掘金新三板之深深爱:国内前十的功率半导体厂商,业绩拐点到来

深圳深爱半导体股份有限公司是一家深圳地方国企,公司深耕半导体分立器件行业,是一家专业从事功率半导体器件及芯片的研发、生产与销售的高科技企业,为飞利浦、阳光照明、印度苏雅等企业提供双极型功率晶体管、 MOSFET 器件、功率驱动 IC、肖特基二极管、 IGBT 器件、快恢复二极管、 LED 驱动芯片及模块、 CMOS-IC 等产品。

公司大部分产品销往国内,产品可以分为两类:芯片和成品(封装后的芯片)。

芯片业务占四成,毛利率44%;封装业务占比六成,毛利率26.9%。

具体产品包括:

⚫LED驱动电路LED DRIVER Circuit,应用于室内照明 展示照明 景观照明 舞台气氛灯 植物生长灯 交通显示 背光灯 广告灯 汽车灯。

LED驱动芯片产业链的上游是晶圆制造与封装测试供应商,代表企业有台积电、中芯国

际、华润微、华虹半导体、通富微电、长电科技、深深爱等。

中游是LED 驱动芯片设计厂商,代表企业有晶丰明源、明微电子、富满电子等。

深深爱是上游,给晶丰明源这些LED驱动芯片设计企业服务,为其进行LED驱动芯片的制造代工和封装测试。

下游应用领域可细分为照明和显示屏领域,企业有欧普照明、阳光照明、利亚德、洲明科技等。

LED驱动芯片从应用上可以分为LED显示驱动和LED照明驱动。

LED 显示驱动芯片片主要用于控制 LED 显示屏的色彩、亮度、对比度等图像效果,应用于 LED 全彩显示屏、LED 小间距显示屏、LED 单双色显示屏等产品 2020 年全球显示驱动芯片晶圆产能供给中,中国台湾地区产能份额约为 61%,代表厂商包括台积电等;中国大陆地区约为13%,代表厂商主要包括中芯国际和华虹。 显示驱动芯片技术附加值更高,因技术难度更大。其采取数模混合设计方式,以算法为主、模拟功能为辅,应用于低电压输入,通过芯片内部算法反馈数据,将图像数据以 RGB(红、绿、蓝)形式还原,增强显示效果。

LED 照明驱动芯片可以使 LED 处在最合适的电压、电流状态中稳定工作,具有单段或

多段恒流、开关调光调色、准全电压恒流、可控硅调光调色、开关分段、恒功率控制等特

点,产品恒流精度高、功率因数高、系统效率高、结构简单、方案成本低,被广泛应用于

家居照明、办公照明、商业照明、市政照明等照明领域。 LED 照明驱动芯片主要以模拟功

能为主,主要应用于强电输入,如 110V 和 220V 的高压领域,采用高压或超高压工艺,在技术上实现恒流开和关的动作。

从公司介绍和客户来看,深深爱主要面向LED照明驱动芯片领域,产品相对比较低端。

LED 被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种显示、指示、装饰、背光源、照明和城市夜景等场景。随着 LED 技术成熟和灯珠成本降低、性价比逐渐提高, LED 产品在各种下游应用领域渗透率提升,我国 LED 市场规模持续增加。根据 GGII 的数据, 2020 年全球 LED 照明的市场规模达 7280 亿元, 同比增长约 10%,随着 LED 照明的持续渗透, LED 照明市场规模未来有望保持快速增长。

根据 Digitimes 统计,全球LED 照明渗透率从 2009 年的 1.5%增长至 2018 年的 42.50%, 年均复合增长率为 45.00%。而日本等发达国家 LED 照明渗透率在 70%以上。

LED 照明智能化趋势带动 LED 驱动芯片需求显著增长。 伴随家居智能化趋势的逐步兴起,未来 LED 照明产品有望朝智能化和高端化的方向不断发展, 在照明产品智能化的过程中,照明技术与智能硬件、互联网、物联网技术实现跨界融合, 涌现出许多智能照明产品, 促进了 LED 照明产业的新兴需求的增长。 配套智能 LED 照明产品的智能驱动芯片在传统驱动芯片的基础上增加了设计模组、电源、智能控制系统等模块, 以飞利浦 Hue 智能灯具为例,该产品除需要常规 LED 驱动芯片外,还需配备 4 颗左右 PWM调光恒流驱动芯片,智能 LED 照明产品对智能驱动芯片需求成倍增加。根据 GGII 的数据, 2016 年我国智能 LED 照明产值为 147 亿元,到 2020 年产值规模有望达 1035 亿,2016-2020 年的 CAGR 可达 62.89%。 随着智能 LED 照明产业的迅速起步,智能 LED 驱动芯片具有广阔的发展前景。

LED 照明驱动芯片的恒流精度、高效率和可靠性直接决定了 LED 照明灯具的使用寿命、调光调色等性能指标,是 LED 照明产品的核心部件,未来有望充分受益于 LED 照明产业的快速发展。

目前,国内LED驱动芯片市场规模是100多亿。全球 LED 驱动芯片市场的主要厂商包括德州仪器、聚积科技、集创北方、 富满电子、明微电子、晶丰明源等厂商,其中,德州仪器和聚积科技产品主攻海外中高端应用市场,位居市场领先地位。 同时, 中国是全球 LED 行业重要的生产和出口基地, 根据 GGII 的数据,全球 70%以上 LED 应用产品是在中国进行生产。 依托广阔和快速发展的本土市场, 富满电子、明微电子、晶丰明源等国内 LED 驱动芯片企业的整体技术水平已逐步赶上国际先进水平,相关产品的国际竞争力显著提高,尤其是在高性价比方面有较大竞争优势。

⚫DMOS产品,应用于 电子镇流器 电子变压器 开关电源等。

相较于数字 IC 多采用 CMOS 工艺,模拟 IC 工艺种类较多, 模拟 IC 的工艺类别有Bipolar、 BiCMOS、 CMOS、CD、 BCD 等工艺, 在高频领域 BiCMOS 等工艺能与 SiGe 和 GaAS 工艺结合;在功率领域, BCD、绝缘硅( SOI)等工艺也有良好的表现。 而数字 IC 设计者基本上不用考虑工艺问题。

数字IC多采用CMOS工艺,而模拟IC很少采用CMOS工艺。因为模拟IC通常要输出高电压或者大电流来驱动其他元件,而CMOS工艺的驱动能力很差。此外,模拟IC最关键的是低失真和高信噪比,这两者都是在高电压下比较容易做到的。而CMOS工艺主要用在5V以下的低电压环境,并且持续朝低电压方向发展。

因此,模拟IC早期使用Bipolar工艺,但是Bipolar工艺功耗大,因此又出现BiCMOS工艺,结合了Bipolar工艺和CMOS工艺两者的优点。另外还有CD工艺,将CMOS工艺和DMOS工艺结合在一起。而BCD工艺则是结合了Bipolar、CMOS、DMOS三种工艺的优点。在高频领域还有SiGe和GaAS工艺。这些特殊工艺需要晶圆代工厂的配合,同时也需要设计者加以熟悉。

DMOS与CMOS器件结构类似,也有源、漏、栅等电极,但是漏端击穿电压高。 DMOS主要有两种类型,垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管VDMOSFET(vertical double-diffused MOSFET)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOSFET(lateral double-diffused MOSFET)。

目前的发展趋势是BCD工艺。BCD工艺的特点是将硅平面工艺用到功率集成上,是一种可以将双极、CMOS和DMOS器件同时集成到单芯片上的技术。在功率应用领域,与传统的双极功率工艺相比,BCD工艺具有显著的优势,最基本的优势就是使得电路设计者可以在高精度模拟的双极器件,高集成度的CMOS器件和作为功率输出级的DMOS器件之间自由选择。由于DMOS具有高效率(低损耗)、高强度(无二次击穿)、耐高压和固有的源漏二极管的存在(作用类似续流二极管)和高速的开关特性,因此,DMOS特别适合作为功率开关器件,而且其制造工艺可以和硅栅CMOS制造工艺兼容,从而有利于功率集成。整合好的BCD工艺可大幅降低功耗,提高系统性能,增加可靠性和降低成本。

这块的竞争对手有华虹半导体(HK:01347)、华润微( 688396.SH)等。其中,华润微DMOS、BCD、MEMES等工艺的 6 英寸晶圆代工产能在国内居于前列,有3条 6 英寸产线。

华虹半导体(HK:01347)旗下的华虹宏力拥有先进的电源管理 IC 工艺平台,主要包括高集成度的 BCD(Bipolar, CMOS 和 DMOS)和CDMOS,技术制程在 0.13μ m-0.8μ m 节点区间,可广泛应用于音频功放、室内外照明、电源管理、工业控制、汽车电子等领域,特别是 DC-DC 转换器、 AC-DC 转化器、 LED 照明和电池管理等产品。公司是目前国内出货量最大的 LED 驱动芯片代工厂家。

⚫功率双极晶体管,应 用于节能灯 电子镇流器 电子变压器 开关电源。

功率器件市场中,MOSFET、IGBT(绝缘栅双极晶体管,属于MOS 类晶体管)和双极晶体管是最主要的三个细分市场,合计占比超过90%。其中MOSFET和IGBT随着下游新应用的推动,发展十分迅速。

双极性晶体管是一种具有三个终端的电子器件,由三部分掺杂程度不同的半导体制成,晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。具体包括双极型功率晶体管、可控硅、放电管等。

⚫功率二极管,分为肖特基二极管( SBD)和快恢复二极管,应 用于低压高频逆变电路 续流电流 保护电流。

整流类二极管, 包括肖特基二极管、快恢复二极管、硅整流二极管、整流桥等。

肖特基功率二极管作为较基础的功率器件,在电路中主要是作整流二极管、续流二极管、保护二极管等,主要用在低电压、大电流的电路中,如开关电源、变频器、逆变器、微波通信,可应用于太阳能电池、开关电源、汽车以及手机等领域。 碳化硅材料的肖特基功率二极管可广泛应用于新能源汽车/混合动力汽车、不间断电源(UPS)、风力发电、光伏逆变器、船舶运输、铁路运输、智能电网等领域。立昂微(SH:605358) 的光伏专用肖特基二极管占全球 45%份额。其他竞争对手还有韦尔股份(603501) 、华润微(688396)、士兰微(600460.SH)、扬杰科技(300373.SZ)等。

快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管,主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。一般IGBT模块中都含有快恢复二极管,如果是IGBT单管的话,型号编码中电流数值后面含有“D”字母的话就代表内含快恢复二极管。 IGBT模块中的快恢复二极管的作用是当电感突然断电的话,会放出很多电,没有续流二极管的话容易烧坏回路中的IGBT,有了快恢复续流二极管其电就会通过续流二极管回路(相当于电感短路)放电,不至于烧坏IGBT。竞争对手有斯达半导(603290.SH)、中芯国际、捷捷微电( 300623.SZ )等。

功率二极管技术成熟、市场进入门槛低,注重的是生产流程和成本控制。目前龙头大厂为ishay,市占 11.7%,而排名 2~7 名的市占为 5%~8%,与第一差距不是非常明显。由于生产工艺技术门槛相对低,中国有人力成本优势,因此本土企业可具一定竞争力。

⚫代工业务,提供制造服务工艺平台

双极工艺:提供3um线宽Bipolar工艺,产品工作电压200V-1200V;

VDMOS工艺:提供0.8um线宽平面VDMOS工艺,产品工作电压100V-1000V;

CMOS工艺:0.6um线宽CMOS工艺;

第三代半导体:六英寸代工平台

可见,深深爱主要是6英寸以下的功率半导体制造生产线,业务以封装为主,主要面向LED照明领域,产品是二极管、晶闸管、晶体管,属于低端市场,技术含量较低。公司采取IDM模式,属于重资产投入。

因此,公司在2020年以前业绩是很差的,营收几乎没增长,常年巨额亏损,毛利率和净利率也非常低,负债率高。

但是,从2021年开始,公司迎来业绩拐点,开始爆发式增长。

因为, LED 驱动芯片在2021年供需关系趋紧并出现大幅涨价,产能非常紧缺。为什么呢?半导体企业都去搞12寸的先进产线了,8寸、6寸的成熟产线这些年一直没有增长。但是现在下游需求又高涨,导致严重供需错配。

可以看到,LED驱动芯片中,大头是晶圆代工和封测的成本。所以,在LED芯片高景气行情中,上游的晶圆代工、封测企业产能最紧张,受益最大。产能利用率大幅提升,深深爱的规模效应体现出来,单位产品成本得以大幅下降,从而推动毛利率大幅上升,利润爆发:营收增长78%,但扣非净利润从亏损8000万到净赚1.1亿。

但是,这种供需失衡的情况能持续多久,目前还不好判断。从一些功率半导体企业的一季报预告来看,至少2022年上半年还是可以维持的。

功率半导体器件(Power Semiconductor Device)也称为电力电子器件,是用于对电流、电压、频率、相位、相数等进行变换和控制,以实现整流(AC/DC)、逆变(DC/AC)、斩波(DC/DC)、开关、放大等各种功能的半导体电子器件。随着世界各国对节能减排的需求越来越迫切,功率半导体器件已从传统的工业控制和 4C(通信、计算机、消费电子、汽车)领域迈向新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多产业。国内企业有望从低端产品开始进行国产替代,逐步向IGBT、高压 MOSFET、 SiC 功率器件等高端产品拓展。

作为国内排名第十的功率半导体企业(其他是华微电子、扬杰科技、华润微、新洁能、立昂微等),深深爱正在研发IGBT等高端功率半导体,前景可期。

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发表时间 2022-04-05 08:34

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