2018半导体行业超级深度研究报告.pdf

请务必阅读正文之后的重要声明部分 Table_Industry 证券研究报告 /行业深度 报告 2018 年 02 月 13 日 半导体 半导体行业超级深度：国之重器、拥抱芯片科技红利！ Table_Main Table_Title 评级：增持（维持） 分析师：郑震湘 执业证书编号： S0740517080001 电话： Email： zhengzxr.qlzq 联系人：佘凌星 电话： Email： shelxr.qlzq Table_Profit 基 本状况 上市公司数 31 行业总市值 (百万元 ) 390298.72656256 行业流通市值 (百万元 ) 266503.58794404 Table_QuotePic 行业 -市场走势对比 公司持有该股票比例 Table_Report 相关报告 2017.08.29 2017.08.28 Table_Finance 重点公司基本状况 简称 股价 (元 ) EPS PE 评级 2016 2017E 2018E 2019E 2016 2017E 2018E 2019E 兆易创新 163 0.87 2.02 5.91 7.866 187 81 28 21 买入 景嘉微 41.9 0.47 0.49 0.66 0.91 89 86 63 46 买入 扬杰科技 23.9 0.47 0.57 0.84 1.14 51 42 28 21 买入 三安光电 24.0 0.53 0.78 1.02 1.38 45 31 24 17 买入 北方华创 28.4 0.22 0.28 0.70 1.10 129 101 41 26 买入 晶盛机电 16.3 0.23 0.42 0.66 0.88 71 39 25 19 买入 至纯科技 14.2 0.22 0.29 0.46 0.65 65 49 31 22 买入 晶瑞股份 21.5 0.39 0.40 0.68 0.92 55 54 32 23 买入 投资要点 2018 年半导体超级周期持续， 我们 2017 年 3 月份提出的全球半导体超级周期体系： “硅片剪刀差” +“第四次 硅含量提升” 得到充分验证，并在持续加强，全球产业进展超过我们预期， 基于人工智能、汽车电子、物联网、工业控制、 5G 通信等创新持续，从全球龙头近期财报及展望来看，还将持续， 全球半导体产业第四次转移大势所趋，中国半导体产业崛起天时、地利、人和！ 全球超级周期持续，“硅片剪刀差” +“第四次硅含量提升”！ “硅片剪刀差”是本轮半导体景气周期核心驱动因素，愈演愈烈，缺口到2020 年！ 我们自 2017 年 3 月份开始提出硅片剪刀差逻辑，半年后获得整个产业链认可。从目前来看剪刀差将愈演愈大，硅片大厂 sumco 等 2018年报价提高 ，且 2019 年还会继续涨价；第三大厂环球晶 2019 年产能被包完， 2020 年产能已有大单，剪刀差至少持续至 2020 年。硅片涨价最先传导到前端制造环节，再依次传导到后端制造的封装和测试环节，看好存储器、晶圆前端制造、易耗品，以存储器为代表的通用型芯片将成为最受益品种。 2017-2022 年，全球半导体第四次硅含量提升。 从工业、互联网、移动互联网 延伸 到泛物联网，此次创新以 AI 引领的高性能运算、物联网、汽车电子、 5G 通讯等新型需求。这一轮提升周期中，数据是核心，存储器是主要抓手。 中国半导体崛起：天时、地利、人和！ 天时：全球超级景气度周期，硅片剪刀差 +第四次硅含量提升，摩尔定律放缓！ 由硅片剪刀差推动的全球超级周期至少持续三年，而历史上第一次叠加硅含量提升，汽车、人工智能、 5g、物联网等给了国内企业更多新的机会，而摩尔定律放缓， 28/14nm 作为长期性价比节点有利于中国企业更长的时间窗口，缩小与领先者的距离！ 地利：任何一次半导体产业转移背后都是决战大国市场纵深，此次中国半导体崛起本土作战！ 2016 年，中国 大陆 生产了 3.3 亿台电脑 ， 15 亿台智能手机， 1.8 亿台平板电脑 ， 占全球 80%以上，且第四次硅含量提升的消费市场主 体是在中国本土！ 人和 :本土百万半导体人才基础 +第三次回国潮 !中国大陆高素质人才占比不断提高，保障了充沛的人才供给。大陆仅研究生毕业就达到 60 万人左右，其中理工科达到 40%以上，十年增长 5 倍；海外人才第三次回请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 2 - 公司深度报告 国浪潮，梁孟松 17 年到 smic 振奋人心，更多优秀海外人才回归支持； 国家半导体大基金引领第二次产业大投入！ 继九零工程后第二次大投入， 国家集成电路大基金第一期 1400 亿初显成效，第二期规模有望在第一期基础上继续提升 ，并引领社会投资近万亿投资，瞄准细分核心产业做大做强，尤其探索以市场化的方式支持战略性强、重 资产和具有长远发展前景的领域：存储器、化合物半导体、特色工艺、先进工艺、 IoT 芯片、嵌入式 CPU、通信芯片、先进封测和一般装备 /材料。 深度拥抱芯片科技红利 ，把握 产业型成长机会 ！ 国家战略聚焦、庞大 市场空间、产业资本支持，中国半导体产业黄金十年到来！ 随着大基金二期到来，地方资本有望进一步加大投入、加速布局，整体产业仅以线性变化测算成长有望达 5-10 倍。存储、汽车、 IoT 及消费电子庞大 市场空间推动芯片需求提升，国家战略政策聚焦 +产业资本支持驱动中国半导体产业发展，从设计、制造、封装到设备、材料，产业链上所有环节 企业有望迎来产业型成长机会！ 半导体板块型配置重点推荐标的 设计： 兆易创新（停牌）、景嘉微、扬杰科技、紫光国芯、华灿光电、北京君正、中科曙光、中颖电子、富瀚微 、圣邦股份 ； 制造 ： 三安光电、士兰微（ IDM）；中芯国际（港股）、华虹半导体（港股）； 设备： 北方华创、至纯科技、晶盛机电、长川科技、精测电子； 材料 ： 晶瑞股份、鼎龙股份、江丰电子、南大光电、江化微； 封测 ： 长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技； 风险提示 ： 经济景气度不达预期 ；公司 研发进度不达预期 请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 3 - 公司深度报告 内容目录 一、 2018 年全球半导体超级景气周期持续 . - 5 - （一）半导体产业概述 . - 5 - （二） 2017 年全球半导体开启超级景气周期， 2018 将继续加强 . - 7 - （三） “硅片剪刀差 ”是本轮半导体核心驱动因素 . - 9 - （四）本轮硅片上涨受益品种传导路径 . - 12 - 二、需求结构： AI、物联网、汽车 电子引领第四轮硅含量提升 . - 15 - （一）前三轮硅含量提升周期回顾 . - 15 - （二）第四轮硅含量提升驱动因素： AI、物联网、汽车电子 . - 17 - （三） AI：高性能运算芯片百花齐放 . - 17 - （四） Automotive：汽车电子核心驱动在于 ECU 量价齐升 . - 24 - （五） IoT：物联网浪潮迭起，芯片环节率先受益 . - 32 - 三、产品结构：存储器、 GPU、 MCU 迅猛发展 . - 36 - （一）存储器：国之重器，国家战略 . - 36 - （二） GPU：高并行计算能力，深度学习训练首选方案 . - 39 - （三） MCU：万物互联核“芯”所在 . - 41 - （四） FPGA：高效灵活可编程，有望应用于云端推断 . - 45 - （五 ）新型存储器：高速高容量，产品研发推进 . - 48 - 四、技术升级： 10nm 下 FinFet 先进工艺、 EUV 设备、下一代半导体材料 . - 50 - （一）晶圆制造工艺趋势： 10nm 以下 FinFET 制程、 28nm 性价比拐点 . - 50 - （二）先进封装： 3D、 SiP 等先进封装技术引领行业趋势 . - 52 - （三） EUV 等高精密设备是突破工艺的核心 . - 55 - （四）化合物半导体新材料 . - 56 - 五、产业链结构：产业链分工进一步深化，并购整合加速 . - 57 - （一）产业链模式： IDM VS Foundry . - 58 - （二）行业进入成熟阶段，重大并购整合频现 . - 60 - 六、循日韩台成功路径，看大陆半导体产业崛起 . - 61 - （一）半导体竞争格局：欧美日韩台主导 . - 61 - （二）半导体行业追赶者的崛起规律：天时 +地利 +人和 . - 61 - （三）日本半导体崛起核心：官产学一体化、工业 IC 时代机遇 +高可靠性工艺 . - 62 - （四）韩国存储器产业崛起 : “政府 +大财团”、消费电 子产业机遇 +政府、大财团合力推动 . - 67 - （五）台湾：“垂直分工”时代机遇 +“工研院电子所模式”的成功 . - 70 - 七、大陆半导体产业具备天时地利人和，崛起大势所趋 . - 74 - （一）天时：第四波硅含量提升周期庞大市场需求，摩尔定律放缓 . - 74 - （二）地利：中国大陆是全球最大的下游需求和加工市场 . - 75 - （三）人和：政策、资金、技术人才、产业链配套已经逐步到位 . - 77 - 八、大陆半导体未来崛起路径：由封测主导到设计、制造主导 . - 82 - （一）大陆半导体产业链崛起路径：由微笑曲线底部向两端发展 . - 82 - （二）封测：海外并购整合 +先进封装技术开发 . - 85 - （三）设计：蓬勃发展，国内占比提升至第一 . - 86 - （四）制造：以中芯国际为龙头的大陆 Foundry 厂将全面崛起 . - 88 - （五）材料：有望受益于下游 Foundry 和封测崛起浪潮 . - 89 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 4 - 公司深度报告 （六）设备：国产替代有望加速，受益大陆建厂潮 . - 97 - 九、全球半导体龙头一览及国内上市标 的梳理 . - 102 - （一）全球半导体产业龙头一览 . - 102 - （二）兆易创新：中国存储芯片大平台，深度参与全球超级周期 . - 102 - （三）景嘉微：国产 GPU 龙头 . - 105 - （四）扬杰科技：国内分立器件龙头， SiC 有望助力成长 . - 107 - （五）中芯国际：大陆 foundry 龙头，期待新制程突破 . - 108 - （六）三安光电：全球 LED 芯片龙头，化合物半导体稳步推进 . - 109 - （七）士兰微：国内 IDM 优质企业，新产品量产爬坡 . - 110 - （八）北方华创：国产半导体设备龙头，充分 受益设备国产化 . - 110 - （九）至纯科技：专注于半导体高纯工艺系统，拓展新业务 . - 111 - （十）晶瑞股份：国内微电子化学品领先企业 . - 113 - （十一）中科曙光：国内高性能计算的龙头企业 . - 114 - （十二）紫光国芯：紫光集团积极布局半导体产业 . - 115 - （十三）华灿光电： LED 芯片制造领先厂商进军 MEMS . - 116 - （十四）北京君正：嵌入式处理器芯片领先企业 . - 117 - （十五）中颖电子： MCU 优质厂商，拓展新兴领域 . - 118 - （十六）汇顶科技：全球生物识别芯片领 先企业 . - 119 - （十七）富满电子：国内电源管理与 LED 驱动领先企业 . - 120 - （十八）捷捷微电：半导体器件晶闸管领先企业 . - 121 - （十九）华虹半导体：全球 8 寸晶圆代工公司，大基金九亿美金入股 . - 123 - （二十）长电科技：国产半导体封测龙头，积极整合星科金朋 . - 125 - （二十一）华天科技：先进封装比例提升，存储芯片封测最大受益者 . - 126 - （二十二）通富微电：国内封测领先企业，通过收购实现跨越式发展 . - 127 - （二十三）晶方科技：晶圆级封装行业领先企业 . - 128 - （二十四）圣邦股份：加速成长的优质模拟芯片公司 . - 129 - （二十五）鼎龙股份：打印耗材行业的龙头，切入半导体材料 . - 130 - （二十六）江丰电子：国内高纯靶材龙头 . - 132 - （二十七）江化微：湿电子化学品纯正标的 . - 133 - （二十八）上海新阳：半导体化学品企业 +参股大硅片项目 . - 134 - （二十九）南大光电： MO 源龙头，特种气体和光刻胶带来新的增长点 - 136 - （三十）菲利华：高端石英玻璃领先企业 . - 137 - （三十一）晶盛机电：长晶设备优质企业，半导体领域有望突破 . - 138 - （三十二）精测电子：国内面板测试领域领先企业 . - 139 - （三十三）长川科技：国产测试设备优质企业 . - 140 - 风险提示 . - 141 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 5 - 公司深度报告 一、 2018 年全球 半 导体超级景气周期 持续 本章核心观点： 我们重申半年来核心逻辑 “硅片剪刀差” +“第四次硅含量提升” 是本轮半导体景气周期核心驱动因素。 第四次硅含量提升中的 高性能运算、物联网、汽车电子使得半导体需求持续提升，中国产能未来三年持续投放以及摩尔定律放缓多重因素叠加，持续性以及幅度将更强。在全球产业供需紧张、中国新产能持续扩产情况下，硅片剪刀差将有加速扩大的趋势。 我们认为，在涨价的初期，硅片涨价最先传导到前端制造环节，再依次传导到后端制造的封装和测试环节， 看好存储器、晶圆前端制造、易耗品 ，以及第四次硅含量提升中的人 工智能、汽车电子、物联网、 5G 通信、工业互联网等产业应用需求芯片 。 （一）半导体产业概述 半导体 信息产业的明珠，具备技术密集和资本密集特性，作为上游是信息产业根本所在。 从分类来看，半导体可以分为集成电路、分立器件、光电器件和传感器 ，而集成电路又可分为 微处理器、逻辑电路、 存储器和模拟电路。 图表 1：半导体分类 图表 2：主要芯片种类与人体功能 来源：中泰证券研究所 整理 来源： 公开资料整理 ，中泰证券研究所 根据世界半导体贸易协会（ WSTS）统计， 2016 年全球半导体市场规模同比增长 1.1%达 3389 亿美元， 其中集成电路市场规模为 2767 亿美元，占比达 81.6%。 进一步看细分占比情况，微处理器、逻辑芯片、存储器、模拟电路市场规模分别占半导体市场的 19%、 28%、 22%、 13%。 从近期世界半导体贸易协会（ WSTS）及美国半导体行业协会（ SIA）的公布来看， 2017 年全球半导体产值增速连续上修，由上半年的 11%上修至 17%，存储器市场增速更是上修至 50%。 2017 年全球半导体市场请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 6 - 公司深度报告 规模 有望 超 4200 亿美元，存储器产值有望超 1200 亿美元，成为占比最高的集成电 路细分品种。 图表 3： 全球半导体及集成电路销售额 图表 4： 2016 年全球半导体细分占比情况 来源： WSTS， 中泰证券研究所 来源： WSTS， 中泰证券研究所 半导体产业链概述：可分为核心产业链与支撑产业链， 核心产业链完成半导体产品的设计、制造和封装测试，支撑产业链提供 设计环节 所需的软件、 IP 以及 制造封测 环节 所需 的 材料、设备。 图表 5： 半导体 产业链 来源：中泰证券研究所 整理 半导体核心产业链主要有设计、制造和封测三个环节 ，形式有 IDM 和垂直分工两种。 芯片设计： 是芯片的研发过程，是通过系统设计和电路设计，将设定的芯片规格形成设计版图的过程；芯片设计公司对芯片进行寄存请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 7 - 公司深度报告 器级的逻辑设计和晶体管级的物理设计后，将不同规格和效能的芯片提供给下游厂商。 晶圆制造： 晶圆制造指在制备的晶圆材料上构建完整的物理电路。过程包括掩模制作、切片、研磨、扩散、光刻、刻蚀、离子注入等核心工艺。 封装测试： 是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封，使芯片电路与外部器件实现电气连接，并为芯片提供机械物理保护，并利用集成电路设计企业提供的测试工具，对封装 完毕的芯片进行功能和性能测试。 半导体支撑产业主要包括半导体设备与半导体材料： 半导体设备： 半导体设备主要应用于晶圆制造和封装测试环节。由于半导体加工工序多，因此在制造过程中需要大量的半导体制造设备。例如光刻机、刻蚀机、化学气相沉积等设备。我们会在第七章设备环节详细介绍。 半导体材料： 半导体材料种类繁多，衬底（硅片 /蓝宝石 /GaAs 等）、光刻胶、电子气体、溅射靶材、 CMP 材料、掩膜版、电镀液、封装基板、引线框架、键合丝、塑封材料等。还需要光刻胶、特种气体、刻蚀液、清洗液等众多的材料。 图表 6： 电子产品及半导体产业链呈倒金字塔分布 来源： SEMI， 中泰证券研究所 从产值分布来看，电子设备及半导体产业产值呈倒金字塔分布，由下游电子产品半导体器件芯片半设备材料， 产值越来越小，技术难度及行业壁垒越来越大。 （二） 2017 年全球 半导体 开启 超级景气周期 ， 2018 将继续加强 2017 半导体开启超级景气周期，截止 17 年 12 月全球半导体销售额连续 19 个月环比增长，景气度创历史新高。 根据 WSTS 最新发布数据，2017 年全球半导体 销售额同比增长 21.6%至 4122 亿美元，历史首次突请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 8 - 公司深度报告 破四 千亿美元！其中 Q4 及 12 月同比增速仍保持在 22%以上，尚未出现增速下行情况，我们预计 2018 年全球半导体仍将维持高景气度。 根据 Garnter 18 年 1 月最新报告，再度上修 18 年全年销售额至 4510亿美元。 本次上修较其前次预测提升 236 亿美元，并且认为存储芯片、FPGA、光电、 ASIC 和 ASSP 将成为 18 年全球半导体销售额提升的主要驱动因素。 图表 7：全球半导体月度销售额（十亿美元） 来源： WSTS，中泰证券研究所 全球半导体营收于 2000 年时超越 2000 亿美元门槛，历经 10 年时间，于 2010 年达 3000 亿美元纪录，如今随着半导体应用更为广泛，只花七年就可望再增加千亿美元规模。 同时 SEMI 统计 17 年全球半导体设备支出 达 到 570 亿美元，较上半年的预测金额增加 20.7%， 同比增长 达 38%， 主要动能来自存储器与晶圆代工增加投资，明年支出预估也从 500 亿美元上修至 630 亿美元，可望连续 2 年创新高纪录。目前全球晶圆厂预测追踪中的晶圆厂设厂计划，2017 年有 62 座， 2018 年有 42 座，其中许多会在大陆，带动大陆近 2年设备支出将大幅成长。 图表 8： 全球半导体设备市场增 速上 行 图表 9： 2018 年中国大陆有望成为全球第二大设备市场 请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 9 - 公司深度报告 来源： SEMI， 中泰证券研究所 来源： SEMI， 中泰证券研究所 根据 WSTS，全球半导体设备季度销售额连续 七 个季度实现同比增长。SEMI 统计北美半导体设备月度销售额亦连续 11 个月同比增长， 17 年11 月单月同比增长 27.3%至 20.5 亿美元。 图表 10： 全球半导体设备季度销售额 图表 11： 北美半导体设备销售额 来源： WSTS、 SIA，中泰证券研究所 来源 ： SEMI，中泰证券研究所 硅晶圆缺口持续放大，全球晶圆厂龙头历史首次签订锁单合同，锁量不锁价。 台积电紧急采取措施与供应商信越、胜高签订长约，再次提高 12寸 wafer 价格，三星也与环球晶圆签署供货合约，历史首次。全球龙头包括信越、环球晶均无扩产动作，根据 sumco 最新估计， 2017、 2018、2019 缺口分别为 5%、 9%、 12%；下半年供给缺口比预期严重的多，内存需求激增，持续涨价，很多 fab 新产能开出，测试晶圆越缺越凶。目前价格由 2016 年底 75 美金涨到 120 美金，部分报价甚至达到了 150美金，预期硅 片涨价幅度继续上修。 高性能运算、数据中心、智能汽车、物联网等新兴需求带动的新一轮半导体周期有望超越上一轮智能手机周期，景气度持续力度及时间都将超过以往。 （三） “ 硅片剪刀差 ” 是本轮半导体核心驱动因素 请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 10 - 公司深度报告 我们重申 核心逻辑，硅片剪刀差是本轮半导体景气度周期本质驱动因素。 硅片 半导体核心材料，行业格局高度垄断。 硅片是半导体最核心、成本占比最高的材料，由于对纯度要求超高，因此行业壁垒极高、呈现高度垄断格局。 目前以日本信越半导体、胜高科技，台湾环球晶圆、德国 siltronic、韩国 SK siltron 为代表的五家 公司掌握 90%以上的市场份额。 图表 12：全球硅片市场份额情况 来源： SEMI、 IC Insights 等，中泰证券研究所 2016-2017 年剪刀差的持续扩张，半导体硅片涨价对半导体芯片的价格传导、引发行业晶圆产能降阶抢夺，引发整个半导体产业链传导作用意义深远， 很难去估量对行业所带来的巨变，因为这个剪刀差形成的时间周期从 2008 年以来，酝酿时间长达 8 年，并且从硅片涨价到传导半导体晶圆厂，从 12 寸蔓延到 6 寸，时间周期仅有 3 个月，剪刀差的开口扩张速率上行迅猛。投资半导体板块，必 须清楚的理解半导体行业的自身属性。 图表 13： 硅片剪刀差是本轮半导体周期本质驱动因素 图表 14： 硅片供需在 16H2 达到短暂平衡，此后开启剪刀差 来源：中泰证券研究所 根据产业调研处理 来源： IHS、 Siltronic， 中泰证券研究所 高性能运算、物联网、汽车电子使得半导体需求持续提升， 中国产能未来三年持续投放以及摩尔定律放缓多重因素叠加，持续性以及幅度将更