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    半導體行業產業鏈全梳理,非常詳細!
    標簽: 半導體
    2022-08-07  閱讀

    來源:調研記要

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      【康沃真空網】1、半導體制造

      半導體整個產業鏈大致分為:上游的設備材料;中游的制造以及封測環節;下游的設計公司,包括不同芯片產品的分類。上下游都有很多公司,較為分散,但是由于中游的制造環節屬于資金密集疊加技術密集的產業,集中度非常高。整個產業鏈呈現出上寬中間窄下寬的格局,所以半導體的中間制造環節非常重要。

      研究清楚了制造環節,就能掌握上游的半導體設備材料的采購趨勢,設備和材料都跟著代工廠的擴產周期進行銷售,工廠在擴產的時候才會買設備。另外,國產設備的驗證進展也是尤其重要的,因為在國產替代中,設備的國產替代最直接的客戶就是這些制造廠。例如中芯國際的北方集成電路創新中心一直在做國產設備材料的驗證,這種驗證的進展無論對產業還是投資者來說都非常重要。

      對下游來說,研究清楚制造環節,就能提前知道設計公司的需求情況。因為從芯片在設計公司設計出來,送到代工廠,到最終交付到市場,要經歷一個3-6個月的制造周期。設計公司要提前找代工廠留片,每個產品由于光照層數不同,需要的制造時間也不同,每層需要一到兩天。另外要看產品是新產品還是老產品,新產品還需要三個月的產線驗證時間,所以要提前3-6個月去找代工廠下單。代工廠做完以后,例如中芯國際做完產品之后會送到長電做封裝,再交給設計公司。封裝環節一般需要幾周的時間。所以從代工廠的訂單中可以提前至少1-2個季度去判斷下游設計公司的景氣度。最后設計公司拿到市場終端的銷售數據,再根據銷售數據的變化實時地作出調整。所以代工廠的環節非常重要,但從股票投資上來說,這個板塊屬于一個長期滯漲的狀態,主要是中芯國際和華虹半導體兩家公司,從21年,甚至20年開始沒怎么漲,處于長期滯漲的狀態。

      這兩家公司股票折價的原因:第一是中美貿易摩擦帶來的制裁增加公司經營的不確定性。美國對中芯國際采取了一系列的制裁,包括要求美國的投資者不能買中芯國際的股票,對中芯國際的設備采購提出了嚴格的限制等。美國的制裁也影響了投資者對華虹的預期。機構和客戶交流,無論是內資還是外資客戶都會擔心華虹未來會不會被制裁。中芯國際一被制裁,A股股票就進行了較大幅度的回撤。這種對不確定性的反映充分體現在股價狀態中。第二是從PE上來說,這兩家公司近兩年都在快速投資本開支。因為有些資產轉固,未來兩年他們的折舊會逐漸地往上走。景氣度好時公司可以漲價,但是這兩家公司也在擴產,會影響業績。這就是投資者比較關心的兩點:一是中美貿易帶來的不確定性,二是進入折舊周期后擴產帶來的折舊提升對業績的負面影響。這兩個原因導致這兩家公司的股價處于較低的位置,一方面大家可以持續關注中美的政策變化。另一方面,我們和公司交流后發現,目前這兩家公司的訂單還是供不應求的?,F在還是處于晶圓代工行業的賣方市場,訂單產能較為稀缺。下游需求也在受益于汽車、工業的增量需求帶來的影響。還有從18年開始,設計公司從海外轉單回大陸,例如匯頂、威爾、豪威。大陸的設計公司把產業鏈,尤其把制造環節轉回來,是一個比較確定的長期趨勢。這也能體現在制造環節的國產替代,不僅僅進行設備和材料的國產替代,更是把設計公司和產能轉回來。這樣一方面保證國產全產業鏈自主可控的安全性,另一方面拉近了設計公司和代工廠的距離,營造一個良好的上下游溝通環境。還有新興市場像新汽車、工控對半導體需求的影響,手機今年可能處于相對底部的狀態,但是不要從某一個小需求不好就判斷制造板塊的需求不好,因為制造的下游客戶非常分散,一個客戶下去了很快會有更多客戶填進來。從我們和華虹的交流中發現,他們現在在手的訂單和現有產能的對比是翻倍的差距,產能擴一倍都不能滿足現有訂單。所以目前不用擔心未來的景氣度。


      2、半導體設計

      再看制造板塊的下游,可以按需求市場區分設計公司。今年智能手機依然全球半導體制造最大的下游,占27%。智能手機以外,半導體的需求種類還有PC、服務器、工業電子、電動車、SSD、電視、機頂盒、平板、軍用半導體、可穿戴設備以及其他?!捌渌币埠苤匾?,包括了很多增長很快的品種,例如最近的智能家居、智能水杯等,量小增長快,稱“LT”。目前全球依然是智能手機為主導,但未來會持續發生變化。我們以歷史幾個時間點數據作對比,1998年以電腦為主導,占將近50%;1998-2003年,電腦的占比持續下降,手機的占比持續提升;現在電腦占比只有10%。未來預計PC占比持續下降,手機也會有PC的趨勢。下一個產品是誰?我們認為是服務器和電動車。

      電動車本身是一個純商業化的市場,目前有新能源車代替燃油車,和往智能車發展的趨勢。未來單車的硅含量預計會持續提升,搭載芯片的新能源車數量會也會持續提升。而服務器是相對新能源車沒有那么商業化的市場,尤其在我國是一個政策性的市場。今年看好這個市場,一方面是“東數西算”帶來的契機,國家在通過一些政策鼓勵我國半導體產業進行下游結構需求的轉型。過去手機在全球半導體需求的占比在26%-27%,如果看中國大陸的產品結構這個占比更高。從中芯國際的數據也可以看出,歷史上手機加消費電子能占到中芯國際收入80%以上。因為手機屬于消費品,量大有規模效應,但對芯片性能沒有特別高的穩定性需求,不威脅到人身安全就好。所以過去幾年,我國半導體以消費行為為主導,未來肯定要升級。如果一直只做手機,我認為市場未來的發展值得擔憂。往下游看,手機可以往VR/MR等方向做遷移,形成新的消費產品。而服務器和手機最大的區別是它對芯片的性能要求更高公眾號:調研紀要。手機里50-60顆芯片用到先進制程的只有一顆。而服務器的CPU或GPU對芯片性能要求極高。服務器產業如果能夠提高國產化的比例,就可以對我國半導體產業下游的需求結構帶來大幅度提升。另外我們比較看好的方向是:軍用半導體,這兩年隨著“十四五”軍費的提升有提升的趨勢;以及LT,ALT未來有比較明確的趨勢。

      按照下游市場劃分比按照產品種類劃分直接,芯片作為中間產品最后還是要形成消費電子或最終的電子產品賣到消費者手中。我們認為按照市場劃分和預測需求更為可靠。而下游還可以按照產品種類劃分成數字、模擬和存儲等,按照產品劃分主要是區別這些公司的技術能力。因為做數字芯片的公司做模擬比較艱難,而做模擬芯片的公司如果從一個信號鏈的產品做到電源管理相對也比較難。


      3、半導體周期

      在去年整個半導體經歷了一波漲價,客觀來說現在處于相對高位。但是不同板塊的細分板塊周期傳導的時間也不一樣。去年渠道漲價在一季度,從設計公司開始漲,制造公司漲價晚于設計公司一到兩個季度,像中芯國際去年在4月份開始漲。目前,設計公司還沒有全面跌價,可能有些產品的渠道價格最近有松動,但是原廠價格還是處于較為堅挺的狀態。制造板塊下游客戶會有一些結構化的變化。例如華虹的功率這塊從二季度來看有漲價,三季度仍有漲價空間,當然華虹比較特殊,在功率的制造環節有較高的議價權。因為功率最后的產品性能過半取決于制造工藝,而設計是大同小異的,華虹產品的能力是最強的,Fabless客戶其實就是華虹的銷售渠道??梢哉J為華虹下游的設計公司找華虹代工,然后賣的都是華虹的產品。這個類比可能不是很恰當,但是可以讓我們從另外一個角度思考。華虹準備在科創板上市,最大的訴求是業績。去年華虹沒有給設計公司大幅漲價,但是因為今年有上市需求,要把利潤從渠道拿回來。所以下半年功率的漲價會持續發生。而這些漲價、缺貨其實是半導體周期處于高位的判斷標志。周期開始向下的標志是代工的產能利用率開始下滑。例如客戶開始砍單:本來下單10000片,最后毀約只要5000片;或者價格由于產能擴張太快開始下滑。

      在這里引用Gartner的歷史數據,可以比較客觀地預測明年的情況。明年半導體行業的營收同比增長,但是用算資本開支的二階導,明年不會有一個特別好的增速。因為在21年的時候資本開支同比增長37.5%,這個增速在歷史上從未有過。即21年制造公司集中了很多錢投入在產房擴建,購買設備上,以解決供需不足的問題。對于老廠,從給設備廠商下單,到設備裝好,運到工廠中進行水電調試,擴產周期大概是半年。對于新廠,參考華虹無錫的建廠速度,擴產周期大概是一年半到兩年。因為像光刻環節精度達到了納米級別,對地震等因素較為敏感,購買設備之前要進行土建,打地基。大陸的基建工程隊愿意加班,效率較高,國外是兩年以上。所以在21年看到的資本開支增速,很多建的是新廠,預計在22年底至23年初產能集中釋放,帶來供給端的提升。而今年全球經濟收到疫情的影響,需求不強。所以供需關系會發生一定變化。每一輪產業周期背后的邏輯都是這樣,缺貨的時候會有牛鞭效應,每一個環節都會開始多備一點貨,最后反映到上游的代工廠,就會看到一個非常多的需求。甚至去年缺產能的時候,大家會overbooking,一份需求下兩份訂單。但實際放出產能后發現需求沒這么多。而半導體營收的增速和資本開支的增速今年有一定下滑,這個預期已經充分反映在目前的股價里。在我們和同行的交流中,這也是今年以來半導體股價回調的主要原因。


      4、技術方向

      除了景氣度以外,技術創新是創造價值的源泉。過去通過摩爾定律,可以預期制程不斷微小化發展??s小制程的同時要達到功率相對縮小和性能提升。如果不縮小制程,可以通過加大電壓差的簡單粗暴的方式提升性能,導致功耗變大的問題。功耗過大會發生芯片的溫升效應,導致芯片過熱失控。過去14納米以上,都是按照gate Length的概念,遵從過去的公式定義納米制程?,F在14納米以后,例如5納米,就會按照實際的公式,如果device的性能達到5納米gate Length的理論性能,就可以認為這是一個5納米的芯片。所以出現了FinFET架構、三星的GAA(Get All Around)架構。根據摩爾定律,每縮小一代,芯片的價值量都會提高。

      另外一個方向是往特色工藝橫向發展,同樣的制程不斷通過優化工藝提升價值。這也是中芯國際和華虹半導體兩家公司的最大區別。中芯國際的戰略使命就是實現中國大陸最先進的制程,所以一直在按照摩爾定律,從28nm到14nm,甚至N+1、N+2工藝發展。而華虹做特色供應,同樣90nm,華虹產品性能比其他家好,價格低,在全球上都能有自己的競爭力。華虹是全球領先的在12nm做出功率器件的公司。因為功率器件尺寸越做越大后,硅片的面積越大,對其減薄的要求就越高,越容易碎裂。華虹解決了這個問題,還有很多在正面工藝上的專利。這也是華虹成立了20年來積累下來的工藝優勢。未來華虹可能不會往28、14nm的節點發展,但是在目前節點的盈利水平還是可以持續提升的。


      5、關注指標

      在制造供給側的關鍵指標中,資本開支capex,產能利用率UTR,產品單價ASP這三個指標比較重要。把資本開支capex算清楚就能了解制造行業的產能。產能乘以產能利用率得到產量,產量乘以產品平均單價得到制造公司的收入。資本開支capex決定了產能的增加,也是公司判斷未來供需走向的一個顯著標志。因為做資本開支預算的時候要考慮下游的需求有多少,能做多少,才能決定擴多少。而產能利用率是反映周期最直接的指標公眾號:調研紀要。但這兩個指標也會受到其他因素的影響,代工廠判斷市場不景氣的情況下,指標也有可能持續大幅提高,因為加入了例如對中美關系帶來的不確定性因素的考量。中國大陸的內需占全球半導體下游市場26%,內需加外銷占36%,即中國大陸有1/3的需求,但是中國大陸的產能大概只占全球產能10%。其余大部分在臺灣、韓國、美國等地。所以在構建國內國外雙循環的格局下,中國大陸的產能會從供應鏈安全的角度出發,超越周期持續戰略性擴產。晶圓代工廠在這個維度上,用一個不恰當的比喻是一種軍備性資產,擴得越多越有保障性。所以這也是可能會造成供需不同步的原因之一。對于產能利用率也有這一原因,不論全球周期如何發展,我們看好中國大陸芯片設計公司把訂單回轉的趨勢,尤其是現在中芯華虹的技術在持續提升,海外能做的大陸也能做,所以大陸的市場在,產能利用率還是能保持滿載的。但如果不考慮國產替代這個因素,產能利用率一旦往下走,就說明代工廠的訂單不滿,就代表需求沒有預期好,供需發生變化。ASP同理,ASP的變化也能反映產業周期,且它的絕對值能反映代工廠的技術能力。同樣的設備折舊天數大同小異,工藝越難,ASP越高,代工廠越賺錢。所以ASP越高,代工廠的技術實力越強。

      除了從供給端的需求的方向去算,也可以用代工訂單乘以代工單價得到代工廠的收入。例如華虹做身份證、銀行卡、IGBT,可以把訂單每月多少片乘以每片多少錢,加在一起得到公司收入。但這個角度非常難,因為訂單種類、數量很繁雜,一般投資者沒有非常準確的內部信息很難算出有參考性的數據。目前下游的分類方式就是按照市場、產品、客戶、地區這幾種。

      我們也對我國的制造產能做了統計,目前有許多在建設的晶圓廠,未來會更多。大陸代工產能在全球的占比提高,我們覺得背后一個最重要的推力是晶圓代工產業轉移。第一次轉移是從美國到日本,第二次是從日本到中國臺灣、韓國、新加坡,第三次是從2000年開始轉移到中國大陸。中國大陸的產能在占全球的比例20年15%。這個數字加上了intel大連和三星西安的廠,比例預計30年會提升到25%。我們比較認可這一預測,背后隱含的假設是中國大陸在持續提升本土的供應鏈安全。另外我們也跟蹤了國產設備的采購情況,這是各公司資本開支的趨勢。21年的資本開支是前所未有的高增長,今年和明年的增速肯定下降,但是要看什么時候開始負增長。半導體制造板塊的全球產能以擴大12寸晶圓的產能為主。我們算資本開支密度,即資本開支除以當年營收。去年晶圓代工行業資本開支密度為53%,即全球一般的營收用于再投資,而中國大陸的資本開支密度更高,去年中國大陸的資本開支高于營收,主要來源于政府補貼。相當于政府給了很高杠桿讓晶圓代工廠高速擴展,所以我們看到的趨勢是未來中國大陸會持續擴產。

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