“十四五”政策展望系列报告之一：进击的第三代半导体.pdf

请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 1 / 26 证 券 研 究报告 | 策略研究 投资策略研究 【 粤开策略深度 专 题 】 “ 十 四 五 ” 政策 展望 系 列报 告 之一 ： 进击 的 第三 代 半 导体 2020 年 10 月 19 日 投资要点 分 析 师 ：李 兴 执业编号：S0300518100001 电话：010-66235713 邮箱：lixingykzq 近期报告 【粤开策略解盘】 国企改革投资机会的两 个看点-1013 2020-10-13 【粤开策略深度】 盈利驱动下， 翘尾行情 可期 2020 年四季度投资策略展望 2020-10-13 【粤开策略解盘】 市场弱势盘整， 关注业 绩关键驱动-1014 2020-10-14 【粤开策略解盘】 宏观数据助推市场保持 强势-1015 2020-10-15 【粤开 策略 解盘】 板块轮 动，周 期强势 -1016 2020-10-16 第 三 代 半导 体是 “ 十四 五” 重要 发展 方向 据国家新材料产业发展专家咨询委员会委员介绍， 国家 2030 计划和 “ 十四五 ” 国 家 研 发计 划已 明确 第三 代半 导体 是重 要发 展方 向 。 （一） 第三代半导体下游应用切中 “ 新基建 ” 中 5G 基站、特高压、新能源充 电 桩 、 城际 高铁 交主 要领 域。 （二） 第三代 半 导体 产品 主要 使用 成熟 制程 工艺 ， 国内 厂商 起步 与国 外厂 商 相 差 不 大， 有 望实现技术上的追赶。 在美国对我国半导体产业 技术封锁持续升 级的大环境中，第 三代半导体有望 成为我国半导体产业 的突围先锋，相关产业链上下游企业将充分受益。 半 导 体 产业 链概 览 （一） IC 设计。 除华为海思之外， 我国 IC 设计企业分散较广， 规模普遍较小。 IC 龙头公司需要精选赛道，我国功率 半导体、模拟器件以及 Wi-Fi 、指纹识 别、音频等消费类芯片领 域 ， 更有 希望 在 下游 快速 发展 的过 程中 享受 国产 替 代和市场发展的双重红利 。 （二）IC 制造。 晶圆代工行业 呈明显的寡头垄断特征 ，20Q1 前十大纯晶圆 代工厂商占全球市场 97% 的市场份额 。 我国 IC 制造的挑战和不确定性在于先 进制 程， 成熟 制程 以及 存储 器企 业的 国产 化已 取得 一定 成绩 。 逻辑芯片方面， 先进制程中芯国际的 14nm 新产能正在有序推进，与台积电代差逐步缩小； 成熟 制 程中 北京 燕东 、上 海积 塔、 广东 粤 芯等 新产 能扩 张能 够对 产业 链形 成 有效 拉 动。 存储 器企 业方 面， 以长 江存 储 、合 肥长 鑫等 为主 的存 储器 厂商 产 能 布 局 已达 到海 外大 厂水 平。 （三）IC 封装测试。 封装测试是 我国半导体产业链中发展最成熟的环节 ， 最 先 有望 实现自主可控的领 域 ，国 产技 术已 步入 第一 梯队 ，未 来发 展趋 势是 先 进封测与制造端相融合。 国 内 前三 大封 装 测试 厂为 长电 科技 、通 富微 电、 华 天 科 技 。第 二梯 队可 关注 晶方 科技 、太 极实 业。 （四） 半导体设备。 全球半导体设备市场集中度较高，主要 核心设备领域由 欧、美、日厂商主导。我 国半导体设备自 给率低，需求缺口 较大，当前中端 设备领域初步形成产业链成套布局，但高端制程/ 产品仍需攻克，挑战与机遇 并存。 一 方面 重点 关注 成 熟的 一线 设备 ， 包括 北方 华创 、中 微公 司、 盛美 股 份 （拟 科创 板上 市） 、 华峰 测控 ； 另一方面 关注新进设备企业 ， 包括检测、 清 洗 、 镀 膜、 长晶 设备 领域 ， 如 晶盛机电、精测电子、至纯科技等。 （五） 半导体材料 。 半导体材料分为基体、制造、封装三大 类，我国靶材领 域已经比肩国际水平，但 在光刻胶等高端 领域仍需较长时间 实现国产替代。 在 晶圆产线向中国大陆转 移趋势下，国产 半导体材料厂商有 望享受市场规模 增加叠加市场份额提升的 双重红利。 中 短期 主要 关注 国产 化 进程 较快 的领 域 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 2 / 26 如电 子特 气、 湿电 子化 学品 、 靶材 、 CMP 抛光 液等 ， 中长 期关 注高 端光 刻胶 、 晶 圆 材 料、CMP 抛光垫等领域。 粤 港 澳 大湾 区半 导体 产业 及投 资方 向 （ 一 ） 粤港 澳大 湾区 半导 体产 业具 备良 好的 发展 机遇 粤港澳大湾区 具备全面的 芯片市场需求 。 中国芯片 需求 占全球60% ， 其中60% 来自于 粤港澳大湾区 ，芯 片需 求覆 盖了 从 消费 电子 到工 业控 制、 家电 和装 备 制造 、 汽车电子 等各个产业。 粤港 澳 大湾 区集 成电 路产 业的 政策 支持 力 度不 断加 大， 产业 发展 环境 不断 完 善。 近几年粤港澳大湾区陆续出台集成电路相关支持政策，10 月 9 日， 广东 省 印 发 广 东 省 培 育 半 导 体 及 集 成 电 路 战 略 性 新 兴 产 业 集 群 行 动 计 划 （2021-2025 年） ， 目标 到 2025 年， 半导 体及 集成 电路 产业 的年 主营 业务 收 入突破 4000 亿元，年均增长超过 20% 。 （二） 粤港澳大湾区半导体产业格局 广深珠港澳已初步形成了 各自在半导体产 业上的优势。广州 的优势在应用和 制造；深圳、珠海强在产 品和设计；澳门 的科研水平世界领 先；香港在知识 产权保护上拥有国际经验。 在发展思路上，在当前国 际技术封锁及国 内区域竞争加剧的 背景下， 广 东应 充分 利 用终 端需 求市 场规 模大 的优 势， 做 大做 强设 计业 ，巩 固设 计业 的竞 争 优势 ， 并争 取在 EDA 软件 上实 现突 破 ， 重点 发展 模拟 芯片 、 功率 器件 和第 三 代半 导 体器 件等 ，大 力引 进和 培育 封测 、 设备 、材 料等 领域 龙头 企业 ，加 快 补齐 制 造业 短板 。鉴 于长 三角 等地 在先 进 制程 和存 储芯 片制 造、 封装 测试 等 已形 成 优势 ，广 东应 重点 在特 色工 艺制 程 和已 有一 定基 础的 功率 器件 、第 三 代 半 导 体方 面发 力。 （三） “十四五 ”半导体产业主要的投资方向 1 、 功率 半导 体产 业链 。 功率半导体器件处于现代电力电子变换器的核心地位， 受益于下游需求 增长 、国 产替 代， 以及 细 分市 场的 高增 速， 国内 功率 产业 链 领先公司盈利有望快速提升。 （1 ） 功率 半导 体下 游需 求 快速 增长 ，全 球市 场 规模增速约 5%；（ 2 ） 功率 半导 体国 产替 代空 间大 、 难度 相 对较 低， 头部 厂商 充分 受益 ； （3 ）国内产能布局完善，中高端产品不断取得突破。 2 、 第三代半导体产业链。 十四五有望出台第三代半导体政策， 由于我国第三 代半导体应用市场广阔， 与国际巨头差距 较小，且第三代半 导体工艺产线对 设备要求相对较低，国内 公司存在弯道超 车机会。在资本的 推动下，发展路 径清 晰的第三代半导体龙头公司受 益概率较大。 相 关 标 的： （1 ）第三代半导体器件领域，闻泰科技已实现 GaN 器件量产，华润微、扬 杰科技已实现 SiC 功率器件的产品送样；IGBT 领域，中车时代已在轨道交 通、 智 能电 网、 新能 源汽 车等 多个 高端 领 域得 到认 可和 应用 ，斯 达半 导和 比 亚 迪 已 在国 内新 能源 车 IGBT 领 域占 据可 观份 额。 （2 ） 设 备领 域， 龙头 公司 包括 北方华创、华峰测控、中微公司。 （3 ）粤港 澳 大湾 区未 上 市企 业 在第 三 代半 导 体产 业 链亦 有 布局 ： 东莞 天城 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 3 / 26 （SiC 外 延 ） ；中 镓半 导体 （GaN 衬底 ） ；南 砂晶 圆（SiC 衬底 及外 延） 。 风险提示 卫生事件导致需求不及预 期风险；贸易战 持续恶化风险；政 策推进不及预期 风险 。 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 4 / 26 目 录 一、 第三代半导体是 “ 十四五 ” 重要发展方向 . 6 二、半导体产业分类及规模 . 6 三、半导体产业链概览 . 8 （一）IC 设计 . 9 （二）IC 制造 .11 （三）IC 封装测试 . 14 （四）半导体设备 . 14 （五）半导体材料 . 17 四、投资方向 . 18 （一）粤港澳大湾区半 导体产业具备良好的发展机遇 . 18 （二）粤港澳大湾区半导体产业格局 . 20 （三） “ 十四 五” 半导 体产 业主 要的 投资方向 . 22 1 、功率半导体产业链 . 22 2 、第三代半导体产业链. 23 五、风险提示 . 24 图表目录 图表 1 ： 第三代半导体渗透率及预测 . 6 图表 2 ： 半导体产品分类 . 6 图表 1 ： 中国集成电路市场规模与国产化率 . 7 图表 2 ： 2020 年上半年全球半导体收入前十公司 . 7 图表 3 ： 我国集成电路进出口金额 . 8 图表 4 ： 半导体产业链 . 8 图表 5 ： 2014-2019 年中国大陆集成电路产业销售额增长迅速. 9 图表 6 ： IC 设计流程 . 9 图表 7 ： 2020 年一季度全球营收前十大 IC 设计公司 . 10 图表 8 ： 美国各 IC 公司近十年股价涨幅对比 . 10 图表 9 ： 半导体芯片制造工艺流程 .11 图表 10 ： 20Q1 全球前十晶圆代工企业 .11 图表 11 ： 每 5 万片晶圆 产能的设备投资（百万美元） . 12 图表 12 ： 中芯国际与台积电的代差逐步缩小 . 12 图表 13 ： 中芯国际与台积电产能及份额对比 . 13 图表 14 ： 中国大陆晶圆代工厂（8 英寸及 12 英寸）占据 4 成全球新建产能. 13 图表 15 ： 中国存储器厂产能规划达海外大厂水平 . 13 图表 16 ： 20Q1 全球前十大封测公司（单位：百万美元） . 14 图表 17 ： 晶圆制造各环节设备投资占比 . 15 图表 18 ： 全球半导体及半导体设备出货金额（2020 为预测数据）. 15 图表 19 ： 2019 年各半导体设备厂家市占率. 16 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 5 / 26 图表 20 ： 我国各半 导体设备国产化率 . 17 图表 21 ： 半导体原材料占比 . 17 图表 22 ： 半导体原材料产业链公司及竞争格局 . 18 图表 23 ： 2019 年我国集成电路产量地区分布 . 18 图表 24 ： 全国与广 东集成电路产量 . 18 图表 25 ： 粤港澳大湾区集成电路支持政策 . 19 图表 26 ： 广东省培育半导体及集成电路战略性新兴产业集群行动计划（2021-2025 年） 要 点 . 19 图表 27 ： 大湾区半导体企业 . 21 图表 28 ： 功率半导体可分为功率 IC 和功率半导体分立器件 . 22 图表 29 ： 2019 年全球功率半导体下游行业分布. 22 图表 30 ： 2019 年中国功率半导体下游行业分布. 22 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 6 / 26 一、 第 三 代 半导体是“ 十四五” 重要发展方向 据国家新材料产业发展专家咨询委员会委员介绍，国家 2030 计划和 “ 十四五 ” 国家 研发计划已明确第三代半导体是重要发展方向 。 从下 游应 用、 技术 差距 、 工艺 要求 分析 ， 第 三 代 半导 体 有望成为我国半导体产业突围先锋。 （1 ） 第三 代半 导体 下游 应用 切中 “ 新基建 ” 中 5G 基站 、 特高 压 、 新能 源充 电桩 、 城 际高铁交主要领域。 以 GaN 、SiC 为代表的第三代半导体材料与第一、二代半导体材料 Si 、GaAs 不同 ， 具有 高频 、 高效 、 高功 率、 耐高 压 、 耐高 温、 抗辐 射等 特性 ， 可以 实现 更好的电子浓度和运动控制， 在 5G 、 新能 源汽 车、 消费 电子 、 新一 代显 示、 航空 航天 等 领域有重要应用。 由于成本较高， SiC 的应用主要集中在工业和汽车领域， 如高端电源、 太阳能逆变器和 UPS ，SiC 在高功率领域具备较好的表现，因此在电动汽车将是主要发 展领域。GaN 由于其优异的高频性能， 未来在射频领域具备良好的发展空间。 据 Omdia 测算 ， 全球 SiC 和 GaN 功率半导体销售收入预计将从 2018 年的 5.71 亿美 元增 至 2020 年底的 8.54 亿美元，至 2029 年底 或超 50 亿美元，未来十年将保持年均两位数增速。 （2 ） 第三 代半 导体 产品 主要 使用 成熟 制程 工艺 ， 国内厂商起步与国外厂商相差不多， 有希 望实 现 技术 上的 追赶 。 在第一代及第二代半导体材料的发展上，我国起步时间远远 慢于其他国家，导致在材料上处处受制 于人。 第三代半导体处于 发展初期， 根据中国电 子技术标准化研究院以及 Yole 数据， 2019 年第 三代 半导 体 SiC 以及 GaN 的渗透率合计 约为 1.77% ，预计 2023 年可以提升至 4.75% 左右。 图表1 ：第 三 代 半导 体渗 透率 及预 测 资料来源： 中国电子技术标准化研究院 ，Yole ， 粤开证券研究院 在美国对我国半导体产业技术封锁持 续升级的大环境中，第 三代半导体有望成为我 国半导体产业突围先锋，相关产业链上下游企业将充分受益。 二 、 半 导体产业分类 及 规模 按照产品功能划分， 半导体产业包括集成电路 、 光电器件、 分立器件、 传感器四类。 据 WSTS 统计数据，2019 年这四种产品的市场规模分别为 3334 亿美元、416 亿美元、 239 亿美元和 135 亿美元，占比分别为 81% 、10% 、6% 和 3% 。常 说的 “ 芯片 ” 有广 义和 狭义之分，广义芯片包括集成电路、传 感器、分立器件、光电器 件产品，狭义芯片单指 集成电路。 图表2 ：半 导 体 产品 分类 80% 82% 84% 86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E SiC GaN Si 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 7 / 26 资料来源： 集成电路 50 年， 粤开证券研究院 对四种半导体产品进一步定义。 1. 分立器件：具有单一功能的电路元器件，如二极管、晶体管、电阻、电容等。 2. 光电 器件 ： 利用 半导 体光 生伏 特效 应工 作的 光电 池和 半导 体发 光器 等， 如光 导管 、 光电池、光电二极管等。 3. 半导体传感器：利用半 导体材料特性 制成的传感器， 如光传感器、 温度传感器、 压力传感器等。 4. 集成电路：把基本电路 元器件制作在 晶片上然后封装 起来，形成具 有一定功能的 单元。 按照不同的处理信号分类，可以分为 处理模拟信号的模拟芯 片，及处理数字信号的 数字芯片。 按照产品种类 ， 集成电路可分为逻辑芯片 、 存储芯片、 处理器芯片和模拟芯片四种 ， 其中逻辑芯片、存储芯片和处理器芯片为数字芯片。根据 WSTS 数据，2019 年这四种 集成电路芯片的市场规模分别为 1065 亿美元、 1064 亿美元、 664 亿美元和 539 亿美元， 占比分别为 32% 、32% 、20% 和 16% 。 我国 的半 导 体市 场需 求巨 大， 行业 发 展迅 速， 但自 给率 较低 ，企 业规 模偏 小。 依托 庞大的中国终端应用市场需求，中国大 陆集成电路产业发展迅速 。据中国半导体行业协 会数据， 2014 年中国大陆集成电路产业的销售规模 为 3015.4 亿元， 2019 年销售规模为 7,562.3 亿元，同比增长 15.78% ，2014-2019 年的 CAGR 为 20.19% ，发展迅速。全球 十大半导体公司中六家为美国企业，两 家为韩国企业，一家为中 国台湾企业，中国大陆 仅华为海思营收规模位列第十名。 图表1 ： 中 国 集 成电 路市 场规 模与 国产 化率 图表2 ：2020 年 上 半年 全球 半导 体收 入前 十公 司 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 8 / 26 排名 公司 地区 1H20 营收/ 百 万美元 同比 业务模式 1 英特尔 美国 32038 22% 设计+ 制造 2 三星 韩国 26671 12% 设计+ 制造 3 台积电 中国台湾 14845 40% 制造 4 海力士 韩国 11558 13% 设计+ 制造 5 美光 美国 10175 4% 设计+ 制造 6 博通 美国 8346 -3% 设计 7 高通 美国 7289 8% 设计 8 英伟达 美国 4674 40% 设计 9 德州仪器 美国 6884 -9% 设计+ 制造 10 海思 中国 3500 49% 设计 资料来源：ICInsights 、粤开证券研究院 资料来源：ICInsights 、粤开证券研究院 进出 口数 据 表明 我国 集成 电路 国内 自 给率 较低 ，国 产替 代空 间广 阔。 据中国海关数 据统计，2019 年我国芯片的进口金额为 3040 亿美元， 出口额 1017 亿美元，贸易逆差 超过 2000 亿美 元， 自给 率较 低。 据 2020 年 8 月 4 日国 务院 发布 的 新时期促进集成电 路产业和软件产业高质量发展的若干政策 ， 目标 到 2025 年 芯片自给率由目前 的 30% 提 高至 70% ，国产替代空间广阔。 图表3 ：我 国 集 成电 路进 出口 金额 资料来源：wind 、粤开证券研究院 三 、 半 导体产业链概览 半导体产业链上游为支撑业 材料 和设 备； 中游 是半 导体 生产 的三 道工 序 设 计、制造以及封测；下游是各种终端产品，如通讯设备、消费电子、汽车、工业等。 图表4 ：半 导 体 产业 链 15.60% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 0 500 1000 1500 2000 2500 中国集成电路市场规模（ 亿美元 ） 中国集成电路生产规模（ 亿美元 ） 国产化率 -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% -4000000 -3000000 -2000000 -1000000 0 1000000 2000000 3000000 4000000 5000000 2015-01 2015-05 2015-09 2016-01 2016-05 2016-09 2017-01 2017-05 2017-09 2018-01 2018-05 2018-09 2019-01 2019-05 2019-09 2020-01 2020-05 2020-09 进口金额: 集成电路: （ 万 美 元 ） 出口金额: 集 成 电 路 （ 万 美 元 ） 进口金额同比 出口金额同比 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 9 / 26 资料来源：公开资料整理、粤开证券研究院 集成电路制造 三大 工序 中， 技术 门槛 从 高到 低 依次为 制造/ 设备 设计 封测， 我国晶 圆制造和芯片设计行业 销售额 增长较快。 2019 年芯片设计业销售收入为 3,063.50 亿元， 同比增长 21.60% ； 晶圆 制造 业销 售收 入 为 2,149.10 亿元 ， 同比 增长 18.20% ； 封装 测试 业销售收入为 2,349.70 亿元，同比增长 7.10% 。随着 近年来中国一批 12 英寸和 8 英寸 晶圆制造生产线投产， 且国内外芯片设计业蓬勃 发展，大陆晶圆制造行业增长较快 。 图表5 ：2014-2019 年 中国大陆集成电路产业销售额增长迅速 项目 2019 年 2018 年 2017 年 2016 年 2015 年 2014 年 2014-2019CAGR 芯片设计 销售额（亿元） 3,063.5 2,519.3 2,073.5 1,644.3 1,325.0 1,047.4 23.94% 增长率 21.60% 21.5% 26.1% 24.1% 26.5% 29.5% 晶圆制造 销售额（亿元） 2,149.1 1,818.2 1,448.1 1,126.9 900.8 712.1 24.72% 增长率 18.20% 25.6% 28.5% 25.1% 26.5% 18.5% 封装测试 销售额（亿元） 2,349.7 2,193.9 1,889.7 1,564.3 1,384.0 1,255.9 13.35% 增长率 7.10% 16.1% 20.8% 13.0% 10.2% 14.3% 合计 销售额（亿元） 7,562.3 6,531.4 5,411.3 4,335.5 3,609.8 3,015.4 20.19% 增长率 15.78% 20.7% 24.8% 20.1% 19.7% 20.2% 资料来源： 2019 年上海集成电路产业发展研究报告 ， 上海市经济和信息化委员会、 上海市集成电路行业协会； 中国半导体行业协会。 （一）IC 设计 IC 设计即按照功能要求设计出所需要的电路图，最终的输出结果是掩膜版图，是创 新密集型的轻资产行业，由于没有工厂 Fab ，也被称为 Fabless 。 图表6 ：IC 设计流程 策略研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 ykzq 10 / 26 资料来源： 芯东西， 粤开证券研究院 除华为海思之外， 我国 IC 设计企业分散较广， 规模普遍较小。 按营收规模排名， 海 思处于全球第 4-5 名。 我 国 IC 设计企业细分领域具备亮点， 核心关键领域设计能力不足。 从应用类别( 如手机、汽车等) 到芯片项目( 如处 理器 、FPGA 等) ，国内在高端关键芯片自 给率几近为 0 ，仍高度仰赖美国企业。 借鉴 美国 发 展经 验， 定位 不同 赛道 的龙 头公 司发 展速 度各 不 相同 。 如 定位手机处理 器芯片和射频芯片的高通、Skyworks 过去十年分别 取得了 1.5 倍和 9.3 倍的 增长 ； 定位 通讯芯片的博通取得 19.2 倍增长；定位存储芯片的美光取 得 3.7 倍增长； 定位 FPGA ， 模拟芯片的赛灵思 获得 3.6 倍增长 。 图表7 ：2020 年 一 季度 全球 营收 前十 大 IC 设计公司 排名 公司 1Q20 营 收 （ 百 万美元） 同比 1 高通 4100 10.2% 2 博通 4082 -2.4% 3 英伟达 2946 39.6% 4 联发科 2019 18.1% 5 超威 1786 40.4% 6 赛灵思 756 -8.7% 7 美满 702 1.8% 8 联咏科技 560 15.6% 9 瑞昱半导体 528 26.9% 10 新突思 328 -1.8% 资料来源：拓璞产业研究院、粤开证券研究院 注： 此排名仅统计公开财报十大厂商，因此海思不在此统计范围内；博通仅计算其半导体部分 营收；高通仅计算 QCT 部门营收，QTL 未计入；英伟达扣除 OEM/IP 营收 图表8 ：美国各 IC 公司近十年股价涨幅对比 资料来源：拓璞产业研究院、粤开证券研究院 -5 0 5 10