【国信证券】深度报告：高性能功率器件的技术引领者.pdf

2022-12-28

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东微半导：国内高性能功率器件引领者

公司是国内高性能功率半导体领域的头部设计公司，专注半导体器件结构的技术创新，拥有多项半导体器件核心专利。2008年，龚轶与王鹏飞先生作为联合创始人共同创办东微半导体，13年东微在国际顶尖期刊《Science》上发表了原创的半浮棚器件技术论文，取得我国半导体核心技术的重大突破。随后公司在高压超级结MOSFET等功率器件结构设计上不断革新，产品打破了大功率充电桩等领域国外厂商的长期垄断，逐渐成为了国内高性能功率半导体领域的代表公司。

公司实际控制人为联合创始人龚轶及王鹏飞，均拥有丰富的半导体从业经验。公司董事长兼总经理龚轶先生曾担任美国超微半导体公司工程师和德国英飞凌汽车电子与芯片卡部门技术专家；董事兼首席技术官王鹏飞博士，曾担任德国英飞凌科技存储器研发中心研发工程师、德国奇梦达公司研发工程师及复旦大学微电子学院教授，提出并制造世界上首个半浮栅晶体管，成果于《Science》发表。目前东微半导拥有2家子公司（广州动能半导体、香港赛普锐思）以及两家分公司（上海分公司、深圳分公司)，并作为有限合伙人参与苏州工业园区苏纳微新创业投资合伙企业（基金）。

公司产品包括高压超级结MOSFET（简称超结MMOS）、中低压屏蔽栅MOSFET、超级硅及IGBT（TGBT）等器件类型，中低压产品应用于高性能同步整流、专用机器人及各类工具电机驱动，高压产品应用于直流充电桩及车载充电机、变频及电机驱动、数据中心及通讯电源、光伏及储能工业电源、大屏幕显示电源和工业照明等领域。

2018-2021年公司营业收入年均复合增长率72.3%；扣非归母净利润年均复合增长率95.1%。在新能源应用的驱动下，公司近五年保持高速成长，2018-2021年公司营业收入年均复合增长率72.3%；扣非归母净利润年均复合增长率95.1%。22年前三季度公司实现营收7.9亿元（YoY+41.3%），归母净利润2亿元（YoY+115.62%），扣非归母净利润1.9亿元（YoY+114.5%），毛利率33.7%（YoY+5.1pct）。

高压超结MOS目前为公司主要产品，公司研发投入保持高增长。公司主要产品高压超结MOS在储能及光伏需求拉动下，1H22占比为78.1%。TGBT产品经过21年小批量过程后进入高速增长期，1H22营收同比增长70倍且占比增至3.7%。在此基础上，公司持续进行研发投入，保持技术迭代升级。截至1H22，公司研发部共拥有44名研发人员，合计占员工总数的44.90%；1H22研发投入2072.58万元，同比增长25.60%。

人均创收能力强且研发成果转换效率高。公司持续推进底层器件结构的自主创新，在高压超级结MOSFET、中低压屏蔽栅MOSFET以及TGBT产品领域形成了一系列具有自主知识产权的核心技术，截至1H22公司累计申请专利数为307个，其中包含发明专利131个。21年公司研发人员占比达44%，明显高于行业其他可比公司；此外，公司21年人均营收贡献1043万元，明显高于其他可比公司，人均贡献比达37，研发成果转换效率高。

国产化驱动存量替代，新能源加速增量渗透

MOSFET可通过控制电压实现电路的“导通”或“关断”，最终对电流与电压实现调控，是一个快速的“电子开关”。以平面型MOSFET为例，通过控制漏极和源极、栅极与源极之间的电压，可使得电子在器件中形成“沟道”，实现器件的导通；通过调节电压的大小可以控制导通电流大小。最终，通过“开”与“关”的切换，配合其他元器件，实现直流电与交流电、电流频率、电压高低等状态的切换。因此，降低器件电流传输过程中的损耗（如导通电阻）以提升电能的转换效率是MOSFET器件技术演进的主要驱动力。

单管依靠芯片技术拉开差距，参与者通过芯片设计能力铸就产品竞争力。功率器件包含单管与模块两种产品形式。单管产品封装形式标准化，产品竞争力来源于芯片结构优化、性能提升以及芯片面积减小带来的成本降低，对于应用团队人数配置要求较低，拥有芯片设计差异化能力的厂商在成本可控的基础上可实现资源的最大化利用。而模块产品设计与下游应用工况强相关，不仅需要芯片设计团队还需要培养强大的应用团队以快速、准确地理解客户的个性化需求，且产品验证成本高，一旦定型后替换难度大，因此该模式将给厂商带来较大的成本开支。

汽车智能化、电动化拉动MOSFET需求，超结MOS是汽车电动化动力总成的新增器件。MOSFET被广泛应用于汽车中涉及直流电机、电源等零部件中。在主流中低功率（6.6KW11KW）车载充电机、HV LV DC-DC转换器（500V以下汽车高压电池）中，超级结性能优秀、工艺成熟且产品组合最多，是最具性价比的选择。以英飞凌方案为例，在OBC中超结MOSFET用量可拓展至20个，DC-DC中约需8个以上。

光伏与储能应用带来功率器件需求，单MW功率半导体价值量超2000欧元。随光伏及储能等新型直流装备将接入配电网，配电网的整体架构随之发生变化。直流设备接入交流电网再以直流或交流的形式分配于储能设备中，每次电能变换均需用到功率器件。根据英飞凌数据，光伏与储能配电装置中单位MW的功率器件价值量约为2000-5000和2500-3500欧元；其中MOSFET为低功率段主要器件，IGBT单管为中功率段主要器件，IGBT模块则适用于高功率段应用。

预计22-25年全球光伏与电化学储能装机量复合增速为27.5%，驱动功率器件需求同步增长。根据CPlA数据，22-25年全球光伏装机量将从202.5GW增至300GW，我国光伏装机量将从67.5GW增至100GW。根据Trendforce与CNESA数据，22-25年全球电化学储能装机量将以57.6%复合增速由67.5GW增至254GW，我国电化学储能装机量将以47.4%复合增速由15.2GW增至48.5GW。MOSFET、IGBT等功率器件作为逆变器与变流器的核心半导体器件，将随下游装机量增加同步渗透。

5G带来功率半导体用量增加，基站、射频端、雾计算与云计算为主要驱动力。据前瞻产业研究院数据，预计2024年5G基站新建数量有望达到顶峰，预计达到265万站。随着5G渗透，据华为数据，4G基站到5G基站其所需功率由6.877kW增至11.577kW，且覆盖密度增加2倍以上，在功率提升且数量增加驱动下，MOSFET等功率器件用量增加。根据英飞凌数据，传统MIMO天线过渡为MassvieMIMO天线阵列后所需的MOSFET等功率半导体价值增加3倍至100美元。雾计算与云计算增加带来运算设备增加，MOSFET作为主要功率器件用量大幅提升。

公司通过器件设计创新实现产品性能领先，在各类器件性能交叉区开发差异化品类拓宽产品能力圈。单管产品封装形式偏标准化，产品竞争力来源于芯片性能。公司产品性能对标国际一流厂商，铸就了在超结MOS等细分领域的领先地位；在此基础上，公司在MOSFET、IGBT等传统器件结构上进行设计革新，推出了超级硅、TGBT、碳化硅及Hybr id FET等新品类，可将原传统器件参数范围拓宽至品类交叉区，最终实现产品能力圈的扩展。

公司产品线丰富，客户覆盖各应用领域头部厂商。截止1H22公司共计拥有产品规格型号1958款；其中高压超级结MOSFET产品（含超级硅MOSFET）1150款（覆盖工作电压范围500V-950V），中低压屏蔽栅MOSFET产品710款（覆盖工作电压范围25V-200V），TGBT产品98款（600V-1350V），客户涵盖各应用领域头部厂商。

器件结构创新打开产品多维增长空间

22-25年全球IGBT市场将12.1%复合增速增长至136亿美元，公司TGBT产品性能优异，业务进入高速增长期。根据Omdia数据，22-25年全球IGBT市场将从96.7亿美元增至136亿美元。公司自主设计的TGBT产品通过创新性结构实现了在导通压降、开关速度等IGBT关键技术参数上的提升，对基于传统trench=gateFS-IGBT技术的芯片顺利进行替代，已在光伏逆变器、储能、直流充电桩、电机驱动等领域获客户批量应用。1H22公司TGBT实现收入1710.46万元，同比增长70倍以上。

22-25年全球碳化硅器件市场将以42%复合增速增长至43亿美元，公司已推出碳化硅产品。与Si相比，SiC击穿场强是Si的10倍，导电能力更强，且热导率及熔点是Si的2-3倍，电子饱和速度是Si的2-3倍，性能优异，未来将在中功率大电流场景中快速渗透。我们结合Yole数据测算，预计SiC器件市场将从2021年10.9亿美元增至2025年43亿美元以上，复合增速达42%。其中，新能源汽车将从2021年6.7亿增至2025年34亿美元，复合增速51%，占整个市场80%。目前公司SiC MOSFET器件已申请多项专利，部分新能源车载充电机客户已使用公司开发的并联SiC二极管的高速系列TGBT产品，并初步获得批量订单，未来，随着碳化硅行业加速渗透，公司该业务有望同步快速成长。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）