士兰微研究报告:综合性半导体IDM龙头未来成长可期

时间:2022-09-26 11:50:36 作者:M6平台在线登录 来源:M6米乐官网登录 asycn

  杭州士兰微电子股份有限公司成立于 1997年 9月,2003年 3月在上交所主板上市,是国内为数不多的以 IDM 模式为主要 发展模式的综合性半导体产品公司。经过二十余年的发展,公司已经成长为国内规模最大的 IDM 半导体企业之一,产品覆 盖集成电路、功率器件、功率模块、MEMS 传感器、光电器件和化合物芯片。尤其在功率方面,SBD、MOSFET、IGBT单 管和模块实现规模销售,IPM 模块出货量国内领先,构筑了核心竞争力。 公司坚持走“设计制造一体化”道路,打通了“设计-制造-封装”全产业链,实现了“从 5 吋到 12 吋”的跨越,持续提升特色工艺 集成电路产品、功率半导体、传感器的技术能力,具体来看,公司的整个发展历程经历了三个阶段:

  (1)从纯设计转向 IDM(1997-2003 年):1997年 9月,公司注册成立;1997年 10月,受让杭州友旺电子有限公司 40% 的股权。刚成立时公司采用的是 Fabless 模式,为了形成核心竞争力,公司开始寻求建立自己的晶圆生产线月, 设立杭州士兰集成,进入硅芯片制造业务,并在同年 4月开始兴建第一条 5 吋芯片生产线月,在上交所上市募 集资金用于新建一条 6 吋生产线月,公司发布第一款 CD伺服芯片,应用于 CD音响;2004年 12月, 成立杭州士兰明芯,进入高亮度 LED芯片制造业务,同时杭州滨江测试工厂建设完成;2005年 7月,在美国硅谷设立研发 中心;2007年 1月,发布第一款采用士兰集成 BCD工艺制造的高效率功率 LED驱动电路;2009 年 7月,杭州美卡乐光电 成立,进入 LED封装业务;2010年,士兰微投资设立成都士兰半导体,专注半导体功率器件、功率模块的封装与测试业务; 2011 年 8月,发布第一款应用于变频电机驱动的全部采用自主芯片的功率模块 SD20M60A;2012年 11月,研发成功第一 颗 MEMS 惯性加速度计电路 SC7A30;2013 年 5 月,推出应用于电焊机和变频器的 IGBT产品;2013 年 8 月,推出第一 颗三轴磁传感器电路 SC7M30;2014年,成都士兰半导体的硅外延车间投入试生产;2014年 11月,公司创新的 LED彩屏 控制/驱动电路和方案应用于 APEC 峰会鸟巢 LED 灯幕。

  (3)持续布局收获成长(2015-至今):2016年,士兰微与士兰集成共同出资设立子公司士兰集昕,随后又出资设立集华投 资。为建设新的 8吋生产线月,士兰微、集华投资、士兰集昕与大基金一期共同签署《投资协议》。在大基金一期 的助力下,士兰集昕 8 吋生产线 月实现投产,年底月产能达到 1.5万片。 2016 年 8 月,公司推出国内首款单芯片六轴惯性传感器 SC7I20;2017 年 12 月,与厦门市政府战略合作,总投资 220 亿 元用于规划建设两条 12 吋特色工艺晶圆生产线及一条先进化合物半导体器件生产线 吋生产线在厦门海 沧正式投产;2021 年 12 月,12 吋线 万片/月,化合物半导体生产线 万片/月。

  实控人持股比例较高,公司股权结构较为集中且稳定。陈向东、范伟宏、郑少波、江忠永、罗华兵、宋卫权、陈国华等七位 联合创始人通过杭州士兰控股合计持有公司 36.26%的股份,是公司实际控制人。此外,七人直接持股合计 1.62%,因此实 际持股比例为 37.88%。此外,国家大基金持股 5.82%,厦门半导体持股 0.71%。 士兰微七位创始人被行内称为“士兰微七君子”,同出自国企华越微电子。牵头成立士兰微的是华越微的前代理总经理陈向东, 毕业于复旦大学物理电子半导体专业,曾就职于国内集成电路生产的骨干企业八七一厂在浙江绍兴建立的分厂(即绍兴华越 微的前身)。除了陈向东外,其余几人中范伟宏曾是华越的副总工程师兼技术质量处处长;郑少波曾是生产管理处处长兼产 品研发中心主任;江忠永曾是 4 吋芯片生产线车间主任;罗华兵曾任销售科副科长、后道封装车间主任。

  公司下设多个控股和参股公司,各公司的业务定位及资源配置情况如下:杭州士兰集成、杭州士兰集昕、厦门士兰集科分别 主要负责 5&6 吋、8 吋、12 吋晶圆制造;厦门士兰明镓主要从事化合物半导体制造;成都士兰主要负责外延片生产;成都 集佳负责封装测试业务;士兰明芯主要负责 LED 芯片制造;美卡乐主要从事 LED 封装。

  公司当前被业界誉为国内 IDM 龙头,拥有从芯片设计、制造到封测完整的产业链,主要产品包括集成电路、半导体分立器 件、LED 产品等三大类,其中分立器件包括 MOSFET、IGBT、SBD、FRD、开关管、稳压管、TVS 管等产品;集成电路 包括 IPM、数字音视频和智能语音产品、AC-DC、DC-DC、MCU、MEMS 传感器等产品;发光二极管包括 LED 芯片和成 品。

  公司下游应用领域覆盖白电、通讯、工业、光伏、新能源汽车等,为客户提供针对性的芯片产品系列和系统性的应用解决方 案。产品已经得到了 VIVO、OPPO、小米、海康、大华、美的、格力、海信、海尔、比亚迪、汇川、阳光、LG、欧司朗、 索尼、台达、达科、日本 NEC 等全球品牌客户的认可。

  公司近年来处于积累投入期,2017-2021年,营业收入从 27.42亿元升高至 71.94亿元,营收年复合增速达 27.27%;归母 净利润从 1.69亿元升高至 15.18亿元,净利润年复合增速达 73.12%。其中,2019年由于 IDM 模式带来的高额产线吋子公司士兰集昕和士兰明芯 LED芯片业务的亏损,导致当年归母净利润大幅下降至 0.15亿元,净利润增速 为负。

  自 2020年下半年以来,得益于下游多重需求快速增长、行业缺货涨价以及公司自身前期技术积累、产能的释放叠加产品结 构的调整,公司的营收和净利润均保持高速增长态势,业绩开始快速放量。公司 2021 年实现营收 71.94 亿元,同比增长 68.07%;归母净利润达到 15.18亿元,同比增长 2145.25%,主要来自于(1)收入增加和毛利率提升,降本提效;(2)子 公司士兰集昕和士兰明芯毛利率提升,实现全年盈利;(3)公司持有的安路科技等金融资产的公允价值增值较多。但公司的 扣非归母净利润也达到了 8.95 亿,经营活动现金流亦出现明显改善。

  从营收结构上来看,近年来公司主动调整三大业务的比例结构,在不断提高核心业务功率器件和集成电路的业务占比,从而 能够获得更多的产品毛利,近年来两块业务占比均保持在 80%以上。其中功率器件为公司第一大业务板块,2021年功率器 件实现营业收入 38.13亿元,营收占比从 2017年的 41.82%提升到了 2021年的 53.01%;集成电路实现营业收入 22.93亿 元,营收占比从 2017 年的 38.60%降至 2021 年的 31.88%;相应的 LED 业务占比则从 2017 年的 18.43%收缩到了 2021 年的 9.84%。从毛利结构来看,2021 年功率器件和集成电路在毛利中的占比也达到了 92.63%,贡献了绝大多数的利润。

  从基本财务指标来看,营收增幅、归母净利润增幅、净利率、净资产收益率的波动都较大,公司 2021年的利润增速明显超 过营收增速,主要是源于毛利率的大幅提升和期间费用率的下降,净利率由负转正且大幅提高至 21.1%,带动 ROE 显著提 升,说明公司的经营质量在转好。结合固定资产占比和资产负债率较高以及前述指标的变动程度来看,说明作为 IDM 模式 的公司,虽然具备产能和一体化优势,但资产包袱也相对偏重,在外部经济周期变化的压力下,会在一定程度上承受经营利 润波动的压力,盈利能力可能会受到行业景气度的影响而有所波动。

  从期间费用率结构来看,研发费用率在期间费用中占比最大,说明产品技术门槛较高,需要持续高强度的研发投入。虽然三 费的绝对值都在增长,但是由于营收增幅更大,费用率的减少仍然较为可观。公司的资产负债率较高且固定资产占比高说明 公司对资金的需求较高,经营性现金流净额不及净利润也佐证了这一点。2021年,公司的总资产增长了 40%,但资产周转 率仍有所提升,说明公司对资产的运营效率有所提升。公司的应收账款占比和净营业周期都有显著下降,说明公司的营运能 力有所改善,结合公司前五大客户营收占比维持在 15%左右,大客户风险并不高。

  公司毛利率长期保持 20%以上,较为稳定,2020年第三季度之后功率器件、PMIC、MCU等的缺货涨价潮以及公司高端产 品、高端市场客户占比提升带来毛利率持续向上,2021年公司毛利率达新高 33.19%,同时营收快速增加产生的规模效应带 来期间费用率持续降低。随着期间费用率的进一步下降,净利率也随着毛利率创了历史新高,达到 21.10%。

  细分产品来看,2021 年器件/集成电路/发光二极管的毛利率分别为 32.89%/41.76%/18.04%,2021 年都呈现出不同程度的 上升态势。其中毛利率最低的 LED业务受行业波动影响很大,2019年、2020年由于产品价格和订单量的“双杀”,导致士兰 明芯和美卡乐的产能利用率较低,出现了亏损。但 2021年行业逐渐回暖叠加公司加快进入汽车照明、手机背光、景观照明 等中高端芯片市场,士兰明芯 LED 芯片生产线满产、高产,实现全年盈利。

  从成本分析来看,集成电路和分立器件 5、6 吋芯片制造成本构成中,包括产线折旧的制造费用占比为 28.74%,而 8 吋芯 片制造成本构成中制造费用占比则高达 44.95%。前期产线的投入也使得公司在产能释放前承受了较长时间的业绩压力,当 前 8 吋线仍处于扩产期,产线设备仍处于折旧高峰期,2021年的固定资产折旧约为 4.65亿元,在一定程度上压制了公司的 盈利能力。

  在研发方面,公司的研发工作主要可分为芯片设计与工艺技术研发两个部分。公司注重研发的投入和技术的积累,建立了新 产品和新工艺技术研发团队,持续大幅度增加研发投入,公司的研发支出占营业收入的比重较为稳定,随营收稳定增长,常 年保持在 10%以上的较高水平,高于行业内其他公司。2021年,公司研发支出达到 6.28亿元,同比增长 29.22%,由于营 收大幅增加,研发支出占比有所下降,但依然高达 8.73%。

  此外,公司的研发团队在不断壮大,人才结构持续优化。2021年公司研发人员继续升高至 2675人,占所有员工人数的 38.88%。 在研发人员学历结构中,本科以上学历 1815 人,占比为 67.85%,为公司技术水平的提升奠定了良好的基础。公司已拥有 一支超过 400人的集成电路芯片设计研发队伍、超过 2,200人的芯片工艺、封装技术、测试技术研发和产品应用支持队伍, 能引领公司走在行业技术水平前沿。

  公司依托于自身构建的产品和技术研发体系,加之高强度投入和积累,持续推动新产品开发和产业化,根据市场变化进行产 品升级和业务转型,通过研发活动不断丰富产品群。目前已经打磨出各类电源、变频控制系统和芯片、MEMS 传感器、以 IGBT、超结 MOSFET 为代表的功率半导体、第三代化合物功率半导体、IPM 模块、车规级和工业级 PIM 模块、高压集成 电路、LED 彩屏像素管等技术产品,保持了持续发展能力。(报告来源:未来智库)

  二、 以功率应用系统为核心,产品线 功率半导体下游需求多点开花,国产替代进程呈加速态势

  根据 WSTS 的分类,半导体可划分为四大类:集成电路、分立器件、光电器件和传感器。功率半导体主要分为功率分立器 件和功率 IC 两大类,其中功率 IC 是由功率分立器件加上保护电路和驱动电路组成的,属于集成电路中的模拟 IC,而功率 分立器件是分立器件的重要组成部分。据中国半导体行业协会统计,半导体功率器件是带动中国半导体分立器件市场增长的 主要动力。功率分立器件主要包括二极管、晶闸管、BJT、MOSFET、IGBT等产品;功率 IC可分为 DC/DC、AC/DC、PMIC、 驱动 IC 等。

  不同的功率半导体根据其器件特性分别适用于不同的功率、频率范围及应用领域,MOSFET 和 IGBT 门槛较高,也是目前 市面上主流的功率半导体器件。功率 MOSFET 具有导通电阻低、开关损耗小、工作频率快、驱动电路简单、热阻特性好等 优点,适合于消费电子、5G通信、汽车电子、计算机、工业电源等领域,是中小功率应用领域的主流开关器件。IGBT驱动 功率小而饱和压降低,工作频率相较于 MOSFET 低,但能承受更高的电压和电流,成为高压、大功率应用领域的主流开关 器件,适合用于直流电压为 600V 及以上的系统,广泛应用于工业、电动汽车、轨道交通、新能源发电、智能电网等领域。

  从细分市场来看,2020年,英飞凌仍以 24.4%的市占率位居全球功率 MOSFET 分立器件市场第一,CR5约 58.4%;2020 年 IGBT分立器件全球市场,英飞凌以 29.3%的市场占有率占据领先地位,CR5 约 67.4%;2020 年 IGBT模块全球市场, 英飞凌以 36.5%的市场占有率占据领先地位;2020年 IPM 模块全球市场,三菱以 32.9%的市场占有率占据领先地位,CR5 约 78.3%。我国只有少数企业如斯达半导位列 IGBT 模块市场第六(2.8%),士兰微位列功率 MOSFET 分立器件市场第十 (2.2%)、IGBT分立器件市场第十(2.6%)、IPM 模块市场第九(1.6%),华润微位列功率 MOSFET分立器件市场第八(3.9%), 具备一定的竞争优势。

  从 2008 年开始研发 IPM 用 600V IGBT 芯片,至今公司已有十余年的 IGBT研发经验,一路稳扎稳打,凭借自主研发掌握 了 IGBT各类结构的设计及工艺研发核心技术,封装也从单管、IPM 逐渐拓展到大功率工业级模块与车规级 IGBT模块。芯 片生产从早期 6 吋晶圆工艺到 8 吋晶圆工艺开发再到后续的 12 吋晶圆工艺转移,相应的芯片性能、质量、成本优势也进一 步提升。2020年公司的 FS V 代沟槽型 IGBT完成研发,Q3定型,20年底即在 12吋上顺利实现投产。公司的逆导型 RC IGBT 也已开发成功且实现量产,可用于电磁炉、微波炉、电饭煲等变频厨电,获得了国内多家电磁炉厂商客户的认可。

  变频化已经成为未来各类家电的发展趋势,变频家电能将固定频率的交流电转化成根据家用电器负载状况自动调节频率的变 频电流,相比普通家电具备节能、高效、降噪、智能控制、使用寿命延长等优势,目前主要用于空调、冰箱、洗衣机等耗电 较多的家电。家电变频化使每台家电中的功率器件价值量显著提升,同时随着节能环保提效意识的普及和增强,预计变频家 电渗透率将继续稳中有升,支撑功率半导体市场持续扩张。

  白电中具有变频功能的核心控制部件是 IPM 模块能使变频家电同时兼备低功耗和高可靠性,公司正是凭借对标国外的产品 质量标准一步步切入家电市场。例如,公司在推广空调用 IPM 模块的过程中,前期阻力重重,最终打动了一家国内客户从 500 台样机开始尝试合作。第一年客户对试用期的反馈评价很好,但仍然非常谨慎,第二年的订单才增至 1万台,但到了第 三年订单升至约 12 万台,第四年约 20 万台,到 2019 年已超百万台,实现了从 0 到 1 的再到 100 的指数级增长。

  2021 年,在新能源市场爆发式增长的情况下,家电等领域的 IPM 模块等由于单价较低,国际大厂将更多资源分配倾斜给相 关业务,造成该领域也相对以往更加缺货。公司趁此机会拉大了在家电领域的竞争优势,市场份额进一步提升,加速推动 IPM 模块的国产化进程。目前,公司 IPM 模块已广泛应用到包括空调、冰箱、洗衣机、油烟机、风扇、水泵、电梯门机、电动 工具、工业变频器等下游家电及工业客户的变频产品上。国内多家主流的白电整机厂商在变频空调等白电整机上使用了超过 3800 万颗士兰 IPM 模块,同比增长 110%,2021 年营业收入突破 8.6 亿元人民币。

  此外,与 1 代相比,公司推出的 2 代 IPM 模块具有更高的精度、效率和可靠性。得益于制程工艺的转换,二代产品在芯片 参数精度上得到了明显提升,内置的 IGBT降低器件损耗,提升功率密度,整体性能得到了优化。与此同时,新制程采用更 先进的生产设备,可以提升 IPM 整体良率,制程效率的提升进一步为产能的提升作了贡献,预期今后公司 IPM 模块的营业 收入将会继续快速成长。

  相较于燃料汽车,电动车中的功率器件对工作电流和电压有更高要求,是新能源汽车电机驱动控制系统、整车热管理系统、 充电逆变系统等的核心元器件,在新能源汽车领域中发挥着至关重要的作用。尤其是 MOSFET 和 IGBT,是新能源汽车电 驱动系统的重要组成部分,很大程度上决定了功率密度、系统效率、可靠性和安全性,是汽车电子的核心。新增需求主要有 逆变器中的 IGBT模块、DC/DC 中的高压MOSFET、辅助电器中的 IGBT分立器件、OBC 中的超结 MOSFET 等。

  在新能源汽车中,功率半导体量价齐升。在价方面,根据 Strategy Analytics 的数据,2019年纯电动汽车中的半导体成本合 计金额为 704 美元,其中功率半导体价值量高达 387 美元,占比高达 55%,相比传统内燃汽车中功率半导体价值量为 71 美元,其单车价值量提升了近 4.5 倍。在量方面,2021 年中国新能源汽车销量已达 352.1 万辆,呈现爆发式增长态势。鉴 于量价齐升,集邦咨询则预测到 2025年中国新能源汽车所用 IGBT市场规模将达到 210亿元,与充电桩用 IGBT合计 310 亿元。

  公司可提供多样化的汽车级 IGBT模块及分立器件,搭载自主研发最新五代 IGBT和阳极发射效率控制 FRD 技术芯片,为 混合动力汽车及电动汽车设计提供支持。其中 B 系列模块产品能提供基于多种封装的不同版本的车规级模块,以实现电压及 功率等级拓展性的最大化,涵盖了 270 A 至 1200 A 以及 650 V 至 1200 V 规格范围,拓展了混动和电动汽车 IGBT模块的 功率区间。 2021 年,公司用于电动汽车主电机驱动的 PIM 模块,已在国内多家客户通过测试。

  模拟芯片指处理连续性模拟信号的集成电路芯片,包括电源管理芯片和模拟信号处理芯片,其中,电源管理芯片主要是指在 电子设备系统中负责所需电能的变换、分配、检测等管控功能的芯片。电源管理芯片可以为电子设备提供各种电能供应和管 理,主要功能包括电池的充放电管理、监测和保护、电能形态和电压/电流的转换(包括 AC/DC、DC/DC等)等,是电子设备中的关键器件,其性能和可靠性将直接影响整机的质量和性能。由于不同的电子设备都具有电压调节等电源管理需求,所 需的电源管理方案各有不同,因此电源管理芯片具有应用范围广、细分品类众多的特点,目前已广泛应用于消费电子、移动 通信、汽车电子、家用电器、5G基站和物联网等领域。

  根据 Frost&Sullivan 统计,2020年全球电源管理芯片市场规模约 328.8亿美元,2016年至 2020年 CAGR为 13.52%,2020 年中国电源管理芯片市场规模约 118亿美元。未来随着 5G通信、新能源汽车、物联网等下游市场的兴起,电子设备的应用 市场不断拓展,其电能管理的需求也将持续增长,拉动电源管理芯片市场空间的持续扩增。预计 2025年,中国电源管理芯 片市场规模将达到 234.5 亿美元。

  从整个市场竞争格局来看,全球模拟芯片市场主要被欧美厂商占据,TI、ADI、Infineon 等。在市场占有率方面,根据 IC Insight 的统计,TI、ADI、Infineon 等前十大模拟芯片龙头厂商凭借着丰富的产品品类、技术及经验积累、大量的核心 IP 和优质的 产品性能,形成了竞争壁垒,具备领先优势,共占据了约 62%的市场份额。根据前瞻产业研究院数据,中国模拟芯片市场 的销售规模占全球市场规模比例超过 50%,其市场规模巨大,但仍主要来自 TI、NXP、Infineon、Skyworks、ST等海外大 厂,国产芯片自给率严重不足。

  电源管理芯片同样如此,虽然应用范围广,但全球电源管理芯片市场同样被欧美台企占据主导地位,主要供应商包括 TI、 On Semi 等,市场集中度较高,国内自给率仍处于较低水平。龙头 TI 公司的产品线齐全,应用领域非常广泛,在全球电源 管理芯片市场占有率排名第一。 目前国内头部厂商以 Fabless 模式为主,如圣邦股份、矽力杰、韦尔股份、芯朋微、力芯微、思瑞浦等。尽管国内厂商起步 较晚,规模较小,技术水平与国际先进水平也存在较大差距,但近年来部分本土设计企业逐渐崛起,技术水平和国外的差距 不断缩小,加之中美贸易摩擦的升级以及国内政策的大力扶持,国内企业的产品在消费电子、家电市场在逐渐取代国外竞争 对手的市场份额,国产替代空间广阔。

  据 TrendForce预测,由于供应材料的短缺,PMIC 价格一直呈现上涨的趋势,2021年电源管理芯片 ASP 将上涨 10%,创 下近六年最高。随着电子、通讯、工控、汽车等下游需求的不断增加叠加产品的更迭,全球市场对于电源管理芯片的需求量 大幅增加。 2021 年,公司开发的针对智能手机的快充芯片组,以及针对旅充、移动电源和车充的多协议快充解决方案的系列产品,已 在国内手机品牌厂商得到应用,出货量有较大幅度提高。公司是目前国内市场上少有的同时具备移动电源快充 PD、旅充快 充 PD、车充快充 PD 的套片方案供应商,多款 PoE(以太网供电)芯片,包括多款 DC-DC 电源芯片,也可满足安防等领 域多种功率和整机应用需求。虽然目前产品以中低端的手机市场为主,但未来随着电路工艺平台在 8 吋、12 吋产线上的完 善和提升,也能为公司带来成长空间。

  模拟 IC 是公司重要的产品方向,公司今后将加快在 8 吋集成电路芯片生产线上多个先进的电路工艺平台的研发,积极拓展 产能;加快推进 12 吋特色工艺半导体芯片制造生产线先进电源管理芯片工艺技术平台的研发以及产线整体提量和扩产项目。 接下来,公司的产品和技术将聚焦在先进的车规和工业级电源管理产品、车规和工业级的信号链(接口、逻辑与开关、运放、 模数\数模转换等)和混合信号处理电路等方面。

  微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems ,MEMS)是一种将微电子系统与微机械结构按功能要求集成在一颗芯片上 的技术,主要可以分为传感器和执行器,特征尺寸一般在微米甚至纳米量级。MEMS 产品具有微型化、集成化、功耗低、 可靠性高、性能好,且可批量生产、成本低等特点,可大幅度地提高系统的自动化、智能化水平,目前被广泛应用于消费电 子、汽车电子、工业控制、5G 通信、生物医疗等行业。 根据 Yole 的数据,2020 年全球 MEMS 行业市场规模为 120.48 亿美元,预计 2026 年市场规模将达到 182.56 亿美元, 2020-2026 年 CAGR约 7.17%。从全球 MEMS 产品行业应用领域来看,消费电子是全球 MEMS 行业最大的应用领域,2020 年市场规模占比为 59.19%。

  从细分产品市场份额来看,2020年全球 MEMS 产品中占比最大的是 MEMS 射频器件(17.01%),主要是由于 5G通信的发 展推动了 MEMS 射频器件需求快速增长。其次分别是压力传感器(14.68%)、惯性组合传感器(12.48%)、声学传感器 (11.46%)、加速度传感器(9.42%)。

  随着消费电子移动终端产品整机数量的增长和整机产品中硅麦克风、加速度传感器、陀螺仪等渗透率的提升,以及近年来智 能可穿戴设备、智能家居、智能音箱等物联网新兴应用领域设备对器件微型化需求的涌现,对 MEMS 的耗用量将不断增加。 根据 Yole 的数据,2020-2026 年消费电子领域 MEMS 产品市场规模从 71.31 亿美元增长至 112.66 亿美元,年均复合增长 率为 7.92%,呈现逐年快速上升的态势。预计到 2026年,射频 MEMS 细分市场规模将达 40.49亿美元,MEMS 惯性器件 细分市场规模将达 40.02 亿美元,压力 MEMS 细分市场规模将达23.62 亿美元,麦克风细分市场规模将达 18.71亿美元。

  MEMS 惯性传感器主要用于测量线性加速度、振动、冲击和倾角等物理属性,主要产品包括用于测量线性加速度的加速度 计及同原理的单轴或多轴振动传感器、测量角速度的陀螺仪以及各类惯性传感器的组合等,主要应用于消费电子和汽车电子 领域。其中 MEMS 加速度计能够测量物体的加速度、倾斜、振动或冲击,进而检测出物体的运动状态,目前已成为智能手机、平板电脑等消费电子产品的标配,例如帮助手机在翻转屏幕和电子游戏控制时进行姿势识别,在 TWS 耳机、手环等可 穿戴设备上也有着广泛应用,市场空间广阔。

  MEMS 行业技术、资金和人才等壁垒较高,导致行业集中度整体较高。根据 Yole 的数据,按照市场占有率排名的 2020 年 度全球 MEMS 厂商前十主要是博世、博通、威讯联合、意法半导体、德州仪器等,前十中仅歌尔微一家中国企业。与国内 厂商相比,国外厂商起步较早,在体量、技术积累等方面具有一定的优势,占据全球主要的市场份额。例如,在 MEMS 惯 性组合传感器市场中,博世、意法半导体和 TDK 三家厂商占据市场份额的 76%。 虽然行业集中度整体较高,但 MEMS 产品应用领域要求差异大,因此种类众多,行业内企业在主要产品方向、应用领域等 方面具有各自的特点,技术开发、工艺创新及新材料应用水平是影响企业核心竞争力的关键因素。在个别细分领域,国内厂 商通过加大投入、加强自主创新,采取差异化竞争的方式谋求在某一特定产品领域或技术领域形成优势,在全球厂商排名中 位次不断提升。

  自 2010年开始,公司投入大量资金开发加速度传感器、地磁传感器、压力传感器等系列产品,在 6 吋、8 吋芯片生产线上 实现了批量制造能力,并建立了 MEMS 封测生产线,申请相关发明专利百余项:2012年 11月研发成功了第一颗 MEMS 加 速度计SC7A30;2013年 8月推出第一颗三轴磁传感器电路 SC7M30;2016年推出国内首款单芯片六轴惯性传感器 SC7I20; 2019 年 2 月推出了高性能 MEMS 麦克风系列产品。公司的 MEMS 传感器研发取得了国家科技重大专项的支持,已经能够 覆盖绝大部分的 MEMS 传感器,可为智能手机、可穿戴设备、平板电脑、智能玩具、智能家居等物联网应用提供全套传感 器解决方案。

  凭借在 MEMS 设计和制造领域的长期积累,公司在智能手机和智能穿戴领域积累了较多的客户群,可以在实现优化制造成 本的同时,持续为客户提供差异化的产品和优质的服务。此外,传感器的生产从 6 吋转 8吋,新设备进一步带来传感器性能 的提升。MEMS 产品工艺技术平台的研发在士兰集昕 8 吋线上加快推进,三轴加速度传感器、三轴磁传感器、六轴惯性单 元、硅麦克风、红外接近传感器、空气压力传感器等产品的市场推进步伐加快。

  2021 年,由于意法半导体和博世产能供应不足,国内多家手机厂商遭遇砍单,公司借此机遇凭借优质的产品性能和良率成 功导入国内几乎所有手机终端厂商上量。2021年,公司 MEMS 传感器产品营业收入突破 2.6亿元,同比增长 80%以上。公 司的加速度传感器凭借内置的 MEMS 芯片出色的抗机械冲击性能和抗回流焊冲击性能赢得多家全球顶级品牌智能手机客户的认可,目前已在 8 吋线上实现了批量产出,单月出货量已接近 3000万只,已大批量应用在多数国内手机品牌厂商的智能 手机当中。未来,公司 MEMS 传感器产品除在智能手机、可穿戴设备等消费领域继续加大供应外,还将加快向白电、工业、 汽车等领域拓展,出货量进一步增长。

  公司在产线建设方面提前布局和投入,历经积累期后产能释放恰逢其时。2017 年 6月底,公司与国家集成电路大基金投资 的 8 吋线正式投产,是国内第一家拥有 8 吋生产线的 IDM 公司,并在 2019 年 8月启动二期扩产项目,形成新增年产 43.2 万片 8吋芯片制造能力,建设周期五年;2017年 12月,公司与厦门半导体投资集团共同规划建设两条 12 吋生产线 吋线亿元,其中一期总投资 50亿元,实现月产能 4万片,已于 2020 年 12月投产,是国内最早投产的 12 吋线年上半年启动了二期扩产项目。随着 8 吋芯片生产线 吋芯片特色工艺芯片生产线的爬坡,以 及封装生产线和化合物半导体器件生产线项目的推进,公司即将步入业绩收获期,实现经营效益的提升和持续成长。

  具体分产线 吋集成电路芯片生产线年,士兰集成基本处于满负荷生产 状态,总计产出 5、6 吋芯片 255.44万片;根据 IC Insights 的数据,公司的产能在 6 吋及以下的芯片制造企业中排名全球 第 2 位。 2021 年,士兰集昕总计产出 8 吋芯片 65.73 万片,实现营业收入 11.5 亿元,同比增加 39.32%。8 吋线 万片 每月,主要生产高低压 MOS 管、SBD、IGBT等功率半导体以及 MEMS 传感器和高压 BCD 电路等产品,8 吋线的持续上 量为公司整体营收的增长起了积极推动作用。

  2021 年,士兰集科基本完成了 12 吋线 吋线万片,全年产出 芯片超过 20万片,并在 12 吋线上实现了多个产品的量产,包括沟槽栅低压 MOS、沟槽分离栅 SGT-MOS、高压超结 MOS、 TRENCH 肖特基、IGBT、高压集成电路等。二期项目《新增年产 24万片 12 吋高压集成电路和功率器件芯片技术提升和扩 产项目》建设进度正在加快,设备目前正在陆续到达,预计在今年 4 季度投产,底前实现 6 万片/月的生产能力。 在封测方面,成都集佳已形成年产 1亿只 IPM、80万只工业级和汽车级功率模块(PIM)、10亿只功率器件、2亿只 MEMS 传感器、4,000万只光电器件的封装能力,并且还在持续扩大对功率器件和模块封装生产线亿元的汽 车级和工业级功率模块和器件封装生产线项目正在加快建设,相关设备正在陆续进入。

  在化合物半导体方面,2021年,公司硅上 GaN化合物功率半导体器件已有工程样品供内部评价。2021年上半年,公司 SiC 功率器件的中试线已实现通线,在厦门士兰明镓建设的 6 吋 SiC功率器件芯片生产线年三季度实现通线。目前 车规级 SiC-MOSFET 已研发成功,正在做可靠性评估,将要送客户评价并开始量产。 公司在充分享受充沛产能的同时,也需要承担产线折旧的压力。具体来看,尽管公司依然处于产线 吋产线 吋线设备已陆续转固并计提折旧,出于近两年的扩产,短期内折旧压力仍在,但由于产出增加, 后期折旧对毛利的影响会越来越小。目前 12 吋线设备还在转固的过程中,设备折旧对 12 吋线毛利有一定影响,但公司持 有 12 吋线的方式仅为参股,无需合并报表,减轻了资本开支的压力。

  公司厚积薄发又顺势而为,产能的扩张恰好赶上了 2020年三季度开始的行业缺货潮,在半导体供货紧张的大背景下,供货 保障能力优势凸显,自建的 8 吋、12 吋芯片生产线最大限度地保证了长期供货的稳定性和产品质量的一致性。公司充分受 益于行业景气度的红利,叠加国产替代进程的加快,盈利能力得以大幅改善。未来随着产能的持续爬坡和达产,公司将紧抓 国产替代导入的窗口期,盈利预期的确定性较高。(报告来源:未来智库)

  公司积极推动产品结构调整,推陈出新,抓住契机切入高门槛市场头部客户。公司在稳步落实产能规划,加快产能建设的同 时,也在逐步调整产品结构,提升产品技术水平,研发新产品,并积极送样,开展客户合作,抢夺高端市场头部客户。事实 上,产出结构的调整优化和高端市场客户端的进展是相互影响、彼此作用、相辅相成的过程,可以构成正反馈和良性循环, 这是因为大客户需求也能驱使公司加快调整产品结构的节奏,发挥产能优势,积极实现产品升级以对标国外大厂。 公司原先的下游应用领域主要集中在白电、消费电子等市场,随着产品打开局面,逐渐拓展到工业,再向新能源市场进军。 在行业缺货的背景下,下游客户出于供应链安全的考虑更愿意尝试本土供应商的产品。在此过程中,在产品质量、性能、价 格、供货均达到要求的前提下,客户对于公司的信任感和认可度在逐渐建立和强化。

  功率分立器件产品中,公司的超结 MOSFET、IGBT、FRD、SGT-MOSFET等分立器件的技术平台研发持续获得较快进展, 产品性能达到业内领先水平。分立器件和大功率模块除了加快在白电、工业控制等市场拓展外,在新能源汽车、光伏等市场 取得突破性进展,目前处于小批量供货、测试、客户评价阶段。自主研发的 V 代 IGBT和 FRD芯片的电动汽车主电机驱动 模块已在国内多家客户通过测试,并已在部分客户批量供货,IGBT 单管也已在国内部分光伏客户逐步上量,预期今后将继 续规模化上量。

  从产线角度去看,公司在加快资源调配和产能配置的节奏:士兰集成通过加强成本控制,加快产品结构调整,经营利润同比 提升;士兰集昕在保持了较高水平产出的同时,加快产品结构调整步伐,附加值较高的高压超结 MOS 管、高密度低压沟槽 栅 MOS 管、大功率 IGBT、MEMS 传感器、BCD电路等多个产品实现大批量生产,产品毛利率提高至 20.70%,全年实现 盈利;士兰集科现阶段主要是功率分立器件,车规 IGBT、MOS 管已在 12 吋线期产品结构还在优化,后续 将加快电路平台的导入。今后公司将加快新产品开发进度,充分利用先进的 12 吋线的生产能力、产品性能优势,优化产品 结构,进一步提升产量、工艺和产品平台,改善盈利水平,持续推动满足车规要求的功率芯片和电路在 12 吋线上量。

  在产线达产、扩产的过程中,中高端产品的导入和上量使得相应产线的 ASP 也提升了,8 吋产线 吋产线元。与此同时,产品从小尺寸向大尺寸的迁移为小尺寸产线 产能结构的优化提供了空间,基于高端市场的进入,早已成熟的 5、6 吋线也得以调配产出,其 ASP 也从 2018年的 579元 提升到了 2021年的 650元。此外,大尺寸产线的设备精度更高,产品性能更好,能保证稳定且高质量的交货。更高等级的 生产线也为公司争取头部客户创造了条件,高质量等级的产品供应和充沛的产能供给能更好地满足大客户的需求,助力公司 导入头部大客户,成为与客户长久合作、共同发展的伙伴,深化在高端市场客户端的进展。

  公司作为综合性的半导体产品供应商,在特色工艺平台和在半导体大框架下,形成了多个技术门类的半导体产品,一方面能 够给行业客户提供多个配套产品,形成一站式解决方案,满足客户多样化的需求和差异化的选择。带电机变频算法的控制芯片、多技术门类的功率半导体芯片、IPM、汽车级和工业级大功率模块(PIM)、化合物器件、各类 MEMS 传感器等产品已经 可以协同、成套进入整机应用系统。例如,公司为变频空调提供了一整套完整的产品和变频系统方案,可以提供几乎覆盖整 块空调室外系统板的十几颗不同类型的芯片产品,将 MCU 与 IPM、电源管理、IGBT 及搭配的一些通用类模拟器件一起打 包提供给客户。

  另一方面,各个业务线也能协同发展,为自身提供相关的资源和产能。例如,成都士兰可提供涵盖 5、6、8、12 吋全尺寸 的硅外延芯片的生产能力,且在进一步加大对 12 吋外延芯片的投入从而顺利产出给士兰集科;成都集佳与 IDM 模式紧密贴 合,布局先进和特色封装,为公司提供器件、模块、集成电路的相关封装产能,并启动实施“汽车级和工业级功率模块和功 率集成器件封装生产线建设项目一期”。

  此外,IDM 模式也有助于公司在特色工艺和产品的研发上具有更突出的竞争优势,强化综合性解决方案提供商的身份优势: IDM 模式可有效进行产业链内部整合,设计研发和工艺制造平台同时发展,形成特色工艺技术与产品研发的紧密互动,以及 集成电路、功率器件、功率模块、MEMS 传感器、光电器件和化合物芯片的协同发展。公司依托 IDM 模式形成的设计与工 艺相结合的综合实力,加快产品研发进度、提升产品品质、加强成本控制,向客户提供差异化的产品与服务,提高了其向大 型厂商配套体系渗透的能力。例如待功率器件和模块在大客户端上量后,相应的电路产品也可以做配套,从而增强客户粘性, 满足主流市场需求,以实现可持续发展。

  半导体产业发展可大致分为两个技术方向,一个方向是沿着摩尔定律的先进工艺,追求特征尺寸的不断缩小,另一个方向是 特色工艺,比拼的不完全是器件工艺线宽的减小,而是各种器件的构造,即根据不同半导体材料的各种物理特性开发设计出 不同的产品,例如功率半导体、高压集成电路、射频器件/电路、传感器等。与先进工艺相比,特色工艺的资本开支投入并 不大,关键看综合性的技术研发能力。

  特色工艺是集成电路技术的另一个重要发展方向,诸如高性能的模拟电路电源,高端 IGBT功率模块、MEMS 传感器等现阶 段特色工艺的产品市场均由英飞凌、安森美、意法半导体、德州仪器等国际知名 IDM 模式企业所占有,在一定程度上说明 了这类产品设计与工艺的紧密性,IDM 模式更有利于特色工艺产品的深度研发,因而具备更强的竞争力。 公司的产品主线就是以 IDM 模式工艺平台为支撑去开发贴近客户需求的产品,提供本地化服务,根据客户和行业需求去更 好地定义公司的产品,未来重点是在功率系统应用方向上沿着高端芯片之路布局所有相关的外围产品。由此,在建立了生产 线之后,公司便聚焦在特色工艺上,坚持走自主研发的 IDM 发展之路,填补高端芯片的空缺,合理利用并扩大自身设计研 发、生产制造及封装的优势,加快进入高门槛行业。

  围绕对标国际 IDM 大厂的长期目标,在工艺技术平台研发方面,公司的研发项目主要围绕电源管理产品平台、功率半导体 器件与模块技术、射频/模拟技术、MEMS 传感器产品与工艺技术平台、发光二极管制造及封装技术平台等几大方面进行。 公司依托于已稳定运行的 5、6、8吋芯片生产线 吋芯片生产线和先进化合物芯片生产线,陆续完成了 国内领先的高压 BCD、超薄片槽栅 IGBT、超结高压 MOSFET、高密度沟槽栅 MOSFET、FRD、MEMS 传感器、SIC-MOSFET 器件等工艺的研发,形成了较为完整的特色工艺制造平台和优势产品群,保证了产品种类的多样性。

  1)分立器件产品的收入和毛利率:该业务在公司的营收占比中过半,也是未来持续重点发力的业务方向。受益于白电、通 讯、工业、汽车、新能源等行业需求的快速增长,以及自身产品结构、产出结构的优化,公司 2021年的盈利水平大幅提高, 毛利率水平也创了历史新高。我们认为功率器件行业景气度持续向好,公司的 MOSFET、IGBT、PIM、SBD等产品的营收 取得较大幅度增长,各个生产线产能有序释放,有望继续保持高增长。同时随着公司在高门槛市场不断取得突破、产品结构 中高端产品占比的提升以及规模效应带来的成本降低,预计毛利率将保持稳中有升。预计 2022-2024 年收入增速分别为 50.00%、40.00%和 30.00%,对应毛利率分别为 33%、34%、34%。

  2)集成电路的收入和毛利率:该业务是公司收入的重要来源,受益于 IPM 业务的翻倍增长以及快充芯片、AC/DC、DC/DC、 MEMS 传感器等多种电路的快速增长,2021年的营收规模大幅增长,毛利率水平也大幅攀升。我们认为随着公司电路工艺 平台从 6 吋向 8 吋、12 吋生产线上的转移和持续深化,业务有望继续保持高增长。未来公司的电路产品也有望从消费、家 电向汽车等高门槛市场切入,预计 2022-2024 年收入增速分别为 30.00%、25.00%和 20.00%,对应毛利率分别为 40%、 41%、41%。

  3)发光二极管产品的收入和毛利率:该业务受行业市场波动的影响较大,未来该项业务占比不超过 10%。考虑到士兰明芯 已经扭亏为盈且美卡乐布局彩屏像素管等相对高端的产品,我们预计 2022-2024 年收入增速分别为 20.00%、15.00%和 10.00%,对应毛利率分别为 15%、13%、12%。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)