供需緊張，一 方面是增加電力供給，我國電力供應主要以煤炭發電為主，2020 年我國發電 量中 67.87%來自火電，從發電端提升電力供給勢必會增加煤炭使用量，增加 節能減排負擔；另一方面，提升電力使用效率，從消耗端降低需求，是解決 電力供給緊張的當務之急，也是節能減排的基本要求。

3、IGBT通過提升用電效率實現節能降耗

IGBT 全稱為絕緣柵雙極型晶體管，是由 BJT（雙極型三極管）和 MOSFET（絕緣 柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件。兼有 MOSFET 的高輸 入阻抗和 GTR 的低導通壓降兩方面的優點。能夠根據工業裝置中的信號指令來調節電 路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現精準調控的目的。

IGBT 是功率器件中應用范圍最廣的元器件。功率半導體器件作為不可替代的基礎 性產品，廣泛應用于工業控制、新能源發電和電能質量管理、汽車電子和汽車充電樁等 領域，尤其是在大功率、大電流、高頻高速、低噪聲等應用領域起著無法替代的關鍵作 用。

IGBT 在工業領域實現節能降耗最典型的應用是變頻器。變頻器能夠對 運行狀態下設備的電流頻率進行調節，從而降低設備運行能耗，達到節能的 效果。

在石油開采中，根據英威騰官網資料，抽油機起動初始狀態要求拖動電 機的起動力矩是抽油機實際負載的 3-4 倍。起動力矩適用則負載功率必然匹配不佳，運行負載功率遠小于電機的額定功率，會出現所謂的“大馬拉小車” 現象。過剩的抽油能力令抽油機的無功抽取時間增加，造成油井開采電費成 本居高不下，能源浪費嚴重。通過對抽油機進行變頻改造，可實現 30%以上 的節電率。

在煤炭開采中，根據相關文獻，應用了變頻技術的煤炭開采設備可以降 低約 40%左右的電力能源消耗。變頻技術還可以緩解機電設備啟動時形成沖 擊，減少設備啟動時給設備帶來的損傷，延長機電設備使用壽命。變頻技術 可以結合機電設備的運行情況，調節內部交流電頻率，最大限度地降低電能 的損耗，提升電力能源的利用效率。

4、工控領域是IGBT需求的重要支撐

工控領域是 IGBT 需求的重要支撐。根據 Trendforce 統計，2018 年我國 IGBT 下 游應用領域中，新能源汽車、消費電子以及工業控制是最主要的應用領域，占比分別為 31%、27%以及 20%。

為探尋未來我國 IGBT 市場空間，我們將對新能源發電、新能源汽車以及工業控制 領域的IGBT市場規模進行詳細測算。本文為IGBT市場空間測算第一篇——工控IGBT 市場規模。IGBT 在工業控制領域應用場景主要包括變頻器、逆變焊機以及 UPS 電源等， 我們詳細拆分了以上 3 個場景的 IGBT 市場空間。

工控行業的發展是我國制造業向中高端轉型的核心驅動。一方面，我國不斷出臺政 策支持和鼓勵先進制造業發展，為工業控制行業發展提供了有力的政策支持。另一方面， 隨著我國人口紅利遞減，人力成本逐漸上升，制造企業加快推進自動化進程，作為智能 制造裝備業重要組成部分，工業控制行業的市場規模預計將持續增長。

制造業升級和節能減排帶動工控市場穩健增長。功率半導體對于工廠自動化至關重 要，隨著制造業的不斷升級，工業的生產制造、物流等流程改造對具有較高效能的電機 需求不斷增大，功率半導體器件是電機控制的核心器件，對其性能起著關鍵影響。根據 賽迪顧問的數據，我國 2018 年包含產品及服務市場的工控市場規模達到 1,797 億元，同 比增長8.5%，預計到2021年，市場規模將達到2,600億元，期間年復合增長率為13.10%。

4.1 變頻器

變頻器是通過改變電機工作電源頻率來控制交流電動機的電力控制設 備。變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動單元、驅動單元、檢測單元以及 微處理單元等組成。其作用主要是調整電機的功率、實現電機的變速運行， 以達到省電的目的。此外，變頻器還具有過流、過壓、過載等保護功能。

根據輸入電壓的不同，變頻器可分為低壓變頻器、中壓變頻器以及高壓 變頻器。其中，電壓在 690V 以下的稱為低壓變頻器，電壓在 690V-3kV 的稱 為中壓變頻器，輸入電壓在 3kV-10KV 稱為高壓變頻器。

低壓變頻器下游市場較為分散，在電梯、紡織機械、起重機械、電力、 冶金、石油化工等領域均有應用。高壓變頻器被廣泛應用在大型礦廠、石油 化工、市政供水、冶金鋼鐵、電力能源等行業的各種風機、水泵、壓縮機、 軋鋼機等。采用高壓變頻器對泵類負載進行速度控制，不僅能夠改進工藝、 提高產品質量，同樣也是節能環保以及設備經濟運行的要求，是可持續發展 的必然趨勢。

變頻器依靠內部 IGBT 的開斷來調整輸出電源的電壓和頻率。根據電 機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的。IGBT 模塊在變頻器中不僅起到傳統的三極管的作用，亦包含了整流部分的作用。 控制器產生的正弦波信號通過光藕隔離后進入 IGBT，IGBT 再根據信號的變 化將 380V（220V）整流后的直流電再次轉化為交流電輸出。

環保節能背景下，變頻器市場規模將穩健增長。在碳中和、碳達峰背景 下，變頻器在冶金、煤炭、石油化工等工業領域的應用范圍將不斷擴大。同 時我國城市化進程的加快也推動變頻器在市政、軌道交通等公共事業領域的 需求持續增長。根據前瞻產業研究院統計，2019 年我國變頻器市場規模達到 495 億元，其中高壓變頻器市場規模為 133 億元，中低壓變頻器市場規模為 362 億元。

預計 2025 年我國變頻器用 IGBT 市場規模將達到 66 億元。

中低壓變頻器領域，根據前瞻產業研究院數據，2025 年我國中低壓變 頻器市場規模將達到 464 億元，2020-2025 年均復合增速為 4.08%。假設中低 壓變頻器行業平均毛利率為 25%，IGBT 器件在中低壓變頻器成本占比為 15%， 則 2025 年我國中低壓變頻器用 IGBT 的市場規模為 52 億元。

高壓變頻器領域，根據前瞻產業研究院數據，預計 2025 年我國高壓變 頻器市場規模將達到 212 億元，2020-2025 年均復合增速為 8.50%。假設高壓 變頻器行業平均毛利率為 20%，IGBT 器件在高壓變頻器成本占比為 8%，則 2025 年我國高壓變頻器用 IGBT 的市場規模為 14 億元。

4.2 逆變電焊機

逆變電焊機是 IGBT 在工業領域的又一重要應用。電焊機是利用正負 兩極在瞬間短路時產生的高溫電弧來熔化電焊條上的焊料和被焊材料，使被 接觸物相結合的設備。其中，IGBT 模塊在 DC/AC 逆變電路中起高頻開關作 用。

隨著焊割設備應用企業對焊割設備節能環保性能越來越重視，相對傳統 電焊機，具有體積小、重量小、能耗低、可控性強、造價低等優點的逆變焊 割設備面臨較好的發展機遇。

根據中國電器工業協會數據，2019 年我國電焊機產量為 950.06 萬臺， 同比增加 96.76 萬臺，電焊機市場的持續升溫將進一步推動 IGBT 需求量的 不斷增長。同時，逆變式弧焊電源憑借優異的電源特性在電焊機市場持續滲 透，推動逆變式弧焊電源的應用市場規模逐步擴大。隨著變頻器、逆變焊機 等傳統工業控制及電源行業的發展，IGBT 的市場規模有望持續增長。

逆變電焊機用IGBT市場規模約為29億元。根據前瞻產業研究院數據， 我國逆變焊機 2023 年預計市場規模為 363 億元，我們預計到 2025 年我國逆 變焊機市場規模將達 414 億元，2020-2025 年年均復合增速為 7.22%。假設逆 變電焊機行業平均毛利率為 30%，IGBT 在逆變電焊機成本比重為 10%，則 2025 年我國逆變焊機用 IGBT 市場規模將達 29 億元。

4.3 UPS 電源

UPS 電源是一種含有儲能裝置的不間斷電源。主要用于對電源穩定性 要求較高的設備提供不間斷的電源。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后 供應給負載使用，此時的 UPS 就是一臺交流式電穩壓器，同時它還向機內電 池充電；當市電中斷（事故停電）時，UPS 立即將電池的直流電能，通過逆 變器切換轉換的方法向負載繼續供應 220V 交流電，使負載維持正常工作并 保護負載的軟、硬件不受損壞。

UPS 電源的下游應用主要包括政府、電信、銀行、互聯網等。電網的供 電質量直接影響計算機系統運行的穩定性。信息系統是重要的基礎設施，對 于某些重要行業需要保證計算機系統持續穩定運行，使用 UPS 電源為計算機 系統供電，可以有效避免由于電網突然斷電導致計算機系統數據丟失問題的 發生，對計算機系統以及現代化設備的穩定運行具有重要意義。

UPS 電源用 IGBT 市場規模約為 20 億元。根據前瞻產業研究院數據， 我國 UPS 電源 2025 年預計市場規模為 191 億元，2020-2025 年年均復合增速 為 12.97%。假設 UPS 電源行業平均毛利率為 30%，IGBT 在 UPS 電源成本 占比為 15%，則 2025 年我國 UPS 電源用 IGBT 市場規模將達 20 億元。

5、重點公司分析

國內從事 IGBT 研發、生產及銷售的公司包括斯達半導、宏微科技、士 蘭微、比亞迪半導體以及時代電氣等。

其中，斯達半導、宏微科技主要以 IGBT 產品為主營業務；士蘭微是國 內 IDM 模式龍頭，主營業務除 IGBT 外還包含集成電路和發光二極管；比亞 迪半導體以車規級半導體為核心，主營業務除 IGBT 外還包含智能傳感器、 光電半導體和智能 IC；時代電氣主營業務為軌交電氣裝備及軌道工程機械等， 公司采用“器件+系統+整機”的產業布局，公司的高壓 IGBT 產品打破了軌道 交通和特高壓輸電工程核心器件由國外企業壟斷的局面。

5.1 斯達半導

斯達半導是國內 IGBT 龍頭，市占率全球第七。2019 年，斯達半導 IGBT 模塊市占率全球第七，是唯一進入前十的中國企業。斯 達半導成立于 2005 年 4 月，2020 年 2 月在上交所主板上市。創始人沈華博 士畢業美國麻省理工學院，曾任英飛凌高級研發工程師。核心技術團隊具有 海外知名半導體公司研發背景。

公司主營是以 IGBT 為主的功率半導體芯片和模塊的設計研發和生產， 并以 IGBT 模塊形式對外銷售。公司產品主要用于工業控制、新能源和變頻 家電領域，2020 年收入占比分別為 71.68%、26.14%和 1.59%。2020 年公司 實現收入 9.63 億元，同比增長 23.55%，凈利潤 1.81 億元，同比增長 33.30%。 2020 年公司毛利率達到 31.56%，凈利率為 18.80%。

2021H1 公司主電機控制器車規級 IGBT 模塊持續放量，合計配套超 20 萬輛新能源汽車，已完成 2020 年全年配套數量。據中汽協統計，2021H1 新 能源汽車產銷分別為 121.5 萬輛和 120.6 萬輛，同比均增長 2 倍，根據最新預 測，2021 年全年新能源汽車銷量將超 260 萬輛，預計下半年配套數量將進一 步增加。

5.2 宏微科技

宏微科技是國內首批 IGBT 公司，成立于 2006 年 8 月。公司主要產品 包括 IGBT、FRED 芯片、單管和模塊。公司 IGBT 單管芯片全部來自自研， 模塊產品芯片自研外購并舉。實控人 IGBT 科班出身，獲多項國家級榮譽。 董事長擁有 IGBT 行業多年從業經歷，是國內 IGBT 公司中獲國家級榮譽最 多的創始人。

公司產品主要用于工控領域并開始布局新能源。公司產品主要用于工業 控制、新能源和變頻白色家電領域，2020 年收入占比分別為 91.10%、5.63% 以及 2.45%。工控領域，公司產品主要用于變頻器、逆變電焊機、UPS 電源 等；新能源領域，公司產品主要用于光伏逆變器、新能源大巴汽車空調、充 電樁等；變頻白色家電領域，公司產品應用在空調、電冰箱、微波爐等領域。

工控領域，公司主要客戶包括臺達集團、匯川技術、合康新能等多家變 頻器行業領軍企業，以及佳士科技、奧太集團、上海滬工等多家知名電焊機 行業企業。在新能源領域，公司主要客戶群有盛弘股份、科士達、英可瑞等 企業。

2020 年公司實現營業收入 3.32 億元，同比增長 27.69%；歸母凈利潤 2,663.79 萬元，同比增長 137.62%。隨著經濟逐漸恢復，在全球缺芯背景下， 公司 2021 年上半年收入利潤高速增長。2021H1 公司實現收入 2.34 億元，同 比增長 65.54%；歸母凈利潤 3,178.76 萬元，同比增長 199.21%。盈利水平大 幅提升，2021 年上半年凈利潤已超過 2020 年全年。

進入華為光伏供應鏈，背書效應下有望打開國內市場。2020 年 2 月， 公司與華為技術簽訂了《關于光伏 IGBT 產品的合作協議》，合同期限至 2025 年 12 月 31 日。中國企業在全球光伏逆變器市場占據主導地位，華為市占率 全球第一。2020 年全球逆變器出貨量排名前 10 的廠商中有 6 家中國企業。 光伏逆變器對 IGBT 芯片可靠性要求嚴苛，公司產品獲華為認可，有望進一 步打開其他國內企業市場空間。

為獲客戶 A 訂單降低匯川持股，有望貢獻超過匯川。匯川曾為公司第 三大股東兼第二大客戶，因匯川與客戶 A 存在競爭關系，應客戶 A 要求，公 司主動協商匯川降低持股比例，客戶 A 訂單貢獻有望超越匯川。實控人 IGBT 科班出身，從業經驗豐富。

5.3 士蘭微

士蘭微是國內 IDM 龍頭。士蘭微成立于 1997 年 9 月，2003 年 3 月在 上交所主板上市。公司主要產品包括集成電路、半導體分立器件、LED（發 光二極管）產品等三大類。經過二十多年的發展，公司從一家純芯片設計公 司發展成為目前國內為數不多的以 IDM 模式為主要發展模式的綜合型半導 體產品公司。

2020 年士蘭微營業收入 42.81 億元，同比增長 37.61%。其中，分立器 件、集成電路、發光二極管收入分別為 22.03 億元、14.20 億元以及 3.91 億 元，分別占總收入的 51.47%、33.17%以及 9.13%。分立器件中，IGBT 產品 營收 2.6 億元，占收入比重為 6.07%。

士蘭的分立器件和大功率模塊除了白電和工控市場外，已開始進入新能 源汽車、光伏等市場，預期公司的分立器件產品未來幾年將繼續快速成長。

5.4 比亞迪半導體

比亞迪半導體以車規級半導體為核心，主營業務包括功率半導體、智能 控制 IC、智能傳感器及光電半導體。公司成立于 2004 年 10 月，2021 年 6 月 比亞迪半導體向深交所遞交了招股說明書，擬在深交所創業板上市。

功率半導體方面，公司采取 IDM 模式經營。功率半導體方面，公司擁 有從芯片設計、晶圓制造、模塊封裝與測試到系統級應用測試的全產業鏈 IDM 模式。在汽車領域，公司已量產 IGBT、SiC 器件、IPM、MCU、CMOS 圖像傳感器、電磁傳感器、LED 光源及顯示等產品，應用于汽車的電機驅動 控制系統、整車熱管理系統、車身控制系統、電池管理系統、車載影像系統、 照明系統等重要領域。

公司是國內新能源乘用車電控 IGBT 龍頭。在 IGBT 領域，根據 Omdia 統計，以 2019 年 IGBT 模塊銷售額計算，公司在中國新能源乘用車電機驅動 控制器用 IGBT 模塊全球廠商中排名第二，僅次于英飛凌，市場占有率 19%， 在國內廠商中排名第一，2020 年公司繼續保持全球第二國內第一的領先地位。

在 SiC 器件領域，公司已實現 SiC 模塊在新能源汽車高端車型電機驅動 控制器中的規模化應用，也是全球首家、國內唯一實現 SiC 三相全橋模塊在 電機驅動控制器中大批量裝車的功率半導體供應商。

2020 年比亞迪半導體實現收入 14.41 億元，同比增長 31.46%。其中， 功率半導體、智能傳感器、光電半導體、智能控制 IC、制造及服務分別實現 收入 4.61 億元、3.23 億元、3.20 億元、1.87 億元以及 1.32 億元，占比分別為 31.99%、22.39%、22.17%、13.00%以及 9.15%。

5.5 時代電氣

公司是我國城軌牽引變流系統龍頭，具有“器件+系統+整機”完整產業 鏈。根據城軌牽引變流系統市場招投標等公開信息統計，公司在國內城軌牽 引變流系統市場連續九年市占率第一。公司產品主要包括以軌道交通牽引變 流系統為主的軌道交通電氣裝備、軌道工程機械、通信信號系統等。此外， 公司積極布局功率半導體器件、工業變流產品、新能源汽車電驅系統、傳感 器件、海工裝備等領域。

2020 年公司營收 160.34 億元，同比下降 1.66%。其中，軌道交通裝備 收入 138.90 億元，占收入比重為 86.63%；功率半導體器件收入 8.01 億元， 同比增長 54.48%，占收入比重為 5.00%。

公司是我國高壓 IGBT 龍頭，采用 IDM 模式布局。在功率半導體領域， 公司建有 6 吋雙極器件、8 吋 IGBT 和 6 吋碳化硅的產業化基地。公司 1700V6500V 系列高壓高電流密度 IGBT 產品，已大批量應用于軌道交通與電網領 域；在新能源汽車行業，公司最新一代產品已向國內多家龍頭汽車整車廠送 樣測試驗證。

6、投資分析

在碳中和及節能減排的推動下，IGBT 需求將進一步擴張。作為電能轉 換核心器件，IGBT 國產化替代迎來黃金發展期。

7、風險提示

IGBT 芯片研發不及預期、車規級 IGBT 進展不及預期、國產替代進程 不及預期。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫官網】。

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