半导体行业2023年春BOB季投资策略：自主可控＋景气复苏成为23年主旋律

发布时间：2023-02-23 05:23:53 丨 浏览次数：

　　BOB2021年全球半导体市场规模达5559亿美元，同比+26%，为近十年最大增幅。2021年，随着5G移动通信、汽车电子（智能网联汽车）、工业电子、人工智能、云计算、各类消费电 子产品等终端市场需求的快速增长，行业“缺芯”的情况进一步加剧；全球汽车电子芯片供应紧绷，部 分车企被迫间歇性停产。 2021年半导体景气高增形成高基数，2022年增长降速是必然。WSTS预计，2022年全球半导体市场规模达5801亿美元，同比+4.4%。分区域看，WSTS预计除亚太地区外，所有地理区域都将呈现两位数的增长。其中美洲地区市场增速领 先，预计达17%，欧洲市场增长12.6%，日本市场增速10%，除日本外的亚太地区市场增速为-2%。

　　全球市场主流芯片2022增速情况： WSTS预计大部分主要类别的产品销售将实现两位数增速，其中逻辑类产品增长14.5%，模拟 产品增长20.8%，传感器产品增长16.3%，分立器件增长12.4%，光电类产品预计今年市场规 模与去年大体持平，微涨0.9%。国产替代空间大，BOB2021年中国半导体市场自给率为18%，预计2030年有望达到42%。 低国产化率的半导体产品：CPU、GPU、FPGA，存储芯片DRAM、NAND，高端模拟芯片以 及IGBT、SiC等功率器件，仍处于国产化初期。半导体产业链上游材料、设备综合国产化率不足10%。

　　半导体下游主要包括数据中心，手机，汽车电子，工控，消费电子，通讯等赛道； 不同赛道市场空间迥异。按照下游终端需求来看，半导体数据中心、手机、汽车电子、工业控制、消费电子、通讯 等领域占比分别为35%、30%、10%、10%、9%、6%。 全球半导体市场受下游需求变化影响，行业呈现结构性景气状态，汽车电子领域需 求持续向上，维持持续增长。2022年全球新能源汽车销量达1050万量。全球新能源汽车渗透率不断提升，BOB据 Marklines预计，2025年全球新能源汽车销售量将超过2100万台，2021-2025年CAGR增 长超过30%。

　　汽车电动化+智能化，带动主控芯片、存储芯片、功率芯片、通信接口芯片、传感 器芯片等芯片快速发展，芯片单位价值不断提升，整车芯片总价值不断提升。根据电动化来看，三电系统对半导体的需求提升明显，根据汽车芯片应用牵引创新发展论 坛统计显示，电动车半导体含量约为燃油车的2倍； 根据智能化来看，智能座舱、智能驾驶对半导体提升需求明显，智能车半导体含量是传统 车的数倍。

　　MCU市场空间广阔，行业增速稳定，据IC Insight数据，2020年全球MCU市场规模 约为207亿美元，到2023年可达248亿美元； 2020年国内MCU芯片市场规模达269亿元，随着汽车电子和物联网领域发展，预计 2025年中国MCU芯片市场规模有望达到483亿元。

　　行业竞争格局来看，国产MCU厂商市占率较低，长期受益于提升空间充足。 全球MCU市场格局较为集中，根据IC Insights，2021年全球MCU市场份额中，恩智浦（NXP）、 微芯科技（Microchip）、瑞萨电子（Renesas）、意法半导体（STMicroelectronics）、英飞凌 （Infineon）五大厂商占据了82%的市占份额；根据IC Insights，国产MCU厂商合计市占率不足12%，主要集中在消费类市场，可拓展空间充足；缺货导致国产MCU厂商导入节奏加速，在汽车、工业乃至消费类赛道，国产MCU认证节奏持续加快。

　　FPGA行业快速成长+国产替代进入快车道。国内市场，Frost&Sullivan数据显示，以出货量统计，2019年国产厂商份额占比不足15%。以营收 计，2019年Xilinx、Altera、Lattice、安路科技四者在中国市场的收入比为56.69%：37.04%： 5.35%：0.93%。测算得2021年安路科技在四者中国市场收入总和的占比已经由0.93%提升至 5.29%，国产替代进入快车道，且远未触及替代空间上限。据Frost&Sullivan预测2022、2023年的国内行业增速将达到18.10%、19.68%，行业增长迅猛，带 动国产厂商收入提升。 FPGA国产化领军：安路科技、复旦微等。统计国内3家FPGA相关上市公司，相关板块的营收从2018 年的7.98亿元增长至2021年的44.34亿元，3年CAGR为77.14%。

　　中国FPGA行业市场规模分布如何？国产替代有多大市场空间？ 1）市场规模分布：2022年，28nm以上制程、500K LUT以下 民用FPGA国产替代空间：109.62亿元。国内民用FPGA厂商安路科技的产 品系列替代空间极为广阔。包括安 路科技的ELF系列、EG系列、PH系 列。其中40nm-65nm系列产品已 从2019年开始逐步放量。 28nm系列产品为下一重要发力 点。PH系列、LOGO2系列均于 2020年开始量产，并于2021年初步 放量，二者市场规模尤为广阔，将 与同类型产品在36.54亿元的市场中 竞争，伴随着国产FPGA软件生态不 断完善，预计28nm系列后续放量将 成为国产替代的下一重要发力点。 此外，随着高研发投入下的产品线 快速扩张，预计下一代FPGA推出 后国产替代空间将会增加至150亿 元以上。BOB

　　以通信、工业、宇航等市场加速FPGA国产替代 。Frost&Sullivan数据显示，FPGA国内市场规模从2018年的115.6亿元增长到2021年的176.8 亿元，3年CAGR为15.21%。2022年-2025年，FPGA国内市场规模有望从208.8亿元增长到 332.2亿元，3年CAGR为16.74%。 未来随着通信市场的扩张，以及工业控制等领域的持续发力，国内市场占比可持续保持30%以上，其 中工业领域及通信市场规模未来3年CAGR分别为15.63%及17.43%。

　　市场空间广阔，欧美厂商占主导，国产替换机会充足。全球模拟芯片市场规模稳定增长。根据IC Insight显示，2018年-2023年全球模拟芯片销售额 预计从588亿美元提升至779亿美元，占全部集成电路销量的16%左右，保持稳定。不同于整 个集成电路行业周期波动性较强特点，模拟芯片行业因下游应用领域广泛，单机模拟芯片用量 提升等波动性小，呈现弱周期性稳定增长态势。中国模拟芯片市场规模巨大且稳定增长，但自给率较低，替代成长空间大。根据中商产业研究 院的数据，2021年中国模拟集成电路市场规模为2731亿元，同比增长9.1%，2021年国产化 率为15%。

　　格局方面，全球模拟芯片市场份额主要由海外欧美企业占据，国产替代空间巨大。 根据IC Insights统计，2021年全球第一大模拟芯片厂商德州仪器市场占有率为19%， CR10 68%，整体竞争格局较为分散。绝大部分国内模拟集成电路厂商起步较晚，研发 投入相对较低，BOB产品以中低端芯片为主，而且在价格上竞争激烈。近年来，随着技术的 积累和政策的支持，部分国内公司在高端产品方面取得一定的突破，逐步打破国外厂商 垄断，面临着广阔的国产替代空间。

　　半导体设备，即在芯片制造和封测流程中应用到的设备。在整个芯片制造和封测过程中，会经过上 千道加工工序，涉及的设备种类大体有九大类，细分又可以划出百种不同的机台，BOB占比较大的主要 有：光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机、探针台等。光刻的本质是把临时电路结构复制到硅片上，这些结构首先以图形形式制作在掩膜版上；光源透过掩膜 版将图形转移到硅片表面的光敏薄膜上。 刻蚀是利用化学或者物理的方法将晶圆表面附着的不必要的材质进行去除的过程。 薄膜的沉积，是一连串涉及原子的吸附、吸附原子在表面扩散及在适当的位置下聚结，以渐渐形成薄膜 并成长的过程。 半导体清洗设备针对不同的工艺需求，对晶圆表面进行无损伤清洗以去除半导体制造过程中的颗粒、自 然氧化层、金属污染、有机物、牺牲层、 抛光残留物等杂质。

　　晶圆厂资本开支整体呈上升趋势，并且北美半导体设备支出2021年已创新高，行业景 气度持续向好。 根据SEMI数据，2021-2022年全球将新增29座晶圆厂陆续进入建设阶段，其中中国大陆8座。 到2024年，全球12英寸晶圆厂数量将达到161座，产能达700万片/月，其中中国大陆12英寸 晶圆厂2024年产量将达150万片/月，占全球约21%。

　　随着全球半导体产业向中国大陆转移，中国大陆半导体设备产业持续快速发展。 中国大陆半导体设备产业的快速发展推动其在全球市场的份额的不断提升，2020年中国大陆半 导体设备销售额占全球市场比例达26%，同比提升3个百分点。 新增晶圆厂建设快速拉动了对半导体设备的需求，目前设备供应主要由海外企业垄断，但国内 企业已在部分细分领域陆续取得突破，加速国产设备的验证及供应链导入是必然趋势，在行业 景气周期上行及国产化的推动下，我们认为，国内设备企业将迎来快速发展阶段。 部分国内企业是在国家政策及资金支持下，进行相应设备的研发，并已经逐步取得阶段性成果， 并且订单快速增长，各细分领域逐个击破的策略已初见成效，涂胶显影、CMP、清洗等领域相 继发展出优秀的国内供应商，并未因对应市场规模相对较小而放缓研发进度，2020年部分环节 的国产化比例较2016年已有显著提升，适合我国行业发展的阶段及其规律，进一步提升整体设 备国产化水平。

　　第三代半导体材料以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表，因具有宽禁带、高电 导率、高热导率、高抗辐射能力等优点，更适合在高压、高频、高功率、高温等领域中 应用，例如射频通信、雷达、电源管理、汽车电子、电力电子等 。与第一代半导体材料Si相比，碳化硅具备更高的击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导性和 热稳定性 。碳化硅器件更高效节能、更能实现系统小型化：1）碳化硅更低的导通电阻阻值有利于模块的 小型化；2）碳化硅高频的特点有利于周边部品的更小型化；3）碳化硅更耐高温的特点使得器 件冷却结构简洁化。

　　衬底与外延占据70%的碳化硅器件成本。根据中商产业研究院数据，碳化硅器件的成本 构成中，衬底、外延、前段、研发费用和其他分别占比为47%，23%，19%，6%， 5%，衬底+外延合计约70%，是碳化硅器件制造产业链的重要组成部分。受制于材料端的制备难度大，良率低，产能小，目前碳化硅衬底及外延层的价值量明显高于硅 材料（12英寸硅晶圆衬底+外延的价值量占比约11%） 。衬底和外延层的缺陷水平的降低、掺杂的精准控制及掺杂的均匀性对碳化硅器件的应用至关重 要。

　　海外厂商垄断碳化硅衬底市场，但国产替代空间大 。 2020年全球导电型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed独占62%的市场份额，CR3约89%，国内 份额最大的天科合达仅占4%。2020年全球半绝缘型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed、II-VI分 别占33%、35%的市场份额，CR2约68%，国内山东天岳占30%。未来几年，我们认为随着国内外新能源车和光伏发电等下游需求不断增长，碳化硅衬底的市场 规模有望快速增长。Wolfspeed预测，2026年碳化硅衬底市场规模有望达到17亿美元， 2022-2026年复合增速达到25%。

　　外延设备国外垄断，国内以外延晶片为切入点 。 外延设备被行业四大龙头企业德国的Aixtron、意大利的LPE、日本的TEL和Nuflare所垄断，主 流SiC高温外延设备交付周期已拉长至1.5-2年左右，中国难以进入技术壁垒较高的外延设备领域， 以外延晶片生产为主要切入方向。外延是指在碳化硅衬底上，经过外延工艺生长出特定单晶薄膜。 外延层对器件性能影响大，处产业链中间环节；碳化硅外延晶片市场呈现出双寡头垄断 格局，海外厂商占据主要市场 。根据Yole数据，2020年全球碳化硅外延晶片市场中，Wolfspeed占52%，Showa Denko占43%， CR2共占95%。中国厂商相较于海外厂商在外延晶片生产技术上稍有落后，目前中国SiC外延晶 片主要产线英寸,而美国、日本已开始试产8英寸的SiC外延晶片。

　　碳化硅功率器件在新能源汽车、光伏新能源、轨道交通、智能电网、家电等领域均有广 泛应用前景。2021年碳化硅功率器件分别在新能源汽车、电源、光伏等领域应用占比 为30%、22%和15%。 根据Yole数据，全球碳化硅功率器件市场规模预计将从2021年10.9亿美元增长至2027年62.97 亿美元，CAGR达34%，其中新能源车（主逆变器和充电机）、光伏及储能系统贡献了主要增 量。新能源车将由从2021年6.85亿美元增长至2027年49.86亿美元，为最大增量领域；光伏及 储能预计2027年增长至4.58亿美元；此外轨道交通领域预计也会为功率器件市场贡献超过1亿 美元的增量空间。

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