重回IPO，國產(chǎn)車規(guī)級功率半導體龍頭深度解析

2020下半年至2021全年，新能源汽車開始持續(xù)起量。中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國新能源乘用車銷量近300萬輛，占總銷量2015萬的14.8%，而2020年該占比僅5.37%。在該占比迅速突破10%、逼近15%之際，往往意味著新能源汽車替代燃油車進入高速階段。隨之而來的，車規(guī)半導體不管是數(shù)量還是金額，相較原來燃油汽車的使用量，都得到了大幅提升。那么，勢必會有一批相關的半導體企業(yè)乘風而起。今天，與非網(wǎng)就帶大家深度剖析，國產(chǎn)車規(guī)級功率半導體龍頭——比亞迪半導體的功率半導體技術和業(yè)務。

圖1、比亞迪車規(guī)級半導體產(chǎn)品在新能源汽車中的應用 ?來源：公司招股書

比亞迪半導體股份有限公司成立于2004年10月，主要從事功率半導體、智能控制 IC、智能傳感器及光電半導體的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。早在2021年6月29日，比亞迪半導體就提交招股說明書，沖擊深交所創(chuàng)業(yè)板。后來因所聘會計師事務自身原因，一度中止IPO。近日，在更換會計師事務所后，比亞迪半導體重新接受問詢，站在了創(chuàng)業(yè)板門口。

背靠比亞迪汽車，比亞迪半導體以車規(guī)級半導體為核心，在該領域已擁有從芯片設計、晶圓制造、模塊封裝與測試到系統(tǒng)及應用測試的全產(chǎn)業(yè)鏈IDM模式。

在IGBT領域，比亞迪半導體2019、2020連續(xù)兩年在新能源乘用車電機驅(qū)動器廠商中全球排名第二，國內(nèi)廠商中排名第一，市場占有率達19%，僅次于英飛凌。并且，在車規(guī)級IGBT芯片設計、晶圓制造、晶圓測試等多方面工藝均有不少自主研發(fā)的技術。

在SiC器件領域，比亞迪半導體已實現(xiàn)在新能源汽車高端車型電驅(qū)中SiC模塊的規(guī)?；瘧?，也是全國乃至全球首家在電驅(qū)中大批量裝車SiC三相全橋模塊的功率半導體供應商。2020年2月，比亞迪汽車發(fā)布的新車漢EV中，在搭載自主研發(fā)的碳化硅電機控制模塊助力下，通過降低內(nèi)阻，增加電控系統(tǒng)的過流能力，讓電機發(fā)揮更大的功率與扭矩，其雙電機版本的百公里加速時間可達3.9s，近乎超跑的水平。

其自主研發(fā)的車規(guī)級SiC芯片設計及工藝技術主要體現(xiàn)在兩個方面：1、精細化元胞設計與工藝技術——多重自對準工藝設計，實現(xiàn)了精細元胞設計，較好地折衷了元胞區(qū)域氧化層電場和導通電阻之間的矛盾，得到了極低的比導通電阻；2、高可靠高性能柵氧化技術——先進的柵氧化與退火技術，突破高可靠低界面缺陷SiC氧化技術，實現(xiàn)了高溝道遷移率，獲得了極低的比導通電阻。

在IPM領域，根據(jù)Omdia 2019、2020年統(tǒng)計的銷售數(shù)據(jù)，比亞迪半導體在國內(nèi)廠商中持續(xù)保持前三的排名。同時，也擁有自主研發(fā)的車規(guī)級功率模組設計及封裝技術：1、車規(guī)級功率模塊——從低電感設計，多芯片并聯(lián)技術到擁有真空焊接及銀燒結等工藝，鋁線、銅線及超聲波焊接等綁定工藝，以及直接水冷散熱技術；2、智能功率模塊——通過模塊內(nèi)部驅(qū)動芯片和功率芯片匹配及布局優(yōu)化技術，將模塊整體參數(shù)調(diào)節(jié)最優(yōu)。搭配所使用的框架一體化成型技術、框架/底板/芯片一次焊接技術、注塑一體化成型技術等，保證產(chǎn)品有較好的工作特性和較高的可靠性。

從營收上看，比亞迪半導體從2018年至2021年1-6月，呈現(xiàn)波動上升趨勢，除2019年略有下滑之外，其余時間均有所增長，僅2021年1-6月的營收已接近2020整個年度的營收。按照該趨勢，2021全年營收將迎來新高，且增速不低。對應的，功率半導體的營收一直占總銷量的3-4成左右，且趨勢與總營收類似，也是呈波動上升之狀。并且其營收比例還有進一步提高的趨勢。

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圖1：比亞迪半導體2018-2020年、2021年1-6月總營業(yè)收入及功率半導體營收 單位：（萬元） ?來源：與非網(wǎng)整理

雖然整個功率半導體的營收與公司總營收趨勢似乎有所趨同，但具體到功率半導體的細分業(yè)務，可以發(fā)現(xiàn)其營收結構有所變化。2018、2019年，功率半導體業(yè)務營收分別為3.83億元、2.30億元，主要以車規(guī)級IGBT業(yè)務為主，包括V-DUAL-1、V-315、V-415、車用PIM等模塊。到2020、2021年1-6月，其他車規(guī)級IGBT業(yè)務營收為2.02億元、1.30億元，整體業(yè)務呈收縮趨勢。毛利率也在2019年的36.86%見頂后，逐步回落至2021上半年的31.22%，2020年全年則低至20.49%，主要是受疫情影響，尤其是上半年，導致產(chǎn)能利用率較低，單位成本相對較高。而2021上半年，隨著產(chǎn)能利用率提升，單位成本下降，同時基于全球芯片短缺的影響，產(chǎn)品需求的提升，從而使毛利率有所回升。長期來看，常態(tài)化之后毛利率上行的空間有限。

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表1、比亞迪半導體2018-2020年、2021年1-6月功率半導體車規(guī)級模塊的銷售收入、單價、毛利率情況 ?來源：公司招股書

至于SiC模塊，則是2020年才開始計入銷售收入，2020、2021年1-6月收入分別為1.42億元、1.14億元，呈現(xiàn)上升趨勢，已接近原來的其他車規(guī)級IGBT模塊業(yè)務量，毛利率也分別高達55.55%、62.44%，單價更是高達1576.85元、1069.18元，相當于IGBT的2-3倍。主要是這一塊業(yè)務采用先進的芯片技術、材料工藝，因此單價、毛利率水平均較高。

SiC模塊由于是比亞迪半導體自己掌握核心技術，且產(chǎn)品已經(jīng)由主要客戶（關聯(lián)客戶：比亞迪汽車）充分上車驗證。其SiC模塊內(nèi)阻、最高結溫優(yōu)于國際主流廠商，產(chǎn)品具備低損耗、低電感設計、高工作結溫等特征。在可見的未來，隨著比亞迪半導體產(chǎn)能的提升，如果能順利將產(chǎn)品推向外部客戶，而不僅是關聯(lián)方的話，其營收和利潤都將有較大的提升空間。

另外，至于DM4.0混動模塊的相關業(yè)務，也是從2020年才開始有所銷售，2021年開始起量，2020、2021年1-6月的營收分別為365.98萬元、1.24億元，毛利率分別為28.75%、38.32%，有一定提升，單價分別為566.10元、533.10元，介于IGBT和SiC模塊之間。雖然看似DM4.0的營收額與SiC模塊和其他車規(guī)級IGBT模塊的營收額也已接近，但主要還是取決于比亞迪汽車DM車型銷量情況，外銷的意愿或許弱于SiC模塊。因此，這一塊業(yè)務的增長空間相對有限。

對于SiC模塊和DM4.0混動模塊而言，存在一個共同的現(xiàn)象，即兩者單價都呈現(xiàn)下降趨勢而毛利率不降反升。主要是因為一方面為了保持市場競爭力，比亞迪半導體產(chǎn)品有所降價，但同時隨著工藝技術的進步、良率的提升，導致單位成本下降，超過了單價幅度的下降，從而拉高了毛利率。

綜上所述，比亞迪半導體中功率半導體細分領域的三塊業(yè)務：SiC模塊、DM4.0混動模塊、其他車規(guī)級IGBT模塊中，最有爆發(fā)潛力的業(yè)務當屬SiC模塊，可以重點關注。客觀上，SiC MOSFET模塊在新能車高電壓平臺（800V）下相比400V電壓平臺，工作電流更小，能夠節(jié)省線束體積、降低電路內(nèi)阻損耗，功率密度、能量使用效率、續(xù)航里程、充電速度也能得到提升，最終導致經(jīng)濟效益更好。因此，國內(nèi)多家整車廠已宣布800V高電壓平臺架構的量產(chǎn)計劃，為SiC MOSFET模塊提供了增長空間。主觀上，比亞迪半導體也已向多家非關聯(lián)電控廠商提供SiC MOSFET的樣品，目前處于初樣工程驗證階段，預計2022-2023年可實現(xiàn)批量出貨。相比而言，DM4.0模塊和其他車規(guī)級IGBT模塊在主觀和客觀上均沒有類似條件。

但是短期來看，比亞迪半導體功率半導體業(yè)務的營收主要還是與關聯(lián)客戶的采購量呈正相關，外銷（即非關聯(lián)客戶）占比有限。

另外，對于功率模塊晶圓，從長期供應安全考慮，比亞迪半導體采取自制晶圓為主，代工和外購為輔的整體策略。據(jù)悉，2018-2020年、2021年1-6月其晶圓產(chǎn)能利用率分別為78.61%、49.54%、32.33%和64.05%。

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表2、比亞迪半導體2018-2020年、2021年1-6月自制、委托代工、外購的功率模塊晶圓投產(chǎn)數(shù)量變動情況 ?來源：公司招股書

可以看到，比亞迪半導體在晶圓產(chǎn)能利用率不充分的情況下，使用委托代工、外購功率模塊晶圓。主要有以下幾點原因：1、IGBT芯片技術迭代，從2.5代到4.0代芯片的切換過程中，需要一定的周期；2、SiC晶圓產(chǎn)線需要從6英寸硅基晶圓生產(chǎn)線改造切換過來，同樣需要一定的周期；3、早期車型的部分中低壓功率模塊未完成自研，需通過外購補齊；4、部分月份產(chǎn)能不足、生產(chǎn)人員儲備不足。因此，功率半導體模塊的產(chǎn)能最終也不會形成100%的自供，但是整體趨勢上，將自身產(chǎn)能完全利用是必要的，需要避免產(chǎn)線因閑置而有所浪費。

結語

由于車規(guī)級半導體對汽車的安全性和功能性起到至關重要的作用，下游整車廠商對于產(chǎn)品的可靠性、一致性、安全性、穩(wěn)定性和長效性要求較高，整體的研發(fā)周期也較長，半導體企業(yè)需要較長時間的技術積累和經(jīng)驗沉淀才能實現(xiàn)技術突破，因此形成了較高的技術壁壘。另一方面，車規(guī)半導體剛設計出來，一般需要2-3年時間完成車規(guī)認證后才能進入整車廠供應鏈，且供貨周期一般長達5-10年，還有10年的備件要求，對于產(chǎn)品的綜合壽命，一般要求長達15年之久，因此還形成了一定的時間壁壘。

比亞迪半導體一方面則由于成立時間較早，一直以車規(guī)半導體為主線，堅持自主研發(fā)核心技術；另一方面，背靠大客戶比亞迪汽車，在下游應用及反饋上，也有著其他車規(guī)半導體企業(yè)不可比擬的優(yōu)勢。所以，能保持領先的市場地位和綜合競爭力也在情理之中?；诖耍瑢τ趪a(chǎn)功率半導體IDM的完善，對于其SiC MOSFET模塊的外銷，筆者作為行業(yè)中的一員，也有所期待，后續(xù)將保持關注。