半导体专题：从费城半导体指数看芯片周期

半导体专题 从费城半导体指数看芯片周期 西南证券研究发展中心海外研究团队2023年7月 核心观点 费城半导体指数是行业走势的风向标，当前整体处于周期底部区间。费城半导体指数（SOX指数）涵盖了30家半导体细分领域中代表性的头部半导体企业，通常被视为衡量半导体行业走势的重要指标之一。从全球半导体出货量看，一个完整的半导体周期的持续长度为平均40个月左右。从盈利水平上看，费城半导体指数从22Q2起步入下行周期，至今已经历了5个季度，目前处于底部区间。 细分领域所处周期各异。通过分析半导体细分领域的周期，我们认为：1）数字芯片领域，在AI算力需求的推动下，与数据中心相关的业务已开始回暖。由于数字芯片下游以消费电子为主，一季度消电依然处于去库存的深化阶段，周期还需观察。2）模拟芯片相关企业库存水位较高，存货周转天数持续上升，还面临头部企业价格战，其去库存的周期预计持续更久。3）存储在经历2022年景气度下行和去库存影响后，业绩已回落到低点。存储价格经过长期下调后，已于今年5月开始逐步企稳。从三星等全球头部存储厂商的展望看，23H2行业有望反弹。4）制造环节在经历2022年较高景气度后，受需求疲软影响，产能利用率开始下降，23年资本开支有所放缓。5）设备环节与下游晶圆厂资本开支规模及增速密切相关，预计跟随国际大晶圆厂Capex的放缓而增速收窄。23Q1设备环节收入和净利润环比下滑，库存去化仍在进行。 未来重点关注方向：AI算力引领成长，提前布局周期拐点。1）大模型和生成式AI带动相关AI算力芯片的需求快速增长，行业上行周期确定性强。英伟达和AMD作为全球AI芯片的头部企业，将受益于行业快速增长红利。未来大模型轻量化及与智能终端的结合或带来边缘侧算力需求的提升。2）随着大厂主动减产和库存去化，23H1存储大厂业绩有望触底，23H2行业回升可期。存储现货价处于底部，具备安全边际。在AI算力和大模型应用等推动下，更大的数据存储量、DDR5/HBM技术等有望带动存储新一轮成长。 相关标的：1）AI算力：英伟达（NVDA.O）、超威半导体（AMD.O）、高通（QCOM.O）；2）存储：美光（MU.O）等。 风险提示：AI产业发展或不及预期；需求复苏或不及预期；供应链安全的风险等。 1 目录 1费城半导体指数概览 2半导体细分领域周期分析 3未来重点关注方向：AI算力引领成长，提前布局周期拐点 2 1.1费城半导体指数概况 费城半导体指数成分股一览 费城半导体指数（PhiladelphiaSemiconductorIndex，缩写为SOX ）是一个由美国费城证券交易所管理 和发布的半导体行业股票指数。该指数包括30家细分领域最具代表性的头部半导体公司，主要覆盖了美国、欧洲和亚洲地区。 SOX指数通常被视为衡量半导体行业走势的重要指标之一。每个成分股的权重根据其市值和流通股数确定，较大的成分股在指数中的影响更大。SOX指数每年调整一次，调整时间一般在9~10月，每次调整的成分股数量一般2-4个。 数据来源：Bloomberg，西南证券整理3 1.2费城半导体指数表现与全球半导体市场规模的关联度 费城半导体指数通常被视为衡量半导体行业走势的重要指标之一。通过比较指数股价的历史表现与全球半导体订单市场规模，可见SOX指数与半导体行业市场呈现较高的关联度。 从全球半导体出货量看，一个完整的半导体周期的持续长度为平均40个月左右。 SOX指数与全球半导体订单市场对比 全球半导体出货量趋势 数据来源：Bloomberg，WSTS，西南证券整理4 1.3费城半导体指数当前所处周期 从盈利水平上看，费城半导体指数从22Q2起步入下行周期，至今经历了4个季度。从23Q1的整体业绩和增速看，指数整体收入同比下降8.8%，整体净利润同比大幅下滑46.4%，已步入底部区间。 费城半导体指数收入 费城半导体指数净利润 数据来源：Bloomberg，西南证券整理5 1.3费城半导体指数当前所处周期 费城半导体指数毛利率从一直维持在50%-60%。受行业周期下行影响，23Q1毛利率降至49.6%，整体净利率水平降至17.4%。 从存货情况看，补库存周期4-8个季度，去库存周期4-6个季度。22年企业持续去库存，23Q1库存的增长幅度开始下降。 费城半导体指数利润率水平 费城半导体指数存货情况 数据来源：Bloomberg，西南证券整理6 目录 1费城半导体指数概览 2半导体细分领域周期分析 3未来重点关注方向：AI算力引领成长，提前布局周期拐点 7 2.1费城半导体指数-数字芯片业绩 费城半导体指数数字芯片板块主要取英伟达、AMD、高通、博通等以数字芯片设计为主的企业。 数字芯片领域在经历2022H2景气度下行和去库存影响后，业绩已经回落到低点。23Q1收入水平环比有所改善，净利润同比下降幅度有所收窄。从英伟达、AMD、高通、博通、Marvell等财报看，整体业绩筑底，部分业务已经回暖。 费城半导体指数-数字芯片收入 费城半导体指数-数字芯片净利润 数据来源：Bloomberg，西南证券整理8 2.1费城半导体指数-数字芯片-库存水位 数字芯片领域在2021-2022年库存水位逐渐抬升，22Q4达到顶峰。随着去库存的进行，库存水位的增长幅度已开始逐步回落。 企业的存货周转天数23Q1仍有所增长，反应了去库存进展仍需时日。 数字芯片企业库存水位较高，主要在于这些企业以消电类芯片为主，一季度消电依然处于去库存的深化阶段。 费城半导体指数-数字芯片存货 数字芯片企业存货周转天数 数据来源：Bloomberg，西南证券整理9 2.2费城半导体指数-模拟芯片业绩 费城半导体指数模拟芯片板块主要取德州仪器、ADI、MPS等以模拟芯片为主的企业。 模拟芯片领域在经历2022年景气度下行和去库存影响后，业绩已经回落到低点。23Q1收入和净利润同比增长继续收窄。 费城半导体指数-模拟芯片收入 费城半导体指数-模拟芯片净利润 数据来源：Bloomberg，西南证券整理10 2.2费城半导体指数-模拟芯片-库存水位 模拟芯片领域的库存水位在2021Q3开始连续7个季度持续抬升。库存目前仍处于较高水位。 企业的存货周转天数22Q1开始上移，说明企业库存水平与实际需求开始出现错位。23Q1TI、MPS的存货周转天数上升显著。 由于模拟芯片应用领域广泛，相关企业库存水位较高，反应了各行业较弱的景气度，其去库存的周期预计相比数字芯更久片。 费城半导体指数-模拟芯片存货 模拟芯片企业存货周转天数 数据来源：Bloomberg，西南证券整理11 2.3存储-业绩 费城半导体指数中，头部存储企业仅有美光一家。我们选取了三星（存储业务）、SK海力士、美光3家企业的财务信息。 存储领域在经历2022年景气度下行和去库存影响后，业绩已经回落到低点。22Q4和23Q1录得较大幅度亏损。 存储收入 存储净利润 数据来源：Bloomberg，西南证券整理12 2.3存储-库存水位 存储领域的库存水位在2021Q3开始连续7个季度持续抬升。库存目前仍处于较高水位。 企业的存货周转天数22Q3开始持续上移。23Q1三家头部存储企业的存货周转天数达到顶峰。 存储存货 存储存货周转天数 数据来源：Bloomberg，西南证券整理13 2.3存储-现货价格走势 DRAM现货价格自22年3月以来经历近5个季度下调后，今年5月在底部开始逐步趋稳。 NAND现货价格自22年8月见顶后有所回落，目前维持在2-3.9美元之间，相比本轮周期高点价格变动不大。 DRAM现货均价走势 NAND现货均价走势 数据来源：DRAMexchange，西南证券整理14 2.3存储-合约价格走势 DRAM合约价自21Q4已下行了6个季度，5月合约价1.0-1.4美元。 NAND合约价自22年5月见顶以来持续下降已1年时间，5月合约价下探至2.4-3.8美元。 DRAM合约价走势 NAND合约价走势 数据来源：DRAMexchange，西南证券整理15 2.4费城半导体指数-制造-业绩 费城半导体指数中，晶圆代工包括台积电和格罗方德2家。我们在此基础上添加了三星（晶圆代工业务）、联华电子、中芯国际、华虹半导体4家企业的财务信息。 半导体代工领域在经历2022年较高景气度后，受需求疲软影响，产能利用率开始下降，2023年业绩或承压。 半导体代工收入 半导体代工净利润 数据来源：Bloomberg，西南证券整理16 2.4费城半导体指数-制造-库存水位 半导体代工领域自2021Q3以来库存水位持续抬升，目前仍维持高库存水位。 企业的存货周转天数23Q1加速增长，下游疲软的需求带来了库存压力。 费城半导体指数-晶圆代工存货 晶圆代工企业存货周转天数 数据来源：Bloomberg，西南证券整理17 2.4费城半导体指数-制造-资本开支 2022年维持较高资本开支水平。不过受下游需求疲软影响，23年头部晶圆代工厂的资本开支有所放缓。23Q1前四大晶圆代工厂的资本开支环比均有所下滑。 从各家2023年的Capex计划来看，台积电下调了资本投入规模。而联电、中芯国际23年的Capex计划略有上升。 晶圆代工厂资本开支 晶圆代工厂23年资本开支计划（亿美元） 数据来源：Bloomberg，西南证券整理18 2.5费城半导体指数-设备-业绩 费城半导体指数中，半导体设备包括等ASML、应用材料等6家企业。 半导体设备与下游晶圆厂资本开支规模和增速密切相关。设备在经历2021年晶圆厂大幅投入带来的高速增长后，2022年跟随国际大晶圆厂Capex的放缓而增速收窄。23Q1收入和净利润环比下滑，不过相比去年同期低基数原因而实现20%以上增长。 费城半导体指数-设备收入 费城半导体指数-设备净利润 数据来源：Bloomberg，西南证券整理19 2.5费城半导体指数-设备-库存水位 半导体设备领域在2021Q3开始库存水位开始显著抬升，23H2达到顶峰。随着晶圆厂Capex的缩减，23Q1库存增速已开始回落。 多数企业的存货周转天数23Q1仍有所增长，库存去化仍在进行中。 费城半导体指数-设备存货 半导体设备企业存货周转天数 数据来源：Bloomberg，西南证券整理20 目录 1费城半导体指数概览 2半导体细分领域周期分析 3未来重点关注方向：AI算力引领成长，提前布局周期拐点 21 3.1关注方向一：AI算力引领成长，数据中心GPU前景广阔 全球GPU市场规模（亿美元） AI算力已成为驱动人工智能发展的核心动力 人工智能发展离不开算力的支撑，随着模型的参数量和复杂程度不断增长趋势，算力基础设施 的供给水平将直接影响应用落地及其迭代的进程。 服务器：目前全球AI服务器占AI基础设施市场的八成以上，是AI基础设施的主体。IDC预计2025年全球AI服务器市场规模达266亿美元。2020-2025年CAGR为18.9%，远超全球通用服务器市场增速。 全球AI服务器市场规模 GPU：1）市场规模：根据VerifiedMarketResearch，2021年全球GPU芯片市场规模为334.7亿美元，预计2030年约4773.7亿美元，CAGR达33.3%；2020年中国GPU市场规模47.39亿美元，预计2027年市场规模达345.57亿美元，2021-2027年CAGR为32.8%，国内外GPU市场前景广阔。2）市场份额：根据JonPeddieResearch数据，2022Q3独立GPU市场中英伟达和AMD的市占率分别为88%和8%，垄断优势明显。而国内厂商有望在AI产业蓬勃发展和国产替代逻辑下加速成长。 5000