电子行业深度报告-供需呈现结构性差异国产化仍是长期主线（下）

电子行业深度报告：供需呈现结构性差异，国产化仍是长期主线（下）二、供给端：半导体产能结构性缓解，上游国产化持续推进2.1半导体下游需求总结与行业规模增长预测2.1.1消费电子需求不振，国内半导体逆风下仍显韧性消费电子需求不振拖累全球半导体市场在2022年增速放缓。全球半导体产业从2019年下半年开始随着5G手机换机周期开启而逐步恢复，进入2020年，全球范围内疫情开始蔓延，居家办公带来PC/笔电需求复苏，随之而来的服务器需求激增，全球半导体产业加速向上。国内新能源汽车在2020年下半年开始恢复增长，2021年电动车销量进入爆发式增长，部分汽车芯片供不应求，进一步刺激全球半导体产业继续成长，2021年全球半导体市场在笔电、服务器以及电动车需求共振下行业销售规模大增26%达到历史新高的5559亿美元。2022年Q1全球半导体市场规模达到1517亿美元，同比增长23%，受到消费电子需求不振的影响，预计2022年全球半导体增速将放缓，根据全球半导体贸易协会预测，2022年和2023年全球半导体市场分别将增长至6010亿和6330亿美元，同比成长增速分别为8%和5%。受益于国产替代趋势持续，国内半导体产业行业逆风下仍显韧性。国内半导体产业相较于全球市场仍处于高速增长期，即使在全球市场大幅下滑12%的2019年，国内半导体市场仍然实现了21%的逆势增长。虽然国内疫情持续在各大城市蔓延，导致消费电子需求减弱，汽车产业链暂时中断对需求形成巨大冲击。根据SIA的统计，2022年3月全球半导体的同比增速从2月的32.4%降至23.0%，国内市场从2月的21.8%下降到了17.3%。但是由于国内电动车市场仍然在全球占比近一半的市场份额，汽车电动化与智能化带动的半导体需求持续增长，工业领域自动化进一步带来芯片需求增长，我们认为国内半导体需求在行业逆风下需求韧性更强，预计2022年国内半导体市场增速达到16%，市场规模将增长至1.21万亿元人民币。2.1.2下游需求结构切换，智能车启动全新周期智能终端从手机转向汽车、工业和智能家居等新场景，多维度数据上云需求暴增拉动服务器出货量持续增长。过去十年智能手机销量从2011年的5.21亿台增长至2020年的12.24亿台，渗透率处于饱和，从2019年开启的5G智能手机换机也接近尾声，笔电市场经历了过去两年的反弹也趋于平缓，因此智能手机容量提升和笔记本电脑换机推动全球服务器增长的循环开始降速。智能汽车的全新周期开始启动，英飞凌预计2030年全球电动车将从2020年的400万辆增长至2030年的近4000万辆。工业互联网推动的工业自动化需求在疫情下尤为重要，同时VR、可穿戴设备与智能家居等全新消费电子新需求开始起量，这三大全新需求驱动力不仅对于算力要求更高，而且增加了多维度的感知、运动数据将进一步刺激数据中心需求，从而推动全球半导体产业进入新一轮成长周期。2.1.3国产替代趋势下，国内半导体厂商持续成长国产化率持续提升，驱动国内半导体厂商持续成长。根据美国半导体协会近期公布的2022年度行业数据，美国作为全球半导体产业的领导者，美国公司在全球市场份额维持在50%附近，2021年美国半导体公司在全球市场份额达到46%，而国内本土半导体公司的市场份额在全球仅占7%。2005年以后国内IC市场已经成为全球最大的半导体市场，2021年占全球市场份额达到34.6%。未来国内本土企业市场空间仍然有较大的空间。根据ICInsights统计，中国大陆消耗的集成电路市场规模达到1865亿美元，其中由中国大陆供应的芯片产值仅能够满足其中16.7%的份额，对应的市场规模为312亿美元。国内本土芯片厂商2021年集成电路销售规模为123亿美元，可见国内集成电路市场的国产化率仅为7%，与国内市场占全球34.6%的市场占比相比成长空间较大。2.2新兴需求驱动先进制程与成熟制程同步扩产2.2.1全球半导体资本开支高增，2022年维持较高增速2022年全球资本开支维持24%高增速，2023年前道晶圆设备支出开始回落。2020年开始新冠疫情席卷全球，为了经济活动的持续运转，数字化转型成为各个行业亟需投入的重点方向。2021年开始全球半导体行业资本支出达到1539亿美元，同比增长36%，面对汽车电动化、智能化与工业自动化需求带动的持续增长的半导体产品需求，半导体厂商预计在2022年继续维持24%的资本支出增速，预计全球范围内半导体行业资本支出达到1904亿美元。根据SEM的预测，2022年全球前端晶圆厂设备支出预计将比去年同期增长18%，达到1070亿美元，首次超过1000亿美元大关，代表着代工产业对于未来半导体需求增长的稳定预期，2023年预计全球晶圆厂前道设备支出额将回落至1000亿美元。2.2.2先进制程、成熟制程追逐与竞赛，代工厂资本开支高增先进制程工艺迈入3nm时代，台积电资本开支超越三星达到420亿美元。随着智能手机的销量放缓进入平稳增长期，绝大部分晶圆代工厂都停止了10nm以下先进制程的产能投入，全球范围内只剩下台积电、三星和英特尔仍然在进行先进制程的军备竞赛，台积电预计在2022年下半年量产3nm，三星的3nmEUV工艺也是在2022年下半年投产，CPU霸主英特尔的7nm工艺预计在2023年正式量产。根据全球三大半导体龙头厂商的资本开支规划，台积电预计在2022年的资本支出超过三星达到420亿美元，同比增长40%，三星资本开支放缓至5%的年成长率，预计达到400亿美元，而英特尔资本开支在2022年同比大幅增长40%达到270亿美元位列行业第三位，三者合计资本开支占全球比例达到57%。2.2.3先进制程投资成本指数级飙升，成熟制程应用扩大拉动扩产28nm成为晶圆代工行业投资分水岭，成熟制程工艺覆盖绝大多数应用领域。当集成电路线宽达到10nm以后，遵从摩尔定律发展近半个世纪之久的半导体行业面临芯片成本越来越高的问题，每5万片12英寸月产能的投资额从28nm的40亿美元增长至10nm的84亿美元，如果达到5nm，投资额接近28nm同等产能的4倍，先进制程工艺的进入门槛越来愈高，先进制程的芯片代工成本也水涨船高。从不同制程工艺的芯片应用来看，只有手机的SoC，基带芯片和对于算力要求持续提升的数据中心的CPU与GPU等少数领域需要28nm以下的先进制程工艺，随着物联网应用从智能家居扩展至智能车、工业自动化等领域，采用成熟制程工艺的模拟芯片和功率芯片的需求也将大幅增长。汽车电动化和智能化带动先进制程与成熟制程芯片同时增长，全球晶圆代工龙头押注。全球代工龙头台积电在今年Q1的法说会中提到，营收环比增长最为强劲的领域是高性能服务器HPC与汽车电子，电动车销量暴增引发的汽车芯片缺芯片潮使得曾经垄断汽车芯片的IDM厂商开始求助于代工产能。在燃油车时代，单车半导体成本仅为490美元，而纯电汽车的半导体价值量大幅增长至950美元，当智能汽车从L2级升到L4级系统时，驾驶辅助系统配备的各种IC半导体传感器将增长至1760美元。L4级自动驾驶汽车可以配置40个传感器，多维度数据量的暴增将进一步提升所需的芯片运算能力，因此电动化和智能化同时刺激了成熟制程的功率、模拟芯片需求与高算力的GPU和CPU以及SoC芯片需求增长。在40nm以上成熟制程领域，台积电产能排名第一位，市占率达到28%，中芯国际以11%的份额排在第三位，台积电作为全球先进制程工艺龙头，同时也在积极扩产成熟制程。从ICInsights统计的不同工艺对应的晶圆需求结构分布来看，28nm及以上成熟制程工艺制造的芯片在整个芯片市场中仍然占据近50%的份额，即使在2024年，40nm以上的成熟制程的市场份额依然达到四成。我们认为未来晶圆厂的资本开支将从“智能手机半导体时代”全部追逐先进制程的投资逐步转向“智能汽车半导体时代”的先进制程与成熟制程两个赛道同时布局的投资方向。2.2.4智能化与电动化拉动功率/模拟需求，带动IDM扩产潮功率/模拟公司进入扩产周期，预计2022年平均资本开支超过40%。根据ICInsights统计，全球头部半导体公司在2022年资本开支超过40%的有13家，其中包含3家晶圆代工龙头台积电、联电和格芯，此外有近半数公司是属于功率/模拟行业的IDM龙头，包括瑞萨、ADI、ST、英飞凌、TI和安森美。在汽车电动化和智能化趋势已经明确的背景下，此前一直对扩产较为谨慎的功率/模拟公司在经历了历史上最为严重的缺芯潮也加入了积极扩产的行列。英飞凌12英寸奥地利新厂投产，面向汽车、数据中心与风电光伏等领域。英飞凌目前有两座用于生产功率半导体器件的大型300毫米薄晶圆工厂，一座位于德累斯顿，另一座位于菲拉赫。英飞凌早在2018年就宣布新建一座300毫米薄晶圆功率半导体芯片工厂，总投资16亿欧元。该工厂位于奥地利菲拉赫，去年9月17日正式启动运营，比原计划提前3个月，产能将在未来4到5年内逐步提升，第一阶段所产芯片将主要用于满足汽车行业、数据中心、以及太阳能和风能等可再生能源发电领域的需求，并有望为英飞凌带来每年约20亿欧元的销售额提升。奥地利菲拉赫工厂以“面向未来”为座右铭，多种应用将使英飞凌能够服务于电动汽车、数据中心以及太阳能和风能领域对功率半导体不断提升的市场需求。TI预计2021-2025年将扩充60亿美元的产能，年化增速7.46%，与模拟行业需求增速匹配。根据ICInsights数据，2021年模拟IC全球销售额为741.31亿美元，预计到2025年将达到980.49亿元，年化增速7.24%，TI产能扩张速度与行业需求增速相当。2022年2月，德州仪器宣布了未来几年的资本支出计划，到2025年德州仪器每年将支出约35亿美元用于芯片制造。根据TI规划，公司2025年产能可支撑的销售收入将达到240亿美元，较2021年的180亿美元，增加60亿美元。TI自建产能将从2021年的80%自供（20%外部代工）提升至2025年85%，到2030年提升至90%。其中自建产能中12寸晶圆的占比将从2021年的40%提升至2025年的65%，到2030年提升至75%。根据TI测算，与使用8寸晶圆生产相比，在12寸晶圆上制造模拟IC将未封装部件（在芯片级）的成本降低了40%，含封装测试的成本降低约20%。得益于12寸晶圆的产能提高，德州仪器近年毛利率逐年升高。TI新增产能预计从2022下半年开始释放。位于德州理查森(Richardson)的RFAB2即将竣工并预计于2022年下半年开始投产，比RFAB1大30%，预计满产贡献产能有望超过26亿美元。2021年7月，德州仪器还以9亿美元收购了美光科技位于犹他州Lehi的一座12英寸晶圆制造厂LFAB，改造后用于制造65nm和45nm工艺的模拟和嵌入式芯片，预计将于2023年初开始生产，预计产能体量与RFAB1相当。TI将在谢尔曼建设4座12寸晶圆厂，首座工厂预计于2025年开始投产，第三和第四家工厂的建设将在2026年至2030年之间开始。与TI相比，亚诺德ADI产能较为分散，2021年ADI晶圆代工自产比例约为45%，对于外部晶圆厂的依赖度较高。2.3各类IC产能投放节奏不同带来景气度错配2.3.1代工：产能利用满载，12英寸产能开出后供需矛盾将缓解智能手机在22Q1出货量下降18%，拖累晶圆代工厂营收增速高位回落。从全球前十大晶圆代工厂的营收增速来看，从2020年Q2开始，新冠疫情在全球范围内蔓延，一方面居家办公需求推动笔电和服务器需求出现大幅增长，另一方面全球范围内疫情对于芯片供应链产生了较大的冲击，部分海外IDM厂产能锐减，芯片缺货涨价潮开始酝酿，晶圆代工厂营收增速连续五个季度加速向上，毛利率创近十年历史新高。2022年Q1由于国内部分特大城市封城影响，智能手机和消费电子购买需求减弱，渠道库存高企，今年Q1国内智能手机出货量下降18%，智能手机相关芯片在半导体下游需求中占比达到30%，智能手机需求疲软也导致晶圆代工行业的营收增速开始高位回落。产能利用率满载运行，预计新增12英寸晶圆产能开出将大幅缓解行业供需紧张。截止到2022年第一季度，全球头部的晶圆代工厂产能利用率仍然处于100%以上，从2021年初开始行业缺芯加剧，以台积电、联电、中芯国际和华虹半导体为代表的晶圆代工厂商季度产能利用率连续5个季度达到100%以上，反映了行业缺芯的严峻。根据我们统计，今年全球范围内有10座12英寸晶圆厂投产，其中有4座Foudnry厂，2座存储芯片厂，剩余4座模拟与功率芯片厂。随着这些产能在今年下半年逐季释放，行业供需紧张的格局有望大幅缓解。2.3.2功率/模拟：成熟制程扩产较为缓慢，功率、模拟部分细分维持高景气功率半导体特色工艺产能紧缺难以缓解，中高压功率器件全年维持高景气。受益于笔电需求在2020-2021年重回历史高位以及电动车需求在2020年下半年开始爆发，功率半导体与全球半导体行业同步进入了新一轮景气周期中。本轮行业上行周期中无论是行业营收增速还是行业毛利率水平均超越了前两轮的高点，2022年第一季度行业毛利率水平仍然在持续创新高，虽然营收增速在高基数下开始有所放缓，但是我们认为功率半导体行业高景气将持续。一方面从需求结构来看，全球半导体下游需求最大的是PC/笔电和手机，而功率半导体下游需求结构中占比最大的是汽车和工业领域，相较于今年消费电子需求疲软，汽车电动化、智能化与工业自动化需求仍然强劲。另一方面从供给结构来看，晶圆代工厂和存储芯片厂是资本开支的主力军，功率与模拟厂商扩产保守，因此新增供给有限，尤其是中高压功率芯片对于晶圆产能消耗较大，行业产能紧缺短期内难以缓解，因此行业全年高景气持续性更强。BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）技术是一种单片集成工艺技术，能够在同一芯片上制作Bipolar、CMOS和DMOS器件，1985年由意法半导体率先研制成功。BCD现已发展成一系列硅制造工艺，每种BCD工艺都具备在同一颗芯片上成功整合三种不同制造技术的优点：包括用于高精度处理模拟信号的双极晶体管，用于设计数字控制电路的CMOS（互补金属氧化物半导体）和用于开发电源和高压开关器件的DMOS（双扩散金属氧化物半导体）。这种技术整合给芯片带来诸多优点，例如：提高可靠性，降低电磁干扰，缩小芯片面积。BCD已被广泛用于电源管理、模拟数据采集等领域，并还在不断的改进和完善。经过35年的发展，意法半导体开发了一系列对全球功率IC影响深远的BCD工艺，如BCD3（1.2微米）、BCD4（0.8微米）、BCD5（0.6微米）。目前主要的BCD技