投资观察：比亚迪半导体要A股上市了

车芯第一股要来？6000亿龙头继续快马加鞭！分拆半导体业务至创业板上市已获深交所“光速”受理。比亚迪半导体为上市公司比亚迪旗下控股子公司，也是目前国内最大的车规级IGBT厂商。2020年比亚迪半导体获两轮融资后，估值达102亿元，比亚迪直接持有比亚迪半导体72.30%股权，本次分拆完成后，比亚迪仍会是比亚迪半导体的控股股东，比亚迪半导体仍为比亚迪合并报表范围内的子公司。比亚迪半导体将以车规级半导体为核心，同步推动工业、家电、新能源、消费电子等领域的半导体业务发展。汽车是工业的工业，整个工业的发展汽车功不可没，随着芯片短缺情况的日益发酵，半导体行业绝对是如今最令无数汽车等行业企业眼红的巨型蛋糕。IGBT顶级玩家比亚迪半导体拆分上市意欲何为？是否会抓住国产替代新机遇？撼动A股半导体板块与新能源汽车板块的格局？创造下一个巴菲特奇迹？

一、汽车电子产业链：智能化网络化深度电子化

新能源车、无人驾驶、车载信息系统技术日渐成熟，未来汽车产业将沿着智能化、网络化以及深度电子化方向发展。汽车电子结合电子信息技术与汽车传统技术，分为车体汽车电子控制系统和车载汽车电子系统，先后经过独立控制、集中控制和整车控制 3 阶段发展，已经成为汽车整车控制系统最重要的部分，占部分豪华车型整车成本 50%以上。

汽车电子产业链主要有三个层级：上游为电子元器件（恩智浦，英飞凌等）；中游为系统集成商Tier1，主要进行汽车电子模块化功能的设计生产及销售（博世，电装等），下游为整车制造厂即整车厂OEM及维修厂AM（奔驰，宝马等），其中上游又可以分为 Tier 2 元件供应商及 Tier 3 后段厂。Tier2 负责提供汽车电子的相关核心芯片及其他分立器件。主要包括 IC设计（恩智浦、飞思卡尔、英飞凌、瑞萨半导体等）以及分立元器件（车载大功率二极管）。Tier3 后段厂为 Tier2 厂商提供代工及封测服务，包括 TSMC、Global Foudries 等。

二、Tier2：半导体巨头发力汽车电子市场，行业集中度较高

自动驾驶、车联网的发展使车用芯片成为未来汽车电子产业的核心，处理器、计算能力成为评价汽车性能的重要指标。芯片是一种微型电子器件或部件，包括电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件。

汽车芯片产业链包括上游、中游、下游。上游包括半导体材料（光刻胶、溅射靶材、硅晶圆、封装材料）和半导体设备（单晶炉、PVD、检测设备、光刻机）。中游是各类汽车半导体，下游是启用领域。芯片制造过程主要包括：芯片设计、晶圆制造和封装测试，分为三种运作模式 IDM （全产业链）、Fabless（无工厂芯片供应商）和 Foundry（代工厂）。

汽车芯片主要分为三大类：功能芯片、功率半导体和传感器。功能芯片，主要是指处理器和控制器芯片。汽车奔跑离不开电子电气架构进行信息传递和数据处理。车辆控制系统主要包括车身电子系统、车辆运动系统、动力总成系统、信息娱乐系统、自动驾驶系统等几大部分，每个系统又包括众多子功能项，每个子功能项都有一个控制器，控制器内部会有一颗功能芯片例如MCU。功率半导体，主要负责功率转换，多用于电源和接口，例如IGBT功率芯片等。传感器，则主要用于各种雷达、安全气囊、胎压检测等。

三、功率半导体是电动汽车的核“芯”

如果说电动车里最核心的部件是电机，那电机最核心的部件就是功率元件。根据英飞凌数据，2019 年全球汽车领域半导体市场规模371.86 亿美元，其中功率半导体和控制器占比最高，分别占比 26.5%/23.2%。

典型的功率半导体处理功能包括变频、变压、变流、功率放大和功率管理等，主要包含二极管、晶闸管、MOSFET和IGBT等，但如二极管、晶闸管等技术相对较老逐渐被大厂抛弃。电脑、手机电源是常见的功率器件，功能就是把110-220伏的交流电转为直流电。电压乘电流就是功率，比如19伏特*6安培就是120瓦的功率。电源越大，电压越大，电流越大，功率就越大，瓦特数越高。交流电为什么要转换成直流电？交流电基本上是电荷会正负变换不停，进入电源供应器后变成只有正极的直流电，才能供晶片等运转。电源供应器内部主要包括主动元件、被动元件和散热片，电源供应器工作时转换效率不够就会转成热，所以需要散热片，主动元件与被动元件交互作用开开关关实现交流电直流电转换。

主动元件是核心器件，功能好比开关。主流第一代MOSFET金属氧化物半导体场效电晶体，不耐高压就要改结构。第二代的IGBT绝缘栅双极型晶体管很复杂，芯片正面与MOSFET类似，但是背面也要制成晶圆，而且需要做晶圆薄化。功率元件有功率和效率两个重要指标。频率可以想象成开关的速度，频率提高，被动元件缩小，整个电源才会缩小。IGBT功率会增加，频率也会下降。如果要求频率功率都高，就要换材料，也就是中国投资10万亿的第三代半导体，主要有 SiC（1200V 以上的高温大电力） 和 GaN（600V 以下高频小电力） 两大方向。

随着IGBT渐逼硅材料的性能极限，第三代半导体材料 SiC 被看作是IGBT在未来电动车的新挑战者。但据业内人士认为，“SiC就像一个聪明而又个性极强的少年，优点突出，缺点同样突出。IGBT更像一个持重而成熟的青年，可以扛起功率器件的重担。”鉴于两者分工不同，比亚迪等国内企业在IGBT和SiC上双管齐下也是明智的选择。 

四、IGBT仍是高压大电流主力产品

IGBT绝缘栅双极型晶体管，俗称电力电子装置的“CPU”，是由BjT双极结型晶体、三极管和MOS绝缘栅型效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。半导体器件分类主要又两种：分离和驱动是否可控（控制信号控制通断，驱动又分为电流和电压驱动）。比如LGBT就是可以通过电压信号控制导通和通断的全控型。IGBT准确的说是晶体管不是芯片，芯片由大规模晶体管组成，通常说的IGBT芯片其实包括IGBT 功率器件和其他构成。IGBT 芯片和日常提到的7nm、5nm芯片一样都是十二五期间国家十六个重大技术突破专项中的第二位，可节约全国总发电量20%，相当于新建五个三峡大坝的效能，是目前功率电子器件的技术最成熟先进的产品。

在电动车方面，IGBT约占整车成本的7%至10%。汽车整个驱动器都依赖于IGBT模块，如果前后双电机、车载充电机和电动空调都配上，一个车需要48个IGBT芯片，按照200万辆车计算，每月就需要10万枚8英寸车规级LGBT晶圆。IGBT 可以将电池的直流电转换成交流电，决定驱动系统的扭矩以及最大输出功率，改变电机交流电的频率来改变电机的转速，从而精确控制车辆行驶的速度、加速能力和能源效率等，可以说IGBT就是汽车运行的心脏。

IGBT芯片相比手机等消费级芯片来说，制造工艺和设备要求没有那么高，功率等级越高IGBT芯片尺寸越大，最具竞争力的生产线是8英寸和12英寸，世界最领先的厂商德国英飞凌已经拥有12英寸量产生产线。国内生产企业绝大部分还是6英寸，实现8英寸产品量产有深圳比亚迪、株洲中车时代和华虹宏力等，但产品良率与国际龙头相比还有一定差距。

汽车半导体难突破，车规是贯穿半导体设计的关键。汽车电子安全可靠性要求严格，与消费级和工业级相比，汽车半导体认证周期更长（18~36 个月左右），行业壁垒更大，使用环境（温差大、强震动和高功率）、设计寿命（10年/20万公里）。行业标准认证程序庞杂，从意向、测试、提交文件、车规认证、审核到批量供货需要 10 余项认证流程，而且往往还要等待新车型、新产品的产业链机会。因此车企与芯片厂商形成稳定合作关系后，就很难更换供应商；其次整车厂在认证新供应商时，通常会要求其产品拥有一定规模的上车数据，国产厂商缺乏应用及试验平台。目前还没有一个公司可以做所有电子元器件，比亚迪和TOYOTA是全球唯一两家可以从最前端的晶圆生产做到整车，虽然只是在功率电子这个领域，但整车优势为国产替代创造突破口。

五、比亚迪半导体上市：整车优势成就国内半导体又一生力军

比亚迪半导体成立于2004年，是集成电路及功率器件研发生产商，为比亚迪子公司，拥有宁波比亚迪半导体、广东比亚迪节能科技、长沙比亚迪半导体3家子公司。主营业务包括功率半导体、智能控制IC、智能传感器、光电半导体、制造与服务五大板块。其中,功率半导体收入占比最大，2020年营收4．61亿元，占总营收32．41%。公司智能传感器和光电半导体在公司也占总营收20%（3.23亿元和3.2亿元）。不过，比亚迪半导体单一客户依赖严重，2020 年近六成营收源于比亚迪集团，虽然已进入小康汽车、宇通汽车、福田汽车、北京时代、英威腾、蓝海华腾、汇川技术等厂商的供应体系。

供给侧来方面，功率半导体拥有全产业链IDM实力。特别是比亚迪IGBT已经处于国内第一、全球前三的位置,市占率达到19%，国内市场仅次于英飞凌。2021 年即将发布更高性能的IGBT6.0 芯片，采用新一代自主研发的高密度沟槽栅技术，达到国际领先行列；IPM领域在国内厂商中排名前三；SiC元器件为全球首家实现规模化应用。比亚迪半导体工业级车规级MCU芯片已经累计出货20亿颗。量产方面,截止2020年底,比亚迪半导体的年产能在220万个,基本满足自用和绝大部分外供需求,比亚迪半导体上市的条件显然已经成熟。

车用半导体市场的激烈竞争格局,决定了比亚迪半导体上市之后的路并不会太轻松。在功率半导体领域,比亚迪半导体主要面临来自中车、斯达半导等企业的直接竞争。技术方面，中车的交付和成本相比英飞凌都有压倒性的优势，斯达半导的IGBT有的是买英飞凌自己封的，技术此前还曾一度领先比亚迪；营收规模方面,士兰微、华润微等公司的营收规模是后者的3-5倍(2020年财报数据)。除了国内竞争对手云集之外,国外的竞争对手同样不少。

总的来看，中国作为全球的电子终端加工中心，功率半导体占世界市场50%以上，是全球最大的IGBT市场，IGBT单车价值高达1000至5000元，2020年全球空间接近百亿元，预计2025年有望达370亿。但内地、台湾厂商主要集中在二极管、晶闸管、低压 MOSFET 等低端功率器件领域，中高端领域90%以上IGBT器件严重依赖进口。本土汽车制造商如奇瑞、吉利、哈飞等采用国产发动机配套发动机电子控制系统时，也只得采购国外企业相关配套产品。

国内IGBT技术与世界先进水平差距较大，技术难点主要集中在：超薄晶圆加工（60微米超薄片、超低碎片率）、背面金属化（高性能背面溅射）、背面注入（高能离子注入）、激光退火（精准定位退火均匀）。IGBT技术集成度高又导致了较高的市场集中度，新进入者即使研发生产出IGBT产品，也需要耗费较长时间才能赢得客户的认可。

但是，国内厂商与下游客户距离更近，国产替代空间巨大。新能源汽车补贴退坡，电驱企业与主机厂面临降本压力，国产IGBT价格优势明显，面对IGBT需求大增，行业内公司产能扩大及时，比亚迪开放车规级IGBT产品闭环供应链，建设长沙比亚迪IGBT 4.0工厂，以满足公司外供需求。整车制造有望成为国产替代的突破口，独立自主才是半导体产业发展的生存之道。随着新技术量产(SiC技术)提速以及芯片外供加快，比亚迪有望成为国内车用半导体市场的又一支生力军。