跨域|需求回暖,国产替代提速——半导体产业链分析
近五年行业发展情况
近五年来,全球半导体行业经历巨大波动,其周期性表现得更为剧烈、短暂。2020年,新冠疫情冲击下全球数字化转型加速,带动半导体需求骤增,全球半导体行业回暖,全年销售额达到4640亿美元,同比增长12.5%。2021年全球半导体行业销售额达到5559亿美元,同比增长26.2%,创下历史新高,半导体供应链出现严重短缺现象。2022年下半年突然出现下滑,全年销售额为6056亿美元,增速大幅回落至8.9%。
受到全球经济持续疲软、通货膨胀高企、消费需求减弱、地缘政治危机等多重因素影响,2023年上半年,全球半导体市场进一步下滑,多个细分市场表现低迷,全年市场规模同比减少8.2%,降至5268亿美元。
数据显示,2002年我国半导体市场销售额仅为268亿元人民币,2010年后开始持续高速增长。2021年,我国半导体产业销售收入达到10458亿元,首次突破万亿元,近二十年平均复合增长率高达20%,为同期全球产业增速的三倍。2022年,我国半导体市场规模达到11386亿元,创下历史新高。2023年全年市场规模达到13093亿元,增速大幅放缓。面对全球半导体严重下行周期,国内半导体企业业绩普遍下滑,但在国内晶圆产能扩张、国产替代加速的背景下,行业呈现需求结构性变化。
本轮半导体周期从2019年末开始进入上升周期,高位运行不到两年后,2022年市场迅速收缩进入下行周期,2023年行业保持下跌态势但有所回暖,2024年迎来复苏。
市场发展前景分析
2024年初,WSTS(World Semiconductor Trade Statistics世界半导体贸易统计组织)将2024年全球半导体销售额预估值自6月预估的5759.97亿美元上修至5883.64亿美元,创历史新高。WSTS表示,此次上修2024年销售额预估的主要原因是人工智能浪潮的快速发展带动相关半导体需求剧增。
从当前市场及行业基本情况看,业界普遍认为半导体市场将出现触底反弹,但在反弹的程度和持续性上存在分歧。
从市场动力看:
一是人工智能、数据中心、汽车电子等新兴产业需求旺盛,是当前最为强劲的市场驱动力。生成式AI浪潮在全球兴起,对高性能计算芯片的需求爆发。例如人工智能和数据中心芯片最重要的厂商英伟达,2023年三季度营收为181亿美元,同比增长206%,显著高于行业平均水平。
二是传统半导体下游需求PC、手机等消费电子领域,库存调整已经基本结束,价格止跌回稳。传统需求领域的终端厂商经过一年半的库存调整,库存基本达到正常水平,供需逐步匹配,市场价格触底反弹。
三是市场信心初步修复,供应链亏损基本出清。半导体及下游终端行业在经历了下行周期的巨额亏损后,逐步恢复对市场增长的预期和信心,采购规模增加。
从市场阻力看:
一是人工智能、汽车电子等新兴需求的持续性仍存疑问。ChatGPT的出现带动生成式AI的全球浪潮,并推动芯片需求暴增。但本轮人工智能技术能否真正商用落地、产业热情能持续多久仍是未知数。同样,先进驾驶辅助和车载信息系统驱动新兴汽车电子需求增长,未来具有巨大发展潜力,但整体规模仍受制于整车市场疲软。
二是传统半导体需求市场的收缩规模无法完全替代。由于全球宏观经济持续低迷、通货膨胀高企,半导体传统市场需求缺乏根本性复苏的迹象,新兴需求在规模上还难以完全取代传统市场。
三是半导体产业供给端的脆弱性还没有根本性转变。在过去几年间,由于新冠疫情、地缘政治、国际贸易等因素导致全球半导体产业供给端更加脆弱与不稳定,产业碎片化趋势显现。截至目前,供给端的脆弱性尚未根本性好转,仍然是产业发展的最大不确定性。
我们认为,展望未来半导体行业,2024年市场初步复苏,短期内甚至有可能出现爆发式增长。但总体看,波动的主要原因仍是供需的短期变化,整体仍处大周期底部。本轮行业的复苏程度和持续性仍有待观察,主要决定性因素包括:全球经济能否彻底好转、科技创新能否真正落地、半导体行业供给能否恢复稳定。从更长期看,人类社会智能化、数字化趋势不变,半导体产业仍然维持长期的发展态势。
主要细分市场现状及趋势
1.设计:下游需求持续疲软,AI需求引发行业分化
从市场格局看,美国厂商在半导体设计领域有七家企业跻身全球前十大设计厂商,中国市场占比还有很大差距。我国在高端通用芯片、模拟芯片等领域有明显短板,大部分核心技术与元件依赖国外授权或进口。在当前Fabless(无厂化企业)模式下,设计领域初始投资、技术门槛相对较低,成为我国半导体行业发展最为迅速的细分领域,国内头部企业及部分新兴企业在产品和技术上取得突破,少数企业已经在国际市场具备较强的竞争力,部分技术领先产品的市场渗透率迅速上升,有望实现较高水平的国产替代。
从市场现状看,2022年,我国半导体设计行业市场销售收入达到4989亿元,同比增长10.4%。2023年市场规模达到5470.7亿元,增长9.7%,增速有所放缓,全球主要半导体设计厂商利润均出现大幅度下滑。同时,不同细分领域半导体出现明显的分化现象,消费半导体市场收缩严重,工业、汽车半导体表现稳定,人工智能半导体需求快速扩张。
从趋势看,2024年设计厂商的业绩表现有所好转,利润水平小幅修复。由于行业整体需求仍受到宏观经济下行环境的影响,设计行业需求尚未出现根本性好转。但可以看到,人工智能领域蓬勃发展,用于训练与推理的计算芯片需求爆发式增长,与整体行业逆势而行。
2.制造:产能利用率初步回升,大陆厂商韧性更强
从市场格局看,半导体制造产业中,中国台湾拥有绝对领先优势,龙头厂商台积电占有全球市场份额接近55%,并基本垄断7nm以下先进制程市场。中国大陆龙头厂商中芯国际以5.34%的市场份额排名全球第五,华虹集团排名全球第六。中国大陆晶圆制造龙头中芯国际已经实现14nm先进制程量产,国内其他厂商主要聚焦28nm以上成熟制程和特色工艺领域。随着汽车等制造业传统产业的数字化转型,半导体渗透率加大,驱动成熟制程工艺需求增长,利好我国制造厂商,有望带动国内企业技术与市场的双重突破。
从市场现状看,2022年全球晶圆代工行业市场规模达到1408亿美元,同比增长27.9%。2023年市场规模将下降13.6%,达到1115亿美元,全球晶圆代工厂产能利用率及出货量均出现不同程度的下跌。2024年晶圆代工厂产能利用率开始复苏,由于中国大陆厂商主要聚焦于成熟制程、产品组合较为多样,加之国内市场需求相对稳定,产能利用率复苏进度较其他国际同业更快。
从未来趋势看,全球半导体行业初步走出行业周期低谷,进入复苏阶段,制造产能受周期影响最为直接,产能利用率在2024年呈现回暖。对于中国大陆市场,国内经济好转及新能源汽车等内需市场的增长,将极大利好聚焦于成熟制程与特色工艺中国大陆制造厂商,并有力支撑大陆厂商下一步的产能扩张。
3.封装测试:市场缓慢复苏,先进封装厂商更具优势
从市场格局看,半导体封装测试市场集中度较高,全球前十大厂商占据超过八成的市场份额。封测技术门槛相对较低,产业重心已经转向中国大陆与中国台湾。中国大陆企业在技术与市场上都进入全球第一梯队,已经出现多家具备国际竞争力的龙头厂商。目前,有四家大陆厂商跻身全球封测前十大厂商,总体市场份额占比超过25%。但国内封测产能扩张较快,且封装技术相对低端,存在产能过剩、市场同质化竞争加剧的风险。
从市场现状看,2022年我国半导体封测市场销售收入达到2995亿元,同比增长8.4%,2023年市场规模将小幅下降至2807亿元。2023年全球封测市场销售额同比减少10%以上,创下近十年最差纪录,产能利用率大幅下降。2023年下半年全球封测行业有一定程度复苏,产能利用率有所回升,但与2022年相比仍有差距。
从未来趋势看,封测行业在半导体产业链中议价能力相对较差,市场表现完全取决于半导体行业整体情况。2024年封测市场将受益于半导体周期的复苏,但将是产业链中利润修复最慢的环节。同时,由于制造工艺达到瓶颈,先进封装成为半导体行业发展的重要技术方向,叠加人工智能带动先进封装需求爆发,具有先进封装能力的封测厂商在未来发展中更具优势。
4.设备:中国大陆扩产驱动需求,国产替代逐步突破
从市场格局看,全球半导体设备市场集中度极高,基本被美日荷企业垄断,前五家龙头厂商市场占有率超过七成,光刻机、刻蚀机、氧化/扩散等核心设备的全球前三大厂商市占率普遍在90%以上。我国半导体设备国产化率普遍较低,与国际先进水平差距较大。目前,国产半导体设备厂商在刻蚀、沉积、清洗、涂胶显影、CMP、离子注入以及测试机、分选机、探针台等核心工艺环节已取得明显进步,并且与海外龙头厂商形成了初步的对标。
从市场现状看,2022年全球半导体设备销售额为1076.5亿美元,同比增长4.9%,增速大幅下滑。2023年全球市场规模小幅下降至1056亿美元。但中国大陆半导体设备市场逆周期增长,连续多年保持高增速并成为全球最大半导体设备市场。2022年中国大陆半导体设备市场增长32.9%至2745亿元,2023年实现28.3%的增速。
从未来趋势看,半导体设备市场直接取决于晶圆制造厂的产能扩张情况,部分晶圆厂会选择在行业低谷周期扩大投资、扩张产能,在一定程度上拉平行业低谷期的波动。美国拉拢盟友通过半导体设备出口管制措施限制我国半导体产业发展,但也极大提升了国内产业的国产设备需求与供应链安全意识。随着国内半导体制造与封测产能的持续扩张,将为国内设备厂商提供更多验证与导入的机遇,带动国内产业自主可控突破,形成技术与市场的良性循环。
5.EDA:国际巨头垄断市场,国内企业差距较大
从市场格局看,全球EDA市场被少数巨头垄断,三家龙头占全球市场份额约80%,市场壁垒极高。国内EDA厂商普遍成立时间较晚、经营规模较小,基本均聚焦于单一细分领域,尤其是集中在技术门槛相对较低的后端环节。目前,大多数国内EDA厂商尚未真正嵌入半导体产业链,不能提供完整的解决方案,与国外龙头存在较大差距。但部分国内厂商在个别领域已经具备一定竞争力,单点工具可实现一定程度国产替代。
从市场现状看,2023年国内EDA市场规模为130.5亿元,同比增长12.9%,较2018年翻了一倍。2023年,全球EDA市场规模约为150亿美元,近几年复合增长率在9%左右。EDA市场整体规模不大且增长幅度稳定,但却是整个千亿级半导体市场,乃至万亿级电子市场的基石。
从未来趋势看,我国高度重视EDA行业发展,政府多次发布相关行业支持政策。同时,EDA更加受到市场关注,投融资愈发活跃,国内厂商正在迎来发展机遇期。
6.材料:国内企业集中于中低端,技术瓶颈不断突破
从市场格局看,半导体材料类型众多,硅片是约占全部原材料价值的四成左右,其后分别是电子气体13%、光掩模12%、光刻胶12%、CMP材料7%、湿法化学品6%、靶材2%。国内半导体材料大部分依赖进口,总体自给率在10%左右。目前,国内材料企业基本处于中低端领域,高端产品主要被欧美日韩企业垄断。近年来,国内材料企业不断突破技术瓶颈,与国际先进水平差距逐步缩小,硅片等关键材料产能迅速扩张,在中低端市场形成较为有力的竞争。
从市场现状看,2023年,全球半导体材料市场规模约为700亿美元,同比下滑约3%,预计截至2024年底将反弹至740亿美元。中国大陆半导体材料市场规模约为130亿美元,连续三年成为全球第二大市场。
从未来趋势看,我国晶圆制造封测产能保持快速扩张,极大提升国内半导体材料的需求量。同时,随着制造和封测技术的快速进步,材料市场高端化进程加速。国内半导体制造与封测企业在经历美国多轮限制后,有极大动力选择国产材料供应,从而促进国产材料的研发。
来源:《现代商业银行杂志》
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