2022年士兰微研究报告 坚定走IDM路线的功率/模拟芯片龙头

1. 士兰微：深耕 20 余载，IDM 龙头规模初具

1.1.坚定走 IDM 路线的功率/模拟芯片龙头

士兰微成立于 1997 年，早期公司主要从事模拟电路设计，2001 年杭州士兰集 成成立，切入硅芯片制造业务，士兰微正式成为 IDM 模式的半导体企业。2003 年 3 月，公司在上交所主板上市，此后近 20 年间，士兰微逐步开拓 LED、IPM、 IGBT 等新产品板块。2017 年 12 月，士兰微与厦门海沧区政府签署协议，投资 220 亿元建设两条 12 寸特色工艺晶圆产线及一条先进化合物半导体器件产线， 士兰微成为国内率先布局 12 寸晶圆产线的 IDM 企业。

目前，士兰微共有士兰集成（5/6 寸）、士兰集昕（8 寸）、士兰集科（12 寸）三 座硅晶圆厂，一座先进化合物晶圆厂（士兰明镓）。产品涵盖功率器件、模拟电 路、MCU、MEMS 传感器、LED 芯片等多个品类。产能规模、产品品类在国 内半导体企业中处于突出地位。

1.2.收入利润稳健增长，IDM 龙头优势逐渐凸显

2020 年之前，尽管士兰微收入稳定增长，但 IDM 模式带来的折旧压力，以及需 求不振（如 2019 年）带来的产能利用率压力，两重因素叠加导致公司在利润端 承压。进入 2021 年，随着全球半导体需求的繁荣，公司积累多年的产能和产品 优势得到集中释放，利润迎来快速增长。2021 年公司实现收入 71.94 亿元，同 比增长 68.07%；归母净利润 15.18 亿元，同比增长超过 20 倍；扣非归母净利 润 8.95 亿元，同比大幅扭亏为盈。

2021 年公司毛利率 33.19%，同比增长 10.69pcts。22H1 公司毛利率 31.12%， 同比-0.48pct。回顾历史上来看，公司毛利率主要受产品价格波动、产品结构 变化及产能利用率波动影响。随着公司产品结构不断升级，收入规模和盈利能力 提升，以及公司老产线折旧压力逐渐释放，公司毛利率有望稳中求进，平稳成长。

研发费用率领先同行，收入规模增长摊薄期间费用。2021 年公司研发费用率达 8.61%；即使加回折旧摊销费用，公司研发费用率仍然达到 7.08%，处于同行领先水平。公司销售费用率和管理费用率近年来随着收入规模增长呈现下降状态， 我们预期未来随着公司收入持续增长摊薄费用，公司盈利能力有望进一步提升。

1.3.股权结构稳定，股权激励增强员工凝聚力

公司实际控制人为七位联合创始人（陈向东、范伟宏、郑少波、江忠永、罗华兵、 宋卫权、陈国华），截至 2021 年底，实际控制人直接+间接共计持有公司 39.87% 股权。1997 年，在杭州友旺电子工作的七位联合创始人共同出资创立杭州士兰 电子有限公司。 股权激励绑定核心人员。2021 年，公司公告股权激励计划，拟向公司高中层管 理人员和核心技术（业务）骨干共计 2467 人授予 2150 万份股票期权。以 2020 年为基数，行权条件中对公司业绩的考核要求为 2021/2022/2023/2024 年累计 营 业 收 入 （ 自 2021 年 度 起 各 年 度 营 业 收 入 之 和 ） 增 长 率 分 别 为 62%/273%/508%/767%。

2. 功率半导体为根基，充分受益景气周期

功率半导体泛指在电力电子技术中用做开关的一切半导体器件。具体类型包括金 属氧化物场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）、二极管、三极管、 晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）等。电力电子技术广泛应用于一切需要 电能变换的场合，如手机、手表中的供电，伺服、变频的电机驱动，高铁、动车 的牵引系统等。

常见的功率半导体器件包括 IGBT、MOSFET、BJT、晶闸管等。其中 IGBT、 BJT、晶闸管在电流通过时同时有电子（带负电）和空穴（带正电）的参与，统 称为双极导通器件；而 MOSFET 在导通时只有电子或空穴参与，称为单极导通 器件。单极导通器件的通态特性类似于电阻，通态损耗与通过电流大小成平方正比关系（即 P=I2R）；而双极导通器件所特有的电导调制效应，使得器件在大电 流通过时仍可保持电压相对稳定，通态损耗与通过电流大小成正比关系（P=IU）， 因此双极性导通器件如 IGBT、晶闸管在大功率、大电流场景下更具有优势，而 Si-MOS 在中小功率场景下优势更加突出。

2.1. IGBT+SiC：中大功率变换器的核心，新能源需求带动成长

IGBT 是目前中大功率变换器中应用最为广泛的功率器件之一。近年来，新能源 汽车、新能源发电需求快速发展，而 IGBT 是新能源汽车电驱、光伏逆变器、风 电变流器、储能 PCS 的核心零部件。一辆单电机的新能源汽车主驱需要 1 个全 桥 IGBT 模块或三个半桥 IGBT 模块，价值量约 1000~1500 元，随着新能源车 双电机、大功率的渗透率提升，单车 IGBT 价值量亦有提升空间。在新能源发电 领域功率半导体亦占有重要比重，根据锦浪科技、固德威、上能电器招股说明书 数据，功率半导体器件在采购成本中的占比约在 15-20%。

根据 Yole 数据，2020 年全球 IGBT 市场规模约 54 亿美元，预计到 2026 年市 场规模将增长至 84 亿美元，2020-2026 年 CAGR=7.64%。分市场来看，电 动汽车和 DC 充电桩市场增速最快，其中电动汽车市场从 2020 年的 5.09 亿美元增长至 2026 年的 17 亿美元，2020-2026 年 CAGR=22.26%；DC 充电桩 市场从 2020 年的 6900 万美元增长至 2026 年的 2.33 亿美元，2020-2026 年 CAGR=22.49%。

海外企业占比高，国产替代空间大。根据英飞凌数据，2020 年英飞凌在全球功 率器件市场中占比达到 19.7%，处于绝对优势地位。前 10 大企业均为欧美日企 业，占比合计达到 58.7%。

第三代半导体技术将引领功率半导体下一波浪潮。第三代半导体，或称宽禁带半 导体，主要指由 SiC、GaN 等材料构成的半导体器件。第三代半导体材料由于 禁带宽度更宽，可以耐受更高的电压（相应地在同等电压下器件体积也可以更小）， 且在高温下热稳定性更好，功率器件的结温可以做得更高，在高压、高频、大功 率、高响应速度的场合有显著优势。尽管第三代半导体材料目前制备仍然存在一 定瓶颈，成本较高，但从系统层面优化设计后，在新能源车、光伏发电等领域应 用第三代半导体器件已有显著优势。目前 SiC-MOS 已经在保时捷 Taycan、 比亚迪汉、特斯拉 Model 3、小鹏 G9 等车型上率先得到应用。

同时从供给端来看，数量众多的海内外企业布局 SiC、GaN 领域，海外龙头 Wolfspeed 在 8 寸 SiC 晶圆制造方面亦取得显著进展。随着国内外企业相继突 破第三代半导体制造技术，产能规模提升+生产效益升级，预期未来第三代半导 体材料成本将持续下降，其性能和成本优势将进一步凸显。第三代半导体器件渗 透率提升趋势已经非常明确。

根据 Yole 数据，2021 年全球功率 SiC 市场规模约 10.90 亿美金，预计到 2027 年将增长至 62.97 亿美金，2021-2027 年 CAGR=33.95%。其中新能源汽车 是最大下游，2021 年新能源汽车 SiC 市场规模约 6.85 亿美金，预计到 2027 年市场规模将增长至 49.86 亿美金，2021-2027 年 CAGR=39.21%。

2.2. IPM：小巧玲珑而五脏俱全，小体积场景的首选

IPM 是 SiP 的一种，通过将驱动电路、控制电路和功率器件（一般是 IGBT） 封装在同一个模块中，极大地缩小了系统体积，降低了外围电路的设计成本。一 般 IPM 模块用在空调压缩机等功率不高而体积要求较高的场合。此外在新能源 汽车中，空调压缩机也需要用电动机带动，IPM 模块一般用在小型车（A00 级）空调系统中。

根据正能量电子网数据，空调中使用的英飞凌 IPM 模块 IGCM15F60GA 价格 约 20 元。考虑到经销商价格与原厂价格之间的出入，保守起见，我们按照 15 元单价，年降 3%对市场规模进行测算。根据国家统计局数据，2021 年中国空 调/冰箱/洗衣机/新能源车产量分别为 2.18/0.90/0.80 亿台，新能源车产量为 367.70 万台。根据乘联会数据，2021 年中国新能源车出货中 A00 级占比约为 33%，对应 121.34 万台。按照空调/冰箱/洗衣机/新能源汽车单台消耗 3/1/1/2 只 IPM 模块，综合得到 2021 年中国 IPM 市场规模约 124.18 亿元，未来看市 场规模基本维持稳定，到 2025 年约为 123.87 亿元。

2.3. MOSFET：应用广泛下游分散，汽车需求是重要增长引擎

MOSFET 用于将输入电压的变化转化为输出电流的变化，如前文所述，因其在 大电流工况下损耗较大，一般应用在中小功率变换或信号变换场合。MOSFET 还可以更进一步分为沟槽（Trench）、屏蔽栅（SGT）、超级结（SJ）等类型， 对应低、中、高压应用场合。 根据 Yole 数据，2020 年全球 MOSFET 市场规模约 75 亿美元，预计到 2026 年全球 MOSFET 市场规模将达到 94 亿美元。分市场来看，2020-2026 年复 合增速最快的下游市场是 EV/HEV、汽车，CAGR 分别达到 38.31%/8.63%。 EV/HEV 和汽车市场对 MOSFET 的需求带动主要体现在两个维度： 1）汽车智能化：单车功能复杂度提升，电子控制单元（ECU）和外设的数量增 长，MOSFET 在 ECU 或外设中广泛应用于电路开关、驱动等功能，因此 MOSFET 受益汽车智能化趋势单车价值量将持续提升； 2）汽车电气化：电动汽车相比传统汽车增加了大小三电系统，MOSFET 在大 三电（整车控制系统 VCU、电池管理系统 BMS、电机控制系统 MCU 系统）中 广泛应用于终端执行机构驱动、电路保护、电机驱动，在小三电（DC/DC、OBC、 高压接线盒）中应用于电能转换、电路保护等功能，因此 MOSFET 亦受益汽车 电气化趋势。

3. 模拟/MCU/MEMS：外围重要部件，与功率器件有协同效应

功率半导体、MCU、模拟芯片、MEMS 产品间具有较强的协同效应。如果拆分 功率半导体的主要应用下游产品，如电动车电驱动系统、OBC、DC/DC、光伏 逆变器、工业变频器、伺服驱动器等，容易发现， MCU、模拟芯片与 MEMS 传感器是功率半导体重要的外围器件。例如，在微电源模块/IPM 中，通常采用 MOSFET/IGBT 与 MCU、模拟电路合封；在汽车、手机中，MEMS 传感器也 在声、光、电、压力等信号的采集中得到广泛应用。

产品组合全面的企业，可以依托于单点产品的突破带动其他品类产品的销售；更 全面的产品组合也有利于构建系统级解决方案，进一步增强公司核心竞争力。复 盘海外企业我们也能发现，全面布局是海外龙头的一致选择。如英飞凌、安森美、 意法半导体等企业都通过外延并购或内生研发的方式积极拓展产品组合，在电源 管理、微控制器、传感器等多个方向上有布局。

对于中国的半导体企业，现阶段大部分企业选择先在单点产品发力，集中优势突 破细分领域，之后再逐步拓展产品和客户范围。兵马未动而粮草先行，具有前瞻 布局眼光的企业才能把握先机。随着国内企业在越来越多的细分领域开始占据优 势，未来中国企业或许也会向平台型企业/系统级解决方案提供商的角色转变， 进一步提升自身核心竞争力。而 MCU/模拟/MEMS 的广阔市场，也将为企业打 开成长空间。 根据 IC Insights 数据，2021 年全球 MCU 销售额为 196 亿美元，预计到 2026 年全球 MCU 市场销售额将达到 272 亿美元，2021-2026 年 CAGR=6.77%。 分品类来看，2021 年 32 位 MCU 销售额约为 128 亿美元，预计到 2026 年增 长至 200 亿美元，2021-2026 年 CAGR=9.4%。2021 年 16 位 MCU 销售额 为43亿美元，预计2026年将增长至47亿美元，2021-2026年CAGR=1.6%。 而 8 位 MCU 的销售额将不会出现增长，到 2026 年仍为 24 亿美元；

根据 IC Insights 的数据，2021 年全球模拟芯片市场 741 亿美元，YoY+33%； 预计 2022 年市场规模将达到 832 亿美元，YoY+12.28%。分下游来看，新兴 应用领域如汽车、通讯等增长最快，增速分别将达到 17%和 14%。传统的模拟 芯片市场如工业、消费预计将持续稳健增长。

根据 Yole 数据，2020 年全球 MEMS 市场规模约为 121 亿美元，预计到 2026 年将达到 182 亿美元，2020-2026 年 CAGR=7.20%。其中消费 MEMS 领域 增速最快，2020 年市场规模为 71.3 亿美元，预计到 2026 年市场规模将达到 112.7 亿美元，2020-2026 年 CAGR=7.93%。

4. 士兰微：产能优势助力，平台化 IDM 龙头初具规模

4.1.下游需求持续畅旺，产品结构改善可期

目前市场分歧较大的领域在于公司低压 MOS 等产品营收占比较大，市场担忧消 费需求疲软可能拖累公司收入和利润表现。但我们认为，公司 IPM、PIM 等产 品在未来的成长可见度高，随着产品结构改善，公司盈利能力有望持续提升。 在 IPM 领域，受益于全球芯片短缺，公司凭借产能优势在国内白色家电厂商迅 速上量。2021 年 IPM 模块实现收入 8.6 亿元，同比增长 109.76%。2022 年 上半年，公司 IPM 模块保持增长，营业收入突破 6.6 亿元，同比增长 60%以上。 目前公司 IPM 产品已得到格力、海信、海尔等头部家电企业的认可。根据我们 前文测算的市场规模，公司 IPM 在国内市占率不及 10%，从产品端和市场需求 端两方面来看，公司 IPM 收入增长可见度高，是公司重要增长极。

在 IGBT、SJ-MOS 等领域，下游需求持续景气，交期仍处于历史高位。士兰 微积极布局汽车、工业 IGBT 模块、超级结 MOSFET 等高端功率器件产品。 2021 年底，基于公司自主研发的 V 代 IGBT 和 FRD 芯片的电动汽车主电机驱 动模块已在国内多家客户通过测试，并已在部分客户批量供货。截至 2021年底， 成都集佳共拥有年产 IPM 模块 1 亿只、工业级和汽车级功率模块 80 万只、功 率器件 10 亿只的能力。截至 2022 年 8 月，公司已具备月产 7 万只汽车级功率 模块的生产能力。2022 年 6 月 15 日公司公告，拟通过子公司成都士兰投资建 设“年产 720 万块汽车级功率模块封装项目”，总投资额 30 亿元。随着公司汽 车、工业等高端产能逐步释放，我们预期公司产品结构有望持续改善，带动收入 和利润端的稳健增长。

4.2. 12 寸晶圆成本优势显著，产能规模领跑国内

12 寸产线贡献成本优势。在 12 寸晶圆上生产半导体器件，由于晶圆面积更大， 可以切出的 Die 数量更多，单 Die 成本得以摊薄，相比 6/8 寸晶圆产线具有成 本优势。公司是国内少数在 12 寸晶圆上生产 IGBT 器件的 IDM 企业之一，未来 随着公司产品结构改善逐步到位，成本优势或将逐步凸显。 产能规模优势显著。士兰微目前共拥有士兰集成、士兰集昕、士兰集科三座生产 基地，其中士兰集成产线为 5/6 寸，士兰集昕为 8 寸，士兰集科为 12 寸。根据 公司公告，士兰集成和士兰集昕 2021 年产出晶圆规模分别 255.44/65.73 万片。 士兰集科规划产能 8 万片/月，截至 2021 年底已有 4 万片产能设备到位。2022 年 4 月 30 日，公司公告将投资 39 亿元在士兰集昕建立 3 万片/月 12 寸产线。 若士兰集科+士兰集昕 12 寸产能全部到位，公司 12 寸产能规模将达到 11 万片 /月，产能规模领跑国内。

4.3.产品布局全面，平台化优势凸显

除功率器件外，士兰微产品还包括 MCU、PMIC、MEMS 等数字、模拟、微机 电器件。如前文我们所论述的，MCU、PMIC、MEMS 等器件与功率半导体产 品有较强协同效应。随着国内企业在细分市场逐步占据优势，具备丰富产品结构、 能够提供平台化解决方案的公司或将在长期竞争中胜出。士兰微在产能和产品端 的全面布局，有望为公司贡献持续、稳定、充足的成长动力。

化合物半导体方面，除 LED 以外，2022 年 7 月 30 日，公司公告士兰明镓启动 化合物半导体第二期建设，实施“SiC 功率器件生产线建设项目”，拟建设 1.2 万片/月 6 寸 SiC 功率器件芯片产能。目前公司 SiC-MOS 器件已给客户送样， 肖特基二极管已小批量供货。公司作为硅基功率半导体领先企业，前瞻布局化合 物半导体领域，有望充分受益第三代半导体技术浪潮。

（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。）