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(報告出品方/作者:五礦證券,王少南)1、消費電子:國產(chǎn)品牌多點開花,AR/VR未來可期1.1智能手機:國產(chǎn)品牌市占率穩(wěn)步增長,5G手機滲透率持續(xù)提升1.1.1華為跌出前5,榮耀、realme快速發(fā)展全球手機行業(yè)自2010年開始進入智能機時
(報告出品方/作者:五礦證券,王少南)
1、消費電子:國產(chǎn)品牌多點開花,AR/VR未來可期
1.1 智能手機:國產(chǎn)品牌市占率穩(wěn)步增長,5G 手機滲透率持續(xù)提升
1.1.1 華為跌出前 5,榮耀、realme 快速發(fā)展
全球手機行業(yè)自 2010 年開始進入智能機時代,根據(jù) IDC 數(shù)據(jù),2010-2016 年全球智能機出 貨量一路攀升,到 2016 年達到峰值 14.72 億部,此后開始逐年回落,進入存量競爭時代。 2020 年受新冠疫情影響,全球智能機出貨量為 12.92 億部,同比下滑 5.74%。隨著接種疫 苗人數(shù)越來越多,疫情影響逐步緩解,IDC 預計全球智能機出貨量 2021 年將達到 13.8 億部, 2022 年將達到 14.3 億部。
中國市場呈現(xiàn)出與全球相似的規(guī)律,根據(jù)中國信通院數(shù)據(jù),2011-2016 年,除 2014 年有所 下滑外,中國智能機出貨量整體呈現(xiàn)增長趨勢,2016 年出貨量達到最高的 5.22 億部,此后 隨著智能機普及率提升,人口紅利逐步消失,出貨量開始逐年下滑,到 2020 年出貨量為 2.96 億部,同比下滑 20.4%。由于中國疫情防控得力,市場環(huán)境更好,銷量有望回暖,IDC 預計 2021 年中國市場智能機出貨量約 3.4 億部。

全球各個國家/地區(qū)智能機出貨量來看,根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù),2018-2021 年,大中華區(qū)、亞太 新興市場、北美、西歐以及拉丁美洲排名始終位列第 1-5 名。預計 2021 年,大中華區(qū)銷量 4.1 億部,占比 26.7%;亞太新興市場銷量 3.7 億部,占比 23.8%;北美銷量 1.5 億部,占 比 9.9%;西歐銷量 1.4 億部,占比 9.3%;拉丁美洲銷量 1.3 億部,占比 8.8%;合計占比 78.5%,以上 5 大區(qū)域為全球智能機最重要的銷售市場。
從全球手機各品牌出貨量、收入以及利潤角度,根據(jù) Counterpoint 數(shù)據(jù),2021Q2 蘋果出貨 量占比僅為13%,與第一名三星差距2pct;而收入占比達到了40%,比第二名三星高出25pct; 營業(yè)利潤則更高,占比高達 75%,比第二名三星高出 62pct。我們認為,主要原因在于蘋果 定位高端,因此總體出貨量受到一定影響,但在高端機型中品牌力依然強大,根據(jù) Counterpoint 數(shù)據(jù),2020Q2-2021Q2 全球 400 美元及以上手機品牌中,蘋果銷量占比從 48% 提升至 57%,優(yōu)勢地位進一步鞏固。因此,2021Q2 蘋果雖然在總體出貨量數(shù)據(jù)上僅排名第 三,但是憑借其強大的品牌力,依然賺取了全球智能機 75%的營業(yè)利潤,行業(yè)龍頭位置依然 穩(wěn)固。
全球手機品牌分季度出貨量及市占率來看,根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù),2020Q2-2021Q2,華為由于 芯片斷供原因以及榮耀品牌獨立,出貨量由 3860 萬部下滑至 980 萬部,市占率由 20%下滑 至 3%。其他品牌市占率方面,三星保持 19%,蘋果保持 14%,國產(chǎn)手機品牌市占率穩(wěn)步提 升,其中小米從 10%上升到 17%,提升幅度最大,OPPO 和 Vivo 均由 8%提升至 11%, realme 由 1%提升至 4%,榮耀在獨立后表現(xiàn)不俗,2021Q2 市占率上升至 2%。我們認為, 隨著華為份額下滑,國產(chǎn)品牌 realme 以及榮耀有望憑借國內(nèi)外市場的快速發(fā)展,成為繼小 米、OPPO、Vivo 之后的國產(chǎn)智能機品牌新勢力。
2021Q1-2021Q3 中國市場各手機品牌市占率來看,根據(jù) Canalys、IDC 和 Strategy Analytics 數(shù)據(jù),2021Q1 中國前五大智能機廠商分別為 Vivo、OPPO、華為、小米、蘋果;到了 2021Q 2, 華為跌出前 5,榮耀以 690 萬部出貨量排名第 5,占比 8.9%;2021Q3 榮耀已上升至第 3 名, 占比 18%。10 月 11 日,榮耀官方宣布,公司已經(jīng)成功與多家供應商確認了后續(xù)的合作,榮 耀 50 系列將配備谷歌 Google Mobile Services(GMS)服務,為客戶提供更全面的應用環(huán) 境和移動體驗,我們認為,這將有利于榮耀在海外市場拓展,為公司全球化發(fā)展打開新篇章。
除榮耀外,realme 亦得到快速成長。根據(jù) Strategy Analytics 數(shù)據(jù),2020H2-2021H1,realme 在中國市場增長了 175%,已成為中國增長最快的智能手機品牌。2018Q2-2021Q2,在印度 市場出貨量由 0 躍升至第 4 名,市場份額達到 14%的歷史新高。受益于中國及印度市場的良 好表現(xiàn),realme 僅用時 37 個月,就成為了全球智能機歷史上最快達到 1 億部出貨量的品牌。 未來 realme 還將進軍高端市場,realme 中國區(qū)總裁在 2021 年中國移動全球合作伙伴大會 上表示,明年將推出 5000 元價位段新產(chǎn)品,向高端市場發(fā)起沖擊。
1.1.2 中國帶動全球 5G 手機滲透率持續(xù)提升
5G 手機方面,根據(jù) IDC 和 Gartner 數(shù)據(jù),2020 年全球智能機出貨量 12.92 億部,5G 手機 出貨量 2.13 億部,占智能機整體出貨量 16.5%。中國信通院數(shù)據(jù)顯示,2020 年中國智能機 出貨量 2.96 億部,5G 手機出貨量 1.63 億部,占智能機整體出貨量 55.1%,中國 5G 手機出 貨量占全球 5G 手機出貨量 76.5%。Gartner 預計 2021 年全球 5G 手機出貨量將接近 5.39 億部,中國移動預計 2021 年中國 5G 手機出貨量將超過 2.8 億部,預計 2021 年中國 5G 手 機出貨量占全球 5G 手機出貨量約 51.9%。
價格方面,5G 手機 ASP 在 2020 年超過 600 美元,隨著中國手機廠商新機不斷發(fā)布,市場競爭加劇,IDC 預計未來 5G 手機 ASP 將呈現(xiàn)穩(wěn)步下降的趨勢,這將有利于 5G 手機市場規(guī) 模以及滲透率快速提升,到 2025 年,5G 手機 ASP 將跌至 404 美元,出貨量占比將達到 69%。
1.2 iPhone13 發(fā)布:BOM 成本穩(wěn)步提升,中國大陸供應商大而不強
蘋果 iPhone13 系列順利發(fā)布,相比 iPhone12 系列配置有所提升,起售價卻有所下降,在 “加料減價”刺激下,iPhone13 系列需求旺盛。由于搭載 A15 芯片,Pro 系列采用 120Hz 高刷新率 OLED 屏幕,疊加 NAND 漲價以及手機外殼制造成本上升,iPhone13 的 BOM 成本有所增加,iPhone13 Pro A2636 的 BOM 成本為 570 美元,相比 上一代 iPhone12 Pro A2341 的 BOM 成本 548.5 美元提升了 4%。
而在供應商方面,根據(jù)蘋果公布的 2020 年財年 200 家主要供應商名單,來自中國大陸和中 國香港的供應商數(shù)量達到 50 家以上,占比超過 25%,排名第一。但是從價值量角度,中國 大陸和中國香港供應商價值量并不大,iPhone12 Pro 供應商價值量排名中,韓國占比 26.8%排名第一,美國占比 21.9%排名第二,中國大陸 和中國香港僅占比 4.6%,中國大陸供應商大而不強。
究其原因,主要在于核心零部件主要被美國、韓國、日本、歐洲廠商占據(jù)。以 iPhone12 Pro A2406 為例, BOM 成本為 514 美元,其中應用處理器/調(diào)制解調(diào) 器、攝像頭、存儲占比排名前 3,合計成本 262 美元,合計占比 51%。根據(jù) Electronics360、 TechInsights 以及 iFixit 拆解,iPhone 核心的處理器/調(diào)制解調(diào)器、存儲、電源管理 IC、前端 模塊、射頻 IC、屏幕等主要由蘋果、高通、Skyworks、Avago、Qorvo、意法半導體、NXP、 TI、博通、三星、LG、SK 海力士、鎧俠等廠商提供,中國大陸廠商更多集中在連接器、電 池、天線、FPC、結(jié)構(gòu)件等價值量不高的領(lǐng)域。
1.3 AR/VR:有望成為下一代爆款產(chǎn)品
在智能機進入存量競爭時代,TWS 增長放緩步入成熟期之后,我們認為下一代爆款產(chǎn)品有可 能是 AR/VR 產(chǎn)品。AR 可以實時、直接或間接改變用戶所看到的真實物理環(huán)境,其元素(如 聲音、視頻、圖形或 GPS 數(shù)據(jù))通過計算機生成并對感官進行增強(或補充),而 V R 則可 以提供一種沉浸式體驗,復制一個真實的環(huán)境或創(chuàng)建一個虛構(gòu)的世界。不論是在學習、工作、 娛樂、社交等方面都能為用戶提供一個全新的視角和體驗。
分廠商來看,隨著 2020 年 9 月 Quest 2 的發(fā)布,行業(yè)格局發(fā)生了 較大變化,Oculus 一家獨大,截至 2021Q1 累計出貨量 460 萬臺,創(chuàng)造了單品出貨量記錄。 受益于 Quest 2 的熱銷,2020Q4-2021Q1,Oculus 始終占據(jù)著行業(yè) 75%左右的市場份額, 其他廠商 DPVR、索尼、Pico、HTC 等占比均為個位數(shù)。在 2021Q1 XR Top5 設(shè)備排名中, Quest 2 也遙遙領(lǐng)先其他產(chǎn)品,遠超第 2-4 名之和。
隨著 AR/VR 滲透率提升,全球用戶數(shù)將快速增加。根據(jù) Deloitte 數(shù)據(jù),2021 年高頻 AR 用 戶數(shù)將達到 15 億,到 2025 年將增加至 43 億。此外,AR/VR 對全球經(jīng)濟亦將起到助推作 用,根據(jù) PwC 數(shù)據(jù),2019-2030 年,AR 對全球 GDP 貢獻將從 330 億美元提升至 10924 億 美元,VR 對全球 GDP 貢獻將從 135 億美元提升至 4505 億美元,AR 貢獻更大。
對于不同國家而言,AR/VR 不僅能對 GDP 增長有所貢獻,還能提供更多的就業(yè)崗位。根據(jù) PwC 數(shù)據(jù),2019-2030 年,AR/VR 對全球主要國家的 GDP 和就業(yè)崗位都有一定拉動作用, 其中對美國 GDP 貢獻為 5370 億美元,就業(yè)崗位 232.2 萬個;對中國 GDP 貢獻為 1833 億 美元,就業(yè)崗位 682.3 萬個;對日本 GDP 貢獻為 1432 億美元,就業(yè)崗位 53.3 萬個。
產(chǎn)業(yè)鏈方面,AR/VR 產(chǎn)業(yè)鏈供應商眾多,芯片廠商包括德州儀器、高通、聯(lián)發(fā)科、AM D、全 志科技、瑞芯微等;傳感器廠商包括意法、博世、村田等;顯示屏廠商包括三星、京東方、 深天馬等;攝像頭廠商包括舜宇、索尼、三星、水晶光電、聯(lián)創(chuàng)電子等;整機代工廠商包括 歌爾股份等;終端品牌包括 Oculus、谷歌、微軟、Magic Leap、HTC、華為、索尼、Pico、 DPVR 等。(報告來源:未來智庫)
1.4 車載攝像頭:汽車智能化帶動多攝快速普及
隨著手機攝像頭多攝普及度提升,未來更多將朝變焦和高像素方向升級,汽車作為一款大型 終端,我們認為,隨著 360 全息影像滲透率提升、自動駕駛技術(shù)逐步升級發(fā)展,車載攝像頭 將迎來更大提升空間。
按照車載攝像頭在整車中的應用,可分為前視、環(huán)視、后視、側(cè)視以及內(nèi)置 5 種類型。對于前視攝像頭,雙目相比單目性能更優(yōu),但是由于需要更高算力芯片支持,成本較高,難以快 速普及,因此目前仍以單目為主。
根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2015-2020 年,全球車載攝像頭鏡頭出貨量整體穩(wěn)步上升,2015 年為 5961 萬件,2019 年為 11664 萬件,2020 年由于疫情影響,出貨量略有下滑至 10964 萬件。市場格局來看,以中國、日本廠商為主,舜宇光學占比 32%,排名第 1;麥克賽爾占 比 8%,排名第 2;富士膠片占比 5%,排名第 3。
目前車載攝像頭滲透率不高,根據(jù) AI 車庫數(shù)據(jù),各類攝像頭中,后視攝像頭滲透率最高,為 50%;其次是前視攝像頭 30%;側(cè)視攝像頭 22%;內(nèi)置攝像頭僅為 7%。單車平均搭載攝像 頭數(shù)量也將隨著自動駕駛級別升級同步提升。L1 和 L2 級別為 3-5 顆,L3 級別大約為 8 顆, 到了 L4 和 L5 級別將增加至 10-20 顆。整體而言,車載攝像頭提升空間仍然較大。
車載攝像頭包括鏡頭、模組、芯片、軟件算法等。鏡頭廠商中,舜宇光學全球第 1,國內(nèi)廠 商聯(lián)創(chuàng)電子和歐菲光亦有所布局;模組廠商中,國外廠商包括大陸、麥格納、法雷奧,中國 廠商有比亞迪、德賽西威、歐菲光等;CMOS 芯片中,安森美全球第 1,此外還有索尼、三 星、韋爾股份(豪威科技)、思特威等;軟件算法主要廠商有 Mobileye、地平線、極目等。
2、半導體:缺芯驅(qū)使行業(yè)步入景氣周期,政策+資金支持力保供應鏈安全
2.1 缺芯問題依然嚴峻,半導體行業(yè)仍處于新一輪景氣周期
自 2020 年下半年以來,汽車等行業(yè)芯片供不應求的局面較為嚴峻,我們認為,汽車芯片短 缺,根本原因是由于半導體芯片的供需失衡。需求端方面,新能源汽車的迅速增長和汽車“新 四化”推動了汽車半導體芯片的整體和單車需求,受疫情影響,車企砍單的同時筆電、平板 需求大漲以及手機廠商、經(jīng)銷商囤貨,導致芯片產(chǎn)能被搶占。供給端方面,車規(guī)級芯片生產(chǎn) 要求高,開發(fā)周期長,技術(shù)大多被西方廠商壟斷,短期難以找到替代者,此外,MCU 的生產(chǎn) 也主要由臺積電代工,產(chǎn)能供給存在瓶頸,F(xiàn)oundry 廠普遍對 8 英寸晶圓廠擴產(chǎn)意愿不強, 主要以擴產(chǎn) 12 英寸為主,重點供給手機芯片等高端制程,再加上 2020 年以來的各種火災、 地震、停電等因素影響,導致 2021 年的車規(guī)級芯片供給疲軟。
面對芯片短缺,一方面是臺積電等廠商加大供給,但另一方面,一些渠道經(jīng)銷商看準時機, 借機囤貨,加重了本就缺芯的現(xiàn)狀。為此,8 月 3 日,國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布公告稱:
針對汽車芯片市場哄抬炒作、價格高企等突出問題,近日,市場監(jiān)管總局根據(jù)價格監(jiān)測和舉 報線索,對涉嫌哄抬價格的汽車芯片經(jīng)銷企業(yè)立案調(diào)查。下一步,市場監(jiān)管總局將持續(xù)關(guān)注 芯片等重要商品市場價格秩序,進一步加大監(jiān)管執(zhí)法力度,嚴厲查處囤積居奇、哄抬價格、 串通漲價等違法行為。通過行政手段維護了市場的穩(wěn)定。
目前手機、PC、汽車等出貨量基本穩(wěn)定,半導體已經(jīng)進入 HPC 和 5G 的 Mega Trend 時代, 來自 5G 和 HPC 相關(guān)應用的大趨勢導致未來幾年對 HPC 及低功耗的需求大幅增加。因此, 未來看需求,不僅是終端出貨量,而且還包括單個終端內(nèi)硅含量的增加,包括汽車、服務器、 PC、手機、HPC 等應用都將驅(qū)動硅含量提升。福特、英特爾、中芯國際、美光等多家車企及 半導體企業(yè)高管表示,預計芯片供應緊張問題將延續(xù)至 2022 年甚至 2023 年,供不應求的局 面將持續(xù)存在,在此背景下,半導體廠商紛紛開始擴產(chǎn)以滿足市場需求,其中臺積電計劃在 南京、高雄、美國、日本新建或擴產(chǎn),中芯國際計劃在北京、上海臨港自貿(mào)區(qū)、深圳坪山擴 產(chǎn),整個行業(yè)仍處于新一輪景氣周期。
2.2 政策+資金支持,國產(chǎn)替代是大勢所趨
在行業(yè)發(fā)展過程中,國家先后頒布了一系列政策措施支持半導體行業(yè)發(fā)展。除了政策支持,資金支持亦不可少,國家先后設(shè)立了大基金一期和二期。其中,大基金一期 募資 1387.2 億元,撬動社會資金超 5000 億元,投資范圍覆蓋了設(shè)備、材料、制造、設(shè)計、 封測上中下游各個環(huán)節(jié)。2019 年下半年開始大基金一期進入回收期,各機構(gòu)陸續(xù)減持,大基 金二期將承接一期職能,繼續(xù)促進國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
大基金二期于 2019 年 10 月 22 日注冊成立,注冊資本 2041.5 億元人民幣。目前大基金二 期已對外投資多家科技型企業(yè),包括中芯國際、中微公司、北方華創(chuàng)、南大光電、華天科技、 睿力集成、紫光展銳、思特威、沛頓存儲、佰維存儲、長川智能、艾派克、智芯微等,重點 布局信息技術(shù)、高端制造業(yè)等,主要分布在上海、廣東、北京、安徽等地區(qū)。
此外,科創(chuàng)板設(shè)立與創(chuàng)業(yè)板注冊制改革,也給半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力保障。在定位上, 科創(chuàng)板突出“硬科技”特色,主要服務符合國家戰(zhàn)略、突破關(guān)鍵核心技術(shù)、市場認可度高的 科技創(chuàng)新企業(yè),重點支持新一代信息技術(shù)、高端裝備、新材料、新能源、節(jié)能環(huán)保以及生物 醫(yī)藥等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。創(chuàng)業(yè)板則主要服務成長型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè),支持傳統(tǒng) 產(chǎn)業(yè)與新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式深度融合。創(chuàng)業(yè)板作為存量板塊,充分借鑒了科創(chuàng) 板的經(jīng)驗,并在一些制度上做了差異化設(shè)計和過渡安排。此舉不僅有效發(fā)揮直接融資功能, 疏通拓寬了資本市場入口,更激活存量市場,帶動全市場煥發(fā)新氣象,推動新經(jīng)濟發(fā)展。
2021 年 9 月 3 日,北京證券交易所注冊成立,2021 年 11 月 15 日,北京證券交易所正式開 市,未來將與滬深交易所、區(qū)域性股權(quán)市場堅持錯位發(fā)展與互聯(lián)互通,培育一批專精特新中 小企業(yè),共同為中國的科技發(fā)展注入動能。
2.3 持續(xù)看好技術(shù)壁壘高,國產(chǎn)化率低的優(yōu)質(zhì)賽道
作為高端制造業(yè)的代表,自中美貿(mào)易戰(zhàn)、新冠疫情爆發(fā)以及華為芯片斷供以來,中國半導體 供應鏈安全的重要性愈發(fā)凸顯,從國家到社會,再到產(chǎn)業(yè)都非常重視,因此,半導體行業(yè)未 來依然是我們堅定看好的重要方向。半導體行業(yè)細分領(lǐng)域眾多,我們看好具備高技術(shù)壁壘, 同時國產(chǎn)化率仍然較低,未來國產(chǎn)替代空間較大的賽道。包括 IC 上游的 EDA+IP,設(shè)計類的 射頻前端芯片,制造+封測上游的設(shè)備和材料,以及受益于碳達峰+碳中和的功率半導體。
2.3.1 EDA+IP:IC 上游的核心支撐
1)EDA:IC 設(shè)計+制造+封測強力輔助
集成電路設(shè)計環(huán)節(jié)是根據(jù)芯片規(guī)格要求,通過系統(tǒng)設(shè)計、邏輯設(shè)計、電路設(shè)計和物理設(shè)計, 最終形成設(shè)計版圖的過程,其上游的 EDA 供應商和 IP 供應商分別提供芯片設(shè)計所需的自動 化軟件工具和搭建 SoC 所需的核心功能模塊,重要性不言而喻。
EDA 是 Electronic Design Automation 的簡稱,即電子設(shè)計自動化,是指利用計算機輔助設(shè) 計(CAD)軟件,來完成超大規(guī)模集成電路(VLSI)芯片的功能設(shè)計、綜合、驗證、物理設(shè) 計(包括布局、布線、版圖、設(shè)計規(guī)則檢查等)等流程的設(shè)計方式,EDA 能夠大幅減少研發(fā) 人員工作量,極大提升集成電路設(shè)計效率,縮短周期并且節(jié)約成本。除了集成電路設(shè)計,EDA 工具同樣是制造、封裝、測試等工作的必備工具,是貫穿整個集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略基礎(chǔ)支 柱之一。隨著行業(yè)的快速發(fā)展,集成電路在設(shè)計規(guī)模、復雜度、工藝先進性等方面不斷提升, 因此,EDA 工具的作用更加突出,已成為提高設(shè)計效率、加速產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步與革新的關(guān)鍵因 素。2020 年整個 EDA 行業(yè)規(guī)模 115 億美元,卻支撐著超過 4000 億美元規(guī)模的集成電路行 業(yè),數(shù)萬億美元的電子信息產(chǎn)業(yè)以及數(shù)十萬億美元的數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)。
EDA 連接了集成電路設(shè)計、制造和封測環(huán)節(jié),產(chǎn)業(yè)鏈上游包括硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)、開發(fā)工 具及其他輔助性軟件等,中游為各類 EDA 工具的開發(fā),下游包括集成電路設(shè)計、制造和封測 相關(guān)廠商。
根據(jù)下游應用產(chǎn)品的不同,EDA 各細分產(chǎn)品又可分為 CAE、IC、PCB/MCM、SIP 以及服務。 根據(jù) ESD Alliance 數(shù)據(jù),2020 年 SIP 占比最大,為 35.2%;CAE 占比 31.9%,排名第二; IC 占比 20.4%,排名第 3。2015-2020 年復合增速方面,IC 增速最快,為 10.3%,其次為 PCB/MCM,為 9.6%。
中國 EDA 市場規(guī)模近年來穩(wěn)步增長,2020 年為 66.2 億元,預計到 2026 年將達到 117 億 元。市場格局方面,2020 年 Synopsys、Cadence 以及 Siemens EDA 依然占據(jù)中國大部分 市場,合計占比 77.7%,中國廠商華大九天排名第 4,占比 5.9%。
2018-2020 年,中國 EDA 廠商境內(nèi)銷售額分別為 2.8/4.6/7.6 億元,在中國 EDA 市場中占比 穩(wěn)步提升,從 2018 年的 6.24%提升至 2020 年的 11.48%。中國 EDA 企業(yè)數(shù)量也不斷攀升, 2001年僅有1家,到了 2020 年已經(jīng)達到28家之多,其中華大九天2020年收入占比45.6%。
按照收入規(guī)模劃分,目前全球 EDA 廠商主要分為 3 個梯隊,第一梯隊公司營收規(guī)模大于 10 億美元以上,包括 Synopsys、Cadence 以及 Siemens EDA,擁有完整的、有總體優(yōu)勢的全 流程產(chǎn)品,在部分領(lǐng)域具有絕對優(yōu)勢;第二梯隊公司營收規(guī)模在 5000 萬-4 億美元之間,主 要包括華大九天、Ansys、Silvaco 等,擁有特定領(lǐng)域全流程,在局部領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先;第三梯 隊公司營收規(guī)模小于 3000 萬美元,主要包括國微集團、概倫電子、芯華章等,共有大約 50 家公司,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。
相比于 Synopsys、Cadence 以及 Siemens EDA 三巨頭,中國 EDA 廠商起步晚,營收規(guī)模 小,市占率低,因此,學習和借鑒三巨頭的成長史就顯得尤為重要。回顧三巨頭發(fā)展歷史, 由于 EDA 工具分類繁雜,企業(yè)在初創(chuàng)時通常僅擁有或擅長部分點工具,但是當發(fā)展到一定 階段后,僅靠自研難以保持行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢,因此通過并購或者技術(shù)引進便成為了企業(yè)快速完 善自身產(chǎn)品線,提升綜合技術(shù)實力的重要途徑。在 1982-2020 年期間,三巨頭直接參與的并 購就有大約 200 起。其中 Synopsys 最多,并購 80 起,Cadence 和 Siemens EDA 分別為 62 起和 66 起。
回顧中國 EDA 行業(yè)發(fā)展歷史,1986-1994 年為起步階段,由于巴統(tǒng)禁運的限制,E DA 軟件 無法進入中國,中國開始進行 EDA 技術(shù)的自主研發(fā)與攻關(guān),1988 年啟動了國產(chǎn) EDA 工具 “熊貓系統(tǒng)”的研發(fā)工作,并在 90 年代初研發(fā)成功了中國歷史上第一款具有自主知識產(chǎn)權(quán) 的 EDA 工具——“熊貓 ICCAD 系統(tǒng)”,填補了中國在這一領(lǐng)域的空白;1994-2008 年為停 滯階段,1994 年巴統(tǒng)解散,美國解除對中國 EDA 軟件封鎖,國外 EDA 工具大量進入中國, 缺少政策和市場支持的國內(nèi) EDA 工具研發(fā)和應用陷入低谷,導致熊貓 EDA 未能被廣泛使用; 2008 至今屬于新的發(fā)展期,2008 年國產(chǎn) EDA 行業(yè)重新獲得了國家鼓勵和扶持,本土廠商 如華大九天、概倫電子、廣立微、國微集團、芯和半導體等相繼誕生,國內(nèi) EDA 行業(yè)發(fā)展呈 現(xiàn)一片欣欣向榮的態(tài)勢。
目前能夠提供具有國際競爭力的全流程工具的企業(yè)只有 Synopsys、Cadence 以及 Siemens EDA 三家,發(fā)展均超過 30 年歷史。Synopsys 是全球排名第一的電子設(shè)計自動化(E DA) 解決方案提供商,主攻數(shù)字芯片設(shè)計、靜態(tài)時序驗證確認以及 SIP;Cadence 主攻模擬、數(shù) 模混合平臺、數(shù)字后端等;Siemens EDA 主攻后端驗證、可測試性設(shè)計、光學臨近修正等。 國內(nèi)企業(yè)中,華大九天是行業(yè)龍頭,能夠提供模擬電路設(shè)計全流程 EDA 工具系統(tǒng)、數(shù)字電路 設(shè)計 EDA 工具、平板顯示電路設(shè)計全流程 EDA 工具系統(tǒng)和晶圓制造 EDA 工具等,公司目 前主要模擬電路設(shè)計全流程 EDA 工具系統(tǒng)中,電路仿真工具支持 5nm 先進制程,其他模擬 電路設(shè)計 EDA 工具支持 28nm 工藝制程,部分工具達到國際領(lǐng)先水平,未來將致力于實現(xiàn) EDA 全流程、全細分領(lǐng)域覆蓋。國內(nèi)其他本土 EDA 企業(yè)難以提供全流程產(chǎn)品,但在部分細 分領(lǐng)域也具有一定特點。
2)IP:設(shè)計行業(yè)的重要模式
除了 EDA,IP 也是集成電路設(shè)計上游的重要支撐。半導體 IP 是指已驗證的、可重復利用的、 具有某種確定功能的集成電路模塊,半導體 IP 授權(quán)業(yè)務主要是將集成電路設(shè)計時所需用到 的經(jīng)過驗證、可重復使用且具備特定功能的模塊(即半導體 IP)授權(quán)給客戶使用,并提供相應的配套軟件。目前絕大部分的 SoC 都是基于多種不同 IP 組合進行設(shè)計的,IP 在集成電路 設(shè)計開發(fā)中已成為不可或缺的要素。
IP 的作用主要有 4 個:1)使芯片設(shè)計化繁為簡,縮短芯片設(shè)計周期,提高復雜芯片設(shè)計的 成功率;2)IP 開發(fā)和 IP 復用技術(shù)使小公司設(shè)計大芯片成為可能;3)使系統(tǒng)整機企業(yè)可以 設(shè)計自己的芯片,提升自主創(chuàng)新能力和整機系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)含量;4)使芯片設(shè)計行業(yè)擺 脫傳統(tǒng) IDM 模式,成為產(chǎn)業(yè)鏈上獨立的行業(yè),促進了芯片設(shè)計業(yè)迅猛發(fā)展。
中國廠商芯原股份是國內(nèi)龍頭,2020 年全球市占率 2%,排名第 7,國內(nèi)排名第 1,公司目 前擁有 GPU、NPU、VPU、DSP、ISP 和 Display Processor 六類處理器 IP、1400 多個數(shù) 模混合 IP 和射頻 IP,IP 種類豐富,具有較強競爭力。但是在占比最大的 CPU IP 領(lǐng)域,由 于技術(shù)壁壘高,全球主要還是被 ARM 和 Synopsys 壟斷,國產(chǎn)化空白亟需填補。此外,芯原 股份在 2018 年牽頭成立了中國 RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRVIC),并擔任聯(lián)盟首任理事長單位。
2.3.2 射頻前端芯片:手機通訊關(guān)鍵部件,受益 5G 滲透量價齊升
射頻前端指位于射頻收發(fā)器與天線之間的中間模塊,其功能為無線電磁波信號的發(fā)送和接收,是移動終端設(shè)備實現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接、Wifi、藍牙、GPS 等無線通信功能所必需的核心模塊。 主要應用于手機、通信基站等通訊系統(tǒng),射頻前端與基帶、射頻收發(fā)器和天線共同實現(xiàn)無線 通訊的兩個本質(zhì)功能,即將二進制信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l率無線電磁波信號并發(fā)送,以及接收無線 電磁波信號并將其轉(zhuǎn)化為二進制信號。射頻前端芯片能夠保證手機等正常撥打電話和連接網(wǎng) 絡(luò),在無線通信中至關(guān)重要。
射頻前端包含濾波器(Filters)、功率放大器(PA)、射頻開關(guān)(RF Switch)、天線調(diào)諧開關(guān) (Antenna Switch)、雙工器(Duplexer)、低噪聲放大器(LNA)等射頻器件: 濾波器(Filters):負責濾除特定頻率以外的頻率成分,允許信號中特定的頻率成分通過,從 而將輸入的多種射頻信號中特定頻率的信號輸出,提高信號的抗干擾性及信噪比; 功率放大器(PA):將調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率放大,以輸出到天線上輻射出去;
射頻開關(guān)(Switch):主要用于在移動智能終端設(shè)備中主要用于對信號傳輸路徑上(接收或發(fā) 射)不同頻率或不同通信制式下的信號進行切換; 天線調(diào)諧開關(guān)(Antenna Tuning Switch):射頻開關(guān)的一種,使天線在任何頻率上均有最大 的輻射功率; 雙工器(Duplexer):由兩組不同頻率的帶阻濾波器組成,中繼臺的主要配件,其作用是將發(fā) 射和接收訊號相隔離,保證接收和發(fā)射都能同時正常工作;
低噪聲放大器(LNA):主要用于通信系統(tǒng)中將接收自天線的信號放大,以便于后級的電子設(shè) 備處理。 射頻前端市場主要被美國、日本企業(yè)占據(jù),根據(jù) Yole 數(shù)據(jù),2020 年射頻前端市場格局中, Skyworks 占比 24%,排名第 1;Qorvo 占比 21%,排名第 2;博通(Avago,2016 年 A vago 收購博通后沿用了后者的公司名稱)占比 20%,村田占比 20%,分列第 3-4 名。
根據(jù)實現(xiàn)方式不同,濾波器可分為 LC 濾波器、腔體濾波器、介質(zhì)濾波器、聲學濾波器等, 其中 LC 濾波器主要用于電力諧波治理,腔體濾波器、介質(zhì)濾波器主要應用于通信設(shè)備的宏 基站、小基站等,而聲學濾波器由于體積小、性能高,更適用于設(shè)備尺寸較小、功率較低的 智能手機領(lǐng)域。根據(jù)使用頻率不同,聲學濾波器主要分為表面聲波濾波器(SAW Filter)和 體聲波濾波器(BAW Filter),SAW 濾波器適用于低頻段,2G/3G/4G 時代,SAW 濾波器憑 借較低成本優(yōu)勢主導射頻濾波器市場;BAW 濾波器適用于高頻段,在 5G 時代,隨著頻率從 sub-6 升級到毫米波,BAW 的性能優(yōu)勢將更加明顯。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù),體聲波濾波器占比將 越來越高,預計到 2022 年占比將超過 60%。
全球濾波器市場主要被美國、日本企業(yè)壟斷,根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù),2020 年 SAW 濾波器市場 格局中,村田占比 50%,TDK 占比 22%,太陽誘電占比 15%;BAW 濾波器集中度更高,博 通占比 56%,Qorvo 占比 38%,二者合計占比 94%。
全球 PA 市場主要被美國企業(yè)主導,根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù),2020 年 Skyworks 占比 35%,博通 占比 22%,Qorvo 占比 17%。LNA 和開關(guān)市場格局中,雖然美國企業(yè)仍占據(jù)主導,但是中 國企業(yè)已經(jīng)有所突破,其中 Qorvo 占比 35%,Skyworks 占比 23%,中國廠商卓勝微占比 8%,未來將在 SAW 領(lǐng)域深入布局。
整體而言,射頻前端芯片主要被美國、日本企業(yè)占據(jù),國產(chǎn)化率仍然較低,其中 Skyworks 在 PA、SAW 濾波器、射頻開關(guān)等產(chǎn)品上都有完善的產(chǎn)品覆蓋,并在芯片集成為模組方面有較 強能力;Qorvo 在射頻產(chǎn)品領(lǐng)域提供商中占據(jù)領(lǐng)導地位,公司著重定位于高端射頻濾波器產(chǎn) 品;博通提供無線嵌入式解決方案和射頻組件產(chǎn)品,包括全套的射頻前端產(chǎn)品,公司在射頻 前端領(lǐng)域的布局較久,在射頻前端模塊和射頻濾波器方面的實力較強,與 Qorvo 共同占據(jù)全 球 94%的 BAW 濾波器市場;村田提供包括射頻濾波器、射頻開關(guān)等多種射頻前端芯片,其 SAW 射頻濾波器方面技術(shù)領(lǐng)先。此外,高通主要產(chǎn)品有濾波器(SAW、TC-SAW、BAW 等)、 雙工器、模組等。太陽誘電主要產(chǎn)品有濾波器(SAW 等)、雙工器、模組等。
中國企業(yè)中,已在 SAW、PA、LNA、開關(guān)等領(lǐng)域有所布局。射頻前端龍頭企業(yè)卓勝微布局了射頻開關(guān)、LNA、濾波器(SAW)、PA 等產(chǎn)品,其中射頻開關(guān)、LNA 等射頻前端芯片已應用 于三星、小米、華為、Vivo、OPPO、聯(lián)想、魅族、TCL 等國內(nèi)外終端廠商產(chǎn)品;麥捷科技 主要射頻前端產(chǎn)品為 SAW 等,唯捷創(chuàng)芯主要產(chǎn)品為 4G PA,2020 年公司 4G PA 產(chǎn)品出貨 量位居國內(nèi)廠商第一,此外還有部分射頻開關(guān),主要客戶有小米、OPPO、Vivo 等;好達電 子主攻濾波器(SAW、TC-SAW)、雙工器、諧振器等;中電 26 所主要產(chǎn)品為濾波器(SAW)、 雙工器等;德清華瑩主要產(chǎn)品為濾波器(SAW)、諧振器等;飛驤科技主要向市場提供 PA(產(chǎn) 品涵蓋 2G、3G、4G、5G、WiFi、IoT)、射頻開關(guān)、射頻前端模塊產(chǎn)品;昂瑞微(前身是中 科漢天下)主要產(chǎn)品為 PA(覆蓋 2G、3G、4G、5G 全系列);慧智微、海思和紫光展銳亦 在射頻前端芯片有所布局。
對比全球射頻前端企業(yè),美國、日本企業(yè)規(guī)模較大,但是普遍增速不高,中國企業(yè)由于起步 較晚,收入規(guī)模較小,但是增速較快,我們認為,隨著國內(nèi)企業(yè)射頻前端技術(shù)不斷突破,未 來國產(chǎn)化率有望穩(wěn)步提升。
2.3.3 設(shè)備+材料:半導體制造的上游核心支柱
1)半導體設(shè)備:大國重器正在崛起
晶圓制造過程是芯片制造最為核心的環(huán)節(jié),晶圓制造中的七大步驟分別為熱處理(氧化/擴散 /退火)、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、清洗、拋光。通常熱處理、光刻、刻蝕、離子注 入、薄膜沉積、清洗步驟需要重復進行若干次,之后進行 CMP 及金屬化,最終還需要進行 前道量測,只有量測合格的芯片方可進入到封裝測試環(huán)節(jié)。其中,熱處理(氧化/擴散/ 退火) 工藝主要用到氧化爐、擴散爐、退火爐;光刻工藝主要用到光刻機、涂膠顯影/去膠設(shè)備;刻 蝕工藝主要用到刻蝕機;離子注入工藝主要用到離子注入機;薄膜沉積工藝主要 用到 PVD/CVD/ALD 設(shè)備;清洗工藝主要用到清洗機;拋光工藝主要用到 CMP 設(shè)備;量測則用 到膜厚/OCD 關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備、電子束量測設(shè)備等。
封裝測試包括封裝和測試兩個環(huán)節(jié),封裝過程主要包括背面減薄、晶圓切割、貼片、引線鍵 合、模塑和切筋/成型,需用到減薄機、切割機、貼片機、烤箱、引線鍵合機、注塑機以及切 筋/成型設(shè)備等。封裝結(jié)束后做最后的成品測試,主要用到測試機、探針臺、分選機等。測試合格后的芯片將被應用于消費電子、IoT、汽車電子、工控、醫(yī)療、通信等各下游領(lǐng)域。
2005-2020 年,受消費電子、PC 等下游景氣度提升拉動,全球半導體需求整體向好,根據(jù) SEMI 及 SEAJ 數(shù)據(jù),全球半導體設(shè)備市場規(guī)模呈現(xiàn)總體上升趨勢,2005 年為 328. 8 億美 元,2020 年達到歷史最高的 711.9 億美元,同比增長 19.1%。分國家和地區(qū)看,日本呈現(xiàn)先 降后升的趨勢,2020 年規(guī)模為 75.8 億美元,占比 10.7%;北美則先升后降,2020 年規(guī)模為 65.3 億美元,占比 9.2%;歐洲整體穩(wěn)中略降,2020 年規(guī)模為 26.4 億美元,占比 3.7% ;韓 國整體呈上升趨勢,2020 年規(guī)模為 160.8 億美元,占比 22.6%;中國臺灣亦呈上升趨勢, 2020 年規(guī)模為 171.5 億美元,占比 24.1%;中國大陸增速最塊,規(guī)模最大,2020 年規(guī)模為 187.2 億美元,占比 26.3%。自 2018 年開始 Foundry 廠的建設(shè)帶動中國大陸半導體設(shè)備需 求量快速增長,2020 年中國大陸首次成為全球最大的半導體設(shè)備銷售市場。我們認為,在中 美貿(mào)易戰(zhàn)背景下,半導體國產(chǎn)替代已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)共識,作為行業(yè)上游的重要環(huán)節(jié),未來中國 半導體設(shè)備廠商有望充分享受中國大陸乃至全球 Foundry 廠擴產(chǎn)帶來的 Capex 紅利,景氣 度有望持續(xù)提升。
隨著 HPC、AI 與 AIoT 等新興科技對高端處理器與 SoC 需求不斷增長,晶圓代工產(chǎn)能供不 應求,進而推升半導體設(shè)備發(fā)展,根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),2021Q2 全球半導體設(shè)備市場規(guī)模達到 249 億美元,同比增長 48%。其中中國大陸 82.2 億美元,同比增長 79%,排名第 1;韓國 66.2 億美元,同比增長 48%,排名第 2;中國臺灣 50.4 億美元,同比增長 44%,排名第 3; 日本 17.7 億美元,同比增長 2%,排名第 4;北美 16.8 億美元,同比增長 2%,排名第 5; 歐洲 7.1 億美元,同比增長 54%;其他國家/地區(qū) 8.4 億美元,同比增長 129%。2021Q2 中 國占全球占比達到 53.3%,已成為全球最大的半導體設(shè)備銷售市場。
半導體設(shè)備主要包括前道工藝設(shè)備和后道工藝設(shè)備,前道工藝設(shè)備為晶圓制造設(shè)備,后道工 藝設(shè)備包括封裝設(shè)備和測試設(shè)備,其他類型設(shè)備主要包括硅片生長設(shè)備等。根據(jù) SEM I 數(shù)據(jù), 2006-2020 年,晶圓制造設(shè)備整體規(guī)模及占比穩(wěn)步提升,規(guī)模從 287.4 億美元提升至 5 86.7 億美元,占比從 71.0%提升至 82.4%,是半導體設(shè)備行業(yè)最核心的一環(huán);封裝設(shè)備保持基本 穩(wěn)定,從 24.6 億美元提升至 38.8 億美元,占比從 6.08%下降至 5.5%;測試設(shè)備先降后升, 從 2006 年的 64.2 億美元降至 2013 年的 27.2 億美元低點之后,到 2020 年又提升至 60.2 億美元,占比則從 15.9%下降至 8.5%。
展望未來,受益于消費電子、5G、汽車電子、IoT 需求拉動,頭部晶圓廠為應對各種芯片缺 貨擴充產(chǎn)能,Capex 有望持續(xù)創(chuàng)新高,帶動了大量半導體設(shè)備的采購需求,根據(jù) SEM I 預測, 全球半導體設(shè)備市場規(guī)模 2021 年將達到 953 億美元,同比增長 33.9%;2022 年將達到 1013 億美元,同比增長 6.3%。
根據(jù) SEMI、Gartner 等數(shù)據(jù),2020 年晶圓制造設(shè)備占全部半導體設(shè)備份額約 82%,其中光 刻設(shè)備、刻蝕機和薄膜沉積設(shè)備占比最大,分別約為 25%、17%和 24%,合計占比 66%。 后道工藝設(shè)備中,封裝設(shè)備占比約 5%,測試設(shè)備占比約 8%。單晶爐等其他設(shè)備占比約 4%。 總體而言,在整個半導體設(shè)備中,晶圓制造設(shè)備最為重要,其中又以光刻設(shè)備、刻蝕機、薄膜沉積設(shè)備最為核心。
根據(jù) VLSI Research 數(shù)據(jù),2020 年全球半導體設(shè)備廠商 Top15 排名中,美國應用材料營收 163.7 億美元,占比 17.7%,排名第一;荷蘭阿斯麥營收 154.0 億美元,占比 16.7% ,排名 第二;美國泛林半導體營收 119.3 億美元,占比 12.9%,排名第三。
行業(yè) Top5 廠商合計占 比 65.5%,Top10 廠商合計占比 76.6%,Top15 廠商合計占比 82.6%,集中度較高。 全球 Top15 廠商中,美國有 4 家,分別是應用材料、泛林半導體、科磊和泰瑞達,合計占比 38.9%;荷蘭有 2 家,分別是阿斯麥和先域,合計占比 18.3%;日本有 7 家,分別是東京電 子、愛德萬、迪恩士、日立高科、國際電氣、尼康和大福,合計占比 23.2%;韓國 1 家,為 細美事,占比 1.1%;新加坡 1 家,為 ASM 太平洋科技,占比 1.1%。Top15 廠商中,美國、 日本和荷蘭廠商合計占比 80.4%,在半導體設(shè)備行業(yè)地位舉足輕重。
2020 年中國大陸已經(jīng)成為最大的半導體設(shè)備市場,但全球 Top15 設(shè)備商沒有中國企業(yè),中 國半導體設(shè)備明顯落后于美國、荷蘭、日本等,國產(chǎn)化率整體不足 20%,相對較低,供給和 需求嚴重不匹配,國產(chǎn)替代、自主可控需求迫切。目前,國內(nèi)也涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀本土企業(yè), 根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù),2019 年中國半導體設(shè)備五強企業(yè)分別為北方華創(chuàng)、中微公 司、中電科電子裝備集團、盛美上海以及拓荊科技。我們認為,隨著未來企業(yè)研發(fā)不斷投入、 經(jīng)驗不斷迭代升級、同時 Foundry 廠加速認證和導入本土設(shè)備商,行業(yè)景氣度將不斷攀升, 國內(nèi)半導體設(shè)備商將迎來快速發(fā)展期。
2)半導體材料:大國利劍勇攀高峰
半導體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要材料。按照工藝制 程,可分為晶圓制造材料和封裝材料。其中,晶圓制造材料主要包括硅片、掩膜版、光刻膠、 光刻膠輔助材料、濕化學品、特種氣體、靶材、拋光材料等。封裝材料主要有封裝基板、引 線框架、切割材料、鍵合絲、陶瓷封裝體、封裝樹脂、芯片粘接材料等。
按照代際,半導體材料可分為第一代、第二代和第三代:
1)第一代半導體材料主要是指硅(Si)、鍺元素(Ge)半導體材料。主要用于制造集成電路, 并廣泛應用于手機、電腦、電視、航空航天、各類軍事工程和迅速發(fā)展的新能源、光伏產(chǎn)業(yè);
2)第二代半導體材料主要是指化合物半導體材料,如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP);三元 化合物半導體,如 GaAsAl、GaAsP;還有一些固溶體半導體,如 Ge-Si、GaAs-GaP ;玻璃 半導體(又稱非晶態(tài)半導體),如非晶硅、玻璃態(tài)氧化物半導體;有機半導體,如酞菁、酞菁 銅、聚丙烯腈等。主要用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件,是制作高性能微波、 毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料,廣泛應用于衛(wèi)星通訊、移動通訊、光通信和 GPS 導航 等領(lǐng)域;
3)第三代半導體材料主要以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化 鋁(AlN)為代表的寬禁帶(Eg>2.3eV)半導體材料,主要應用于半導體照明、電力電子器 件、激光器和探測器等。相比于第一代、第二代半導體材料,第三代半導體材料禁帶寬度更 寬,擊穿電場更高、熱導率更高、電子飽和速率更高、抗輻射能力更強,因而更適合于制作 高溫、高頻、抗輻射及大功率器件,通常又被稱為寬禁帶半導體材料,也稱為高溫半導體材 料。
根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),2006-2020 年全球半導體材料市場規(guī)模呈現(xiàn)波動狀態(tài),在 2017 年后,受 益于下游需求拉動,晶圓廠擴產(chǎn)等因素拉動,行業(yè)規(guī)模呈上升趨勢,2020 年創(chuàng)歷史新高,達 到 553 億美元。分國家和地區(qū)看,日本整體穩(wěn)中略降,2020 年為 77.4 億美元,占比 1 4%; 北美維持基本穩(wěn)定,2020 年為 55.3 億美元,占比 10%;歐洲先降后升,2020 年為 38. 7 億 美元,占比 7%;韓國整體呈上升趨勢,2020 年為 94 億美元,占比 17%;中國臺灣亦呈上 升趨勢,2020 年為 121.7 億美元,占比 22%,為全球半導體材料市場規(guī)模最高的地區(qū);中 國大陸增速最塊,從 2006 年至 2020 年增長超過 3 倍,2020 年為 99.5 億美元,占比 18%。 2020 年中國半導體材料市場規(guī)模 221.2 億美元,占比 40%,為全球半導體材料市場規(guī)模最 高的國家。我們認為,在中美貿(mào)易戰(zhàn)背景下,半導體國產(chǎn)替代已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)共識,半導體材 料作為晶圓制造和封測過程的關(guān)鍵上游支撐,重要性不言而喻,未來中國半導體材料廠商有 望充分受益于中國及全球 Foundry 廠擴產(chǎn)以及國產(chǎn)替代的紅利,景氣度持續(xù)提升。
按照工藝制程,半導體材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料,根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),2006-2020 年,晶圓制造材料市場規(guī)模穩(wěn)步提升,從 217 億美元提升至 349 億美元,占比從 58.3%提升 至 63.1%;封裝材料市場規(guī)模先升后降,從 2006 年的 155.4 億美元提升至 2011 年的 2 36.2 億美元高點之后,到 2020 年下降至 204 億美元,占比從 41.7%下降至 36.9%。
展望未來,受益于消費電子、5G、汽車電子、IoT、通信、航空航天、國防等下游需求拉動, Foundry 廠為應對各種芯片缺貨擴充產(chǎn)能,提升 Capex,將帶動半導體材料的采購需求,根 據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),預計 2021 年全球半導體材料市場規(guī)模將達到 587 億美元,同比增長 6.1%。
晶圓制造材料主要包括硅片、電子特氣、掩膜版、光刻膠、光刻膠輔助材料、濕化學品、靶 材、拋光材料等。其中硅片為晶圓制造基底材料;電子特氣用于氧化、還原、除雜;掩膜版 是 IC 制造過程中的圖形轉(zhuǎn)移工具或母版,用于下游電子元器件行業(yè)批量復制生產(chǎn);光刻膠經(jīng) 光照后,在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應,使得溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化,經(jīng)適當 的溶劑處理,溶去可溶性部分,得到所需圖像;拋光材料用于實現(xiàn)平坦化。封裝材料主要有 封裝基板、引線框架、切割材料、鍵合絲、陶瓷封裝體、封裝樹脂、芯片粘接材料等,其中 封裝基板與引線框架起到保護芯片、支撐芯片、連接芯片與 PCB 的作用,封裝基板還具有散 熱功能;鍵合絲則用于連接芯片和引線框架。
根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),2020 年全球晶圓制造材料中,硅片占比最高,為 35%;電子特氣排名第 2,占比 13%;掩膜版排名第 3,占比 12%;光刻膠占比 6%;光刻膠輔助材料占比 8% ;濕 電子化學品占比 7%;CMP 材料占比 6%;靶材占比 2%。封裝材料中,封裝基板占比最高, 為 33%;引線框架、鍵合絲、封裝樹脂、陶瓷材料分列第 2-5 名,占比分別為 17%、1 6%、 15%和 12%。
半導體材料目前仍然被日本、美國、歐洲等國家/地區(qū)主導,其中硅片廠商有日本信越、勝高、 中國臺灣環(huán)球晶、德國世創(chuàng)等;電子特氣廠商主要有美國空氣化工、德國林德(2018 年與美 國普萊克斯合并)、法國液化空氣以及日本大陽日酸;掩膜版廠商主要有美國 Photronics、日 本 Toppan 以及 DNP;光刻膠廠商,尤其是 ArF 光刻膠廠商主要有日本 JSR、信越化學、 TOK、住友化學等;光刻膠輔助材料主要有美國 Versum 和 Entegris 等;濕電子化學品主要 有德國巴斯夫、日本三菱化學和住友化學、美國霍尼韋爾等;靶材領(lǐng)域主要有日本 JX 日礦 金屬和東曹、美國霍尼韋爾和普萊克斯;CMP 材料主要有美國 Cabot 和 DOW、日本日立和 Fujimi;封裝材料主要有日本揖斐電、住友金屬、三井高科、田中、日鐵、味之素、德國賀利 氏等。
中國廠商雖然起步晚,但是發(fā)展勢頭良好,目前多家廠商已在不同領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)突破和量 產(chǎn),主要有滬硅產(chǎn)業(yè)、立昂微、中環(huán)股份、金宏氣體、華特氣體、清溢光電、南大光電、上 海新陽、彤程新材、晶瑞電材、江化微、雅克科技、江豐電子、阿石創(chuàng)、鼎龍股份、深南電 路等。我們認為,隨著國產(chǎn)替代步伐加快,國內(nèi)半導體材料廠商有望迎來新的發(fā)展機遇。
2.3.4 功率半導體:碳達峰+碳中和背景下新趨勢,第三代半導體大有可為
功率半導體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心,主要是通過利用半導體的單向?qū)щ娦?實現(xiàn)電源開關(guān)和電力轉(zhuǎn)換的功能,具體用途包括變頻、變相、變壓、逆變、整流、增幅、開 關(guān)等。功率半導體分為功率 IC 和功率分立器件兩大類,功率分立器件主要包括二極管、晶閘 管、晶體管等產(chǎn)品,功率 IC 主要有 AC/DC、DC/DC、電源管理 IC、驅(qū)動 IC 等。
在功率器件中,晶體管份額最大,常見的晶體管主要有 BJT、MOSFET 和 IGBT,MOSFE T 是金屬氧化物半導體場效應晶體管,是一種廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管, 更適用于高頻場景;IGBT是絕緣柵雙極晶體管,是同時具備 MOSFET 的柵電極電壓控制特 性和 BJT的低導通電阻特性的全控型功率半導體器件,更適用于高壓場景。
功率半導體上游為相關(guān)半導體設(shè)備和材料,中游為制造環(huán)節(jié),包括設(shè)計、制造、封測,產(chǎn)品 有功率 IC、功率器件 MOSFET、IGBT、晶閘管等,下游應用包括新能源車、消費電子、工 業(yè)控制、光伏、充電樁、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等。
受益于下游需求拉動,全球功率半導體市場規(guī)模穩(wěn)步增長。根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù),2020 年全球 功率半導體市場規(guī)模 422 億美元,預計 2021 年將達到 441 億美元,2024 年將達到 538 億 美元。全球功率半導體市場基本被歐洲、美國、日本廠商主導,根據(jù) Strategy Analytics 數(shù)據(jù), 2020 年全球功率半導體市場格局中,英飛凌占比 30.2%,排名第 1;意法半導體占比 16.3%, 排名第 2;德州儀器占比 10.3%,排名第 3;前 5 名合計占比近 70%,市場集中度較高。
根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù),2019 年全球功率半導體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中,功率 IC 占比 54.3%,功率器件中, 以 MOSFET 和 IGBT 為主,MOSFET 占比 16.4%,IGBT 占比 12.4%。下游應用分類中, 汽車占比 35.4%,排名第 1;工業(yè)占比 26.8%,排名第 2;消費電子占比 13.2%,排名第 3。
根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù),2019 年全球功率 IC 市場格局中,德州儀器占比 16%,排名第 1;英飛凌 占比 7.7%,排名第 2;亞德諾半導體占比 7.2%,排名第 3;前 10 名合計占比 62.4%。2019 年全球功率器件和模組市場格局中,英飛凌占比 19%,排名第 1;安森美占比 8.4%,排名第 2;意法半導體占比 5.8%,排名第 3;前 10 名合計占比 58.3%。
中國功率半導體市場規(guī)模也保持持續(xù)增長,根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù),2020 年中國功率半導體市場 規(guī)模 151.7 億美元,占全球市場 35.9%,2021 年有望達到 159 億美元,預計 2024 年將達到 197 億美元。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看,電源管理 IC 占比 61%,MOSFET 占比 20%,IGB T 占比 14%。
根據(jù)電子工程世界數(shù)據(jù),2019 年中國功率半導體下游應用中,汽車占比 27%,消費電子占 比 23%,工業(yè)電源占比 19%,電力占比 15%,通信等其他占比 16%。中國 IGBT 市場主要 被國外廠商主導,根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù),英飛凌占比 16%,排名第 1;三菱占比 13%,排名第 2;富士電機占比 10%,排名第 3,前 6 名合計占比 53%。
英飛凌前身是西門子集團的半導體部門,主要產(chǎn)品包括功率半導體、嵌入式控制器、射頻器 件與傳感器、存儲器等,在功率半導體領(lǐng)域有較強的市場地位。德州儀器是全球最大的模擬 電路生產(chǎn)商之一,在信號鏈與電源管理領(lǐng)域 均擁有強大的市場地位。意法半導體產(chǎn)品包括二 極管、晶體管以及復雜的片上系統(tǒng)器件等,是各工業(yè)領(lǐng)域的主要供應商,公司在模擬電路與 分立功率半導體領(lǐng)域都處于行業(yè)領(lǐng)先地位。
安森美前身是摩托羅拉集團的半導體部門,主要 產(chǎn)品包括存儲器、接口、分立器件、功率模塊、電源管理、微控制器、傳感器、放大器和比 較器、光電和光耦器件等,主要應用于汽車方案、物聯(lián)網(wǎng)方案、工業(yè)及云電源方案、醫(yī)療、 消費電子等領(lǐng)域。三菱電機主要產(chǎn)品包括電力系統(tǒng)、軌道交通車輛用機電產(chǎn)品、建筑系統(tǒng)、 工業(yè)自動化系統(tǒng)、汽車設(shè)備、宇宙系統(tǒng)、功率半導體器件、空調(diào)冷熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。恩智浦前身是荷蘭飛利浦公司的半導體事業(yè)部,主要產(chǎn)品包括處理器和微控制器、能源管理 (PMIC 和系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片、無線電源、AC-DC 解決方案等)、射頻、接口、傳感器、汽車電子 等。
中國廠商在功率半導體領(lǐng)域也有所布局,并且在部分應用場景的部分產(chǎn)品上具有國際領(lǐng)先地 位。斯達半導主營業(yè)務是以 IGBT 為主的功率半導體芯片和模塊的設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn),并以 IGBT 模塊形式對外實現(xiàn)銷售。華潤微產(chǎn)品與方案業(yè)務板塊聚焦于功率半導體、智能傳感器 與智能控制領(lǐng)域,采用 IDM 模式,2020 年以銷售額計,在中國 MOSFET 市場中排名第三, 僅次于英飛凌與安森美,是中國最大的 MOSFET 廠商。華微電子目前已建立從高端二極管、 單雙向 可控硅、MOS 系列產(chǎn)品到第六代 IGBT 功率器件產(chǎn)品體系。揚杰科技主營產(chǎn)品為半 導體分立器件芯片、光伏二極管、全系列二極管、整流橋等,采用 IDM 模式。
比亞迪半導體 主要從事功率半導體、智能控制 IC、智能傳感器及光電半導體的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,在汽車 領(lǐng)域,依托公司在車規(guī)級半導體研發(fā)應用的深厚積累,公司已量產(chǎn) IGBT、SiC 器件、IPM、 MCU、CMOS 圖像傳感器、電磁傳感器、LED 光源及顯示等產(chǎn)品,在工業(yè)、家電、新能源、 消費電子領(lǐng)域,公司已量產(chǎn) IGBT、IPM、MCU、CMOS 圖像傳感器、嵌入式指紋傳感器、 電磁傳感器、電源 IC、LED 照明及顯示等產(chǎn)品,2019-2020 年以銷售額計,中國新能源乘用 車電機驅(qū)動控制器用 IGBT 模塊排名中,公司在全球廠商中排名第二、在國內(nèi)廠商中排名第 一。(報告來源:未來智庫)
3、投資分析
消費電子領(lǐng)域,智能機出貨量保持較為平穩(wěn)狀態(tài),未來將更多以來 5G 滲透率提升;在 TWS 等產(chǎn)品經(jīng)過快速增長期后,下一代代表性終端產(chǎn)品值得期待,我們看好元宇宙概念下 A R/VR 產(chǎn)品給辦公、學習、社交、娛樂等日常活動帶來的全新體驗,有望成為下一代爆款產(chǎn)品,引 領(lǐng)消費電子新熱潮。汽車電子領(lǐng)域,車載攝像頭作為自動駕駛升級過程中的重要支撐,未來 將有望不斷成長。
1)智能機:全球智能機整體出貨量保持平穩(wěn),我們認為,未來主線有 2 條:1)華為缺芯背 景下,終端廠商格局重塑,高端機型份額主要被蘋果搶占,中低端被三星、小米、OPPO、 Vivo 瓜分,此外,中國廠商 realme 以及榮耀異軍突起,在國內(nèi)外市場有不俗表現(xiàn),2021Q2 全球市占率中,realme 占比 4%,榮耀占比 2%,成長較快,未來有望成為國產(chǎn)智能機品牌 新勢力;2)5G 手機滲透率仍有較大提升空間,從 2020 年到 2021Q2,全球 5G 手機占智能 機總體出貨量從 16.5%提升至 44.4%,滲透率穩(wěn)步提升,但與此同時,滲透率仍不足 5 0%, 未來隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋更佳完善,5G 手機價格逐步下探,5G 手機滲透率仍有較大提升空間, 根據(jù) Canalys 數(shù)據(jù),預計全球 5G 手機滲透率 2021 年為 43%,2022 年為 52%,2023 年為 69%;
2)可穿戴:隨著技術(shù)不斷成熟、內(nèi)容不斷豐富,產(chǎn)品不斷迭代,AR/VR 有望成為下一代爆 款產(chǎn)品,根據(jù) IDC 數(shù)據(jù),預計 2021-2025 年全球 VR 設(shè)備出貨量將從 800 萬臺增長至 2900 萬臺,CAGR 為 38.0%;AR 設(shè)備出貨量將從 100 萬臺增長至 2100 萬臺,CAGR 為 114.1%;
3)汽車電子:未來隨著 360 全息影像滲透率提升、自動駕駛技術(shù)逐步升級發(fā)展,車載攝像 頭行業(yè)將迎來快速發(fā)展。L1 和 L2 級別為 3-5 顆,L3 級別大約為 8 顆,到了 L4 和 L5 級別 將增加至 10-20 顆。根據(jù) ICVTank 以及 360 Research Reports 數(shù)據(jù),2020-2025 年,預計 全球車載攝像頭市場規(guī)模將從 138 億美元提升至 270 億美元,CAGR 為 14.4%。
半導體領(lǐng)域,在新冠疫情沖擊以及中美貿(mào)易戰(zhàn)背景下,半導體供應鏈安全是行業(yè)絕對主線, 未來上游國產(chǎn)供應商產(chǎn)品將有望加速驗證和導入下游國產(chǎn)客戶中,國產(chǎn)替代、自主可控成為 不可逆轉(zhuǎn)大趨勢。基于上述分析,我們看好具備高技術(shù)壁壘,同時國產(chǎn)化率目前依然較低的 賽道,包括:
1)IC 上游的 EDA+IP:EDA 行業(yè)將隨著全球晶圓廠擴產(chǎn)、芯片復雜度提升、工藝制程升級、 先進封裝技術(shù)發(fā)展,迎來應用需求的提升,根據(jù) SEMI 和 Markets and Markets 數(shù)據(jù),預計 全球 EDA 市場規(guī)模 2026 年將達到 181 億美元,2020-2026 年 CAGR 為 7.9%。IP 作為設(shè) 計行業(yè)上游制程,隨著系統(tǒng)/互聯(lián)網(wǎng)/云服務/手機廠商等自主設(shè)計芯片,F(xiàn)ab-Lite 模式出現(xiàn), 工藝線寬縮小,Chiplet 技術(shù)商業(yè)化落地,RISC-V、MIPS、PowerPC 指令集架構(gòu)開放,IP 行 業(yè)將持續(xù)受益,根據(jù) Verified Market Research 數(shù)據(jù),預計全球 IP 市場規(guī)模 2028 年將達到 74 億美元,2020-2028 年 CAGR 為 6.1%;
2)設(shè)計類的射頻前端芯片:射頻前端作為實現(xiàn)通信功能的重要組成部分,隨著智能機從 4G 向 5G 升級,單機射頻前端芯片量價齊升,同時 5G 手機滲透率提升、5G 基站建設(shè)亦將帶動 總量增長;根據(jù) QYR Electronics Research Center 數(shù)據(jù),預計全球射頻前端市場規(guī)模 2023 年將達到 313.1 億美元,2020-2023 年 CAGR 為 15.7%;
3)制造上游的核心設(shè)備+材料:設(shè)備和材料作為半導體制造的核心上游支撐,隨著全球晶圓 廠擴產(chǎn)以及 Foundry 廠 Capex 提升,將迎來新一輪景氣周期。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),預計全球半 導體設(shè)備市場規(guī)模 2021 年將達到 953 億美元,同比增長 33.9%,2022 年將達到 1013 億美 元,同比增長 6.3%;預計全球半導體材料市場規(guī)模 2021 年將達到 587 億美元,同比增長 6.1%;
4)碳達峰+碳中和背景下的功率半導體:在碳達峰+碳中和背景下,新能源車銷量不斷增長, 單車功率半導體量價齊升,此外,通信領(lǐng)域 3/4G 向 5G 升級也將提升功率半導體需求,根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù),預計全球功率半導體市場規(guī)模 2021 年將達到 441 億美元,2024 年將達到 538 億美元,2021-2024 年 CAGR 為 6.9%。在高頻高壓高溫等場景下,第三代半導體 Si C 及 GaN 將大有作為,受益于下游需求拉動,全球功率和化合物半導體 Fab 廠的產(chǎn)能將穩(wěn)步增 長,根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù),預計 2023 年將達到 1024 萬片/月(8 英寸等效),2024 年將攀升至 1060 萬片/月。
(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】。未來智庫 - 官方網(wǎng)站
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