电子行业研究：2025年：AI应用和自主可控将持续驱动半导体周期上行

行业观点 我们复盘了前面几轮半导体周期，根据供需关系按照时间维度分为长中短三种周期：长周期（8-10年）——为需求周期、中周期（4-6年）——为产能周期、短周期（3-5个季度）——为库存周期，其中需求-产能-库存三种周期相互嵌套。通过复盘我们发现每轮半导体大周期的开启都是由新兴技术推动产品升级和创新，进而催生新产品的总量、渗透率和单品半导体价值量的提升，推动半导体市场规模上升一个台阶，我们认为AI将驱动半导体行业进入下一个大周期。但在AI发展初期，主要表现为基础大模型的持续迭代、各大云厂商争抢算力芯片和存储（HBM），而传统半导体芯片受限于终端需求低迷、叠加处于去库存周期，业绩和股价表现差强人意。随着可用有效数据遇到瓶颈，大模型迭代放缓，展望2025年生成式AI催生的应用有望成为AI浪潮的主流，这主要表现为“AI+X”包括AI手机、AIPC、AI眼镜、AI耳机、AI音箱、AI玩家、AI教育、AI陪伴、机器人、自动驾驶等，这些终端需求的升级和创新都将带动对芯片的需求，从而推动整个半导体市场规模持续增大。另外，我们也从产能周期和库存周期两个维度分析，发现当前晶圆代工产能利用率在持续提升（先进制程占比提升），而芯片厂商和渠道端端库存保持较低水位，再加上“AI+”的终端需求即将爆发，在这种情况下我们预计2025年有望迎来需求-产能-库存三种周期共振，从而驱动半导体行业迎来大的上行周期。同时，半导体产业链自主可控也是大势所趋，我们持续看好半导体设备/零部件、材料及国产算力产业链。 投资逻辑： AI主线，持续看好AI基础设施，重点关注AI应用。如果说23年是AI训练的元年，24年是AI推理的元年，那么 25年将是AI终端应用爆发的元年。主要归因于包括端侧AI、聊天机器人、自动驾驶等在内的“AI+X”有望带动传统终端升级的浪潮，那么在半导体芯片领域，我们认为除了算力芯片、存储器以外，其他如Soc芯片、存储器、CIS、模拟芯片等的需求也将被带动起来，从排序上我们重点看好对AI算力芯片、存储器（HBM）、数字Soc芯片的需求，其他如CIS、模拟芯片、射频、驱动IC、MCU等也将随之受益。 半导体链条上下游加快自主可控势在必行。2024年12月，美国BIS将制裁的深度和范围进一步扩大，新增140个实体清单主体，其中包括半导体设备公司、eda公司、半导体材料公司以及晶圆厂。我们认为，制裁收紧后，国产化率提升成为重中之重。对于fab来说，设备国产化率有望加速。对于设备厂来说，零组件国产化率提升有望成为立身之本。预测在AI需求带动、存储持续扩产及国产化率提升的带动下，半导体设备/零部件将积极受益。 投资建议 看好AI基础设施与AI应用相关主线，并持续看好半导体产业链自主可控的方向，重点看好：国产算力芯片、存储器 （HBM）、数字Soc芯片、半导体设备/零部件、材料等。 风险提示 AI端侧发展不及预期、消费电子复苏低于预期、AI应用落地不达预期、半导体库存去化慢于预期，晶圆厂资本开支低于预期。 内容目录 一、全球半导体周期复盘4 1.1长周期（8-10年）：看需求4 1.2中周期（4-6年）：看产能5 1.3短周期（3-5个季度）：看库存6 二、历史股价如何演绎7 三、当前的判断：需求-产能-库存三周期共振，AI应用和自主可控将驱动半导体行业开启十年大周期9 3.1讯号一：AI基础设施+AI应用爆发，推动半导体需求增加9 3.2讯号二：芯片厂商库存月数保持低水位16 3.3讯号三：渠道端芯片货期正常17 3.4讯号四：2025年晶圆代工产能利用率持续提升，12吋成为主流18 3.5讯号五：全球半导体设备销售额持续创新高，自主可控是归因21 四、投资建议25 五、风险提示26 图表目录 图表1：产品需求推动全球半导体经历十年大周期4 图表2：2003-2011年之间全球PC出货量快速攀升5 图表3：2012-2016年全球智能手机出货量快速提升5 图表4：全球半导体每4-6年经历一轮产能周期5 图表5：半导体行业产能周期的不同阶段6 图表6：全球半导体资本开支增速vs.半导体销售额增速6 图表7：从芯片厂商库存看：全球半导体行业每3-5个季度经历一轮库存周期7 图表8：艾睿电子存货周转天数变化7 图表9：安富利存货周转天数变化7 图表10：费城半导体指数局部高点出现在销售额同比增速高点后，在半导体销售额同比转负前0~9个月出现8图表11：国内半导体产业指数vs.费城半导体指数9 图表12：海外云厂商资本开支保持上升趋势10 图表13：2020-2027EAI领域发展趋势10 图表14：AI与车用需求维持强劲增长11 图表15：2023-2027E主要AI应用发展的动态预估11 图表16：全球智能手机出货量及增速12 图表17：全球AI智能手机渗透率持续抬升12 图表18：AppleIntelligence五大定义12 图表19：AppleIntelligence四大能力12 图表20：全球PC出货量及增速13 图表21：全球AIPC渗透率持续提升13 图表22：24年耳机出货量在连续两年下滑后重回增长13 图表23：智能手表&手环出货量维持温和增长13 图表24：智能家居设备出货量重回温和增长（出货量单位：亿部）14 图表25：RAY-BANMETA智能眼镜14 图表26：小度AI眼镜功能14 图表27：全球智能眼镜爆发式增长15 图表28：推出AI功能后，MetaRay-Ban快速增长15 图表29：大量公司正涌入AI眼镜赛道16 图表30：全球半导体各细分应用库存月数16 图表31：国内半导体芯片平均库存月数17 图表32：国内不同芯片品类库存月数17 图表33：截至24Q3主流芯片交期及价格均已企稳（交期单位：周）18 图表34：2025年8吋产能利用率逐步回升中19 图表35：2025年12吋产能利用率缓步上行19 图表36：未来数年产能扩张仍以12吋为主20 图表37：2023-2027年先进与成熟工艺产能的版图占比20 图表38：全球主要代工厂工艺路线图21 图表39：全球半导体设备销售额增速vs.全球半导体销售额增速21 图表40：2025年全球12吋设备支出有望同比+24%，达1232亿美元22 图表41：后续主要扩产增量主要来自于存储客户23 图表42：在ASML2024年前三季度收入中，中国大陆地区收入占比持续高于45%23 图表43：2024年1-9月从荷兰光刻机进口额达到70.55亿美元，同比增长55%24 图表44：3DNAND存储要求极高深宽比刻蚀24 图表45：中微公司持续突破极高深宽比刻蚀设备24 一、全球半导体周期复盘 半导体行业是一个分工较为精细的行业，产业从上下游的环节自下而上为：终端客户-渠道端-IC设计厂/IDM-晶圆代工厂/封测厂-半导体设备/材料，这么长的链条导致在终端需求发生变化时，容易发生上游不同环节反应不及时，因此也导致了半导体行业呈较为明显的周期性。但其周期性背后的根本归因是：供需关系。 我们复盘前面几轮半导体周期，根据供需关系按照时间维度分为长中短三种周期：长周期 （8-10年）——为需求周期、中周期（4-6年）——为产能周期、短周期（3-5个季度） ——为库存周期，其中需求-产能-库存三种周期相互嵌套，共同推动半导体行业波浪式前进。 1.1长周期（8-10年）：看需求 我们复盘过去二十多年以来半导体行业的发展历程发现，每一次大的技术革命都能驱动半导体维持将近十年的景气度，其核心逻辑是：底层的新技术催生新产品的总量、渗透率和单品半导体价值量的提升。例如： 2001-2010年前后：我们称之为PC时代，自互联网泡沫破灭之后，PC终端迅速兴起，随之而来的功能机、笔记本等陆续出现，根据Gartner数据全球PC出货量，2003年单季度为4000万部左右，到2011年前后，单季度出货量达到约9000万部。随着超薄光驱、TFT液晶屏、锂电池以及无线通讯技术等的发展促使笔记本电脑向更轻薄的方向发展，其内置CPU芯片的厚度、面积均开始大幅下降，含硅量持续提升。根据WSTS数据，全球半导体销售额从2001年1390亿美元提升至2010年的2989亿美元，10年复合增速达9%。 2010-2021年，2010年前后，苹果开启了智能手机时代，从3G手机到4G、5G手机，全球智能手机出货量从2012Q3的1.86亿部，到2016年平均每季度超过4亿部。以及由之而来的TWS耳机、智能家居AIOT终端和云计算等新兴领域迅速崛起，也推动了算力CPU、存储器、Soc、电源管理等芯片的需求。全球半导体销售额也从2011年的2995.2亿美元成长到2021年的5558.9亿美元，10年复合增速为7%。 2022年全球半导体行情周期下行，行业处于展望悲观中。随之而来ChatGPT于2023年初横空出世，为半导体行业前行带来曙光。AI驱动基础设施建设，包括算力芯片、存储器、交换机、服务器、PCB等全产业链需求回暖，2023年下半年下游终端开启补库周期，全球半导体销售额于2024年8月达到561.6亿美元修复到上一轮的周期高点（2021.12为555.9亿美元）。 图表1：产品需求推动全球半导体经历十年大周期 来源：WSTS，国金证券研究所 图表2：2003-2011年之间全球PC出货量快速攀升图表3：2012-2016年全球智能手机出货量快速提升 10000 2003-03 2004-07 2005-11 2007-03 2008-07 2009-11 2011-03 2012-07 2013-11 2015-03 2016-07 2017-11 2019-03 2020-07 2021-11 2023-03 2024-07 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 全球PC出货量（万台） 全球智能手机出货量（亿部） 2012/9/1 2013/5/1 2014/1/1 2014/9/1 2015/5/1 2016/1/1 2016/9/1 2017/5/1 2018/1/1 2018/9/1 2019/5/1 2020/1/1 2020/9/1 2021/5/1 2022/1/1 2022/9/1 2023/5/1 2024/1/1 2024/9/1 5 4 3 2 1 0 来源：Gartner，国金证券研究所来源：IDC，国金证券研究所 1.2中周期（4-6年）：看产能 回顾1986年以来半导体的发展，可以发现半导体行业每4-6年经历一轮完整的波峰-波谷 -波峰的轮转。我们认为其背后核心为晶圆厂、封测厂的资本开支与产能扩张进度的驱动， 称之为“产能周期”即在供给驱动下的半导体行业重复演绎着复苏—扩张—高峰—衰退— 70 80% 峰 峰 60 峰 峰 峰 60% 峰 5040% 峰 峰 40 20% 30 0% 20 谷 -20 谷 谷 10 谷 谷 谷-40 谷 谷 0 -60 1986-01 1986-11 1987-09 1988-07 1989-05 1990-03 1991-01 1991-11 1992-09 1993-07 1994-05 1995-03 1996-01 1996-11 1997-09 1998-07 1999-05 2000-03 2001-01 2001-11 2002-09 2003-07 2004-05 2005-03 2006-01 2006-11 2007-09 2008-07 2009-05 2010-03 2011-01 2011-11 2012-09 2013-07 2014-05 2015-03 2016-01 2016-11 2017-09 2018-07 2019-05 2020-03 2021-01 2021-11 2022-09 2023-07 2024-05 复苏—…的过程。 图表4：全球半导体每4-6年经历一轮产能周期 全球半导体销售额（十亿美元）Yoy 来源：WST