赛晶科技深度报告:IGBT后起之秀,自主EV模块实现交付

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赛晶科技集团有限公司(证券简称赛晶科技,证券代码00580)是业内技术领先并极具影响力的电力电子器件供应商和系统集成商,公司从2000年左右进入电力行业,有着丰富的资源与渠道,客户多为行业中的领军企业。在赛晶科技成立的20余年时间里,公司整体的发展进程大致可分为四个阶段:

第一阶段:赛晶自2002年起与瑞士ABB公司半导体事业部开始合作,经过10余年良好合作,赛晶已成为该公司全球最大代理分销商。赛晶电力电子与ABB Switzerland Ltd续签关于半导体产品的分销协议,该协议自2016年12月1日起,至2021年12月31日截止(截止日前,双方另行商议续签事宜)。ABB拥有广泛的产品线,包括全系列电力变压器和配电变压器,高、中、低压开关柜产品,交流和直流输配电系统,电力自动化系统,各种测量设备和传感器,实时控制和优化系统,机器人软硬件和仿真系统,高效节能的电机和传动系统,电力质量、转换和同步系统,保护电力系统安全的熔断和开关设备。

第二阶段:中国北车集团战略入股赛晶科技,二者深度合作,赛晶科技于2010年在香港联合交易所上市。

第三阶段:赛晶借助科技攻关,有选择性的研发迎合客户需要的电力电子部件,依靠阳极饱和电抗器、电力电容器等拥有自主知识产权的拳头产品,迅速成为特高压与柔性直流输电设备的主要供应商。自2010年至今,公司供应的产品已参与了20余个高压直流输电工程和5个柔性直流输电工程,保障了我国直流输电工程的建设。

第四阶段:聚焦IGBT相关的研发性工作和生产项目,成立SwissSEM公司、亚太半导体科技有限公司。SwissSEM公司负责IGBT芯片的研发设计工作,总部位于瑞士,赛晶半导体公司负责IGBT模块制造工作,生产基地落户于浙江嘉善经济技术开发区。

图1 赛晶科技发展进程

新兴电力行业领头羊,IGBT从“芯”出发。目前赛晶科技拥有两大业务集群:功率半导体及配套器件技术和新兴电力技术。截至2021年底,在输配电领域,赛晶是中国直流输电装备的核心器件供应商,公司供应的产品已向40个高压、特高压直流输电项目,供应阳极饱和电抗器19983台、电力电容器3885万千乏,并取得阳极饱和电器相关专利18项、电力电容器相关专利27项。当前主要产品包括IGBT芯片和模块、数字式IGBT驱动器、层叠母排、高压阳极饱和电抗器、高压电力电容器、大功率整流电源装置、电能质量治理装置、电网状态监测系统等,产品被广泛应用于输变电、轨道交通及工业领域中输配电、铁路运输等。

图2 赛晶科技的主要产品

自主研发IGBT芯片,相关模组批量销售。IGBT是绝缘栅双极型晶体管,一种新型电力电子器件,由双极型三极管和MOS绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。IGBT驱动器是驱动IGBT并对其整体性能进行调控的装置,它不仅影响了IGBT的动态性能,同时也影响系统的成本和可靠性。驱动器的选择及输出功率的计算决定了换流系统的可靠性,驱动器功率不足或选择错误可能会直接导致IGBT和驱动器损坏。根据海关公布的进口数据,我国有95%的高端IGBT芯片需要依赖进口,主要集中在日德等IGBT企业,其中日本的三菱和富士电机,德国的英飞凌,几乎垄断了国内超过90%的高端IGBT市场。2018年赛晶科技开始升级转型研发电动汽车用IGBT,于2021年11月正式开始交付自主研发的i20 IGBT晶片。此次交付的赛晶自主研发的IGBT芯片,额定电压为1200V,额定电流为250A,使用目前主流的FS-Trench结构,并在设计中进行了N型增强、窄台面、短沟道、超薄基底、优化P+、3D结构等多项优化,带来了高达250A电流和175℃最大工作结温的卓越性能,测试性能优于目前国际主流供应商,性能介于第4代和5代IGBT之间,并于12月首此批量交付新能源乘用车客户。子公司赛晶亚太半导体科技自主研发的IGBT模组ED Type取得突破,以赛晶i20及d20芯片组为核心,拥有1200V/750A和1200V/600A等多个型号产品,采用大幅提升均流表现的“直线型”优化设计,可达到行业领先的175度最大工作结温,与国内光伏行业某知名企业正式签订框架采购协议,涉及用于其集中式光伏逆变器等产品的数万只ED Type模组,为赛晶科技自主技术IGBT模组的首个批量订单。公司还表示,目前赛晶科技自主研发IGBT模组ED Type已经陆续向约40家下游领域客户送样测试。同时公司基于为沟槽技术的i21代IGBT芯片正在研发设计中,目标达到第七代IGBT的技术水平。此外,公司碳化硅产品布局也正在启动中,第一步聚焦碳化硅模块,预计明年推出第一代产品;第二步更进一步到碳化硅芯片,规划3-4年后推出相关产品。

图3 赛晶科技IGBT的主要技术

图4赛晶科技IGBT技术路径

工艺与产线齐头并进,半代工模式摊销成本。赛晶科技IGBT项目总投资52.5亿元,一期投资17.5亿元,规划建设2条IGBT芯片背面工艺生产线(公司第一条全自动智慧化IGBT于2021年6月23日竣工生产)、5条IGBT模块封装测试生产线,建成后年产能200万件IGBT模块产品,后期公司还将继续完善自己的芯片背面线。IGBT芯片制造环节分为正面工艺和背面工艺,正面工艺比较标准,主要为光刻;背面工艺为特色工艺,包括离子注入、退火和剪包,对IGBT芯片的性能具有决定性作用。

赛晶IGBT产品采用行业创新的“半代工”模式,SwissSEM负责IGBT芯片的设计工作,IGBT制造外包给代工厂(目前主要合作伙伴为华虹),最后由赛晶亚太半导体负责IGBT的封装。SwissSEM研发实力强劲,多数核心人员都有在ABB半导体公司工作的经验,CEO曾担任ABB副总裁(高级管理团队成员)。

图5赛晶科技的半代工模式

层叠母排是一种多层复合结构连接排,算是配电系统的高速公路。与传统的、笨重的、费时和麻烦的配线方法相比,使用复合母线排可以提供现代的、易于设计、安装快速和结构清晰的配电系统。

特高压领域高配玩家,技术与国际比肩。阳极饱和电抗器是高压直流输电换流阀装置中用于保护晶闸管的关键部件;电力电容器,用于电力系统和电工设备的电容器。任意两块金属导体,中间用绝缘介质隔开,即构成一个电容器。赛晶科技是中国阳极饱和电抗器唯一自主技术供应商,市场占有率接近100%。在特高压直流输电领域,公司产品包括阳极饱和电抗器、电力电容器及电网状态监测等。其中,阳极饱和电抗器是换流阀的核心器件之一,主要用于保护换流阀中晶闸管器件安全、稳定的使用,也有助于输电及配电时大幅减少电流损失。赛晶是继ABB、西门子、阿海珐后全球第四个、国内唯一拥有自主技术的供应商,是许继电气、中国西电、中电普瑞、南瑞继保换流阀中阳极饱和电抗器的唯一供货商,市场占有率接近100%。2009年至今,参与了国内全部在建和已建成的特高压直流输电工程。

截至2021年中报,赛晶科技主席项颉先生通过其全资拥有的Max Vision,与其配偶合计持有赛晶科技23.35%的股份;China High-Tech HoldingCompany及国晶资本有限公司(实控人为中国国有资本风险投资基金股份有限公司)分别持有公司18.34%及12.22%的股份;余下为公众持股。

图6赛晶科技股权结构图

图7赛晶科技主要参控股公司及其职能

传统电力业务遭遇寒流,连续两年盈利能力下滑。赛晶科技前几年业务维持在一个相对稳健的增长态势,2015-2019年的复合增长率有22%,在2019年公司录得收入为14.0亿元,同比增长8.1%,这主要是受益于公司在柔性直流输电项目交付情况较好。但是2020年,公司的收入同比上年有12.9%的下滑。而在1月13日公司发布了盈利警告,公司发布2021财政年度年报业绩大幅下降,归属于上市公司股东的净利润为1000.00万至2000.00万元

图8赛晶科技近几年的营收利润变化情况(单位:万元)

拆分赛晶科技收入结构来看:

I.特高压直流输电项目数量和项目规模呈现一个显著下降的趋势,公司的主要营收受此影响较大。

II.2020年赛晶科技产品在动车组领域的收入增加,轨道交通车辆领域收入显著增长。但是2020年,新能源汽车政策补贴退坡致使公司在新能源汽车领域提供层叠母排等各类电力电子器件产品的收入大幅下降。而在2021年上半年由于货运大功率电力机车及客运动车组采购量下降,公司在该领域的收入相较2020年同期下降75.6%。新能源汽车相关的各类电力电子器件产品发展也不及预期。

III.2019年6月28日,赛晶科技出售九江赛晶科技有限公司43%的股权,2020年7月23继续出售余下的19.25%的股权,公司在金属冶炼领域的大功率整流器业务收入不进行并表,公司这方面的营收也受到了一定程度的影响。

此外,2017-2019年的特高压建设推进不及预期。2017年特高压工程遇冷,投资额和建设速度均出现较大幅度下滑。2018年9月,国家能源局发布《关于加快推进一批输变电重点工程规划建设工作的通知》,指出将加快推进青海至河南特高压直流、白鹤滩至江苏、白鹤滩至浙江特高压直流等9项重点输变电工程建设,国网2020年特高压及重点电网项目前期工作计划中明确五交五直。2020年3月,国家电网发布了《2020年特高压及重点电网项目前期工作计划》,明确了加速5交5直特高压工程,其中包括新增3项特高压直流工程,分别是为金上水电外送工程、陇东~山东工程、哈密~重庆工程,均计划6月完成工程预可研。但从2018-2020年期间实际开工情况来看,核准开工进度不及预期。

图9赛晶科技2019年-2020年收入结构

图10赛晶科技2020H1-2021H1收入结构

赛晶科技的毛利率由截至2020H1约30.3%下降至2021同期约25.8%,主要由于高毛利率产品占比下降、产品销量下降及原材料价格上涨导致产品成本增加所致。

图11赛晶科技毛利率净利率变化情况

赛晶科技的现金流整体较为稳健,目前项目建设也多为自有资金。2021H1公司的现金及现金等价物约为人民币561.7百万元(2020H1:约人民币678.4百万元)及计息银行借款约为人民币312.1百万元(2020H1:约人民币383.9百万元)。2021H1,公司的流动比率(流动资产除以流动负债)约为2.8(于2020H1:约3.0),公司资本负债比率(以计息银行借款总额除以权益总额计算)约为18.1%(2020H1约21.6%),现金流整体维持在一个较为健康的状态,为公司横向业务的拓展提供了保障。

图12赛晶科技现金流状况(单位:万元)

IGBT应用市场百花齐放,国内厂商纷纷加快布局。近日,国际权威机构IHS Markit(中文名称:埃信华迈)研究预测,世界IGBT模块市场将以平均11.1%的增速持续增长,其中中国市场将以13.3%的增速冠绝全球。IGBT模块模块数将从2020年的2100万只增长到2023年的3000万只,金额将从2020年的14亿美元增长到2023年的20亿美元,而同期MOSFET预计是负增长,IPM(Intelligent Power Module,即智能功率模块)的增速只有2%。而中国市场IGBT模块的平均销售价格2020年为67.8美元,2023年预计为65.3美元。显示大电流、大功率的IGBT模块将继续是市场需求主流。从市场来看,EV(纯电动汽车)将成为IGBT模块的第一大应用场景,从2020年的4.64亿美元增长到2023年的8.34亿美元,年均增速28.8%;工业变频将继续保持第二的位置,从2020年的3.28亿美元增长到2023年的3.55亿美元,年均增速5.7%;新能源发电将保持第三的位置,从2020年的2.64亿美元增长到2023年的3亿美元。需要指出的是,光伏发电的需求占比将超过86%,年均增长达到11.3%,而风电是年均负增长9%。这三大领域的需求将占到中国IGBT模块市场需求的76.8%。IGBT产业一直以来处于不温不火的状态,而新能源汽车、智能电网改革全面提速让IGBT的需求爆发式增长。目前半导体产业链供需失衡的“多米诺骨牌效应”已经出现。在下游应用领域,IGBT模块是客户产品中的关键器件,由于替换成本较高,因此产品质量和稳定性十分重要。赛晶科技公司总经理项颉公开发言称:“从目前的研发与生产进度看来,三年内,赛晶研发的芯片和模块技术将可以覆盖大部分IGBT模块市场。”

积极寻求新增长,双模式驱动前行。整体来看,赛晶科技传统业务受到国家投资规划和招投标的制约,而管理层目前整体布局进军IGBT领域的决心和信心很强。2G和2B双模式的驱动作用力下,公司的的基本面已经发生了翻天覆地的变化。但是IGBT属于高度市场化竞争的市场,市场容量巨大,目前公司的相关IGBT的产品目前还略显逊色,对于公司的未来和发展,保持谨慎期待。

(校对/Arden)

责编: 邓文标
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