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半导体行业:国金证券-半导体行业2021年度策略报告:2021~2022年投资展望,六个趋势-201126

研报作者:郑弼禹,樊志远,赵晋 来自:国金证券 时间:2020-11-27 07:43:45
  • 股票名称
    半导体行业
  • 股票代码
  • 研报类型
    (PDF)
  • 发布者
    so***he
  • 研报出处
    国金证券
  • 研报页数
    35 页
  • 推荐评级
    买入
  • 研报大小
    2,301 KB
研究报告内容

市场数据(人民币) 市场优化平均市盈率18.90 国金半导体指数5797 沪深300指数4920 上证指数3370 深证成指13600 中小板综指12398 相关报告 1.《半导体行业2020年三季报综述-三季度 半导体高度景气,盈利指...》,2020.11.5 2.《集成电路扶持政策点评-全产业链加大扶 持力度,分级优惠鼓励做强》,2020.8.5 3.《半导体行业深度报告-服务器芯片逆疫情 求生》,2020.4.20 4.《模拟芯片行业:长坡厚雪好赛道-模拟芯 片行业:长坡厚雪好赛道》,2020.3.23 5.《从华为MateXs热卖看“折叠”的大机 遇-折叠手机专题报告》,2020.3.17 郑弼禹分析师SAC执业编号:S1130520010001 zhengbiyu@gjzq.com.cn 樊志远分析师SAC执业编号:S1130518070003 (8621)61038318 fanzhiyuan@gjzq.com.cn 赵晋分析师SAC执业编号:S1130520080004 zhaojin1@gjzq.com.cn 2021-2022年投资展望,六个趋势 投资建议 国金证券研究所估计全球半导体市场将在2021/2022年同比增长8%/10% 达到4,873/5,360亿美元,全球晶圆代工市场从2020年的28%营收同比增 长趋缓到2021/2022年的9%/13%同比增长。

全球存储器市场从2020年 的8%营收同比增长加速到2021/2022年的13%/15%同比增长。

除了全球 逻辑芯片,无晶圆设计,IDM,存储器库存月数全面下降及5G手机需求在 2021年续强外,加上六个趋势会持续拉动全球及国内半导体需求及减少库 存。

这两年的半导体市场增长,应该会持续带动国际及国内半导体公司估值 的提升,我们维持对国内半导体行业的“买入”评级。

行业点评 六个趋势: 1.2021年初,英特尔Ice Lake及超威Milan上市,Sapphire Rapids及 Genoa于2022年初上市,服务器芯片需求2021/2022年回归可期; 2.因支援CPU与AIGPU高速通讯的PCIEGen 4.0/5.0的CPU将陆续 上市,AI服务器比重提升,PCIEGen 4.0/5.0 x4/x8/x16高价Retimer 时代即将来临,Astera,谱瑞,澜起为主要供应商; 3. AMD并购Xilinx表示使用ABF大载板3D封装服务器及AI芯片的异质 整合加速来到,各种IP及ABF载板封装材料及技术是兵家必争之地。

4.叠加自动驾驶及电动车比例的疫情后车市复苏,全球车用半导体市场将 在2021-2025年有15-20%复合增长率,超过车厂营收增长。

5.从WiFi 5到6,PS4/Xbox One到PS5/Xbox Series X的改朝换代, 游戏机芯片最大的赢家首推AMD,晶圆代工台积电,及封测通富微。

6.从设计及制造替代转化到国产设备材料替代-非美控制的半导体设备及 材料链即将成形,国产,日本,韩国,欧洲半导体设备大厂将受惠。

国内半导体设备,材料,存储器,设计行业优于封测及晶圆代工:就2021/2022 年而言,投资国内半导体设备(35%/33% y/y)及材料业优于存储器行业 (146%/108%),存储器优于设计(31%/25% y/y,不包括海思),设计优于 逻辑封测(18%/13% y/y),逻辑封测优于晶圆代工(8%/7% y/y,不包 括华虹)。

推荐组合:澜起科技(服务器相关1加10 DDR 5内存接口及配套芯片, PCIEGen 4/5 Retimer),通富微电(AMD超威笔电,桌机,服务器,游戏 机 PS5/Xbox Series XCPU/GPU封测大厂),兴森科技(全球半导体 ABF/BT载板行业短缺涨价的传导效应受惠者),三安光电(国内砷化镓 GaAs,碳化硅SiC、氮化镓GaN第三代半导体,mini LED的领头厂商), 中微公司(刻蚀设备替代到非美先进及成熟半导体产线设备重要的一员)。

风险提示 新冠肺炎疫情持续恶化,中美技术竞争白热化,笔电/Chromebook/桌机/ TV,游戏机需求可能无法持续到2021下半年,库存不降反增,估值偏高。

3475 4009 4543 5077 5611 6145 6679 19 11 26 20 02 26 20 05 26 20 08 26 20 11 26 国金行业沪深300 2020年11月26日 创新技术与企业服务研究中心 半导体行业研究 买入(维持评级) ) 2021年度策略报告 证券研究报告 用使司公限有理管资投道宏京北供仅告报此 此报告仅供北京宏道投资管理有限公司使用 行业年度策略报告 内容目录 一、2021-2022年全球半导体市场投资展望及六个趋势................................4 二、2021-2022年的半导体行业的六个趋势....................................................6 1、服务器芯片需求2021-2022年强力回归可期........................................6 2、PCIEGen 4.0/5.0 Retimer时代来临......................................................7 3、AMD超威并购Xilinx赛灵思-3D封装异质整合时代加速来到...............9 4、疫情后的车市需求复苏,叠加自动驾驶,电动车比例提升....................10 5、WiFi及游戏机的改朝换代-WiFi 6及PS5/Xbox series X ....................12 6、从国产设计替代,制造替代,到设备材料替代-非美产线的时代来临...14 三、半导体产业篇........................................................................................18 1、晶圆代工业-5G、游戏机,服务器、车用半导体,苹果M1.................18 2、逻辑封测业-复苏延续,关注库存变化................................................20 3、存储器行业-全球复苏待服务器行业反转.............................................24 4、半导体设备及材料行业-国产化持续深化.............................................25 5、没有海思的国内半导体设计业-分食....................................................28 6、功率IDM -需求旺盛,供给紧张下的利润高弹性.................................29 四、风险提示...............................................................................................33 图表目录 图表1:全球半导体市场预测..........................................................................4 图表2:全球半导体季度的库存月数变化........................................................5 图表3:全球存储器库存同比变化...................................................................5 图表4:新世代服务器CPU即将推出.............................................................6 图表5:全球服务器市场增量预估...................................................................7 图表6:四大服务器行业同比数据比较............................................................7 图表7:英特尔服务器CPU出货量及服务器客户营收同比.............................7 图表8:Retimer vs. Redriver对信号的重整的能力.........................................8 图表9:Retimer Form Factors .......................................................................8 图表10:台积电的Chiplets小芯片策略.........................................................9 图表11:英特尔10nm Agilex FPGA ............................................................10 图表12:英特尔封装技术长期发展...............................................................10 图表13:英特尔的服务器CPU及英特尔AIGPU整合.................................10 图表14:全球车厂vs.车用半导体营收同比.................................................11 图表15:人驾汽油车vs.2025 L5自动驾驶电动车半导体价值比较表...........11 图表16:MLCC厂商营收同比增长比较.......................................................12 图表17:中国大陆WiFi网络市场规模预测(百万美元) .............................13 图表18:WiFi 6 vs. WiFi 5...........................................................................13 行业年度策略报告 图表19:PS5 vs. Xbox Series X ..................................................................14 图表20:台积电及中芯国际美国/中国大陆客户占比变化............................15 图表21:全球半导体材料供应链..................................................................16 图表22:全球半导体设备供应链..................................................................16 图表23:国内5G手机渗透率......................................................................18 图表24:全球vs.中国大陆晶圆代工同比增长比较.......................................19 图表25:晶圆代工价格上涨可期..................................................................19 图表26:ASMPacific集团新增订单与BB值...............................................21 图表27:ASMPacific物料分部新增订单与环比...........................................21 图表28:2020-2025年射频前端市场规模预测.............................................21 图表29:台积电3DFabric封装服务.............................................................22 图表30:全球vs.中国大陆逻辑封测同比增长比较.......................................23 图表31:全球存储器大厂季度财物数字变化.................................................24 图表32:每支4G vs.5G手机对存储器需求的变化......................................24 图表33:全球vs.中国大陆存储器行业同比增长比较...................................24 图表34:全球DRAM大厂资本开支(百万美元) ............................................25 图表35:全球NAND大厂资本开支(百万美元) ............................................25 图表36:全球半导体设备营收同比(按行业别分类) ......................................25 图表37:全球半导体营收及北美设备营收同比.............................................25 图表38:全球vs.中国大陆半导体设备行业同比增长比较............................26 图表39:半导体材料市场规模占比...............................................................27 图表40:全球半导体产品设计份额...............................................................28 图表41:全球vs.中国大陆半导体设计行业同比增长比较............................29 图表42:功率半导体和标准CMOS价值链分布比较....................................29 图表43:全球功率半导体市场规模预测(十亿美元)...................................30 图表44:中国功率半导体市场规模预测(十亿美元)...................................30 图表45:2019年全球功率半导体产品结构分布............................................30 图表46:2019年全球功率半导体应用市场占比............................................30 图表47:中国功率半导体市场规模全球占比.................................................31 图表48:2020年各种电动汽车半导体价值量...............................................31 图表49:2025年全球新能源汽车预测(万辆)............................................32 图表50:2025年中国新能源汽车预测(万辆) ............................................32 图表51:2025年SiC市场需求预测(百万美元)........................................32 图表52:功率GaN市场预测(百万美元) ...................................................32 图表53:2019年全球功率半导体分立器件与模组竞争格局..........................32 图表54:2019年MOSFET全球竞争格局....................................................33 图表55:2019年IGBT模组全球市场竞争格局............................................33 行业年度策略报告 一、2021-2022年全球半导体市场投资展望及六个趋势 在经历将近一年的疫情洗礼造成全球消费,工作人流的断链及部分政府的 停摆,但线上会议,视频,低价教学笔电,chrome book需求却反向大增,而 全球科技半导体产品供应链害怕断货而增加库存水准,加上美国商务部对华为 及海思进行的全技术封锁,及列入更多国内科技龙头进实体清单,还有美国商 务部工业安全局直接发出行政信函给中芯国际的部分关键美国设备,材料,软 件供应商要求取得出货许可,这些多变的国际局势虽然造成上半年4G手机, 车用及工业用半导体需求大幅衰退,下半年企业,政府数据中心投资跳水,这 让上下游产业链如服务器远端控制芯片,DRAM内存模组,SSD闪存设备,及 内存接口芯片需求不振。

虽然疫情仍然严峻,但在全球经济活动逐步恢复以来, 车用及工业用半导体需求已经在下半年明显回升,加上5G及笔电所带动的电 源管理芯片及8“晶圆代工的短缺及涨价,反而让今年全球逻辑半导体行业稳健 同比增长10-11%,全球晶圆代工同比反而大幅增长28%。

再加上明年企业, 政府,靠广告费维生的云端服务器需求全面回升,及车用及工业用半导体需求 全面加速,我们估计全球2021/2022半导体行业将健康地增长8%/10%,全球 存储器市场将增长13%/15%,全球逻辑芯片市场将增长6.3%/8.2%,而国 内半导体行业加速国产替代,技术自主,我们预期复合增长率将超过全球近 50%,我们维持对国内半导体行业的“买入”评级。

在这篇2021-2022年国金半导体展望及投资策略报告中,我们除了强调 全球半导体库存合理外,我们看到六个趋势如:1.服务器芯片需求2021-2022 年强力回归可期;2.高单价,高成长PCIEGen 4.0/5.0 Retimer时代来临;3. AMD超威并购Xilinx加速使用大载板的3D封装异质整合;4.疫情后的车市需 求复苏,叠加自动驾驶,电动车比例提升;5. WiFi及游戏机的改朝换代-WiFi 6及PS5/Xbox series X; 6.从国产设计及制造替代,转化到设备材料替代- 非美控制的半导体产线即将成形,国产,日本,韩国,欧洲设备大厂将受惠。

我们并看好国内五家受惠公司如澜起科技(服务器相关1加10 DDR 5内 存接口及配套芯片,PCIEGen 4/5 Retimer),通富微电(AMD超威笔电,桌 机,服务器,游戏机PS5/Xbox Series XCPU/GPU封测大厂),兴森科技 (全球半导体ABF/BT载板行业短缺涨价的传导效应受惠者),三安光电(国内 砷化镓GaAs,碳化硅SiC、氮化镓GaN第三代半导体,及mini LED的领头厂 商),中微公司(刻蚀设备替代到非美先进及成熟半导体产线设备重要的一员)。

就全球公司而言,我们看好五家受惠公司如台积电(晶圆代工龙头受惠于 两大CPU龙头英特尔及超威的生产外包,通吃PS5/Xbox Series X游戏机 CPU/GPU及苹果笔电自制芯片M1,3D异质封测龙头),信骅(远端服务器控 制芯片龙头及英特尔南桥芯片合作伙伴),欣兴(ABF/BT大载板龙头与英特尔 密切合作扩产),Infineon (全球功率Power MOSFET, IGBT, SiC龙头),TEL 东京电子(非美半导体设备替代的最佳受惠者如CVD化学沉积,ALD原子沉 积,涂胶显影机,Etch刻蚀,控制检测)。

图表1:全球半导体市场预测 2019202020212022202320242025 CAGR 全球半导体市场(US$bn) 410.2 451.2 487.3 536.0 546.8 601.4 619.5 7% 同比(y/y) -12.5% 10.0% 8.0% 10.0% 2.0% 10.0% 3.0% 全球存储器市场(US$bn) 105.9 114.3 129.2 148.6 148.6 178.3 176.5 9% 同比(y/y) -35.0% 8.0% 13.0% 15.0% 0.0% 20.0% -1.0% 存储器占全球半导体比26% 25% 27% 28% 27% 30% 28% 全球内存DRAM 61 66 74 83 82 96 94 7% 全球闪存NAND 45 48 56 65 67 82 83 11% 全球逻辑IC (US$bn) 304.3 336.9 358.1 387.5 398.2 423.2 443.0 6% 同比(y/y) -0.5% 10.7% 6.3% 8.2% 2.8% 6.3% 4.7% 行业年度策略报告 来源:Statista、WSTS、DRAMeXchange、TrendForce、彭博、国金证券研究所, 全球库存月数合理下降:虽然半导体行业及投资人担心全球半导体库存因 疫情恶化而飙升,但根据国金证券研究所的独家全球半导体数据统计,2020年 三季度全球逻辑芯片,无晶圆设计,IDM,存储器库存月数不升反降,主要归 因于2020年三季度笔电,桌机,游戏机,Chromebook,云服务数据中心,车 用,工业用功率及数字逻辑半导体需求大增所造成的。

全球逻辑芯片库存月数:从3Q19/2Q20的3.02/3.23个月同比持平,环 比下降了7%到2020年三季度的3.01个月; 全球无晶圆设计库存月数:从3Q19/2Q20的2.80/3.38个月同比下降了 6%,环比下降了22%到2020年三季度的2.46个月; 全球IDM库存月数:从3Q19/2Q20的4.25/4.31个月同比下降了8%, 环比下降了9%到2020年三季度的3.91个月; 全球DRAM/3DNAND存储器库存月数:从3Q19/2Q20的4.22/4.04个 月同比下降了6%,环比下降了2%到2020年三季度的3.95个月; 全球NOR/SLCNAND / Mask ROM存储器库存月数:从3Q19/2Q20的 3.83/4.88个月同比持平,环比下降了22%到2020年三季度的3.82个月; 图表2:全球半导体季度的库存月数变化 图表3:全球存储器库存同比变化 来源:国金证券研究所 来源:国金证券研究所 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 全球设计MOI 全球IDMMOI DRAM/3DNANDMOI NOR/SLCNAND/Mask MOI 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 2 Q 16 3 Q 16 4 Q 16 1 Q 17 2 Q 17 3 Q 17 4 Q 17 1 Q 18 2 Q 18 3 Q 18 4 Q 18 1 Q 19 2 Q 19 3 Q 19 4 Q 19 1 Q 20 2 Q 20 3 Q 20 4 Q 20 存储器库存同比 行业年度策略报告 二、2021-2022年的半导体行业的六个趋势 1、服务器芯片需求2021-2022年强力回归可期 国金证券研究所估计全球计算机半导体(服务器,桌上型计算机,笔电 x86 CPU, GPU, AI)市场将在2021/2022/2023年同比增长4%/8%/8%, 但预期整个市场应该是由在2020年三季度受到重大需求/库存修正(信骅三 季度营收环比衰退19%, +7% y/y;Intel服务器芯片-17% q/q, -7% y/y;澜起 服务器内存接口芯片-36% q/q,-25% y/y)的服务器行业需求同比增长20% /14%/10%所带动,这其中有Intel于2021年一季度将推出的10nm,8个内 存通道,支援PCIEGen 4的x86 CPUIce Lake,以及将于2022年一季度将推 出的10nm,支援DDR5及PCIEGen 5的芯片Sapphire Rapids来加持,当然 还有从AMD超威即将推出的7nm/5nm EUVCPUMilan/Genoa对标产品。

中 国长城的飞腾芯片,信骅及新唐的服务器远端控制芯片BMC(Baseboard Management Controller),寒武纪的AIASIC,英伟达的AIGPU,澜起的内存 接口芯片,Xilinx赛灵思的边缘运算AI芯片所带动超过10%同比营收的增长。

而在服务器芯片库存整理之际,服务器组装大厂纬颖却看到云端客户催货, 产能供不应求,四季度营收环比增长一至二成,看起来云端服务器相关芯片需 求相对强劲(国金最新数据显示三季度数据中心资本开支环比增长17%,同比 增32%;服务器制造商三季度环比增5%,同比增9%),预期库存去化顺利, 我们重申之前预期的2021年一季度服务器芯片需求反弹可期待,密切关注信 骅12,1月营收状况,及英特尔四季度指引是否有更新,全球疫情何时趋缓让 政府及企业重启采购。

图表4:新世代服务器CPU即将推出 Intel AMD Product name Ice Lake Sapphire Rapids Milan/Zen 3 Genoa/Zen 4 制程节点10nm+ 10nm++ 7nm EUV 5nm EUV Poly pitch栅极间距54nm N.A.56nm 48nm 金属间距MP 36nm N.A.36nm 28nm 核心数28 cores 48 cores 8x864 cores 12x896 cores 线程数56 Threads 96 Threads 128 Threads 192 Threads 量产时点1Q211Q221Q211Q22 存储器通道数8x DDR 48x DDR 58x DDR 510x DDR 5 PCIEGen 4/564x PCIE 4 PCIE 5.0128x PCIE 4 PCIE 5.0 DDR DDR 4 3200MT/s DDR 5 DDR4 DDR 5 来源:国金证券研究所整理 行业年度策略报告 图表5:全球服务器市场增量预估 图表6:四大服务器行业同比数据比较 来源:IDC,国金证券研究所 来源:各公司财报,国金证券研究所 当然服务器及服务器半导体市场的复苏,也会带动内存DRAM,闪存3D NAND市场,以及x86 CPU大载板,服务器CPU插槽(嘉泽),服务器x86 CPU晶圆代工(台积电7nm,7nm+,5nm),封测(通富微-AMD)市场的复苏。

图表7:英特尔服务器CPU出货量及服务器客户营收同比 来源:英特尔,国金证券研究所 2、PCIEGen 4.0/5.0 Retimer时代来临 伴随着AI服务器的x86 CPU,通往AIGPU/ASIC加速器的PCIExpress (PCIe)Gen 4.0 (16 Gb/s)及Gen 5.0通道,及AIGPU/ASIC加速器的速 度越来越快,通道数越来越多,传输数据量越来越大,PCB板上传输信号衰减 的问题将日益严重,以PCIe Gen4为例,信号传输距离在一般PCB板上超过15 英寸就会衰减变形,若采用PCIe Gen5,信号传输距离更缩短到超过10英寸就 会衰减变形,而在信号路径上添加PCIe讯号传输距离的重定时器(Retimer) , 将信号重新整理回复原状后再传是一个较佳的方案,当然也可以用ReDriver 信号中继器/调节器,但ReDriver仅能调整与稍微修正传输端上信号的完整 性,但原始信号还是损失严重,PCIe Switch及高速PCB板材两者也是解决方 案,但也相对昂贵,所以我们认为未来会以PCIe Retimer, PCIe Switch,以 16% -8% 10% 20% 14% 10% 6% 12% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 0 5 10 15 20 25 全球服务器市场(mn)同比增长(y/y) -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 全球服务器制造商y/y 全球数据中心资本开支y/y 全球服务器半导体y/y 英特尔服务器CPU出货量y/y -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 1Q192Q193Q194Q191Q202Q203Q204Q20 英特尔服务器CPU出货量y/y英特尔云服务客户y/y 英特尔企业及政府客户y/y英特尔运营商客户y/y 行业年度策略报告 及高速PCB板混用。

图表8:Retimer vs. Redriver对信号的重整的能力 来源:Astera Labs (PCI-SIGMember),国金证券研究所 Retimer是带有数位信号处理(DSP)能力的高速串列/解串列(SERDES), 即便收到的PCIe信号已经与杂讯耦合,Retimer还是能借由DSP功能重建干净 的PCIe信号,并发送改信号的副本到目的地。

我们认为Retimer将成为未来服 务器、高速网络交换设备主机板上常见的配套方案。

目前Gen 4.0主要有x4, x8, x16 Retimer,一颗Retimer芯片可以同时支援4/8/16条PCIe双向通道, 一颗芯片支援的通道数不同,而单价有所不同的,但x4,x8,x16价格不是倍数 成长,一般来说x8约为x4的1.5倍,x16约为x8的1.5倍。

我们初步预估 2021年PCIe Gen 4 retimer配合Intel英特尔2021年一季度Ice Lake CPU 及AMD超威Milan CPU的推出,2021年市场需求约有250万颗,以平均单价 20美元计算,产值TAMTotal addressable market约5,000万美元,我们估 计Astera Labs的占有率约60%,而2022年一季度Intel将量产Sapphire Rapids CPU,估计PCIe Gen4/Gen5 Retimer合计约有600-800万颗,以平均 单价22美元来做测算,产值约$1.32-1.76亿美元, Astera Labs的占有率约占 50%上下,剩余的市场份额由谱瑞,澜起分食。

图表9:Retimer Form Factors 来源:Intel英特尔,国金证券研究所 Astera Labs(前德仪团队)之前与intel一起制定PCIe Gen 4.0/5.0 的规格,也是业界第一个(2020年八月)量产PCIe Gen4 retimer, 根据产业链了解,Astera Labs在今年五月就交出第二版Gen5 retimer 样本,预计2021年一季度量产。

行业年度策略报告 谱瑞的Retimer芯片已经攻入英业达、广达,营邦等服务器OEM/ODM大 厂,估计2021年上半年出货量将可望开始开展。

至于新一代的PCIe Gen5 Retimer产品可望在2021年问世,并成为2022年或2023年的增长 新动能。

澜起已完成PCIe 4.0 Retimer芯片的工程样片的流片,2020年上半年 已送样给潜在客户和合作伙伴进行测试评估,根据潜在客户和合作伙伴 的反馈正在对芯片进行设计优化,预计2020年下半年完成量产版本芯片 的研发,2021年应该能够量产出货,估计2021年能有5-10%及2022年 10-15%的份额。

这对澜起2021/2022年营收的贡献可能有3%/6%。

3、AMD超威并购Xilinx赛灵思-3D封装异质整合时代加速来到 当摩尔定律趋缓,把不同制程工艺节点的逻辑及存储芯片透过异质封装堆 叠整合在一个半导体大载板,将是提高性能,减少耗能,缩小芯片面积,增加 良率,降低成本的绝佳解决方案。

最早执行小芯片大载板架构的产品是Xilinx 的FPGA,利用台积电的CoWoS (Chips on Wafer on Substrate)封装技术完 成3D封装,接着是AMD 7nm的Rome CPU利用通富微的封装技术将8个 7nm 64mm2大小CPU核心芯片跟一个14nm的北桥控制器封装成一个75.4x 58.5mm2的8核CPU芯片。

而在AMD超威在两三年内拿下英特尔近6.6%服务器及20%笔电/桌机 CPU份额后,公司于2020年10月27日宣布以350亿美元,或以1.7234 AMD超威股票换一股FPGA龙头Xilinx,不同于英伟达宣布以400亿美元收购 ARM的案子是美国公司买英国/日本技术,而且超威曾与中科曙光合资设海光 微电子,海光集成电路,与中国大陆科研机构友好,所以这次并购,中国商务 部通过的机会较高。

那为何AMD超威要买Xilinx呢,对其影响为何? AMD超威把数据中心及基地站边缘运算所需要的FPGA芯片设计技术补 足,否则Intel要是将CPU跟FPGA透过系统封装整合成单芯片,这会让 Intel独占边缘运算推理的市场(CPU+推理加速器); 我们预估Xilinx事业明年将贡献超威近34亿美元营收或31%的营收,及 贡献47%的Non-GAAP获利; 未来五年将摊销数百亿美元购买价跟23亿美元账面价值的庞大差异-商 誉及专利权价值,而影响USGAAP获利; 超威要增发4.25亿股,或摊薄现有股东34%来并购Xilinx,因为其18亿美 元在手现金明显不足。

超威将掌控更大的订单量,从晶圆代工厂台积电,及封测厂日月光,通富 微电来获取价格较低的产能。

图表10:台积电的Chiplets小芯片策略 来源:TSMC,国金证券研究所 行业年度策略报告 当然英特尔也不甘示弱,透过其EMIB (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge)讯号连接技术及Foveros封装技术,来推出各种小芯片(chiplets)大载板 架构的FPGA产品(FPGA+HBMDRAM)产品Agilex,及CPU产品,如 2022/2023年将推出的服务器Eagle Stream平台的10nm ++ Sapphire Rapids 及7nm Granite Rapids CPU,及整合8颗250mm27nm GPU核心的Ponte Vecchio云端人工智能运算训练用AIGPU (75.5mmx49mm=3696mm2),还是 直接在一个大板上整合两颗Sapphire Rapids及6颗AIGPUPonte Vecchio; 未来也有可能整合CPU+FPGA+HBM高频宽存储器来加速边缘运算的推理, 这些改变都是利好于系统芯片封测设备大厂Teradyne,先进封测(台积电,英 特尔,三星,日月光,长电)及ABF (Ajinomoto Build-up Film)大载板行业 及其龙头厂商Ebiden,欣兴Unimicron,南亚电路板Nanya PCB。

ABF树酯载 板是由英特儿所主导的材料,适合高脚数,细线路,高传输,耐高温x86 CPU 封装,我们期待未来五年大载板层数增加,面积加大,良率变差,价格增长可期。

图表11:英特尔10nm Agilex FPGA 图表12:英特尔封装技术长期发展 来源:Intel,国金证券研究所 来源:英特尔,国金证券研究所 图表13:英特尔的服务器CPU及英特尔AIGPU整合 来源:Intel,国金证券研究所 4、疫情后的车市需求复苏,叠加自动驾驶,电动车比例提升 行业年度策略报告 归因于新冠肺炎疫情,今年全球车商营收同比衰退超过一成,而其中以汽 油车大厂日本日产,美国福特,意大利的菲亚特同比衰退近两成较为严重,但 国内电动车大厂比亚迪及全球电动车龙头特斯拉反而同比增长超过20个点。

虽然欧美地区第二波疫情仍在扩大,但解封地区因重启生产线及越来越多的消 费者想要保持社交安全距离而减少搭乘公交车,出租车,捷运地铁,反而造就 自用车销量回升,三季度全球车商营收反转,环比增长从二季度的-26%到三 季度的56%增长,同比增长从二季度的-36%到三季度的-1%。

我们认为明年在新冠肺炎疫苗逐步推出后,全球汽油及电动车需求将全面 回升,车商营收同比增长将达到10-15%,而全球电动车持续增加份额对 Power MOSFET, IGBT, SiC (主要用在DC/AC inverter直流电转交流电逆变器), GaN(主要用在DC/DC及AC/DC converter整流器) 半导体电力功率分立器 件的需求将大幅提升,还有辅助驾驶进化到SAE 3,4,5自动驾驶(特斯拉最近 已经对部分使用者提供SAE 4.0全自动驾驶Beta软件更新,让其车子能够具 备在交通灯、停车标志被控制、功能的基础上强化,并可以让Tesla车辆在交 叉路口实现自动转弯,未来各种自驾车在AI,MCU,CPU,GPU/FPGA/ ASIC,感测器,毫米波雷达,光达,摄像头CIS, WiFi,蓝牙,有线网络,电源 管理PMIC,存储器半导体的需求带动下,国金证券研究所估计全球车用半导体 市场将从2020年的同比衰退8%,到2021-2025年的复合增长15-20%。

图表14:全球车厂vs.车用半导体营收同比 来源:各公司财报,国金证券研究所 车用半导体增值篇:不同于手机半导体市场2020/2021年同比增长超过手 机出货同比增量,主要是因为每只5G手机所用到的半导体价值是4G手机半 导体价值的2倍以上,每部SAELevel 5自动驾驶电动车所用到的半导体价值 可能是2020年人驾汽油车半导体价值的10倍以上,我们初估最基本的Power MOSFET就需要10倍以上增量,摄像头,CIS,雷达传感器,MLCC,电源管 理芯片要五倍增量,还有2倍的传感器Sensor,更不用说大量的射频功率放大 器,有线通讯,人工智能,及多种电力功率芯片,这将是带动未来20年全球 车用半导体市场10%复合增长率,每车半导体价值从2020年不到3%的比重, 逐年拉高的主因,即使未来20年全球汽油车/电动车出货量同比增长< 5%。

图表15:人驾汽油车vs.2025 L5自动驾驶电动车半导体价值比较表 2020人驾汽油车2025 L5无人驾驶电动车 摄像头(Camera IC) 2-4单位8-10单位 传感器(Sensor) 6单位10单位 激光雷达(Lidar)无,每单位50,000美金每单位2,000美金,2个单位 雷达传感器(Radar) 210单位 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 Q 15 2 Q 15 3 Q 15 4 Q 15 1 Q 16 2 Q 16 3 Q 16 4 Q 16 1 Q 17 2 Q 17 3 Q 17 4 Q 17 1 Q 18 2 Q 18 3 Q 18 4 Q 18 1 Q 19 2 Q 19 3 Q 19 4 Q 19 1 Q 20 2 Q 20 3 Q 20 4 Q 20 1 Q 21 2 Q 21 3 Q 21 4 Q 21 全球车厂平均营收同比y/y车用半导体细分y/y 行业年度策略报告 视觉传感器(Vision) 10-12单位30-32单位 无线通讯(Wireless)蓝牙, WiFi,4G蓝牙, WiFi,5G, Space X’s Starlink 射频功率放大器IC 116氮化镓GaN/砷化镓GaAs/硅Silicon 有线通讯LIN, CAN, FlexRay, MOSTLIN, CAN, FlexRAY, MOST, > 50以太网端口 人工智能芯片NXP/Mobileye Tesla ASIC, Google TPU, Nvidia Xavier/Pegasus 320, EyeQ4/5 Intel 人工智能系统高级驾驶辅助系统 Waymo, Uber, Baidu Apollo,地平线Matrix 1.0, Toyota's e-Palette, Honda Xcelerator 电力功率器件(Power) 二极管,低压MOS器件,18x Power MOSFET (US$71) 250x MOSFET (US$455), IGBT绝缘栅双极型晶体 管,碳化硅SiC,氮化镓GaN 多层陶瓷电容器MLCC 2.5k 13k 电源管理(PMIC) 20-30单位100-150单位 每单位半导体价值US$300-500 > CNY$ 35,000或US$5,000 来源:各公司财报,国金证券研究所 电动车可能将再次拉动高阶MLCC需求:电动车需要5倍MLCC的增量, 2021/2022年电动车重启增长应该会大幅改善MLCC的供给过剩,减少 市场库存,稳定价格,让MLCC行业逐步复苏,我们建议重点关注中国大 陆的风华高科及三环集团,台湾地区的国巨,华新科,美国的Vishay,还 有日本的Murata,太阳诱电等MLCC龙头大厂。

图表16:MLCC厂商营收同比增长比较 来源:各公司财报,国金证券研究所 5、WiFi及游戏机的改朝换代-WiFi 6及PS5/Xbox series X 不同于5G是以数倍的传输速率改朝换代,WiFi 6是在2019年发布规格, 使用IEEE 802.11ax,最高传输速率达9.6Gbps,仅高于上一代802.11ac的 6.9Gbps,但其有低延迟性,多人多工,低功耗,涵盖范围广,多设备连接 (OFDMAOrthogonal Frequency Division Multiple Access正交分频多重存取 可以让多个用户可同时传输数据,解决延迟的问题)等优点来与5G手机搭配, 虽然在室内网络使用5G个人热点方式可以替代WiFi,但5G个人热点会大量 使用5G频宽,这是运营商所不乐见而会提高基本使用费的。

由此可见,WiFi 技术在5G时代不旦没有式微,反而变得更加重要,由Gartner所发布的2019 年及以后的十大无线技术趋势中也可见,WiFi位居榜首。

而Strategy Analytics 报告则指出,WiFi 6产品出货量从2020年至2024的年复合增长率高达 57.8%,渗透率亦由2020年的16.6%上升至2024年的81%,WiFi 6模组价 格亦高出WiFi 5的1.5到2倍。

-40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% MLCC资本开支y/y MLCC营收同比y/y MLCC营业利润% 行业年度策略报告 图表17:中国大陆WiFi网络市场规模预测(百万美元) 来源:IDC 2020,国金证券研究所 目前WiFi 6已经陆续安装在笔电,桌机,手机,平板电脑,路由器外,除 了基带芯片外,也需要整合PA功率放大器,LNA低杂讯放大器,及SW天线 开关的射频前端模组,重点关注受惠厂商主要有高通(基带),博通(基带,射 频前端芯片),联发科(基带),瑞昱(基带),立积(射频前端模组),乐鑫 (WiFi6 iot基带,射频前端模组),博流智能(WiFi6 iot基带),康希通信(已 经有WiFi 6 fem-路由器端)。

图表18:WiFi 6 vs. WiFi 5 来源:SOGI,国金证券研究所 PS5与Xbox Series X的CPU都采用了AMD目前最新一代Ryzen “Zen 2” CPU。

以8核心3.5~3.8GHz的规格来看,大概介于PC上的Ryzen 7 3700X与3800X之间。

以目前市场电脑配备来看,已经算是中阶以上的规格 了。

这比当年PS4与Xbox One上市之初CPU效能就已经落后的状况不同, 应能带给PS5与Xbox Series X一个更好的起跑点。

跟CPU一样,PS5与Xbox Series X的GPU都采用基于AMDRDNA 2 架构所打造的客制化GPU。

该架构是目前个人电脑最新Radeon RX 5000系 列GPU产品的第1代RDNA架构改良而来。

最大的特色在于首度在AMD GPU导入硬体加速光线追踪处理功能,来模拟真实光线的反射,折射,及透射, 类似于NVIDIAGeForce RTX系列的「RT核心」。

Xbox Series X光线追踪的 运算效能为每秒3800亿个交点。

如果改以着色器软体运算,得耗费多达 13TFLOPS的效能,也就是说即使耗尽整个GPU的效能都不够。

因此在导入 此一硬体加速器后,整个GPU的效能等同12+13 = 25TFLOPS。

PS5的 RDNA 2 GPU配备有36组CU ( Control Unit运算单元),每组CU内含64组 行业年度策略报告 串流处理器,36 CU包含2304组串流处理器。

采用变动运作时脉,在最高时 脉2.23GHz下可提供10.3TFLOPS的浮点数运算效能,约当于AMDRDNA 架构最高阶的显示卡Radeon RX 5700 XT超频版,存储器频宽刚好也相同 (448GB/s)。

Xbox Series X的RDNA 2 GPU配备有52组CU共3328组串 流处理器,运作时脉固定为1.825GHz,因此可提供12TFLOPS的浮点数运算 效能,稍高于PS5的10.3TFLOPS,比目前所有RDNA架构显示卡高。

今年新游戏机索尼PS5及微软Xbox Series X推出的最大赢家,应该首推 独家8核心Zen 2 CPU及RDNA 2 GPU图形处理器的供应商AMD,及提供 7nm制程工艺的晶圆代工厂台积电,负责超威AMDCPU/GPU封测的通富微 电.国金证券研究所预期到2021年底之前PS5销量应该会超过1500万台, Xbox Series X/S超过700万台,2022年达到全球销量高点。

图表19:PS5 vs. Xbox Series X 来源:Tom’s Guide,国金证券研究所 6、从国产设计替代,制造替代,到设备材料替代-非美产线的时代来临 自美国Trump政府以美国技术封锁中兴通讯,华为,中科曙光,海光,海 康,大华,科大讯飞,旷视,商汤,美亚柏科,依图,颐信科技,云天励飞,维 逸测控,烽火科技,精纳科技,达阔科技,中云融信科技,奇虎360科技,云 从科技,东方网力科技,深网视界,银晨智能以来,我们看到了国产芯片的设 计替代进行式,尤其是国内系统厂商,从此倾向采取非美替代策略,其顺位以 中国大陆半导体设计为优先,然后是中国台湾,韩国,日本,最后是欧洲。

这 也将造成高通, Skyworks, Qorvo, Broadcom,德仪,镁光在中国大陆市场的份 额逐季减少,但联发科,瑞昱,稳懋,三安,卓胜微,圣邦,三星,海力士的份 额反向增加,虽然这对整体市场同比增长不会有影响,但对国内及非美半导体增 长有正面的帮助。

就台积电及中芯国际过去十多年美国及中国大陆客户占比变 化而言,尤其在中美技术封锁战恶化后,中国大陆客户占比都有明显提升。

但 自从美国商务部于2020年9月15日进一步对海思进行全封锁以来,连使用美 国半导体设备的台积电,中芯国际都不能帮海思生产半导体芯片,我们估计从 2020年四季度开始,台积电及中芯国际的大陆客户占比将大幅下降,国产设计 替代逐步转化成制造替代。

行业年度策略报告 图表20:台积电及中芯国际美国/中国大陆客户占比变化 来源:台积电,中芯国际、国金证券研究所 但好景不长,接着美国商务部工业安全局于9月25日发出信件给中芯国际 的关键设备及材料供应商,并要求各供应商要取得许可执照才能出货给中芯国 际,我们梳理出一些影响。

9/25号前已下单的设备订单,大部分将陆续交货,但6-9个月后将无法采 购美国半导体先进制程工艺设备,尤其是美国半导体设备全球占比较高的 CMP化学机械平坦化抛光(>70%), Ion Implantation离子植入设备 (>70%),CVD化学沉积(Lam加Applied Materials合计超过50%), Etch刻蚀机(Lam加Applied Materials合计超过70%),Epitaxy外延设 备(>90%),及PVD物理薄膜沉积被应用材料主导(>85%),我们因此 估计中芯14/12/7-8nm产能在无法拿到许可执照下,短期将无法超过月产 能30,000晶圆; 在中芯将今年资本开支从67亿美元下修到59亿美元后,我们估计其 2021年资本开支将大幅下修到不到40亿美元,未来几年折旧费用将大幅 下修,毛利率将比现在的20%以下明显改善,整体获利反而可能还中性偏 正面。

跟华为处境不同,因美国没有掌控半导体材料技术,中芯国际未来五年营 收复合增长率将从之前预估的18% (量的复合增速约10-12%,价格约5- 6%),下修到0-4% (量的复合增速约0-2%,价格约0-2%)。

美国EDA工具,设备耗材(可建立2-3年库存),成熟制程工艺二手设备及 零组件取得,及维修问题不大,大硅片,各种化学材料应该都可以采购非 美产品或通过各种渠道取得。

虽然中芯目前只是扩产受阻,但中芯若被美国商务部工业安全局进行类似 华为的全封锁,台积电,联电,世界先进,华虹(中芯在8”有13-15% 份额,12”成熟制程有10%份额,12”先进制程有1-2%份额)将明显受 惠。

我们认为未来5-10年中芯国际,华虹,长江存储,合肥长鑫应该会提 高每个non-critical非关键制程步骤国产设备,材料占比从5-10%,到30% 以上,当然非美半导体设备供应商在中国的地位将更为重要。

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 1 Q 08 3 Q 08 1 Q 09 3 Q 09 1 Q 10 3 Q 10 1 Q 11 3 Q 11 1 Q 12 3 Q 12 1 Q 13 3 Q 13 1 Q 14 3 Q 14 1 Q 15 3 Q 15 1 Q 16 3 Q 16 1 Q 17 3 Q 17 1 Q 18 3 Q 18 1 Q 19 3 Q 19 1 Q 20 3 Q 20 Quarterly季度占比% 台积电美国客户台积电中国大陆 中芯美国客户中芯中国大陆 行业年度策略报告 图表21:全球半导体材料供应链 半导体材料美国供应商 非美供应商 国内供应商 硅片37% 信越化学28%、SUMCO24%、环球晶 圆16%、Siltronic 14%、SKSiltron 10% 沪硅产业、中环股份、超硅半 导体、金瑞泓、有研集团 (8" 10%; 12" 1-2%) 靶材3%霍尼韦尔Honeywell 20% 日矿金属30%、日本东曹20%、林德 Linde(收购Praxair)10% 江丰电子、有研新材、阿石 创、隆华科技 CMP抛光液4% Cabot 35%, Dow 5-10%, Versum 10% Hitachi 10-15%, Fujifilm10%, Fujimi 10% 安集科技2% CMP抛光垫2% Dow 79%, Cabot 10-12% 鼎龙股份1% 光刻胶5%罗门哈斯rohmhaas15% JSR28%、东京应化21%、信越化学 13%,富士电子10%,住友化學 上海新阳、南大光电、晶瑞股 份、雅克科技 刻蚀气体 关东电化工业 (4047),昭和电工 (4004),Daikin (6367) 湿化学品5% AVANTOR BASF、Merck、关东化学株式会社、 住友化学 晶瑞股份、江化微、上海新 阳、飞凯材料 电子特气13% 空气化工 Air Products & Chemical Inc.25% 林德Linde 25%、液化空气 Air Liquide23%、大阳日酸18% 华特气体、金宏气体 光掩膜13%福尼克斯Photronics Toppan、DNP、SKE、HOYA、台湾 光罩 清溢光电 来源:国金证券研究所 如果拜登政府上台而没有改变美国商务部安全局对中芯国际的关键美国设 备及材料供应商所发出的禁令,我们估计从2021年下半年开始,中芯国际将 无法继续扩产,国产制造替代将转化成国产半导体设备及材料替代,不管是中 芯国际还是台积电的内部计划或是华为的塔山计划,将可能在五年之内,透过 部分国产,日本,韩国,中国台湾,欧洲设备及美国二手设备,组成8“的特殊 制程及12”的成熟制程(90nm-40nm)的不受美国商务部安全局管制的半导体 产线。

我们因此建议重点关注中国大陆的中微半导体(Etch),北方华创(PVD, CVD, ALD, Etch),沈阳拓荆(CVD),万业企业(Ion Implantation),华海清科 (CMP),屹唐(去胶及退火设备),日本的Ulvac (PVD),东京电子(CVD,原 子沉积,涂胶显影机,Etch,退火,控制检测),Dainippon Screen (清洗设 备),Hitachi-High-Tech (去胶设备,控制检测),Advantest爱德万(芯片测 试),及韩国的Jusung Engineering, PSKKorea。

图表22:全球半导体设备供应链 半导体设备美国供应商 非美供应商 国内供应商 Physical Vapor Deposition PVD物 理薄膜沉积5% AMAT应用材料 > 85%, Evatec Ulvac日, SPTS 北方华创28nm,沈阳中科仪器, 科睿设备,中电科48所 Chemical CVD化学 沉积14% Lam泛林集团29%, AMAT 25% Tempress荷兰, TEL 北方华创28nm,沈阳拓荆28nm, 沈阳中科仪器,捷佳伟创 ALD原子沉积3% Lam 40% TEL (DRAM,3DNAND), ASM International 40%, Wonik, Jusung Engineering (Korea), Picosun (Finland) 北方华创,沈阳拓荆 行业年度策略报告 Scanner光刻机 19% ASML 89%, Nikon 2%, Canon 1.5% 上海微电子12“ 65/55nm验证,中 电科48,45所,成都光机所 涂胶显影机3% TEL 88%芯源微40/28nm Etch刻蚀机23% Lam 55%, AMAT 19% TEL东京电子20% 中微5nm CCP,北方华创28nm ICP,中电科48所,屹唐28nm ICP Ion Implantation离 子植入机3% AMAT/Varian 70%, Axcelis 万业企业 40/28nm验证中,凯世通 CMP抛光机4% AMAT 70%, Rtec EBARA日 华海清科28nm量产/14nm验证, 中电科45所,盛美 Epitaxy外延AMAT >95% 28nm ASMInternational Clean清洗6% Lam 20% Dainippon Screen 48%, TEL 6% 盛美21% 28nm,北方华创 1%, 至纯科技,沈阳芯源 去胶设备1% Lam 28% PSKKorea 30%, Hitachi-High-Tech 19% 屹唐17% 退火设备3% AMAT 61% Tel 21%屹唐5%,北方华创 控制检测KLATencor科磊, AMATHitachi-High-Tech, TEL 睿励科学仪器8"验证,中科飞测 40/28nm量产 芯片测试Teradyne泰瑞达50% Advantest爱德万40%华峰测控、长川科技、精测电子 来源:国金证券研究所整理 行业年度策略报告 三、半导体产业篇 1、晶圆代工业-5G、游戏机,服务器、车用半导体,苹果M1 在国内5G手机超过1.2亿支,渗透率超过60%,全球5G手机超过2亿 支,渗透率超过18%,海思及部分系统厂商大建半导体库存,新冠病毒疫情大 幅驱动LCDTV,笔电,Chromebook,游戏机等消费性电子产品需求,及8“晶 圆代工涨价,电源管理及大尺寸驱动芯片缺货,台积电帮AMD做晶圆代工抢 下近20%英特尔笔电/桌机及6.6%服务器CPU份额,晶圆代工业在2020年同 比增长28%,优于全球半导体逻辑芯片行业的11%同比增长,主要系由台积 电的31%同比增长所拉动。

图表23:国内5G手机渗透率 来源:国金证券研究所 但在5G手机(预期2021年国内5G手机渗透率超过80%,全球5G手机 同比倍数增长超过5亿支,渗透率有机会超过40%,2022年全球5G手机渗透 率有机会超过五成),游戏机(AMD 7nm CPU/GPU供货可望舒解放量), PCIEGen 4.0/5.0 (从2021年的250万颗到2022年的600-800万颗芯片),及 WiFi 6的需求持续发效下,还有预期政府及企业端服务器(预期全球服务器市 场同比增长达二成)及车用功率及自驾车半导体(预期全球车用半导体市场同 比增长超过一成)的全面复苏下,但加上疫情趋缓造成LCDTV,笔电, Chromebook的需求也趋缓,及海思/华为卖长达半年以上的手机及芯片库存 而无法下新晶圆代工订单的混合冲击下。

国金证券研究所估计全球晶圆代工市 场将于2021/2022年的同比增长9%/13%,归因于中芯国际从2021年下半年 开始将无法采购美国半导体先进制程工艺设备而扩充产能,并估计国内晶圆代 工生产销售额将于2021/2022年的同比增长趋缓达8%/7%,自给率从2019年 的20%,缓步下降到2021/2022年的17%/16%。

-20% 0% 20% 40% 60% 80% A u g -1 9 S e p -1 9 O c t- 19 N o v -1 9 D e c -1 9 J a n -2 0 F e b -2 0 M a r- 2 0 A p r- 20 M a y- 20 J u n -2 0 J u l- 2 0 A u g -2 0 S e p -2 0 O c t- 20 N o v -2 0 D e c -2 0 各公司国内5G手机占比 华为Vivo Oppo 行业年度策略报告 图表24:全球vs.中国大陆晶圆代工同比增长比较 单位:美金10亿20192020202120222023202420255年 CAGR(%) 全球晶圆代工市场 56 72 79 89 96 106 111 9% 同比y/y -1% 28% 9% 13% 8% 10% 5% 中国大陆晶圆代工市场 29 39 43 50 55 62 66 11% 同比y/y 2% 33% 11% 15% 10% 12% 7% 中国大陆占全球晶圆代工市场份额(%) 52% 54% 55% 56% 57% 58% 59% 中国大陆晶圆代工产业生产销售额 5.77 6.93 7.48 8.00 9.2 10.8 12.1 12% 同比y/y -6% 20% 8% 7% 15% 17% 12% 中国大陆晶圆代工产业自给率(%) 20% 18% 17% 16% 17% 17% 18% 中国大陆晶圆代工产业占全球份額(%) 10% 10% 9% 9% 10% 10% 11% 来源:各公司财报,国金证券研究所 台积电将持续拉高资本开支:为了能满足苹果笔电自制笔电用CPU芯片 M1,超威7nm游戏机CPU/GPU,7nm笔电CPU/GPU,7nm EUV/5nm 服务器芯片的需求,及英特尔7nm AIGPUPonte Vecchio及7nm Granite Rapids CPU的外包产能需求,还有苹果,高通及联发科的7纳米EUV,5 纳米EUV的5G应用处理器/基频芯片的需求,我们估计台积电将持续提 高资本开支从2020年的170亿美元到2021/2022年超过200亿美元,这 样2021/2022年的capex to sales一口气从2020年的37%拉到 2021/2022年的40%左右。

加上我们预估台积电晶圆代工价格每年以3-5% 同比增长率(2019年平均单价同比增长达8%,2020年同比增长6%)逐 步提升,除了预估台积电明年因今年营收基础较高,营收同比增长仅9% 外,我们预期台积电将上修其未来五年营收复合增长率从过去的5-10%调 整到10-15%。

而因为先进制程工艺晶圆代工价格每年增长,加上摩尔定 律微缩速度(每片晶圆因微缩而增加芯片数量的增幅)慢于晶圆代工涨价, 我们预期同大小芯片代工成本也会逐年增加。

图表25:晶圆代工价格上涨可期 来源:各公司财报,国金证券研究所 中芯国际扩产受限:虽然中芯国际于2020年三季度帮海思量产最后一笔 14纳米制程订单,让公司上修全年营收同比增长从20%到23-25%, 14/28nm营收占比从二季度的8%占比拉高到三季度的14.6%,或14nm 从二季度的1-2%到三季度的8-9%,但在中芯失去海思高单价大单,折旧 费用持续提升,又没有新型游戏机及苹果5G芯片来补,中芯四季度营收 (10-12%环比衰退)及毛利率(从三季度的24%,下滑到四季度的16- 18%)指引明显低于台积电,联电,华虹及世界先进的环比增长1-6%的 - 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 1 Q 99 1 Q 00 1 Q 01 1 Q 02 1 Q 03 1 Q 04 1 Q 05 1 Q 06 1 Q 07 1 Q 08 1 Q 09 1 Q 10 1 Q 11 1 Q 12 1 Q 13 1 Q 14 1 Q 15 1 Q 16 1 Q 17 1 Q 18 1 Q 19 1 Q 20 台积电US$/12"联电US$/12" 中芯国际US$/12"华虹US$/8" 行业年度策略报告 指引。

加上美国商务部对中芯的关键设备及材料供应商管制的变数,我们 估计中芯明年资本开支将低于40亿,后年可能会低于20亿美元。

明年产 能扩充不易,材料耗材缺货都会让公司营收同比增长困难,未来两年营收 增长率已经下修到0-4%或更低。

华虹营收趁势而起:因为中芯国际受限于扩产,预期华虹将趁势而起,华 虹四季度营收指引为2.69亿美元(6%环比增长,11%同比增长),明显优 于对标公司台积电,联电,及世界先进的1-3%环比增长指引及中芯国际 的10-12%营收环比衰退指引,我们归因于华虹对8“晶圆代工新订单涨价 10个点及分立器件需求明显回升。

三季度12“晶圆代工月产能持续拉升到 14,000片(从二季度的10,000片),及季度出货持续增加到40,000片 (从二季度的22,000片),但因12“代工毛利率持续恶化到-18%(从二 季度的-13%),我们认为华虹会持续有毛利率下修的压力。

受到欧美工 厂逐步复工,电力功率需求回升,华虹的海外车用功率半导体,车用模拟, 及MCU客户营收指引逐步改善,其海外重点客户如STMicroelectronics, OnSemi, Microchip, Alpha&Omega, Diodes其四季度营收指引都高于市场 预期近3-9个点。

世界先进及联电将受惠于8”复苏,涨价可期:归因于5G手机对6-7颗电 源管理芯片需求是4G手机的两倍,加上疫情所带动的远程教学,远端会 议,线上游戏对笔电,Chromebook, OLED/LCDTV的应用,增加大尺寸 驱动芯片对8“晶圆代工需求的增加,还有车用电力功率半导体芯片,屏下 指纹芯片对8”晶圆代工的需求,晶圆代工业者像世界先进及联电在产能扩 充不易的状况下,开始对于新增的8“订单涨价10%上下,毛利及营业利润 率改善可期。

2、逻辑封测业-复苏延续,关注库存变化 虽有疫情干扰,但是2020年逻辑封测行业如期强力复苏。

因疫情部分供 应链中断之后零组件和终端厂商提高库存水平以保障供应链安全,叠加终端需 求方面,在家办公和娱乐的需求提升了笔电、桌机、平板电脑和游戏主机等相 关半导体需求,海思紧急订单拉货,手机厂商为争夺华为市场份额增加备货, 5G基础设施建设等因素使得封测行业延续2019年三季度开始的复苏态势,前 三季度龙头厂商营收同比较大幅度增长,长电科技可比口径同比增长33%,通 富微电增长23%,华天科技略衰退3%,日月光增长12%, Amkor增长28%。

2021年手机市场预计复苏,5G手机渗透率持续提升,服务器市场经过调整之 后重回增长轨道,全球5G基站建设全面展开,在终端需求全面回暖的背景下, 我们预计2021年逻辑封测行业延续高景气度。

封测设备显示需求持续旺盛:从封测设备看,全球最大封测设备厂ASM Pacific的数据也显示封测需求持续旺盛的复苏信号。

受益于在家办公的转 变、5G基础设施的建造和以服务器为代表的HPC需求驱动,集团BB值 连续四个季度高于1.0,显示封测设备订单需求的强劲。

而大多数时候具 有领先意义的物料分部的新增订单金额仍然维持高位,同比大幅增长。

从 具有先导指标作用的设备角度看我们认为逻辑封测行业高景气度或将延续 到2020年。

行业年度策略报告 图表26:ASMPacific集团新增订单与BB值 图表27:ASMPacific物料分部新增订单与环比 来源:ASMPacific财报、国金证券研究所 来源:ASMPacific财报、国金证券研究所 5G渗透率提升增加射频封测和SiP需求。

5G手机相比4G手机支持频段 数量增加,同时考虑到5G手机将继续兼容4G、3G、2G标准,因此5G手机 的射频前端相比4G复杂程度将大大提高。

根据Qorvo数据,相比4G手机, 5G手机中的滤波器将从40个增加至70个,频带从15个增加至30个,接收 机发射机滤波器从30个增加至75个,射频开关从10个增加至30个。

根据 Yole预测,射频前端整体市场规模将从2019年的152亿美元增长到2022年 的254亿美元,复合年增长率达到11%。

2020年毫米波版本iPhone 12采用 SiP集成毫米波天线,我们预估随着毫米波方案的成熟,兼容毫米波和sub 6G 方案的终端设备渗透率提升,Yole预测到2025年因AiP新增14亿美元射频封 测需求。

图表28:2020-2025年射频前端市场规模预测 来源:Yole、国金证券研究所 海思制裁对国内封测行业的影响:海思加速非美替代是这一轮IC产业链 特别是封测产业加速国产化的重要原因,2020年上半年海思营收52亿美 元,同比增长49%,是全球排名第十的半导体公司。

国内封测企业如长电 科技是海思封测订单转移的最主要受益者,我们预计2020年海思订单占 长电科技收入的15%,我们认为海思不仅给国内封测企业带来订单,同时 是先进封装技术的重要需求者,与国内企业一起做工艺改进和技术提升, 缩小与海外企业在封装技术上的差距。

对海思的制裁,市场洗牌,不仅使 得国内封测厂为海思配套建设的产能出现暂时性空闲,更将暂时抑制对先 进封装技术如Fan-out的需求,这多少会对封测行业影响未来两年数个点 的营收同比增长。

AMD份额继续扩张,封测厂受益:AMD在2019年推出基于台积电7nm 制程和ZEN 2架构的PC处理器和服务器处理器,相比英特尔14nm制程 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 2017 Q 1 2017 Q 2 2017 Q 3 2017 Q 4 2018 Q 1 2018 Q 2 2018 Q 3 2018 Q 4 2019 Q 1 2019 Q 2 2019 Q 3 2019 Q 4 2020 Q 1 2020 Q 2 2020 Q 3 新增订单(亿美元) BB值 -40.0% -30.0% -20.0% -10.0% 0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 0 20 40 60 80 100 20 17 Q 1 20 17 Q 2 20 17 Q 3 201 7 Q 4 201 8 Q 1 201 8 Q 2 20 18 Q 3 20 18 Q 4 20 19 Q 1 20 19 Q 2 20 19 Q 3 201 9 Q 4 202 0 Q 1 202 0 Q 2 20 20 Q 3 新增订单(百万美元)环比 行业年度策略报告 首次实现了制程领先;而随着2020年ZEN 3架构桌面平台、2021年 ZEN 3笔记本平台的推出以及2021年AMD的5nm制程量产,我们认为 2021年AMD在在架构和制程上相比采用10nm制程的英特尔产品仍将维 持领先优势。

如果台积电的2nm先进制程取得突破,在2024年能实现正 式量产,我们预计与台积电合作的AMD在未来相当长时间内相比英特尔 都将保持制程领先,从而帮助AMD的服务器CPU市场份额有望从2020 年的10%左右提升至2022年的20%-25%,笔电和桌机CPU市场份额 有望从2020年的18%-20%提升至2022年的25%-30%,通富微电作为 AMD主要的封测供应商,2021年仍将受益于AMD市场份额的提升,但 长期风险是预期台积电在代工AMD 5nm的Genoa或3nm的CPU,也 会透过CoWoS的封装方式将AMD的CPU直接封装。

台积电强化封测端布局,封测、晶圆代工协同趋势明确:随着芯片制程微 缩难度增大,通过晶圆级封装及2.5D/3D封装等先进封装方式增加芯片晶 体管密度效果立竿见影。

台积电在2020年8月底推出封装技术服务 3DFabric,其分为两个部分,一方面是“前端”芯片堆叠技术如CoW (片上芯片堆叠,chip-on-wafer)及WoW (多晶圆堆叠,Wafer-on- Wafer), 另一方面是“后端”封装技术,例如InFO(Integrated Fan-Out))和 CoWoS(Chip-On-Wafer-On-Substrate)。

台积电的封装技术可以结合在 同一产品中,通过同时实现前端和后端封装,制造出新的产品类别,使客 户能够以微型芯片系统的方式设计其产品,以提供相对于设计较大单芯片 的在上市时间、效能和效率、尺寸和外观、良率和成本上的关键优势。

产 能投放上,台积电预计总投资720亿元的竹南先进制程封测厂预计2021 年第一期厂区运转,最快2022年量产。

由于立体封装为代表的先进封装 需要使用晶圆代工后端设备,因此无论从资本投入还是对设备工艺理解的 角度,晶圆厂相比OSAT都更具有优势。

而从国内来看,长电科技和中芯 国际加强协同也是顺应封装在提升芯片性能上发挥更重要作用的趋势。

图表29:台积电3DFabric封装服务 来源:台积电,国金证券研究所 关注终端库存变化:2020年下半年由于手机厂商争夺市场加大备货量, 封测厂为应对下游旺盛需求库存也有所增加。

虽然目前行业库存仍然位于 健康水平,但是由于终端需求增长相对稳定,假若2021年由于疫情等因 素终端需求不及预期,由于从终端厂,到半导体器件厂再到上游的封测厂 的库存叠加效应,届时增加的行业总库存或许会需要更长时间消耗。

受惠于摩尔定律趋缓带动服务器芯片的小芯片架构来驱动台积电及英特尔 更多3DIC封测,载板需求,半导体客户持续上行周期,国产半导体替代的一 条龙模式,5GSiP/AiP,游戏机,PCIEGen 4.0 Retimer, UWB, WiFi 6,屏下 指纹,TWS,AR眼睛的新封测需求,但加上疫情趋缓造成LCDTV,笔电, Chromebook的需求也趋缓,及海思/华为卖长达半年以上的手机及芯片库存 行业年度策略报告 而无法下新晶圆代工订单,还有中芯国际扩充不易让下游封测厂无法雨露均沾 的多重影响下。

国金证券研究所估计全球逻辑封测市场将于2021/2022年的同 比增长15%/10%,并估计国内逻辑封测生产销售额将于2021/2022年的同比 增长18%/13%,全球份额从2020年的21%,缓步提升到2021/2022年的 22%。

图表30:全球vs.中国大陆逻辑封测同比增长比较 单位:美金10亿20192020202120222023202420255年 CAGR(%) 全球逻辑封装测试市场3642485358646811% 同比y/y -1% 15% 15% 10% 9% 11% 6% 中国大陆逻辑封测市场1924283135404314% 中国大陆占全球逻辑封测市场份额(%) 53% 56% 58% 59% 61% 62% 64% 中国大陆逻辑封测生产销售额 89101213151613% 同比y/y 0% 11% 18% 13% 12% 14% 9% 中国大陆逻辑封测产业自给率(%) 41% 37% 37% 37% 38% 38% 38% 中国大陆逻辑封测产业占全球份额(%) 22% 21% 22% 22% 23% 23% 24% 来源:各公司财报,国金证券研究所 行业年度策略报告 3、存储器行业-全球复苏待服务器行业反转 受惠于全球5G市场渗透率持续增加,全球政府机构及企业(私有云)在 明年疫苗大量施打及疫情趋缓后,重启服务器的资本开支,全球存储器库存月 数逐步合理化及存储器库存同比落底反转下,我们预期存储器行业2021年二 季度,存储器价涨量增逐步复苏,但在2021二季度明显复苏之前,我们还是 必须持续观察存储器大厂的DRAM/3DNAND库存月数(3.9个月),DRAM/ 3DNAND模组库存月数(3.4个月),NOR,SLCNAND/mask ROM库存月 数(3.8个月)是否能够持续降低,存储器厂商的资本开支同比及占营收比是 否反转,目前各存储器DRAM内存,3DNAND,SLCNAND,NOR四季度 现货价已经持稳止跌,但合约价还在小幅修正。

图表31:全球存储器大厂季度财物数字变化 图表32:每支4G vs.5G手机对存储器需求的变化 来源:各公司财报、国金证券研究所 来源:SUMCO、国金证券研究所 我们预期存储器行业从2021年二季度开始需求及价格全面上涨,加上国 内存储器晶圆制造大厂陆续量产,国金证券研究所估计全球存储器市场将于 2021/2022年的同比增长13%/15%,并估计国内存储器芯片生产销售额将于 2021/2022年的同比大幅增长146%/108%,存储器芯片自给率预计将从2020 年的3%,快速提升到2021/2022年的7/12%。

图表33:全球vs.中国大陆存储器行业同比增长比较 单位:美金10亿20192020202120222023202420255年 CAGR(%) 全球存储芯片市场1061141291491491781779% 同比y/y -36% 8% 13% 15% 0% 20% -1% 中国大陆存储芯片市场586574878910810911% 中国大陆占全球存储芯片市场份额(%) 55% 57% 58% 59% 60% 61% 62% 中国大陆存储芯片生产销售额 1.32.05.010.415.621.127.066% 同比y/y 38% 59% 146% 108% 50% 35% 28% 中国大陆存储芯片产业自给率(%) 2% 3% 7% 12% 18% 19% 25% 中国大陆存储芯片产业占全球份额(%) 1% 2% 4% 7% 10% 12% 15% 来源:各公司财报、国金证券研究所 国内存储器资本开支越显重要:从市调机构TrendForce预期2021年全球 DRAM大厂会同比减少资本开支达3%到195亿美元,全球NAND大厂会 同比增加资本开支达15%到243亿美元,我们认为未来两年DRAM会比 NAND现货及合约价格更稳定,DRAM供需会比NAND更紧俏,值得关注 的是长江存储明显比合肥长鑫更积极扩产,我们预计其更快达到2021年 底的85,000片月产能。

我们归因于长存的3DNAND技术发展无疑, Xtacking 3DNAND技术领先,而长鑫的1X 19nm DRAM技术来源仍有争议。

- 2.0 4.0 6.0 -50% 0% 50% 100% 存储芯片产业平均营业利润率(%) 自由现金流量与销售比(%) 净利润及折旧摊销占营收比(%) 同比增长(%) DRAM/3DNAND库存月数 行业年度策略报告 图表34:全球DRAM大厂资本开支(百万美元) 图表35:全球NAND大厂资本开支(百万美元) Company 20192020F 2021F Samsung三星8,1849,0008,500 SKHynix海力士5,4694,5005,000 Micron镁光3,2962,9663,300 Winbond华邦424333267 Powerchip力积706030 Nanya南亚科177350433 JHICC福建晋华222719 CXMT合肥长鑫1,4482,8451,992 DRAMCAPEX 19,091 20,082 19,541 % YoY -23% 5% -3% Company 20192020F 2021F Samsung三星7,8007,9008,300 KIOXIA/鎧俠4,0503,8003,700 SKHynix海力士4,0002,5002,500 Micron镁光2,2002,1002,200 Intel英特尔2,0009001,100 YMTC长江存储 3,9006,500 NANDCapex 20,05021,10024,300 % YoY 5.2% 15.2% 来源:TrendForce Nov 2020、国金证券研究所 来源:TrendForce Nov 2020、国金证券研究所 国内存储器扩产,利好于设备,封测,模组,洁净室总包设计:虽然我们 预期国内3DNAND大厂长江存储及Mobile DRAM大厂合肥长鑫短期内因 设计及晶圆制造技术工艺的差距与庞大的折旧费用而无法获利,但不同于 晶圆代工行业时时刻刻在等待半导体设计客户的下单,客户常常更改芯片 设计,客户要求降晶圆代工价才会转订单,话语权都在IC设计客户手上, 而国内存储器大厂都会掌控自我研发设计及先进制程工艺的叠代演进,重 复制造高标准化的产品,透过大量制造来改善良率,话语权在自己手上。

所以我们比较看好中国大陆存储器行业未来20年扩产后所学习到的竞争力 及庞大资本开支的投入,这是利好于设备(中微,北方华创),存储器封测 (紫光宏茂,太极实业,通富微电,沛顿),模组(紫光存储),还有洁净 室总包及设计的十一科技/太极实业,我们目前初步估计2022-2025年国 内存储器行业的资本开支是数倍于逻辑晶圆代工行业的资本开支,2024- 2025年国内存储器行业的营收是> 2倍于逻辑晶圆代工行业。

4、半导体设备及材料行业-国产化持续深化 随着大尺寸驱动芯片,电源管理芯片,及电力功率芯片所带动的8“晶圆代 工供不应求,5G手机及基地站,游戏机,服务器,笔电,矿机,人工智能所带 动的5nm/7nm制程需求激增,2020年下半年全球半导体设备同比全面复苏, 从2019年的同比衰退8%,到2020/2021/2022年的同比19%/10%/11%增长。

但就美国半导体设备月营收而言,同比头部出现在2020年9月份的36%增长, 明显高于SIA/WSTS公布全球半导体行业的同比营收增长5%,我们归因其差 异为1.车用,工业用功率半导体今年衰退近10个点,抵消部分全球半导体营 收增长动能,但其很少用先进制程,影响美国半导体设备营收不大。

2.中美技 术封锁战延烧,让中芯国际及华虹提前加速采购美国关键半导体设备及材料。

图表36:全球半导体设备营收同比(按行业别分类) 图表37:全球半导体营收及北美设备营收同比 来源:各半导体设备公司财报,国金证券研究所 来源:SEMI, WSTS,国金证券研究所 -100% -50% 0% 50% 100% 150% 1 Q 17 2 Q 17 3 Q 17 4 Q 17 1 Q 18 2 Q 18 3 Q 18 4 Q 18 1 Q 19 2 Q 19 3 Q 19 4 Q 19 1 Q 20 2 Q 20 3 Q 20 E 4 Q 20 E 1 Q 21 E 2 Q 21 E 3 Q 21 E 4 Q 21 E 晶圆代工/逻辑设备同比y/y DRAM内存设备同比y/y Flash闪存设备同比y/y 显示屏设备同比y/y -50% 0% 50% 100% Aug-16 Aug-17 Aug-18 Aug-19 Aug-20 WSTSWWSemi y/y同比 SEMI晶圆设备y/y同比 SEMI封测设备y/y同比 行业年度策略报告 不同于全球半导体设备是由晶圆代工业拉动的复苏,明后年国内的设备业 是靠着存储器晶圆制造大厂陆续扩产而受惠,但中芯国际的扩充暂缓,国金证 券研究所估计国内半导体生产销售额将于2021/2022年的同比增长35%/33%, 半导体设备自给率预计将从2020年的15%,提升到2021/2022年的 17%/20%。

图表38:全球vs.中国大陆半导体设备行业同比增长比较 单位:美金10亿20192020202120222023202420255年 CAGR(%) 全球半导体设备市场 57 68 75 83 95 104 113 12% 同比y/y -8% 19% 10% 11% 15% 9% 9% 中国大陆半导体设备市场 14 17 20 23 27 31 36 17% 中国大陆占全球半导体设备市场份额(%) 25% 25% 26% 27% 28% 30% 32% 中国大陆半导体设备生产销售额 1.9 2.5 3.4 4.5 6.3 8.2 9.9 32% 同比y/y 16% 32% 35% 33% 40% 30% 20% 中国大陆半导体设备产业自给率(%) 13% 15% 17% 20% 23% 26% 28% 中国大陆半导体设备产业占全球份额(%) 3% 4% 5% 5% 7% 8% 9% 来源:各公司财报,国金证券研究所 长江存储新一轮设备招标持续推进,设备国产化率持续提升。

根据中国国 际招投标网的数据,其中8月至今长江存储拟中标的本土企业:中微公司 (12台刻蚀机)、北方华创(1台PVD设备、9台刻蚀机、28台热处理设 备)、上海精测(3台量测设备)、中科飞测(1台量测设备)、盛美股份(8 台清洗机)、华海清科(10台CMP设备)、屹唐(3台刻蚀机、16台去胶 设备)。

8-10月,国内5条主要晶圆产线新增设备中国内厂商中标占比达 21%,近三月本土主要晶圆产线整体国产化率提升2%。

截止到10月末, 这5条线中CMP、刻蚀、清洗和热处理国产化率超过20%。

外部环境影响下,国产化率提升同时判断先进制程设备量产验证进展减缓。

10月5日,中芯国际发布公告称,美国商务部工业与安全局对向中芯国际 出口的部分美国设备、配件及原物料做出进一步限制,须事前申请出口许 可证后,才能向中芯国际继续供货。

我们判断,短期来讲中芯国际正常生 产压力增大,2020年全年资本开支由67亿美元收缩至59亿美元,后续国 产设备出货给中芯国际也会受影响。

但长期来看,美国技术出口管制加强, 整个半导体产业链全面国产化决心增强,下游晶圆厂国产设备采购意愿提 升,华为及中芯国际于3-5年内再透过日本,韩国,欧洲,中国台湾设备 商及美国二手设备组成非美国商务部工业安全局能够禁止控制的成熟半导 体产线,这样本土晶圆厂8“及12”成熟制程设备国产化率有望加速增长, 但先进制程工艺设备要靠台积电,国内存储器行业及华力的扩产来验证和 练兵加强。

封测厂资本开支回升,国产测试机技术及市场持续突破。

封测产业同步晶 圆厂产能配套,封测厂资本开支正在回升,拉动测试设备市场需求。

长电 科技、华天科技、通富微电三家企业2014-2019年资本开支水平从25亿 元增长至69亿元,2020年上半年资本开支同比增长26.3%,增速回升。

国内市场模拟/分立器件国产化率高,SoC/存储等领域获突破。

华峰测控、 长川科技、宏测半导体模拟/数模混合测试机约占国内模拟测试机市场份额 的85%,其中华峰测控国内模拟测试机市占率超过50%;联动科技、宏邦 电子分立器件测试机国内市场总份额超过90%;SoC测试机芯片种类多, 研发难度较高,目前仍主要依赖进口,目前华峰测控功率类SoC已经实现 出货;在存储芯片测试机领域,精测电子与韩国IT&T合作成立了精鸿电 子,目标弥补国内存储器检测领域空白,目前已实现小批量的订单。

国内半导体设备投资建议:推荐多业务布局的晶圆设备龙头北方华创,进 入全球供应链的国产刻蚀设备龙头中微公司,国内半导体测试机龙头华峰 测控,大硅片设备龙头晶盛机电;建议关注即将回归A股上市的国内清洗 行业年度策略报告 设备龙头盛美股份,国内清洗设备厂商至纯科技,以及国内半导体测试机 供应商长川科技和精测电子。

图表39:半导体材料市场规模占比 来源:SEMI,各公司官网,国金证券研究所整理 伴随着国内晶圆厂的投产,半导体材料的需求空间被打开。

在2019年下 游需求不振、全球半导体材料需求下滑的背景下,中国的半导体材料市场 仍实现正的增长。

除此之外,国产替代已经成为中国半导体行业的主要诉 求,下游厂商有更强的意愿为半导体材料厂商提供市场。

当前背景下,国 产半导体材料厂商将享受市场规模扩大与市场份额提升的双重红利。

国内大硅片积极进行大规模拓产规划,进口依赖度有望下降。

2020年下半 年随着5G、AI、IoT带动数据中心、消费电子等智能终端需求升温,全球 半导体代工厂的8、12寸产能均维持满载。

根据Digitimes,12寸硅片预 计2021Q1价格涨幅5%。

根据SEMI数据,预计2020年全球硅片出货量 同比增长2.4%,2021年继续增长,2022年将创历史新高。

国内来看,寡 头垄断造成我国硅片进口依赖度仍旧较高。

据华夏幸福产业研究院数据, 我国各公司已量产产线披露产能中,8寸大陆供应商目前产能达到96万片/ 月;12寸产能仅为20万片/月。

据芯思想研究院数据,目前我国公布的大 硅片项目多达20个,用于新建硅片厂商的投资金额超过1400亿元,沪硅 产业、超硅半导体、金瑞泓、中环半导体等公司均开始兴建或计划建设硅 片加工厂。

若按规划落地,到2023年8英寸硅片总规划产能将达345万 片/月,12英寸硅片总规划产能达662万片/月,届时硅片进口依赖度将显 著下降。

CMP抛光材料耗用量随晶圆产量增长以及制造难度提升而增加,美国企业 份额较高,国产化亟待提升。

CMP抛光材料包括抛光液和抛光垫,根据 SEMI,2020年全球CMP抛光材料市场规模有望增至19.8亿美元,国内 4.5亿美元,占全球23%。

更先进的逻辑芯片对CMP抛光材料提出了新的 要求,如14nm以下逻辑芯片关键CMP工艺达到20步以上,使用的抛光 液将从90nm的五六种抛光液增加到二十种以上,种类和用量迅速增长。

存储芯片由2DNAND向3DNAND技术变革,也会使CMP抛光步骤数近 乎翻倍。

在全球市场中,美国公司Dow和Cabot合计在抛光液/抛光垫中 的占比分别为41%/84%,在外部环境较为严峻的形势下,抛光材料国产化 率亟待提升。

目前国内抛光液龙头安集科技成功打破国外垄断,在130- 14nm技术节点实现量产,10-7nm技术节点产品研发稳步推进;抛光垫龙 头鼎龙股份在存储和先进逻辑领域持续突破,28nm已获订单。

随着半导体线路图形越来越小,对光刻胶的需求量也越来越大,国内企业 纷纷布局。

光刻工艺是芯片制造中最核心的工艺,据前瞻产业研究院预测, 2019年全球光刻胶市场为91亿美元,预计2022年规模将达到105亿美 硅片 37% 抛光材料 7% 光刻胶 5% 光刻胶辅助材料 7% 光掩膜 13% 电子气体 13% 靶材 3% 湿化学品 5% 其他 10% 行业年度策略报告 元;中国光刻胶市场88亿元,预计2022年达到117亿元,CAGR=15%。

光刻胶下游应用主要为PCB、显示面板、LED和集成电路,高端集成电路 光刻胶几乎全部进口。

日本四家厂商——东京应化、JSR、信越化学、富 士胶片占据了72%的市场份额,国内厂商加速布局,KrF光刻胶晶瑞股份 完成中试,上海新阳处于研发阶段;ArF光刻胶南大光电正在进行客户测 试,上海新阳处于研发阶段。

国内半导体材料投资建议:在全球半导体材料方面,主要是日本厂商在主 导,所以没有供货疑虑,但美国Cabot, Dow, Versum仍主导CMP抛光液 及抛光垫材料技术,所以国内抛光液龙头安集科技,抛光垫龙头鼎龙股份 能否突破美国技术主导权是重中之重。

关注靶材龙头江丰电子,电子特气 供应商华特气体,以及8寸及12寸硅片制造商立昂微/金瑞泓。

5、没有海思的国内半导体设计业-分食 自从美国Trump政府宣布华为,海思及其所有子公司禁止使用任何美国技 术,设备,及材料,并将中科曙光,天津海光先进技术,成都海光集成,成都 海光微电子,海康,大华,科大讯飞,旷视,商汤,厦门美亚柏科,依图,颐 信科技,云天励飞,维逸测控,烽火科技,精纳科技,达阔科技,中云融信科 技,奇虎360科技,云从科技,东方网力科技,深网视界,银晨智能陆续放到 实体清单,进行美国半导体产品技术及应用软件/作业系统软件禁售封锁以来, 国内产品系统公司才恍然大悟,加速转向培养,扶持,加速认证非美核芯产品 设计公司,当然首选国内半导体产品设计公司来尽力承接,但如果技术差距太 大,依序选中国台湾,韩国,日本,欧洲设计公司来替代美国的核心设计。

如 用紫光展瑞,联发科(替代高通),三安,卓胜微(替代Avago, Skyworks, Qorvo),闻泰安世,圣邦,矽力杰(替代Ti, Maxium, On Semi, Diodes, Analog Devices),汇顶,神盾(取代Synaptics, FPC),兆易创新,北京君正 (取代镁光,Cypress),长江存储,合肥长鑫,三星,海力士(替代镁光),澜 起(替代IDT/Renesas, Rambus的内存接口芯片及替代Astera的PCIEGen 4.0/5.0Retimer),飞腾,龙芯,上海兆芯(替代Intel, AMD的x86 CPU)。

但 海思因为从2020年9月15日开始无法在台积电,中芯国际,三星等代工厂找 到非使用美国半导体设备的制造能力,在华为的半导体自制塔山计划尚未成功 之前,我们认为海思的份额将在2021/2022年被大量分食。

图表40:全球半导体产品设计份额 来源:ICInsights、国金证券研究所 归因于我们估计海思占有超过50%的国内半导体设计份额,加上其芯片库 存应该剩下不到一年,国金证券研究所估计海思的份额流失及库存耗尽会让国 内半导体设计行业从2020年7%的同比增长到2021/2022年22%/18%的同 比衰退,中国大陆无晶圆设计产业占全球份额会从2019年的15%,下滑到 2021/2022年的9%/7%,可能要等到2025年才会再超过2019年达成的 15%,中国大陆无晶圆设计产业自给率会从2019年的26%,下滑到 2021/2022年的15%/11%。

行业年度策略报告 但因为其他公司将分食海思的份额及部分海思设计团队将另起炉灶成立新 的公司或加入其他设计公司,如果不计算海思营收,国金证券研究所估计国内 半导体设计行业将在2020/2021/2022年同比增长35%/31%/25%,远优于 全球纯半导体设计销售额2020/2021/2022年增速的25%/12%/9%,及11% 5年CAGR。

而国内主要成长动能为模拟芯片的圣邦及夕力杰,手机射频的卓 胜微,NOR闪存的龙头兆易创新,特殊内存的北京君正,内存接口及PCIE Gen 4/5 Retimer的澜起。

图表41:全球vs.中国大陆半导体设计行业同比增长比较 单位:美金10亿20192020202120222023202420255年 CAGR(%) 全球无晶圆设计市场11113915516918820321111% 同比y/y 2% 25% 12% 9% 11% 8% 4% 全球无晶圆设计占全球半导体市场36% 41% 43% 44% 47% 48% 48% 中国大陆无晶圆设计市场6279899811112212913% 中国大陆占全球无晶圆设计市场份额(%) 56% 57% 57% 58% 59% 60% 61% 中国大陆无晶圆设计销售额 1617131116223011% 同比y/y 21% 7% -22% -18% 45% 40% 35% 中国大陆无晶圆设计产业自给率(%) 26% 22% 15% 11% 14% 18% 23% 中国大陆无晶圆设计产业占全球份额(%) 15% 12% 9% 7% 9% 11% 14% 来源:各公司财报,国金证券研究所 6、功率IDM -需求旺盛,供给紧张下的利润高弹性 打造设计、制造、封装一体化IDM模式提高利润弹性。

由于功率半导体电 路相对简单,晶圆制造和封装环节对产品最终性能影响相对较大,技术含量相 对更高,因此包括前道晶圆制造和后道封装环节在内的制造环节在功率半导体 中占有更高的附加值。

而在数字芯片中占有较高附加值的芯片设计、IP、指令 集、控制芯片架构、设计软件工具等环节在功率半导体中附加值占比相对较低。

因此对于功率IDM厂商如华润微,我们预计通过定增项目完善自己的封装工艺 和产能能够提升3-5个点毛利率水平。

图表42:功率半导体和标准CMOS价值链分布比较 来源:英飞凌、国金证券研究所 随着疫情常态化,功率器件景气度随工业、汽车需求复苏;全球在家办公、 在线教育使得台式机、笔记本电脑、平板类需求增长,从而拉动驱动IC需求; 随着手机规格提升,电源管理IC需求从每台手机1-2颗提高到最多每台手机最 高8-9颗。

而供给端由于CIS抢占产能,而总体产能受二手设备有限影响而扩 张不易,我们认为此轮功率器件景气度有望持续到明年上半年。

行业年度策略报告 成本上行压力增加,IDM模式优势显示。

在产能紧缺之下,MOS等功率器 件交货周期拉长,部分晶圆代工厂上调代工价格,使得功率Fabless公司或面 临成本上行压力,而IDM模式的功率公司,能保证自身产能需求,在同类产品 价格上涨的情况下业绩将有较大弹性。

全球功率半导体于2021年回升:受到全球新冠疫情的影响,2020年全球 功率半导体将出现下滑,QYResearch预测 2020年市场规模为367亿 美元,同比下滑9.1%,预测2021年市场规模为396亿美元,同比增长 8.1%。

2019年中国功率半导体市场为144.8亿美元,占全球功率半导体 市场的35.9%,QYResearch预测2020年将达到138亿美元,同比下滑 4.7%。

图表43:全球功率半导体市场规模预测(十亿美元) 图表44:中国功率半导体市场规模预测(十亿美元) 来源:QYResearch、国金证券研究所 来源:QYResearch、国金证券研究所 汽车是最大应用市场,消费电子占比提升。

从全球的细分产品来看,功率 IC占比最大,且近年来占比有所提升,其次是MOSFET,受IGBT替代 影响,增长有所放缓;二极管占比总体稳定,IGBT市场增长稳定,占比 持续提升。

汽车是功率半导体最为主要的市场,其次是工业与消费电子。

近几年来,新能源汽车快速发展,汽车电子化、智能化发展迅速,汽车领 域的占比持续提升,2019年汽车行业对功率半导体的需求规模占到总体 规模的35.4%,消费电子领域占比也保持较为稳定的提升态势,2019年 占比达到了13.2%。

图表45:2019年全球功率半导体产品结构分布 图表46:2019年全球功率半导体应用市场占比 来源:QYResearch、国金证券研究所 来源:QYResearch、国金证券研究所 2019年中国功率半导体市场占比全球达35.9%:中国是全球最大的功率 器件消费国,功率器件细分的主要几大产品在中国的市场份额均处于第一 位。

与整个半导体产业类似,对比海外的功率器件IDM大厂,国内的功 率器件龙头企业(华润微、斯达半导体、新洁能、扬杰科技、华微电子、 士兰微等)的年销售额与国际巨头们相差很大,且产品结构偏低端,表明 中国功率器件的市场规模与自主化率严重不相匹配,国产替代的空间巨大, 目前,中国功率半导体产业正在快速发展,闻泰科技收购了安世半导体, 斯达半导体、华润微、新洁能等一批功率半导体企业陆续上市,正在发展 壮大。

-15.0% -10.0% -5.0% 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 201520162017201820192020F 2021F 全球功率半导体市场(十亿美元)增长率 功率IC 54% MOSFET 17% IGBT 12% 功率二极管/ 整流桥 15% 其他 2% 汽车 35% 消费电子 13% 工业 27% 其他 25% 行业年度策略报告 图表47:中国功率半导体市场规模全球占比 来源:QYResearch、国金证券研究所 新能源车功率半导体价值量大幅增加:新增功率器件价值量主要来自于汽 车的“三电”系统,包括电力控制,电力驱动和电池系统。

在动力控制单 元中,IGBT或者SiC模块将高压直流电转换为驱动三相电机的交流电; 在车载充电器AC/DC和DC/DC直流转换器中,都会用到IGBT或者SiC、 MOS、SBD单管,或GaN;在电动助力转向、水泵、油泵、PTC、空调 压缩机等高压辅助控制器中都会用到IGBT单管或者模块;在ISG启停系 统、电动车窗雨刮等低压控制器中都会用到MOS单管。

根据Infineon数 据,2020年,48V轻混汽车需要增加90美元功率半导体,电动汽车或者 混动需要增加330美元功率半导体。

图表48:2020年各种电动汽车半导体价值量 来源:Infineon、国金证券研究所 彭博新能源财经(BloombergNEF)预测,2025年全球新能源汽车有望 达到1100万辆,中国占50%,2030年有望达到2800万辆,2040年将 达到5600万辆。

届时,电动汽车销量将占到全部新车销量的57%。

行业年度策略报告 图表49:2025年全球新能源汽车预测(万辆) 图表50:2025年中国新能源汽车预测(万辆) 来源:BloombergNEF、国金证券研究所 来源:BloombergNEF、国金证券研究所 第三代化合物半导体迎来发展新机遇:半导体经过近百年的发展后,目前 已经形成了三代半导体材料,第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮 化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导 体材料,其中最为重要的就是SiC和GaN。

受到电动汽车和混动汽车、 充电桩和工业电源应用驱动,碳化硅(SiC)将保持快速发展,2020年市 场规模约7亿美元,Yole预测,2025年将达到38亿美元,2020-2025年 复合增长率达到35%。

三星、OPPO、小米等众多智能手机厂商推出了集 成了功率GaN器件的快速充电器,还有其他品牌,快充市场迅速发展, 其他还有5G基站等需求的推动,功率GaN市场将呈现快速发展态势, 2020年GaN市场约1亿美元,Yole预测,2025年将达到5亿美元, 2020-2025年复合增长率达到42%。

图表51:2025年SiC市场需求预测(百万美元) 图表52:功率GaN市场预测(百万美元) 来源:yole、国金证券研究所 来源:BloombergNEF、国金证券研究所 全球功率半导体呈现欧美日三足鼎立之势:据Infineon统计,2019年全球 功率半导体器件与模组市场规模为210亿美元,欧美日呈现三足鼎立之势, 英飞凌位居第一,占比19%,安森美次之,占比8.4%,前十大公司合计 市占率达到58.3%。

图表53:2019年全球功率半导体分立器件与模组竞争格局 Infineon 19% ONSemi 8% STMicro 6% Mitsunishi 5% Toshiba 5% Vishay 4% Fuji Electric 4% Renesas 3% ROHM 2% Nexperia 2% 其他 42% 行业年度策略报告 来源:Infineon、国金证券研究所 2019年,全球MOSFET市场规模达到81亿美元, IGBT为33.1亿美元: 英飞凌在全球MOSFET市场以绝对优势排名第一,市占率达到24.6%, 前五大公司市占率达到59.8%。

闻泰收购的安世半导体及中国本土成长起 来的华润微进入前十,分别占比4.1%和3.0%。

英飞凌也在IGBT排名第 一,市占率高达35.6%,前五大公司合计占比达到68.8%。

中国本土成长 起来的IGBT龙头公司斯达半导体近几年发展较快,进入前十,2019年排 名第八,市占率2.5%。

图表54:2019年MOSFET全球竞争格局 图表55:2019年IGBT模组全球市场竞争格局 来源:Infineon、国金证券研究所 来源:Infineon、国金证券研究所 中国功率半导体产业迎来发展良机:我国半导体厂商主要为IDM模式, 生产链较为完善,产品主要集中在二极管、低压MOS器件、晶闸管等低 端领域,IGBT逐渐获得突破,生产工艺成熟且具有成本优势,行业中的 龙头企业盈利水平远高于台湾地区厂商。

而在新能源、电力、轨道交通等 高端产品领域,国内仅有极少数厂商拥有生产能力,高端产品市场主要被 英飞凌、安森美、瑞萨、东芝等欧美日厂商所垄断。

目前国内外IGBT市 场仍主要由外国企业占据,国内以斯达半导体为首的IGBT企业发展快速, 在工控、电动汽车、风电、光伏、电力及高铁等领域逐渐取得突破,不断 提升份额,2019年,斯达半导体电动汽车IGBT模块在中国电动汽车领域 的占比达到14%。

目前国内功率半导体产业链正在日趋完善,技术也正在 取得突破,中国是全球最大的功率半导体消费国,2019年占全球需求比 例高达35.9%,且增速明显高于全球,未来在新能源(电动汽车、光伏、 风电)、工控、变频家电、IOT设备等需求下,中国需求增速将继续高于 全球,行业稳健增长+国产替代,我们看好细分行业龙头,推荐:斯达半 导体、华润微、闻泰科技(安世半导体)。

四、风险提示 新冠肺炎疫情持续恶化:虽然各国新冠肺炎疫苗从年底陆续上市施打,但 产量不足可能仅让少数关键人员施打而无法达到全球免疫的改善,全球新 冠肺炎疫情可能持续恶化而影响手机及车用芯片需求。

中美技术竞争白热化:市场认为拜登政府对中国科技行业的技术竞争及封 锁会从全面性打击改成先进技术竞争及封锁,但若是中美关系持续恶化, 可能会影响2021-2022年全球半导体的需求。

笔电,Chromebook,桌机,LCDTV,游戏机需求可能无法持续?因疫情 扩大而造成2020年笔电,Chromebook,桌机,LCDTV,游戏机等消费 性电子产品换机需求暴增,但我们认为2021年下半年可能无以为继而减 少全球及国内晶圆代工,封测,存储器,逻辑芯片需求。

库存不降反增:三季度全球芯片库存月数虽然下降,但华为/海思订单在 2020年9月15日后大幅减少后,全球逻辑及存储器芯片库存月数可能在 未来几个季度不降反升。

估值偏高:全球及国内半导体公司普遍估值偏高,下跌风险加大。

Infineon ONSemi STMicro Toshiba Renesas Vishay Alpha and Omega Nexperia(安世) 华润微 MagnaChip 其他 Infineon Mitsubishi Fuji Electric Semikron 三菱-Vincoteck Hitachi Danfoss 斯达半导体 Toshiba ABBSemi 其他 行业年度策略报告 公司投资评级的说明: 买入:预期未来6-12个月内上涨幅度在15%以上; 增持:预期未来6-12个月内上涨幅度在5%-15%; 中性:预期未来6-12个月内变动幅度在-5%-5%; 减持:预期未来6-12个月内下跌幅度在5%以上。

行业投资评级的说明: 买入:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上; 增持:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%-15%; 中性:预期未来3-6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%-5%; 减持:预期未来3-6个月内该行业下跌幅度超过大盘在5%以上。

行业年度策略报告 特别声明: 国金证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。

本报告版权归“国金证券股份有限公司”(以下简称“国金证券”)所有,未经事先书面授权,任何机构和个人 均不得以任何方式对本报告的任何部分制作任何形式的复制、转发、转载、引用、修改、仿制、刊发,或以任何侵 犯本公司版权的其他方式使用。

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本报告的产生基于国金证券及其研究人员认为可信的公开资料或实地调研资料,但国金证券及其研究人员对这 些信息的准确性和完整性不作任何保证,对由于该等问题产生的一切责任,国金证券不作出任何担保。

且本报告中 的资料、意见、预测均反映报告初次公开发布时的判断,在不作事先通知的情况下,可能会随时调整。

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证券研究报 告是用于服务具备专业知识的投资者和投资顾问的专业产品,使用时必须经专业人士进行解读。

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本报告反映编写分析员的不同设想、见解及分析方法,故本报告所载观点可能与其他类似研究报告的观点及市 场实际情况不一致,且收件人亦不会因为收到本报告而成为国金证券的客户。

根据《证券期货投资者适当性管理办法》,本报告仅供国金证券股份有限公司客户中风险评级高于C3级(含C3 级)的投资者使用;非国金证券C3级以上(含C3级)的投资者擅自使用国金证券研究报告进行投资,遭受任何损失, 国金证券不承担相关法律责任。

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