半導體行業(yè)研究及2023年度策略周期和成長共振

半導體行業(yè)研究及2023年度策略：周期和成長共振半導體2023年展望——半導體設備投資框架晶圓廠設備支出：2023年970億美元根據(jù)SEMI9月數(shù)據(jù)，2022年全球晶圓設備支出將達到990億美元的歷史新高；同時預計2023年全球晶圓廠設備支出將為970億美元，繼續(xù)保持健康發(fā)展。2022年支出結構上看，中國臺灣依舊是晶圓制造設備采購的主力，投資金額達300億美元，同比增長47%；中國大陸晶圓設備支出占比也近22%，達到220億美元。2023年，隨著臺積電美國工廠建設加快進入設備采購期，預計2023年美洲地區(qū)支出將有所提升。臺積電：下調(diào)22年資本支出，預期庫存調(diào)整至23H1受消費需求疲軟以及上游供應鏈影響，臺積電下調(diào)2022年資本支出至360億美元，此前預計為400-440億美元。需求上看，公司也預計行業(yè)庫存水位將在22Q3達到高峰，并于22Q4開始慢慢下降，完整的去庫存調(diào)整周期預期將持續(xù)至2023年上半年。長江存儲：20萬片/月產(chǎn)能待擴長江存儲“國家存儲器基地項目”由紫光集團、國家集成電路基金、湖北省科投集團和湖北省集成電路產(chǎn)業(yè)基金共同投資建設。此項目規(guī)劃共投資約1697億元，分兩期建設3DNANDFlash芯片工廠，兩期達產(chǎn)產(chǎn)能30萬片/月。一期：一期主要實現(xiàn)技術突破。項目于2016年底正式開工建設，投資約816億人民幣，設計產(chǎn)能10萬片/月；2020年底一期產(chǎn)能達4萬片/月，預計今年新增6萬片/月產(chǎn)能，即實現(xiàn)一期全部達產(chǎn)。二期：2020年中開工建設，規(guī)劃產(chǎn)能20萬片/月。第三代半導體

：2020年694億元投資據(jù)CASAResearch統(tǒng)計，2020年共有24筆第三代半導體投資擴產(chǎn)項目，披露的投資擴產(chǎn)金額達到694億元，較2019年同比增長161%；

其中，SiC涉及金額550億元，GaN涉及金額144億元。SiC：2021年新增規(guī)劃達產(chǎn)年產(chǎn)能超57萬片（含4/6英寸）。根據(jù)CASAResearch不完全統(tǒng)計，2021年大陸地區(qū)SiC襯底環(huán)節(jié)新增投產(chǎn)項目7項，披露新增投產(chǎn)年產(chǎn)能超過57萬片。三安半導體、國宏中能、同光科技、中科鋼研、合肥露笑科技等企業(yè)相繼宣布進入投產(chǎn)階段。此外，微芯長江、南砂晶圓、澤華電子三家宣布SiC項目工程封頂。GaN：英諾賽科（蘇州）8英寸硅基GaN芯片量產(chǎn)；晶湛半導體8英寸年產(chǎn)24萬片GaN外延項目開建

；中博芯6英寸Si基GaN外延和UV-LED芯片項目投產(chǎn)。設備需求結構：刻蝕、沉積價值量高、潛力大刻蝕、光刻、薄膜沉積是集成電路前道生產(chǎn)工藝中最重要的三類設備。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，等離子體刻蝕機、光刻機、薄膜沉積設備占集成電路前段設備比例合計超60%?？涛g、化學薄膜沉積高速增長。2015-2017年半導體芯片前道設備中，薄膜沉積與等離子刻蝕設備的市場增速遠超其他，分別達到16%和17%?？萍疾┺模簢a(chǎn)替代迫在眉睫各國政府積極向有芯片制造能力的廠商拋出橄欖枝，鼓勵廠商在本土設廠，如2020年臺積電

在美國支持下決定赴美投資120億美元生產(chǎn)世界最先進的5納米芯片。臺積電、三星電子規(guī)劃在美國建設新的晶圓代工廠，爭奪美國300多億美元的政府補貼。中國出臺多項科技強國政策，設立國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，大陸扶持本土產(chǎn)業(yè)發(fā)展。α基本面支撐：合同負債/存貨繼續(xù)增長，在手訂單充沛22Q3末來看，北方華創(chuàng)合同負債65億元，存貨116億元；中微公司合同負債20億元，存貨32億元；位列前二，且一直處于高位，側面印證公司在手訂單充沛。當然，受不同公司、不同下游客戶不同付款策略（是否有預收款、預收款比例等）影響，合同負債僅能在一定程度上體現(xiàn)在手訂單情況。半導體2023年展望——半導體材料投資框架半導體材料：制程升級和晶圓廠擴產(chǎn)，行業(yè)高景氣度半導體材料市場規(guī)模龐大，行業(yè)景氣度高。2021年全球半導體材料市場規(guī)模達到642.73億美元，近5年CAGR為6.51%。半導體材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料，2011年晶圓制造材料與封裝材料市場份額平分秋色，占比均在50%左右。2021年晶圓制造材料占比上升至62.8%，封裝材料下降至37.2%。隨著國內(nèi)電子產(chǎn)品制造業(yè)的飛速發(fā)展，中國半導體產(chǎn)業(yè)市場潛力巨大。據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2013-2021年，中國半導體材料行業(yè)市場規(guī)模呈波動上行趨勢，近五年CAGR達高11.90%，高于全球水平。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021年，中國半導體材料市場規(guī)模達119.29億美元，首次突破100億美元大關，約占全球市場份額的19%。芯片制程技術升級和晶圓廠擴產(chǎn)潮，大力推動中國芯片出貨量增加，對半導體材料的耗用量和質(zhì)量提出更高要求，未來國產(chǎn)化率將穩(wěn)步提升。半導體材料市場：種類繁多，單一市場較小半導體制造材料中，硅片占比最大（約33%），其次是氣體和光刻膠及配套試劑。半導體封裝材料中，封裝基板占比最大（約40%），其次是引線框架和鍵合線?？紤]到半導體制造材料和封裝材料的市場規(guī)模分別為404億美元和239億美元，整體來看，各細分半導體材料市場普遍較小。半導體材料細分行業(yè)眾多，是產(chǎn)業(yè)鏈中細分領域最多的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，每一個大類材料包括幾十種甚至上百種具體產(chǎn)品，細分子行業(yè)高達數(shù)百個。如高純化學試劑中，常用的包括各類酸（如硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸）、堿（如氫氧化銨、氫氧化鉀）、有機溶劑、氧化試劑等。結合半導體材料的行業(yè)特征，我們認為半導體材料公司應當積極尋找各材料之間共性，不斷擴充品類，形成平臺化布局，為客戶提供一體化的解決方案。半導體硅片：國內(nèi)8寸和12寸片加速驗證，未來有望持續(xù)高增長根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021年全球硅片市場規(guī)模126億美元。根據(jù)modorintelligence數(shù)據(jù)，隨著未來晶圓廠新增產(chǎn)能的不斷釋放，半導體硅片未來6年年復合增速6.1%，2026年市場將達到154億美元。預計2021年12寸和8寸片的市占率分別為71.2%和22.8%。依據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，我們測算2021年中國半導體硅片市場規(guī)模預計23億美元，未來5年年復合增速13.3%左右，預計2026年市場規(guī)模43億美元。2020年，滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份、立昂微、中晶科技合計占國內(nèi)半導體硅片市場的31.9%，國內(nèi)常見大尺寸硅片主要依賴進口。2021年8寸片國內(nèi)供應商有滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份、立昂微、中欣晶圓等。12寸片的供應商有滬硅產(chǎn)業(yè)、立昂微、中環(huán)股份等。滬硅產(chǎn)業(yè)硅片全系列布局，12寸片已進入中芯國際供應鏈；立昂微重點布局功率領域重摻；神工股份作為國內(nèi)硅料龍頭，單晶硅經(jīng)驗豐富，重點布局8寸輕摻。前驅(qū)體：技術門檻高，雅克填補國內(nèi)空白前驅(qū)體是半導體薄膜沉積工藝的主要原材料，化學性質(zhì)上半導體前驅(qū)體為攜有目標元素，呈氣態(tài)或易揮發(fā)液態(tài)，具備化學熱穩(wěn)定性，同時具備相應的反應活性或物理性能的一類物質(zhì)。隨著芯片制造業(yè)快速發(fā)展，前驅(qū)體市場近年來快速增長。根據(jù)富士經(jīng)濟數(shù)據(jù)，2014年全球前驅(qū)體銷售規(guī)模約7.5億美元，預計2024年將超20億美元，CAGR達到10%。其中，高介電常數(shù)將成為未來主流，預計2024年ALD/CVD前驅(qū)體High-K材料市場規(guī)模將達到9.5億美元。半導體2023年展望——功率半導體投資框架行業(yè)需求：全球、中國IGBT應用領域工控、消費電子、新能源汽車、新能源發(fā)電為主要下游應用場所，中國高端制造業(yè)發(fā)展偏弱，巨大的消費市場以及蓬勃的新能源汽車產(chǎn)業(yè)形成了中國與全球需求結構占比之間的差異。從全球下游需求上看，工控依然是全球IGBT需求最大最穩(wěn)定的市場，占比達到37%；其次是新能源汽車占比28%，新能源發(fā)電占比9%，消費電子（主要為變頻家電）占比8%。從中國下游需求上看，新能源汽車是國內(nèi)IGBT最大的需求來源，占比31%；其次，消費電子、工控、新能源發(fā)電分別占比27%，20%和11%。行業(yè)增長：新能源汽車根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2021年國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量實現(xiàn)逆勢增長，均創(chuàng)歷史新高，全年產(chǎn)銷分別為354.5萬輛和352.1萬輛。在新能源汽車全面發(fā)展的浪潮下，隨著國內(nèi)疫情得到穩(wěn)定控制，年內(nèi)，新能源汽車產(chǎn)銷量逐漸回暖，月產(chǎn)銷環(huán)比持續(xù)改善，12月，新能源汽車產(chǎn)銷更是創(chuàng)下歷史新高。中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)正逐步從培育期邁入發(fā)展期，成為引領全球汽車產(chǎn)業(yè)轉型的重要力量。在國家政策支持及行業(yè)快速發(fā)展的推動下，比亞迪積極推進新能源汽車產(chǎn)業(yè)，2016-2019年新能源汽車銷量穩(wěn)步提升，2020年受疫情影響，銷量有所下滑,2021年銷量重回高點，全年出貨量接近61萬輛。行業(yè)增長：光伏發(fā)電太陽能產(chǎn)生直流輸出電壓和電流進入電網(wǎng)，逆變器實現(xiàn)將直流電轉化為交流電并入電網(wǎng)。2020全球光伏裝機127GW，2025年有望達到330GW。國內(nèi)十四五規(guī)劃下光伏年新增裝機可觀，拉動上游器件需求。2019年補貼政策出臺較晚，國內(nèi)裝機下滑；2020年國內(nèi)光伏新增裝機48.2GW，同比增長60%，國內(nèi)市場需求回暖。未來隨著光伏平價時代到來，預計十四五期間年均新增光伏裝機可達70GW，樂觀情況下可達90GW，光伏新增裝機量的上升也將拉動上游功率器件的需求。行業(yè)增長：軌道交通IGBT是高鐵牽引電轉動的命脈。高鐵通過受電弓與接觸網(wǎng)接觸將高壓交流電取回車內(nèi)，通過變頻輔助系統(tǒng)和定頻輔助系統(tǒng)，經(jīng)過牽引變流器轉換成可調(diào)幅調(diào)頻的三相交流電，輸入三相異步/同步牽引電機，通過傳動系統(tǒng)帶動車輪運行。高鐵分布式牽引系統(tǒng)電源側使用8個IGBT模塊，較小的損耗減少來自底盤牽引設備的諧波噪聲。根據(jù)前瞻研究院數(shù)據(jù)，中國高鐵總里程數(shù)從2016年的2.2萬公里上升到了2020年的3.79萬公里。行業(yè)趨勢：通態(tài)功耗、開關功耗均不斷減小IGBT芯片經(jīng)歷了7代升級：襯底從PT穿通，NPT非穿通到FS場截止，柵極從平面到Trench溝槽。隨著技術的升級，通態(tài)功耗、開關功耗均不斷減小。競爭格局：海外公司市占率海外企業(yè)良性循環(huán)：市占率越高，產(chǎn)品的反饋數(shù)據(jù)越多，積累的經(jīng)驗越多，產(chǎn)品越成熟，利潤體量越大，投入新一代研發(fā)也越多。國內(nèi)企業(yè)發(fā)展受阻：貿(mào)易摩擦之前，由于產(chǎn)品長期得不到客戶使用，無法積累大規(guī)模量產(chǎn)情況下的數(shù)據(jù)，產(chǎn)品小批量出了問題也不知道如何解決。半導體2023年展望——

半導體設計投資框架CPU:定義及原理解析CPU（CentralProcessingUnit），即中央處理器，作為計算機系統(tǒng)的運算和控制核心，是信息處理、程序運行的最終執(zhí)行單元。CPU是計算機的運算和控制核心，是對計算機的所有硬件資源（如存儲器、輸入輸出單元）進行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元；同時，計算機系統(tǒng)中所有軟件層的操作，最終都將通過指令系統(tǒng)映射為CPU的操作。CPU的運行原理總結來就是取指令、指令譯碼、執(zhí)行指令、修改指令計數(shù)器四步。CPU:兩大指令集生態(tài)壟斷市場目前CPU行業(yè)由兩大生態(tài)體系主導：一是基于X86指令系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)的Wintel體系；二是基于ARM指令系統(tǒng)和Android操作系統(tǒng)的AA體系。Intel于上世紀80年代自研X86指令系統(tǒng)架構，憑借先發(fā)優(yōu)勢迅速擴大市場份額并構建生態(tài)優(yōu)勢，并通過與Windows聯(lián)盟形成“Wintel”聯(lián)盟逐步占領桌面CPU市場；ARM則在蘋果、高通、三星、華為、英偉達等方面的努力下，憑借其指令系統(tǒng)開源、異構運算、可定制化等一系列優(yōu)勢，立足于低功耗的移動市場。Wintel體系與AA體系正是憑借對操作系統(tǒng)和CPU芯片的壟斷，設定了一系列技術規(guī)范與標準，構建了龐大的軟件生態(tài)體系，從而主導著主流CPU市場。CPU:服務器需求有望回暖，x86服務器為主流受疫情影響，2020年全球服務器銷售額為910.2億元，同比增長4.37%，增速低于前期平均水平，未來隨經(jīng)濟及社會活動線上化，數(shù)據(jù)存儲與計算需求將持續(xù)增加，服務器市場需求有望回暖，服務器銷售額與出貨量增速有望提高。x86處理器起步早、生態(tài)環(huán)境好，是目前服務器的主流類型，2020年全球x86服務器市場銷售額為826.6億元，占比達90.8%。出貨量來看，2020年全球x86服務器出貨量為1180.2萬臺，同比增長1.82%。未來隨需求增加及服務器市場擴容，x86服務器增速有望持續(xù)修復。CPU:中國x86服務器芯片出貨量持續(xù)提升2020年中國x86服務器市場出貨量343.9萬臺，同比增長8.1%，市場規(guī)模達218.7億美元，同比增長16.5%。受益于5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新基建建設的加快，中國x86服務器市場將快速增加。據(jù)IDC數(shù)據(jù)預測，2025年中國x86服務器出貨量將達525.2萬臺。依照出貨量與路數(shù)分布推算，2020年中國x86服務器CPU芯片出貨量為698.1萬顆，2025年將達1066.2萬顆，2021-2025年平均增長率9%，未來我國x86服務器CPU芯片市場空間廣闊。未來隨產(chǎn)品持續(xù)升級，國產(chǎn)CPU廠商有望憑借安全性與本土化優(yōu)勢快速發(fā)展。CPU:中國x86服務器CPU空間廣闊參考IDC數(shù)據(jù)，2016至2020年中國x86服務器以雙路服務器（使用兩顆CPU）為主，占比超80%，其次為單路、4路服務器，合計占比約為10%-20%。假設未來中國x86服務器路數(shù)分布結構不變，結合中國x86服務器出貨量可測算2022至2025年CPU需求分別為829、903、982、1066萬顆。參考海光信息x86服務器價格情況，假設2022至2025年x86服務器CPU單價分別為8000、8200、8400、8500元/顆，可測算2022至2025年中國x86服務器CPU市場規(guī)模分別為663、741、825、906億元。CPU:國內(nèi)下游