半导体行业专题报告：半导体风起云涌，全景梳理看路在何方

证券研究报告行业专题报告 半导体风起云涌，全景梳理看路在何方 长城证券研究院科技首席：唐泓翼执业证书编号：S10705211200012022.08.07 核心观点 •半导体材料与设备：半导体支撑产业，卡脖子关键环节 半导体材料与设备是半导体支撑产业，在复杂国际贸易关系下，成为重中之重，也是国内卡脖子关键环节。据SEMI预计，2021年全球半导体材料市场规模将达到587亿美元，半导体设备市场规模将达到953亿美元。相关重要公司梳理：半导体材料：沪硅产业(半导体大硅片)、安集科技(抛光液龙头)、立昂微(重掺硅片)、鼎龙股份(抛光垫龙头) 半导体设备龙头：北方华创(设备平台)、中微公司(刻蚀设备) •半导体制造：成熟制程产能紧张，先进制程扮演重要角色 受益于数据中心、5G、自动驾驶、AI等领域的强劲需求，晶圆代工市场迅速成长，先进制程占比较快提升。ICInsights数据显示，2021年全球晶圆代工市场规模将首次突破1000亿美元，2025年将增长至1251亿美元。相关重要公司梳理：半导体制造：中芯国际、华虹半导体 •半导体设计：Fabless模式下，国产替代化进程较快 后疫情时代，社会数字化转型加快；碳中和背景下，汽车电子化势不可挡，下游需求旺盛推动成长。据WSTS最新预计， 2021年全球半导体市场规模将达5529亿美元，同比增长26%；2022年将进一步增长9%至6014亿美元。相关公司梳理： EDA/IP：华大九天、芯原股份U(IP授权&定制龙头) 模拟芯片：卓胜微(射频芯片)、圣邦股份(PMIC\信号链芯片)、思瑞浦(服务器&车载电源芯片)FPGA：安路科技(FPGA龙头)、复旦微电(特种应用FPGA) 存储芯片：北京君正(汽车DRAM)、兆易创新(DRAM&MCU)、普冉股份(NorFlash) 功率器件：斯达半导(IGBT)、新洁能(MOSFET)、华润微(MOSFET\PMIC)CMOS芯片：韦尔股份(手机+车载CMOS龙头)、格科微(CMOS领先) 分立器件：三环集团(陶瓷类元件龙头)、顺络电子(片式元器件领先)、风华高科(MLCC龙头) 三 二 目录 ●半导体材料：半导体硅片、光刻胶 ●半导体设备：清洗设备、光刻机、刻蚀设备、离子注入机、检测设备 ●半导体制造：成熟制程、先进制程 ●半导体芯片：射频前端芯片、电源管理芯片、信号链模拟芯片、FPGA、存储芯片、功率器件、 CMOS芯片、分立器件 半导体行业全景梳理 一 未来新增长点源自何处？ ●砥砺前行，国产替代坚定推进：国内晶圆厂加速扩产，推动设备、材料国产化进程●世纪变革，新能源车重塑汽车产业链：单车硅含量900美元+销量逆势成长，汽车半导体竿头日上 投资建议：“龙头低估”&“小而美” ●持续看好半导体国产替代趋势，重点关注“龙头低估”&“小而美”。今年以来我们持续看好“龙头低估”&“小而美”公司。其中“小而美”的成长公司表现突出，重点关注拓荆科技(半导体薄膜沉积设备)、英集芯(电源管理SoC芯片)、芯原股份(CHIPLET)等。同时“龙头赛道”具备长期配置价值，重点关注韦尔股份(CMOS图像传感器)、闻泰科技(半导体IDM+手机ODM+光学模组)、北京君正(车规级芯片)、时代电气(功率半导体)等。 光器件$362亿 IC封测$398亿 TWS耳机$264亿 AIoT$4046亿 传感器$391亿 IC代工制造$1231亿 半导体设备$1140亿 智能手表$285亿 新能源汽车$1068亿 分立器件$620亿 IC芯片$6014亿 半导体材料$705亿 5G手机$5812亿 集成电路$4626亿 EDA$134亿 半导体行业全景梳理 支撑产业 芯片制造 芯片类别 应用爆点 半导体行业全景梳理 材 支料撑 产 业设 备 芯片制造 EDAIP IC 设计 IC 制造 封测 下游应用 芯片 应用 估值当前处于历史低点 ●景气周期2019.06~2021.09：2019年6月，中美贸易冲突打响，国产替代第一枪，叠加全球疫情及贸易冲突，半导体行业盈利及估值均显现提升，半导体指数收益率持续提升。 ●估值回落2022.10~2022.07：随着美国加息，全球半导体增速预期放缓，半导体行业也逐步估值回落。 图：历史回溯：从全面景气迈向结构分层 140 120 SW半导体收盘价(算术平均)SW半导体市盈率(TTM,整体法) Beta&Alphax先后上行Beta下行区间菲律宾地震、德 500 450 100 80 华为加单后，供应链失衡，各厂商纷纷提前下订单预定产能 全球开闸放水， 海外供应链中断 州暴风雪等造成供应链中断 晶圆产能短缺，下 400 350 300 250 中芯国际上市，中 60美贸易战，国内半 导体景气度较高 40 20 华为加单全球新冠疫情 大爆发，市场 业绩兑现，估值回落 游需求旺盛 A股大盘行情不佳，市场性风险 全球经济增速放缓，手机等消费电子需求放缓，市场信心 200 150 100 华为被列入实体清单 0 信心下降 下降50 0 2018-01-022018-06-022018-11-022019-04-022019-09-022020-02-022020-07-022020-12-022021-05-022021-10-022022-03-02 一、半导体行业全景梳理 半导体材料 半导体设备 半导体制造 半导体芯片 半导体硅片 清洗设备 成熟制程 射频前端芯片 光刻胶 光刻机 先进制程 电源管理芯片 刻蚀设备 信号链模拟芯片 离子注入机检测设备 FPGA存储芯片功率器件CMOS芯片分立器件 半导体关键材料梳理 半导体硅片—芯片的材料基石 从沙子到硅片—直拉法与区熔法2021年全球市场规模约为119亿美元 200 15072 100 107 50 0 全球半导体硅片出货面积(亿平方英寸)(左)全球半导体硅片市场规模(亿美元)(右) 119126134142 87114112112 118 127 118 124 140 149 156 150 100 160 50 0 -50 2020年出货面积(亿平方英寸) 应用领域 201620172018201920202021E2022E2023E2024E 4-6英寸 9 分立器件、传感器、功率半导体 12英寸84逻辑芯片、存储芯片、CMOS传感器、MCU 8英寸31传感器、MCU、电源管理芯片、存储芯片 国际龙头优势显著，CR5超94% 国内外半导体硅片公司梳理及估值对比 沪硅 VS产业 立昂微中晶信越 中环股份 科技化学 营收 18 191 15 3 136 亿元 亿元 亿元 亿元 亿美元 市值 676亿元 1327亿元 606亿元 85亿元 710亿美元 PE 357倍 44倍 127倍 61倍 27倍 最大硅片尺寸 300mm 12英寸 12英寸 6英寸 300mm 籽晶 直拉法 (CZ法) 加热籽晶引晶融解浸入 放肩等径转肩 收尾 沙子 多晶硅区熔法 单晶硅锭 (FZ法)多 晶 硅棒 籽晶 融解源棒 籽晶浸入 缩颈 熔融区放肩 转肩 等径收尾 射频线圈 抛光片/外延片 清洗 抛光 蚀刻 磨片 倒角 切片 研磨 2020年半导体硅片营收(亿美元)(左) 市占率(右) 35 30 28% 22% 30% 25% 25 20 15% 20% 11% 11% 15% 15 10 31 6% 24 2% 17 10% 5% 5 0 13 13 6 2 0% -5% 信越化学SUMCO环球晶圆SiltronicSKSiltronSOITEC沪硅产业 半导体光刻胶—光的画布 光刻胶：光做画笔，胶做画布 2021年全球市场规模约为20亿美元 溶剂 (50%-90%) 光引发剂 曝光的光束 掩膜版 S (1%-6%) 树脂 (10%-40%) 添加剂 (<1%) 暗明亮 暗 投影镜头 光刻胶硅片 光刻胶：利用光化学反应，经曝光、显影等工艺，将所需要的微细图形从掩膜版转移到待加工基片上 日本企业领先，CR5高达90% 国内外光刻胶公司梳理及估值对比 全球半导体光刻胶市场规模（亿美元） 25 20 15 10 15 16 17 18 19 20 5 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 2020年半导体光刻胶营收(亿美元)(左) 市占率(右) 6 5 4 3 2 1 0 28% 21% 15% 13% 10% 50% 0% -50% -100% -150% -200% -250% -300% JSR东京应化Dow信越化学富士电子 5 VS 南大光电 营收6 亿元 2 3 4 市值225 2 亿元 PE185倍 上海新阳 7 亿元 143 亿元 78倍 JSR 10 亿元 5 亿元 晶瑞电材 容大感光 40 亿美元 166 亿元 76 亿元 82 92倍 亿美元 132倍 -17倍 半导体关键设备梳理 光刻机—半导体的皇冠 光刻机：以光作画笔，芯片版图曝光成像 2021年全球市场规模约为140亿美元 2020年：131亿美元 2024年：166亿美元CAGR：7% 光刻机原理图 能量探测器 器制控量能 光束形状设置 遮光器 掩膜台 掩膜版 光源 光束矫正器 测量设备 测量台 物镜 硅片光束 曝光台 掩膜版 缩图透镜 光 晶圆 减震装置 ASML一家独大，市占率超90% 国内外光刻机公司梳理及估值对比 市值 PE/ 全球光刻机Top3企业的光刻机销售量(台) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 368 413 354 281 256 303 201520162017201820192020 2020年光刻机营收(亿美元)(左) 市占率(右) 160 140 120 100 80 60 40 20 0 91% 100% 80% 60% 40% 6% 3% 10 5 20% 0% -20% -40% -60% -80% -100% ASMLNikonCanon VS 上海微电子 144 华卓精科 ASML 营收(2020) /2 亿元 172 亿美元 PS / / / 3162 亿美元 /50倍 15倍 工艺制程 IC前道制造IC后道封装 晶圆级键合设备激光退火设备 EUV\ArFiArF\KrF\I-line 刻蚀设备—造芯的雕刻刀 刻蚀设备：把图形从光刻胶转移至薄膜 2021年全球市场规模约为172亿美元 100 电子/分子碰撞形成活性粒子，扩散到被刻蚀材料表面，并积累发生化学反应，产生易挥发的副产物 LAM占据半壁江山 国内外刻蚀设备公司梳理及估值对比 介质刻蚀（亿美元） 硅和金属刻蚀（亿美元） 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 78 95 94 99 76 66 94 84 79 78 83 44 61 201920202021E2022E2023E2024E2025E 2020年刻蚀设备营收(亿美元)(左) 市占率(右) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 52% 20% 19% 50% 0% -50% -100% -150% -200% -250% -300% 泛林半导体 东京电子 应用材料 东京电子 LAM VS 中微北方应用 公司华创材料 26 27 71 23 61 100 127 172 亿元 亿元 亿美元 亿美元 亿美元 943 亿元 2022亿元 931亿美元 835亿美元 1317 亿美元 125倍 234倍 22倍 29倍 22倍 33倍 24倍 6倍 6倍 6倍 营收市值 PE PS 清洗设备—制芯去污的关键 贴膜 加热膜 𝑁2 PP外壳 扫描运动 清洗设备：去除造芯过程的表面污杂 2021年全球市场规模约为39亿美元 兆声喷头 液位感应器 晶圆 旋转 摆臂 保温层 硅片 清洗花篮 石英槽 排液管 单片清洗原理槽式清洗原理 清洗产能低交叉污染风险小 清洗产能高交叉污染风险大