半导体产业链解析.docx

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1、半导体产业链解析一、半导体市场规模半导体下游应用广泛，与经济发展密切相关。半导体（semiconductor）指常温下导电性能介于导体与绝缘体 之间的材料，其电阻率随着温度的升高而升高，可用来制作集成电路 与半导体器件。半导体下游应用广泛，涵盖智能手机、PC、汽车电子、 医疗、通信技术、人工智能、物联网、工业电子和军事等各行各业。 从下游需求结构看，计算机（以PC、服务器为主）和通讯产品（以 智能手机为主）构成全球半导体需求的主要需求来源，二者合计占比 接近四分之三。根据IC Insights数据，2020年计算机领域销售额 占半导体下游比重为39. 7%,通信领域销售额占比35.0乐 其次为

2、消 费电子与汽车电子，分别占比103%和75% 图表L半导体行业下游销售结构计算机通信消费电子 汽车电子工业及其他领域数据来源:IC Insightsf东莞证券研究所电子信息时代半导体销售额与全球经济增长关系愈发密切,在经 济发展中起到重要作用。电子信息时代，半导体在经济发展中扮演愈 发重要的角色，半导体销售情况与全球经济发展密切相关。根据WSTS 与货币基金组织提供的数据，在1987-1999年，全球半导体销售额增 长率与GDP增长率相关系数为0.13,而在2000-2022年二者相关系数 提升至0.46,相关性大幅增强。随着下游PC、服务器、智能手机和 新能汽车等含硅量持续提升，预计未来一

3、段时间半导体销售金额与经 济发展水平的相关程度有望继续提高。图表2： 20002022年全球半导体销售额同比增长率、全球GDP 实际增长率一全母卑台体摘管冏也长零(%)全球GDP实际缰长率(%)行业销售规模复盘：下游创新驱动行业发展，行业规模在波动中 增长。我们对历年半导体销售情况进行复盘，发现行业市场规模主要 由下游创新决定，下游终端销售情况与企业产能释放共同决定周期波 动，整体呈现出在波动中成长的特点。从2015年至2022年，全球半 导体销售规模从3, 352亿美元增长至5, 735亿美元，年复合增速为 7. 97%,高于同期全球GDP增速。2015-2018年：智能手机仍处于快速渗透期

4、，受下游智能手机、TWS 等消费类电子需求旺盛的驱动，全球半导体市场蓬勃发展，市场规模 从3, 352亿美元增长至4, 688亿美元，2015-2018年复合增长率为 11.83%;2019年：以智能手机为代表的智能终端市场景气度下滑，全球半导 体周期向下，叠加国际贸易摩擦加剧，全球半导体产业市场规模为 4, 123亿美元,同比下滑12. 05%；2020-2022年：随着5G终端规模不断扩大、数据中心需求增加，以 及AIoT等智能化场景逐步拓展及汽车电子不断渗透，叠加疫情背景 下对远程办公、居家娱乐等需求增加，全球半导体产业规模上行,2020 年、2021年和2022年全球半导体市场规模分别

5、为4, 404亿美元、5, 559 亿美元和5,735亿美元，同比分别增长6. 82%、26.83%和5 17%。图表3： 2015-2022年全球半导体市场规模6.0005. SW ft75302015 2O1 201720182019202020212022全球华#体市场最懵(包费元)一同比右)半导体行业分类。根据世界半导体贸易统计组织(World Semiconductor Trade Statistics, WSTS)将半导体产品细分为四大类：集成电路、分立器 件、光电子器件和传感器。其中，集成电路占据行业规模的八成以上， 其细分领域包括逻辑芯片、存储器、微处理器和模拟芯片等，被广泛

6、应用于5G通信、计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、物联网 等产业，是绝大多数电子设备的核心组成部分。据WSTS数据，2022年全球集成电路、分立器件、光学光电子和传感 器市场规模分别为4, 799. 88亿美元、340. 98亿美元。437. 77亿美元 和222. 62亿美元，在全球半导体行业占比分别为82. 7%、5. 9%、7. 5% 和3.8%。在上述半导体产品分布中，集成电路是技术难度最高、增 速最快的细分产品，是半导体行业最重要的构成部分。图表4：半导体分类图表5：半导体细分品类销售额占比（2022年）3 8%集成电路分立翳件光学光电子传感器图表6：半导体各细分品类2011-2

7、022年市场规模变化*0wt %. 一金，MFe Qie V 集成电路：集成电路（integrated circuit, IO是一种微型电子器件或部件,采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、 电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶 片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的 微型结构，也叫做芯片。根据处理信号类型的不同，集成电路可分为数字芯片和模拟芯片。按 处理信号类型的不同，集成电路可分为数字集成电路和模拟集成电路 两大类，其中数字集成电路用来对离散的数字信号进行算数和逻辑运 算，包括逻辑芯片、存储芯片和微处理器，是一种将元器件和连线集 成于

8、同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统；模拟集成电路 主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处 理模拟信号的集成电路。根据WSTS数据，2020年逻辑芯片、存储芯 片、微处理器和模拟芯片分别占集成电路市场规模的32. 78%、32.52%、 19. 29%和 15.41%o图表7： 2020年全球集成电路产品构成存储芯片逻辑芯片 微处理器 模拟芯片比牧 41 目HA*MAt 字 4UAJ处伯弓Nlltt的盘字信弓金计门鸟.平均学习曲线为1A15”屯MIe助设计.平均学习南飨3-50理想效应收多,雷奥扎实的多学科基QWiHa”名片幔大.工人运行时间tt工艺！求现今.需餐5

9、俄以典冏悔作T目:界仍人使用0. 18MaQ分12依徽*不定律的及It用光城D L使用珈2. 口 前已站到5-7MIttXA. fflmu.Ittt.电总臂IYCW. Rt姓”口. flnM8. Ct字信弓W依爱6元.存储产B点片类5*奥少生命典朗WCI上1-2隼平均零立的价楙嫉.0%初Vl禽.行媒低分立器件：指具有固定单一特性和功能，且在功能上不能再细分的半 导体器件，如二极管、三极管、晶闸管、功率半导体器件（如LDMOS. IGBT）等。它内部并不集成其他任何的电子元器件，只具有简单的电 压电流转换或控制功能，而不具备电路的系统功能。相比集成电路, 分立器件的体积更大，但在超大功率、半导体

10、照明等场合，分立器件 相比集成电路具有优势。二、半导体产业结构半导体产业链情况。从生产流程角度看，半导体生产主要分为设计、 制造和封测三大流程，并需要上游的半导体设备与材料作为支撑。以 集成电路为代表的都不同产品下游应用广泛，下游创新引领的需求增 长是半导体产业快速发展的核心驱动力。图表15：半导产业链。片“收Um-rnnn |梅决，髭 , MtWM fil AdM电f化学M IiHMWrt*&VEX 机幡H九，*HttHH集成电路设计：指按照既定的功能要求设计出所需要的电路图, 最终的输出结果为掩膜版图。我国的集成电路设计产业发展起点较低, 但依靠着巨大的市场需求和良好的产业政策环境等有利因

11、素，已成为 全球集成电路设计产业的新生力量。从产业规模来看，我国大陆集成 电路设计行业销售规模从2010年的383. 0亿元增长至2021年的 4519. 0亿元，年复合增长率约为25. 15%；而本土产业链的逐步完善， 也为国内初创芯片设计公司提供了晶圆制造支持，叠加产业资金与政 策支持，以及海外人才回流，我国芯片设计公司数量快速增加。据中 国半导体行业协会数据，自2010年以来，我国芯片设计公司数量大 幅提升，2010年仅为582家，2022年增长至3, 243家，2010-2022 年年均复合增长率约为15. 39%o图表16： 20102022年中国芯片设计企业数量增长情况- 0内I懵

12、计傥立浜舞：左”）亿果元,左）一Imt（V右输）5.3.图表17：我国集成电路设计业销售额及同比增长率o o 0 03.000 02 .500 02.0 01.500 01.000 0500 00 0 福:集成电路设计业（亿元）一同比（%,右）集成电路制造：集成电路制造指将设计好的电路图转移到硅片等 衬底材料上的环节，即将电路所需要的晶体管、二极管、电阻器和电 容器等元件用一定工艺方式制作在一小块硅片、玻璃或陶瓷衬底上, 再用适当的工艺进行互连，然后封装在一个管壳内，使整个电路的体 积大大缩小，引出线和焊接点的数目也大为减少。从工艺流程看，集成电路制造工艺一般分为前段（Front End of

13、Line, FEOD 和后段（Back End of Line, BEOD o前段工艺一般是指 晶体管等器件的制造过程，主要包括隔离、栅结构、源漏、接触孔等 形成工艺。后段工艺主要是指形成能将电信号传输到芯片各个器件的 互连线，主要包括互连线间介质沉积、金属线条形成、引出焊盘（Contact）制备工艺为分界线。近年来，受益中芯国际、华虹半导体等本土晶圆代工厂崛起，以及台 积电等晶圆代工龙头企业在中国大陆设厂，我国集成电路制造产业市 场规模实现快速增长。据中国半导体行业协会数据，2010年至2021 年，中国大陆集成电路制造业产业规模从409. 0亿元增长至3, 176. 3 亿元，2010-2

14、021年间复合增长率为20. 48%；其中，中芯国际年度营 收从84亿元增长至507. 57亿元,2On-2022年复合增长率为17. 77%0图表18：中国大陆集成电路制造业销售额及同比增长率tAltt： 成电路M造业（亿元）-周比（乐右。）图表19： 2011-2022年中芯国际年度营收及同比增长率行业竞争格局：台积电一家独大，中芯国际、华虹半导体快速崛 起。集成电路制造需要上千个步骤，各环节之间的紧密配合与误差控 制需要大量经验积累，任何一个步骤的误差都可能导致芯片良率大幅 下滑，因此具备极高的技术门槛。除技术外，半导体制造环节也具有 极高的资金要求，建设一座晶圆厂的资本开支需要数十亿甚

15、至上百亿 美元。极高的技术、资金壁垒导致极高的行业集中度，目前行业呈现 台积电一家独大的竞争格局，在制程工艺与市场份额方面保持双重领 先。根据Trendforce数据，22Q4台积电实现营收199. 62亿美元，市场份额高达58. 5%,同比提高2. 4pct,遥遥领先其他晶圆代工厂商; 内资方面，大陆半导体制造业以中芯国际和华虹半导体为代表，近年 制程技术不断提升，生产规模持续扩大，实现快速崛起。2022年第 四季度，中芯国际与华虹半导体分别实现营收16. 21亿美元与8. 82 亿美元，分列全球第五、第六位。图表20： 2022年第四季度全球前十大晶圆代工厂营收排名公司名爵地X营业收入（百万费元）巾场份22042203环比直动220422031台机电中国合力19.96220.103-1.0156. 1%2-押 Saavung )5.3915. SfH-1 ais. miS%3IK也 (l*)中