半导体行业专题：破晓钟声铺浩渺，AI浪潮赋新篇——关注周期视角下的复苏迹象

请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明1 行业研究/行业分析 2023年7月14日 破晓钟声铺浩渺，AI浪潮赋新篇——关注周期视角下的复苏迹象 领先大市-A(首次) 半导体行业专题 半导体 半导体板块近一年市场表现 资料来源：最闻 分析师：高宇洋 执业登记编码：S0760523050002邮箱：gaoyuyang@sxzq.com 徐怡然 执业登记编码：S0760522050001邮箱：xuyiran@sxzq.com 投资要点： 复盘半导体周期：半导体行业具备明显周期属性且与宏观经济共振。从全球半导体销售额看，1978年以来半导体产业共经历了9轮大周期，并存在大周期嵌套小周期现象。小周期长度约在4年左右，上行周期通常为2-3年，下行周期通常为1-1.5年。半导体周期与全球经济周期具有较高的相关性，行业周期波动背后本质是供需关系变化。 解构半导体周期：AI浪潮开启科技“新十年”，产能扩张减缓，库存持续去化。1）创新周期：8-10年左右，依赖于终端新技术、新代际应用的升级带动。本轮创新周期受人工智能技术推动，AIoT+AIGC开启科技“新十年”。2）产能周期：每3-5年会出现一次集中扩产。本轮扩张减缓规模仍在合理市场空间内，聚焦大尺寸、成熟制程和特色工艺的扩张趋势符合下游需求结构。3）库存周期：长度约在2-3年，当前下游复苏节奏不一，由主动去库存到被动去库存的上行拐点尚未显现。 跟踪半导体周期：需求未明短期承压，信心回暖复苏有望。1）上游：全球设备销售额小幅回升提示扩张信心不减，硅片出货面积延续下滑提示需求依旧承压。2）中游：晶圆厂产能利用率触及历史低位，部分厂商Q2指引积极,新增急单业绩有望回升。3）下游：价格调整趋近尾声，存储品类跌幅收窄，模拟/功率部分产品价格上涨供需依旧偏紧。主要半导体公司库存压力不减，23Q1行业平均库存周转天数处于历史高位。 判断半导体周期：费城指数率先走出修复行情，模拟芯片拐点或是复苏先兆。1）总体趋势：相较于费城半导体指数，申万半导体指数和估值弹性更大。AIGC行情拉动费城半导体指数率先走出修复行情，P/B判断申万指数仍处于底部，有显著上行空间。从历史数据看，模拟芯片拐点出现通常是复苏先兆。2）细分赛道：重点关注设备、AI芯片、模拟/功率和代工领域。半导体设备：盈利水平穿越周期，国产替代贡献可观空间。算力芯片：创新周期确立行业β，国内厂商加速追赶。存储芯片：头部厂商减产筑底，下游驱动力向AI/HPC切换。模拟/功率：弱周期属性，汽车工业支撑下游应用空间。晶圆代工：底部基本确立，复苏在即利好低估优质标的。 投资建议：建议关注中微公司、北方华创、拓荆科技、芯源微、富创精密、长川科技、海光信息、寒武纪、景嘉微、雅克科技、香农芯创、兆易创新、澜起科技、聚辰股份、普冉股份、朗科科技、江波龙、佰维存储、北京君正、圣邦股份、思瑞浦、华润微、士兰微、中芯国际、华虹半导体。 风险提示：下游需求回暖不及预期，技术突破不及预期，海外出口限制加剧。 目录 1.复盘半导体周期：行业周期与经济周期共振6 1.1半导体行业具备明显周期属性6 1.2半导体周期与经济周期共振7 2.解构半导体周期：AI开启“新十年”，产能扩张减缓库存持续去化8 2.1创新周期：AIoT+AIGC开启科技“新十年”9 2.2产能周期：扩张减缓供给结构性调整14 2.3库存周期：下游复苏不一库存修正或将持续18 3.跟踪半导体周期：需求未明短期承压，信心回暖复苏有望19 3.1上游：设备销售额小幅回升提示扩张信心不减19 3.2中游：部分厂商指引积极产能利用率有望回升20 3.3下游：价格调整趋近尾声库存周转压力仍在21 4.判断半导体周期：模拟拐点或是复苏先兆，重点关注设备、AI芯片、模拟/功率和代工领域26 4.1整体趋势：费城指数率先走出修复行情，模拟芯片拐点或是复苏先兆26 4.2细分赛道：重点关注设备、AI芯片、模拟/功率和代工领域29 4.2.1半导体设备：盈利水平穿越周期，国产替代贡献可观空间29 4.2.2算力芯片：创新周期确立行业β，国内厂商加速追赶31 4.2.3存储芯片：头部厂商减产筑底，下游驱动力向AI/HPC切换34 4.2.4模拟/功率：弱周期属性，汽车工业支撑下游应用空间36 4.2.5晶圆代工：底部基本确立，复苏在即利好低估优质标的38 5.风险提示39 图表目录 图1：1978年以来全球半导体销售额及同比增速6 图2：2000年以来全球半导体月度销售额及同比增速6 图3：1980年以来全球半导体销售额增速与GDP增速7 图4：经济周期视角下半导体供需关系分析8 图5：1990年以来半导体行业及下游应用技术发展历程9 图6：2001-2022年全球PC出货量及增速9 图7：2003-2022年全球智能手机出货量及增速9 图8：2010-2025E全球物联网连接数与非物联网连接数10 图9：2013-2022全球半导体销售额各下游应用占比10 图10：内容创作模式发展历程11 图11：AIGC模态划分11 图12：训练AI模型的计算量呈指数增长（左）及AI模型在不同领域超越人工水平的速度表现（右）12 图13：训练AI模型使用的计算量增速已远超摩尔定律13 图14：2026年全球AI市场规模预测14 图15：2026年全球AI硬件市场规模预测14 图16：2001年以来全球半导体产业资本开支波动14 图17：全球半导体行业资本开支增速和市场规模增速15 图18：8英寸与12英寸模拟芯片成本对比15 图19：12英寸半导体硅晶圆需求和产能预测15 图20：2021-2024F晶圆代工成熟与先进制程比例16 图21：2019-2025F代工厂与IDM企业资本开支增速16 图22：半导体库存周期18 图23：半导体产品库存水位19 图24：全球半导体设备季度销售额19 图25：2006年来半导体销售额与设备销售额增速19 图26：全球半导体硅片季度出货面积20 图27：2001年来半导体销售额与硅片出货面积增速20 图28：晶圆代工厂产能利用率（%）20 图29：2021-2023年主要NAND产品价格走势22 图30：2019-2023年主要DRAM产品价格走势22 图31：2011-2023年申万半导体指数、费城半导体指数与全球半导体销售额增速27 图32：2011-2023申万半导体指数与估值、净利润关系27 图33：2019-2023至今费城半导体指数、申万半导体指数与英伟达股价表现28 图34：2013-2023费城半导体指数PB-Band28 图35：2013-2023申万半导体指数PB-Band28 图36：2013-2023申万半导体三级指数走势29 图37：2011-2023美股主要半导体设备公司毛利率与全球半导体销售额增速30 图38：2022年全球半导体设备销售额分地区占比30 图39：ASML对荷兰半导体设备出口管制的回应30 图40：2018-2022半导体设备国产化率31 图41：2018-2023Q1国内主要半导体设备商业绩31 图42：不同应用场景下算力芯片的最优架构33 图43：AI芯片产业链图谱33 图44：2022-2026EAI服务器出货量35 图45：2019-2024E服务器与智能手机DRAM占比35 图46：硬件峰值计算能力和内存、带宽增长趋势35 图47：HBM技术结构36 图48：GDDR5与HBM性能对比36 图49：模拟芯片厂商亚德诺产品生命期36 图50：功率器件厂商英飞凌产品应用领域36 图51：2003-2024F全球半导体销售额增速与模拟芯片、分立器件销售额增速37 图52：2021年全球模拟芯片市场结构37 图53：2022年全球功率器件市场结构37 图54：2013-2023台积电PB-Band38 图55：2013-2023中芯国际PB-Band39 图56：2013-2023华虹半导体PB-Band39 表1：2000年以来6次半导体周期及区间长度7 表2：AIGC发展三大要素12 表3：人工智能产业链图谱13 表4：全球主要半导体厂商扩产情况16 表5：主要晶圆厂季度业绩及指引21 表6：23Q2重点半导体供应商交期及价格趋势22 表7：海外主要半导体公司存货周转天数24 表8：国内主要半导体公司存货周转天数25 表9：近半年国内发布大模型及参数量情况31 表10：2Q23-3Q23NANDFlash/DRAM价格趋势34 1.复盘半导体周期：行业周期与经济周期共振 1.1半导体行业具备明显周期属性 1978年以来半导体产业共经历了9轮大的周期，目前正处于第9轮周期的下行阶段。半导体作为兼具成长与周期属性的产业，从行业规模来看，1978年以来共经历了9轮大周期。按增速拐点判断，本轮峰值出现在2021年；按绝对值规模判断，本轮峰值出现在2022年。根据WSTS数据，2022年全球半导体销售额达5,740亿美元，创历史新高。 图1：1978年以来全球半导体销售额及同比增速 资料来源：WSTS，IMF，山西证券研究所 存在大周期嵌套小周期现象，2000年来共有6次小周期。结合销售额绝对规模和增速拐点判断，顶部分别出现在2004Q2，2007Q4，2011Q1，2014Q4，2018Q4和2022Q2年，底部分别出现在2001Q3，2005Q3，2009Q1，2012Q1，2016Q2和2019Q2。 图2：2000年以来全球半导体月度销售额及同比增速 资料来源：WSTS，山西证券研究所 小周期长度约在4年左右，上行周期通常为2-3年，下行周期通常为1-1.5年。以绝对规模判断，本轮周期上行区间为2019Q3-2022Q2，下行区间为2022Q2至今。2019年，中美贸易摩擦导致下游需求转弱，存储芯片供过于求价格下跌，全球半导体行业进入下行周期。2019Q3见底后，5G渗透、疫情“宅经济”、新能源产业迅速成长驱动半导体行业复苏增长，至2021Q3行业景气度持续上行，并形成了全球范围的“缺芯潮”。2021Q3后，半导体下游需求出现结构性分化，消费电子增速放缓。2022Q2至今，全球半导体销售额回落，行业步入下行周期。WSTS报告显示，由于宏观经济不确定性以及终端需求放缓，2023年半导体市场规模预计将同比减少10.3%，降至5,150.95亿美元。 表1：2000年以来6次半导体周期及区间长度 周期 时间 周期长度 上行区间 区间长度 下行区间 区间长度 1 2001Q3-2005Q3 46M 2001Q3-2004Q2 33M 2004Q3-2005Q3 13M 2 2005Q3-2009Q1 43M 2005Q3-2007Q4 28M 2007Q4-2009Q1 15M 3 2009Q1-2012Q1 37M 2009Q1-2011Q1 23M 2011Q1-2012Q1 14M 4 2012Q1-2016Q2 50M 2012Q1-2014Q4 32M 2014Q4-2016Q2 18M 5 2016Q2-2019Q2 37M 2016Q2-2018Q4 29M 2018Q4-2019Q2 8M 6 2019Q3-2023 48M+ 2019Q3-2022Q2 35M 2022Q2-2023 13M+ 资料来源：WSTS，山西证券研究所 1.2半导体周期与经济周期共振 半导体销售额增速与全球实际GDP增速具有较高的相关性。半导体下游应用涉及通信、PC/计算机、消费电子、汽车、工业等领域，终端需求受宏观景气度影响，行业周期与经济周期共振。叠加产品创新、技术升级等影响，半导体周期波动更大，弹性更高。 图3：1980年以来全球半导体销售额增速与GDP增速 资料来源：WSTS，Wind，IMF，山西证券研究所 半导体行业周期波动背后本质是供需关系的变化。经济周期轮动中，半导体行业供需变化可以划分为 四个阶段：阶段一，经济周期上行带动终端设备和整机需求回暖，需求增速高于出货量增速时，半