半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏

半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏

来源:国金证券

一、2020-2021年全球半导体市场投资展望

多种因素导致全球半导体市场于 2019 年同比下跌近 13%到 4,102 亿美元,而存储器行业同比下跌超过 30%,逻辑半导体同比下跌近 2%。存储器市场占全球半导体市场达到近三年低点的 27%。

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但受惠于中美贸易战不再恶化、消费者信心改善、企业资本投资逐步增加、 技术发展等,估计全球半导体市场将在 2020/2021年同比增长 9%/12%达到 4,471/5,008亿美元,先进晶圆代工市场 从过去 10 年的 5-10%营收同比增长转变到未来 10 年的 10-15%同比增长。因为预期明年下半 年现货价/ 合约价格同步反弹, 存储器行业 复苏幅度应该会高于逻辑半导体市场同比增长幅度。

二、半导体设计应用篇

1、计算机应用篇-拐点已现

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 2020/2021年同比增长 6%/6%, 但预期整 个市场应该是由 AMD 的 7 纳米 ROME, 华为 7nm 鲲鹏服务器 ARM CPU, 中国 长城 16nm 的 四核飞腾 FT-2000/4, 信骅及新唐的服务器远端控制芯片 BMC (Baseboard Management Controller),AI ASIC/GPU, 澜起的内存接口芯片所 带动超过 10%同比营收的增长。

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 2020 年服务器半导体市场增长 > 10%:我们的假设基础是服务器市场于 2019 年衰退近 8%,(英特尔之前公布其今年服务器 x86 CPU 出货量在 1Q/2Q/3Q19 同比衰退了 8%/12%/6%)。但在三季度同比需求拐点出现后, 我们估计全球服务器市场出货量在 2020/2021 年有 8%/24%的同比增长 机会, 而统计彭博分析师对全球服务器制造商及半导体相关公司营收的预 期,全球服务器制造商(浪潮,中科曙光,纬颖,广达)于 2020 年应该 可以同比增长 15%,全球服务器半导体市场可以同比增长 7%,但我们认 为,服务器朝向更先进制程(Intel 10nm, 10nm+, AMD 7nm, 7nm+, 5nm), 更多核芯运算,更多 PCI Express 接口, 及更多内存通道方向迈进, 加上良率不佳,产能短缺,所以我们不排除单价的提升会让 2020 年全球 服务器半导体市场同比增长轻易地超过 10%。

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 服务器产业链受惠可期: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, 日月光/长电-海思鲲鹏)市场的复苏。

 Chiplets 小芯片架构利好封测及 ABF 大载板行业:尤其当英特尔未来也 要跟随 AMD 在 2021 年推出小芯片(chiplets) 大载板架构 10nm++ 的服务 器 x86 Eagle Stream CPU 及 FPGA来改善良率及成本, 我们期待这趋势利好于封测及 ABF (Ajinomoto Build-up Film)大载板行业及其龙头厂商 Ebiden, Shinko, 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。

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2、智能手机应用篇-5G, TWS, 屏下指纹

因为 5G(AP, 基频,射频前端,基地站,天线射频), 真无线耳机(True Wireless Stereo), 屏下指纹的需求带动下,国金证券研究所估计全球智能手机 半导体(AP,基频,射频前端,天线模组,基地站,内存,闪存,TWS MCU, NOR, 光学屏下指纹, AR/ToF VCSEL)市场将在 2020 年同比大幅增长 15%, 远优于智能手机出货量同比增长的 0-5%。

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5G 提高手机半导体价值:手机半导体市场 2020/2021 年同比增长将大幅 超过手机出货同比增量,主要是因为每支 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。根据我们及高通的预期,5G 手机会从今 年的 500-1,000 万支,成长到 2020 年的 1.8-2.2 亿台,及 2021 年的 4 亿 台,而每支 4G 智能手机的半导体价值(AP+基频)将从 20-40 美元,提 升到 5G 手机的 50-80 美元,这将是带动全球智能手机半导体市场同比大 幅增长的主因。

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 非美/国产替代是进行时:除了 5G 所带动的半导体增值成长外,我们还 看到了国产手机芯片替代进行式,尤其是美国 Trump 政府自从技术封锁中 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,颐信科技以来,国内系统厂商,尤其是手机制造商,从 此立志采取非美替代策略,其顺位以中国大陆半导体设计为优先,然后是韩国,日本,最后是欧洲。这也将造成高通, Skyworks, Qorvo, Broadcom,镁光在中国大陆市场的份额逐季减少,海思,联发科,瑞昱, 稳懋,三安,卓胜微,三星,海力士的份额增加, 虽然这对整体市场同比增 长不会有影响,但对国内及非美手机半导体增长有正面的帮助。

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3、车用电子应用篇-百花齐放

因为中美关税战趋缓,全球汽油及电动车需求触底缓步回升,全球电动车 持续增加份额对 Power MOSFET, IGBT, SiC, GaN 半导体电力功率分立器件的 需求,还有辅助驾驶进化到 SAE 3, 4, 5 自动驾驶对各种 AI,MCU,CPU, GPU, FPGA,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 2019 年的同比衰退 2%,到 2020 年的同比增长 8%,远优 于全球汽油车/电动车出货量同比增长的 0-5%。

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 车用半导体增值篇:不同于手机半导体市场 2020/2021 年同比增长将大幅 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 SAE Level 5 自动驾驶电动车所用 到的半导体价值可能是 2019 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,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 5-10%复合增长率,每车 半导体价值从 2019 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%。

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 电动车可能将再次拉动高阶 MLCC 需求:刚才提到电动车需要 5 倍 MLCC 的增量,2020/2021 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,稳定价格崩跌,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,中国台湾的国巨,华新科,美国的 Vishay, 还有日本的 Murata 等 MLCC 龙头大厂。

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4、电力功率应用篇-IGBT, SiC, GaN

2017 年全球功率分立器件市场规模约 154 亿美元,同比增长 12.2%,主 要是电动汽车及 IOT 等新兴市场需求,预计 2023年将达到 188 亿美元,20162023 年均复合增速 4.4%。除了电动车外,电力功率半导体的应用场景还包括 电力传送,高铁,充电站,冷气,微波炉,照明系统,光伏,风电,工业用等 等。功率半导体器件按照下游应用领域,主要可以分为五大类,包括工业控制 (市场占比约为 23%),消费电子(20%),计算机(20%),汽车电子(18%), 网络通信(15%)。MOSFET、IGBT、整流桥是功率半导体中最为重要的三个 细分产品,2017 年 MOSFET 在功率器件中的占比达到 41%,整流桥 21%, 功率模块占比 23%,IGBT 则为 7%。而根据 Yole Developpement 统计和预测, 17-21 年功率器件市场规模 CAGR 为 5.39%,其中 MOSFETs(5.23%), IGBT(9.02%),功率模块(6.20%),二极管(2.8%),晶闸管(2.71%),整 流桥(4.72%)。

目前的电力功率半导体还是以低功率的硅 MOSFET 还有高功率的 IGBT 为 主,但当消费者为了 600V 以下低电力功率应用,需求更轻薄短小的电源供应 器(Power Supply)及 笔电用电源适配器(AC adapter),预计将转用 GaN HEMT;而 600V 以上的中,高电力功率光伏变频器,马达控制,服务器不断 电系统电源供应器,智慧电网充电站,车载充电器,降压转换器,电动车传动 系统的主驱直流/交流逆变器(DC/AC Inverter)应用,预计将以高压,高频, 高效率的 SiC MOSFET 来逐步取代现在主流的 IGBT。国金证券研究所估计全 球电力功率半导体市场将从 2019 年的同比衰退 3%,到 2020 年的同比增长 9%, 但根据 Yole Developpement 之前的预测,2018-2024 SiC 半导体市场复 合增长率有 29%,而 2017-2023 GaN半导体市场复合增长率有 24%。

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 市场大,但国产份额低:中国大陆电力功率市场占比全球达 40%,电力功 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。其中, Power MOSFET 中国市场规模占比全球为 39%,IGBT 为 43%,BJT 为 49%,电源管理 IC 为 47%,其他如晶闸管,整流器,IGBT 模组等等产品 中国市场占比均在 40%左右。国内龙头全球市占率依旧很低,与国际大厂 差距明显: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(扬杰科技、华微电子、士兰微、斯达半导体等)的 年销售额仍是巨头们的几十分之一且产品结构偏低端,表示中国大陆电力 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,中国大陆电力功率半导体产业正在快速发展,闻泰科技收购了安世半 导体后,后期有望积极扩产,有望充分受益国产化替代。

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 汽车电动化和智能化为功率器件行业的核心驱动力:根据 2019 年 IHS 报 告,汽车电子增长最快的细分市场将由高级驾驶辅助系统(ADAS)和混 合动力/电动汽车电子产品所带领,年复合增长率有望分别达到 13%和 29%。汽车电动化是大势所趋,世界各国都在大力发展新能源汽车,出台 了燃油车禁售时间表。预计到 2025 年,新能源汽车将占据新车销量的半 壁江山,其中纯电动将占全球汽车销量的 10%,混动将占据全球新车销量 的 40%。新能源车行业有望继续保持快速增长:2018 年全球新能源车销 量 201.8 万辆,预测 2022 年将达到 600 万辆,18-22 年销量 CAGR 达到 25.86%。根据中汽协发布的产销数据,2018 年,新能源汽车产量及销量 分别为 127 万辆和 125.6 万辆,同比分别增长 59.9%和 61.7%,产量及销 量连续三年位居全 球第一。预测到 2020 年,中国新能源汽车实现当年产 销 230 万辆,新能源车将在全球范围内(尤其是中国)加速渗透。轻型车 功率器件 2020 年市场超百亿美元。汽车中采用大量的半导体器件,根据 Strategy Analytics 和 Infineon 数据,燃油车单车半导体价值量约 375 美元, 纯电动增加一倍,约 750 美元。其中,传统燃油车中功率器件单车价值量 71 美元,48V 轻度混动车中功率器件单车价值量 146 美元,重度混动车和 插电混动车中功率器件单车价值量 371 美元,而纯电动车中功率器件成本 为 455 美元,占比车用半导体 61%,相较于燃油车增长 541%。我们认为 混动和纯电动汽车的加速渗透将成为功率器件行业最强劲的驱动力。

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 汽车和工控领域,2017-2021 年 MOSFETs 复合增速 5.23%:2016 年, 全球 MOSFETs 市场规模接近 62亿美元,受益于汽车和工控领域的稳定增 长,功率 MOSFETs 在汽车应用市场的市场占到整体的 20%,超过了在计 算机和数据存储应用中的表现。预计到 2022 年,随着新能源汽车销量的 快速放量,功率 MOSFETs 在汽车应用市场占比将提升至 22%,而计算存储和工控领域的市场占比则分别达到 19%和 14%,三者合计占到 55%。MOSFETs 被用于汽车的刹车系统,引擎管理,动力转向系统和其他小型 电机控制电路:随着汽车电动化提升,MOSFETs 在纯电动汽车和混动汽 车中的转换器(Converter),小型插电式混动汽车和纯电动汽车的充电器 (3-6 kW), 48V的 DC-DC 转换器,以及其他启动/停止功能模块的微型逆 变器等等汽车零部件中的应用将会更加广泛。未来 5-10 年,电动车用 MOSFETs 在整个 MOSFETs 市场中会变得越来越重要。

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 预测 IGBT 16-22 年复合增速 15.7%:2017 年,全球 IGBT 芯片和模组的 市场规模约为 37.3 亿美元,Yole 预测,2022 年 IGBT(含 IGBT 模组)市 场空间将达到 55 亿美金,年均复合增长 8.1%,主要的增长即来自于 IGBT 模组。下游应用领域的主要驱动力主要来自于汽车电动化带来的需求, 2016年汽车 IGBT 市场为 8.64 亿美元,2022年将增长至约 20.7 亿美元, 16-22 年 CAGR 为 15.7%,2022年汽车 IGBT 市场占比整体市场将达到接 近 40%。另一个驱动力是电机 IGBT,Yole 预测电机 IGBT 市场 16-22 年 CAGR 为 4.6%。消费电子、白电等领域未来将会向节能方向发展,因此对 400-1700 V 功率的 IGBT 仍然有比较稳定增长的需求,16-22 年白电领域 对 IGBT 需求 CAGR 为 6%。2018- 2025 年,中国 IGBT 市场年复合增长 率达 19.11%。集邦咨询《2019 中国 IGBT 产业发展及市场报告》显示, 2017年中国 IGBT 市场规模约为 128亿元,2018 年预计 153 亿元,相较 2017 年同比增长 19.91%。受益于新能源汽车和工业领域的需求大幅增加, 中国 IGBT 市场规模仍将持续增长,到 2025 年,中国 IGBT 市场规模将达 到 522 亿人民币,年复合增长率达 19.11%。

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 海外巨头垄断:据 IHS 统计,2017年全球功率半导体器件与模组市场规模 为 185 亿美元,欧美日呈现三足鼎立之势,英飞凌位居第一,占比 18.6%, 安森美次之,占比 8.9%,前十大公司合计市占率达到 58.9%,日本企业占据 5 席,合计占比达到 19.7%。2017 年,全球 MOSFET 市场规模达到 66.5 亿美元,英飞凌以绝对优势排名第一,市占率达到 26.3%,前五大公 司市占率达到 62.5%。2017 年,分立 IGBT 市场规模为 11 亿美元,英飞 凌排名第一,市占率高达 38.5%,前五大公司合计占比达到 71.5%。

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 国内电力功率半导体突围:我国是全球最大的功率半导体市场,国际龙头 企业较大部分收入来自中国地区,以达尔科技和恩智浦为例,其收入的 58%和 41%来自中国大陆。由此可见,我国功率半导体市场需求量巨大, 本土厂商拥有非常大的国产替代空间。在全球功率半导体市场上,中高端 产品生产厂商主要集中在欧洲、美国和日本地区。欧美日的功率半导体厂 商大部分属于 IDM 厂商,英飞凌、达尔科技、安森美、恩智浦等是行业中 的龙头企业。我国功率半导体市场占据全球 50%左右的需求份额,在高端 产品领域,90%依赖进口。我国电力功率半导体厂商主要为 IDM 模式,生 产链较为完善,但产品主要集中在二极管、低压 MOS 器件、晶闸管等低 端领域,生产工艺成熟且具有成本优势。而在新能源、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,虽然我国 IGBT 市场需求增长迅速,但由于国内相关人 才缺乏,工艺基础薄弱,国内企业产业化起步较晚, IGBT 模块至今仍几 乎全部依赖进口,市场主要由欧洲、日本及美国企业占领。同时,国内企 业由于芯片供应主要源于国外,制约性较强,因此发展较为缓慢。

 重点关注龙头:全球电力功率半导体龙头有 Infineon, STMicroelectronics, On Semi, ROHM, 而提供 SiC 基板的主要供应商有 Wolfspeed/Cree (SiC for Delphi, STM, ZF Friedrichshafen), II-VI, Norstel AB, Rohm (20-25% 全 球份额)。国内电力功率半导体产品龙头有闻泰/安世, 杨杰,士兰微,华微 电子,斯达半导体,三安光电,捷捷微电,富满电子,新节能。而国内 6”/8”/12”电力功率晶圆代工有华虹,华润微电子,中车株洲所,积塔, 万国 半导体。就国内 MOSFET 电力功率半导体而言,龙头完成收购安世 MOSFET、分立器件及逻辑器件的闻泰科技,安世是全球知名的模拟半导 体公司,公司产品 40%以上应用于汽车电子,我们看好后期的整合发展。国内 IGBT 龙头。斯达半导体在 2017 年 IGBT 模块全球市场份额占 有率 约为 2.0%,全球排名第 10 位,在中国企业中排名第1 ,是国内 IGBT 行 业的领军企业。但是与排名第一的英飞凌 22.4%的市场份额仍有较大的差 距,后期成长空间较大。中国新能源汽车发展较快,以斯达半导体为首的 中国 IGBT 厂商本土化优势明显,但由于起步较晚,目前市占率还不高, 随着技术的进一步成熟和成本下降的要求,未来有望通过新车型的导入进 一步提升国产化配套比例;安世半导体在功率半导体及逻辑器件领域优势 非常明显,闻泰科技收购安世半导体,有望通过整合,在中国市场发挥更 大优势,从而实现在汽车电子、消费电子、工业及通信等领域的快速增长

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三、半导体产业篇

1、晶圆代工业-5G、服务器、功率

在受到中美关税提升对低阶消费性电子,车用零组件,工业用产品需求的 影响,及美国对华为及其 68 家子公司,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,颐信科技进行半导体产品及应用/作业系统软件封锁,晶圆代工 行业的美国客户多少受到程度不等的影响,而直接造成 2019 的半导体及晶圆 代工景气下行周期(同比衰退 1%),这是继 2014 年以来首度衰退,但受惠于 服务器半导体行业超过 10%的增长,5G 所带动的智能手机半导体市场将在 2020 年同比大幅增长 15%,车用,工业用,电力功率半导体市场约 8-9%的同 比增长,英特尔 x86 CPU 及 FPGA14 及 10纳米良率不佳所造成的产能不足, 补新产品库存,及全球晶圆代工份额增加,国金证券研究所估计全球晶圆代工 市场将于 2020/2021 年的同比增长 14%/11%,并估计国内晶圆代工生产销售 额将于 2020/2021 年的同比增长 16%/15%,自给率从 2019 年的 20%,缓步 提升到 2020/2021 年的 21%。

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 台积电将带动同业大幅拉高未来的资本开支:为了能趁三星 7 纳米量产不 顺,英特尔产能短缺拿下更多 7纳米, 7 纳米 EUV, 5 纳米 EUV 的服务器 CPU 及 5G 应用处理器/基频芯片的份额,台积电日前宣布大幅提高 2019 年资本开支到 140-150 亿美元(为了 7 纳米加了 US$15 亿美元,为 了 5 纳米需求加了 25 亿美元),2020 年还是保持在 140-150 亿美元资本 开支,2019 年的 capex to sales 一口气从之前的 35%拉到 42%。台积电 CEO 魏哲家博士说看到 5G及高速运算带动明年上半年即将量产的 5 纳米 制程工艺的需求,并上修其对 2020年 5G手机的预测从 6 个月前的个位数占全球智能手机比重到 15%(15 亿 x15%=2.25 亿)。加上我们预估台积 电晶圆代工价格每年以 3-5%同比增长率逐步提升,除了预估台积电明年同 比增长达 15%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%,而同业跟进拉高资本开支可期。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。

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 中芯国际/华虹营收增长可期,但获利受技术影响:虽然中芯国际于 2020 年将量产 14 纳米制程,及试产 12/7 纳米产品,即使 2020 年底产能 将拉高到每月 15,000 片,但因初期折旧费过高及良率问题,我们估计 2020 年 14 纳米量产营收贡献将低于 10%,获利贡献应为减项。而华虹于 2020 年将首次量产 12” 90/55 纳米 MCU, 电力功率芯片,两年同比营收 增长可各达 20%, 但因将每月 40000 片扩产提前于三年完成(本预计四 年),2020 年整体折旧费用增加近倍,我们预估其 2020 年毛利率将比 2019 年下滑超过 5 个点,低于市场预期,毛利率 < 25%, 营业利润率 < 10%, 将可能成为常态。

 世界先进将受惠于 8”复苏:世界先进于 2019 年底将正式合并格芯 GF 新 加坡厂,对 2020年毛利率会多少受到些影响,但2020 年 8”晶圆代工将受 惠于车用,工业用,电力功率用半导体复苏,而汇顶/神盾屏下及超薄屏下 指纹芯片 (3-5x 芯片面积增大)的量产可能导致 8”晶圆代工产能趋紧。

2、逻辑封测业-国产替代

5G 手机单机半导体消费量提升。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。根据射频前端龙头大厂 Qorvo 的预估,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。手机射频前端整体市场规模将从 2017 年的 123 亿美元增长到 2022 年的 228 亿美元,复合年增长率达到 13%, 这些变化将加大射频前端系统封测 (SiP, system in a package) 的需求。目前射频前端市场主要是由 5 家厂商主导:村 田、Qorvo、Avago、Skyworks 和 TDK Epcos 以 IDM 模式 (晶圆制造/封测自 家生产模式)为主导,而随着高通、海思、联发科、展讯等 Fabless 公司入局射 频前端市场,在 5G 射频前端市场取得一定市场份额都会带动相应晶圆代工及 逻辑封测需求。

从封测设备看,根据全球最大封测设备厂 ASM Pacific 的数据,我们也看 到了行业的复苏信号,特别是在中国地区由于国产替代复苏迹象明显。集团 BB 值 2019年三季度为 0.97,仍然低于 1,但是已经从一季度的 0.7触底反弹。而大多数时候具有领先意义的物料分部的新增订单金额已经三个季度环比增长。而公司预计来自中国的订单甚至在传统淡季的四季度也将保持强劲趋势,显示 了目前中国地区封测行业的高景气度,我们认为这种高景气度将延续到 2020 年。

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受惠于美国 Trump 政府对国内龙头科技公司如华为,海康等进行实体清单 的半导体设计技术禁售,国内龙头设计公司如海思,韦尔/豪威,卓胜微,汇 顶,圣邦,兆易创新,澜起等成为非美替代的最主要赢家,而国内封测厂因为 与日月光, Amkor 技术差距不像中芯国际与晶圆代工龙头技术差距这么大,而 顺势成为国产核芯设计替代转单的另一批受惠行业。举例而言,海思的国内封 测订单 2020 年继续增长,2023 年市场空间有望达 200 亿元。海思加速非美替 代是 IC 产业链特别是 IC 封测产业加速国产化的重要原因。2018 年海思销售收 入为 76 亿美元,同比增长 34.2%,是全球第五大芯片设计公司。2019 年上半 年,海思销售收入同比增长 25%。预计随着华为芯片自给进程加快,我们认为海 思的销售收入将在未来 3-5 年内维持较高的增长速度,2019-2023 复合增速有 望达到 20%,至 2023 年销售收入有望达到 188 亿美元。预计采购成本约为 113 亿美元 (用手机市场平均毛利率为假设),其中封测成本约占采购成本 25%, 2023 年海思封测订单市场空间有望达到 28 亿美元,约合 190-200 亿元人民币。而在供应链安全被高度重视的背景下,大陆封测企业、台积电、日月光都将是 海思订单快速增长的受益者。在最高端芯片产品上,台积电提供的跟先进制程 搭配的集成型扇出封装(InFO)和其它先进封装技术的一条龙服务的模式具有 领先优势,大陆企业暂时仍不具备承接能力。而在其它产品上,国内封测企业 如长电科技将成为海思封测订单转移的最主要受益者,假设长电能从 2019 年 的 10%海思封测份额,增长到 2023 年的 40%封测份额,海思订单占长电营收 将从 2019 年不到 5%增长到 2023 年的超过 20%。

在受到中美关税提升对全球各科技产品需求的影响,及美国对国内龙头科 技公司进行半导体产品及应用/作业系统软件封锁,全球及国内封测行业的美 国客户多少受到程度不等的影响,而直接造成 2019 的全球及国内封测行业景 气下行周期(同比 0%到-1%),但受惠于摩尔定律趋缓带动小芯片来驱动更 多 3D IC 封测, 载板需求,半导体客户陆续进入上行周期,国产半导体替代的 一条龙模式, 5G SiP/AiP, UWB, 屏下指纹,TWS,AR 眼睛的新封测需求,国 金证券研究所估计全球封测市场将于 2020/2021 年的同比增长 12%/12%,并 估计国内逻辑封测生产销售额将于 2020/2021 年的同比增长 15%/15%,自给 率从 2019 年的 22%,缓步提升到 2021 年的 23%。

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 AMD服务器市场崛起,提升 OSAT 订单需求:2017 年 AMD 推出 Zen 架 构,并且基于 Zen 架构和后续的 Zen 2 架构相继推出第一代 EPYC 服务器 芯片 Naples 和第二代 EPYC 7 纳米服务器芯片 Rome,以及针对 PC CPU 市场的 Ryzen 系列。凭借全新的架构设计和与台积电的合作,AMD 实现了处理器性能的追赶甚至超越,市场份额也实现回升。2017 年 AMD 在 Desktop PC 市场份额为 8.6%,2017 年市场份额为 9.1%,2019 年三 季度市场份额已经达到 18.0%,我们认为随着 AMD 的 Zen 2 架构新产品 的推出,AMD 的市场份额有望继续提升。而在服务器市场,2016 年 AMD 市场份额仅为 0.6%,而到 2019 年三季度市场份额达到 4.3%,因为 AMD 7 纳米服务器 CPU 不管在设计及制程都领先英特尔,我们初步估计 2020 年四季度有机会达到 8-10%。AMD 的 Fabless+ Foundry 模式及 Chiplets (小芯片大载板) 设计模式利好 OSAT(Outsourced Semiconductor Assembly and Test)。相比 Intel 的 IDM 模式,AMD 晶圆代工由台积电和 GlobalFoundries 完成,封测则由矽品和通富微电完成,随着 AMD 的 CPU 放量,产业链相应封测厂也将受惠。但我们目前预告台积电将利用其 前段制程的优势跨足下个世代先进 AMD Chiplets CPU 封测,跟矽品及通 富微电抢食封测大饼。

 先进封装技术层出不穷:随着制程微缩难度增加,芯片尺寸越来越大、良 率改善越加恶化,从过去的 SoC (System on a chip) 改成 SoS (System on a substrate) 系统在大载板的小芯片架构变成良率不佳的解决方案,因而导引 出各种先进封装技术,如圆级封装(WLP)、硅通孔(TSV)、 3D 堆叠以及 系统封装(SiP)等。台积电提出 InFO(集成扇出型,Integrated Fan-Out) 和 CoWOS(Chip on Wafer on Substrate)封装技术。InFO 封装减小了芯片 的 30%的厚度。CoWoS 能让此类产品的效能提升 3 到 6 倍。此外台积电也 推出了前道 3D封装工艺 SoIC(system-on-integrated-chips)和全新的WoW (多 晶圆堆叠,Wafer-on- Wafer)。SoIC 能对 10 纳米以下的制程进行晶圆级的 接合技术。该技术没有突起的键合结构,因此有更佳的性能。具有革命性 意义的工艺技术 WoW将两层 Die 以镜像方式垂直堆叠起来,有望用于生产 显卡 GPU,创造出晶体管规模更大的 GPU。WoW 技术通过 10μm 的硅穿 孔方式连接上下两块 die,这样一来可以在垂直方向上堆叠更多 die,也意 味着 die 之间的延迟通信极大地减少,引入更多的核心。为了跟台积电拼 技术,英特尔提出 Foveros 封装及嵌入式多核心互联桥接(EMIB)封装技 术,这些技术可将 CPU 与存储器,基频整合在硅片上,再透过 Solder Bumps 与大载板连结。可惜的是这些最先进封装技术都是由台积电及英特 尔来主导,而不是现有的封装大厂, 因为晶圆代工厂和 IDM 厂在先进封装 上有天然优势,能结合其自身前道技术,更快地把握技术的发展趋势,并 且有更多的试错机会,形成对其它 OSAT 厂的竞争优势。

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 SIP 封装渗透率提升是大势所趋:SIP是从封装的立场出发,对不同芯片进 行并排或叠加的封装方式,将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无 源器件,以及诸如 MEMS 或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现 一定功能的单个标准封装模组。SIP封装具有如下显著优势:(1)封装效率 大大提高,SIP封装技术在同一封装体内加多个芯片,大大减少了封装体积;(2)SIP封装实现了以不同的工艺、材料制作的芯片封装可形成一个系统;(3)SIP 封装技术可以使多个封装合而为一,可使总的焊点大为减少,缩 短元件的连接路线,从而使电性能得以提高;(4)SIP封装采用一个封装体, 实现了一个系统目标产品的全部互连以及功能和性能参数,可同时利用引 线键合与倒装焊互连以及其他 IC 芯片直接内连技术。(5)SIP 封装可提供 低功耗和低噪音的系统级连接,在较高的频率下工作可获得几乎与 SOC 相 等的汇流排宽度。我们认为 SIP 封装技术将获得更广泛的采用,以缩小射 频模组尺寸。目前,射频前端模组的 SIP 架构中,在单个封装中包含 10~15 个裸片(开关、滤波器、功率放大器)和几种类型的互连技术(引 线键合、倒装芯片、铜柱)。而 5G 手机中射频器件数量将大幅增加,这与 智能手机轻薄化的大趋势相逆,所以采用 SIP 封装缩小模组尺寸是比较理 想的解决方案。根据 Yole 预测,到 2023年 SIP射频前端市场规模有望增加 到 49 亿美元,2017 年到 2023 年复合增速为 12%。到 2023 年,手机 SIP射 频前端和其它无线连接 SIP 射频市场将分别达到 SIP 射频市场规模的 82% 和 18%。

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 SIP 封装在 TWS、智能手表,AR 眼镜的潜力:TWS耳机具有空间小、零 组件多、结构复杂等特点,是 SIP 封装天然的应用场景。TWS 耳机与普通 蓝牙耳机对比,在便携度、高清音质、体积、智能化水平、防水等方面优 势明显,但在元器件数量和复杂度上也大幅提升。以 AirPods 为例, 一对AirPods 耳机以及 1 个充电设备共有 28 个主要组件以及数百个元器件。除 了声学器件、解码芯片等组件外,AirPods 集成了数个不同功能的传感器, 包括语音加速传感器、运动加速传感器、光学传感器和 MEMS 麦克风。未 来 TWS有望集成更多功能,包括降噪、身体健康监测等,模组内元件数量 将持续提升,同时更多品牌的加入将导致产品开发周期缩短,先进封装技 术有望成为关键解决方案。TWS 目前主要供应商是安靠,长电为次要供应 商。环旭,立讯都在做认证,有可能成为供应商。

 无 中 生有 的 AIP 封测需求: 类似 于 SIP 的架构, AIP (Antenna in packaging) 随着 5G 毫米波 (Millimeter wave) 比重提升而兴起,虽然 2020 年 5G sub-6G 才是主流,但我们预估 4-5 年后超过 50%的 5G 手机 是 同时具备Sub-6Ghz 及毫米波, 但因为架构不同,5G毫米波需要配备 2 组以上的毫米波天线模组(包括射频 IC,收发器,天线),假设五年后全 球有 5 亿台5G sub-6Ghz及毫米波手机,全球将需要超过 10-15 亿颗毫米 波天线模组,超过 100-150 亿美元的 AiP 封测需求,或超过 18-27%的全 球封测需求。

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3、存储封测业-静待三大存储器大厂量产

不同于逻辑封测虽然市场庞大,但封装技术演进快速,重量级竞争者众多, 晶圆制造商又靠其晶圆前段多投片,补后段封装良率的优势来抢食逻辑封装大 饼,存储封测行业就相对的单纯,除了三星,海力士,东芝,镁光,英特尔的 自有封测厂外,主要竞争者为中国台湾的力成,南茂,华东科技,还有中国大 陆的紫光宏茂 (长江存储3D NAND,紫光重庆DRAM),通富微电(合肥长鑫), 太极实业 (合肥长鑫), 沛顿 (合肥长鑫) 。而受惠于全球5G市场更新换代,云端 数据中心重启服务器建制的资本开支,我们预期存储器行业 2020 下半年供需 趋向平衡,预期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封测市场将于 2020/2021 年的同比增长 12%/12%,并估计国内存储器封测生产销售额将于 2020/2021 年的同比增长 16%/60%,存储器封测自给率预计将从 2019 年的 9%,快速提升到 2021/ 2022 年的 14-16%。

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 存储芯片封装重大量,单一,重复,低脚数,及堆叠:不同于逻辑产品对 封装的要求及提早受到摩尔定律微缩放慢的影响,存储器大厂对其 DRAM 内存及 NAND Flash 闪存封装多使用重复性,大量,单一化,低脚数,堆 叠式的叠层封装 (PoP, Package on Package), 堆叠式的硅穿孔 (TSV, Through Silicon Via), 堆叠式的多芯片模组(MCM, Multi-Chip Module), 细间距球栅阵列 (FC-BGA, Flip Chip Ball Grid Array),薄型小尺寸封装 (TSOP,Thin Small Outline Package), 引线框架(Lead Frame)。

 存储芯片测试设备和设备配置大不同,专业逻辑芯片测试厂不具成本竞争 力:类似的状况延伸到存储芯片、存储卡和模组的测试业务,因为存储芯 片主要是由存储单元组成,配合少量的逻辑控制芯片,封测厂需要从全球 半导体测试设备大厂日本爱德万(Advantest, 27% 的设备销售是存储芯片 测试设备,约占 2/3 全球市场份额)及美国泰瑞达(Teradyne, 15% 的设 备销售是存储芯片测试设备,约占 1/3 全球市场份额)购置大量(> 80%) 的存储器芯片测试机台(测良率,测存储芯片数据的传输速度),再配合少 量的逻辑芯片测试机台,因为测试设备和设备配置的大不同,加上封装生 产模式及封装技术的截然不同,逻辑封测大厂想要利用其现有设备兼差跨 入存储器封测市场是不具备技术及成本竞争力的,所以我们认为通富微电想 要跨入存储器封测是不具备技术与成本竞争力的,而紫光宏茂过去是南茂 在中国大陆的 DRAM 内存封测厂,要全面转向 3D NAND 闪存封测接下长 江存储的全部订单,我们估计也是有相当的难度。

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4、存储器行业-全球复苏,国内暴量静待2020 下半年

受惠于全球 5G 市场更新换代,云端数据中心重启服务器建制的资本开支, 全球存储器库存月数逐步合理化,我们预期存储器行业 2020 下半年存储器价 涨量增逐步复苏,但在 2020 下半年复苏之前,目前各存储器大厂库存仍高达四个月以上,DRAM 内存短期现货价持续破底,但 3D NAND, SLC NAND, NOR 合约价反弹,现货价持稳, 存储器大厂持续减产及降低资本开支,也影 响到存储器设备商大厂 Lam Research 泛林,Applied Materials 应用材料, Tokyo Electron 东京电子的短期业绩动能,及影响全球存储器封测行业,模组, 及模组 PCB行业的增长动能。

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我们预期存储器行业 2020 下半年供需趋向平衡,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 2020/2021 年的同比增长 12%/26%,并估计国内存储器芯片生产销售额 将于 2020/2021 年的同比大幅增长 91%/126%,存储器芯片自给率预计将从 2019 年的 1%,快速提升到 2021/2022 年的 4-6%。

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 全球存储器大厂 降资本开支 ,但国内升资本开支 :虽然市调 机构 DRAMeXchange 预期 2020 年全球 DRAM 大厂会同比减少资本开支达 13%到 157 亿美元,全球 NAND 大厂会同比大幅减少资本开支达 18%到 165亿美元,但我们认为这主要是因为 DRAMeXchange 低估了国内2020 存储行业的资本开支(40 亿美元左右)及扩产进度。

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 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 3D NAND 大厂长江存储,Mobile DRAM 大厂合肥长鑫, 及 PC DRAM 大厂紫光重庆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,精测),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 > 3 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 。

5、半导体设备行业-重中之重

随着 5G正式开启商用化所需要的基地站布建, 手机的改 4G换 5G,服务 器芯片的复苏,加上 TWS, 屏下指纹,多摄像头 CIS 的爆量需求,导致 7nm 及 EUV 7nm 晶圆代工设备投资率先全球半导体设备行业复苏。我们预期存储 器设备投资将于 2020 年二季度回暖,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 9%,到 2020/2021年的同比 9%/11%增长。就 美国半导体设备月营收而言,同比底部出现在 2019 年 4 月份的-27%, 持续 改善到 10月份的 -1%,明显领先 SIA/WSTS 公布全球半导体行业的同比营收 衰退 13%,同比底部落后三个月出现在 2019 年 7 月份的 -16%。

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不同于全球半导体设备是由晶圆代工业拉动的复苏,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,国金证券研究所估计国内半导体生产销 售额将于 2020/2021 年的同比大幅增长 45%/30%,半导体设备自给率预计将 从 2019 年的 13%,提升到 2021/2022 年的 17%。

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 存储器,晶圆代工扩产高峰期:上一段提到国内存储大厂长江存储、合肥 长鑫,紫光重庆将进入未来 20 年的扩产期,加上中芯国际及弘芯将在 2021 年首次跨入 7nm 工艺量产及华虹于 2020 年首次跨入 12” 90/55nm, 量产,这些扩产将明显拉动国内半导体设备销售进入新一轮高景气周期。

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 禁售半导体设备的机会:自从美国宣布对华为及其68家子公司,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,颐信科技进行半导体产品及应 用软件/作业系统软件封锁以来,美国持续想要扩大对中国先进科技发展 的封锁,对福建晋华未审先判的禁售设备就是就是一例,而美国 Trump 政 府若将先进半导体设备禁售作为手段来要求晶圆代工大厂台积电,中芯国 际不能供货给实体清单公司中的半导体设计部门, 国内要建立与投资一条 龙的非美设备产业链就对国内半导体设备行业 是一大利好,而且会受到中美贸易战影响而扩大。

 各领域设备龙头出现:未来随着国内存储芯片厂商的资本开支增长,刻蚀 机设备将超过光刻机成为价值量最大的半导体设备类别,北方华创和中微 半导体分别在硅刻蚀和介质刻蚀成为国内龙头。另外先进制程工艺向 7nm 及以下迈进,清洗步骤大幅增加,国内至纯科技在中高端单片清洗设备处 于领先地位,目前多款设备也在长江存储认证,而武汉的精测电子从 LCD 面板测试转进存储器测试也是一例。

6、半导体材料领域遍地开花

3D NAND 推出加上逻辑芯片 7nm 及以下更先进制程对于清洗、抛光和光 刻步骤增加,未来 5 年全球半导体材料市场 CAGR 达到 3.6%。2019年全球半 导体材料销售规模缩减 1.2%,降低至 470 亿美元,预计至 2023 年全球半导体 材料市场规模复合增速约为 3.6%。

全球化学机械抛光材料(CMP)销售额预计在 2019年将增至 27 亿美元, 其中抛 光液 (Slurry)14 亿美 元, 抛光 垫(Pads)10 亿美 元和 调节剂 (Conditioners)3 亿美元。更先进的逻辑芯片工艺会要求更多的抛光环节,比 如 14 纳米以下逻辑芯片工艺要求的关键 CMP 工艺将达到 20 步以上,使用的 抛光液将从 90 纳米的五六种抛光液增加到二十种以上,种类和用量迅速增长。除了逻辑芯片的制程不断提升,NAND 存储芯片的也在经历从 2D向 3D结构的 转变,对于 CMP 抛光步骤数近乎翻倍,大幅提升抛光材料的需求。国内 NAND 存储芯片厂商长江存储的64 层 3D NAND 产品量产在即,而且创新性的 提出了“X-tacking”3D NAND 的产品架构,未来两年国内存储芯片放量将推 动国内抛光液材料需求的进一步增加。

湿化学电子品的未来五年复合增速将超过 5%,因为单片清洗设备的渗透 率提升使得湿化学电子品的用量相较于传统清洗设备大幅增加,而且随着制程 工艺向更先进的 7nm 及以下演进,所需要更多的湿法清洗步骤进行硅片表面处 理和残留物清洗。全球光刻胶材料市场 2019 年将增长至 32 亿美元,其中光刻 胶(photoresists)销售额约 17 亿美元,扩展材料(extensions)和辅助材料 (Ancillary materials)市场规模分别为 9 亿美元 5.8 亿美元,即使有贸易战等 不确定因素,预计至 2023 年全球半导体用光刻胶需求将增至 40 亿美元。

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 大硅片、溅射靶材和抛光材料有望率先突破:2019 年 7 月日韩禁售战开始, 日本对韩禁售氟聚酰亚胺,光阻剂和高纯度氟化氢气体,由于日本在全球 半导体材料具有垄断性优势,这一禁令对韩国面板和存储芯片发展形成了 巨大的打击,日韩贸易战也为我国发展显示面板和存储芯片行业敲响警钟。不得不承认,相较于我国已经突破的制造环节和正在突破的设备环节,半 导体材料的技术壁垒更高,目前绝大多数半导体材料的供应都在美国、日 本和欧洲厂商。国家相继出台了“02 专项”扶持国内半导体材料的发展, 目前国内已经在半导体用溅射靶材,抛光液和抛光垫等细分领域取得突破。但是在技术壁垒更高,市场规模更大的大硅片、高纯电子气体,光刻胶和 湿电子化学品领域仍处于突破进行时。我们认为大陆晶圆厂相继投产以后 会快速拉动国内已经实现技术突破的材料实现快速替代,尤其是以长江存 储和中芯国际为主的两大晶圆厂商对于国内半导体材料的支持,目前进度 较快的是菲利华(光掩模版原料),鼎龙股份(抛光垫和折叠 PI),江丰电 子(溅射靶材),安集科技(抛光液和清洗液)和大硅片(中环股份)。

7、显示面板行业供给大降,只待需求爆点

从 2018 年开始至今,大尺寸液晶电视面板价格经历了长达两年的下跌, 2019 年以来平均跌幅超过 20%。导致面板价格持续下探最根本的原因还是行 业供给过剩情况较为严重,我们通过对全球仍在运行的 7 代以上大尺寸产线产 能进行统计,按照 10%的供需比作为较为健康的行业供需红线,2018 年供给 超过当年面板需求 22%,2019 年供需比仍然维持在 20%以上的高位,所以面 板价格一直“跌跌不休”。

韩厂三星和 LG 等面板龙头厂商由于大尺寸价格跌至现金成本以下开始考 虑退出大尺寸产线产能,如果按照两家厂商的退出计划进行测算,2020 年行业 供需关系有望大幅改善,行业供需比将下降至 8%,恢复健康的供应关系,而 且明年 2 季度开始,东京奥运会带动的大尺寸面板备货需求有望成为驱动面板 价格上涨的关键因素,建议投资者可以积极把握 TCL 集团和京东方两大面板的 巨头投资机会。

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 柔性 OLED 面板产能供应紧张,折叠手机新时代:手机面板领域,通过技 术创新提升产品竞争力成为各家面板厂的核心竞争策略,因为手机相对于 电视技术迭代更快,新一代的手机面板生命力可能只有半年左右,只有紧 跟手机厂创新节奏的企业才能存活下来。柔性 AMOLED 手机屏幕凭借更 低功耗,更薄屏幕和更高的屏占比已经成为各大手机品牌厂商笼络消费者 的法宝, 我们预计随着面板厂商良率提升成本会逐渐下降,柔性 OLED 手 机面板的渗透率有望从 2019 年的 15%稳步提升 2023 年的 38%。如果柔 性 OLED 手机按照这样的渗透率提升成长,即使国内 AMOLED 产线均开 出产能,由于良率提升较慢,产能导入周期长等因素行业有可能出现产能 供应不足的情况。柔性 OLED 手机真正吸引消费者的地方还在于“可折叠” 的拓展性,满足“手机”+“平板”二合一的功能,我们预计折叠手机出货 量有望从今年的 100 万部左右增长至 2023 年的 3260 万部,成长超过 30 倍。柔性 OLED 屏幕的快速发展将带动配套产业链的快速成长,OLED 发 光材料全球龙头 UDC(OLED.O)和国内折叠 PI 材料龙头鼎龙股份会率先 受惠。

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 面板产能集中大陆,配套材料国产替代大放异彩:2018 年中国大陆显示面 板产能(包括 AMOLED)占全球比重接近 40%,已经成为全球显示面板最大的制造基地,预计未来五年产能仍然以 8% 的复合增速(CAGR)成长。而韩国是主要 LCD 产能退出的地区,未来五 年每年产能减少 2.5%,预计到 2021年将仅剩下 16%的产能。从大尺寸液 晶面板产能(不包括 AMOLED)来看,韩国占全球显示面板产能比重将从 2018年的 24%降至 2022年的 11%,市场份额降幅超过一半,60%以上的 液晶显示面板产能将确定性的转移中国大陆地区。我们认为国内显示面板 材料配套企业将迎来黄金发展期,一方面本土供应链在成本端更具性价比, 相较于韩国等地区人力资源成本优势明显,另一方面我国显示面板 材料企业与京东方、华星光电和惠科等作为后起之秀的大陆面板厂商一起 研发产品,在本土化的服务上具有先发优势

 显示面板材料持续国产替代:虽然我国显示面板产能占比逐渐走高,但是 配套的显示面板材料企业国产化比例很低,仍然存在巨大的替代缺口。以 占显示面板成本 10%的偏光板产业为例,我国大尺寸液晶面板产能已经接 近全球的 50%,但是我国本土偏光板厂商市占率合计不足 10%。我们认为 显示面板产业国产化替代将从中游的制造向上游的材料过度,其中在偏光 板技术和产能具有综合优势的三利谱有望迎来高速成长期,另外已经登录 科创板的掩模版龙头清溢光电和即将上市的液晶材料八亿时空均为国内显 示面板供应链的优质企业均有望受益面板上游材料国产化的红利。当然不 能忘了做溅射靶材的江丰电子及阿石创。

8、非美核芯设计替代的赢家

自从美国 Trump 政府宣布将华为及其 68 家子公司,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,颐信科技放到实体清单,进行半导体产品技术及 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,当然优选国内半导体产品 设计公司来全面承接,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。如用海思,紫光展瑞,联发科(取代高 通) ,海思,三安,卓胜微(取代 Avago, Skyworks, Qorvo),韦尔/豪威(取 代索尼,三星),闻泰安世,圣邦,矽力杰(取代 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, 旺宏,华邦),长江存储,合肥长鑫,紫光重庆 (取代镁光,三星,海力士),澜起(取代 IDT/Renasus, Rambus), 海思,飞 腾,龙芯,上海兆芯(取代 Intel, AMD 的 x86 CPU)。我们估计这结构性的趋 势变化,在未来 5-10 年内,会轻易的让美国半导体纯设计公司的全球份额从 2018 年的 68%,降到 50%以下, 美国 IDM(设计/制造一体的公司如 Intel, TI)的份额从 46%,降到 35%以下。

因为这趋势性结构的变化,我们预期中国大陆纯半导体设计销售额将于 2020/2021 年加速增长 30%/26%,未来 6 年(2019-2025)的营收复合增长 率达 19%,远优于全球纯半导体设计销售额 2020/2021 年增速的 9%/8%, 及 7% 6 年 CAGR。国金证券研究所估计国内纯半导体设计自给率预计将从 2019 年的 26%,快速提升到 2021/2022 年的 36-37%。

 模拟 IC 是长坡厚雪好赛道: 全球模拟芯片市场规模增长稳健,中国市场 增速较快。2017 年,全球模拟芯片销售额 527亿美元,约占半导体市场规 模的 12.8%,过去 10 年复合增速达 3.76%。2017 年中国模拟芯片市场销 售额达 2302.6 亿元,同比增长 15.42%,显著高于全球增速。

半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏

 模拟 IC 在半导体中增速最快。物联网相关应用的崛起导致传感器、电源管 理器和模拟信号处理器的需求量大幅增加;随着电池供电与互联消费产品 及电动车的涌现,模拟集成电路的重要分支功率集成电路需求将显著增加;而在人工智能方面,为了在更低功耗下完成机器学习所需的海量数据处理, 业界正在尝试使用混合信号 IC 解决,这就推动了对于高功能 ADC(模数 转换器)的需求。据 IC insights 预测,2017-2022 年模拟芯片市场复合增 速将达 6.6%,位于半导体行业之首。

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 模拟 IC 总体特点高门槛,高度分散,产品周期长。模拟 IC 市场高度分散, 进入门槛高于数字 IC 市场。进入壁垒的主要原因是缺乏熟练的模拟工程师, 以及模拟电路的设计更像是一门艺术,模拟电路不需要大量资金投入,而 是专注于功能集(性能,功能价值),质量和可靠性。因此,一旦产品被设 计到电子系统中,模拟公司就享有相对较长的产品周期和强大的盈利能力。具体来说:

 模拟工程师的短缺,优秀工程师需要很长从业年限:目前全球来看模 拟设计工程师都相对短缺,大多数大学课程侧重于数字设计,导致大 学课程短缺,大多数模拟工程师通过在职培训来学习他们的技能,因 此他们可能需要两到三倍的时间才能变得像数字工程师一样高效。而 且优秀的模拟工程师需要长时间经验磨练,大多数最好的模拟设计工 程师在模拟领域拥有 20 到 30 年的经验。

 非标准化的设计和制造,更像一门艺术。虽然数字设计侧重于使用先 进的 CMOS 工艺技术提高速度和性能并降低成本和功耗,但模拟产品 通常是需要非常精确规格的输出信号,一般采用双极性,BiCMOS 和 BCD 制造,这种精度是电路设计和制造过程之间精心匹配的结果,没 有“标准”的过程。

 缺乏专业设计自动化软件以及复杂的测试要求。电子设计自动化软件 的可用性严重偏向于数字电路设计。在模拟电路中的结构非常不同, 它们往往针对特定客户和应用进行高度定制。缺乏规律性降低了设计 过程中软件自动化的影响力。同时,模拟电路的测试也更加复杂,数 字测试仪只需要在已知时间对高压或低压电平进行采样,模拟测试仪 必须能够测量中间电压电平,并且对精密模拟设备的公差要求更严格。模拟测试还需要考虑系统中使用的电阻器和电容器产生的噪声和失真。

 有很多专用产品且市场分散。一方面,模拟IC 中许多产品都是针对一 个应用程序为一个客户设计的,因此往往是专有产品并且是独家采购 的,竞争不是基于价格,而是基于功能集,质量,可靠性和服务。另 一方面,模拟 IC 产品市场较为分散,由许多利基市场组成。不同的终 端用户在精度,速度,功率,线性度和信号幅度能力方面对模拟 IC 有 不同的要求。

 ASIC 模拟 IC 占比较大,通用型产品具有更高利润率。ASIC 模拟 IC 目前占比 61%,但是由于利润率较低,产品周期较短,客户集中度较高以及波动性较高,因此其商业模式相对于通用产品供应商的吸引力 较小。标准产品通常具有更长的产品周期并且产生更高的利润。

 产品生命周期长,资本投入相对较低,盈利稳定。在摩尔定律的推动 下,数字电路需要先进的制造工艺来减小芯片尺寸并提高性能,需要 对资本进行大量投资。相反,生产模拟电路的资本要求要低得多,因 为需要更大的电路特征尺寸来设计和制造以保障高精度和高耐压能力, 因此,模拟公司资本投入相对较低。模拟产品通常比数字产品具有更 长的寿命,而且更新迭代慢,更加注重性能而非价格,例如,工业市 场中的一些产品的生命周期超过十年。

 长寿命意味着随着公司品类扩张,产品累加,收入会不断重叠累加。 由于产品生命周期较长,模拟 IC 厂商随着产品数量的累加,收入将随 着时间的推移不断增加。而数字 IC 产品生命周期要短得多,重叠的收 入情况使模拟公司能够产生相对更稳定的收入和财务指标。

半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏

 模拟芯片下游应用市场分布广泛,通信和汽车占比不断提升。模拟芯片广 泛应用于无线通信、汽车、工业、消费电子、电脑等领域。其中,通信和 汽车占比提升较为明显,而矽力杰及圣邦首列重点关注公司。

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 手机摄像头单机用量增加:智能手机将会是未来几年 CIS 市场的主要推动 力来自于两方面的原因:①从双摄到三摄到四摄,摄像头数量不断增长;② 摄像头不断升级。(1)手机摄像头数量将不断增加。根据 IDC 的数据, 2018 年 Q4 以来,三摄渗透率快速提升,2019Q2 以来,四摄开始加速渗 透,占比达 1.9%,而三摄渗透率在 2019Q2达到 13%。我们统计了 2019 年 1 月到 9 月发布的手机,三摄和四摄的占比也越来越高,其中华为在三 摄和四摄采用上最为积极。单手机摄像头数量有望不断增加,但手机摄像 头平均用量到 2021 年将接近 3.6 个,高端旗舰机有望增加到 8-9 个。根据 Yole 的预测,高端旗舰手机相机配置方案预测到 2023 年单机摄像头用量 有望增加到 8-9 个,而整体手机平均摄像头用量将有 2018 年的 2.6 个增加 到 2021 年底接近 3.6 个。

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 摄像头不断升级带来 ASP 提升:过去几年以索尼,三星,豪威为代表的 CIS 龙头厂商技术不断升级,不仅仅是像素从最早 8M/16M 升级到48M/64M,还有堆叠技术的不断升级等等。我们统计的 2019 年 1 月-9 月 主要 OEM厂商发布的新型号,一半以上的手机采用 40/48M,48M 成为主 流像素。每个手机中摄像头的不断升级,CIS 芯片在手机中的ASP 将不但 增加,预计 2017-2024年 ASP 的复合增速将达到 6.2%,其中 2019-2021 年增速更快。随着单个手机摄像头数目不断增加,以及摄像头的不断升级, CIS 芯片将充分受益光学升级。韦尔豪威在 CIS 领域全球第三,汽车市场 全球第二,安防市场全球第三,将充分享受行业增长红利。贸易战背景下, 国产替代加速,份额有望持续提升。

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 屏下指纹转超薄和 LCD 全屏幕识别开始渗透:屏下指纹技术在 2019 年开 始进入产业化的爆发期。随着屏下指纹技术的成熟和全面屏的普及,屏下 指纹方案有望逐渐成为主流配置。根据国金数据,目前,在新增设备中, 屏下指纹占比超过 32%左右;在存量设备中,屏下指纹占比不足 7%,潜 在空间巨大。目前的光学屏下指纹芯片只应用于 OLED 屏幕的手机,一方 面,随着 OLED 手机渗透率的提升将带来光学屏下指纹识别渗透率的提升;另一方, 适用于 LCD 屏的指纹识别芯片有望今年年底推出,将带来屏下 指纹识别的加速渗透;同时,为了加大电池容量,适用于 5G 手机的超薄 款屏下指纹识别产品已经推出,将伴随 5G 手机的渗透实现量价齐升,还 有 LCD 全屏识别可增加双指识别的可靠度,重点关注指纹识别芯片设计龙 头:汇顶科技。

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 手机射频前端:变化中的机会,结构性的增长: 在营运商网络部署初期, 毫米波手机使用效益相对较低,同时由于成本与体积问题的存在,预计 2019-2022 年将以 Sub 6G 为主。全球射频前端市场空间到 2022 年将超 300 亿美元,复合增速高达 14%。5G 技术的升级和变化带来射频前端行 器件数量和价值量的提升,全球射频前端市场将由 2017 年的 151 亿美元, 增加到 2023 年的 352 亿美元,年复合增速高达 14%

半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏


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 结构性:滤波器>LNA/开关/调谐>PA:射频前端器件虽然整体是高增长的, 但是不同的射频前端器件增长也是结构性的。其中滤波器由于跟频段数相 关,增加频段就要增加滤波器,因此滤波器未来几年复合增速高达 19%, 而 PA 由于是化合物半导体工艺,带宽较宽,因此可以多个频段共用一个 PA,数量上增速相对缓慢。

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 4G 射频 12-20 美元到 5G射频的 > 30美元?据 Gartner的数据,4G 高 端手机射频前端价值量约 12.5 美元,4G 旗舰级的射频前端价值量约为 19.2 美元,LTE 旗舰/高端智能手机的 RF 前端美元总内容约为 12-20 美元。5G 射频前端初期价格很高,按目前价格,5G sub 6G的 2T4R 旗舰机,射 频前端价值量将高达 37 美金,根据测算,2020 年年中中高端手机有望降 到 28 美金,到 2020年底或 2021 年,5G渗透率持续下沉,射频前端价值 量有望降到 20 美元出头。

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 基站 GaN替代 LDMOS,GaAs 也有增加: LDMOS 是 4G 基站的主流技术, 仅在不超过 3.5GHz 的频率范围内有效。但 GaN更适用于高频通信,目前 已经能够处理 50GHz 及以上的毫米波频率,同时 GaN 具有更高功率密度 特性,其原始功率可以达到 LDMOS 的 4 倍,也就是相同发射功率规格下, GaN 裸片尺寸仅更小装,满足Massive MIMO 和 AAU 技术下射频前端高 度集成的要求。GaN 是极稳定的化合物,具有强的原子键、高的热导率、 在Ⅲ-Ⅴ族化合物中电离度是最高的、化学稳定性好,使得 GaN 器件比 Si 和 GaAs 有更强抗辐照能力,同时 GaN 又是高熔点材料,热传导率高, GaN 功率器件通常采用热传导率更优的 SiC 做衬底基板,因此 GaN 功率 器件具有较高的结温,能在高温环境下工作。

 GaN 将在高功率,高频率射频市场优势明显:相比于 4G,5G 的通信频段 往高频波段迁移。目前我国 4G 网络通信频段以 2.6GHz 为主,2017 年工 信部发布了 5G 系统在 3-5GHz 频段(中频段)内的频率使用规划,后期 会逐步增补 6GHz 以上的高频段作为容量覆盖。相较于基于 Si 的横向扩散 金属氧化物半导体(Si LDMOS,Lateral Double-diffused Metal-oxide Semiconductor)和 GaAs,在基站端 GaN 射频器件更能有效满足 5G 的 高功率、高通信频段和高效率等要求。目前针对 3G 和 LTE 基站市场的功 率放大器主要有 Si LDMOS 和 GaAs 两种,但 LDMOS 功率放大器的带宽 会随着频率的增加而大幅减少,仅在不超过约 3.5GHz 的频率范围内有效, 而 GaAs 功率放大器虽然能满足高频通信的需求,但其输出功率比 GaN 器 件逊色很多。然而,在移动终端领域 GaN射频器件尚未开始规模应用,原 因在于较高的生产成本和供电电压。GaN 将在高功率,高频率射频市场发挥重要作用。预计到 2025 年 GaN 将主导 RF 功率器件市场,抢占基于硅 LDMOS 技术的基站 PA 市场。根据 yole 的数据,2014 年基站 RF 功率器 件市场规模为 11 亿美元,其中 GaN 占比 11%,而横向双扩散金属氧化物 半导体技术(LDMOS)占比 88%。2017 年,GaN 市场份额预估增长到了 25%,并且预计将继续保持增长。预计到 2025 年 GaN 将主导 RF 功率器 件市场,抢占基于硅 LDMOS 技术的基站 PA 市场。预计 2022 年,4G/ 5G基础设施用 RF 半导体的市场规模将达到 16亿美元,其中,MIMO PA 年复合增长率将达到 135%,射频前端模块的年复合增长率将达到 119%。

半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏


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 未来 5~10 年内 GaN将逐步取代 LDMOS:逐渐成为 3W 及以上 RF 功率

 应用的主流技术。而 GaAs 将凭借其得到市场验证的可靠性和性价比,将 中频放大和小基站市场确保其稳定的市场份额。LDMOS 的市场份额则会 逐步下降,预测期内将降至整体市场规模的 15%左右。Yole 预测至 2023 年,GaN RF 器件的市场营收预计将达到 13 亿美元,约占 3W 以上的 RF 功率市场的 45%。我们认为随着未来几年 5G 基站建设加速,5G 手机开始 快速渗透,5G 射频半导体将迎来行业需求增长和国产替代的双重机会,建 议重点关注终端射频开关龙头:卓胜微(IC 设计), 以及化合物半导体代 工:三安光电

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未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能,互联网和脑科学交叉研究机构。


未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)云脑研究计划,构建互联网(城市)云脑技术和企业图谱,为提升企业,行业与城市的智能水平服务。


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半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏

原文始发于微信公众号(人工智能学家):半导体行业深度报告:从应用到行业的全面复苏


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