全球晶圆产能系列跟踪一：半导体的冰与火之歌

全球晶圆产能系列跟踪一： 半导体的冰与火之歌 行业评级：增持 分析师：刘牧野 证券执业证书号：S0640522040001 研究助理：刘一楠 证券执业证书号：S0640122080006 中航科技电子团队 2023年7月9日 股市有风险入市需谨慎 中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分 战略意图强烈，需求遇冷不减晶圆厂扩产热情。2022年末全球硅晶圆总产能2546万片/月（等效8英寸），同比增长9.5%，预计2025年末达3306万片/月，预计2022-2025年期间CAGR达9.1%。各国政府出台相应政策鼓励晶圆厂建设，半导体产业全球分工的合作模式被逐渐打破，“孤岛化”趋势显现。然而，需求侧，新品创新乏力，消费电子景气度持续下行，23Q1，全球智能手机、PC、平板出货分别同比下降15%/29%/20%，消费电子的回暖预期要到2024年。供需的两面景象，引发产业对产能过剩的担忧。我们认为，2022年受制于半导体设备产能瓶颈，产能过剩尚不明显；但若长期需求疲软，过度建设会对晶圆代工造成一定冲击。但在AI和汽车/工业的驱动下，高端先进制程、特色工艺成熟制程代工机会尚存。 全球晶圆厂发展的几大趋势：1）未来扩产以12英寸为主，80%以上的产能增量来自12英寸；2）存储IDM占据全球4成以上的晶圆产能，功率模拟类产能存在供需缺口，以TI为代表的模拟大厂集体奔赴12英寸，预计22-25年CAGR超40%；3）代工/逻辑产线延续“摩尔定律”，台积电N3进入量产，N2计划2025年量产；此外，平板、可穿戴等终端产品，以及特色工艺代工需求也为成熟制程带来发展空间，二者齐头并进。 中国自主产能供不应求，先进制程亟待突破。2022年位于中国大陆的产线产能612万片/月（等效8英寸），占全球总产能的24%，但内资产能仅406万片/月，占全球16%的市场份额。2022年中国大陆半导体销售金额占全球的32%，内资产能几乎只能满足一半的大陆芯片需求，且中国大陆90%以上为成熟制程，仅中芯南方产线有少量先进制程产能。在美日荷的联合制裁下，中国大陆先进制程突破需要高端半导体设备先行。投资方面，我们认为关注两个方向：1）成熟制程扩产，有望优先获得客户大规模订单的公司；2）技术实力强劲，有望突破先进制程的设备公司。 建议关注：内资晶圆厂：中芯国际（先进制程突破）、中芯集成（特色工艺代工）； 半导体设备：北方华创、拓荆科技、华海清科、精测电子等。光刻机零部件：福晶科技、茂莱光学、福光股份、奥普光电。 假设条件：①产能爬坡进度：逻辑产线28nm及以上：T+1/T+2/T+3：30%/50-70%/85%-90%；模拟产线：T+1/T+2：50%/90%； ②公司已宣布建设的项目能如期投产和爬坡，暂不考虑因终端疲软等因素而延期或停摆，暂不考虑制裁因素影响国内晶圆厂扩产。 风险提示：半导体制裁蔓延至成熟制程、下游需求不及预期、产能过剩的风险。 数据来源于公开资料、Omdia报告等，仅统计66家主要厂商，总体产能趋势符合其他第三方统计，部分数据存在偏差，仅供参考。 2020年以来，缺芯问题困扰半导体产业链，诸多芯片制造商宣布建厂扩产；同时，各国在“芯片安全”上展开的大国博弈愈演愈烈，美国出台 《芯片与科学法案》大幅补贴在美建厂，刺激制造业回流。上游晶圆厂扩产火热，与下游终端需求进入寒冬形成了鲜明对比，行业对半导体产能过剩的担忧也持续蔓延。为此，我们统计了全球66家拥有自建晶圆产线的半导体厂商现有产能及扩产情况，首先充分把握晶圆的供给现状。 2022年年末，全球硅晶圆总产能为2546万片/月（等效8英寸，不含光电子和三代半材料），同比增长9.5%，2023年末有望达2783万片/月。Gartner统计22Q4全球等效8英寸晶圆产能约2630万片，SEMI预期2023年产能达2900万片，因此，本数据库已涵盖Gartner统计的97%的晶圆产能和SEMI96%的产能，基本可以说明全球晶圆的供给情况。 图：2020年-2025E全球晶圆年末月产能（等效8’）图：第三方统计全球晶圆年度产能（等效8’） 资料来源：各公司官网、官方公告、Omdia、《全球半导体晶圆制造业版图》等， 中航证券研究所统计 资料来源：Gartner，SamauelWang，October7,2022，SIA，中航证券研究所 晶圆大尺寸化发展，2022年全球12英寸晶圆产能约占7成。2022年全球4&5英寸、6英寸、8英寸、12英寸的晶圆月产能分别为 215/233/593/786万片（非等效），以晶圆尺寸折算8英寸（暂不考虑工艺/良率），2022年上述各类芯片分别占全球总产能的 2%/5%/23%/70%。 12英寸增速最快，贡献未来主要增量。据我们统计，2020-2025年全球晶圆总产能CAGR为9.9%，其中12英寸CAGR为12%，8英寸CAGR为5%，6英寸为2.6%。现有的6英寸及以下产能绝大多数来自功率和分立器件产线（扬杰科技、STM等），以及少部分的特色工艺代工产线。 图：2022年分尺寸产能分布（等效8’）图：分尺寸晶圆产能趋势（等效8’） 资料来源：各公司官网、官方公告、Omdia、《全球半导体晶圆制造业版图》等，中航证券研究所统计 韩国公司产能最高，2022年中国大陆公司产能占比16.0%。以公司总部所在地划分晶圆产能，2022年总部在中国大陆、中国台湾、韩国、美国的产能占比分别为16.0%/19.9%/27.0%/19.3%，中国大陆内资产能位居世界第四。韩国公司产能份额较大，主要系三星、SK海力士等存储头部企业投建了较多12英寸晶圆产线。 大力投入制造，内资产能陆续释放。晶圆厂属重资产行业，初期以国家投资为主，集成电路制造是大基金（一期）重点扶持领域，2014-2019年间共投资500亿元，占47.7%。目前，政策扶持效果已有所体现，2022年末内资产能达406万片/月，考虑到本土企业拥有较多6吋及以下的二极管等低端产能，剔除该部分考虑，2022年8&12英寸的自主产能为305万片/月（等效），占12.3%，到2025年有望提升至17.0%。 图：按公司总部所在地划分晶圆产能分布（等效8’）图：各国自有产能趋势（剔除6英寸及以下产能） 总部 所在地 产能（万片/月， 等效8英寸） 全球份额 中国大陆 406.5 16.0% 中国台湾 505.8 19.9% 韩国 686.5 27.0% 日本 309.6 12.2% 美国 491.4 19.3% 欧洲 122.0 4.8% 其他 24.3 1.0% 合计2546.2100.0% 资料来源：各公司官网、官方公告、Omdia、《全球半导体晶圆制造业版图》等，中航证券研究所统计 2022年位于中国大陆的产线产能约612万片，其中外资产能215万片。以公司产线所在地划分晶圆产能，中国大陆的产线产能位居第一，市场份额为24%；其次，中国台湾与韩国均拥有约500万片/月左右的本地产能，市场份额约20%。在中国建厂的成本优势，加之中国是最大的半导体消费国，吸引了较多外资来华建厂，2022年外资在中国大陆的产能为215万片/月。 从晶圆厂产能趋势来看，美、欧晶圆产能式微，大陆产能份额扩张。根据SEMI的产能统计，2000年位于中国大陆的产线产能仅1%，2020年接近20%，且根据最新的晶圆厂产能规划，2025年大陆产线产能占比有望达到27.5%。欧洲本土产能从曾经的24%下滑至8%，美国从18%下降至10%左右，欧盟和美国均出台相关法案，希望重振本土制造，但我们统计，2025年前对份额的提升效果尚不显著。 图：按产线所在地划分晶圆产能分布（等效8’）图：分产线位置产能变化（剔除≤6英寸或≤5kWPM的产能） 产线所在地 产能（万片/月，等效8英寸） 全球份额 中国大陆 611.6 24.0% 中国台湾 500.6 19.7% 韩国 501.0 19.7% 日本 362.8 14.2% 美国 263.2 10.3% 欧洲 128.0 5.0% 其他 179.1 7.0% 合计2546.2100.0% 资料来源：各公司官网、官方公告、Omdia、《全球半导体晶圆制造业版图》等， 中航证券研究所统计 资料来源：SEMI，Kearneyanalysis，中航证券研究所 无论是按公司总部所在地口径还是产线分布地区口径，中国大陆未来3年的产能增速都远高于其他国家/地区。预计2023-2025年中国大陆自主晶圆产能将同比增长18.8%/19.6%/17.4%。在半导体设备出口管制的影响和美国排他性条款的影响下，外资产能建设趋缓，未来中国大陆的主要增量来自中芯国际4个12英寸晶圆厂的建设和爬坡，以及长存、长鑫的存储产能提升。 美国《芯片与科学法案》的效果预计2025年开始体现。在美国颁布法案后，较多晶圆厂宣布在美国建厂的计划，GF格芯、美光、台积电、TI等纷纷跟进。其中美光宣布了1000亿美元的历史性投资，在纽约州中部建设超级晶圆厂，并于2022年12月启动了位于 Idaho的先进DRAM产线建设；此外，台积电Arizona工厂也移入设备，并追加投资至400亿美元，生产N4/N3先进节点。考虑 到在美建厂的周期较长，大批产能预计到2025年才开始释放，预计2023-2025年美国产线产能增速分别5.3%/5.6%/13.2%。 图：各国晶圆厂自主产能增速（等效8’）图：各地区产线产能增速（等效8’） 资料来源：各公司官网、官方公告、Omdia、《全球半导体晶圆制造业版图》等，中航证券研究所统计 在8英寸、6英寸及以下的晶圆产能中，中国大陆产线产能均位居第一。2022年中国大陆8英寸月产能为153万片，占全球8英寸产能的25.8%，其次日本、中国台湾8英寸月产能均100余万片。截至2023年5月，现有在建/扩产/爬坡的8英寸晶圆产线仅31条，其中15条位于中国大陆。2020年末-2025年末，预计全球8英寸产能将提升146万片，中国大陆提升86万片，贡献59%的增量。 在12英寸晶圆产能中，中国大陆产线产能位居第三，2025年有望反超。2022年中国大陆12英寸月产能为160万片（非等效），占全球12英寸产能的20.3%。韩国、中国台湾月产能分别为201/172万片。2022-2025年，中国大陆12英寸产能预计将以 18.3%的年均复合增速成长，到2025年达到264万片/月，跃升至世界第一。 图：全球8英寸晶圆产能地区分布（万片/月）图：全球12英寸晶圆产能地区分布（万片/月，非等效） 资料来源：各公司官网、官方公告、Omdia、《全球半导体晶圆制造业版图》等，中航证券研究所统计 头部存储公司以IDM模式经营，故IDM模式的产能占比较大。2022年以IDM模式经营的公司产能为1810万片/月（等效8’），纯代工企业（如台积电、中芯国际等，不包含三星/SK海力士等公司的代工产线）产能仅736万片/月，IDM与PureFoundry的产能占比为7:3。IDM公司的产能中，63.2%为存储器公司，28.3%为主营模拟&功率类的公司，仅有8.4%的逻辑芯片产能是以IDM模式生产的，主要是Intel的产能。由于逻辑芯片对线宽要求较高，传统设计公司并无先进IC制造的能力，难以采用IDM模式经营。 IDM模式前进过程或有分歧，代工产能供不应求。一方面，大多数功率&模拟公司向大尺寸迈进，TI、Infineon等大举新建12英寸fab；另一方面，安森美陆续出售多个晶圆厂，执行fab-lite战略。我们预计22-25年IDM和纯晶圆厂的产能CAGR分别为8.8%/9.9%。 图：2022年不同经营模式的晶圆产能分布图：不同类型IDM厂商的产能（按公司主营业务分类） 资料来源：各公司官网、官方公告、Omdia、《全球半导体晶圆制造业版图》等，中航证券研究所统计 Memory、Foun