电子行业深度报告:半导体行业景气度复苏,顺周期行业迎来反转

一、5G 商用推动换机潮,半导体行业景气度复苏

1.1 5G 商用缩短换机周期,运营商、基站、基带芯片和终端进展加快

1.1.1 三大运营商资本支出持续加码,5G 建设保持领先推进

1.1.2 5G 基带芯片高通、华为领先,联发科加速追赶,紫光展锐崭露头角

1.1.3 5G 商用将缩短换机周期,预计 2020-2023 年开启新一轮换机潮

回顾历代通信终端升级历史,我们发现在新一代通信终端首次投入使用后的第 2-5 年是其增长最快的时期。 2008 年 3G 手机首次商用,手机终端进入互联网时代,文字、图片和基础互联网服务成为消费者关注热点。在 其后的 2009-2012 年间,3G 手机渗透率快速提升,2012 年渗透率达到最高值 73.9%。2010 年 4G 手机首次商用, 手机终端进入互联网+时代,更高速度和无处不在的网络连接使视频、互联网服务、O2O 成为消费者关注热点。 2011-2014 年间,4G 手机渗透率快速提升,2014 年渗透率达到 37.9%。我们认为,换机潮的本质是网络应用生 态的完善和服务体验的提升,其背后动力则来自运营商、设备商、终端商、芯片商和配套厂商的协力创新

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后 4G 时代换机周期延长,而 5G 将缩短换机周期。据 IDC 统计,2014 年以来,换机周期不断延长,内部 原因在于手机质量提高和寿命延长,外部原因在于 4G 所能承载的应用创新和服务创新逐渐饱和,而非革命性 的局部创新难以刺激用户换机需求。随着 5G 商用加速,高清大视频、VR/AR、海量物联和智能驾驶等创新应 用和创新生态的兴起,应用和服务体验创新必将大幅提升用户体验,对现有 4G 内容有着巨大颠覆。我们认为, eMBB、uRLLC 与 mMTC 陆续落地,缩短 5G 智能手机换机周期,2020 年 5G 智能手机加速放量,预计全年渗 透率可达 20%,2020-2023 年将开启新一轮换机潮。结合 IDC 和高通预测,我们认为 2020 年全球 5G 智能手机 将达 3 亿部,渗透率约 20%,2021 年有望达到 6 亿部,2022 年有望达到 7.5 亿部,2023 年有望接近 9 亿部 5G 手机出货量,渗透率约达 60%。

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2020 年 5G 手机出货量华为占据大部分份额,realme 异军突起,进入国内前五行列。华为受限于美国多轮 禁令的影响,在 2020 Q3 开始出现了较大幅度的下滑。vivo 更多聚焦在 2000 元人民币以内的主流价位段,通过Y 系列将更多低价 5G 产品进行渗透。OPPO 专注于 1500-2500 元人民币价位段的 5G 市场。小米 Redmi 9 系列 与 K30 系列良好的市场表现帮助小米获得了 2020 Q3 国内前五大厂商中唯一的正增长。2020 年,realme 继续逆 势增长,截至 2020 Q3,realme 累计智能手机出货量超过 5000 万台,是全球最快突破 5000 万台出货量的品牌, 同时 Q3 realme 5G 智能手机销量排名升至第 5。自 2019 年起,国内 5G 手机累计出货量超过 1.16 亿台, 2020 年 Q3,国内市场 5G 手机出货量约 4970 万台。其中,华为依旧占据第一的位置,但是 2020Q3 销量出现下滑 趋势;OPPO,vivo 继续分列二、三位,依靠主流多款价位段 5G 机型的市场表现份额环比上季度有所提升; 小米位居第四;realme 凭借 9 月多款新品在线上、线下渠道同时进入市场,排名进入前五。

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1.2 半导体行业景气度复苏,8 英寸晶圆产能供不应求

1.2.1 需求端:8 英寸晶圆长期需求保持稳定,短期需求迎来爆发

长期来看,8 英寸晶圆需求占比保持稳定。最早 8 英寸晶圆制程支持度在 90nm 以上,随着近年来工艺技术 发展水平的进步,8 英寸晶圆能够支持的制程,已经部分上移到 70nm,甚至 65nm。8 英寸晶圆适用制程向高端 延伸,为 8 英寸晶圆增添了新的需求。在 2019 年,10nm 以下先进制程的市占率仅为 4.4%,而到 2024 年,其 比例将增长到 30%。在该时间段内,10nm -20nm 制程的市占率将从 38.8%,下降到 26.2%;20nm-40nm 制程的 市占率将从 13.4%,下降到 6.7%;而 40nm 以上成熟制程的比例在这些年当中没有出现明显变化,占比维持在 40%左右,进而表明 8 英寸晶圆需求在长期内并无明显下滑趋势。

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短期来看,模拟芯片和功率器件需求爆发导致 8 英寸晶圆需求大幅上升。2020 年 5G 手机、智能电动汽车、 物联网等渗透率快速提升,叠加“疫情”驱动在家办公、在线教育等需求增加,使得笔记本、平板等电子产品 需求增长,另外下游厂商因对 2021 年有较好预期而加大备货,从而拉动下游电源管理芯片(2021/2022 年增速 分别为 10.2%、9.2%,下同)、CMOS 图像传感芯片(10.9%、5.6%)、指纹识别芯片(17.6%、15.8%)、显示驱 动 IC(7. 2%、7.1%)、射频芯片(10.5%、9.1%)以及功率器件(8.1%、6.1%)等模拟芯片和功率器件的需求 量持续增加,而模拟芯片和功率器件的制造主要来自于 8 英寸晶圆,进而从需求端导致 8 英寸晶圆产能紧张。

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1.2.2 供给端:8 英寸晶圆产能未见明显扩张,产能利用率达到历史高位

全球 8 英寸晶圆厂运行时间较长,8 英寸设备逐渐停产,抑制产能释放。 8 英寸晶圆厂始建于 1990 年,全 球多数 8 英寸晶圆厂建厂时间较早,运行时间长达十年以上,大部分代工厂的 8 英寸已折旧完毕。随着 12 英寸 厂逐渐成熟,部分应用如存储,逻辑代工等纷纷迁移至 12 英寸晶圆,部分代工厂逐步关闭或收缩 8 英寸产能, 设备厂商也停止生产 8 英寸设备。目前 8 英寸产线设备主要来自于二手市场,设备停产抑制了产能的释放。根 据 SEMI 报告的数据,全球 8 英寸晶圆产线的数量在 2007 年达到 199 条登顶,随后就已经开始逐渐下降,到 2015 年时只有 178 条。

近期 8 英寸产能开始逐步恢复性增长,预计 2021 年底恢复到 202 条。近期 8 英寸扩产情况开始逐渐改善, 根据 SEMI 报告的数据,8 英寸产线(IDM+代工厂)在 2016 年已经恢复到 188 条。2019 年底,全球 15 个总投 资金额达 380 亿美元的 Fab 厂中,约有一半用于 8 英寸厂,200mm 晶圆尺寸生产线再次迎来小幅度增长。到 2020 年年底,8 英寸产线数量将恢复性增长到 191 条——相当于 2008 年时的业界水平。而到 2021 年年底,将继续 增长到 202 条——这将超过 2007 年 199 条的历史记录。

8 英寸设备通过翻新和改善,延长产线寿命。在设备方面,随着市场供不应求加剧,包括 ASML、KLA-Tencor、 Lam Research、TEL 都已经开始制造新的 200 mm 晶圆设备,同时翻新二手设备。比如 Lam Research 开发和翻 新蚀刻、沉积和清洁相关的 8 英寸设备;Applied Materials 公司在制造新的 200 mm 设备同时,也在各个细分市 场进行翻新。而东京电子在提供 8 英寸机台之外,还推出 OEE(整体设备效率)硬件和软件升级,翻新和改善 老旧 8 英寸设备的性能,延长产线的寿命,提高效率并扩大产能。

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近年来国内 8 英寸厂的投产数量小于 12 英寸,主要为现有存量基础上升级扩建。近年来,多个 12 英寸晶 圆厂在中国大陆落地。根据 SEMI,2017-2020 年间全球投产的晶圆厂为 62 座,其中有 42%(26 座)设在中国 大陆。这些 12 英寸晶圆厂主要用于生产存储、逻辑等需求较大、制程先进的产品,产品涉及多个领域与制程, 多个项目已经在运行当中,其余项目将在未来 2-3 年内陆续投产。未来几年 8 英寸晶圆厂数量相较于 12 英寸较 小,相关的企业有华虹宏力、台积电、和舰科技、上海先进等专业代工厂,也有士兰微、华润微电子、燕东微 电子等国内 IDM 企业,产品主要涉及 MEMS、IGBT、电源管理 IC 等产品,主要为在现有存量基础上继续升级 和扩建。

全球代工厂产能持续满载,明年上半年仍供不应求。全球代工厂目前产能持续满载,台积电、联电、三星、 世界先进、中芯国际、华虹半导体等代工厂的产能利用率持续保持高水位,展望明年上半年仍然供不应求。

中芯国际产能利用率在 98%,预期明年上半年成熟制程产能维持紧张。中芯国际 2020Q3 的季度收入为 10.8 亿美金,环比增长 15.3%,同比增长 32.6%。公司客户需求强劲,订单饱满,产品组合向好,晶圆平均价格环比 增长,同时公司将全年收入增长目标上修至 24%-26%。公司的季度产能利用率一直保持在高位,2020 年前三季 度公司的产能利用率在 98%左右。

1.2.3 本土三大封测厂商均有产能扩张计划,同时向高端封装领域进军

1.2.4 半导体全线景气,成熟制程紧缺或延续到 2022 年

从需求端口看,一方面是总量需求的增长,2019 年下半年全球半导体从衰退逐步开始复苏,虽然受到疫情 的冲击,2020 年上半年全球半导体仍然保持 5%左右的增长,从 2020 年下半年往 2021 年展望,包括手机、基 站、服务器、汽车、工业等在内的各种终端需求全面向上,另一方面是结构性升级,5G 拉动元器件升级,5G 手机的 PMIC 面积是 4G 手机的 2-3 倍,快充快速渗透,从 5w 升级到 18/20w 甚至 65w,所需晶圆面积变大, 电动车和电动两轮车加速渗透,拉动 IGBT 和 mos 管的需求量,同时 AIoT 发展带来新的增量终端,如正在爆发 增长的 TWS 等。从供给端口,半导体晶圆厂扩产周期长,从基建、洁净室、上设备、调试到量产爬坡需超过 2 年时间,成熟制程供应紧张的局面短期难以缓解。

2020 年二季度,华润微、华虹半导体、中芯国际等 8 寸线均实现满载,到三季度产能利用率甚至超过 100%, 全球主要 8 寸晶圆厂均已满载,联电、力晶等台厂率先提价,国内主要 8 寸晶圆厂也已跟进提价或计划提价, 各类半导体周期品包括 LCD Driver、MOS、MCU、Nor Flash 等均出现不同幅度的涨价,海外大厂包括 NXP、 瑞萨也以发出涨价函。当前,8 寸晶圆厂排单甚至已经到了 2020 年年中,下游经销商及终端客户库存处于低水 平,我们认为本轮半导体景气周期将贯穿明年全年,成熟制程紧缺甚至可能延续到 2022 年,本轮板块景气在持 续时长和涨价幅度上有望超过上一轮,当前处于第一轮涨价的发酵期,后续不排除出现二三轮涨价的可能,半 导体板块投资热点将从国产化转向景气周期。

推荐标的:晶圆制造和封测是产能瓶颈所在,Fab/IDM 最为受益,其次是封测(净利润率低,涨价利润弹性大, 但扩产更容易),再者可以关注各类半导体周期品,如 LCD Driver、MCU、Nor Flash、MOS、Dram/Nand、CIS、 PMIC 等,优选兼具产能弹性和价格弹性的标的。

Fab/IDM:推荐华虹半导体、华润微,关注士兰微、中芯国际、华微电子、扬杰科技、捷捷微电。

封测:关注长电科技、通富微电、华天科技。

Fabless:推荐韦尔股份,关注新洁能、兆易创新、中颖电子、北京君正等。

二、苹果开启 5G 超级周期,新型终端加速兴起,陆厂崛起大势所趋(略)

2021 年全球手机市场回暖,iPhone 12 新机有望开启超强周期。新型终端加速兴起,TWS 需求旺盛,VR 迎来拐点,PC 持续景气。台厂份额加速向陆厂转移,助力国内平台型公司发展壮大

三、半导体板块受益于下游稳健需求及供应链向大陆转移

3.1 射频:5G 带动射频前端价量齐升,模组化趋势明显,本土公司潜力巨大

射频前端是高技术、高壁垒、高价值的核心芯片,市场空间大、行业增速高,但也是目前国产薄弱环节。 射频前端是通信设备核心,具有收发射频信号的作用。射频前端通常包括滤波器/多工器、PA、射频开关、LNA、 天线调谐、包络芯片等一系列分立芯片,以及以射频封装为存在形式的射频模组。随着手机频段数量和射频前 端复杂度的不断增加,手机射频前端的模组化率不断提高,射频前端模组化是大势所趋。

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5G 通信技术升级以及终端设计创新等因素对射频前端器件性能提出了更高的要求,正推动射频前端价量 齐升,有望迎来 6 年 14%年均复合增长。根据 Yole 预测,2017 年手机射频前端市场为 160 亿美元,预计到 2023 年增长到 352 亿美元,未来 6 年复合增长率达 14%,是半导体行业增长最快的子市场。

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滤波器是射频前端增长最快的细分市场, 5G 加速高端滤波器占比提升。声学滤波器可分为 SAW、BAW 两大类,SAW、TC-SAW、SMR-BAW、FBAR 四小类。SAW 滤波器主要应用于 2/3/4G 频段,BAW 滤波器性能 较高端,主要应用于 3/4G 和 5G Sub-6GHz 频段。虽然 BAW 滤波器在裙带抑制和高频率方面优于 SAW 滤波器, 但 5G 时代大部分的移动智能终端需要支持全模式全频段,基于不同的性能成本及应用要求,SAW 产品会长期 存在。同时 5G N41/77/78/79 及未来更多高频段的开放将进一步提升滤波器用量,凭借高频下更高的性能表现, BAW 滤波器市场渗透率也将大幅提升。根据 Yole 预测,2025 年移动终端滤波器全球市场规模将达到 225 亿美 元,BAW 滤波器渗透率将超过 50%。我们认为,随着通信技术的发展,手机射频前端复杂度将逐渐提升,对 滤波器性能提出更高的要求,这将同时拉动 TC-SAW 和 BAW 滤波器需求,同时由于频段的提升以及频带间距 的缩小,在裙带抑制和高频率方面性能更优的 BAW 滤波器渗透率将逐步提升。

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美日厂商在滤波器行业寡头垄断,SAW 滤波器市场相对成熟,BAW 滤波器市场玩家较少。在射频滤波器 领域,日美企业在经历数次并购整合后,呈现寡头垄断竞争格局。其中,主打性价比的 SAW 滤波器仍然是市场 需求的主力,目前 SAW 滤波器被日本 Murata、TDK、Taiyo Yuden 等垄断,市场份额超过 80%;而高端 BAW 滤波器市场,Broadcom 一骑绝尘,占据全球 85%市场份额,Qorvo、TDK、RF 360 等占据剩下 15%市场份额。 国外厂商已充分享受智能手机红利期,在经过长期迭代和经验积累后,已在诸多技术环节取得明显优势。

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国产滤波器厂商整体实力较弱,低端滤波器 SAW 只占全球 1%-3%份额,高端 BAW 滤波器全球占比基本 为零。国产滤波器厂商主要分为三类:一类是中国电科集团下属科研院所,包括中电科 26 所、55 所,以军工 国防市场为主,民营市场为辅;第二类是本土滤波器上市公司,包括卓胜微、信维通信、天通股份、麦捷科技、三安光电等;第三类是非上市公司,包括好达电子、诺思微系统、中科汉天下等。SAW 滤波器领域,除卓胜微 可量产 SAW 滤波器以外,好达电子、麦捷科技及德清华莹(信维通信持股 19.5%子公司)同样具有 SAW 的量 产能力,但全球占比仅为 1%-3%。高端 BAW 滤波器领域全球占比基本为零,国内厂商天津诺思微在 FBAR 滤 波器方面有一定技术积累。26 所、55 所产品相对高端,进入华为供应体系。滤波器国产替代迫在眉睫,卓胜微、 信维通信等厂商重点布局该领域,未来有望率先实现国产突破。上市公司建议关注卓胜微、信维通信、天通股 份,卓胜微将通过滤波器切入接收端模组市场,信维通信、天通股份的滤波器业务具有 IDM 优势。

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PA 市场稳定增长,美日厂商暂时主导 PA 市场。PA 为射频前端第二大市场,2023 年市场规模有望达 71 亿 美元,2017-2023年均增长率达7%;其中5G 频段增加是PA价值提升核心因素。市场格局方面,美日厂商 Skyworks、 Broadcom、Qorvo、Murata 等占据 PA 市场主要份额,其余厂商市占率较小。其中,4G/5G PA 市场规模较大, 被射频巨头瓜分。低阶制式领域如 2G、3G PA 虽然国产厂家占较大份额,但市场空间狭小,竞争激烈,利润空 间低。

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国内 PA 产业已形成产业链闭环,初具规模,但高端 PA 尚显不足。目前国内 PA 设计公司数量较多,覆盖 2/3/4/5G PA 领域,但真正能量产出货的 PA 公司主要集中在红海竞争的中低端 2/3G PA 领域。PA 设计方面,中 端 PA 以唯捷创芯、飞骧科技为主,低端 PA 以中科汉天下为主,4/5G PA 有唯捷创芯、慧智微等,唯捷创芯 5G PA 已供货 realme V5。晶圆代工方面,台湾稳懋公司以卓越的 GaAs 代工工艺,凭借给 Broadcom、Qualcomm 代工 PA 占据行业主要地位,厦门三安集成也正逐步引领大陆第三代半导体代工,另外立昂微也具备 GaAs PA 代工能力。我们认为,随着 5G 商用不断推进,传统 4G 中高端市场将逐渐降级为中低端市场,为国产厂商抢占 份额创造了良好机遇;设计领域关注唯捷创芯、汉天下,代工领域关注三安集成、立昂微。

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5G 时代手机射频 PA 将以 GaAs 工艺为主。手机射频芯片中 PA、LNA 和 Switch 等均可采用 GaAs 材料制 造,其中 PA 主要采用 GaAs,中高频 PA 则几乎全部使用 GaAs 制造。传统 Si 基 CMOS 由于电子迁移率和饱和 电子速率较低、禁带宽度较小,在工作频率、耐压能力等方面性能上有一定局限性,将越来越难以适应 5G 时 代射频 PA 的高频、高功率趋势。同时,性能更优的 GaN 射频 PA 因技术和成本等问题尚难在手机射频领域实 现商业化应用,5G 时代手机端射频 PA 仍将是 GaAs 材料的主场。我们认为,5G 的高频段和高传输速率将对射 频 PA 的工作频率、耐压值和线性度提出更高的要求,GaAs 工艺将更适合 5G 射频 PA。

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5G 加速射频开关需求增长,SOI 工艺仍是主流,MEMS 工艺后势可期。5G 频段和射频前端模组的增加带 来天线调谐及通用开关用量增加,预计 5G 手机天线调谐数量将增加 8-10 个,通用开关数量将增加 3-4 个。根 据 统计,2011 年以来全球射频开关市场持续增长,2018 年全球市场规模 16.54 亿美元,预计 2023 年市场将达 35.6 亿美元,2018-2023 年复合增长率达 16.55%。SOI 工艺基于硅基 COMS 工 艺,兼容性和成本优势明显,MEMS 工艺能有效降低插入损耗,但技术成熟度较低,SOI 工艺预计长期维持在 90%左右出货份额。

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美日厂商合占射频开关市场近 80%份额,卓胜微率先实现国产突破。射频开关龙头公司包括美国的 Skyworks、Qorvo、Broadcom和日本的Murata和中国的卓胜微,5家公司合计占据全球射频开关市场份额的84%, 其射频开关产品覆盖高端机型,比如苹果 iPhone 12/Pro Max、三星 Galaxy 系列、华为 Mate 系列等。卓胜微作 为全球第五大、国内第一大射频开关公司,目前已取得全球 10%市场份额,其中天线调谐开关 2020H1 销量突 破 15 亿颗,市场份额占比预计超过 15%,率先实现国产突破;并且随着与客户合作的加深,其份额有望继续扩 大。射频开关领域,看好卓胜微凭借 5G 产品卓越的性价比优势在下游终端客户渗透率进一步提升。

射频前端模组化是趋势,预计 2025 年 75%价值量射频芯片将以模组形态存在。通信制式升级带来射频前 端器件数量不断增加,加之全面屏、大电池的发展趋势,射频前端的空间趋于紧迫,因此射频前端模组化是必 然趋势。目前整个手机行业中 60%价值量的射频器件以模组形式存在,模组环节给整个射频前端的附加值约为 30%。据 Yole 预测,2025 年射频模组市场将达到 177 亿美元,年均复合增长率为 8%,分立器件仍将保留 81 亿 美元的市场规模。其中预计 PA 模组市场空间将从 2018 年的 60 亿美元增长到 2025 年的 104 亿美元,CAGR 为 8.0%。接收端模组市场空间将从 2018 年的 25 亿美元增长到 2025 年的 32 亿美元,CAGR 为 3.6%。

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射频模组的研发需要系统级设计,市场由国际射频巨头垄断,卓胜微有望破局。由于模组需要将多个射频 器件进行集成,需要进行重复和系统级设计,对每个器件的工艺技术都要有较强的把控。国内厂商往往在某种 射频产品领域具备较强的技术优势,但产品线的匮乏,特别是滤波器资源的稀缺是阻碍国内厂商向高端模组突 破的最大门槛。高端模组市场几乎由海外厂商垄断,PA 模组领域由具有较强 PA 设计能力的三大厂商 Skyworks、 Broadcom、Qorvo 垄断,分别占据 32%、25%、16%的市场份额。接收端分集模块领域,Murata 和 Skyworks 占 据大部分市场份额,分别占据 39%、31%。中国厂商方面,卓胜微在 DiFEM/LFEM 等接收端模组目前已实现量 产。我们认为卓胜微进入模组市场将为公司现有业务带来协同效应和附加值,同时也将进一步提高公司的核心 壁垒和天花板,未来可与国际厂商有一战之力。

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射频赛道具备持续成长性,产业链公司弹性较高。每一次通信制式升级将带来射频前端器件价量齐升,5G 手机也需要兼顾 2/3/4G,同时 5G 新频段将带来新的射频芯片增量。据 Skyworks 数据,2G 手机射频前端芯片 价值量为 3 美元,3G 手机为 8 美元,全网通 LTE 手机为 18 美元,而 5G 手机射频芯片价值量达到 30 美元。根 据 Yole 预测,2017 年手机射频前端市场为 160 亿美元,预计到 2023 年增长到 352 亿美元,未来 6 年复合增长 率达 14%。我们认为,随着 5G 加速渗透,射频前端厂商将充分受益于产业升级红利,带来较高利润弹性。

5G 产业升级之际将促使市场格局洗牌,部分国产厂商有望突破。射频前端高端市场目前被国际厂商垄断, 5G 到来之后,4G 时代的中高端市场将降级为中低端市场,国内厂商有望在 5G 手机广泛普及前的窗口期,逐步 实现中低端机型射频前端进口替代,并在 Sub-6GHz 领域实现弯道超车。国外厂商方面,看好占高端芯片的 Broadcom、基带到射频前端一体化战略以及较早布局毫米波的 Qualcomm、受益中国市场的 MTK。国内也涌现 出一批具有竞争力的射频前端厂商,包括基带厂商华为海思、紫光展锐等,也包括滤波器、PA、射频开关等领 域的射频器件厂商。我们认为,国内厂商有望依靠成本优势切入中低端市场,并逐步向中高端产品线以及模组 市场扩展。我们看好国产射频开关龙头卓胜微、GaAs 代工厂商三安光电和立昂微、射频方案平台厂商信维通 信,射频器件厂商韦尔股份、天通股份、麦捷科技,非上市公司建议关注紫光展锐、昂瑞微、唯捷创芯等。

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3.2 功率:功率半导体国产替代机会确定,板块属性下相关公司表现稳健

国内功率器件市场广阔,本土厂商在全球市场取得份额突破。大陆功率半导体需求占全球约 40%,包括安 世在内的国产厂商在大陆功率半导体市占率较低,细分 MOS 领域,安世半导体与士兰微市占率位于第 8/10, 分别为 3.2%/2.5%,斯达半导在 IGBT 模块全球市占率约 2%,排名第 9,功率半导体各细分领域替代空间巨大。

功率半导体是半导体板块里,突破机会较为确定的领域。国内厂商已经具备一定竞争力,二极管虽然比较 成熟,但国产化率仍然不足 10%,至于 MOSFET 和 IGBT 等国产率更低。国内有望从二极管向上突破到 MOSFET等中低压产品领域,看好闻泰科技(安世)、扬杰科技、捷捷微电、斯达半导、华润微、士兰微等企业。

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其中 IGBT 作为功率器件中高技术壁垒领域备受关注。下游看,电机、光伏、电源、电动汽车为前几大规 模应用领域,其中电动汽车未来增速较高,成为 IGBT 市场重要驱动力。2018 年,对应的全球电机、光伏、电 源、电动汽车的市场规模分别为 230 亿、83 亿、86 亿、35 亿美金,预计到 2024 年复合增速分别为 3.9%、3.8%、 5.6%、20.5%、车规级市场增速明显。

从应用结构来看,工业/车辆/家电仍是 IGBT 的重点需求领域。2018 年全球 IGBT 市场,工业领域占据最 高为 37%,其次为车辆领域(电车+铁路),占比 31%,消费电子领域则占比 8%;而国内 IGBT 应用,则是车辆 领域(电车+铁路)占比最高为 36%,其次是家电占比 27%,工业占比第三为 20%。三者合计占据国内 83%份 额。未来工业、车辆和消费电子仍将继续带动 IGBT 需求量增加,国内有望从工控/消费突破,向车辆领域延伸。

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国内 IGBT 产业起步虽然晚,但目前已形成较完整的产业链。其中,株洲中车是国内 IGBT 芯片和模块的 IDM 领先企业,产品已应用于高铁地铁等轨道交通领域,近三年装车约 600 余列,销售 IGBT 超 6 万只。其余 如华虹、华润微、上海先进等晶圆代工厂,嘉兴斯达/南京银茂微电子等设计/模块厂商,比亚迪/士兰微/华微电 子/扬杰科技/中环股份等 IDM 厂商,其 IGBT 产品大多还是针对电焊机、逆变器、家电类、消费电子等中低压 市场。国内 IGBT 在轨道交通有一定自供比例,消费类中低压应用有望成为未来国产 IGBT 的业绩增长点。

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快充兴起带动 MOSFET 需求提升,带来 MOS 、二极管、ESD 保护等增量,也带动了 GaN 功率器件渗 透。基于手机快充的激烈竞争,OPPO、vivo、小米等中国手机厂商加速旗下机型往高功率充电渗透。高功率充 电带动对功率器件数量和要求提升,价值占比看,充电头中 IC 材料价值占比约 12%,其中以功率、PMIC 等为 主。快充市场未来有望 30%以上年复合增长,未来有望接近千亿市场规模,涉及到相关功率器件需求在百亿元。

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功率器件在汽车电子、工控、快充、物联网、服务器等领域广泛使用,单设备使用数量较大,带动功率器 件整体需求保持增长。汽车电动化程度提升,带动功率器件单车价值量数倍提升。纯电动汽车(EV),单车功 率器件价值量高达 387 美元,是普通燃油车的 23 倍,是中度混动的 8 倍,占整车半导体成本超 50%。主要增量 来自引入电动力系统,辅助(混动)或者完全替代(纯电动)燃油动力系统,使得 AC/DC 整流器、DC/AC 逆 变器、DC/DC 变换器、BMS 等使用需求提升,带动 MOSFET、IGBT 等功率器件价值量大增。

而电动汽车领域功率器件,对于国内企业来说,属于高端增量市场,具备本土产业配套机会。目前中国是 全球电动汽车最大消费地区,占比全球销量超 50%,比亚迪、特斯拉、北汽等均在国内布局电动汽车,在政府 支持下本土新能源车产业有望加速发展,作为电机核心的 IGBT 模块自主供应需求强烈,市场空间巨大,斯达/ 比亚迪等均具备车规级 IGBT 晶圆和模块的量产能力,正在逐步突破。

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化合物半导体碳化硅、氮化镓能够大大提高功率器件的性能,具备耐高温、高压,器件小型化和轻量化, 低损耗、高频率等优点,使其在新能源汽车、风电、光伏、电机驱动以及直流充电等领域前景广阔。预计随着 成本降低,性能优势将促使碳化硅、氮化镓器件的下游需求快速增长。国内传统功率器件厂商如闻泰科技、斯 达半导、扬杰科技、新洁能,及化合物半导体企业三安光电、华灿光电、泰科天润、基本半导体等均在 SiC、 GaN 功率器件方向前瞻布局。

SiC 功率半导体有望在 2020-2022 年迎来爆发。2020 年全球 SiC 功率市场规模将增至 5.57 亿美元,随着工 艺进一步成熟,良率和渗透率持续提升,SiC 功率半导体将在 2020-2022 年迎来爆发,对应 CAGR 约 40%,2022 年市场规模将达到 10.84 亿美元。新能源汽车(含车载充电器)与汽车充电桩是驱动 SiC 规模高速增长的领域, 份额占比有望从 2017 年的 2.0%和 0.4%,增至 2022 年的 13.5%和 10.8%,合计占比约 24.3%,仅次于光伏的 28.4%。

GaN 功率器件预计将以 83.1%的 CAGR 增长至 2022 年 4.5 亿美元,主要驱动包括:1)GaN 快充在 2020 年将会快速普及和起量;2)新能源汽车汽车内部电压、电流大幅提高,需要频繁进行电压变换,逆变器、变压 器、换流器用量大幅增加;3)工业自动化中电力逐步取代传统动力,催生大量电源管理及功率转换需求。

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目前功率器件行业正处于加速替代窗口期,相关公司上市步伐加快。目前已上市或者拟上市的功率器件厂 商超过 10 家,建议关注包括新上市的斯达半导体(IGBT 模块国内领先)、华润微(IDM,MOSFET/IGBT 等), 以及上市过会的无锡新洁能(MOSFET),科创板申报的瑞能半导体(晶闸管全球 22%国内 36%,二极管,碳化 硅等),一级市场募资结束的比亚迪半导体(IGBT)、中车时代(IGBT)等。

3.3 封测:下游需求及备货带动高景气度,封测环节业绩弹性较好

在线经济、5G、新能源、工控带动半导体需求强烈,叠加备货需求,供应链转单等因素,晶圆代工产能供 不应求,传导后后续的封测环节,产能利用率持续维持高位,相关企业 Q3 业绩表现向好,2020Q4-2021H1  有望维持。从上游晶圆代工景气度来看:

海外代工巨头台积电 10 月营收同比增长 12.5%,环比减少 6.5%。Q4 在 5G、HPC 需求持续带动下,5nm 需求强劲,虽然客户库存高于季节性水位,但为确保供应链顺畅,公司预计客户高库存水位将继续维持,Q4 营 收环比增长 2.1%-4.6%,全年营收将增长 30%。

本土的华虹和中芯国际同样表现出高景气。华虹半导体 Q3 营收创新高,同比增长 5.9%,环比增长 12.3%, 连续两个季度环比双位数增长,MCU、IGBT 及逻辑芯片等产品需求强烈,8 寸厂满载,12 寸产能利用率大幅 提升,无锡新厂加快产能建设。中芯国际 Q3 营收也创新高,环比增长 15.3%,同比增长 32.6%。Q3 产能依然 接近满载,中国区收入占比提升到 69.7%,28nm 及以下工艺营收占比提升至 14.6%,较 Q2 小幅提升,来自于 PMIC、RF IC、指纹识别,CIS 等业务增长显著。

从 20Q3 开始,PMIC、MOFET、IGBT、屏下指纹、CIS、Driver IC、MCU 等细分品类有供需偏紧趋势, 预计 Q4 晶圆代工报价有望涨价 10%-15%,21 年报价有望继续上涨,预计供不应求的情况将持续到 21H1。具 备产能的 IDM/代工企业或者锁定代工产能的芯片企业,在 20Q4-21H1 仍然具备较高能见度。封测作为晶圆代 工配套环节,本土封测企业也随之受益,景气度有望延续。

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国内封测市场,长电科技、华天科技、通富微电三巨头,从 2019Q2 随着行业景气度修复,产能利用率逐 季提升,营收增速止跌回升,毛利率和净利率表现向好,带动净利润扭亏。上游晶圆代工产能塞满,下游配套 的重资产属性封测板块有望随之受益。

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国内先进封装市场规模较低,但增长迅速,占全球先进封装产值比重不断扩大。根据 Yole 统计,2018 年 国内先进封装市场规模约 240 亿元,占全球先进封装市场比重约 12.8%,远低于封装产业整体占比。但下游应 用对芯片体积、性能要求不断提高,推动国内先进封装快速发展,国内产值占全球先进封装比重 2020 年有望提 升至 17%,年复合增速 16%。

在先进封装领域,大陆企业与海外厂商相差无几,长电科技是国内的领头羊。从市场份额来看,长电科技 在先进封装市场份额约 8%,于 OSAT 企业中位列第二,在包含 IDM 的所有企业中,位列第三,仅次于 Intel 的 12.4%和硅品的 11.6%。其产出已经与国际大厂相差无几。国内 OSAT 已经实现先进封装工艺的全面覆盖,技术 水准步入国际一流。FC、Bumping、WLCSP 等初代先进封装国内三大厂均已掌握相关技术,TSV、SIP 等封装 起步较晚,但长电科技和华天科技也相继实现突破。总体来看,国产厂商与海外大厂封装技术已经处于同一水 准。

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此外,本土新建晶圆产能将在未来扩产 2-3 倍,带来本土封测市场配套的增量。其中,合计存储投资占比 67%,而本土存储投资占比为 53%,本土特色/成熟/代工占比合计 22%。存储封测、特色/成熟工艺封测均具备 机会,深科技、通富微电、太极实业在存储封测有所布局。此外,通富微电在 CPU、GPU 等 7nm 节点具备成 熟封测经验,目前加强在本土逻辑芯片客户导入,长电在 5G AiP/SiP 封装等领域布局,值得关注。

3.4 设备:半导体设备国产替代顺利,优势环节份额提升劣势环节逐渐突破

3.4.1 半导体设备亟需国产化率提升,晶圆产线建设驱动本土配套机遇

2019 年全球半导体设备市场约 576 亿美金,大陆 130 亿美金,占比 22.4%,仅次于台湾 27%,高于韩国 18%。 2019 年泛半导体设备国产率约 16%,IC 设备国产化率约 5%。半导体设备投资占产线总投资 75%-80%。而设备 投资中,晶圆制造占比约 80%,封装占比约 6%,测试占比约 9%。晶圆制造相关设备中,光刻/镀膜/刻蚀等环 节占比较高,分别为 24%、20%、16%,而离子注入、工艺检测、晶圆加工其他占比为 4%、8%、8%。考虑市 场空间及技术成熟度,刻蚀/镀膜环节国内厂商替代潜力较大,国内刻蚀设备龙头中微公司有望份额提升。

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国内半导体设备企业技术逐渐成熟,加上近年来本土晶圆产线建设力度加大,各环节设备企业迎来高速成 长。北方华创、中微公司、至纯科技、长川科技、精测电子、晶盛机电、华兴源创、盛美半导体、屹唐等半导 体设备公司,2016-2019 年营收复合增速基本超 30%。未来三年是大陆多条晶圆线新建时期,年均设备需求在千 亿元。中长期看,到 2021 年,大陆半导体设备需求全球占比有望达 25%,超过韩国和台湾的 22%,成为全球最 大需求地区,国内设备厂商有望在部分环节迎来本土替代机会。

2019H2 全球半导体景气度逐渐修复,带动设备开支提升,20H2 仍维持相对高位,21 年有望创新高。北美 半导体设备商出货金额 2019 年逐季向好,2020 年维持高位,10 月北美半导体设备制造商出货同比增长 26.9%, 环比略降 3.7%,已保持连续 13 个月同比正成长,预计全年 12 寸晶圆厂设备投资将年增 13%,2021 年有望再创 新高。与先进的逻辑制程与晶圆代工扩产、大陆晶圆产线建设等有关,带动半导体设备需求旺盛。

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我们统计了 2017-2021 年大陆规划建设的晶圆线,测算本土产线新建半导体设备需求。

晶圆制造环节一: 光刻环节的光刻机、电子束曝光、涂胶显影、去胶设备的空间增量为 1276 亿/63 亿/314 亿/49 亿元;刻蚀设备中 介质刻蚀、硅刻蚀、金属刻蚀、化合物半导体刻蚀、电子束刻蚀对应增量为 535 亿/513 亿/45 亿/11 亿/11 亿;镀 膜设备中的 PVD、ALD、CVD/LPCVD、PECVD、VPE 对应的空间为 287 亿/85 亿/287 亿/278 亿/123 亿。

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晶圆制造环节二:离子注入设备中高电流注入、中等强度离子注入、高能量离子注入的空间为 156 亿/89 亿/34 亿元;晶圆检测设备中的光学图形化晶圆检测、光罩检测、缺陷检测与分类、关键尺寸检测的对应增量为 167 亿/78 亿/39 亿/50 亿元;清洗设备中喷淋式清洗台、自动清洗台的增量为 381 亿/102 亿元。封测环节:封装 设备焊线机、粘片机、光刻/SOD/塑封、划片机、贴片机、封装切割机空间为 130 亿/50 亿/54 亿/38 亿/25 亿/25 亿元;测试设备探针台、分选机、SOC 测试机空间为 102 亿/110 亿/282 亿元。

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3.4.2 关键制程设备本土均有布局,优势环节份额提升劣势环节逐渐突破

全球半导体设备市场集中度较高,Top5 设备厂商合计份额约 80%,部分环节国产化率提升明显。本土产 线设备需求的国产化情况看,晶圆前道环节的刻蚀(20%)、PVD(10%-15%)、热处理(15%-20%)、清洗(20%)、 CMP(15%)、去胶设备(80%)等相对其他环节的国产化率较高,均高于 15%;而光刻机、涂胶显影、CVD、 ALD、离子注入、量测设备均不足 5%。后道封测环节的测试机、分选机、探针台的本土配套率也不足 5%。

目前国内厂商 28nm 产线设备批量供应,14nm 逐步验证。北方华创的 28nm 刻蚀机落户中芯和华力微;28nm PVD 被中芯北京厂指定为 28nm 制程 Baseline 机台、AI Pad PVD 被用于武汉新芯 NAND 产线关键制程环节;12 英寸单片清洗机、氧化炉、单片退火设备等均已进驻中芯 28nm 生产线;14nm 等离子硅刻蚀机、单片退火系统、 LPCVD 已成功进入主流代工厂;多款 10nm 设备处于研发中。中微 16nm 介质刻蚀机在诸多产线上运行,进入 台积电 7nm/5nm 制程,此外 1Xnm 的 DRAM 和 128 层以上的 3D NAND 芯片等 ICP 刻蚀设备也正在研发。目 前国内代工厂 14nm 工艺已逐步量产,后期有望逐渐加大国产设备比例。

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对于半导体设备国产化的机会,我们认为突破容易程度为:(1)产品上,功率器件>数字模拟器件>逻辑芯 片;(2)制程上,特色工艺>成熟制程(28nm 及以上)>先进制程;(3)尺寸上,4-6 寸>8 寸> 12 寸。

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从本土晶圆线最新设备招标数据看,2019 年度,8 英寸特色工艺为代表的积塔半导体国产化设备采购率为 34%,高于华虹无锡的 12 寸成熟工艺线(90-65/55nm)的 27%国产化率,更高于华力微的 12 寸先进制程(28-14nm) 产线的 9%。而 2019 年由于长江存储处于一期量产关键阶段,整体依然以存储制程突破为主,设备国产化率较 低为 7%,2020 年扩产时的新采购设备其国产化率大幅提升,提升至 15.7%。展望 2021 年,以长江存储、合肥 睿力的扩产为代表的本土晶圆产线建设,将有望继续带动本土设备企业订单成长。

国内半导体设备厂商在各自优势环节逐渐突破本土不同类型的晶圆产线。中微公司的介质刻蚀机在华力微、 华虹无锡、长江存储份额维持在 15%左右;北方华创的氧化/扩散/热处理设备在存储产线份额达 32%,在华力 微和华虹无锡分别为 6.3%和 3.8%,而刻蚀和薄膜沉积相对份额较小;盛美半导体的清洗设备份额稳定,在三条 晶圆线分别维持在 14%-18%;华海清科的 CMP 设备份额在华虹无锡和长江存储分别为 22.2%和 14.9%,在华力 微为 9.1%;其他屹唐、沈阳拓荆、沈阳芯源、北京中科信、上海睿励、上海精测在热处理设备、镀膜设备、涂 胶显影设备、离子注入、膜厚测量等设备上占据一定份额,提升空间较大。

四、被动元件需求旺盛,面板价格持续上涨,行业迎来周期反转(略)

4.1 被动元件:行业周期反转已至,中高端产品国产替代加速

电容:5G、新能源汽车拉动行业增长,中高端产品国产替代加速。

电感:5G 移动终端、基站、汽车电子推动电感量价齐升,国产化转移速度加快。

4.2 面板价格持续上涨,顺周期逻辑推动投资机会明朗

面板价格持续上涨,有望带动产业链相关企业业绩回暖。

供给端产能出清,需求端逐渐回暖,涨价行情将持续至 2021 年。

OLED 面板渗透率逐渐提升,大陆市场占比提升。

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