半导体行业系列专题（八）：大国博弈背景下，半导体产业的发展趋势与变革

证券研究报告 半导体行业系列专题（八） 大国博弈背景下，半导体产业的发展趋势与变革 半导体强于大市（维持） 平安证券研究所半导体研究团队 分析师：付强S1060520070001（证券投资咨询）邮箱：FUQIANG021@pingan.com.cn徐碧云S1060523070002（证券投资咨询）邮箱：XUBIYUN372@pingan.com.cn 2025年1月11日 1 请务必阅读正文后免责条款 核心摘要 行业综述：半导体被称为“工业粮食”，行业虽然会经历周期波动，但长期来看，行业规模稳步向上，且破千亿的步伐越来越快。WSTS预测2024年全球半导体 市场将同比增长19.0%，市场规模将达到6270亿美元，“六千亿美金”在望。集成电路产业链很长，分为设备&材料、设计、制造及封测等环节，其中IC设计、 制造等是利润核心环节。行业特点包括“硅周期”和经济周期叠加、下游应用持续迭代、存在“牛鞭效应”带来的过剩和短缺等。“摩尔定律”是行业技术动力，而外在动力靠“安迪-比尔定律”。除此之外，政策是重要的外部驱动力。近年来在国内政策加码、大基金扶持持续进行的背景下，我国集成电路产业蓬勃发展。 产业链分析：从产业链各环节去看，半导体产业链包括设计、制造、封测、设备、材料、EDA各环节。其中芯片设计属于轻资产模式，中国大陆已有三千多家设计公司，但设计用到的EDA工具市场被海外三大巨头高度垄断。制造和封测则属于重资产模式，在制造端，晶圆代工市场呈现一超多强，中国台湾领跑，而中国大陆核心优势在封测环节。半导体设备受晶圆厂资本开支影响大，而材料作为耗材短期内也受晶圆厂库存、稼动率等因素影响大。近年来，全球晶圆代工 产业逐渐向中国大陆转移，同时国内自主可控需求日益强烈，国内上游设备、材料公司得以快速发展，未来国产化率有望加速提升。 产业转移及变迁，中美博弈升级：经历几次产业变迁，美国依然保持着绝对领先的地位。美国惯用“送梯子”和“抽梯子”的套路，果断打击对手接近的可能性。全球半导体供应链高度专业化，各地区在不同的细分领域各有优势，对美国来说相对弱势的领域恰恰是美国芯片法案重点投资的领域。近几年美国故技重施，打出遏制中国大陆半导体的“组合拳”，从2019年起对华为制裁到2022年8月的《芯片与科学法案》，再到2022年10月7日、2023年10月17日BIS分别对中 国先进计算实施了一系列新的且更有针对性的出口管制，且在2024年12月拜登政府“小院高墙”战略再出新招，BIS将我国140家半导体相关企业列入实体清单，HBM首次受限。总而言之，美国对中国大陆半导体产业的打压全方位升级，从晶圆代工延伸到设备、芯片设计等全产业链各环节，既不让中国生产又不让购买先进芯片，试图打断中国半导体行业产业升级步伐。国内半导体供应链自主可控可谓迫在眉睫，国产替代重要性愈发凸显。 投资建议：在国家政策和资金扶持引导下，国内企业自主创新能力会进一步提升。长期来看半导体核心技术的国产化需求凸显，国内产业链企业国产化率提升意愿较强，给国内半导体企业更多机会，建议关注国产化设备、材料、零部件、EDA导入带来的市场潜力。此外，美国政府此次公布的对华出口管制，也将倒逼我国AI相关领域软硬件产品自主可控加快发展。1）零部件及设备环节建议关注北方华创、中微公司、拓荆科技、中科飞测、芯源微、盛美上海、长川科技 、华海清科、富创精密等；材料环节推荐安集科技、鼎龙股份，建议关注江丰电子等；EDA工具环节，推荐华大九天，关注广立微。2）AI及相关赛道，推荐海光信息，关注寒武纪、龙芯中科；HBM方向，推荐华海诚科，关注联瑞新材；网络芯片和光电子领域，推荐盛科通信、源杰科技。 风险提示：1）供应链风险上升。2）政策支持力度不及预期。3）市场需求可能不及预期。4）国产替代不及预期。 目录CONTENTS 一、行业特点、驱动力及趋势 二、产业链及竞争格局分析 三、产业转移及大国博弈 四、投资建议及风险提示 半导体：“工业粮食”，市场规模稳步站上新台阶 半导体分类  •半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，可分为集成电路、分立器件、传感器和光电器件四类，其中集成电路 （IntegratedCircuit）占比80%以上，又可分为模拟电路、逻辑电路、微 处理器和存储器。 半导体产业规模突破千亿台阶“越来越快” 2023年全球半导体市场结构 •半导体是信息化、智能化的核心，被称为“工业粮食”。行业规模快速扩大，虽有波折，但“六千亿美金”规模在望，支撑全球数字经济市场，各国都在开始关注，博弈在加剧。  集成电路：产业链上下游协同发展，全球化垂直分工成主流 •从集成电路全产业链来看，上游是半导体材料、设备及EDA工具；中游是设计、制造、封测三个关键环节；下游应用领 集成电路产业链概况 半导体设备 扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备 北方华创、中微公司、拓荆科技... EDA工具 华大九天、概伦电子、广立微... 鼎龙股份、江化微、安集科技、华特气体、雅克科技、南大光电... 通信计算消费 域包括消费电子、通讯、计算、工业、数据中心、汽车等。 •从集成电路产业模式来看，行业最初为IDM模式(IntegratedDeviceManufacturer)，即一家公司独立完成芯片设计、制 制造材料： 硅片、光刻 半导体材料 胶、掩膜板、气体、抛光材料、湿电子化学品、溅射靶材 封装材料：基 板、引线框 架、陶瓷封装材料、键合金属线、粘接材料 汽车工业其他 1% 14% 32% 造、封装、测试等环节，英特尔、三星和德州仪器是全球最具代表性的IDM企业。后续台积电开启了代工模式（将轻资产的芯片设计与重资产的芯片制造分离），形成了当下Fabless-Foundry为主的产业分工模式。 设计 卓胜微、北京君 正、兆易创新、纳 17% 封装成品 芯微、紫光国 微、海思半导 体... 中芯国际、联华电子、台积电、华虹集团、华润微... 制造 封装测试 长电科技、华天科技、通富微电、甬矽电子... 11% 25% 英特尔、三星、美光、德州仪器、英飞凌  集成电路生态系统的功能演变（1950s-2010s） 汽车 PC 工业 消费电子 数据中心 通信 半导体产业的运营模式 英伟达、高 通、联发科、博通 设计 Fabless 台积电、中芯 国际、华虹 制造 Foundry 日月光、长 电、通富、华天 封测 OSAT IDM (IntegratedDeviceManufacturer) OEM/ODM  价值链：芯片设计和晶圆制造是半导体产业链中最核心的环节 •根据Nuvama数据显示，在半导体整个价值链收入流分配中，芯片设计占到了50%，晶圆制造占到了36%，封测和材料分别占9%和5%。可以看到，芯片设计和晶圆制造是半导体产业链中最核心的环节。 •EBITDA利润率：芯片设计公司英伟达和晶圆制造公司台积电均超过了50%，高通和联电的利润率也超过表中的其他三家公司。 •投入资本回报率（ROIC）：英伟达的投入资本回报率是最高的达72%，其次为高通23%、台积电19%、联电12%、安靠 7%、日月光6%、英特尔1%。 价值链中的收入分配 全球主要半导体玩家的财务状况  行业特点1：深度融入经济运行，“硅周期”和经济周期叠加 •大周期：半导体技术作为经济数字化转型的基石，正在为传统行业赋能，应用逐渐走向多元化，但也会受到宏观经济的景气度的影响。从全球来看，行业周期性表现的较为明显，与全球宏观经济走势基本一致。 •“硅周期”：3-5年，产品创新应用周期，代表的是影响半导体行业最核心、最根本的因素——下游需求驱动力，如PC和手机是行业发展过程中的两大产品周期。历次的泡沫都是硅周期的体现，比如2000年互联网泡沫、2016年的内存泡沫、2023年的 AIGC…… •宏观经济周期：1）2008年的金融危机；2019年以来的疫情影响等。其中宏观经济对行业影响最大。 全球经济与半导体收入增速对比 我国GDP与集成电路产量增速对比  全球：市场在2024年强劲反弹，但节奏不一 •根据WSTS的数据，2024Q3，半导体市场增长1660亿美元，同比增长23.2%，环比增长10.7%，尤其是计算领域业绩改善明显。WSTS在最新的秋季预测中上调了2024年预测，预计半导体市场将同比增长19.0%，市场规模将达到6270亿美元，增长主要由内存和逻辑推动，但分立器件、光电子器件、传感器和模拟等其他类别预计将下滑。 •WSTS预测2025年半导体市场将全面增长，增幅达11.2%，全球 市场估值将达到约6970亿美元。 Top半导体公司24Q3收入及Q4指引 全球主要半导体产品细分市场月度销售额同比增速表现  全球半导体年销售额（百万美元） 跳跃的存储：行业中的“大宗商品”，周期波动的“主角”和“罪魁祸首” 全球存储及非存储半导体市场规模格局 •存储芯片：具备大宗商品特性，容量是核心指标，价格敏感，受市场供 需情况波动，属于标准化产品，产品可替代性强，加上当前行业已形成垄断格局，头部厂商在产能和定价方面调整步调相对一致，因此行业弹性更大。在2017年半导体上行周期中，存储芯片同比增速突破60%，大幅领先其他细分领域，而2019年周期向下时，跌幅也明显更大。 •波动巨大：1）供给端逆市操作；2）需求端波动；3）市场炒作 •存储芯片与集成电路整体周期呈现强关联关系，且周期性强于其他半导体细分行业，往往遵循3-4年一个周期循环。供需关系波动背后其实由资本开支周期主导。 全球集成电路及细分领域市场规模增速情况 全球存储和非存储市场规模增速 周期的先行指标——存储  需求走势：AI推动服务器增长，亚洲多数国家电子产品生产增长较好 •根据IDC的数据，AI将推动2024年服务器收入增长42%，2025年仍将增长11%。智能手机和个人电脑均从2023年的下 滑恢复到2024年的增长，预计2025年智能手机和个人电脑的增长率将保持在低个位数。 •亚洲是全球主要的消费电子产地，多数主要国家/地区的电子产品产量呈上升趋势，中国台湾、印度、越南在向好，其 中中国台湾电子产品生产表现最为强劲，很大程度上可以归因于AI服务器。MIC估计，台湾生产了全球90%的AI服务器。 •相比之下，美国和欧洲的生产更侧重于销售给企业的电子产品，例如企业计算、数据中心、通信基础设施和工业电子产品，主要发达国家的电子产品产量一直呈现缓慢增长或下降趋势。 全球主要消费终端出货量增速预测 亚洲主要国家电子产品产值增速 英国、欧洲及美国电子产值增速 产能周期：缘于投资产能释放与彼时需求的错配，资本开支是重要观测指标 •资本开支/产能周期：建造新晶圆厂大约需要两年以上的时间。投资产能释放的滞后性导致了产能释放与当时的需求不匹配，供需关系失衡带来价格波动，从而形成厂商营收和盈利能力的周期性波动。行业在高需求时期进行了大量投资以扩大产能，当需求增长放缓或下降时，产能过剩会导致收入下降。 •观测指标：资本支出增速、资本支出与半导体市场规模的比率、晶圆制造产能增速、产线建设情况等 半导体Capex与市场销售额的比值 •从1980年到2023年，半导体资本支出与半导体市场的比率变化很大，从34%到12%不等。非常高的支出与销售比通常表明产能增加过多，市场调整可能即将到来。SC-IQ预计2024年半导体资本支出总额为1660亿美元，同比下降2%，预计2025年资本支出将增长11%，达到1850亿美元。 主要半导体企业资本支出额及增速 半导体资本支出增速-市场增速 产业周期 高 低 行业特点2：应用持续迭代，创新是发展主旋律 •集成电路具有显著的周期成长属性，行业高速增长阶段来自下游终端的创新。产品周期决定了行业