时代电气：IDM模式筑起高壁垒 新能源需求催发IGBT、SiC增量机遇
《投资者网》半导体行业组 乔丹
双碳下的能源结构调整，汽车从烧油变成用电，带动了产业链的整体走强，一些行业护城河较深的公司，成为了资金追逐及行业关注的对象，比如时代电气(688187.SH)，其生产的全系列高可靠性IGBT产品打破了轨道交通核心器件和特高压输电工程关键器件由国外企业垄断的局面。根据东财choice数据，在过去6个月内，共计9家机构对其作了评级，其中7家给予“买入”，2家给予“增持”。公司在前期与东风、长安均成立了合资公司，并在2022年1月联手广汽设立青蓝半导体布局IGBT，在下游车企的支持下，产业链上的龙头公司开始崭露头角并迎来发展契机。
时代电气位于湖南株洲，成立于2005年9月，前身为株洲南车时代电气股份有限公司，由中车株洲所、中车株机公司、中车实业、中车投资租赁及铁建装备共同发起设立，于2016年完成更名。公司实控人为国资委，直接控股股东为中车株洲所。公司先后于2006年12月、2021年9月在香港主板及科创板上市，截至2022年1月28日收盘，公司在H股、A股的市值分别为576.4亿港元、902.4亿元。
国内轨交装备龙头 IDM模式筑起高壁垒
时代电气产品覆盖轨交电气装备、轨道工程机械、通信信号系统以及IGBT、SiC等功率半导体器件产品。其中，功率半导体器件的研究、开发、生产及销售主要由其持股100%的子公司株洲中车时代半导体有限公司完成。
公司的整体的经营模式为IDM模式，即独立完成产品的研发、设计、制造系列环节，该模式具有明显的规模经济特征，需要不断投入巨额资金和大量人力，对企业的技术、资金要求极高。如一条8英寸生产线需要8亿美元投资，一条12英寸生产线需要12~15亿美元的投资，并且每年的运行保养，设备维护更新与新技术开发等成本占总投资的20%，但这同时也意味着，除少数实力强大的IDM厂商有能力扩张外，其他厂商很难入局，具备资金、研发、及市场份额上的多重壁垒。
公司多年深耕轨交装备行业，已成为国内轨交电气系统行业龙头公司。目前公司产业化基地拥有包括6英寸双极器件、6英寸SiC和两条8英寸IGBT生产线，并成功研发了新一代具有完全自主知识产权的时速350公里“复兴号”中国标准动车组牵引变流系统，高速、重载列车牵引控制关键技术及应用也已经得到了批量运用，公司轨道交通永磁牵引变流系统关键技术已成功装载于国际首列350km/h速度等级的永磁高速列车，并被湖南省科技厅鉴定为“具有多项性技术，整体技术居国际领先水平，使我国成为少数几个掌握该项核心技术的国家之一”。
根据招股书，公司的轨交牵引变流系统面向的客户主要是是中车集团下属主机厂、国铁集团及下属子公司、地铁公司和地方地铁公司，前五大客户的营收占比在70%上下。根据城轨牵引变流系统市场招投标等公开信息统计，公司 2012 年至 2020 年连续九年在国内城轨牵引变流系统市场占有率稳居第一。另据地铁公司、地方城市轨道交通企业等单位采购轨道工程机械的公开信息及公司统计，2018-2020 年公司在城轨用轨道工程机械领域的市场占有率分别为29.88%、35.83%和28.24%，近些年都保持在较高水平。
轨道交通装备业务是公司主要的营收来源，占比超80%，受益于我国铁路网络规模快速扩张的契机，公司的营收及净利润一直保持着不错的增速。2007年-2020年，公司的营收年复合增速为19%，净利润年复合增速为16%，不过至2021年，受新冠疫情影响，公司轨交装备新签订单量及产品交付量有所下降，致使业绩也出现了一定程度的下滑。2021年前三季度，公司营收85亿元，同比减少13%；净利润为12亿元，同比减少19%。不过，随着基建复苏、城轨里程成长，公司该项业务在2022年有望触底反弹。
公司2021年H1的营收结构 数据来源：公司财报
在盈利能力上，公司在最近十年的毛利率都保持在37%以上，净利率则保持在14%以上。仅看其2021年第三季度的毛利率，同期对比同行汇川技术(300124.SZ)37%、思维列控(603508.SH)60%、众合科技(000925.SZ)32%以及中国通号(688009.SH)23%的毛利率，处于中等偏上水平。
公司2021年Q3的毛利率及净利率 数据来源：公司财报
IDM模式需要大量的研发及人力成本投入，2018年-2020年，公司的研发费用从14.4亿元增加至16.9亿元，研发费用率从9.2%提升至10.5%。与此同时，公司还通过增资深度绑定研发人员，其于2021年9月发布公告，通过对时代半导体增资1.79亿元，引入员工持股平台，共覆盖264名员工，均为对公司经营有直接或较大影响的科研人员、经营管理人员和业务骨干。
IDM模式可实现全产业链自主可控，并能快速量产，所以即便受疫情影响，公司在2021年三季度的业绩有所承压，但依然显现出了不错的成长能力，同期公司的总资产增速达26%，呈现出强者恒强的发展态势。
功率半导体构建护城河 新能源需求带来增量机遇
在公司围绕轨交领域进行技术延伸的产品中，IGBT及SiC等功率半导体器件可以说是颇具看点与前景的板块。
IGBT被誉为电力电子装置的“CPU”，主要作用为控制直流、交流电的转换，被广泛应用于工业、汽车、通信及消费电子领域。在汽车应用方面，IGBT是决定电动车性能的核心器件之一，应用于BMS电池管理系统、DC/DC转换器、电动控制系统、空调、OBC车载充电机系统等部件。近年来，碳中和驱动的下的清洁能源发电及电动汽车的需求，进一步拉动了IGBT模组市场规模的快速发展。仅在新能源汽车方面，根据智研咨询发布的数据，从市场容量看，我国车规级IGBT市场规模从2015年5.92亿元增长至2020年26.85亿元，2015-2020年均复合增速高达35.31%。
SiC则是是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一，是解决新能源汽车800V高压快充等一系列行业难题的关键技术。在市场空间上，SiC领域龙头公司Cree预计，到2022年SiC在电动车用市场空间将快速增长到24亿美元，是2017年车用SiC整体收入的342倍。
公司通过高压IGBT起家，最初通过外延方式，于2008年及2019年完成了对加拿大Dynex公司75%及25%股权的收购，该公司是全球最早的功率半导体产品独立供应商之一，拥有 IGBT芯片生产线和模块封装产线。在收购Dynex后，公司在IGBT研发领域拥有了研发优势，开发了多个1700V以上的高等级IGBT模块，在2012年，公司自主研发的轨道交通用 3300V等级电压IGBT芯片通过了科学成果鉴定，这是我国首款应用于批量装车的具有完全自主知识产权的IGBT芯片。目前，公司的1700V、3300V等系列的高压IGBT产品大量应用于我国轨道交通核心器件领域。
与此同时，公司还相继启动电网IGBT及汽车级IGBT产品的研发。其中，公司的电网IGBT产品于2015 年首样研制成功，目前相关产品已应用于多个柔性直流输电工程，在2020年，公司乌东德水电站项目成功升压至 800kV。在汽车级IGBT方面，公司于2015成功研发出 50-150千瓦功率范围的汽车级IGBT 产品全系列产品，可以满足A00-C级车需求和SUV需求。目前，公司的车规级IGBT已获得广汽、东风等龙头车企的批量订单。
整体来看，从轨道交通到输配电，再到新能源汽车行业，公司的IGBT产品已实现了高中低压全覆盖。目前公司拥有国内首条、全球第二条8英寸IGBT芯片生产线，一期实现年产12万片IGBT芯片，配套生产100万只IGBT模块。另外，公司还在2020年下线了国内首条8英寸车规级IGBT芯片生产线，达产后可实现年产24万片。
在IGBT的市场空间里，新能源是主要的增量因子。东方财富证券研报显示，2019 年全球IGBT市场规模为63.4亿美元，同比增加2.3%，其中中国IGBT市场规模为155亿元，同比增加6.2%，其中新能源汽车、工控和家电是IGBT主要应用领域。预计2023年全球IGBT市场规模或将增加至99.9亿美元，2019年-2023年CAGR 为16.4%，中国IGBT 市场规模为293.8亿元。
可以看出，我国IGBT市场巨大，同时也吸引了不少国际上知名的IGBT玩家，而这些企业在规模、技术、研发及经营水平的优势，使得其进入中国市场后，便迅速建立了比较完善的市场销售体系，而IGBT行业由于本身的高壁垒性质，出现了头部市占率较高、盈利向头部厂商集中的现象。
2019年全球IGBT行业市场份额及IGBT 巨头 IGBT 业务收入(百万美元) 数据来源：东方财富证券研报
根据东方财富证券研究所数据，在2019年，英飞凌、三菱、富士机电、安森美、赛米控、东芝这六家企业瓜分了全球IGBT大部分的市场份额，分别占比28.1%、15.3%、9.8%、6.1%、5.4%、2.6%，在中国IGBT市场中，英飞凌仍保持领先的市场份额，国内企业合计市场份额较低，包括时代电气在内的民族企业，与外国IGBT企业的竞争较为激烈。
在SiC业务方面，公司的6英寸SiC生产线在2018年便已试产，当下除SiC二极管外，还推出了SiCmosfet，对比传统硅器件具有具有导通和开关损耗低，开关速度快，工作频率高，耐高温和散热效率高等优点，已与客户深度合作并进行了商业化推进，基于第三代精细平面栅技术，公司还研制了2款1200V/25mΩ、30mΩSiCMOSFET汽车芯片。在中车电驱第10万台产品下线仪式暨第二届中车电驱自主创新技术高峰论坛上，公司发布了国内首款搭载自主SiC器件的高压电驱产品C-Power220s，该系统功率密度≥2.75kW/kg，可广泛适配于高端轿车、SUV等车型。
目前，在我国SiC产业链上，公司主要可分为几大类，包括以三安光电为代表的化合物半导体公司，华润微为代表的功率器件制造公司，斯达半导为代表的功率器件设计公司，中电科及中科钢研两大体系，天科合达、天岳先进、泰科天润等SiC公司，以及时代电气、比亚迪、华为等终端厂商，目前产业整体格局处于研发多量产少的阶段，SiC器件集中在低端的二极管产品上，先进6英寸及以上量产比例较低。对比来看，天岳先进是国内最早实现4英寸碳化硅衬底量产的公司，华润微于2020年正式量产的6英寸商用SiC晶圆生产线，是国内首条实现商用量产的6英寸SiC晶圆生产线。而根据公司董秘于2021年9月在投资者问答平台上的回复，时代电气目前的6英寸SiC产业基地主要用于科研测试，还未形成一定的商业规模。
在双碳背景下，新能源依然是2022年的发展主线，公司在IGBT及SiC业务上深耕多年，并拥有多项突破性的技术成果，未来将成为电动化趋势的核心受益者。不过，从时代电气披露的信息来看，公司目前的大客户及主要营收来源依然是中车集团等轨道交通客户，客户集中度较高，要享受SiC及IGBT的产能释放与爬坡，及功率半导体国产替代带来的红利，需要以时间换空间，静待水到渠成之日。(思维财经出品)■
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3、 致敬商业力量榜样——宁德时代
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时代电气位于湖南株洲，成立于2005年9月，前身为株洲南车时代电气股份有限公司，由中车株洲所、中车株机公司、中车实业、中车投资租赁及铁建装备共同发起设立，于2016年完成更名。公司实控人为国资委，直接控股股东为中车株洲所。公司先后于2006年12月、2021年9月在香港主板及科创板上市，截至2022年1月28日收盘，公司在H股、A股的市值分别为576.4亿港元、902.4亿元。
国内轨交装备龙头 IDM模式筑起高壁垒
时代电气产品覆盖轨交电气装备、轨道工程机械、通信信号系统以及IGBT、SiC等功率半导体器件产品。其中，功率半导体器件的研究、开发、生产及销售主要由其持股100%的子公司株洲中车时代半导体有限公司完成。
公司的整体的经营模式为IDM模式，即独立完成产品的研发、设计、制造系列环节，该模式具有明显的规模经济特征，需要不断投入巨额资金和大量人力，对企业的技术、资金要求极高。如一条8英寸生产线需要8亿美元投资，一条12英寸生产线需要12~15亿美元的投资，并且每年的运行保养，设备维护更新与新技术开发等成本占总投资的20%，但这同时也意味着，除少数实力强大的IDM厂商有能力扩张外，其他厂商很难入局，具备资金、研发、及市场份额上的多重壁垒。
公司多年深耕轨交装备行业，已成为国内轨交电气系统行业龙头公司。目前公司产业化基地拥有包括6英寸双极器件、6英寸SiC和两条8英寸IGBT生产线，并成功研发了新一代具有完全自主知识产权的时速350公里“复兴号”中国标准动车组牵引变流系统，高速、重载列车牵引控制关键技术及应用也已经得到了批量运用，公司轨道交通永磁牵引变流系统关键技术已成功装载于国际首列350km/h速度等级的永磁高速列车，并被湖南省科技厅鉴定为“具有多项性技术，整体技术居国际领先水平，使我国成为少数几个掌握该项核心技术的国家之一”。
根据招股书，公司的轨交牵引变流系统面向的客户主要是是中车集团下属主机厂、国铁集团及下属子公司、地铁公司和地方地铁公司，前五大客户的营收占比在70%上下。根据城轨牵引变流系统市场招投标等公开信息统计，公司 2012 年至 2020 年连续九年在国内城轨牵引变流系统市场占有率稳居第一。另据地铁公司、地方城市轨道交通企业等单位采购轨道工程机械的公开信息及公司统计，2018-2020 年公司在城轨用轨道工程机械领域的市场占有率分别为29.88%、35.83%和28.24%，近些年都保持在较高水平。
轨道交通装备业务是公司主要的营收来源，占比超80%，受益于我国铁路网络规模快速扩张的契机，公司的营收及净利润一直保持着不错的增速。2007年-2020年，公司的营收年复合增速为19%，净利润年复合增速为16%，不过至2021年，受新冠疫情影响，公司轨交装备新签订单量及产品交付量有所下降，致使业绩也出现了一定程度的下滑。2021年前三季度，公司营收85亿元，同比减少13%；净利润为12亿元，同比减少19%。不过，随着基建复苏、城轨里程成长，公司该项业务在2022年有望触底反弹。
公司2021年H1的营收结构 数据来源：公司财报
在盈利能力上，公司在最近十年的毛利率都保持在37%以上，净利率则保持在14%以上。仅看其2021年第三季度的毛利率，同期对比同行汇川技术(300124.SZ)37%、思维列控(603508.SH)60%、众合科技(000925.SZ)32%以及中国通号(688009.SH)23%的毛利率，处于中等偏上水平。
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IDM模式可实现全产业链自主可控，并能快速量产，所以即便受疫情影响，公司在2021年三季度的业绩有所承压，但依然显现出了不错的成长能力，同期公司的总资产增速达26%，呈现出强者恒强的发展态势。
功率半导体构建护城河 新能源需求带来增量机遇
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IGBT被誉为电力电子装置的“CPU”，主要作用为控制直流、交流电的转换，被广泛应用于工业、汽车、通信及消费电子领域。在汽车应用方面，IGBT是决定电动车性能的核心器件之一，应用于BMS电池管理系统、DC/DC转换器、电动控制系统、空调、OBC车载充电机系统等部件。近年来，碳中和驱动的下的清洁能源发电及电动汽车的需求，进一步拉动了IGBT模组市场规模的快速发展。仅在新能源汽车方面，根据智研咨询发布的数据，从市场容量看，我国车规级IGBT市场规模从2015年5.92亿元增长至2020年26.85亿元，2015-2020年均复合增速高达35.31%。
SiC则是是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一，是解决新能源汽车800V高压快充等一系列行业难题的关键技术。在市场空间上，SiC领域龙头公司Cree预计，到2022年SiC在电动车用市场空间将快速增长到24亿美元，是2017年车用SiC整体收入的342倍。
公司通过高压IGBT起家，最初通过外延方式，于2008年及2019年完成了对加拿大Dynex公司75%及25%股权的收购，该公司是全球最早的功率半导体产品独立供应商之一，拥有 IGBT芯片生产线和模块封装产线。在收购Dynex后，公司在IGBT研发领域拥有了研发优势，开发了多个1700V以上的高等级IGBT模块，在2012年，公司自主研发的轨道交通用 3300V等级电压IGBT芯片通过了科学成果鉴定，这是我国首款应用于批量装车的具有完全自主知识产权的IGBT芯片。目前，公司的1700V、3300V等系列的高压IGBT产品大量应用于我国轨道交通核心器件领域。
与此同时，公司还相继启动电网IGBT及汽车级IGBT产品的研发。其中，公司的电网IGBT产品于2015 年首样研制成功，目前相关产品已应用于多个柔性直流输电工程，在2020年，公司乌东德水电站项目成功升压至 800kV。在汽车级IGBT方面，公司于2015成功研发出 50-150千瓦功率范围的汽车级IGBT 产品全系列产品，可以满足A00-C级车需求和SUV需求。目前，公司的车规级IGBT已获得广汽、东风等龙头车企的批量订单。
整体来看，从轨道交通到输配电，再到新能源汽车行业，公司的IGBT产品已实现了高中低压全覆盖。目前公司拥有国内首条、全球第二条8英寸IGBT芯片生产线，一期实现年产12万片IGBT芯片，配套生产100万只IGBT模块。另外，公司还在2020年下线了国内首条8英寸车规级IGBT芯片生产线，达产后可实现年产24万片。
在IGBT的市场空间里，新能源是主要的增量因子。东方财富证券研报显示，2019 年全球IGBT市场规模为63.4亿美元，同比增加2.3%，其中中国IGBT市场规模为155亿元，同比增加6.2%，其中新能源汽车、工控和家电是IGBT主要应用领域。预计2023年全球IGBT市场规模或将增加至99.9亿美元，2019年-2023年CAGR 为16.4%，中国IGBT 市场规模为293.8亿元。
可以看出，我国IGBT市场巨大，同时也吸引了不少国际上知名的IGBT玩家，而这些企业在规模、技术、研发及经营水平的优势，使得其进入中国市场后，便迅速建立了比较完善的市场销售体系，而IGBT行业由于本身的高壁垒性质，出现了头部市占率较高、盈利向头部厂商集中的现象。
2019年全球IGBT行业市场份额及IGBT 巨头 IGBT 业务收入(百万美元) 数据来源：东方财富证券研报
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在SiC业务方面，公司的6英寸SiC生产线在2018年便已试产，当下除SiC二极管外，还推出了SiCmosfet，对比传统硅器件具有具有导通和开关损耗低，开关速度快，工作频率高，耐高温和散热效率高等优点，已与客户深度合作并进行了商业化推进，基于第三代精细平面栅技术，公司还研制了2款1200V/25mΩ、30mΩSiCMOSFET汽车芯片。在中车电驱第10万台产品下线仪式暨第二届中车电驱自主创新技术高峰论坛上，公司发布了国内首款搭载自主SiC器件的高压电驱产品C-Power220s，该系统功率密度≥2.75kW/kg，可广泛适配于高端轿车、SUV等车型。
目前，在我国SiC产业链上，公司主要可分为几大类，包括以三安光电为代表的化合物半导体公司，华润微为代表的功率器件制造公司，斯达半导为代表的功率器件设计公司，中电科及中科钢研两大体系，天科合达、天岳先进、泰科天润等SiC公司，以及时代电气、比亚迪、华为等终端厂商，目前产业整体格局处于研发多量产少的阶段，SiC器件集中在低端的二极管产品上，先进6英寸及以上量产比例较低。对比来看，天岳先进是国内最早实现4英寸碳化硅衬底量产的公司，华润微于2020年正式量产的6英寸商用SiC晶圆生产线，是国内首条实现商用量产的6英寸SiC晶圆生产线。而根据公司董秘于2021年9月在投资者问答平台上的回复，时代电气目前的6英寸SiC产业基地主要用于科研测试，还未形成一定的商业规模。
在双碳背景下，新能源依然是2022年的发展主线，公司在IGBT及SiC业务上深耕多年，并拥有多项突破性的技术成果，未来将成为电动化趋势的核心受益者。不过，从时代电气披露的信息来看，公司目前的大客户及主要营收来源依然是中车集团等轨道交通客户，客户集中度较高，要享受SiC及IGBT的产能释放与爬坡，及功率半导体国产替代带来的红利，需要以时间换空间，静待水到渠成之日。(思维财经出品)■
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