2023年全球半导体产业研究框架与市场现状.pdf

请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 Table_Main 证券研究报告|产业经济深度 2023 年 03 月 10 日 产业经济产业经济深度深度 证券分析师证券分析师 李浩李浩 资格编号：S0120522110002 邮箱： 研究助理研究助理 张威震张威震 邮箱： 相关研究相关研究 1、美国科技周期下行带来的投资机会2022-12-27 2、美国长期经济结构变化与周期的机会2023-02-22 全球全球半半导体产业导体产业研究研究框架与框架与市场市场现状现状 中观科技中观科技产业产业系列系列专题报告专题报告 0101 Table_Summary 投资要点：投资要点：分析框架分析框架：全球半导体产业供给端由企业主导，需求端由下游应用领域主导，供给、需求和贸易共同创造了销售市场，需求波动向上传导的时间差造成了企业和渠道商的库存。企业的边际盈利能力变化传导到二级市场，与其他因素交织共同影响了股价波动。在整个框架中，技术是根因，技术迭代降低制造成本并创造下游电子设备需求，促进信息科技产业持续繁荣发展。历史历史复盘复盘：全球半导体产业从上世纪四五十年代在美国起源后开始蓬勃发展，在成长过程中历经了从美国到日本，从日本到韩国和中国台湾，以及再到中国大陆的三次产业区域转移。在此过程中，全球半导体产业分工不断细化，从 IDM 到 Fabless，纯晶圆代工模式出现。同时，全球半导体市场下游历经多轮增长周期，从 1976 年的约 29 亿美元成长 202 倍到 2022 年的 5832 亿美元，下游已经渗入到消费电子、计算机、通信、汽车、工业等多个应用领域，成为信息科技产业和数字经济的基石。成长与周期成长与周期：全球半导体产业经过几十年的发展，已经从快速增长的成长行业转变为渐进式增长的成熟行业，成长性逐渐变弱，周期性不断增强。全球半导体产业格局集中度不断提升，头部企业成长速度放缓但盈利能力变强。周期性方面，我们从长期、中期和短期三个维度进行拆解：（1）在长期维度上，全球半导体产业主要受技术迭代因素影响，呈现出约 10 年左右的产品周期，宏观经济波动对这一特征进行加强；（2）在中期维度上，全球半导体产业主要受企业资本开支驱动，表现出约3 至 4 年的产能周期；（3）在短期维度上，半导体销售市场短期供需错配导致企业库存波动，呈现出约 3 至 6 个季度的库存周期。产业链产业链：全球半导体产业链包括设计、制造、封测三大核心环节，和基础技术研发、半导体设备、半导体材料三大支撑环节，以及多种下游应用领域。在价值量分布上，呈现出“设计晶圆制造设备封测材料”的特征。在区域分布上，主要与各区域生产要素优势类型有关：（1）设计、设备等研发密集型环节，主要由美国、欧洲等区域主导；（2）材料和晶圆制造等资本开支密集型环节，主要由欧美以外地区主导；（3）封装测试等资本开支和劳动力密集型环节，主要由中国大陆主导。市场结构市场结构：分地区来看，亚太地区在全球半导体销售额中超过 60%，而中国大陆在亚太市场份额最高，2021 年以 1877 亿美元销售额成为全球半导体产品最大消费地区。从供给端来看，美国在全球半导体市场供应端占据接近一半份额。分产品来看，集成电路占半导体产品销售额的比重维持在 80%以上，其中逻辑 IC 和存储IC 比重最高，MCU 份额呈下降趋势。分下游应用来看，计算机和通信是主要应用领域，不同类型的半导体产品在下游应用领域的占比有所区别。中国中国大陆大陆现状现状：中国大陆半导体产业起步较晚，目前在全球市场份额第一且仍保持上升趋势。中国大陆在供给端较为薄弱，IC 产值虽然快速增长，但自给率水平仍然不高。去除大陆之外厂商在内地的晶圆厂贡献的产值，中国本土厂商对市场的供给比例 2021 年仅为 6.6%左右。此外，从进出口的角度看，中国大陆半导体产品贸易逆差仍在扩大，进口高端芯片、出口低端芯片现象仍然显著，半导体产品在整体进口金额占比也屡创新高。海内外海内外对比对比：从产业投资力度来看，半导体产业较为依赖研发投入，在全行业中研发支出占收入比重最高。分地区对比，美国在全球主要国家和地区中研发投入最 产业经济深度 2/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 高，中国大陆最低。对比中外半导体企业，中国大陆半导体产业链各环节龙头公司与海外龙头公司相比在收入规模与盈利水平等方面仍然存在一定的差距。产业趋势产业趋势：（1）长期来看，量子隧穿效应导致的物理极限和先进制程工艺成本陡增等因素致使集成电路沿摩尔定律发展的经验规律迎来瓶颈，台积电先进制程的新工艺收入占比提升速度不及前代、渗透速度或将减缓。集成电路进入后摩尔时代后，技术迭代速度放缓，中国有望通过先进封装和 Chiplet 等技术实现加速追赶。（2）中期来看，2020 年新冠疫情大流行对全球半导体市场造成了先紧后松的局面，加剧了市场需求波动，企业端产能投放节奏受到一定影响，2023 年产能周期大概率进入下行阶段。（3）短期来看，全球晶圆厂产能利用率已经回归到正常水平，WSTS 预测 2023 年全球半导体市场或将萎缩 4.1%至 5566 亿美元。（4）区域分工上，半导体产业的安全性和韧性日益成为全球各地区竞争焦点，美国通过“对内鼓励、对外合作、对华竞争”的半导体产业政策促进先进制程回归本土，同时限制中国半导体产业的发展。中国需要推出更适合当下环境的半导体产业顶层战略规划，以在日益动荡的地缘政治格局中实现半导体乃至整个信息科技产业的国产替代和自主可控。投资建议投资建议：全球半导体产业步入成熟阶段，技术迭代速度放缓，中期产能周期和短期市场可能进入下行阶段，中国大陆半导体产业自给率水平提升空间仍然巨大，有望在未来几年中实现全球半导体产业早期的快速增长，建议关注本土半导体产业链设备、材料、功率 IC 设计、EDA、IP 核、先进制程、先进封装等环节的头部优秀企业。风险提示：风险提示：下游需求不及预期风险；宏观经济增速不及预期风险；技术发展不及预期风险 nMmPnNqRvMvNrOpPmPmMrQbR8QaQnPpPtRtQeRnNtQiNpOmM8OnMrMvPsRtNwMoPxP 产业经济深度 3/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录内容目录 1.核心摘要核心摘要.9 2.产业概况与分析框架产业概况与分析框架.11 2.1.研究范畴：半导体、集成电路与芯片.11 2.2.产品类型：芯片功能向集成化趋势发展.11 2.3.研究框架：基于供给与需求视角的产业分析框架.15 2.4.发展特征：产业区域转移与分工模式细化.16 2.5.从宏观总量到中观产业：半导体是数字经济的基石.19 2.5.1.数字经济：传统 GDP 的数字化部分，比重高、增长快.19 2.5.2.信息科技产业：数字经济的重要支撑和组成部分.20 2.5.3.半导体：信息科技产业的核心硬件.23 3.全球半导体产业的成长性与周期性全球半导体产业的成长性与周期性.24 3.1.成长性：复盘，溯因，归纳.24 3.1.1.下游终端更迭推动上游半导体持续增长.24 3.1.2.从“强成长、弱周期”到“强周期、弱成长”.25 3.1.3.成熟的表征：增速放缓、盈利增强.26 3.2.长周期：宏观与技术驱动的 10 年左右的产品周期.29 3.2.1.技术迭代推动下游市场更迭是产品周期的主要原因.29 3.2.2.宏观经济在长期维度上强化了半导体产品周期波动.31 3.3.中周期：资本支出驱动的 34 年的产能周期.32 3.3.1.投资端的观测.32 3.3.2.产能端的实证.32 3.3.3.销售端的观察.33 3.4.短周期：短期供需驱动的 36 个季度的库存周期.33 4.全球半导体产业链：价值量分布与生产要素特征全球半导体产业链：价值量分布与生产要素特征.36 4.1.产业链概况：3 大环节+3 个支撑+N 种下游应用.36 4.2.区域特征：全球半导体产业链价值量与生产要素特征.36 5.全球市场历史、现状与市场结构特征全球市场历史、现状与市场结构特征.39 5.1.整体量价：市场增长主要由销量贡献，价格基本不变.39 5.2.分区域：中国大陆在销售端份额最高，美国企业在供给端份额最高.39 5.2.1.销售端：亚太市场份额超过 60%，中国大陆是最大消费地区.39 5.2.2.供给端：美国企业在全球半导体市场供应端占据主导地位.40 产业经济深度 4/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 5.3.分产品：逻辑 IC 和存储 IC 是销售额占比较高的类型.41 5.4.分下游应用：计算机和通信是主要应用领域.42 6.中国中国半导体产业现状、特征和存在的问题半导体产业现状、特征和存在的问题.43 6.1.销售端：市场规模持续扩大，占 GDP 比重不断提升.43 6.2.供给端：IC 产值快速增长，自给率水平仍需提升.45 6.3.进出口：贸易逆差大，高端芯片依赖进口.47 7.中外对比：大陆半导体产业仍然任重道远中外对比：大陆半导体产业仍然任重道远.48 7.1.投资力度：中国半导体产业投入与美国相比有待提升.48 7.1.1.全球半导体产业研发投入对比.48 7.1.2.中美两国半导体产业投资力度对比.49 7.2.头部企业：中国大陆头部企业与海外巨头仍有差距.50 8.全球半导体产业趋势全球半导体产业趋势.52 8.1.长期：技术迭代速度放缓，市场需求稳定增长.52 8.1.1.物理极限和成本增长致使摩尔定律迎来瓶颈.52 8.1.2.台积电先进制程新工艺渗透速度或将减缓.53 8.1.3.后摩尔时代先进封装和 Chiplet 技术有望突围.54 8.1.4.长期来看下游应用市场仍将保持稳定增长.56 8.2.中期：资本开支冲高回落，产能周期进入下行阶段.57 8.3.短期：产能利用率下行，全球市场 2023 年或将萎缩.57 8.4.竞合：全球半导体产业从全面合作走向局部博弈.59 8.4.1.美国：“对内鼓励、对外合作、对大陆竞争”的半导体产业政策.59 8.4.2.中国大陆：半导体产业政策仍有待加强.61 8.4.3.其他地区：发布产业支持政策，维持半导体竞争力.62 8.4.4.中美博弈与全球产业链的割裂.64 8.5.全球产业链重塑下，中国半导体产业的机遇.64 9.风险提示风险提示.69 产业经济深度 5/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图表目录 图 1：半导体和集成电路定义范畴.11 图 2：半导体产品类型细分.12 图 3：常见模拟芯片示例.13 图 4：常见数字芯片示例.13 图 5：常见分立器件示例.13 图 6：常见光电子器件示例.14 图 7：高通骁龙 8Gen1 SoC 架构图.14 图 8：恩智浦 PMIC 芯片架构图.14 图 9：基于供给与需求视角的半导体产业分析框架.15 图 10：全球半导体产业相关重大历史事件梳理.16 图 11：全球半导体产业的三次迁移.17 图 12：半导体产业 IDM 模式、Fabless 模式、Foundry 模式分工对比.18 图 13：从宏观总量到中观半导体产业：GDP、数字经济、科技信息产业与半导体.19 图 14：2021 年全球数字经济在 GDP 比重、三次产业渗透率和增速.20 图 15：2021 年全球 47 个主要经济体 GDP 中数字经济结构.20 图 16：2021 年中国和美国科技行业主要大类行业增加值占 GDP 比重.21 图 17：1987 至 2022 年中美两国信息科技产业占 GDP 呈上升趋势.21 图 18：中国和美国制造业中细分行业增加值比重.22 图 19：2021 中国和美国上市公司信息技术及其他大类行业在总量的收入/净利润占比.22 图 20：2021 中国和美国上市公司半导体及其他二级行业在总量的收入/净利润占比.23 图 21：1976 至 2022 年全球半导体销售金额及各阶段增速.25 图 22：1997 至 2021 年电子设备的半导体产品价值量变化.26 图 23：1980 年至 2024 全球 GDP 和 IC 市场增长率相关系数及预测.26 图 24：1990 至 2021 年头部企业收入在全球半导体产业比重持续提升至接近 80%.28 图 25：1990 至 2021 年全球半导体头部企业收入/利润增速与盈利能力等指标的变化.28 图 26：1991 至 2021 全球半导体龙头企业收入/利润增速与盈利能力等指标区间变化.29 图 27：1970 至 2010 年处理器平均晶体管数量沿摩尔定律趋势变化.30 图 28：集成电路晶体管单价约 10 年下降两个数量级.31 图 29：全球超级计算机运算速度快速提升.31 图 30：1976 至 2023 年全球半导体销售额增速与 GDP 增速呈现一定相关性.31 图 31：1983 至 2021 年全球半导体产业资本支出约呈现 3-4 年周期特征.32 产业经济深度 6/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 32：1994 至 2022 年全球 IC 晶圆产能变化与增速.33 图 33：1976 至 2022 年全球半导体月销售额同比增速与波动情况.33 图 34：半导体产业库存周期各阶段.34 图 35：2000 至 2022 年全球主要半导体公司季度库存水平变化情况.34 图 36：2008 至 2022 年至今全球半导体产品销售均价及环比增速.35 图 37：2013 至 2022 年典型存储器产品十日移动平均价走势.35 图 38：半导体产业链环节、基础支撑与下游应用领域.36 图 39：全球半导体产业分环节、区域价值量分布.37 图 40：全球半导体产业链各环节研发支出和资本支出占比.38 图 41：全球 IC 产业链分工（以某款智能手机 AP 为例）.38 图 42：2007 至 2021 年全球半导体产品销量及增速.39 图 43：2007 至 2021 年全球半导体产品销售均价及增速.39 图 44：1999-2021 年全球半导体分区域市场销售额.39 图 45：1999 至 2023 年全球半导体分地区市场份额及预测.40 图 46：2021 年全球半导体分地区市场份额.40 图 47：1983 至 2021 年全球半导体市场供应端各地区份额.40 图 48：2021 年美国企业在全球半导体各地区市场供给侧份额.41 图 49：1999-2021 年全球半导体分产品市场销售额.41 图 50：1999-2021 全球半导体分产品市场份额变化.42 图 51：2021 年全球半导体分产品市场份额.42 图 52：2021 全球半导体市场分下游应用市场份额.42 图 53：1998 至 2020 年全球集成电路下游应用市场份额.42 图 54：2019 年全球半导体分产品、分下游应用销售额占比.43 图 55：2015 至 2022 年中国大陆半导体销售额及增速.43 图 56：2015 至 2022 年中国大陆半导体销售额占全球比重.43 图 57：2004 至 2021 年中国集成电路产业各环节销售额及增速.44 图 58：2004 至 2021 年中国集成电路产业各环节销售份额变化.44 图 59：2002-2021 年中国集成电路产业占 GDP 比重.45 图 60：2021 年美国半导体产业的总增加值(GVA)对 GDP 的贡献.45 图 61：2010-2026F 中国大陆 IC 市场规模与 IC 产值变化及预测.46 图 62：2021 年中国 IC 产值与 IC 产值变化及预测.46 图 63：2007-2021 中国集成电路进出口金额及同比增速.47 图 64：2007-2021 中国半导体产品进出口金额及同比增速.47 产业经济深度 7/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 65：2007-2021 中国集成电路与半导体贸易逆差持续扩大.47 图 66：2007-2021 中国集成电路进出口均价.47 图 67：1995 至 2022 中国集成电路与半导体进出口占整体进出口金额比重变化.48 图 68：2021 年全球主要国家和地区半导体行业研发支出占销售额比重.48 图 69：2021 年美国半导体及其他大类行业研发支出占收入比重.49 图 70：2021 年中国 A 股上市公司半导体及其他大类行业研发支出占收入比重.49 图 71：2001 至 2021 年中美两国半导体行业研发占收入比重.49 图 72：2001 至 2021 年中美两国半导体行业资本支出占收入比重.49 图 73：2001 至 2021 年美国半导体行业投资强度变化.50 图 74：2001 至 2021 年中国半导体行业投资强度变化.50 图 75：2021 年中国大陆半导体产业链各环节主要公司收入规模与盈利水平.51 图 76：2021 年海外半导体产业链各环节主要公司收入规模与盈利水平.51 图 77：晶体管尺寸缩减速度逐渐放缓，偏离摩尔定律.52 图 78：2015 年以来主要晶圆代工厂芯片制程节点演进与规划.52 图 79：芯片成本随单个处理器晶体管数量的增多而急剧增加.53 图 80：随着制程节点不断迭代 SOC 设计成本陡增.53 图 81：2018Q1 至 2022Q4 台积电分制程节点收入占比变化.54 图 82：台积电 5nm 和 7nm 工艺季度收入份额变化对比.54 图 83：后摩尔时代的三个方向：延续摩尔定律、超越摩尔定律和新器件.55 图 84：Flip-ChipBGA 封装示意图.55 图 85：2.5D 结构 SiP 封装示意图.55 图 86：基于 Chiplet 的异构架构应用处理器的示意图.56 图 87：AMD 采用 Chiplet 技术的处理器示意图.56 图 88：2008-2024 全球电子设备相关行业市场规模及预测.56 图 89：2023 年全球半导体产业资本支出预计将出现大幅下降.57 图 90：2020Q1 至 2022Q4 全球半导体晶圆厂产能与出货量同比增速及预测.58 图 91：中国大陆主要晶圆代工厂产能利用率高于全球平均水平.58 图 92：2022-2023 年全球半导体销售额预测.59 表 1：费城半导体指数 30 家成分企业基本情况.27 表 2：1965 年至今半导体产品制造技术约 10 年进步一代.30 表 3：2021 年以来美国国家层面芯片产业相关政策举措(1/3)对内促进制造业发展 产业经济深度 8/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 .59 表 4：2021 年以来美国国家层面芯片产业相关政策举措(2/3)对外加强多边合作.60 表 5：2021 年以来美国芯片产业相关政策举措(3/3)对大陆竞争.60 表 6：美国主要使用的几种贸易管制名单制度基本情况梳理.61 表 7：2015 年至今国家层面半导体产业相关支持政策梳理.62 表 8：除中国大陆与美国外全球其他主要地区半导体产业政策梳理.63 表 9：A 股半导体设计公司基本情况梳理.65 表 10：A 股半导体 EDA 软件和 IP 核公司基本情况梳理.66 表 11：A 股和港股半导体晶圆代工制造公司基本情况梳理.67 表 12：A 股半导体封装测试公司基本情况梳理.67 表 13：A 股半导体 IDM 公司基本情况梳理.67 表 14：A 股半导体设备公司基本情况梳理.68 表 15：A 股半导体材料公司基本情况梳理.68 产业经济深度 9/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 1.核心摘要核心摘要 半导体是数字经济的基石，对全球信息科技产业的发展至关重要。此篇报告作为我们中观科技产业系列专题报告的开篇，我们将从宏观到中观，通过复盘全球半导体产业的发展历程，对我们基于供给和需求视角的全球半导体产业分析框架进行详细阐释，对全球半导体产业的成长性、周期性进行观察总结和实证分析，对全球半导体产业价值链分布、全球市场现状与特征，以及中国大陆半导体产业现状与问题进行详细归纳。通过与美国等海外地区对比，发现中国大陆半导体产业链的不足；通过对全球产业趋势的分析，来理解当下中国半导体产业的发展机遇。分析框架分析框架：全球半导体产业供给端由企业主导，需求端由下游应用领域主导，供给、需求和贸易共同创造了销售市场，需求波动向上传导的时间差造成了企业和渠道商的库存。企业的边际盈利能力变化传导到二级市场，与其他因素交织共同影响了股价波动。在整个框架中，技术是根因，技术迭代降低制造成本并创造下游电子设备需求，促进信息科技产业持续繁荣发展。复盘复盘历史历史：全球半导体产业从上世纪四五十年代在美国起源后开始蓬勃发展，在成长过程中历经了从美国到日本，从日本到韩国和中国台湾，以及再到中国大陆的三次产业区域转移。在此过程中，全球半导体产业分工不断细化，从 IDM 到Fabless，纯晶圆代工模式出现。同时，全球半导体市场下游历经多轮增长周期，从 1976 年的约 29 亿美元成长 202 倍到 2022 年的 5832 亿美元，下游已经渗入到消费电子、计算机、通信、汽车、工业等多个应用领域，成为信息科技产业和数字经济的基石。成长与周期成长与周期：全球半导体产业经过几十年的发展，已经从快速增长的成长行业转变为渐进式增长的成熟行业，成长性逐渐变弱，周期性不断增强。全球半导体产业格局集中度不断提升，头部企业成长速度放缓但盈利能力变强。周期性周期性方面，我们从长期、中期和短期三个维度进行拆解：（1）在长期维度上，全球半导体产业主要受技术迭代因素影响，呈现出约 10 年左右的产品周期，宏观经济波动对这一特征进行加强；（2）在中期维度上，全球半导体产业主要受企业资本开支驱动，表现出约 3 至 4 年的产能周期；（3）在短期维度上，半导体销售市场短期供需错配导致企业库存波动，呈现出约 3 至 6 个季度的库存周期。产业链产业链：全球半导体产业链包括设计、制造、封测三大核心环节，和基础技术研发、半导体设备、半导体材料三大支撑环节，以及多种下游应用领域。在价价值量分布值量分布上，呈现出“设计晶圆制造设备封测材料”的特征。在区域分区域分布布上，主要与各区域生产要素优势类型有关：（1）设计、设备等研发密集型环节，主要由美国、欧洲等区域主导；（2）材料和晶圆制造等资本开支密集型环节，主要由欧美以外地区主导；（3）封装测试等资本开支和劳动力密集型环节，主要由中国大陆主导。市场结构市场结构：分地区分地区来看，亚太地区在全球半导体销售额中超过 60%，而中国大陆在亚太市场份额最高，2021 年以 1877 亿美元销售额成为全球半导体产品最 产业经济深度 10/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 大消费地区。从供给端供给端来看，美国在全球半导体市场供应端占据接近一半份额。分产品分产品来看，集成电路占半导体产品销售额的比重维持在 80%以上，其中逻辑 IC和存储 IC 比重最高，MCU 份额呈下降趋势。分下游应用分下游应用来看，计算机和通信是主要应用领域，不同类型的半导体产品在下游应用领域的占比有所区别。中国中国大陆大陆现状现状：中国大陆半导体产业起步较晚，目前在全球市场份额第一且仍保持上升趋势。中国大陆在供给端较为薄弱，IC 产值虽然快速增长，但自给率水平仍然不高。去除大陆之外厂商在内地的晶圆厂贡献的产值，中国本土厂商对市场的供给比例 2021 年仅为 6.6%左右。此外，从进出口的角度看，中国大陆半导体产品贸易逆差仍在扩大，进口高端芯片、出口低端芯片现象仍然显著，半导体产品在整体进口金额占比也屡创新高。海内外海内外对比对比：从产业投资力度来看，半导体产业较为依赖研发投入，在全行业中研发支出占收入比重最高。分地区对比，美国在全球主要国家和地区中研发投入最高，中国大陆最低。对比中外半导体企业，中国大陆半导体产业链各环节龙头公司与海外龙头公司相比在收入规模与盈利水平等方面仍然存在一定的差距。产业趋势产业趋势：（1）长期来看，量子隧穿效应导致的物理极限和先进制程工艺成本陡增等因素致使集成电路沿摩尔定律发展的经验规律迎来瓶颈，台积电先进制程的新工艺收入占比提升速度不及前代、渗透速度或将减缓。集成电路进入后摩尔时代后，技术迭代速度放缓，中国有望通过先进封装和 Chiplet 等技术实现加速追赶。（2）中期来看，2020 年新冠疫情大流行对全球半导体市场造成了先紧后松的局面，加剧了市场需求波动，企业端产能投放节奏受到一定影响，2023 年产能周期大概率进入下行阶段。（3）短期来看，全球晶圆厂产能利用率已经回归到正常水平，WSTS 预测 2023 年全球半导体市场或将萎缩 4.1%至 5566 亿美元。（4）区域分工上，半导体产业的安全性和韧性日益成为全球各地区竞争焦点，美国通过“对内鼓励、对外合作、对华竞争”的半导体产业政策促进先进制程回归本土，同时限制中国半导体产业的发展。中国需要推出更适合当下环境的半导体产业顶层战略规划，以在日益动荡的地缘政治格局中实现半导体乃至整个信息科技产业的国产替代和自主可控。投资建议投资建议：全球半导体产业步入成熟阶段，技术迭代速度放缓，中期产能周期和短期市场可能进入下行阶段，中国大陆半导体产业自给率水平提升空间仍然巨大，有望在未来几年中实现全球半导体产业早期的快速增长，建议关注本土半导体产业链设备、材料、功率 IC 设计、EDA、IP 核、先进制程、先进封装等环节的头部优秀企业。产业经济深度 11/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2.产业概况与分析框架产业概况与分析框架 2.1.研究范畴研究范畴：半导体、集成电路与芯片：半导体、集成电路与芯片 半导体半导体（Semiconductor）狭义上是指半导体材料半导体材料，即常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。包括以硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体（也是第一代半导体材料），和以砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化镓（Ga2O3）等化合物半导体材料（第二代至第四代半导体材料）。半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料，是半导体工业的基础。利用半导体材料制作的各种各样的半导体器件和集成电路，促进了现代信息社会的飞速发展。集成电路集成电路（Integrated Circuit，IC，中国台湾称为“积体电路”），是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻器、电容器等被动元件及布线“集成、封装”在半导体（如硅或砷化镓等化合物）晶片上，执行特定功能的电路电路或系统。芯片芯片（Chip），通常就是指集成电路芯片，因此绝大多数时候，芯片、集成电路、IC 等术语可以混用。图图 1：半导体和集成电路定义范畴半导体和集成电路定义范畴 资料来源：德邦研究所绘制 2.2.产品类型：产品类型：芯片功能向集成化趋势发展芯片功能向集成化趋势发展 半导体产品类型繁多，通常按照 WSTS 统计数据，分为集成电路、分立器件、光电子器件、传感器共 4 大类。1）集成电路集成电路，即通常所称的芯片，英文简称 IC 或 Chip，占据半导体销售额的绝大部分，主要包括模拟芯片和数字芯片。模拟芯片模拟芯片，主要是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号的集成电路，主要包括以放大器、比较器、接口 IC等为代表的信号链类芯片信号链类芯片，和以驱动 IC、交直流转换（AC/DC、DC/DC、DC/AC等）、充电/电池管理 IC 等为代表的电源管理类芯片电源管理类芯片。半导体产品半导体产品集成电路 IC 芯片 产业经济深度 12/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 2：半导体产品类型细分半导体产品类型细分 资料来源：WSTS、电子技术论坛、电子工程世界，德邦研究所绘制 数字芯片数字芯片，是对离散的数字信号进行算术和逻辑运算的集成电路，其基本组成单位为逻辑门电路，包括逻辑芯片、微处理器和存储芯片三大类。（1）逻辑芯逻辑芯片片，广义上可以是所有采用逻辑门的大规模集成电路，这里主要是指仅包含逻辑运算能力的集成电路，包括以 CPU、GPU 为代表的通用计算芯片、专用芯片（ASIC等）和 FPGA 等。（2）存储芯片存储芯片，主要承担数据存储功能，包括易失性存储和非易失性存储，易失性存储主要以随机存取器 RAM 为主，使用量最大的为动态随机存储 DRAM；非易失性存储较为常见的是NOR Flash与NAND Flash。NOR Flash的读取速度较快，被广泛用于代码存储的主要器件，NAND Flash 则在高容量时具有成本优势，是目前 SSD 固态硬盘的主要存储介质。（3）微处理器微处理器（MPU），主要是指将计算、存储等多种功能封装成一个芯片之上的微控制单元（MCU）。集集成成电电路路模拟芯片模拟芯片信号链类放大器/比较器数据转换器接口芯片时/定时芯片模拟开关等 电源管理类电源驱动IC充电/电池管理IC交直流转换过 保 电路等 逻辑芯片逻辑芯片通用芯片专用芯片FPGA等微处理器微处理器存储芯片存储芯片易失性存储（RAM）SRAM MRAM、RRAM等非易失性存储（ROM）FlashNOR Flash EEPROM、PROM、EPROM等分分立立器器件件二极管三极管功率器件功率器件功率二极管功率晶体管晶 管等被动元件光电导器件光 器件半导体发光器件半导体受光器件运算放大器、放大器等 A/D、D/A等 AC/DC、DC/AC、DC/DC等 CPU、GPU、DSP、TPU、DPU、NPU、BPU、DCU等 ASIC（AP、BP、CP、SoC）等 MPU、MCU等S CM CT C3D NAND B T、FET、等半半导导体体产产品品光电器件光电器件传感器传感器温度、力、度、体、离子、生物、场、线等各类信号传感器光 电阻、光电二极管、光电三极管等硅光电池（光 电池）、光电 测器件、光电控制器件发光二极管（）、半导体 光器等图 传感器、光电晶体管、光电倍增管等电容、电阻、电感等 产业经济深度 13/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 3：常见模拟芯片示例常见模拟芯片示例 图图 4：常见数字芯片示例常见数字芯片示例 资料来源：圣邦微电子官网，德邦研究所 资料来源：英伟达官网、龙芯中科官网，德邦研究所 2）分立器件分立器件，是相对于集成电路而言的半导体另一大产品分支。分立器件早于集成电路出现，至今仍然被广泛地应用在消费电子、计算机、通信、汽车电子等广泛领域。分立器件可分为普通二极管、三极管、以电容/电阻/电感为代表的三大被动元件，和占据分立器件主要地位的功率器件。功率半导体功率半导体分为功率 IC 和功率器件，功率 IC 主要以电源管理类模拟 IC 为主，功率器件功率器件主要包括功率二极管、晶 管、功率晶体管等类型。其中，功率晶体管功率晶体管还可细分为双极结型晶体管（B T）、结型场效应晶体管（FET）、金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等多种类型，主要用于放大器、大功率半导体开关和逆变器等场景。图图 5：常见分立器件示例常见分立器件示例 资料来源：斯达半导官网、风华高科官网，德邦研究所 3）光电子器件光电子器件，主要是指利用光子-电子转换效应（光电效应）设计的功能器件，可大致分为光电导器件、光 器件、发光器件和受光器件。光电导器件包括光 电阻、光电二极管、光电三极管等，其中光电二极管是构成CCD 和 CMOS图 传感器的基本单元。光 器件光 器件是利用光 效应进行工作的半导体器件，主要包括光 电池、光电 测与光电控制器件等。发光器件发光器件，主要包括发光二极管（ED）和半导体 光器。ED 按化学性质又分有机发光二极管 O ED 和无机发光二极管 ED，最初用于仪器仪表的指示性照明，后来用作文字或数字显示，近些年又发展出 mini-ED 和 micro-ED 等新技术。半导体 光器半导体 光器，也称 光 二极管（D），可分为同质结、单异质结、双异质结等几种类型，主要用作 光通信、光存储、光陀螺、光 印、测距以及雷达等领域。半导体 光器可以按照材料、运算放大器比较器数模转换器 开关电源驱动DC/DC转换器CPUGPUDPUDRAM内存 NAND Flash 硬盘MCU二极管三极管IGBTMOSFET模 电容电阻电感 产业经济深度 14/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 波长、功率、发 方式等多种维度分类，其中VSCE 光器得益于3D 结构光（苹果 Face ID 采用的方案）和 iDAR 等下游应用场景的拓展而在近几年市场规模快速发展。受光器件受光器件，即接受光信号转换为电信号的光电器件，主要包括图 传感器、红外接收器、光电倍增管等产品，在下游应用产品中通常与发光器件集成在一起使用。图图 6：常见光电子器件示例常见光电子器件示例 资料来源：长光华芯官网、纵慧芯光官网，德邦研究所 4）半导体传感器半导体传感器，是指利用半导体材料物理、化学、生物特性制成的传感器，按照信号感知方式，可以分为温度传感器、度传感器、力传感器等多种类型。传感器作为数字世界的眼耳口鼻，在几乎所有行业都有着广泛的应用场景。除以上分类外，半导体产品还有多种分类维度，例如按照下游需求场景可分为民用级（消费级）、汽车级（车规级）、工业级、军工级和航天级等。半导体产品向功能集成化趋势发展半导体产品向功能集成化趋势发展。随着智能手机、智能手表、TWS 耳机等下游消费电子应用对芯片性能、功能和集成度的要求越来越高，半导体产品功能集成化发展成为重要趋势，出现了诸如片上系统芯片（SoC）、芯片（RF）、电源管理芯片（PMIC）等将传统单一半导体芯片的多种功能模 化集成化的芯片类型。例如高通骁龙 8Gen1 SoC 集成了 CPU、GPU、ISP、5G RF 等多种数字和模拟芯片模，恩智浦 PMIC 芯片集成了多种模拟电路功能。图图 7：高通骁龙高通骁龙 8 en1 oC 架构图架构图 图图 8：恩智浦恩智浦 P C 芯片芯片架构图架构图 资料来源：高通官网，德邦研究所 资料来源：NXP 官网，德邦研究所 VCSE 光器模 光电二极管 光芯片 光器件光 电阻光电三极管 产业经济深度 15/70 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2.3.研究研究框架：基于供给与需求视角的框架：基于供给与需求视角的产业产业分析框架分析框架 供给端供给端：供给端由企业主导，企业的供给能力主要由不同阶段的固有产能和产线整体的产能利用率决定，其他决定供给能力的因素还包括库存水平、上游原材料供应情况等。产能主要由企业资本开支决策、国家或地区的产业引导政策等因素决定。常见的产业政策类型包括国民经济计划（包括指令性计划和指导性计划）、产业结构调整计划、产业扶持计划、财政投融资等。当产能利用率持续高企，甚至长时间以最高水平运行时，或者企业判断未来较长时间内需求端较为旺盛时，会增加资本支出预算，升级改造旧产线或新建产线，以提升未来产能。需求端需求端：半导体产品的下游需求包括消费电子、计算机/服务器、汽车、工业等多个领域，但各领域最下游的应用端多由个人消费者主导。需求端的影响因素包括宏观经济、政治、区域文化、产业政策、产品迭代等因素，其中产业政策多为消费类政策，产品迭代主要由消费者和系统集成商共同推动，而技术进步是产品迭代的根本因素。图图 9：基于基于供给与需求供给与需求视角的半导体视角的半导体产业产业分析框架分析框架 资料来源：德邦研究所绘制 销售市场销售市场：供给、需求和贸易共同创造了销售市场，同时市场供需的变化也会及时向上反馈给供给和需求，起到一定的调节作用。例如：产品销量较好，企业库存水位下降，将会提升产线稼动率，以增加库存补给；产品价格下降，将会对价格 感型人群的消费决策产生较大的影响，进而影响总需求。社会库存：社会库存：供给端的企业通常有直销和经销两种销售模式，直销模式下企业直接将产品销售给客户，经销模式下企业通过层层经销商将产品销售给客户。经销商（或者称渠道商、贸易商、流通企业等）可以促进产品流通效率、分担企业库存风险，同时获取部分利润。因此整个供给端库存，可以分为生产厂商库存和流通企业库