时代电气研究报告轨交装备领导者IGBT铸造第二成长曲线

时代电气研究报告-轨交装备领导者IGBT铸造第二成长曲线1.时代电气：轨道交通市场领导者，积极布局新兴装备业务1.1.轨道交通领域行业龙头，新兴装备领域持续发力时代电气以轨道交通装备业务为基石，新兴装备领域多点开花。中车时代电气成立于2005年，于2006年在香港联合交易所上市。公司成立之初主要业务为轨道交通装备，2008年通过收购Dynex75%股权加快其在功率半导体产业的产业化进程。2014年，公司8英寸IGBT芯片生产线全面建成投产，填补了我国在这一领域的技术和产品空白。目前，公司形成了“基础器件+装置与系统+整机与工程”的完整产业链结构，在轨交领域，产品包括以轨道交通牵引变流系统为主的轨道交通电气装备、轨道工程机械、通信信号系统等；同时公司也在功率半导体器件、工业变流产品、新能源汽车电驱系统、传感器件、海工装备等其他新兴领域不断发展。公司是我国轨道交通牵引变流系统龙头，同时参与铁路和城轨市场，在两个领域均保持着较高的市场地位。公司牵引变流系统产品型谱完整，可生产覆盖机车、动车、城轨领域多种车型，市场占有率居优势地位，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2021年连续十年在国内城轨牵引变流系统市场占有率稳居第一。同时公司掌握IGBT、SiC、大功率晶闸管和IGCT器件及其组件技术。公司建有6英寸双极器件、8英寸IGBT和6英寸碳化硅的产业化基地，拥有芯片、模块、组件及应用的全套自主技术，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，广泛应用于输配电、轨道交通和工业等多个领域，目前正在解决我国新能源汽车核心器件自主化问题。据年报披露，2021年，公司IGBT产品在轨交、电网领域占有率国内第一。轨道交通装备业务为收入贡献主体，新兴装备业务增长潜力大。2021年度，公司轨道交通装备业务收入占比81.02%，其中以轨道交通电气装备为主；新兴装备业务占营业总收入17.01%。目前，轨道交通装备业务持续保持稳定优势；同时随着技术突破和市场认可度的不断提高，新兴装备业务有望形成新的业务增长点。1.2.国资企业前景良好，产线丰富制造能力强劲国务院国资委为公司的实际控制人。公司第一大股东为中车下属公司中车株洲所，持有公司41.63%股权；中国中车通过其全资子公司中车株洲所、中车株机公司、中车投资租赁、中国中车香港资本管理有限公司间接持有公司合计44.14%股权，成为公司的间接控股股东；国务院国资委是公司的实际控制人。员工参与IPO战略配售以及引入员工持股平台，利于公司长期发展。本次公司上市共有900余位公司高级管理人员及核心员工参与IPO战略配售设立的专项资产管理计划。此外，2021年9月23日，全资子公司中车时代半导体引入员工持股平台，持有时代半导体6.22%的股权，参与员工人数共计264人。上述举措能充分调动公司员工的工作积极性，利于公司长期良好发展。产线布局多地，公司具有强大生产制造能力。公司布局国内外20多个城市和地区，建设了大规模的现代化产业制造基地和地铁变流器、动车组变流器、大功率电力机车变流器、信号、模块、养路机械、大功率半导体器件等20多条先进生产线，具备年产标准地铁780列、动车144列、各型机车840列、监控装置3000套、养路机械500台套等强大的生产制造能力。2021年，公司功率半导体器件年产能为131.9万只，轨道工程机械整机年产能306辆。公司具有优质的轨交领域客户资源。公司客户资源遍及全球多个国家和地区，与国内外多家知名企业建立了良好的合作关系。轨道交通装备产品及相关服务主要面向中车集团下属主机厂、国铁集团及下属子公司、地铁公司、地方铁路公司等国内外客户。新兴装备业务的主要客户包括电网公司、大型厂矿企业、新能源汽车制造企业、海洋石油开采企业等。2021年度，公司前五大客户收入占比为63.40%，其中第一大客户中车集团占比40.36%。1.3.盈利能力较好，高研发投入保证竞争优势疫情影响轨交业务，新兴装备业务迅速发展。公司营业收入、归母净利润近几年有一定波动。分业务来看，轨道交通装备业务营收由2017年131.13亿元增长至2020年138.90亿元，CAGR=1.94%，2021年受国铁集团等大客户缩减投资预算，轨交市场需求降低，收入较上年一定下降；新兴装备业务收入由2017年的17.09亿元增长至2021年的25.72亿元，CAGR=10.77%，发展势头良好。毛利率和净利率处较高水平。近年来，公司毛利率与净利率整体相对稳定，基本维持在37%与16%左右，均处在较高水平。分业务来看，轨道交通装备业务毛利率保持相对稳定，维持在37%-40%；新兴装备业务毛利率有所下降，主要原因为：（1）公司功率半导体器件产品销售结构略有变化，且受外部市场竞争环境以及竞争对手定价策略的影响，公司部分产品定价略有下调；（2）公司持续加大对功率半导体产业板块IGBT产线的投资力度，IGBT销量逐渐提升，但尚未完全形成规模效应，毛利率仍相对较低。同时折旧率增加会对毛利率产生影响。持续增加研发投入，巩固企业核心竞争优势。费用端，期间费用率由2017年的18.66%增长至2021年的23.01%，其中销售和管理费用率比较稳定，研发费用率逐年提升，由2017年的8.96%增加至2021年的11.18%，公司始终坚持自主创新，高度重视研发体系的建设和研发能力的提升，持续增加研发投入，确保技术引领，不断巩固和增强企业核心竞争优势，研发费用率处于行业较高水平。1.4.核心技术领先，募投进一步强化研发能力在多个国家重要工业领域填补多项技术空白，成功打破国际垄断。公司通过自主研发掌握了十大核心技术。在轨道交通牵引变流系统领域，公司为我国拥有完全自主知识产权的“复兴号”标准动车组提供牵引变流系统核心部件；为永磁高铁提供牵引变流系统，使我国成为世界少数几个掌握高铁永磁牵引变流系统技术的国家之一。在功率半导体器件领域，公司已全面掌握平面栅（DMOS+）技术、沟槽栅(TMOS)技术和精细沟槽（RTMOS）技术，在IGBT领域的技术达到国际领先水平。募投资金多用于研发项目，利于增强公司原有业务竞争力、开拓新业务领域。本次科创版A股上市，公司募集资金净额为74.43亿元，主要用于轨道交通牵引网络技术及系统研发、轨道交通智慧路局和智慧城轨关键技术及系统研发、新型轨道工程机械装备研发和新产业先进技术研发等项目。公司拟投资31.6亿元进行轨道交通相关项目研发，以建设新的轨道工程机械制造平台，根据产品技术的不断更迭建设配套生产线，有效提升新造轨道工程机械车辆的生产能力；投资8.7亿元发展新产业先进技术研发，包括新能源汽车电驱系统研发应用项目、新型传感器研发应用项目、工业传动装置研发应用项目和深海智能装备研发应用项目，其中5亿元用于新能源

汽车项目，从而进一步提升公司在新能源汽车电驱系统领域的核心竞争力和品牌影响力，同时有助于公司未来开拓新的业务领域，实现新的盈利增长点。2.功率器件下游需求旺盛，国产替代进程加速2.1.功率器件是电力电子应用的基础和核心功率器件是电子电力设备中电能转换与电路控制的核心。功率器件是电力电子应用装备的基础和核心，主要用于电力电子设备的整流、稳压、开关、变频等，广泛应用于几乎所有的电子制造业，其传统应用领域包括消费电子、网络通信、工业电机等，目前正逐渐应用于新能源汽车及充电系统、轨道交通、智能电网、新能源发电、航空航天及武器装备等新兴领域。据英飞凌公布的数据，2020年全球功率器件市场规模为209亿美元，其中功率MOSFET市场规模为81亿美元，占比达39%；IGBT市场规模为66亿美元，占比32%；两者占据了功率分立器件的大部分市场。根据对电路信号的可控性，功率器件可以分为分为三类：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极管，一般为两端器件，二极管的开通和关断都不能通过器件本身进行控制；（2）部分可控型功率器件主要是晶闸管及其派生器件，这类器件一般为三段器件，开通可控而关断不可控；（3）完全可控型器件以MOSFET，IGBT，GJT为主，其控制端不仅可以控制开通，也能控制关断。根据驱动形式分类，功率器件可以分为三类：电流驱动型、电压驱动型和光驱动型。（1）电流驱动型功率器件有SCR、BJT、GTO等，需要足够电流才可导通或关断；

（2）电压驱动型有IGBT、MOSFET等，需要特定电压以及很小的电流进行导通或关闭，这类器件驱动功率很小且驱动电路比较简单；（3）光驱动型有光控晶闸管等，开关通过光纤和专用光发射器来控制。根据功率器件的材料，功率器件分为三类：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材料的击穿电压是三者中最低，而SiC和GaN属宽禁带半导体材料，具有更高的带隙，更大的击穿电压。高击穿电压的特性让SiC和GaN在大功率、超高电压控制方面的应用更有前景。但是因为产业协同发展的阶段不同，与成熟的Si产业链相比，SiC和GaN无论是工艺水平还是供给规模都远远小于Si材料，造成SiC和GaN在成本上难以与Si产业竞争，只能在一些特定的、非成本优先的专用领域才有应用，大体而言，SiC和GaN器件多应用于高压和高频电路。据Omdia数据预测，未来硅基功率器件在这个功率半导体市场中仍将占50%左右的份额，但第三代半导体渗透率有望由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的优点，在高压、大电流、高速等方面优势显著。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，即绝缘栅双极型晶体管，是能源变换与传输的核心器件，被称为电力电子装置的“CPU”。IGBT由BJT（双极型三极管）和MOSFET(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件，它既有MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点；又有BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点，能够根据信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等，以实现精准调控的目的。在高压、大电流、高速等方面的优势是其他功率器件不能比拟的，是电力电子领域较为理想的开关器件，也是未来应用发展的主要方向。不同电压级别的IGBT应用的场景各不相同。按照工作环境的电压划分，IGBT可以分为低压（600V以下）、中压（600V-1200V）、高压（1700V-6500V）。600V及以下的IGBT产品一般应用在低压家用电器（变频空调、洗衣机等）、消费电子、小型逆变焊机等领域；1200V的IGBT一般应用于高压家用电器（电磁炉等）、光伏逆变器、电焊机等领域；风电变流器中的IGBT一般在1700V的环境中工作；

3300V/6500V的超高压IGBT一般用于动车、高铁、国家电网、智能电网等领域。根据封装方式，IGBT可以分为IGBT单管和IGBT模块两大类。IGBT单管是由单颗IGBT裸片DIE封装而成的IGBT分立器件，封装对应电流能力较小，适用于消费、工业家电领域。IGBT模块包含：（1）普通IGBT模块由多颗DIE并联封装而成的，功率更大、散热能力更强，适用于高压大功率平台，例如新能源汽车、主流光伏、高铁、电力传输等场合；（2）功率集成模块PIM（PowerIntegrat