AI有望推动新一轮半导体周期上行

行业报告：行业投资策略 证券研究报告 2024年04月12日 半导体 AI有望推动新一轮半导体周期上行 分析师潘暕SAC执业证书编号：S1110517070005 作者： 分析师骆奕扬SAC执业证书编号：S1110521050001 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 行业评级：强于大市（维持评级）上次评级：强于大市 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 摘要 预计2024年半导体周期有望开启复苏 全球半导体销售额（三月平均）连续4个月同比正增长。 行业库存：预计1H24回到正常水位，AI驱动的环节或将有补库动力。产能端：扩张趋于理性，新需求普及或加快扩产进度。 价格端：以存储为代表的电子产品开始涨价，市场信心逐步建立。需求端：AIGC快速迭代，需求端创新确立方向。 看好AI推动半导体周期上行 增量方面：关注AI对硬件的增量，包括云端算力、终端NPU、存储空间增加等。 存量方面：关注AI硬件和AI应用搭配下，对换机需求的拉动（2024年手机和PC大盘预期恢复增长，AI让增 长提速），进一步带动全产业链的超预期。 涨价方面：供需关系改善后，由于AI新需求带来的涨价品种值得被重点关注。 风险提示：AI应用落地不及预期，研发进度不及预期，行业竞争加剧，宏观经济下行风险 1 预计2024年半导体周期开启复苏 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3 全球半导体三月平均销售额连续4个月同比正增长 200% 注：数据均为3个月平均值 图：全球半导体月度销售金额（三月平均） 180% '85 160% '89 全球半导体销售额（以周期高点为起点） 140% '95 120% '97 100% 80% 60% 40% 40% 30% 20% 10% 0% -10% 三月平均销售额YoY '00 '08 '18 '21 20% -20% -30% 百分线 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明。资料来源：WSTS，SIA，天风证券研究所 4 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 101 103 105 107 109 111 113 115 117 119 121 123 0% 月份数 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明。资料来源：芯八哥公众号，Gartner，WSTS，IDC，天风证券研究所 5 周期的成因：供需趋势的不可预测性 •未来需求的不可预测性： 往往是新的大单品出来，大厂没有提前备充足的货，如历史上的智能手机换代对半导体的需求拉动 •未来供给（市场竞争格局）的不可预测性： 对市场竞争对手的产能判断失误（数据不透明），例如华为被制裁后，各家手机厂商大量备货抢份额最后导致行业库存过剩，例 如功率半导体紧缺后各大厂大力扩产导致行业走向供过于求 •不可预测事件的发生： 例如中美贸易冲突，对供应链造成的扰动（快速增加海外产品备货同时加快国产验证）例如疫情对供应链造成的扰动（每个环节增加备货） •为什么会判断错误？ 产业链数据不透明：多数属于商业机密，中美贸易冲突后更加不透明 长鞭效应：产业链长，从设备材料，到制造封测，再到各类ic设计，以及层层分销，环节众多，有长鞭效应科技行业技术进步的不可预测性：产业链总是看到订单才相信趋势 表：部分机构对半导体2024年的看法 本轮周期上行预计AI是主要驱动力 亿美元 7,000.00 6,000.00 个人电脑3G手机换 2G手机 笔记本电脑平板显示 智能手机 开始普及 平板电脑温和增长 4G/5G手机红利 AI+云端/终端 40% 30% 5,000.0020% 4,000.0010% 3,000.000% 2,000.00-10% 1,000.00-20% 0.00 19992000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202021202220232024E -30% 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明。资料来源：Wind，WSTS，天风证券研究所 6 半导体:销售额:亿美元YoY 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：芯八哥公众号，SusquehannaFinancialGroup，天风证券研究所 7 行业库存预计1H24回到正常水位，AI驱动的环节有补库动力 预计1H24半导体库存回到正常水位，部分环节有望优先开始补库存。①半导体库存周期平均39个月（约3年），上轮库存高点在22Q2-Q3。②全球芯片平均交货周期近一年持续下降，2024年2月已回到2021年一季度水平。③部分环节（如AI服务器/智能手机）优先完成库存去化，甚至开始补库存 表：头部厂商2月订单及库存 产能端扩张趋于理性，新需求普及或加快扩产进度 ①成熟制程的产能利用率在23年旺季维持在较低水位让扩产进度更趋理性，如中芯国际（3Q2377.1%；4Q2376.8%）、华虹半导体（3Q2386.8%；4Q2384.1%）。②全球新建半导体工厂数量2022年达到顶峰33座，23年稍有下滑。③全球晶圆厂资本开支4Q22达到阶段高点后连续四个季度环比下滑体现了晶圆厂扩产趋于谨慎。若AI带来的新需求超过业界判断，或将引起新一轮缺货涨价潮。 图：2019-2023年全球新建半导体制造工厂数量（座） 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 - 图：全球晶圆厂资本开支及同比增速（右轴） 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% -20% -40% -60% 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：芯师爷公众号，Bloomberg，SEMI，天风证券研究所 8 2009Q2 2010Q1 2010Q4 2011Q3 2012Q2 2013Q1 2013Q4 2014Q3 2015Q2 2016Q1 2016Q4 2017Q3 2018Q2 2019Q1 2019Q4 2020Q3 2021Q2 2022Q1 2022Q4 2023Q3 FoundryCapexYoY 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：闪存市场官网，天风证券研究所 9 价格端以存储为代表的电子产品开始涨价，市场信心逐步建立 根据闪存市场数据，NAND价格指数自2023年8月触底以来，已有约80%涨幅，DRAM价格指数相对底部也有超30%涨幅，考虑到AI对智能终端的拉动，以及国产模组渗透率有望提升的趋势，预计国产模组厂产品涨价趋势年内具有较好的持续性，产品的持续涨价逐步建立了市场信心，为新一轮周期上行做好准备。 图：NAND价格指数图：DRAM价格指数 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：precedenceresearch，IDC，贵州大数据发展管理局，天风证券研究所 10 AIGC快速迭代，需求端创新确立方向 近年来AIGC快速迭代，根据IDC，未来3年，ARVR、视频分析、知识图谱、自然语言处理将成为AI单点技术主要发力点。视频分析、 ARVR与知识图谱需要基于强大的算力来满足渲染、实时视频分析、复杂计算场景需求，是主要的3个高算力消耗单点技术。 2022年全球AIGC市场规模为107.9亿美元，PrecedenceResearch预计，2030年将达到约731.6亿美元，复合增长率27%。 2 看好AI推动半导体周期上行 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明11 半导体周期：当前处于相对底部，需求端看AI •需求端：核心看AI，AI手机，AIPC，AI+其他终端产品 增量方面：关注AI对硬件的增量，包括云端算力、终端NPU、存储空间增加等 存量方面：关注AI硬件和AI应用搭配下，对换机需求的拉动（2024年手机和PC大盘预期恢复增长，AI让增长提速），进一步带动全产业链的超预期 涨价方面：供需关系改善后，由于AI新需求带来的涨价品种值得被重点关注 •供给侧：成熟制程核心观测产能利用率，先进制程看扩产，以及国产替代进度 目前成熟制程产能并不紧缺（中芯国际产能利用率（3Q2377.1%；4Q2376.8%）、华虹半导体产能利用率（3Q2386.8%；4Q2384.1%）），成熟制程的扩产也趋于理性；先进制程持续短缺，AI带来的算力方面需求主要体现在先进制程领域，预计供需格局较好，但扩产受制于美国核心设备供应 先进制程/先进封装，所用的设备/材料，预计扩产需求持续提升，且因为技术壁垒较高具有较好的竞争格局 •不可预测事件的发生：对可能影响行业趋势的重大事件敏感 中美贸易的不确定性 …… 主要品类预测情况 表市场普遍看好2024年手机/PC的出货量增长 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：芯八哥公众号，IDC，Counterpoint，天风证券研究所 12 手机根据IDC预测，2023年全球智能手机出货量将同比下降1.1%至11.9亿部，2024年全球智能手机出货量将同比增长4.2%至 折叠手机 根据Counterpoint，2023年全球折叠屏智能手机出货量预计将同比增长52%达2270万部，预计将在2024年开始进入折叠 屏手机的快速普及期，2025年将达5500万部。 12.4亿部。 PC根据IDC的数据，2303全球PC出货量为6820万台，环比增长11%，同比降幅收窄至8%，PC出货量连续两个季度环比增 长，市场出现好转迹象。IDC预计PC销量在2023年急剧下降14%后，在2024年将增长4% 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：闪存市场公众号，TrendForce，天风证券研究所 AI时代，存储有望从“价格“步入”价值“周期 存储是一个周期性的行业，回顾2019-2023这一轮周期变化，经历了供过于求、疫情缺货、库存超跌等等，最后以原厂主动减产控产而告终。展望2024-2026年这一轮新周期，是以新技术和AIPC等应用来激发存储的潜能，走出传统的价格周期，进入新周期存储的价值周期。 NPU助力智能终端进入AI时代 与CPU和GPU相比，NPU在以下几个方面具有明显优势：高性能：AI任务要求NPU具备高吞吐量的运算能力，以支持快速的数据处理和实时的推理。对于下一代AIPC，英特尔于人工智能峰会上提出了至少40TOPS的性能要求。可以预见AI对手机端NPU的计算能力也将提出较高要求 能效比：高能效比对于延长续航和减少发热至关重要。这要求NPU采用低功耗设计和能效优化方案，如动态电压和频率调整（DVFS）、专用电源传输轨道，以及微架构的优化，以实现高性能的同时保持低功耗 内存管理：当前大语言模型的token生成效率受限于内存带宽。因此，NPU需要具备高内存带宽，以支持大量的数据读写操作；例如，采用LPDDR5x等高性能内存接口设计，以满足AI模型的内存需求。同时，NPU也需要具备高内存效率，以减少数据移动的延迟和功耗；如采用内存层次结构等技术进一步优化整体性能。 Ryzen8040系列处理器配备4nmZen4CPU核心架构，最多8核 /16线程，主频提高到5.2GHz；拥有RDNA3图形核心架构，高达Radeon780MiGPU（12个计算单元）；配备了XDNANPU，拥有16TOPS的AI算力，AI性能相比上一代提升了60%。TDP范围为15-54W。 图：AMD首次加入独立NPU的锐龙8040处理器 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：快科技，雷峰网公众号，天风证券研究所 14 看好AI推动手机开启新的换机潮 面对智能终端市场的增长乏力，手机企业希望借助生成式AI手机开启新