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半导体行业系列深度:道阻且长 行则将至

2019-03-29 admin 阅读 2536

半导体产业投资周期长,市场变化较快。从半导体发展史可以看到,美国作为半导体产业的开创者在全球市场占据了核心的产业地位和市场份额,但日本、韩国、中国台湾地区等后来者均抓住了产业低谷时的机遇,成就了各自在产业内的地位和影响力。对于国内半导体企业来说,国家高层的关注和政策倾斜一定程度上支持着国内半导体企业的追赶。国内领先企业有望利用自身优势努力追赶。
  国产半导体振兴之路,道阻且长:半导体行业垂直分工模式的出现促进了产业链分工的全球化。美国作为半导体领域无可争议领先者,依然需要依赖全球各地的资源与技术。国内半导体产业真正意义的发展起步于上世纪九十年代,经过二十余年的发展初步具备规模:在芯片设计领域,华为海思的通信、安防芯片已经达到世界领先水平;IC制造领域,中芯国际14nm制程进入客户导入阶段,12nm研发取得突破。IC封测领域通过并购,产生了长电科技、华天科技、通富微电等一批领先的封测企业。但半导体产品众多,产业分工细致,加之国内半导体发展起步较晚,各个领域仍然有着较大不足。国内半导体发展壮大仍然需要时间的积累。


  预计半导体行业下行周期会持续到2020年Q2:受到美国经济见顶回落和中国经济增速放缓的影响,预计2019年全球GDP增速将继续下降。2018年智能手机出货量自2010年以来首次出现了负增长,在5G网络尚未大规模商用之前,智能手机出货量下行压力将持续存在。智能手机芯片价值占整个半导体行业的25%左右,出货量的下降累及全球半导体市场。根据Gartner数据,2019年一季度全球半导体销售额和产能利用率均处低谷。存储芯片方面,根据DRAMexchange数据,DRAM和NAND闪存价格自2017年12月以来,连续14个月走低。受宏观经济下行和短期供给过剩的双重影响,我们预计半导体行业的下行周期将会持续到2020年Q2。
  下行周期之下,带来宝贵追赶时机:半导体产业投资周期长,市场变化较快。从半导体发展史可以看到,美国作为半导体产业的开创者在全球市场占据了核心的产业地位和市场份额,但日本、韩国、中国台湾地区等后来者均抓住了产业低谷时的机遇,成就了各自在产业内的地位和影响力。对于国内半导体企业来说,国家高层的关注和政策倾斜一定程度上支持着国内半导体企业的追赶。国内领先企业有望利用自身优势努力追赶。
  投资建议:1)IC设计产业是目前国内最主要的机会所在。一方面工程师红利仍然存在,像越南、印度等新兴发展中国家在基础设施、人才储备方面与国内差距较大。另一方面,5G的到来会催生大量物联网、车联网、VR、AI的需求,这块市场目前仍处于酝酿期,凭借国内资本、人才优势有望抢占先机。2)全球先进制程的发展速度开始放缓,国家政策的扶持降低了半导体企业的融资的难度,但是应当注重产业整合,淘汰落后产能,避免恶性竞争。3)建议关注北方华创、汇顶科技、兆易创新、长电科技。
  风险提示:1)宏观经济下行压力短期难以消除,需求端未见起色。2)全球存储芯片市场供给面临短期过剩。3)5G大规模商用和物联网设备放量不及预期。4)汽车行业面临衰退,汽车电子需求不及预期。
  半导体产业现状概述
  1947年,晶体管在美国贝尔实验室诞生,标志着半导体时代的开启。1958年集成电路的出现加速了半导体行业的发展。经过半个世纪,半导体行业已经非常成熟,形成了从半导体材料、设备到半导体设计、制造、封装测试完整的产业链。
  1.1 垂直分工模式是未来趋势,促进半导体市场繁荣
  半导体行业目前主流商业模式有两种:一是IDM(Integrated DeviceManufacturing)模式,以英特尔、三星、SK海力士为代表,从设计到制造、封测直至进入市场全部覆盖;另一种是垂直分工模式,上游的芯片设计公司(Fabless)负责芯片的设计,设计好的芯片掩膜版图交由中游的晶圆厂(Foundry)进行制造,加工完成的晶圆交由下游的封装测试公司(OSAT)进行切割、封装和测试,每一个环节由专门的公司负责。

  垂直分工模式的产生源于半导体行业资本密集型和技术密集型的特点。晶圆代工属于重资产行业,目前7nm制程的投资金额可达百亿美元量级,巨额的资本投入使得绝大多数半导体公司无力支撑如此高昂的开支。1987年台积电的成立标志着半导体行业从垂直化向分工化的变革。晶圆代工厂商通过集中产能优势,提高产能利用率、摊薄生产成本,降低了半导体行业的准入门槛,使得中小、初创型IC设计公司进入市场,半导体产业链的分工也从美国开始向全球分散,垂直分工模式的出现促进了半导体行业的繁荣。另一方面,半导体工艺的不断进步形成了晶圆代工行业的壁垒。
  1.2 集成电路占比提升,存储芯片是景气风向标
  按产品来划分,半导体产品可分为集成电路、分立器件、光电器件和传感器四种。集成电路作为半导体的核心产品,又分为逻辑器件、存储芯片、微处理器和模拟电路四类,占据整个半导体行业规模八成以上。光电子器件、分立器件和传感器虽然应用广泛,但需求和单价与集成电路差距较大。

  2018年全球半导体市场规模为4607.63亿美元,同比增长7.4%。首次突破4500亿美元大关,创十年以来新高。其中,集成电路产品市场销售额为3897.97亿美元,同比增长8.09%,增速放缓,低于2017年的24.06%。
  集成电路市场销售额占到全球半导体市场总值85%的份额。模拟电路销售额为616亿美元,微处理器销售额为776亿美元,大规模IC销售额首次突破千亿,为1020.91亿美元。存储芯片产品市场销售额为1484.95亿美元,同比增长13.98%,占到全球半导体市场总值的32.22%。存储芯片是半导体市场景气程度最重要的风向标。
  1.3 周期是半导体行业最重要特征,本轮下行或持续至2020Q2
  经过半个世纪的发展,半导体广泛渗透于信息、通信、计算机、消费电子、汽车等各个领域,半导体产品对人们的日常生活和消费形态产生了显著的影响。长期来看,半导体行业的增速波动与全球GDP波动的相关性呈现高度一致(2010至今,相关系数为0.57)。半导体行业存在受GDP增速影响的需求周期在行业内已成为共识。
  另一方面,半导体产业分工的出现使得行业出现了以核心企业的产能波动为主导的供给周期。存储芯片市场是典型的供给周期驱动市场。行业排名前3的三星、海力士和镁光市占率在95%以上,它们产能的变动直接影响存储芯片市场价格。以2013-2019年DRAM和NAND价格变动为例,从2013年开始,随着三星、海力士、镁光产能的扩张,价格持续下跌。2016年Q2受DRAM工艺从2D向3D转换产能不足的影响,存储器价格一路上涨。到2017年底,良率的回升和新建产能的投产使得供给充足,内存价格一路走跌。综上,以GDP增速表征的需求周期和行业龙头产能变化的供给周期两个因素共同叠加,构成了半导体周期。
  根据平安证券研究所宏观团队观点,预计2019年美国经济见顶回落,中国经济增速放缓,全球GDP增速可能会继续下降。另外,2018年智能手机出货量自2010年以来首次出现了负增长,2019Q1中国智能手机出货量增速同比下降11.9%。我们认为在5G网络尚未大规模商用之前,智能手机出货量下行压力将持续存在。智能手机出货量的下降直接影响到了全球半导体市场(2018智能手机半导体占比近25%),根据Gartner数据,2019年Q1全球半导体出货量和产能利用率均处低谷。存储芯片方面,根据DRAMexchange数据,DRAM和NAND价格自2017年12月以来,连续14个月走低。受宏观经济下行和短期供给过剩的双重影响,我们预计本轮半导体行业的下行周期将会持续到2020年Q2。从产业链来看,目前具备商用能力的5G手机芯片供应商只有华为和高通2家,支持SA独立组网的手机最早会在2020年Q2面世,5G手机的上市能够较大提升对存储芯片、大规模IC、模拟电路的需求。预计在2020年Q2之后,半导体下行周期将迎来反转。
  1.4 我国半导体振兴之路道阻且长
  目前国内半导体需求旺盛,国内供给能力不足。以集成电路为例,2018年我国集成电路出口金额为860.15亿美元,进口金额为3166.81亿美元,贸易逆差同比增长11.21%。从2015年开始,集成电路进口金额连续4年超过原油成为我国第一大进口商品。集成电路领域严重的进口依赖,影响到我国的信息安全、金融安全、国防安全、能源安全。
  90年代以前,国内半导体主要应用于军事领域。设计、研发主要依靠国有企业和科研单位,生产依靠引进国外落后生产线。我国第一次对微电子产业制定国家规划是1990年启动的908工程,由当时国营江南无线电器材厂(简称742厂)和永川半导体研究所无锡分所合并成立了无锡华晶。直到8年后,国内的第一条6英寸生产线才完成验收正式投产。1996年,909工程启动,由上海华虹和NEC合资组建了华虹NEC,建成了国内的第一条8英寸产线。2000年,中芯国际的成立标志着国内半导体晶圆代工开始走向了世界舞台。2001年随着中国加入WTO,外资半导体企业大量进入,国内半导体行业进入快速发展期,经过近二十年的发展,尽管国内培育了大批半导体行业优秀人才,但由于半导体产业链复杂,产业分工细致,我们在各个领域与国外领先水平仍然有着较大差距。
  国内半导体产业相对落后的局面受到国家领导层的高度关注,国家相继出台一系列政策提振半导体产业发展,但振兴之路道阻且长。
  目前半导体行业正处于小幅下行周期。全球半导体制造企业2019年资本支出将出现较大幅度缩减。存储芯片方面,三星、SK海力士受内存价格下跌,资本支出大幅缩减。晶圆代工方面,除台积电和中芯国际资本支出增长外,格罗方德、联华电子和上海华虹资本支出均出现不同程度的缩减。对行业后进者来说,产业处于低谷是较为有利的追赶时机。
  美国虽然作为半导体产业的领导者,占据了核心的地位和市场份额,但日本、韩国、中国台湾地区等后来者均抓住了产业低谷时的机遇,诞生出了如三星、海力士、台积电等一批行业翘楚,从而奠定了上述国家在半导体行业的影响力。对于国内半导体企业来说,国家高层的关注和政策倾斜一定程度上支持着国内半导体企业,国内领先企业有望利用外部优势迎头赶上。

  但是半导体技术的积累和进步难以在短期实现突破。半导体行业经过了近七十年的发展,已经形成了全球化分工的产业链。美国作为半导体行业无可争议领先者,也必须在很多领域依赖全球各地的资源和技术来发展。国内半导体产业真正意义的发展起步于上世纪九十年代,尽管在各个领域具备了一定规模,依然面临诸多的挑战和限制。国内半导体行业的发展壮大需要时间的积累和资本的耐心,我们认为:
  1。 国内半导体的发展并非简单的等同于人无我有,人有我强。半导体产业的发展依赖于全球资源和技术的相互配合。一个国家难以通吃整个产业链,在某个细分领域做精做强,形成互相依存的合作关系才是符合国情的发展战略。
  2。 从全球市场的发展趋势和竞争力看,IC设计产业是目前国内最主要的机会所在。一方面工程师红利仍然存在,像越南、印度等新兴发展中国家在基础设施、人才储备方面与国内差距较大。另一方面,5G的到来会催生大量物联网、车联网、VR、AI的需求,这块市场目前仍处于酝酿期,凭借国内资本、人才优势有望抢占先机。
  3。 重视未来可能存在较大市场空间的特种半导体。例如IGBT、Super-junction、化合物半导体等。特种半导体是未来物联网、汽车电子、高端制造的核心技术。此类特种半导体对于制程的要求较低,但是利润较高。
  4。 先进制程的发展变成了寡头竞争:10nm以下制程的研发愈加困难,资本投入上升较大,制程发展速度开始放慢。目前全球制程竞赛的玩家只剩下了台积电、三星、英特尔三家,传统老牌格罗方德和联电已经放弃追赶,这给国内企业争取了时间。国家政策的扶持降低了企业融资的难度,但是应当避免过度投资,注重产业整合,淘汰落后产能,避免恶性竞争