（報告出品方：國信證券）

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈概況

2021 年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模超五千億美元

2011-2021 年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模的 CAGR 為 6.4%，2021 年同比增長26%至5559億美元。半導(dǎo)體（semiconductor）材料是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，半導(dǎo)體產(chǎn)品是用半導(dǎo)體材料制造的器件。根據(jù)SIA 的數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體銷售額從 1977 年的 35.5 億美元增長到 2021 年的5559 億美元，近十年的年均復(fù)合增速為6.4%；中國半導(dǎo)體銷售額從2015年的986億美元增長到2021年的1925億美元，占全球銷售額的 34.6%。

半導(dǎo)體產(chǎn)品包括集成電路、光電器件、分立器件、傳感器四大類，2021 年占比分別為 83.3%、7.8%、5.5%、3.4%。根據(jù) WSTS（The World SemiconductorTradeStatistics）的分類，半導(dǎo)體產(chǎn)品可分為集成電路（IC）、光電器件（O）、分立器件（D）、傳感器（S）四大類，2021 年全球銷售額分別為4630、434、303、191億美元，在全球半導(dǎo)體銷售額中的占比分別為 83.3%、7.8%、5.5%、3.4%。

2021 年集成電路中邏輯芯片、存儲芯片、微處理器、模擬芯片的銷售額分別為1548、1538、802、741 億美元。集成電路（Integrated Circuits）包括模擬芯片和數(shù)字芯片，其中數(shù)字芯片包括邏輯芯片、存儲芯片和微處理器（MPU微處理器/MCU 微控制器/DSP 數(shù)字信號處理器）。根據(jù) WSTS 的數(shù)據(jù)，2011-2021年全球集成電路市場規(guī)模的 CAGR 為 6.5%，其中存儲芯片和邏輯芯片的CAGR 較高，分別為 9.7%、7.0%；模擬芯片和微處理器的 CAGR 較低，分別為5.8%、2.1%。2021年全球集成電路銷售額同比增長 28.2%至 4630 億美元，其中邏輯芯片、存儲芯片、微處理器、模擬芯片的銷售額分別同比增長 30.8%、30.9%、15.1%、33.1%至1548、1538、802、741 億美元。

邏輯芯片和存儲芯片在半導(dǎo)體中的占比提升。從半導(dǎo)體市場規(guī)模構(gòu)成來看，邏輯芯片和存儲芯片的占比明顯提升，分別從 2003 年的22.3%、19.5%提高至2021年的 27.9%、27.7%。微處理器占比從 2003 年的 26.2%降至2021 年的14.4%，降幅明顯。模擬芯片占比相對穩(wěn)定，由 2003 年的 16.1%微降至2021 年的13.3%。

2011-2021年全球半導(dǎo)體光電器件市場規(guī)模的 CAGR為6.5%，2021年同比增長7.4%至 434 億美元。光電器件（Optoelectronics）包括半導(dǎo)體顯示、半導(dǎo)體燈、光耦合器、光開關(guān)、圖像傳感器和其他光感應(yīng)和發(fā)射半導(dǎo)體器件等。根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)，2011-2021 年全球半導(dǎo)體光電器件市場規(guī)模的 CAGR 為6.5%，其中2021 年同比增長 7.4%至 434 億美元，占半導(dǎo)體的比例為 7.8%，相比2003 年的5.7%提升2.1pct。

2011-2021年全球傳感器/執(zhí)行器市場規(guī)模的 CAGR為9.2%，2021年同比增長28.0%至 191 億美元。傳感器/執(zhí)行器（Sensors & Actuators）指電學(xué)特性被設(shè)計成與溫度、壓力、位移、速度、加速度、應(yīng)力、應(yīng)變或任何其他物理、化學(xué)或生物特性相關(guān)的半導(dǎo)體器件，包括溫度傳感器、壓力傳感器、磁場傳感器、執(zhí)行器等。所有光學(xué)傳感器歸類于光電子類別。根據(jù) WSTS 的數(shù)據(jù)，2011-2021 年全球半導(dǎo)體傳感器/執(zhí)行器市場規(guī)模的 CAGR 為 9.2%，其中 2021 年同比增長28.0%至191億美元，占半導(dǎo)體的比例為3.4%，相比 2003 年的 2.1%提升1.3pct。

2011-2021 年全球分立器件市場規(guī)模的 CAGR 為 3.6%，2021 年同比增長27.4%至303 億美元。分立器件（Discretes）包括二極管、小信號和開關(guān)晶體管、功率晶體管、整流器、晶閘管等。根據(jù) WSTS 的數(shù)據(jù)，2011-2021 年全球分立器件市場規(guī)模的 CAGR 為 3.6%，其中 2021 年同比增長 27.4%至303 億美元，占半導(dǎo)體的比例為 5.5%，相比 2003 年的 8.0%下降 2.5pct。

從下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，計算機和通信占比最高，汽車2021 年增速最高。根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)，2021 年全球半導(dǎo)體市場按下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，汽車增長38%至691億美元，增速最高，占比從 2020 年的 11.4%提高至 12.4%，成為第三大應(yīng)用領(lǐng)域。計算機和通信長期占據(jù)前兩大應(yīng)用領(lǐng)域，2021 年市場規(guī)模分別為1750、1706億美元，占比分別為 31.5%和 30.7%。其他應(yīng)用領(lǐng)域還包括消費電子、工業(yè)、政府，2021年市場規(guī)模分別為 684、669、58 億美元，占比分別為12.3%、12.0%、1.0%。

2010 年以來全球半導(dǎo)體市場集中度提高。根據(jù) IC Insights 的數(shù)據(jù)，2021年，不包括純代工廠在內(nèi)的全球前 50 家半導(dǎo)體廠商合計市占率為89%，相比2010年的81%提高了 8pct。前 5、前 10 和前 25 的公司在 2021 年全球半導(dǎo)體市場的份額分別比 2010 年提高 8pct、9pct、11pct 至 42%、57%、79%。整體來看，2010年以來半導(dǎo)體市場集中度有所提高，IC Insights 認(rèn)為，隨著未來幾年的并購繼續(xù)發(fā)生，頂級供應(yīng)商的份額可能提高到更高的水平。2021 年前十大廠商分別為三星（13.3%）、英特爾（12.5%）、海力士（6.1%）、美光（4.9%）、高通（4.8%）。

半導(dǎo)體行業(yè)：設(shè)計+制造+封測

半導(dǎo)體行業(yè)包括設(shè)計、制造、封測三個環(huán)節(jié)。設(shè)計環(huán)節(jié)主要根據(jù)終端客戶需求設(shè)計出相應(yīng)的電路圖并最終輸出版圖供晶圓制造企業(yè)使用，在設(shè)計電路中需要使用自動設(shè)計軟件 EDA，部分設(shè)計還需要使用授權(quán)的 IP 核。制造環(huán)節(jié)指由晶圓制造廠完成的前道工藝，包括氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、清洗與拋光、金屬化等七大工藝步驟，在制造過程中需要使用各類半導(dǎo)體前道設(shè)備和半導(dǎo)體材料。封測環(huán)節(jié)指由封測廠完成的后道工藝，包括貼膜、磨片、貼片、劃片、裝片、鍵合、測試等，在封測過程中需要使用各類封裝材料和半導(dǎo)體后道設(shè)備。

半導(dǎo)體企業(yè)的經(jīng)營模式分為 IDM（垂直整合制造）和垂直分工兩種主要模式。IDM模式企業(yè)內(nèi)部完成芯片設(shè)計、制造、封測全環(huán)節(jié)，具備產(chǎn)業(yè)鏈整合優(yōu)勢。垂直分工模式芯片設(shè)計、制造、封測分別由芯片設(shè)計企業(yè)（Fabless）、晶圓代工廠（Foundry）、封測廠（OSAT）完成，形成產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應(yīng)。

2021 年全球晶圓代工市場規(guī)模增長 26%至 1101 億美元，預(yù)計2026 年中國晶圓代工廠份額為 8.8%。根據(jù) IC Insights 的數(shù)據(jù)，在 5G 手機的應(yīng)用處理器和其他通訊設(shè)備銷售的強勁助推下，全球晶圓代工（含純晶圓代工和IDM 代工）銷售額在2019 年下跌 2%之后，在 2020、2021 年分別增長 21%、26%，預(yù)計2022 年將繼續(xù)增長 20%至 1321 億美元，2020-2022 年是 2002-2004 年以來連續(xù)增長最強勁的三年。2021 年中芯國際和華虹增速高于行業(yè)，中國企業(yè)在純晶圓代工市場的份額提高 0.9pct 至 8.5%，預(yù)計到 2026 年小幅提高至 8.8%。

晶圓代工市場高度集中，其中臺積電市占率超過 50%。根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，2022 年二季度全球前十大晶圓代工廠的合計市占率達98%，其中臺積電穩(wěn)居全球第一，市占率為 53.4%；排名第二的三星市占率為 16.5%；其他廠商市占率均為個位數(shù)。

全球封測市場規(guī)模預(yù)計將由 2020 年的 594 億美元增至2025 年的723 億美元。根據(jù) Frost & Sullivan 數(shù)據(jù)，全球封測市場規(guī)模從 2016 年的510 億美元增長至2020年的 694 億美元，預(yù)計 2020-2025 年將以年均增速4%增長至723 億美元。中國封測市場規(guī)模從 2016 年的 1564 億元增長至 2020 年的2510 億元后，預(yù)計2020-2025年將以年均增速 7%增長至 3552 億元，增速高于全球。

2021 年三家中國企業(yè)在全球半導(dǎo)體封裝行業(yè)中排名前十。根據(jù)ittbank的統(tǒng)計，2021 年全球封測行業(yè)前五大廠商合計市占率為 63%，其中排名第一的日月光市占率 27.0%，安靠、長電分別以市占率 13.5%和 10.8%排名第二和第三。在全球前十大廠商中，中國 A 股公司長電科技、通富微電、天水華天分別排名第三、第五和第六。

半導(dǎo)體上游行業(yè)：EDA+IP+設(shè)備+材料

半導(dǎo)體上游行業(yè)主要包括貫穿設(shè)計制造封測的 EDA 軟件，芯片設(shè)計所需的IP，以及晶圓制造和封測環(huán)節(jié)需要用到的半導(dǎo)體設(shè)備和材料。

EDA 工具：貫穿芯片設(shè)計制造封測的重要軟件，全球三足鼎立

EDA 是集成電路上游基礎(chǔ)軟件。EDA（Electronic Design Automation,電子設(shè)計自動化）是指利用計算機軟件完成大規(guī)模集成電路的功能設(shè)計、仿真、驗證等流程的設(shè)計方式，結(jié)合圖形學(xué)、計算數(shù)學(xué)、微電子學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、材料學(xué)及人工智能等技術(shù)。對于上億乃至上百億晶體管規(guī)模的芯片設(shè)計，EDA 工具保證了各階段、各層次設(shè)計過程的準(zhǔn)確性，降低了設(shè)計成本、縮短了設(shè)計周期、提高了設(shè)計效率。作為集成電路領(lǐng)域的上游基礎(chǔ)工具，EDA 貫穿集成電路設(shè)計、制造、封測等環(huán)節(jié)。 2021 年全球 EDA 市場規(guī)模增長 16%至 133 億美元，其中SIP 占比38%。根據(jù)ESDAlliance 的數(shù)據(jù)，全球 EDA 市場規(guī)模 2012-2021 年逐年增長，CAGR 為8.2%，其中 2020、2021 年連續(xù)兩年保持兩位數(shù)增長，增速分別為11.6%、15.8%，2021年市 場 規(guī) 模 達 133 億 美 元 。 從 產(chǎn) 品 或 下 游 構(gòu) 成來看，SIP （SemiconductorIntellectual Property）占比最高，2021 年為38%；CAE（Computer-AidedEngineering）占比也常年維持在 30%以上，2021 年為31%；IC 物理設(shè)計和驗證2021 年占比 19%；PCB&MCM（Printed Circuit Board and Multi-Chip Module）和服務(wù) 2021 年占比分別為 9%和 3%。

2021 年美洲在全球 EDA 市場中占比 43%，2020 年中國EDA 市場規(guī)模為66億元。根據(jù) ESD Alliance 的數(shù)據(jù)，美洲是全球 EDA 最大的市場，占比長期維持在40%以上，2021 年為 43%；2021 年亞太地區(qū)（除日本）占比第二，為36%；剩余的EMEA（歐洲、中東、非洲）占比 14%，日本占比 7%。根據(jù)賽迪智庫和華大九天招股書的數(shù)據(jù)，2020 年我國 EDA 市場規(guī)模為 66 億元，同比增長20%，其中我國自主EDA工具企業(yè)在本土市場的營業(yè)收入約為 7.6 億元，同比增長65%。

全球 EDA 市場三足鼎立。從競爭格局來看，全球 EDA 市場呈現(xiàn)三足鼎立格局，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計，2020 年 Synopsys、Cadence 及西門子EDA 合計占據(jù)全球近 70%的份額，在集成電路設(shè)計全流程上擁有優(yōu)勢，已形成完善的生態(tài)體系、較高的行業(yè)壁壘及較強的用戶粘性，屬于全球第一梯隊。第二梯隊包括華大九天等，在部分領(lǐng)域具有全流程工具或在局部領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢。第三梯隊企業(yè)主要聚焦于某些特定領(lǐng)域或用途的點工具，整體規(guī)模和產(chǎn)品完整度與前兩大梯隊的企業(yè)存在明顯的差距。我國 EDA 市場集中度高于全球，2020 年前三大廠商合計市占率約 78%，其中本土的華大九天市占率約 6%。

半導(dǎo)體 IP 核：特定集成電路模塊，可縮短芯片設(shè)計周期

IP（Intellectual Property）是指集成電路設(shè)計中預(yù)先設(shè)計、驗證好的功能模塊，通常由第三方 IP 供應(yīng)商開發(fā)，并提供成熟的IP 模塊給芯片設(shè)計公司用于集成，可有效縮短芯片設(shè)計周期并提升芯片性能。當(dāng)前國際上絕大部分SoC都是基于多種不同 IP 組合進行設(shè)計的，隨著先進制程的演講，線寬的縮小使得芯片中晶體管數(shù)量大幅提升，使得單顆芯片中可集成的 IP 數(shù)量也大幅增加。根據(jù)IBS報告，以 28nm 工藝節(jié)點為例，單顆芯片中已可集成的 IP 數(shù)量為87 個；當(dāng)工藝節(jié)點演進至 7nm 時，可集成的 IP 數(shù)量達到 178 個。

IP 核分為軟核、硬核和固核三種。按照開發(fā)完成度，IP 核可劃分為軟核、固核、硬核三類,軟核一般指使用硬件描述語言（HDL）形式提供給客戶的代碼文件，其中不涉及具體電路元件實現(xiàn)等功能，軟核代碼直接參與設(shè)計的編譯流程，以HDL代碼形式呈現(xiàn)；固核設(shè)計程度介于軟核與硬核之間，用戶可以根據(jù)需求重新定義性能參數(shù)，內(nèi)部連線表可根據(jù)需求進行優(yōu)化，最終以HDL 門級電路網(wǎng)表呈現(xiàn)；硬核是設(shè)計階段最終產(chǎn)品，提供給用戶光掩模圖和全套工藝文件。從完成IP核所花費的成本來講，硬核代價最大；從使用靈活性來講，軟核最高。

2021 年全球半導(dǎo)體 IP 市場規(guī)模增長 19%至 54.5 億美元，其中處理器IP是占比最大的類別。根據(jù) IPnest 的數(shù)據(jù)，2021 年全球半導(dǎo)體IP 市場規(guī)模同比增長19%至 54.5 億美元，2016-2021 年的 CAGR 為 9.8%，IBS 預(yù)計2027 年全球IP市場規(guī)模將達 101 億美元。從 IP 類別來看，處理器 IP 占最大的比例，根據(jù)IPnest的數(shù)據(jù)，2019 年 CPU IP 占比 36.0%，DSP IP 占比 5.1%，GPU/ISP IP 占5.1%，接口IP 占比 22.1%，其他合計占比 26.9%。

ARM 一家獨大，2021 年市占率 40%。從競爭格局來看，ARM、Synopsys、Candence近年穩(wěn)居市場前三，根據(jù) IPnest 的數(shù)據(jù)，2021 年市占率分別為40.4%、19.7%、5.8%，合計占比 65.9%。

半導(dǎo)體設(shè)備：半導(dǎo)體制造、封測過程中所使用的設(shè)備

根據(jù)工藝流程，半導(dǎo)體設(shè)備主要分為制造設(shè)備和封測設(shè)備兩類。半導(dǎo)體生產(chǎn)分為前道工藝（Front End）和后道工藝（Back End），其中前道工藝指在晶圓上形成器件的工藝過程，也稱晶圓制造，后道工藝指將晶圓上的器件分離、封測的工藝過程。根據(jù)用于的工藝流程不同，半導(dǎo)體設(shè)備主要分為制造設(shè)備（前道設(shè)備）和封測設(shè)備（后道設(shè)備）兩類，其中制造設(shè)備主要用于晶圓制造環(huán)節(jié)，包括退火爐、光刻機、刻蝕機、離子注入機、薄膜沉積設(shè)備、CMP 設(shè)備、清洗設(shè)備等；封測設(shè)備主要用于晶圓封測環(huán)節(jié)，包括劃片機、裂片機、引線鍵合機、測試機、探針臺、分選機等。

2021 年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額增長 44%至 1026 億美元。根據(jù)SEMI 的數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為 1026 億美元，增長 44%，2014-2021 年的CAGR為15%。2021 年中國半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為 296 億美元，增長58%，占全球的29%，是全球最大的市場，2014-2021 年的 CAGR 為 31%，遠高于全球的15%。

晶圓制造設(shè)備占半導(dǎo)體設(shè)備的比例超過 80%。根據(jù)半導(dǎo)體制造中前道工藝（晶圓制造）和后道工藝（封裝測試）之分，應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域的設(shè)備通?？煞譃榫A制造設(shè)備（前道工藝設(shè)備）和封測設(shè)備（后道工藝設(shè)備）兩大類，其中晶圓制造設(shè)備市場占半導(dǎo)體設(shè)備主要市場份額，根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2021 年全球晶圓制造（前道）設(shè)備市場占比為 85.4%，后道封裝及測試設(shè)備分別占比7.0%和7.6%，預(yù)計 2022-2023 年晶圓制造設(shè)備占比繼續(xù)維持在 86%左右。

薄膜生長、刻蝕和光刻設(shè)備為晶圓制造核心設(shè)備，其市場規(guī)模最大。對應(yīng)主要工藝，晶圓制造設(shè)備主要包括氧化/擴散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機械拋光設(shè)備等，其中光刻、刻蝕和薄膜生長設(shè)備市場規(guī)模最大。根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù)，2021 年全球半導(dǎo)體前道薄膜生長、刻蝕和光刻設(shè)備市場規(guī)模分別為 207 億美元、200 億美元和171 億美元，位居前三。

全球晶圓制造設(shè)備由美、日、歐企業(yè)主導(dǎo)。2021 年全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備公司中3 家來自美國，包括全球第一的應(yīng)用材料；荷蘭的ASML 由于其在浸潤式DUV光刻機及 EUV 壟斷地位在全球半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)中排名第二；日本有五家半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)排名前十，包括全球第三的 TEL。

半導(dǎo)體材料：半導(dǎo)體制造、封裝過程中所使用的材料

根據(jù)工藝過程，半導(dǎo)體材料可以分為晶圓制造材料和封裝材料。晶圓制造材料主要用于晶圓制造環(huán)節(jié)，包括襯底、光刻膠、光掩模、濺射靶材、濕電子化學(xué)品、電子特氣、CMP 材料等。封裝材料主要用于封裝環(huán)節(jié)，包括基板、引線框架、鍵合絲、塑封材料、粘晶材料、底部填充料、錫球等。

2021 年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模增長 16%至 643 億美元。根據(jù)SEMI 的數(shù)據(jù)，2021年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模為 643 億美元，增長 15.9%，2014-2021 年的CAGR為5.5%。中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模為 119 億美元，增長21.9%，占全球的19%，2014-2021 年的 CAGR 為 10.3%，高于全球的 5.5%。

2022年晶圓制造材料增速高于封裝材料，在半導(dǎo)體材料中占比超過60%。根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，2021 年晶圓制造材料市場規(guī)模約 400 億美元，在半導(dǎo)體材料中占比超過60%。SEMI 預(yù)計 2022 年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模將繼續(xù)增長7%，其中晶圓制造材料和封裝材料分別增長 8.4%和 3.9%。 半導(dǎo)體硅片是最重要的晶圓制造材料，2020 年占比超過30%。根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，2020 年 349 億美元晶圓制造材料中，半導(dǎo)體硅片為112 億美元，占比超過30%；其他占比超過 10%的還有電子特氣和光掩膜版；剩余材料的市場規(guī)模均低于30億美金，占比個位數(shù)。

2021 年全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模增長 12.5%至 126 億美元。根據(jù)SEMI 的數(shù)據(jù)，2021 年半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模為 126 億美元，增長 12.5%，2011-2021 年的CAGR為2.4%。其中 2021 年面積為 142 億平方英寸，同比增長14%，2011-2021 年的CAGR為 4.6%；單位面積價格由 2011 年的 1.09 美元/平方英寸下降至2021 年的0.89美元/平方英寸。

全球半導(dǎo)體多維度復(fù)盤

供需維度：周期性

全球半導(dǎo)體增速與 GDP 增速的相關(guān)性提高，預(yù)計 2019-2024 年的相關(guān)系數(shù)為0.90。根據(jù) IC Insights 的數(shù)據(jù)，2000 年前半導(dǎo)體處于快速增長階段，與全球GDP增速相關(guān)性較低；2000 年后，全球半導(dǎo)體增速與 GDP 增速的相關(guān)系數(shù)逐漸提高，2000-2009 年為 0.63，2010-2019 年為 0.85，預(yù)計2019-2024 年將達到0.90，代表全球半導(dǎo)體增速與全球 GDP 增速高度線性相關(guān)。

半導(dǎo)體行業(yè)具有明顯的周期性。通過分析 SIA 的半導(dǎo)體銷售額數(shù)據(jù)可知，半導(dǎo)體行業(yè)具有明顯的周期性，比如 1Q13-4Q14 景氣上行（補庫存，增速平穩(wěn)），1Q15-2Q16景氣下行（PC 需求疲軟，2015 年 PC 銷量減少 8%）；3Q16-2Q18 景氣上行（手機、服務(wù)器存儲容量升級等），3Q18-3Q19 景氣下行（存儲產(chǎn)能大幅釋放，去庫存）；4Q19-4Q21 景氣上行（疫情增加了半導(dǎo)體需求，同時影響了部分供給，半導(dǎo)體缺貨漲價），1Q22 至今景氣下行（下游 PC、手機需求疲軟，去庫存）。從統(tǒng)計的十家半導(dǎo)體大廠的平均存貨周轉(zhuǎn)天數(shù)來看，頂峰出現(xiàn)在每輪周期的底部，同時呈現(xiàn)出走高的趨勢，我們認(rèn)為與近年全球供應(yīng)鏈的不確定性有關(guān)。

半導(dǎo)體的周期性主要由于供需失衡，若產(chǎn)能出現(xiàn)意外受限會放大行業(yè)的波動。晶圓廠擴建一般需要 1-2 年才能釋放產(chǎn)能，因此在需求增加時無法即時進行響應(yīng)，同時由于晶圓產(chǎn)能相對剛性，在需求減少時也無法進行收縮，因此半導(dǎo)體行業(yè)會由于供需失衡而呈現(xiàn)出周期性：下游終端客戶在需求增加時會進行補庫存，帶動晶圓產(chǎn)能緊張，為了保證供應(yīng)搶占市場份額，終端客戶存在過度下單的可能；為了滿足客戶的需求，晶圓廠會加大擴產(chǎn)；經(jīng)過一兩年的產(chǎn)能建設(shè)，下游需求可能出現(xiàn)放緩，客戶會通過砍單去庫存；晶圓產(chǎn)能供過于求，縮減投資。在此過程中，原有晶圓產(chǎn)能若由于外部因素出現(xiàn)供給減少，比如2016-2017 年存儲廠制程轉(zhuǎn)換不及預(yù)期或 2020 年疫情導(dǎo)致的停產(chǎn)，將會放大下游重復(fù)性訂單需求，從而放大行業(yè)的波動。

2012-2015 年費城半導(dǎo)體指數(shù)走勢滯后于半導(dǎo)體基本面變化，2016 年后的兩輪周期中領(lǐng)先約半年。自 2012 年以來，費城半導(dǎo)體指數(shù)走勢整體強于納斯達克指數(shù)。通過對比近三輪周期中費城半導(dǎo)體指數(shù)相對納斯達克指數(shù)的收益和半導(dǎo)體月銷售額的同比增速，可以看出在 2012-2015 年間，費城半導(dǎo)體指數(shù)表現(xiàn)滯后于半導(dǎo)體基本面變化，在半導(dǎo)體月銷售額同比增速明顯提高后，費城半導(dǎo)體指數(shù)表現(xiàn)才強于納斯達克指數(shù)，反之亦然。但在 2016 年以后的兩輪周期中，費城半導(dǎo)體指數(shù)均表現(xiàn)出領(lǐng)先性，比如 2019 年 6 月半導(dǎo)體月銷售額同比增速觸底，費城半導(dǎo)體指數(shù)從 2018 年 11 月開始連續(xù)跑贏納斯達克指數(shù)；2021 年1 月開始半導(dǎo)體月銷售額同比增速明顯提升，費城半導(dǎo)體指數(shù)從 2020 年 9 月開始連續(xù)跑贏納斯達克指數(shù)。

從產(chǎn)品類別來看，存儲芯片的波動性最大。根據(jù) WSTS 的數(shù)據(jù)，2011-2021年全球半導(dǎo)體銷售額增速的最大值為 2021 年的 26.2%，最小值為2019 年的-12.0%。在各子行業(yè)中，存儲芯片由于價格波動大，增速變動范圍最大，2011-2021年增速的最大值為 2017 年的 61.5%，最小值為 2019 年的-32.6%。光電器件、傳感器/執(zhí)行器、微處理器波動性弱于行業(yè)整體，模擬芯片、分立器件波動性與行業(yè)整體接近。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看，半導(dǎo)體設(shè)備銷售額波動較大，半導(dǎo)體材料銷售額波動較小。從 2015-2021 年來看，半導(dǎo)體設(shè)備銷售額的增速波動較大，2017、2021 年的增速分別為 37.3%、44.2%，遠高于半導(dǎo)體銷售額的 21.6%、26.2%和半導(dǎo)體材料銷售額的 9.6%、15.9%。從增速變化來看，半導(dǎo)體、半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體材料整體保持一致，不過半導(dǎo)體材料銷售額波動幅度較小，且在上一輪周期中增速見頂年份為2018 年，晚于半導(dǎo)體和半導(dǎo)體設(shè)備的 2017 年。

不同周期中各半導(dǎo)體企業(yè)股價表現(xiàn)存在差異，與當(dāng)期半導(dǎo)體周期催化因素有關(guān)。通過比較 SUMCO、應(yīng)用材料、美光、聯(lián)發(fā)科、英飛凌、臺積電與費城半導(dǎo)體指數(shù)的股價走勢，可以發(fā)現(xiàn)在 2016 和 2020 年的兩輪半導(dǎo)體周期中，各公司的股價表現(xiàn)存在明顯差異。其中，2016 年上漲中美光、應(yīng)用材料、SUMCO 表現(xiàn)較好，主要是因為本輪周期的最大催化因素是存儲芯片供需失衡帶來大幅漲價，進而引發(fā)存儲大廠進行大規(guī)模投資，在這輪周期中，存儲及其上游是最大受益環(huán)節(jié)。2020 年上漲中聯(lián)發(fā)科、臺積電率先上漲，本輪周期中最大催化因素是疫情導(dǎo)致整個行業(yè)供需失衡，從而缺芯漲價。在本輪周期中晶圓產(chǎn)能緊缺，臺積電是全球最大的晶圓代工廠，受益明顯；聯(lián)發(fā)科除受益行業(yè)趨勢外，還受益于華為海思受限后的份額提升。隨著晶圓產(chǎn)能持續(xù)緊缺，各大 IDM 和晶圓代工廠進行大額資本開支，應(yīng)用材料從 2020 年底快速上漲跑贏費城半導(dǎo)體指數(shù)。

目前半導(dǎo)體處于景氣下行階段，預(yù)計 2023 年同比減少4.1%。根據(jù)SIA 的數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體月銷售額的同比增速自 2022 年 1 月以來持續(xù)收窄，目前處于景氣下行階段。同時，WSTS 在 11 月底更新了今明兩年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模的預(yù)測值，分別同比增長 4.4%/-4.1%至 5801/5566 億美元，增速較8 月預(yù)測的13.9%/4.6%明顯下調(diào)，細分品類中模擬芯片和 OSD 明年有望維持正增長，預(yù)計模擬芯片和分立器件明年分別增長 1.6%和 2.8%。

技術(shù)維度：摩爾定律-先進封裝

摩爾定律由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾在 1965 年提出，是指集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過 18 個月到 24 個月便會增加一倍。根據(jù)摩爾定律，半導(dǎo)體廠商不斷縮小工藝制程，從微米級發(fā)展到納米級，摩爾定律是推動半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的主要動力。 半導(dǎo)體工藝主要包括 BJT、PMOS、NMOS、CMOS、BiCMOS、BCD、HV-CMOS 等。BJT 工藝（Bipolar Junction Transistor，雙極型晶體管）：1947 年，貝爾實驗室制造出第一只點接觸晶體管，1949 年肖克利提出PN 結(jié)和雙極型晶體管理論；1951 年貝爾實驗室制造出第一只鍺雙極型晶體管，1956 年德州儀器制造出第一只硅雙極晶體管。雙極性晶體管也稱為三極管，由不同摻雜濃度的發(fā)射極、基極、集電極構(gòu)成，包括 NPN 和 PNP 兩種結(jié)構(gòu)形式，屬于電流控制器件，工作時涉及電子和空穴兩種載流子的流動，通常用于電流放大型電路、功率放大型電路和高速電路。 雙極型工藝制造流程簡單、成本低、成品率高，在電路性能方面具有高速度、低噪聲、高模擬精度、強電流驅(qū)動能力等優(yōu)勢，一直在高速電路、模擬電路和功率電路中占主導(dǎo)地位，但由于集成度低、功耗大，縱向尺寸無法隨橫向尺寸比例縮小，所以在超大規(guī)模集成電路 VLSI 中受到限制，20 世紀(jì)70 年代在邏輯運算領(lǐng)域逐步被 NMOS 和 CMOS 工藝取代。

PMOS 工藝（Positive channel metal Oxide Semiconductor，P 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）：PMOS 工藝出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 60 年代，是最早出現(xiàn)的MOS 工藝，制作在n型襯底上，由源極、柵極、漏極構(gòu)成，其中柵極主要是金屬鋁，屬于電壓控制器件，工作時依靠空穴導(dǎo)電。由于功耗低，PMOS 適合用于邏輯運算集成電路，但是空穴遷移率低導(dǎo)致 PMOS 速度慢，因此主要應(yīng)用于手表、計算器等對速度要求低的領(lǐng)域。 NMOS 工藝（Negative channel metal Oxide Semiconductor，N 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體）：NMOS 工藝出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 70 年代初期，制作在p 型襯底上，由源極、柵極、漏極構(gòu)成，其中柵極由鋁逐步變?yōu)槎嗑Ч?，屬于電壓控制器件，工作時依靠電子導(dǎo)電。由于電子遷移率遠高于空穴，NMOS 工藝出現(xiàn)后迅速取代了PMOS工藝。與雙極型工藝相比，NMOS 的集成度更高，光刻步驟更少，因此成本更低。但是隨著集成度的不斷提高，功耗和散熱成為限制芯片性能的瓶頸，NMOS 工藝在超大規(guī)模集成電路中的應(yīng)用受到限制。

CMOS 工藝（Complementary metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導(dǎo)體）：CMOS 是將 NMOS 和 PMOS 制造在同一個芯片上，利用互補對稱電路來配置連接 PMOS 和 NMOS 從而形成邏輯電路，靜態(tài)功耗理論上接近零，于1963 年首次提出。1966 年美國無線電公司研制出首顆 CMOS 工藝門陣列集成電路，但由于當(dāng)時工藝技術(shù)的落后，CMOS 工藝的集成電路不高，速度很慢，而且容易燒毀電路，CMOS并未得到大規(guī)模應(yīng)用。直到 20 世紀(jì) 70 年代，LOCOS（硅局部氧化）隔離技術(shù)被發(fā)明，以及光刻、離子注入技術(shù)的進步，CMOS 在集成度、功耗、成本等方面的優(yōu)勢顯現(xiàn)，20 世紀(jì) 80 年代 CMOS 工藝成為超大規(guī)模集成電路的主流工藝。

BiCMOS、BCD、HV-CMOS 等特殊工藝：特殊工藝主要來自兩種及以上工藝的組合，可以集合各自的優(yōu)點。其中 BiCMOS 工藝將雙極型和CMOS 器件制造在同一個芯片上，目前主要用于 RF 電路、LED 控制驅(qū)動和 IGBT 控制驅(qū)動；BCD 工藝將雙極型、CMOS 和 DMOS（擴散 MOS）器件制作在同一芯片上，由意法半導(dǎo)體在1986年率先研發(fā)成功，其中 DMOS 器件可以耐高壓，適合高壓功率部分，BCD 工藝主要用于電壓管理、顯示驅(qū)動等；HV-CMOS 將高壓 MOS 和 CMOS 制作在同一芯片上，高壓MOS器件可以承受高壓，但電流驅(qū)動能力較弱，成本低于BCD 工藝，適合只需要驅(qū)動高壓信號，而沒有大功率要求的芯片，主要用于 ACDC、DCDC、高壓數(shù)模混合電路、LCD 和 LED 屏幕驅(qū)動等。

半導(dǎo)體工藝遵循摩爾定律不斷縮小制程，集成度不斷提高。傳統(tǒng)意義中，半導(dǎo)體工藝制程指柵極的寬度（Gate Length），遵循摩爾定律，半導(dǎo)體工藝制程不斷縮小。1971 年英特爾微處理器 4004 采用 10um PMOS 工藝，集成2300 個晶體管；1974年英特爾微處理器 8080 采用 6um NMOS 工藝，集成6000 個晶體管；1978年英特爾微處理器 8086 采用 3um CMOS 工藝，集成 2.9 萬個晶體管；1993 年英特爾奔騰60 采用 0.80um 工藝，集成 310 萬個晶體管；2004 年英特爾奔騰4E 處理器采用90nm 工藝，集成 1 億個晶體管；2022 年 AMD 銳龍7000 處理器中的CUP 核采用臺積電 5nm 工藝，集成 66 億個晶體管。與邏輯制程CMOS 嚴(yán)格按照摩爾定律推進不同，BCD 工藝朝著高壓、高功率、高密度方向發(fā)展，制程縮進明顯慢于CMOS工藝。

More Moore 路線繼續(xù)縮小制程，新型晶體管被采用。2005 年ITRS（InternationalTechnology Roadmap for Semiconductors）首次提出“More Moore”和“MorethanMoore”兩種方向，其中 More Moore 延續(xù)之前的整體思路，在器件結(jié)構(gòu)、溝道材料、連接導(dǎo)線、高介質(zhì)金屬柵、架構(gòu)系統(tǒng)、制造工藝等方面進行創(chuàng)新研發(fā)，繼續(xù)沿著摩爾定律縮小數(shù)字集成電路的特征尺寸。在制程進入20nm 以下時，原有的Planar FET（平面場效應(yīng)晶體管，一面有柵極）面臨漏電和柵極對通道控制不足等問題，為了繼續(xù)提高集成度，F(xiàn)inFET(鰭式場效應(yīng)晶體管，三面有柵極)和GAAFET（全柵場效應(yīng)晶體管，四面有柵極）被研發(fā)出來。英特爾最早于 2011 年推出商業(yè)化的 FinFET 工藝技術(shù)并應(yīng)用于22nm 制程工藝，之后臺積電、三星等廠商陸續(xù)跟進，工藝制程順利推進到5nm。目前，臺積電、三星均在積極研發(fā) 3nm、2nm 制程，除臺積電 3nm 制程繼續(xù)采用FinFET 外，其他預(yù)計均將采用 GAAFET。隨著 GF 在 2018 年宣布退出 7nm 研發(fā)，全球10nm 以下制程的參與者僅剩臺積電、三星、英特爾。

先進制程的成本快速提升且接近物理極限，先進封裝獲重視。隨著工藝制程進入10nm 以下，芯片設(shè)計成本快速提高。根據(jù) International Business Strategies（IBS）的數(shù)據(jù)，16nm 工藝的芯片設(shè)計成本為 1.06 億美元，5nm 增至5.42億美元。同時，由于先進制程越來越接近物理極限，摩爾定律明顯放緩，側(cè)重封裝技術(shù)的More than Moore 路徑越來越被重視。 2008 年臺積電成立集成互連與封裝技術(shù)整合部門，專門研究先進封裝技術(shù)；2011年推出 2.5D 封裝技術(shù) CoWoS（Chip On Wafer On Substrate）；2014 年開始研發(fā)先進封裝技術(shù) InFO（Integrated Fan-Out）；2018 年公司宣布研發(fā)3D 封裝技術(shù)SoIC（System on Integrated Chips），預(yù)計將在 2022 下半年完成初步驗證；2020年公司將這些先進封裝技術(shù)統(tǒng)一納入 3D Fabric 技術(shù)平臺，為客戶提供更大的芯片設(shè)計靈活性。

經(jīng)營維度：IDM-Fabless-Fablite/虛擬IDM

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)初期均采用 IDM 經(jīng)營模式，終端大廠的半導(dǎo)體部門逐漸被剝離。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，除初創(chuàng)半導(dǎo)體企業(yè)外，終端大廠也通過設(shè)立半導(dǎo)體部門積極參與，且都采用 IDM 經(jīng)營模式，需要自己建立工廠。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展，新產(chǎn)品的研發(fā)費用和新工廠的投資金額等大幅提高，以滿足本公司半導(dǎo)體產(chǎn)品需求為主的半導(dǎo)體部門無法獲得規(guī)模優(yōu)勢，在亞洲金融危機、互聯(lián)網(wǎng)泡沫期間出現(xiàn)大幅虧損，各終端廠紛紛通過出售相關(guān)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)或拆分為獨立公司以改善財務(wù)報表。比如西門子 1999 年將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)分拆為英飛凌，摩托羅拉2004 年將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)分拆為飛思卡爾（2015 年被恩智浦收購），飛利浦 2006 年將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)分拆為恩智浦?；诠?yīng)鏈安全和提升性能，部分終端大廠涉足半導(dǎo)體領(lǐng)域。從現(xiàn)在來看，雖然半導(dǎo)體獨立供應(yīng)商仍是主流，但越來越多終端大廠涉足半導(dǎo)體領(lǐng)域。我們認(rèn)為，原來蘋果采用自己的 A 系列芯片、華為采用自己的麒麟芯片等更多的是基于提高產(chǎn)品競爭力的角度，同時手機銷量也使研發(fā)投入具有規(guī)模效應(yīng)，所以涉足半導(dǎo)體領(lǐng)域更多的是基于商業(yè)邏輯；而現(xiàn)在，更多的終端大廠涉足半導(dǎo)體領(lǐng)域是基于供應(yīng)鏈安全的考慮，除了手機這種大單品廠商外，汽車、家電等終端廠商也逐漸參與進來，且大部分采用 Fabless 的模式。另外，部分終端廠商也通過股權(quán)投資的角度加強與半導(dǎo)體廠商的合作關(guān)系。

安靠、臺積電開創(chuàng)封測、晶圓代工外包模式，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開啟分工協(xié)作模式。1968年安靠成立，專門從事半導(dǎo)體的封裝測試業(yè)務(wù)。1987 年臺積電成立，專門從事半導(dǎo)體的晶圓代工業(yè)務(wù)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) Fabless 芯片設(shè)計+Foundry 晶圓代工+OSAT外包封測的經(jīng)營模式形成。由于不需要進行大額的晶圓廠投資，越來越多的新企業(yè)采用 Fabless 模式，比如 1985 年成立的高通，1993 年成立的英偉達。另一方面，為了減輕折舊壓力及獲得外部晶圓廠先進技術(shù)，部分IDM 大廠通過剝離晶圓廠變?yōu)?Fabless 設(shè)計公司，比如 1969 年成立的 AMD 在 2009 年剝離了晶圓廠。為了綜合 IDM 和 Fabless 兩種模式的優(yōu)勢，F(xiàn)ab-Lite/虛擬IDM 經(jīng)營模式逐漸盛行。IDM 模式擁有自己的晶圓廠，在產(chǎn)能保障和研發(fā)協(xié)同效率方面存在優(yōu)勢，但大額的晶圓廠建設(shè)若不能滿載將存在較大的折舊壓力，拖累企業(yè)經(jīng)營；而Fabless企業(yè)由于不需要自己建廠，資金投入壓力小，但在產(chǎn)能短缺時可能無法獲得足夠的產(chǎn)能保障，在部分產(chǎn)品研發(fā)效率上也低于 IDM 廠商，尤其是在特殊工藝方面。為了能提高研發(fā)效率和保證特殊工藝的獲得，同時降低資金投入壓力，部分廠商選擇 Fab-Lite/虛擬 IDM 的經(jīng)營模式，自建部分產(chǎn)線或自研工藝平臺。一方面，傳統(tǒng) IDM 企業(yè)逐漸通過外部代工廠獲得新增產(chǎn)能需求，比如ADI、安森美等；另一方面，傳統(tǒng) Fabless 廠商通過建設(shè)部分特殊產(chǎn)線擁有自建的產(chǎn)能，比如卓勝微、斯達半導(dǎo)等，或者通過自研工藝平臺獲得工藝優(yōu)勢，比如MPS、杰華特等。

2021 年 Fabless 廠商的銷售額增速為 36%，高于 IDM 廠商的21%。根據(jù)ICInsight的數(shù)據(jù)，2003 到 2021 年間的大部分年份，F(xiàn)abless 廠商的增速均高于IDM廠商，除 2010 年和存儲器市場需求旺盛的 2017、2018 年。2019-2021 年兩者之間的增速差異明顯，2019 年 IDM 廠商銷售額減少 20%，F(xiàn)abless 廠商僅減少1%；2021年Fabless 廠商的銷售額增速為 36%，高于 IDM 廠商的21%。2021 年 Fabless 廠商占全球 IC 銷售額的 34.8%，相比2003 年的14.2%提高20.6pct。根據(jù) IC Insight 的數(shù)據(jù)，F(xiàn)abless 廠商的銷售額在全球IC 銷售額中的占比整體呈上升趨勢，2003 年僅 14.2%，2016 年創(chuàng)新高30.6%后，2017、2018年有所下降，2019-2021 年重回上升趨勢，2021 年占比達到34.8%，創(chuàng)歷史新高，相比 2003 年提高 20.6pct。

全球前十大半導(dǎo)體廠商中 Fabless 企業(yè)數(shù)量增加。2021 年全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)（不含純晶圓代工廠）中，新進了兩家公司，分別是中國臺灣的Fabless企業(yè)聯(lián)發(fā)科和美國的 Fabless 企業(yè) AMD，取代了 2020 年的蘋果和英飛凌。其中聯(lián)發(fā)科銷售額增長 61%，從第 11 位上升到第 8 位，AMD 銷售額增長68%，從第14 位上升到第 10 位?？偟膩砜矗蚯笆蟀雽?dǎo)體廠商中，F(xiàn)abless 企業(yè)數(shù)量在增加，2000年全是 IDM 企業(yè)，2008 年首家 Fabless 企業(yè)高通進入全球前十大，2021 年Fabless企業(yè)增加到五家。

產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移維度：美國-日本-韓國、中國臺灣

美國發(fā)明了晶體管和集成電路，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地。1947 年，全球第一個晶體管誕生于美國貝爾實驗室，肖克利被譽為“晶體管之父”，1957 年美國第一個軌道衛(wèi)星“探測者”首次使用晶體管技術(shù)；1958 年德州儀器的基爾比采用鍺材料制作了第一塊集成電路概念樣品并申請了專利；1959 年，仙童半導(dǎo)體公司的諾伊斯發(fā)明了平面工藝技術(shù)，使集成電路可商業(yè)化生產(chǎn)。美國半導(dǎo)體發(fā)展初期主要依賴政府訂單。之后這些早期培養(yǎng)的人才分散開來，在硅谷創(chuàng)立了眾多半導(dǎo)體公司，包括有名的“八叛逆”創(chuàng)立的仙童半導(dǎo)體，以及從仙童半導(dǎo)體出來的員工創(chuàng)立的英特爾、AMD 等。 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已完成兩次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，近年產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)逆全球化趨勢。第一次是1980s由美國轉(zhuǎn)移到日本，產(chǎn)生了東芝、富士通等日本世界級半導(dǎo)體公司；第二次是1990s 從日本轉(zhuǎn)移到韓國、中國臺灣，這期間大規(guī)模集成電路開始生產(chǎn)，培育了三星、臺積電等半導(dǎo)體公司。經(jīng)過前兩次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈形成了全球分工合作的模式。但隨著這兩年全球國際形勢日益復(fù)雜，各國基于供應(yīng)鏈安全考慮，均在加大本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資，引入本土供應(yīng)商，出現(xiàn)逆全球化發(fā)展的趨勢。

日本通過 VLSI 計劃縮小與美國的差距。1973 年世界石油危機后，歐美經(jīng)濟停滯，美國逐漸減少在半導(dǎo)體領(lǐng)域的投資，此時美國對日本還有5 年左右的技術(shù)優(yōu)勢。而這期間，日本卻加大了投資。1974 年，日本政府批準(zhǔn)VLSI（超大規(guī)模集成電路）計劃；1976-1979 年，日本成立“VLSI 共同研究所”，來自日立、三菱、富士通、東芝、日本電氣的研究人員共同進行技術(shù)研究，共取得1000 多項專利。該計劃的實施縮小了日本與美國的技術(shù)差異，之后 64Kbit DRAM 研發(fā)成功比美國早半年，256Kbit DRAM 研發(fā)成功比美國早一年。 20 世紀(jì) 80 年代日本半導(dǎo)體超越美國，達到歷史頂峰。隨著大型計算機的興起，日本憑借高可靠 DRAM 產(chǎn)品不斷搶占市場，20 世紀(jì)80 年代，日本公司在DRAM產(chǎn)品領(lǐng)域已全面領(lǐng)先，1986 年在全球 DRAM 的市占率達到80%，遠遠超過美國。1989年，日本集成電路產(chǎn)品的全球市占率達到 53%，領(lǐng)先于美國的37%。1990年，全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)中有 6 家來自日本，分別是 NEC、東芝、日立、富士通、三菱、松下。

由于美國的打壓和錯過個人計算機，20 世紀(jì) 90 年代日本半導(dǎo)體由盛轉(zhuǎn)衰。隨著日本半導(dǎo)體崛起動，美日圍繞半導(dǎo)體的貿(mào)易摩擦開始激化。1985 年，美國半導(dǎo)體企業(yè)提出反傾銷訴訟，同年“廣場協(xié)議”簽訂，日元升值；1986 年，美日簽署半導(dǎo)體協(xié)議引入了價格監(jiān)督制度并約定提高美國半導(dǎo)體產(chǎn)品在日本國內(nèi)市場的份額；1987 年，美國宣布對含日本芯片的日本產(chǎn)品征收反傾銷稅等報復(fù)措施。另一方面，大型計算機逐漸向個人計算機轉(zhuǎn)變，對 DRAM 的要求由高可靠性向快速更新且低價轉(zhuǎn)變，但是日本企業(yè)未能及時調(diào)整戰(zhàn)略，仍執(zhí)著于研發(fā)壽命長、性能高的DRAM 產(chǎn)品，錯過了個人計算機的時代。日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由盛轉(zhuǎn)衰，到2012年日本已經(jīng)不存在 DRAM 企業(yè)。 目前日本仍在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中占有重要位置，尤其是半導(dǎo)體設(shè)備和材料領(lǐng)域。雖然現(xiàn)在日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不如 20 世紀(jì) 80 年代，但仍然在部分領(lǐng)域占據(jù)重要位置。比如索尼是全球最大的 CIS 供應(yīng)商，瑞薩是全球主要的MCU 供應(yīng)商。另外，日本培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的半導(dǎo)體上游企業(yè)，在全球半導(dǎo)體設(shè)備和半導(dǎo)體材料領(lǐng)域舉足輕重。在全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)中，日本占據(jù)五家；在半導(dǎo)體硅片領(lǐng)域，日本信越化學(xué)和 SUMCO 合計市占率超過 50%。

政府支持+大財團參與，韓國 DRAM 技術(shù)超過美國和日本。二十世紀(jì)60 年代，主要參與半導(dǎo)體封測環(huán)節(jié)。20 世紀(jì) 70 年代韓國經(jīng)濟受到威脅，為此，韓國政府1973年宣布“重工業(yè)促進計劃”；1975 年，韓國政府制定推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的六年計劃，建立了韓國高級科學(xué)技術(shù)研究院；1976 年，建立韓國電子技術(shù)研究所；1981年，韓國政府通過《半導(dǎo)體工業(yè)綜合發(fā)展計劃》以支持4Mbit、256Mbit DRAM的開發(fā)。同時，三星、現(xiàn)代、LG 也開始進軍半導(dǎo)體。1986 年，韓國將4Mbit DRAM列為國家項目，將三星、現(xiàn)代、LG 組成聯(lián)盟，該項目的研發(fā)成功，縮小了與美日之間的差距，也培養(yǎng)了企業(yè)的獨立研發(fā)能力。1992 年，韓國與美日同期研發(fā)制造出64MbitDRAM；1995 年，韓國率先生產(chǎn)出 256Mbit DRAM。 抓住個人計算機興起的機會，利用逆周期投資搶占全球存儲市場。隨著個人計算機的興起，韓國三星等企業(yè)推出壽命短但價格低的DRAM 產(chǎn)品，迅速搶占日本產(chǎn)品的市場份額。之后韓國多次進行逆周期投資，即在需求不景氣、DRAM 價格大幅下滑的情況下，與美日廠商大幅削減資本開支不同，韓國企業(yè)加大投資擴產(chǎn)，當(dāng)市場回暖的時候搶占份額。二十世紀(jì)末韓國 DRAM 市占率超過日本，成為全球第一，且市占率持續(xù)攀升。目前，韓國三星、海力士仍然是全球前十大半導(dǎo)體廠商。

電子研究所吸收半導(dǎo)體技術(shù)后向企業(yè)界轉(zhuǎn)移，中國臺灣擁有全球最大的晶圓代工廠和外包封測廠。與韓國類似，基于成本考慮，20 世紀(jì)60 年代，美國半導(dǎo)體廠商在中國臺灣設(shè)立封裝廠。1974 年，中國臺灣設(shè)立電子研究所，集中人力、物力、財力開始發(fā)展自主的半導(dǎo)體技術(shù)；1976 年，引進 RCA 5um 集成電路制造技術(shù)和設(shè)計技術(shù)；1978 年，電子研究所成功掌握 CMOS 技術(shù)，建成CMOS 集成電路示范工廠；1979 年，電子研究所向企業(yè)界轉(zhuǎn)移生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)計技術(shù)。20 世紀(jì)80 年代，中國臺灣成立了聯(lián)華電子、臺積電、華邦等企業(yè)。目前，中國臺灣擁有聯(lián)發(fā)科、臺積電、日月光等全球半導(dǎo)體知名企業(yè)。

經(jīng)過第二次半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，日本企業(yè)市占率下降，美國恢復(fù)至全球第一，日本以外的亞洲地區(qū)企業(yè)市占率上升。從半導(dǎo)體企業(yè)總部所在地區(qū)來看，日本企業(yè)在全球半導(dǎo)體市場的份額持續(xù)下降，從 1990 年的 49%下降到2021 年的6%；歐洲企業(yè)下降幅度低于日本，從 1990 年的 9%下降到 2021 年的6%；北美保持穩(wěn)健上升趨勢，從 1990 年的 38%上升到 2021 年的 54%；得益于韓國和中國臺灣半導(dǎo)體企業(yè)的發(fā)展，日本以外的其他亞洲地區(qū)份額提升明顯，從1990 年的4%提升到2021年的34%，半導(dǎo)體銷售額 31 年的 CAGR 為 15.9%，約兩倍于行業(yè)的8.2%。

美國在研發(fā)密集的領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位，亞洲地區(qū)在資本密集和勞動力密集的領(lǐng)域領(lǐng)先。根據(jù) SIA 的報告，在研發(fā)密集的 EDA/IP 核、邏輯、半導(dǎo)體設(shè)備、DAO（分立器件、模擬器件、光電子器件），美國市占率領(lǐng)先，2021 年分別為72%、67%、42%、37%；研發(fā)密集領(lǐng)域僅存儲芯片市占率較低，為28%，明顯低于韓國的58%。在資本密集的材料和晶圓制造領(lǐng)域，各國市占率差異較小，亞洲主要地區(qū)合計市占率約 73%。在資本和勞動力密集的封測領(lǐng)域，中國市占率最高，為38%?？偟膩碚f，在半導(dǎo)體價值鏈中，美國占比 35%，中國占比11%。

材料維度：第一代-第二代-第三代

半導(dǎo)體襯底的研究始于 19 世紀(jì)，至今已發(fā)展至第四代半導(dǎo)體材料，各個代際半導(dǎo)體材料之間互相補充。 第一代半導(dǎo)體：以硅（Si）、鍺（Ge）等為代表，是由單一元素構(gòu)成的元素半導(dǎo)體材料。硅半導(dǎo)體材料及其集成電路的發(fā)展導(dǎo)致了微型計算機的出現(xiàn)和整個信息產(chǎn)業(yè)的飛躍。 第二代半導(dǎo)體：以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等為代表，也包括三元化合物半導(dǎo)體，如 GaAsAl、GaAsP，還包括一些固溶體半導(dǎo)體、非靜態(tài)半導(dǎo)體等。隨著以光通信為基礎(chǔ)的信息高速公路的崛起和社會信息化的發(fā)展，第二代半導(dǎo)體材料顯示出其優(yōu)越性，砷化鎵和磷化銦半導(dǎo)體激光器成為光通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，同時砷化鎵高速器件也開拓了光纖及移動通信的新產(chǎn)業(yè)。 第三代半導(dǎo)體：以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化鋅（ZnO）為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料。具備高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速率及抗強輻射能力等優(yōu)異性能，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件，在半導(dǎo)體照明、新一代移動通信、能源互聯(lián)網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費類電子等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 第四代半導(dǎo)體：以氧化鎵（Ga2O3）、金剛石（C）、氮化鋁（AlN）為代表的超寬禁帶半導(dǎo)體材料，禁帶寬度超過 4eV；以及以銻化物（GaSb、InSb）為代表的超窄禁帶半導(dǎo)體材料。超寬禁帶材料憑借其比第三代半導(dǎo)體材料更寬的禁帶，在高頻功率器件領(lǐng)域有更突出的特性優(yōu)勢；超窄禁帶材料由于易激發(fā)、遷移率高，主要用于探測器、激光器等器件的應(yīng)用中。

基于成本優(yōu)勢，各類半導(dǎo)體襯底材料都朝著大尺寸方向發(fā)展。以半導(dǎo)體硅片為例，1964 年商用尺寸為 1 英寸，之后尺寸逐漸增大，1984 年量產(chǎn)8 英寸，2001年量產(chǎn) 12 英寸，主要是因為大尺寸硅片可帶來顯著的經(jīng)濟效益，比如12 英寸硅片的面積是 8 英寸的 2.25 倍，可使用率是 8 英寸的 2.5 倍左右，單片可產(chǎn)出的芯片數(shù)量增加，單個芯片的成本隨之降低。目前半導(dǎo)體硅片商用的最大尺寸為12英寸，GaAs、SiC 商用的最大尺寸為 8 英寸。

與 Si 相比，SiC 在耐高壓、耐高溫、高頻等方面具備優(yōu)勢，是材料端革命性的突破。SiC 擊穿場強是 Si 的 10 倍，這意味著同樣電壓等級的SiC MOSFET 外延層厚度只需要 Si 的十分之一，對應(yīng)漂移區(qū)阻抗大大降低；且SiC 禁帶寬度是Si的3倍，導(dǎo)電能力更強。同時，SiC 熱導(dǎo)率及熔點非常高，是Si 的2-3 倍。此外，SiC電子飽和速度是 Si 的 2-3 倍，能夠?qū)崿F(xiàn) 10 倍的工作頻率。

與 IGBT 相比，SiC 可以同時實現(xiàn)高耐壓、低導(dǎo)通電阻、高頻三個特性。在600V以上的應(yīng)用中，對于 Si 材料來說，為了改善由于器件高壓化所帶來的導(dǎo)通電阻增大的問題，主要使用絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）等為代表的少數(shù)載流子器件。IGBT 中，由于少數(shù)載流子積聚使得其在關(guān)斷時存在拖尾電流，繼而產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗，并伴隨發(fā)熱。而 SiC 是具有快速器件結(jié)構(gòu)特征的多數(shù)載流子器件，開關(guān)關(guān)斷時沒有拖尾電流，開關(guān)損耗減少 74%。

碳化硅的加入還可使得系統(tǒng)整體成本下降，以 22kW 雙向OBC 為例，SiC 系統(tǒng)成本與 Si 相比，減少了 15%；同時能量密度是 Si 系統(tǒng)的1.5 倍，通過減少能耗每年可減少 40 美元左右的單位成本。

終端應(yīng)用成就半導(dǎo)體大廠，碎片化場景下輔芯片更為受益

PC 時代——成就 CPU 龍頭英特爾，競爭優(yōu)勢來自生態(tài)的建立

起步于內(nèi)存，成就于處理器。英特爾成立于 1968 年，1971 年上市，早期以做內(nèi)存為主，20 世紀(jì) 70 年代，內(nèi)存市場占有率最高超過90%；20 世紀(jì)80 年代受日本企業(yè)低價策略沖擊，公司經(jīng)歷內(nèi)存危機；1985 年公司戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型為處理器公司，1992年將處理器更名為奔騰（Pentium），同年營收約58 億美元，成為全球最大的半導(dǎo)體公司。公司采用 IDM 經(jīng)營模式。 “Wintel”聯(lián)盟使英特爾在 PC 時代快速成長，“Intel Inside”家喻戶曉。1981年 IBM 正式推出全球第一臺個人電腦（PC）IBM 5150，采用微軟的磁盤操作系統(tǒng)DOS1.0，配置英特爾 X86 架構(gòu) 16 位處理器 8088；1985 年，東芝推出T1100，這款產(chǎn)品被其譽為“全球首款面向大眾市場的筆記本電腦”。為了保持兼容性，大部分 PC 廠商采用微軟的操作系統(tǒng)和英特爾的處理器，“Wintel”聯(lián)盟在20世紀(jì)80 年代形成；1991 年，英特爾首次推出品牌標(biāo)語“Intel Inside”，長期占據(jù)全球 PC 處理器 90%以上份額。

1986 到 2000 年英特爾成功轉(zhuǎn)型，在 PC 時代迎接戴維斯雙擊。根據(jù)彭博的數(shù)據(jù)，隨著 PC 推向大眾，英特爾 FY00（財年截止日期：12 月最后一個周六）的收入是FY87 的 18 倍，凈利潤是 42 倍；2000-2011 年 PC 銷量逐漸滲透完成，2011年銷量達到歷史頂點 3.64 億臺，F(xiàn)Y11 英特爾收入和凈利潤分別是FY10 的1.6、1.2倍；FY21 英特爾收入和凈利潤分別為 790 億美元、199 億美元，是FY10的2.3、1.9 倍。從 PS 和 PE 估值來看，2000 年前整體呈上升趨勢，在互聯(lián)網(wǎng)泡沫期達到頂點，其中 PS 最高點為 1999 年的 5.6 倍，PE 最高點為2001 年的36.3 倍；2010年后 PS 估值區(qū)間為 1.5-3.5 倍，PE 區(qū)間為 7-15 倍。

1987 到 1998 年英特爾股價大幅跑贏納斯達克指數(shù)，1999 年底股價相比1986年底漲幅達 95 倍。1987 年英特爾實現(xiàn)扭虧為盈，全年股價上漲89%，大幅優(yōu)于納斯達克指數(shù)下跌 5%的表現(xiàn)；1987-1998 年英特爾大幅跑贏納斯達克指數(shù)。1999年為互聯(lián)網(wǎng)泡沫時期，納斯達克指數(shù)上漲 86%，英特爾僅上漲39%；截至1999年底，英特爾股價相比 1986 年底漲幅達 95 倍，而 2019 年底股價相比2010 年底漲幅為2.8 倍。

智能手機時代——成就手機處理器龍頭高通，股價漲幅集中在通信標(biāo)準(zhǔn)確立的年份

將 CDMA 技術(shù)用于移動通信，3G 時代取代 GSM 成為主流。高通成立于1985年，1991年上市。1989 年公司將 CDMA（碼分多址）技術(shù)用于移動通信，1990 年韓國與高通簽署 CDMA 技術(shù)轉(zhuǎn)移協(xié)議，CDMA 為韓國唯一的 2G 移動通信標(biāo)準(zhǔn)；1993年CDMA被美國電信工業(yè)協(xié)會采納，成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但從全球來看，2G 時代歐洲主導(dǎo)的GSM（全球移動通信系統(tǒng)）技術(shù)仍是主流。由于 CDMA 技術(shù)相比GSM 在通話質(zhì)量、速率等方面具有優(yōu)勢，1999 年國際電信聯(lián)盟將 CDMA 選做3G 技術(shù)，CDMA 技術(shù)成為3G時代的主流。 聚焦專利授權(quán)和手機芯片業(yè)務(wù)，成為全球手機芯片龍頭。1999 年高通放棄手機業(yè)務(wù)和系統(tǒng)業(yè)務(wù)，專注于芯片技術(shù)研發(fā)，2007 年超越德州儀器，成為全球手機芯片第一大供應(yīng)商，采用 Fabless 經(jīng)營模式。根據(jù) iSuppli 的數(shù)據(jù)，2007 年高通在全球手機芯片銷售額市占率為 19%，2012 年攀升至 31%。根據(jù)Strategy Analytics，2021 年高通在手機基帶處理器收入的市占率高達 56%。另一方面，由于掌握大量CDMA 技術(shù)專利，高通向通信廠商和手機廠商收取專利費，比如按照手機整機銷售額的 3%-5%收取專利費。

1990s 標(biāo)準(zhǔn)形成期業(yè)績估值雙升，2002-2014 年隨著智能手機普及進入業(yè)績收獲期。1990s 是高通推廣 CDMA 技術(shù)的階段，并于 1999 年取得標(biāo)志性勝利。根據(jù)彭博的數(shù)據(jù)，高通 FY99（財年截止日期：9 月最后一個周日）的收入是FY93的23倍，凈利潤是 17 倍，F(xiàn)Y93-FY99 收入和凈利潤的 CAGR 分別為69%、60%。同時，作為成功改寫通信標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)者，高通得到資本市場的高度認(rèn)可，1999 年上漲25倍，PS 為 17.7 倍，PE 為 185.5 倍。2000 年后隨著智能手機的快速普及，公司業(yè)績繼續(xù)增長，F(xiàn)Y02-FY14 收入和凈利潤的 CAGR 分別為20%、29%，但該階段估值呈下降趨勢，PS 和 PE 分別由 2002 年的 5.5、43.4 倍降至2014 年的3.6 和11.0倍。

高通股價在 1999 年大幅跑贏納斯達克指數(shù)，1999 年底股價相比1992 年底漲幅達118 倍。與英特爾 2000 年前連續(xù)跑贏納斯達克指數(shù)不同，高通股價表現(xiàn)集中在有催化因素的年份，比如 1993 年 CDMA 技術(shù)被美國采納，公司股價上漲119%，跑贏納斯達克指數(shù) 104pct；1999 年 CDMA 技術(shù)被選為 3G 技術(shù)，公司股價上漲26倍，優(yōu)于納斯達克指數(shù)的 86%；FY04/FY05 公司凈利率高達35%/38%，2004 年公司股價上漲 58%，優(yōu)于納斯達克指數(shù)的 9%；2008 年 iPhone 3G 發(fā)布使3G 手機逐漸成為主流，因此雖然 2008 年納斯達克指數(shù)下跌 41%，公司股價僅下跌8%。公司股價上漲幅度集中在九十年代，1999 年底相比 1992 年底漲幅達118 倍，而2014年底股價相比 2002 年底漲幅為 3.8 倍，2021 年底股價相比2018 年底漲幅為2.5倍。

大數(shù)據(jù)時代——成就存儲芯片龍頭美光科技，擅長底部收購

存儲芯片需求整體隨數(shù)據(jù)量增加提升，但由于大宗屬性存在明顯周期性。1966年DRAM 由 IBM 發(fā)明，1970 年英特爾推出第一款成熟商用的DRAM 芯片C1103，之后TI、莫斯泰克等廠商入局，1987 年東芝推出全球首個NAND 芯片并于2007年提出3D NAND 架構(gòu)。由于存儲芯片具有大宗屬性，產(chǎn)品可替代性強，又需要重資產(chǎn)投資，因此存儲芯片具有明顯的周期性，價格波動較大。

存儲芯片從群龍混戰(zhàn)走向寡頭競爭，美光科技成為美國碩果僅存的存儲公司。存儲芯片競爭格局多次發(fā)生變遷：1970s，以美國企業(yè)為主，但市占率第一的企業(yè)從早期的英特爾變?yōu)楹笃诘哪固┛耍瑑杉移髽I(yè)都曾占據(jù)全球80%以上的DRAM份額，1978 年莫斯泰克的員工出來創(chuàng)立了美光科技并于 1984 年上市；1980s，從美國向日本轉(zhuǎn)移；1990s，從日本向韓國轉(zhuǎn)移。1990s 后期到2010 年附近，隨著存儲廠投資額越來越大，規(guī)模效應(yīng)對于抵抗周期風(fēng)險越來越重要，存儲廠進入產(chǎn)業(yè)整合階段，退出、破產(chǎn)、兼并頻發(fā)，包括 2009 年奇夢達破產(chǎn)、2012 年爾必達被美光收購，存儲芯片進入寡頭壟斷競爭格局，主要參與者包括三星、海力士、美光、鎧俠等。根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，2Q22美光DRAM市占率24.5%，NAND市占率12.6%。

收入受益數(shù)據(jù)量增加呈上升趨勢，凈利潤和估值波動較大。隨著PC、智能手機等應(yīng)用的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)量不斷增加帶動存儲容量需求持續(xù)走高，公司收入在波動中整體呈上升趨勢。但是存儲價格周期性波動幅度較大，且固定資產(chǎn)折舊成本較高，公司凈利潤盈虧波動大，尤其在 2000-2012 產(chǎn)業(yè)整合期間。2013 年后隨著寡頭競爭格局形成，盈利的持續(xù)性有所改善，僅 FY16 略有虧損，但盈利規(guī)模仍波動明顯。鑒于此，我們考察公司 PS 和 PB 估值情況，2000 年前估值較高，2000-2012年估值有所下降，2012 年后有所回升，2013-2021 年 PS 估值區(qū)間為1.0-3.2倍，PB估值區(qū)間為 1.0-3.8 倍，PS 和 PB 歷史上最低值為2008 年的0.4。

美光科技擅長在行業(yè)低谷進行收購，之后隨著存儲價格上漲股價大幅跑贏納斯達克指數(shù)。與三星逆周期建廠類似，美光科技通過逆周期收購實現(xiàn)低成本擴張。隨著新增產(chǎn)能在存儲價格上漲周期釋放，公司股價明顯跑贏納斯達克指數(shù)，比如2013年公司股價上漲243%，納斯達克指數(shù)僅上漲38%，費城半導(dǎo)體指數(shù)僅上漲39%。隨著寡頭競爭格局進入穩(wěn)態(tài)階段，大額收購機會相對較少，公司股價的超額收益在減弱，即使在 2016、2017 年存儲芯片價格大漲的背景下也僅跑贏47pct、59pct。

算力時代——在 AI 和 GPU 互相成就的年代，英偉達成為大贏家

顯卡領(lǐng)域的后起之秀，發(fā)明 GPU。英偉達成立于 1993 年，1999 年上市。公司成立時全球有 20 多家圖形芯片公司，三年后飆升至 70 家。20 世紀(jì)80 年代的圖形顯示適配器僅具有圖像輸出功能，圖形運算完全依靠CPU，首款具有計算能力的圖形芯片于 1991 年由 ATI 推出。1995 年英偉達推出自己的首款圖形芯片NV1，由于兼容性不足，銷量不佳，公司陷入困境，這次失敗使公司意識到市場的重要性；1997 年推出支持微軟 Direct3D 加速的圖形芯片 Riva 128；1999 年推出的RivaTNT2 成為性能王者，奠定公司顯卡地位，同年發(fā)明GPU，啟用GeForce 品牌推出的全球首款 GPU 產(chǎn)品“GeForce256”具備硬件 T&L 處理能力，可降低CPU負(fù)載。將 GPU 的應(yīng)用從圖形圖像處理推向通用計算，英偉達成AI 時代大贏家。2000年公司發(fā)布全球首款筆記本 GPU，并于年底收購 3DFX，成為顯卡市場全球第一。2001年提出“黃氏定律”，即英偉達產(chǎn)品每 6 個月升級一次，功能翻一番。僅用作圖形圖形處理的 GPU 天花板有限，同時 CPU 在高算力時代力不從心，21 世紀(jì)初期英偉達有意將 GPU 推向通用計算。2006 年公司推出通用并行計算架構(gòu)CUDA（ComputeUnified Device Architecture），使 GPU 能夠解決復(fù)雜的計算問題；2012年ImageNet 計算機視覺識別比賽冠軍使用了英偉達的GPU，充分展示了GPU在AI計算中的潛力；2015 年搭載 TEGRA X1 的 NVIDIA DRIVE 問世，NVIDIA 正式投身于深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域。在 AI 和 GPU 互相成就的年代，英偉達成為大贏家。

2008 年受顯卡門事件影響，2015 年后在 AI 產(chǎn)業(yè)化趨勢和比特幣挖礦潮中迎戴維斯雙擊。2000 年前后公司在顯卡領(lǐng)域戰(zhàn)勝競爭對手，隨著2006 年ATI 被AMD收購，公司成為唯一一家仍在獨立運營的 GPU 公司。在2008 年顯卡門事件之前，公司發(fā)展態(tài)勢較好，根據(jù)彭博的數(shù)據(jù)，英偉達 FY08（財年截止日期：1 月最后一個周日）的收入是 FY99 的 26 倍，凈利潤 193 倍，F(xiàn)Y99-FY08 收入和凈利潤的CAGR分別為 44%、79%。由于 2008 年推出的 GPU 產(chǎn)生高溫高熱，導(dǎo)致花屏、白屏甚至無法開機，公司 FY09-FY10 出現(xiàn)虧損，F(xiàn)Y10-FY16 業(yè)績逐漸恢復(fù)。2015 年基于深度學(xué)習(xí)的人工智能算法在圖像識別領(lǐng)域的準(zhǔn)確率首次超過人類肉眼，AI 開始走出實驗室，進入產(chǎn)業(yè)化。公司 FY16-FY22 收入和凈利潤的CAGR分別為 32%、59%，估值也在 AI 浪潮和比特幣挖礦潮中快速走高，PS 和PE分別由2015 年的 3.6、24.2 倍提高至 2021 年底的 36.6 和103.7 倍。

英偉達股價在 2008 年前和 2015 年后大幅跑贏納斯達克指數(shù)，2021 年底股價相比2014 年底漲幅達 60 倍。公司作為顯卡領(lǐng)域的后起之秀，2000 年底收購對手3DFX成為行業(yè)第一，2006 年對手 ATI 也被 AMD 收購，1999-2007 年是公司行業(yè)地位不斷提高的階段，公司股價長期跑贏納斯達克指數(shù)，即使在2000 和2001 年互聯(lián)網(wǎng)泡沫時期，公司的年漲幅分別達 79%、329%。2008 年在顯卡門事件沖擊下，公司股價大跌 76%。2015-2021 年公司持續(xù)受益 AI 應(yīng)用、比特幣礦機對算力需求的增加，股價再次長期跑贏納斯達克指數(shù)，2021 年底股價相比2014 年底漲幅達60倍。

碎 片 化 場 景 — — 輔 芯 片 更 為 受 益，德州儀器、英飛凌股價在2015-2021 年間表現(xiàn)較優(yōu)

半導(dǎo)體需求由單品推動轉(zhuǎn)向多點開花，輔芯片更為受益。從需求側(cè)來看，半導(dǎo)體過去最重要的推動力來自 PC 和智能手機，根據(jù) IDC 的數(shù)據(jù)，兩者年銷量的峰值分別為 3.6 億和 14.7 億。單品推動背景下，單機價值量最大的主芯片成為最大贏家，早就了英特爾、高通等全球巨頭。在智能手機之后，尚未出現(xiàn)單品過億的大終端，TWS 耳機雖然 2021 年銷量達 3 億臺，但其僅是配套設(shè)備；汽車雖然有望成為下一代終端，但其全球銷量不到 1 億臺，難以成就單芯片廠商。我們認(rèn)為，TWS耳機、汽車、智能家居等都只是碎片化的物聯(lián)網(wǎng)中的一部分，該階段最明顯的特點便是半導(dǎo)體需求多點開花，以模擬芯片、分立器件等為代表的輔芯片更為受益。德州儀器和英飛凌在聚焦汽車和工業(yè)市場后跑贏納斯達克指數(shù)。與PC需要的CPU、手機需要的處理器等主芯片不同，模擬芯片、功率器件等屬于輔芯片，單顆價值量不大，但應(yīng)用范圍和所需數(shù)量較多。除 PC、手機等大顆粒市場外，更廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電動化智能化等碎片化場景。德州儀器和英飛凌均在 2010 年后逐步聚焦汽車和工業(yè)市場，其中德州儀器在2012 年出售以手機和平板為導(dǎo)向的 OMAP 芯片業(yè)務(wù)，2013-2017 年大幅跑贏納斯達克指數(shù)。英飛凌也在2012 年出售手機芯片業(yè)務(wù)，2015-2017 年大幅跑贏納斯達克指數(shù)。

碎片化應(yīng)用場景的公司股價在 2015-2021 年間表現(xiàn)較優(yōu)，在2002-2014 年間表現(xiàn)弱于手機芯片廠商。2015 年全球智能手機銷量同比增長10%至14.4 億部，之后進入個位數(shù)增長甚至負(fù)增長，我們以 2015 年為分界線對比以手機、PC 大顆粒市場為主的公司和以工業(yè)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)等碎片化市場為主的公司。可以發(fā)現(xiàn)，2002-2014 年，以高通、思佳訊為代表的手機芯片廠商股價表現(xiàn)較優(yōu)；2015-2021年，以意法半導(dǎo)體、德州儀器、英飛凌為代表的輔芯片廠商股價表現(xiàn)較優(yōu)；英特爾由于集中在 PC 市場，在這兩個階段表現(xiàn)均比較一般；英偉達由于抓住了超算的需求，在兩個階段表現(xiàn)均較優(yōu)，尤其是 2015-2021 年漲幅遠高于其他公司。

2015-2021 年德州儀器股價的月漲跌幅波動較小。通過分析2015-2021 年英特爾、高通、英偉達、美光、英飛凌、德州儀器、意法半導(dǎo)體七家半導(dǎo)體公司的月漲跌幅情況，可以發(fā)現(xiàn)德州儀器波動幅度較小。從最大月漲跌幅來看，高通最大月漲幅達 51%，美光最大月跌幅達 33%，德州儀器最大月漲幅和最大月跌幅分別為16%和 13%，均遠小于其他公司；從標(biāo)準(zhǔn)差來看，德州儀器最小，英偉達最大，代表德州儀器月漲跌幅波動較??；從月漲跌幅的中位數(shù)來看，英偉達為5.5%，遠高于其他公司，剩余公司中意法半導(dǎo)體、德州儀器、英飛凌相對較高，分別為1.8、1.5%、1.4%。

我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進入兌現(xiàn)期，通過拓展能力圈轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展

我國半導(dǎo)體發(fā)展歷史

我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程可分為四個階段：

1950s-1960s，我國晚于美國涉足半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。1956 年研發(fā)出我國首只晶體管，晚于世界首只晶體管 9 年；1965 年研發(fā)出我國首只硅基集成電路，晚于世界首只集成電路 7 年。

1980s-1990s，政府主導(dǎo)，由國企通過合資企業(yè)引進技術(shù)。該階段比較重要的包括 1986 年的“531 戰(zhàn)略”、1990 年的“908 工程”、1995 年的“909”工程。其中 531 戰(zhàn)略的目標(biāo)是普及 5 微米技術(shù)、研發(fā)3 微米技術(shù)，攻關(guān)1微米技術(shù)，落實南北兩個微電子基地，南方集中在江浙滬，北方集中在北京；908 工程要建成一條 6 英寸晶圓生產(chǎn)線，由無錫華晶承擔(dān)，但由于審批、技術(shù)引進、建廠等環(huán)節(jié)拖延，2001 年才完成驗收，投產(chǎn)即落后；909 工程要建成一條 8 英寸晶圓生產(chǎn)線，由上海華虹承擔(dān)，也于2001 年完成驗收。該階段，國內(nèi)初步具有一定的半導(dǎo)體生產(chǎn)能力，但對技術(shù)的吸收有限。

2000s-2010s，眾多海歸回國創(chuàng)業(yè)，但半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展受質(zhì)疑。該階段在硅谷從事半導(dǎo)體行業(yè)多年的人才開始回歸創(chuàng)業(yè)，包括中芯國際、圣邦股份、兆易創(chuàng)新、瀾起科技、匯頂科技等，國內(nèi)半導(dǎo)體發(fā)展勢頭較好。但是隨著2006年漢芯造假曝光、2003-2009 中芯國際在與臺積電專利訴訟中失利等負(fù)面事件的影響，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到質(zhì)疑，政策和資金支持力度有所減弱，在摩爾定律背景下與國外的差距也進一步加大。

2010s 至今，美國限制加速半導(dǎo)體國產(chǎn)替代。2014 年我國印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，設(shè)立國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，開始重新大力支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。2018 年中興通訊事件開始，美國對我國企業(yè)的半導(dǎo)體限制逐漸加大，華為、中芯國際等公司先后受到影響。在此背景，手機、家電、工業(yè)、汽車等國內(nèi)終端廠商重視供應(yīng)鏈安全，加速國產(chǎn)半導(dǎo)體導(dǎo)入，上一階段成立的半導(dǎo)體企業(yè)獲得了快速導(dǎo)入的窗口期。

我國半導(dǎo)體自給率仍偏低，資本市場助力企業(yè)發(fā)展

我國集成電路產(chǎn)值 2010-2021 年的 CAGR 為 20%，其中設(shè)計產(chǎn)值占比提高。根據(jù)CSIA 的數(shù)據(jù)，我們集成電路產(chǎn)值從 2010 年的 1440 億元逐年增至2021 年的1.05萬億元，CAGR 為 20%。其中 IC 封測產(chǎn)值的占比從 2006 年的51%降至2021 年的26%；IC 設(shè)計產(chǎn)值的占比自 2016 年首次超過封測，2021 年占比為43%；IC 制造產(chǎn)值的占比 2011 年最低降至 22%，之后逐年回升至 2021 年的30%。雖然我國集成電路產(chǎn)值不斷增加，但凈進口金額仍在攀升，2021 年達 2788 億美元，創(chuàng)新高。

2021 年中國本土芯片產(chǎn)值占本土市場需求的比例僅16.7%，總部在中國的企業(yè)占比僅 6.6%。根據(jù) IC Insights 的數(shù)據(jù)，2021 年中國芯片市場規(guī)模為1865億美元，本土芯片產(chǎn)值僅 312 億美元，自給率 16.7%，相比 2011 年僅提升4pct。而中國本土芯片產(chǎn)值中還包括總部不在中國的企業(yè)，總部在中國的企業(yè)產(chǎn)值僅123億美元，在本土芯片產(chǎn)值中占比 39%，自給率僅 6.6%。IC Insights 預(yù)計到2026 年中國芯片市場規(guī)模將增長到 2740 億美元，2021-2026 年的CAGR 為8%；本土芯片產(chǎn)值將增長到 582 億美元，2021-2026 年的 CAGR 為 13.3%；自給率提高4.5pct 至21.2%。

SW 半導(dǎo)體收入增速在 2018 年觸底后回升，2021 年底市值達3.19 萬億元。根據(jù)Wind 的統(tǒng)計，SW 半導(dǎo)體公司合計收入增速在 2018 年行業(yè)下行時僅8%，遠低于2016、2017 年的 41%和 38%；2019-2021 年隨著行業(yè)需求恢復(fù)和國產(chǎn)替代逐步兌現(xiàn)，收入增速逐年提高，2021 年為 37%，合計收入達 3439 億元。隨著上市公司數(shù)量增加以及收入的增加，SW 半導(dǎo)體公司合計市值在 2019-2021 年間快速攀升，2021年底市值達 3.19 萬億元；2022 年市值有所回落，截至2022 年11 月11日，SW半導(dǎo)體上市公司數(shù)量為 120 家，合計市值為 2.88 萬億元。

半導(dǎo)體上市公司成立時間集中在 2000-2010 年，上市時間集中在2020 年及以后。截至 2022 年 11 月 11 日，SW 半導(dǎo)體上市公司合計120 家，其中20 家成立于1987-1999 年，73 家成立于 2000-2010 年，27 家成立于2011-2017 年。從上市時間來看，1995-1999 年上市 4 家，2000-2016 年上市22 家，2017 年、2019年各上市 10 家，2020 年、2021 年分別上市 21 家和 17 家，2022 年截至11 月11日上市36 家。

與全球龍頭企業(yè)相比，我國封測環(huán)節(jié)差距最小。通過對比A 股半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上市公司和對應(yīng)的全球龍頭企業(yè)，可以看出我國封測環(huán)節(jié)差距最小，長電科技2021年的收入和凈利潤體量超過艾馬克技術(shù)的 70%；功率器件方面，聞泰科技通過收購安世半導(dǎo)體縮小了與英飛凌的差距；EDA、半導(dǎo)體設(shè)備、模擬芯片、晶圓代工國內(nèi)龍頭不到全球龍頭的 10%，CPU/GPU 這類具有生態(tài)屬性的產(chǎn)品差距更為明顯，不到 1%。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】?！告溄印?/strong>