半導體產業分析：自主可控大時代，國產替代全面開花

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此文來自：《電子行業策略報告：春風拂面，花開百枝》--新時代電子團隊2020年投資策略報告

半導體產業鏈全景

電路設計公司：三星、華為海思、英特爾、展訊、SK海力士、大唐電信、 匯頂科技、德州儀器、中星微電子、英偉達、北京君正、 瑞芯微、兆易創新、全志科技等

晶片製造公司：台積電、上海華虹宏力、日本富士通、美國英特爾、無錫SK海力士、長江存儲科技、上海ASMC、上海華力微電子等

材料廠：矽晶圓、耗材、CMP材料、光刻膠、濕電子化學品、電子特種氣體、光罩

設備生產商：應用材料、中電科、晶盛機電、北方華創、中微半導體、上海微電子

封裝測試廠：通富微電、晶方科技等

下游應用

應用領域包括：計算機、手機、5G通信、IOT、工業控制、存儲器、伺服器、一月應用、AR/VR 等領域

全球半導體行業呈現螺旋式上升規律

半導體行業在過去數十年內呈現螺旋式上升的規律，放緩或衰退後又會重新經歷更強勁的復甦，技術變革是驅動半導體行業持續增長的主要推動力。

根據WSTS統計， 2020年5G、IOT等新興領域有望帶來超過500億美元的半導體增量市場，預計2020年

全球半導體銷售額達到5200億美元，2016-2020年複合增速為11%。

我們認為在5G及

新興領域的持續驅動下，半導體行業將進入新一輪成長期。

現階段半導體國產化率偏低

• 核心晶片國產化率偏低。

雖然我國集成電路產業發展迅猛，但目前在終端應用的核心晶片國產化率上，國產晶片占比仍較低，由表1可以看出，我國在計算機系統、通用

電子系統的終端核心晶片上市占率仍接近於0，在內存設備和顯示系統中的國產核心晶片市場才剛起步，在通信裝備方面，國產晶片已實現部分進口替代，應用處理器和通信處理器國產占比分別達到18%和22%。

國產晶片市場占有率偏低

兆易創新與聖邦股份經營數據對比表明：半導體國產化全面提速

國產半導體在華為事件後國產化進程明顯提速。

華為事件後，2019年Q2核心半導體公司營收和凈利潤同比增長明顯提速：

2018Q4-2019Q3兆易創新與聖邦股份營收同比增速分別為2.35%/-15.73%/31.98%/62.97%與 -15.10%/-15.82%/21.43%/58.13%；

2018Q4-2019Q3兆易創新與聖邦股份凈利潤同比增速分別為-35.01%/-55.58%/1.43%/98.21%與 -9.11%/-9.34%/89.31%/90.80%。

通過數據分析我們可以看出，由於下游需求不好，2018Q4和2019Q1經營收據明顯下降，2019Q2數據明顯轉好，2019年Q3環比加速增長。

我們認為在華為事件後，政策、資金全面支持，半導體國產化全面提速，中國半導體細分領域核心公司正在全面開花，迎來歷史性發展機遇。

從華為Mate 30 Pro 5G供應商變化看半導體國產化提

• 華為Mate 30 Pro 5G 中美國元器件占比大幅降低。

主晶片方面，華為基本已經完成了高中低端晶片的布局基本實現自給自足；螢幕方面，三星目前仍是首選，國內京東方產品實力在快速提升；RAM和ROM方面，替代廠商較多，除美光外，還有三星、東芝、海力士等廠商；在射頻前端、電源管理、無線收發方面等方面，華為已經逐步擺脫美國廠商的鉗制。

• 華為Mate 30 Pro 5G 美國元器件數量占2.6%、成本占9.5%。

全部組件中，日本提供2081個，占總共的88.4%，組件數占比最高，成本占比31.6%；中國提供194個組件，占總共的8.2%，成本為183.1美元，成本占比41.7%，成本占比最高；美國提供62個組件，占總共的2.6%， 成本占比9.5%；韓國提供2個組件，占總共的0.1%，成本占比14%；台灣提供3個組件，成本為9.68美元。

IC設計：細分領域眾多，國產化正當時

• IC設計行業分為Fabless模式和IDM模式，fabless為大多數設計類公司採用，而IDM模式由於投資巨大、門檻較高，僅有少數大型行業龍頭企業採用。

• 根據DIGITIMES Research發布的2018年全球前10大IC設計公司(Fabless)排名來看，博通、高通分別以217.54億美元、164.50億美元營收位居前二，我國華為海思以75.73億美元收入位列第五名，2018年同比增長34.2%，增速居前十大IC公司首位。

但2018全球前十大半導體公司、全球前十大模擬IC公司中均無我國企業。

• 國產替代是IC設計行業的主旋律：我國IC設計市場巨大，2018年我國IC設計行業市場空間為約2519.30億元，占據全球市場的三分之一。

但國產化市仍然偏低極低，國內IC設計行業未來進口替代空間巨大。

IC設計之存儲：NOR率先漲價，NAND和DRAM2020年有望漲價

• 存儲器（Memory）是現代信息技術中用於保存信息的記憶設備。

其概念很廣，有很多層次，在數字系統中，只要能保存二進位數據的都可以是存儲器；在集成電路中，一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器，如RAM、FIFO等；在系統中，具有實物形式的存儲設備也叫存儲器，如內存條、TF卡等。

• 存儲器依照特點不同可分為眾多類別。

存儲器種類眾多，具有不同的分類方法，按存儲形式不同，存儲器可分為三大類：光學存儲，根據雷射等特性進行存儲，常見的有DVD/VCD等；磁性存儲，常見的有磁碟、軟盤等；半導體存儲器，採用電能存儲，是目前應用最多的存儲器。

依照斷電後是否還能保留數據，可分為「易失性（VM）」與「非易失性（NVM）」存儲兩大類。

按是否可以直接被CPU讀取，可分為內存（主存，如RAM）和外存（如ROM，硬碟等）。

IC設計之存儲：NOR率先漲價

• 下游新興需求旺盛，NOR價格率先漲價。

NOR Flash的傳統應用以功能手機內存為主，在經歷智能機替代浪潮後，功能手機出貨量下滑趨緩。

根據Strategy Analytics數據，2019年預估3.75億部，同比預計2020少量減少到3.68億部。

• AMOLED和TDDI在智慧型手機滲透率逐步提高。

AMOLED在智慧型手機的滲透率逐步提高，今年手機端AMOLED出貨量5.8億顆，明年預計達6.92億顆。

TDDI-COF在全面屏的解決方案越來越受歡迎，今年出貨量達6.1億顆，預計明年達7億顆。

• 以TWS為代表的新興應用增長迅速。

技術的突破使得今年TWS放量增長150%達1.1億對，IDC預計明年將會達1.5億對。

5G的落地使得物聯網進程或加快，以TWS為代表的新興應用前景可期，有望成為NOR Flash新動力。

IC設計之存儲：5G時代NAND Flash需求將回暖

SSD和移動終端為NAND Flash需求主要來源。

根據DRAMexchange，2019年NAND Flash銷售額461億美元，同比下滑27.1%，DRAMeXchang預計明年市場將回暖，銷售額將達550億左右。

從銷售額 NAND Flash下游應用眾多，從分布領域看，移動終端占比最大，主要是智慧型手機和平板電腦中的eMMC、UFS等，據IHS預估，今年手機端和SSD需求均已達到1.2億TB左右，其次是平板電腦，大約為前兩者1/10，在1200萬TB左右。

SSD需求增長強勁，今年增速超過了50%，明年受5G影響，換機潮以及服務中心的增長，預計會使手機快閃記憶體和SSD需求保持30%以上增長，平板電腦缺乏新的特點，吸引力下降，預計未來需求增速會較慢。

• 5G時代下，信息數據劇增。

無線寬頻和快速網絡的普及推動數據進入雲端，同時手機、可穿戴設備等新型設備的興起以及計算能力的發展，全球已進入數據時代。

就大數據而言，目前每天都會增加1600萬個傳感器，會產生大量的數據，同時5G，以及實時響應、實時分析等技術進一步提升數據產生速度，巨量數據將產生巨大的數據存儲需求。

• 根據IDC預測，到2025年，全球數據圈將擴展至163ZB (1ZB等於1萬億GB)，相當於2018年的六倍。

預估2019年產生35ZB數據，其中約58%來自於HDD，30%來自於快閃記憶體，主要是NAND Flash，從目前NAND Flash出貨容量來看，存在巨大成長空間。

IC設計之存儲：伺服器需求拉動DRAM需求快速增長

• 大數據、雲計算的持續發展與5G、邊緣計算的爆發增長，預計伺服器裝機容量數量將走出今年低谷，伺服器內存的需求增速預計能達20%左右。

• 今年智慧型手機市場出貨量企穩維持在14億部左右，使行動式內存仍以40.9%份額保持最高占比，預計明年的第一波5G換機潮，會使平均內存進一步提高，預計需求增速仍有9%左右。

• PC/NB市場近年較為穩定，雖然遊戲筆記本的發展迅速，但其10%左右的市場份額不足以顯著影響出貨量，預計每台電腦平均內存的提升，會使標準型內存明年需求增速達7%左右。

• 繪圖型內存方面，大型遊戲對顯存容量要求逐步提高，但也是受限於遊戲PC/NB及終端的不大的市場，預計繪圖型內存市場較小，需求增長也比較穩定，預計明年增速7%左右。

• 利基型內存在安防、網絡搭建和數位電視等傳統領域需求存在萎縮可能性，但是在新興的智能家居、超高畫質電視領域前景可期，預計明年仍能保持8%左右增速。

模擬晶片是連接數字世界與自然世界的橋樑

• 模擬集成電路是指由電容、電阻、電晶體等組成的用來處理模擬信號的集成電路。

數字晶片不能直接與自然界溝通，為了處理方便，一般將模擬信號轉換為數位訊號，輸入到大容量、高速、抗干擾能力強的數字處理系統處理後再轉換為模擬信號輸出。

在電子系統中，模擬IC的功能非常多，如信號接收、信號放大、數模信號轉換、穩壓、比較等功能。

• 模擬晶片根據功能可以分為以下三大類：（1）電源管理晶片；（2）信號鏈晶片；（3）數模轉換器。

電源管理晶片市場規模持續增長

• 電源管理晶片市場規模：根據Esticast Research的數據，2016年全球電源管理晶片市場規模為402.1億美元，預計到2023年市場規模將達到613.3億美元，複合增長率為7.29%。

• 電源管理晶片的終端市場主要包括：手機、平板電腦等消費電子、工業應用市場、汽車市場和軍用市場，其中手機、計算機等電子產品出貨量逐年下跌，「工業4.0」推動工廠智能化，工業應用對電源管理晶片需求增大，電動汽車需要大量電源管理晶片調節電壓和功率，未來工業和汽車將成為電源管理晶片的主要增長動力。

信號鏈產品以射頻晶片為主

• 信號鏈產品主要類型：信號鏈產品以射頻晶片為主，包括濾波器、放大器、射頻開關、天線調諧器。

• 市場規模與格局：根據Yole Developement數據，2017年全球射頻晶片市場規模為150億美元，預計到2023年市場規模將達到350億美元，複合增長率為15%。

射頻晶片市場集中度較高，前四大廠商分別為思佳訊、Qorvo、博通、村田，合計市場份額為85%。

射頻晶片中濾波器市場規模最大，濾波器市場被Avago、Qorvo等廠商壟斷。

• 增長動力：射頻晶片的主要增長動力來自5G時代手機性能增強和聯網設備數量增加。

信號鏈產品以射頻晶片為主

• 射頻前端器件是通訊系統晶片組中除基帶主晶片之外最重要的組成部分。

射頻前端是指在通信系統中，位於手機天線之後，收發器-基帶晶片之前的器件總稱，是無線通訊設備的基礎性零部件，主要由功率放大器（PA）、濾波器、雙工器、射頻開關、低噪聲放大器、接收機/發射機等組成。

• 射頻PA和濾波器是射頻前端器件中最重要的組成部分。

根據Yole的統計數據，2017年全球射頻器件市場中，濾波器市場占比微53.3%,射頻PA市場占比微33.3%，射頻開關微6.7%，低噪聲濾波器微1.6%。

台積電是純晶圓電工絕對龍頭，中芯國際全力追趕

• IC製造分為IDM模式和代工模式。

IDM模式下，廠商獨自完成從晶片設計、製造到封測的全流程，而代工模式下，晶片設計、製造和封測由不同廠商共同完成。

根據華經情報網數據，2019年全球晶圓製造市場中，純晶圓代工占比為81%，IDM占比19%。

• 全球晶圓代工市場持續快速增長。

根據DIGITIMES數據，2018年全球晶圓代工產值為607.2億美元，近3年複合增長率為7.87%。

拓墣產業研究院數據表明：2019年上半年由於上半年下游需求不振，2019年Q1和Q2晶圓代工總產值分別下降16%和8%，受益於智慧型手機、物聯網及相關應用帶動需求，2019年Q1和Q2晶圓代工總產值同比增長13%。

由於下游需求持續向好，預估2019Q4全球晶圓代工總產值將較第三季成長6%。

• 純晶圓代工市場台積電一家獨大。

在純晶圓代工市場中，台積電是絕對的龍頭，市場份額超過50%。

根據拓璞產業研究院數據，預計2019年Q4純晶圓代工市場中，台積電市場份額為52.7%，三星17.8%，格羅方德8%，聯電6.8%，中芯國際4.3%。

• 中芯國際是國內晶圓代工龍頭。

中芯國際是中國大陸規模最大、技術最先進的集成電路晶圓代工企業，也是世界第五大集成電路晶圓代工企業。

公司總部位於上海，擁有全球化的製造和服務基地，提供0.35微米到28納米不同技術節點的晶圓代工與技術服務。

公司擁有3座300mm晶圓廠和4座200mm晶圓廠。

我們認為中芯國際在先進位程方面的研發有望大幅提速，加之在國家在政策、資金大力扶持半導體行業的背景下，中芯國際有望成為中國半導體行業崛起的先鋒代表。

摩爾定律並未失效，先進位程仍是IC製造發展方向。

根據英特爾創始人戈登摩爾在1960年的研究發現，提出了集成電路內的電晶體每隔一年就翻一番的說法，而目前在電晶體數量提升上可能遇到了瓶頸。

但在目前製程規划下，摩爾定律似乎還未失效，台積電已經開始5nm、3nm甚至2nm的製程研發。

製程是決定一家晶圓代工廠行業地位的

主要因素。

我國本土晶片製造商中芯國際最先進位程為14nm，與台積電還存在代差。

我們認為中芯國際在製程方面將持續加大研發力度，全力追趕世界先進水平。

IC製造分為IDM模式和代工模式。

IDM模式下，廠商獨自完成從晶片設計、製造到封測的全流程，而代工模式下，晶片設計、製造和封測由不同廠商共同完成。

根據華經情報網數據，2019年全球晶圓製造市場中，純晶圓代工占比為81%，IDM占比19%。

• 全球晶圓代工市場持續快速增長。

根據DIGITIMES數據，2018年全球晶圓代工產值為607.2億美元，近3年複合增長率為7.87%。

拓墣產業研究院數據表明：2019年上半年由於上半年下游需求不振，2019年Q1和Q2晶圓代工總產值分別下降16%和8%，受益於智慧型手機、物聯網及相關應用帶動需求，2019年Q1和Q2晶圓代工總產值同比增長13%。

由於下游需求持續向好，預估2019Q4全球晶圓代工總產值將較第三季成長6%。

• 相比IC設計和製造行業，IC封測行業集中度較低。

• 如下表所示，IC封測行業由於資金門檻、技術門檻相對較低，定製化程度逐漸提升，因此行業集中度遠不如代工行業，2017年全球封測行業龍頭日月光市占率僅為20%。

• 我國大陸IC封測行業前三（長電科技、通富微電、華天科技）2019年營收占比預估合計達20.1%。

隨著大陸晶圓產能逐漸釋放，本土封測廠商有望大幅收益。

受益於華為供應鏈國產替代，長電科技等國內封測廠商將充分受益。

2019年全球IC封裝測試競爭格局預估

半導體設備：半導體設備是國內產業薄弱環節，國產替代大勢所趨

全球半導體設備細分市場競爭格局

半導體設備是國內產業薄弱環節，國產替代大勢所趨

• 根據2019年12月SEMI最新預測，全球半導體製造設備銷售額將從去年的歷史峰值644億美元下降2019年至576億美元，但2020年會復甦並在2021年創下新高。

• 2020年復甦的主要原為領先的設備製造商投資於10納米以下的設備，特別是用於foundry和邏輯，中國的新項目設備需求以及較小的內存設備需求將推動2020年設備市場的復甦。

7nm及以下的先進位程中只剩下三星和台積電，其中，全球晶圓代工龍頭台積電資本支出從原定的110億美元增加到140-150億美元（其中，為7nm需求增加15億美元，為5nm需求增加25億美元）。

• 中國半導體設備行業增速迅猛，遠高於世界平均水平。

2010-2018年，中國大陸半導體設備銷售額從36.7億美元增長至131億美元，8年複合增長率達17.24%，同階段全球符合增長率僅為6.19%；中國半導體銷售額占比持續提升，2010-2018年，中國半導體設備銷售額占比從9.19%提升至20.31%。

預計2019-2021年中國半導體設備銷售額分別為129.1/149.2/164.4億美元。

• 國內主要企業：北方華創、中微公司、長川科技、精測電子、華峰測控。

目前國內在建的半導體產線合計金額接近900億美元

半導體產業基石，國產替代迫在眉睫

• 半導體晶圓製造材料市場：根據Semi數據，2018年全球晶圓製造材料市場規模為322億美元，近五年複合增長率為7.24%。

其中，矽片及矽基材料占比最高，比例為37%，電子氣體占比14%，光掩模占比13%。

• 在半導體材料領域，國內企業競爭力還相差甚遠，國產化率還普遍較低，在核心領域擺脫長期依賴進口的局面任重道遠。

我們認為受益於國家政策大力支持以及大基金和地方資本長期持續投入，國內半導體製造產業將逐步崛起，作為晶圓製造上游，國內半導體材料產業將會進入快速發展期。

• 國內相關公司：安集科技、晶瑞股份、矽產業、中環股份、南大光電、江豐電子。

國內主要半導體公司估值情況統計

此文摘自：新時代電子團隊2020年投資策略報告

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