時代電氣研究報告-軌交裝備領(lǐng)導(dǎo)者IGBT鑄造第二成長曲線1.時代電氣：軌道交通市場領(lǐng)導(dǎo)者，積極布局新興裝備業(yè)務(wù)1.1.軌道交通領(lǐng)域行業(yè)龍頭，新興裝備領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力時代電氣以軌道交通裝備業(yè)務(wù)為基石，新興裝備領(lǐng)域多點開花。中車時代電氣成立于2005年，于2006年在香港聯(lián)合交易所上市。公司成立之初主要業(yè)務(wù)為軌道交通裝備，2008年通過收購Dynex75%股權(quán)加快其在功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2014年，公司8英寸IGBT芯片生產(chǎn)線全面建成投產(chǎn)，填補了我國在這一領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品空白。目前，公司形成了“基礎(chǔ)器件+裝置與系統(tǒng)+整機與工程”的完整產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，在軌交領(lǐng)域，產(chǎn)品包括以軌道交通牽引變流系統(tǒng)為主的軌道交通電氣裝備、軌道工程機械、通信信號系統(tǒng)等；同時公司也在功率半導(dǎo)體器件、工業(yè)變流產(chǎn)品、新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)、傳感器件、海工裝備等其他新興領(lǐng)域不斷發(fā)展。公司是我國軌道交通牽引變流系統(tǒng)龍頭，同時參與鐵路和城軌市場，在兩個領(lǐng)域均保持著較高的市場地位。公司牽引變流系統(tǒng)產(chǎn)品型譜完整，可生產(chǎn)覆蓋機車、動車、城軌領(lǐng)域多種車型，市場占有率居優(yōu)勢地位，根據(jù)城軌牽引變流系統(tǒng)市場招投標(biāo)等公開信息統(tǒng)計，公司2012年至2021年連續(xù)十年在國內(nèi)城軌牽引變流系統(tǒng)市場占有率穩(wěn)居第一。同時公司掌握IGBT、SiC、大功率晶閘管和IGCT器件及其組件技術(shù)。公司建有6英寸雙極器件、8英寸IGBT和6英寸碳化硅的產(chǎn)業(yè)化基地，擁有芯片、模塊、組件及應(yīng)用的全套自主技術(shù)，生產(chǎn)的全系列高可靠性IGBT產(chǎn)品打破了軌道交通核心器件和特高壓輸電工程關(guān)鍵器件由國外企業(yè)壟斷的局面，廣泛應(yīng)用于輸配電、軌道交通和工業(yè)等多個領(lǐng)域，目前正在解決我國新能源汽車核心器件自主化問題。據(jù)年報披露，2021年，公司IGBT產(chǎn)品在軌交、電網(wǎng)領(lǐng)域占有率國內(nèi)第一。軌道交通裝備業(yè)務(wù)為收入貢獻(xiàn)主體，新興裝備業(yè)務(wù)增長潛力大。2021年度，公司軌道交通裝備業(yè)務(wù)收入占比81.02%，其中以軌道交通電氣裝備為主；新興裝備業(yè)務(wù)占營業(yè)總收入17.01%。目前，軌道交通裝備業(yè)務(wù)持續(xù)保持穩(wěn)定優(yōu)勢；同時隨著技術(shù)突破和市場認(rèn)可度的不斷提高，新興裝備業(yè)務(wù)有望形成新的業(yè)務(wù)增長點。1.2.國資企業(yè)前景良好，產(chǎn)線豐富制造能力強勁國務(wù)院國資委為公司的實際控制人。公司第一大股東為中車下屬公司中車株洲所，持有公司41.63%股權(quán)；中國中車通過其全資子公司中車株洲所、中車株機公司、中車投資租賃、中國中車香港資本管理有限公司間接持有公司合計44.14%股權(quán)，成為公司的間接控股股東；國務(wù)院國資委是公司的實際控制人。員工參與IPO戰(zhàn)略配售以及引入員工持股平臺，利于公司長期發(fā)展。本次公司上市共有900余位公司高級管理人員及核心員工參與IPO戰(zhàn)略配售設(shè)立的專項資產(chǎn)管理計劃。此外，2021年9月23日，全資子公司中車時代半導(dǎo)體引入員工持股平臺，持有時代半導(dǎo)體6.22%的股權(quán)，參與員工人數(shù)共計264人。上述舉措能充分調(diào)動公司員工的工作積極性，利于公司長期良好發(fā)展。產(chǎn)線布局多地，公司具有強大生產(chǎn)制造能力。公司布局國內(nèi)外20多個城市和地區(qū)，建設(shè)了大規(guī)模的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)制造基地和地鐵變流器、動車組變流器、大功率電力機車變流器、信號、模塊、養(yǎng)路機械、大功率半導(dǎo)體器件等20多條先進(jìn)生產(chǎn)線，具備年產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)地鐵780列、動車144列、各型機車840列、監(jiān)控裝置3000套、養(yǎng)路機械500臺套等強大的生產(chǎn)制造能力。2021年，公司功率半導(dǎo)體器件年產(chǎn)能為131.9萬只，軌道工程機械整機年產(chǎn)能306輛。公司具有優(yōu)質(zhì)的軌交領(lǐng)域客戶資源。公司客戶資源遍及全球多個國家和地區(qū)，與國內(nèi)外多家知名企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。軌道交通裝備產(chǎn)品及相關(guān)服務(wù)主要面向中車集團下屬主機廠、國鐵集團及下屬子公司、地鐵公司、地方鐵路公司等國內(nèi)外客戶。新興裝備業(yè)務(wù)的主要客戶包括電網(wǎng)公司、大型廠礦企業(yè)、新能源汽車制造企業(yè)、海洋石油開采企業(yè)等。2021年度，公司前五大客戶收入占比為63.40%，其中第一大客戶中車集團占比40.36%。1.3.盈利能力較好，高研發(fā)投入保證競爭優(yōu)勢疫情影響軌交業(yè)務(wù)，新興裝備業(yè)務(wù)迅速發(fā)展。公司營業(yè)收入、歸母凈利潤近幾年有一定波動。分業(yè)務(wù)來看，軌道交通裝備業(yè)務(wù)營收由2017年131.13億元增長至2020年138.90億元，CAGR=1.94%，2021年受國鐵集團等大客戶縮減投資預(yù)算，軌交市場需求降低，收入較上年一定下降；新興裝備業(yè)務(wù)收入由2017年的17.09億元增長至2021年的25.72億元，CAGR=10.77%，發(fā)展勢頭良好。毛利率和凈利率處較高水平。近年來，公司毛利率與凈利率整體相對穩(wěn)定，基本維持在37%與16%左右，均處在較高水平。分業(yè)務(wù)來看，軌道交通裝備業(yè)務(wù)毛利率保持相對穩(wěn)定，維持在37%-40%；新興裝備業(yè)務(wù)毛利率有所下降，主要原因為：（1）公司功率半導(dǎo)體器件產(chǎn)品銷售結(jié)構(gòu)略有變化，且受外部市場競爭環(huán)境以及競爭對手定價策略的影響，公司部分產(chǎn)品定價略有下調(diào)；（2）公司持續(xù)加大對功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)板塊IGBT產(chǎn)線的投資力度，IGBT銷量逐漸提升，但尚未完全形成規(guī)模效應(yīng)，毛利率仍相對較低。同時折舊率增加會對毛利率產(chǎn)生影響。持續(xù)增加研發(fā)投入，鞏固企業(yè)核心競爭優(yōu)勢。費用端，期間費用率由2017年的18.66%增長至2021年的23.01%，其中銷售和管理費用率比較穩(wěn)定，研發(fā)費用率逐年提升，由2017年的8.96%增加至2021年的11.18%，公司始終堅持自主創(chuàng)新，高度重視研發(fā)體系的建設(shè)和研發(fā)能力的提升，持續(xù)增加研發(fā)投入，確保技術(shù)引領(lǐng)，不斷鞏固和增強企業(yè)核心競爭優(yōu)勢，研發(fā)費用率處于行業(yè)較高水平。1.4.核心技術(shù)領(lǐng)先，募投進(jìn)一步強化研發(fā)能力在多個國家重要工業(yè)領(lǐng)域填補多項技術(shù)空白，成功打破國際壟斷。公司通過自主研發(fā)掌握了十大核心技術(shù)。在軌道交通牽引變流系統(tǒng)領(lǐng)域，公司為我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“復(fù)興號”標(biāo)準(zhǔn)動車組提供牽引變流系統(tǒng)核心部件；為永磁高鐵提供牽引變流系統(tǒng)，使我國成為世界少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引變流系統(tǒng)技術(shù)的國家之一。在功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，公司已全面掌握平面柵（DMOS+）技術(shù)、溝槽柵(TMOS)技術(shù)和精細(xì)溝槽（RTMOS）技術(shù)，在IGBT領(lǐng)域的技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。募投資金多用于研發(fā)項目，利于增強公司原有業(yè)務(wù)競爭力、開拓新業(yè)務(wù)領(lǐng)域。本次科創(chuàng)版A股上市，公司募集資金凈額為74.43億元，主要用于軌道交通牽引網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及系統(tǒng)研發(fā)、軌道交通智慧路局和智慧城軌關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)研發(fā)、新型軌道工程機械裝備研發(fā)和新產(chǎn)業(yè)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)等項目。公司擬投資31.6億元進(jìn)行軌道交通相關(guān)項目研發(fā)，以建設(shè)新的軌道工程機械制造平臺，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)的不斷更迭建設(shè)配套生產(chǎn)線，有效提升新造軌道工程機械車輛的生產(chǎn)能力；投資8.7億元發(fā)展新產(chǎn)業(yè)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)，包括新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用項目、新型傳感器研發(fā)應(yīng)用項目、工業(yè)傳動裝置研發(fā)應(yīng)用項目和深海智能裝備研發(fā)應(yīng)用項目，其中5億元用于新能源

汽車項目，從而進(jìn)一步提升公司在新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)領(lǐng)域的核心競爭力和品牌影響力，同時有助于公司未來開拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，實現(xiàn)新的盈利增長點。2.功率器件下游需求旺盛，國產(chǎn)替代進(jìn)程加速2.1.功率器件是電力電子應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心功率器件是電子電力設(shè)備中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心。功率器件是電力電子應(yīng)用裝備的基礎(chǔ)和核心，主要用于電力電子設(shè)備的整流、穩(wěn)壓、開關(guān)、變頻等，廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子制造業(yè)，其傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域包括消費電子、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)電機等，目前正逐漸應(yīng)用于新能源汽車及充電系統(tǒng)、軌道交通、智能電網(wǎng)、新能源發(fā)電、航空航天及武器裝備等新興領(lǐng)域。據(jù)英飛凌公布的數(shù)據(jù)，2020年全球功率器件市場規(guī)模為209億美元，其中功率MOSFET市場規(guī)模為81億美元，占比達(dá)39%；IGBT市場規(guī)模為66億美元，占比32%；兩者占據(jù)了功率分立器件的大部分市場。根據(jù)對電路信號的可控性，功率器件可以分為分為三類：不可控型、部分可控型和完全可控型。（1）不可控型功率器件主要是功率二極管，一般為兩端器件，二極管的開通和關(guān)斷都不能通過器件本身進(jìn)行控制；（2）部分可控型功率器件主要是晶閘管及其派生器件，這類器件一般為三段器件，開通可控而關(guān)斷不可控；（3）完全可控型器件以MOSFET，IGBT，GJT為主，其控制端不僅可以控制開通，也能控制關(guān)斷。根據(jù)驅(qū)動形式分類，功率器件可以分為三類：電流驅(qū)動型、電壓驅(qū)動型和光驅(qū)動型。（1）電流驅(qū)動型功率器件有SCR、BJT、GTO等，需要足夠電流才可導(dǎo)通或關(guān)斷；

（2）電壓驅(qū)動型有IGBT、MOSFET等，需要特定電壓以及很小的電流進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)閉，這類器件驅(qū)動功率很小且驅(qū)動電路比較簡單；（3）光驅(qū)動型有光控晶閘管等，開關(guān)通過光纖和專用光發(fā)射器來控制。根據(jù)功率器件的材料，功率器件分為三類：Si基、SiC基、GaN基。Si功率器件是主流，最重要的原因在于成本。Si材料的擊穿電壓是三者中最低，而SiC和GaN屬寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有更高的帶隙，更大的擊穿電壓。高擊穿電壓的特性讓SiC和GaN在大功率、超高電壓控制方面的應(yīng)用更有前景。但是因為產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的階段不同，與成熟的Si產(chǎn)業(yè)鏈相比，SiC和GaN無論是工藝水平還是供給規(guī)模都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Si材料，造成SiC和GaN在成本上難以與Si產(chǎn)業(yè)競爭，只能在一些特定的、非成本優(yōu)先的專用領(lǐng)域才有應(yīng)用，大體而言，SiC和GaN器件多應(yīng)用于高壓和高頻電路。據(jù)Omdia數(shù)據(jù)預(yù)測，未來硅基功率器件在這個功率半導(dǎo)體市場中仍將占50%左右的份額，但第三代半導(dǎo)體滲透率有望由2020年5%提升到2024年的17%。2.2.IGBT是重要的功率器件IGBT兼具BJT和MOSFET的優(yōu)點，在高壓、大電流、高速等方面優(yōu)勢顯著。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，即絕緣柵雙極型晶體管，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷环Q為電力電子裝置的“CPU”。IGBT由BJT（雙極型三極管）和MOSFET(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式半導(dǎo)體功率器件，它既有MOSFET的開關(guān)速度高、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)損耗小的優(yōu)點；又有BJT導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小的優(yōu)點，能夠根據(jù)信號指令來調(diào)節(jié)電路中的電壓、電流、頻率、相位等，以實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控的目的。在高壓、大電流、高速等方面的優(yōu)勢是其他功率器件不能比擬的，是電力電子領(lǐng)域較為理想的開關(guān)器件，也是未來應(yīng)用發(fā)展的主要方向。不同電壓級別的IGBT應(yīng)用的場景各不相同。按照工作環(huán)境的電壓劃分，IGBT可以分為低壓（600V以下）、中壓（600V-1200V）、高壓（1700V-6500V）。600V及以下的IGBT產(chǎn)品一般應(yīng)用在低壓家用電器（變頻空調(diào)、洗衣機等）、消費電子、小型逆變焊機等領(lǐng)域；1200V的IGBT一般應(yīng)用于高壓家用電器（電磁爐等）、光伏逆變器、電焊機等領(lǐng)域；風(fēng)電變流器中的IGBT一般在1700V的環(huán)境中工作；

3300V/6500V的超高壓IGBT一般用于動車、高鐵、國家電網(wǎng)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。根據(jù)封裝方式，IGBT可以分為IGBT單管和IGBT模塊兩大類。IGBT單管是由單顆IGBT裸片DIE封裝而成的IGBT分立器件，封裝對應(yīng)電流能力較小，適用于消費、工業(yè)家電領(lǐng)域。IGBT模塊包含：（1）普通IGBT模塊由多顆DIE并聯(lián)封裝而成的，功率更大、散熱能力更強，適用于高壓大功率平臺，例如新能源汽車、主流光伏、高鐵、電力傳輸?shù)葓龊?；?）功率集成模塊PIM（PowerIntegrat