追根溯源探讨半导体缺货的危与机.pdf

追根溯源，探讨 半导体 缺货的危与机 Table_CoverStock 电子行业 深度报告 Table_ReportTime 2021年 04月 18日 Table_CoverAuthor 方竞 电子 行业分析师 童秋涛 研究助理 S1500520030001 +86 15618995441 +86 13127514626 Table_CoverReportList 请阅读最后一页免责声明及信息披露 2 证券研究报告 行业 研究 Table_ReportType 行业 深度报告 Table_StockAndRank 电子 投资评级 看好 上次评级 看好 Table_Chart 资料来源：万得，信达证券研发中心 方 竞 电子行业首席分析师 联系方式： 15618995441 执业编号： S1500520030001 邮 箱： Table_BaseData 童秋涛 研究助理 联系方式： 13127514626 邮 箱： 信达证券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北京市西城区闹市口大街 9号院 1号楼 邮编： 100031 Table_Title 追根溯源，探讨半导体缺货的危与机 Table_ReportDate 2021 年 04 月 18 日 本期内容提要 : Table_Summary 景气度持续高涨，缺货涨价潮来袭 。 20 年下半年以来， 缺货涨价已成为半导 体行业主旋律，缺 芯 甚至影响到下游终端市场 正常运行 。 其中最严重的当属汽车 市场， IHS 预计二季度汽车减产将达 130 万辆。 与缺货涨价潮随之而来的是全球半导体景气度的持续高涨， 2021 年 1 月全球半 导体行业销售额同比增速高达 13.2%。 WSTS、 Gartner、 IC Insights 等各大机 构 纷纷上修预期 ， IC Insights 更是预计 21 年全球半导体市场增速有望达 19%。 那么缺货 涨价潮 起因如何 ， 供不应求趋势 预计将持续多久？ 本文 从供需两大角 度详细拆解，并基于长期视角探讨半导体行业未来机遇。 需求端： 量化汽车、手机、矿机等下游市场驱动力 。 各 下游市场缺货存在各自 结构性的原因。 正文中 我们 以最受关注的汽车与智能手机市场为例： 1）汽车：断崖式缺货将缓解，长期紧张持续。 车用 MCU 紧缺是造成汽车断崖 式缺货的主要原因，目前全球约 70%的车用 MCU 由台积电生产，顶级供应商 对台积电依赖度高。 20 年上半年，受疫情冲击汽车销量不佳，整车厂遵循 JIT 经营模式而大幅砍单 ， 2H20汽车芯片占台积电营收比例由 5%-6%降至 2%-3%。 而下半年开始汽车销量反弹超预期，整车厂重启拉货，但由于供应难以快速恢 复，远无法满足市场需求。 不过一季度起，台积电将以超级急单方式插单生产汽车芯片，我们认为 三季度起 汽车严重缺芯可能将逐步 缓解，但长期来看车用 MCU、 IGBT 等功率器件仍将 维持供需紧平衡状态。 2） 智能手机： 需求 渐进复苏，各大厂商对 21 年指引乐观 。 20 年上半年受疫情 扰动，手机市场销量不佳。下半年全球手机市场快速复苏，再加之华为事件，各 大手机厂加大了备货力度。但由于 SOC 供应商的准备不足，手机出货仍不及预 期，参考舜宇光学的月度模组出货数据， 11、 12 月的模组出货量降至 4000 万 +，同比降幅在 20%以上。不过进入 2021 年，中低端机型的套片供给快速改善， 依旧缺货的芯片主要有旗舰机套片， CIS，电源芯片。 经历 前期 一季度的 补库存 浪潮 后， 当下 手机 市场需求端 数据 环比 放缓，开始 回归 常态水平， 展望 后市 ， 我们认为 各大龙头厂商积极备货抢占市场蛋糕的动力不可 忽视。当前各大手机厂的规划加总，一定程度上或超整体市场需求量。后续伴随 着智能机竞争格局重回稳态，市场的不确定性将减弱。 供给端： 产能为王，剖析各制程产能紧缺 原因 。 与上一轮 2017-2018 年全球 8 英寸晶圆产能紧缺不同， 本轮 呈全线产能紧缺的态势。 5nm -7nm 产能长期供不应求。 由于高技术难度和研发成本居高不下，先进制程 逐渐为少数晶圆厂垄断，目前仅有台积电、三星两家在 7nm 及以下工艺角逐。 先进制程代工成为卖方市场，出于对高性能运算需求的驱使，一有更先进制程新 产能爬出便遭苹果、高通、 AMD、英伟达等瓜分，如 PC、服务器、游戏机的 CPU、 GPU，矿机 ASIC 芯片等 需求爆发， 皆是 5nm -7nm 产能供不应求的关键推手 。 10nm-20nm 产能紧缺已有 部分 缓解。 14nm 主要用于生产 4G 手机处理器、服 务器芯片、机顶盒芯片、安防芯片、物联网 SOC 等 ，且据 IC insights 数据， 10- 20nm 产能占比在 38.4%，为各制程产能中最大占比。 未来伴随着 5G 渗透率提 升， 4G 手机需求亦将 下行 ， 该制程 段 的产能紧缺将进一步缓解 。 40-65nm 工艺长期维持供需紧平衡，需求爆发与挤出效应加剧产能紧缺。 40- 65nm 工艺制程需求旺盛，下游囊括车载 MCU、 CIS、 IOT 通讯芯片、 Nor Flash 等众多下游市场，长期以来维持供需紧平衡状态，而一旦有某市场需求快速爆 发，便容易挤压整体产能造成缺货。进入 21 年以来，为缓解汽车严重缺货，台 积电以超级急单方式插单生产汽车芯片，转移部分触控面板驱动 IC 和 CIS 用产 能， 导致 CIS、 WiFi 蓝牙芯片、 Nor flash 等更为吃紧。 -20% 0% 20% 40% 60% 电子元器件指数 沪深 300 请阅读最后一页免责声明及信息披露 3 8 英寸晶圆产能长期扩产不足，产能持续紧缺。 8 英寸主要用于生产模拟 IC、功 率器件、传感器芯片等，下游需求集中在汽车、工业、智能手机 等 。长期以来 8 英寸晶圆扩产力度较小， 2016-2019 年均复合增速在 3.7%。且由于众多 6 英寸 及以下尺寸晶圆 厂被关闭或改建，增加 8 英寸晶圆产能负担。近两年来， 8 英寸 主流晶圆厂产能利用率长期维持 在 90%以上。 随着 20 年下半年以来 各下游 需 求快速爆发， 产能远不能满足供给。 库存需求共振，半导体景气持续度望超预期 。 半导体景气度持续高涨，但市场 质疑库存水位过高之声不绝如缕。我们分别统计了半导体产业链库存、渠道库 存、模组厂和终端下游库存情况，整体来看目前库存处于良性水位，如 Q4 半导 体龙头 库存达 583.62 亿美元，同比增长 21.66%，达到历史高位。 但 库存周转 天数 从 19 年 Q1 的 60 天 下降到 20 年 Q4 的 43 天 。 且参考历史经验，新周期补库存的上行阶段一般持续 4-5 个季度左右。而本轮补 库存周期刚刚开启，未来虽然或有小规模的调整，但大趋势将全年向上。同时， 我们认为本轮半导体行业缺货涨价，并非仅有库存周期推动，更应该重视的是， 当前迎来 5G、 AIOT、汽车电子等新一轮的需求爆发，半导体市场将迎来长达 5- 10 年的需求周期。 我们在正文中 亦 对汽车电子的晶圆需求做了详细测算。 投资建议： 缺货涨价态势下，最直接受益的当属晶圆厂 及 IDM 厂商 ，建议关 注 晶圆厂 龙头 （ 台积电、联电、 中芯国际、华虹半导体） 、功率 IDM（华润微 、 士兰微、 中车时代电气、 闻泰科技等） ； 此外设备厂商作为半导体行业景气度的 二阶导 ， 伴随着扩产力度持续加码 ， 业绩将 快速释放 。 建议关注设备 龙头 （ 应用 材料、泛林半导体、 北方华创、中微公司等） ；封测行业 同样缺货涨价 ，且封测 厂商扩产周期更短，封测设备订单释放拥有更大的弹性， 建议关注：封测龙头 （ 日月光、 长电科技、华天科技、通富微电）以及封测设备厂商（华峰测控、 ASMP） 。 晶圆厂产能紧缺，价格逐季上调， 对 下游设计 业危机并存。部分中小 创业公司难以得到稳定的产能保证， 或将 逐步出清。而龙头公司凭借自身行业地 位优势，产能供给无虞 ，同时成本 亦可 向下游传导 ，有望在这一轮缺货涨价潮中 大幅提升 市占 率 。 建议关注：半导体设计龙头（韦尔股份、卓胜微、圣邦股份、 思瑞浦、晶丰明源、 兆易创新、 新洁能等） 。 风险因素： 市场竞争加剧；疫情持续，下游需求不及预期；晶圆厂产能释放节 奏不及预期；晶圆厂产能利用率不及预期。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 4 目 录 与市场不同之处 . 6 一、景气度持续高涨，缺货涨价潮来袭 . 7 1、全产业链缺货涨价，汽车市场最为紧缺 . 7 2、半导体行业景气度持续高涨 . 8 二、需求端：量化汽车、手机、矿机等下游市场驱动力 . 11 1、汽车：断崖式缺货将缓解，长期紧张持续 . 11 2、智能手机：需求渐进复苏，各大厂商对 21年指引乐观 . 14 3、 PC、游戏机：宅经济下需求快速爆发，景气度长期向好 . 16 4、服务器：疫情期间服务器需求快速爆发，当前库存去化或接近尾声 . 17 5、矿机：虚拟货币市场热潮汹涌， ASIC矿机、高端显卡供不应求 . 19 三、供给端：产能为王，剖析各制程产能紧缺原因 . 23 1、 12英寸： 7nm以下先进制程和 40-65nm制程最为紧缺 . 23 2、 8英寸：长期以来 8英寸晶圆厂扩产不足，产能持续紧张 . 25 3、 8英寸供需前景判断，预计紧缺趋势持续至 22年 . 28 四、库存需求共振，半导体景气持续度望超预期 . 29 1、产业链库存水位良性，一季度补库存动力仍在 . 29 2、汽车电子、 5G等新一轮需求周期驱动半导体市场长期成长 . 31 五、投资建议 . 38 六、风险因素 . 39 表 目 录 表 1：国内外发布涨价函的设计公司一览（不完全统计） . 8 表 2：汽车 MCU供应商及其对台积电依赖程度 . 13 表 3：台积电 Q4各大高端硬件主要芯片出货量预估表 . 17 表 4：英伟达 3060-3090各型号显卡涨价幅度 . 20 表 5：静态测算比特币成本 . 21 表 6：不同制程所生产芯片类别 . 23 表 7：单辆新能源汽车 8英寸 wafer用量测算 . 34 表 8： SUMCO统计的每辆车使用的 wafer用量 . 34 表 9： 5G与 4G手机中所用存储和逻辑类芯片对比 . 36 图 目 录 图 1：晶圆代工、封测厂产能紧缺，纷纷涨价 . 7 图 2：各类半导体平均交货期 . 8 图 3：全球半导体月度销售额（亿美元） . 9 图 4：中国半导体月度销售额（亿美元） . 9 图 5： 2016-2021F全球半导体销售额及预测 . 9 图 6： 2013-2024E全球半导体销售额及预测 . 9 图 7： IC Insights将 2021年 IC市场预测从 12提高到 19 . 9 图 8：各机构上修 21年半导体市场预测 . 9 图 9：北美半导体设备商出货额与费城半导体指数强关联 . 10 图 10：北美半导体设备制造商出货额（百万美元） . 10 图 11：台积电、三星、海力士、英特尔、中芯国际等加大产能扩张（亿美元） . 10 图 12： 1998-2024F半导体细分下游市场占比 . 11 图 13：汽车、工业市场普遍遵循 JIT（准时制）生产模式 . 12 图 14： 3月以来多家车厂宣布停产 . 12 图 15：麦肯锡预测汽车销量和实际销量 . 12 图 16：中国汽车市场销量（万台） . 12 图 17： 1Q18-4Q20台积电营收中汽车占比 . 13 图 18：汽车芯片生产至交付所需时间周期 . 14 图 19：全球智能手机出货量（百万台） . 14 图 20：全球 5G手机出货量及渗透率（百万台） . 14 图 21：小米集团库存及 周转天数 （十亿美元，天） . 14 图 22：舜宇光学手机摄像头模组出货量（万件） . 14 图 23：小米手机季度出货量（百万台） . 15 图 24：国内手机 市场月度销量数据（万台） . 15 图 25：全球手机市场销量及预测（百万部） . 16 图 26： 20年 2季度起 PC销量大幅提升（百万台） . 16 图 27： 20年 2季度起平板电脑销量大幅提升（百万台） . 16 请阅读最后一页免责声明及信息披露 5 图 28： 20年服务器市场整体出货量（万台） . 17 图 29： Intel数据中心近年营收（亿美元） . 17 图 30： 2020年 DRAM下游领域应用占比 . 18 图 31： DXI指数变化 . 18 图 32：云厂商 FAMG资本支出（亿美元） . 18 图 33：英特尔 DCG业务各部门增速 . 18 图 34： Intel与信骅营收 YoY对比 . 19 图 35：信骅月度营收显示服务器转暖迹象 . 19 图 36： 2019年以来比特币价格走势 . 19 图 37： 2019年以来以太币价格走势 . 19 图 38：矿机发展的四个世代 . 20 图 39：虚拟货币挖矿收益计算公式 . 21 图 40： 2013年以来比特币价格涨跌原因分析（对数坐标） . 22 图 41：晶圆发展历史 . 23 图 42： 2017-2020F各尺寸晶圆产能及占比（百万片，等效 8英寸） . 23 图 43：晶圆代工厂的最新工艺迭代 Roadmap . 24 图 44： 21年 5nm晶圆出货中客户占比预估 . 24 图 45： 21年 7nm晶圆出货中客户占比预估 . 24 图 46： 2020-2024年晶圆产能占比预测（月产能，等效 8英寸） . 25 图 47： CIS尺寸升级，对晶圆用量大幅提升 . 25 图 48： 2020年 8英寸晶圆下游结构 . 26 图 49： 2018年 8英寸晶圆市场需求结构 . 26 图 50： 8英寸晶圆产能排名前十的公司 . 26 图 51：各晶圆厂产能利用率情况 . 26 图 52：全球各尺寸晶圆出货趋势（百万平方英寸） . 27 图 53：不同制程每 5万片 /月产能对应所需设备投资规模（亿美元） . 27 图 54：全球 TOP 10晶圆代工厂等效 8英寸产能（万片 /月） . 27 图 55： 2009年以来晶圆厂关闭数量（家） . 28 图 56： 8英寸晶圆需求趋势（千片 /月） . 28 图 57：全球 8英寸晶圆产能及预测（百万片 /月） . 28 图 58：半导体产业链库存仍处良性水位（十亿美元，天） . 29 图 59：半导体分销商库存及 周转天数 （十亿美元，天） . 29 图 60： EMS代工厂库存（十亿美元，天） . 30 图 61：联想、戴尔、惠普等 PC品牌厂库存（十亿美元，天） . 30 图 62：苹果公司库存及库存周转天数（十亿美元，天） . 30 图 63：小米集团库存及库存周转天数（十亿美元，天） . 30 图 64：各类电子元器件当前库存水平一览 . 31 图 65：海外半导体设计龙头库存周期（十亿美元，右轴（天） . 31 图 66： 2002-2021F全球半导体市场规模及驱动力（ B$） . 32 图 67： 2019-2021年中国新能源汽车销量 . 32 图 68： 2020-2025年中国新能源汽车销量预测 . 32 图 69：新能源汽车各类半导体价值量变化 . 33 图 70：特斯拉车载 FSD芯片的芯片面积对比 . 33 图 71：全球自动驾驶汽车出货量预测（万辆） . 33 图 72： 2002-2021F全球半导体市场规模及驱动力 （ B$） . 34 图 73：各类型汽车对晶圆需求（百万片 /月，等效 8英寸） . 35 图 74：全球 5G手机出货量及渗透率 . 35 图 75：全球智能手机出货量预测（百万部） . 35 图 76： 5G手机对 12英寸晶圆需求是 4G的 1.7倍（平方英寸） . 36 图 77：智能手机对 12英寸晶圆需求预测（百万片 /月） . 36 图 78： 5G手机射频组件价值量显著提升 . 36 图 79：三星 S10 5G版本价值量提升情况（美元） . 37 请阅读最后一页免责声明及信息披露 6 与市场不同之处 1、我们 于 本文中详细探讨了半导体缺货 现状 ， 从需求 端梳理了汽车、手机、 PC、服务器、 矿机等下游市场结构性缺货缘由 ，并 从供给端 针对各制程产能紧缺原因进行了深度剖析 。 我 们认为 ， 疫情后下游需求集中爆发是本轮缺货涨价潮的导火索，因中美关系不确定性而带来 的产业链恐慌性备货，则部分放大了需求的弹性。 而 5-7nm先进制程长期不足， 40-65nm工 艺长期维持供需紧平衡， 8英寸（ 90nm以上）长期几无扩产 ，则 导致 供给 难以及时响应 。 2、 针对投资者担忧的库存问题， 我们也探讨了目前半导体全产业链库存情况 。 基于 半导体 产业链库存、渠道库存、模组厂和终端下游库存 数据 ， 我们认为 目前库存处于良性水位 ， 且 参考历史经验，新周期补库存的上行阶段一般持续 4-5个季度左右。而本轮补库存周期刚刚 开启，未来虽然或有小规模的调整，但大趋势将全年向上。同时，我们认为本轮半导体行业 缺货涨价，并非仅有库存周期推动，更应该重视的是，当前迎来 5G、 AIOT、汽车电子等新 一轮的需求爆发，半导体市场将迎来长达 5-10年的需求周期。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 7 一、 景气度 持续高涨 ， 缺货涨价潮来袭 1、 全产业链缺货涨价，汽车市场最为紧缺 晶圆代工 、封测产能紧缺，催动涨价潮来袭 。 自 20 年下半年以来，全球半导体景气度持续 高涨，缺芯涨价潮越演越烈，涨价环节先由晶圆代工、封测环节，而后传导至芯片乃至终端 产品。 最早 联电、格芯 和世界先进等多家晶圆代工厂针对 8英寸代工急单与 新增投片订单报 价 上调约 10%-15%，此后价格不断上调。 而进入 21 年，涨价潮从 8 英寸蔓延至 12 英寸， 据台湾 Technews报道， 联电 21年 年初 调涨 12英寸晶圆代工报价，涨幅 视合作程度而定 。 台积电也于 21年开始首次取消了对大客户接单折扣，目前订单排产至 22年上半年。 封测端同样供不应求，打线封装、覆晶封装全面吃紧。 20年四季度 IC封测龙头日月光投控 已对第四季度的封测新单和急单调涨约 20%至 30%， 20年 11 月份再度宣布 2021年 1季度 再调涨封测报价约 510%不等。且公司于业绩说明会上预计，公司产能维持满载，打线封装 短缺将持续至 2021年。 图 1： 晶圆代工、封测厂产能紧缺，纷纷涨价 资料来源 ： 信达证券研发中心 整理 涨价缺货更进一步传导至终端产品，其中受影响最大的当属汽车市场。 汽车中需用到大量 MCU 及 MOSFET、 IGBT 等功率半导体，如正常情况下 MCU 交期在 8 周左右，而目前英 飞凌、恩智浦、瑞萨电子等国际大厂交期普遍高达 24-52周。由于芯片短缺，下游本田、日 产、丰田、福特、大众、通用等整车厂均相继发布停产或减产规划。 此前 IHS预计 2021年 一季度 由于芯片短缺所引起的 轻型汽车 减产数量将达 67.2 万辆 ，近期更是由于美国德州暴 雪及 Renesas芯片厂火灾 ，预计 二季度的汽车 减产 130万辆 。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 8 图 2： 各类半导体平均交货期 资料来源 ： ECIA， 信达证券研发中心 表 1： 国内外发布涨价函的设计公司一览（不完全统计） 公司 调价日期 产品 明微电子 2020 年 10 月 18 日 通用照明、景观亮化和 LED 显示屏三大系列驱动 IC 调价幅度在 0.006 元 -0.02 元 /颗 晶丰明源 2020 年 10 月 26 日 除集成桥堆、非隔离 PF BP2863、非隔离高 PF BP2372 系列价格保持不变外，其余调价幅度在0.005 元 -0.03 元 /颗 捷捷微电 2020 年 11 月 16 日 芯片涨价 15-30%，成品器件涨价 10%-20%（调整幅度视具体型号） 恩智浦 2020 年 11 月 26 日 全线调涨产品价格 士兰微 2020 年 12 月 9 日 SGT MOS 产品涨价 20% 瑞萨电子 2021 年 1 月 1 日 部分模拟和电源产品涨价；现有订单和新订单将以新价格处理 意法半导体 2021 年 1 月 1 日 调涨全线产品价格 Diodes 2021 年 1 月 1 日 对部分产品价格进行调涨，且低压 Mosfet 交期拉长，延长至 17-22 周。 富满电子 2021 年 1 月 1 日 所有产品含税价格在现行价格上统一调涨 10%，未来随行就市持续调整 新洁能 2021 年 1 月 1 日 调整幅度视具体品种不定 华微电子 2021 年 1 月 1 日 产品价格上调 10% 华润微 2021 年 1 月 1 日 调整幅度视具体品种不定 汇顶科技 2021 年 1 月 1 日 GT9 系列所有产品的美金价格上涨 30%，包括未交付完的订单 矽力杰 2021 年 1 月 1 日 交付计划低于交货期需增加 10%加急费；预定装运日期后 12 周内改交期须缴付 1%费用；订货周期至少 14 周 Microchip 2021 年 1 月 15 日 上调多条产品线的价格 瑞能半导体 2021 年 2 月 1 日 部分产品提价 光宝科技 2021 年 2 月 1 日 DIP4 光耦上调 10%-20% 赛灵思 2021 年 4 月 5 日 部分产品上调 25% 资料来源： 集微网， 信达研发中心 整理 2、半导体 行业景气度持续高涨 （ 1）全球半导体销售额持续高增 半导体行业缺货涨价对于景气度的助推显而易见， 2021 年 1 月全球半导体行业销售额 同比 增速高达 13.2%。 全球半导体产业自 2019年下半年以来探底回升， 2020年虽受新冠疫情冲 击，但仍表现出较强韧性 ，且 2020年下半年随着疫情受控，行业景气度持续高涨 。 从销售 端高频数据看 ， 2021年 2月份全球半导体销售额 395.88亿美元， 同比增速达 14.66%。其 中中国市场 137.35亿美元，同比增长 18.91%。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 9 图 3： 全球半导体月度销售额（亿美元） 资料来源 ： SIA， 信达证券研发中心 图 4： 中国半导体月度销售额（亿美元） 资料来源： SIA， 信达证券研发中心 机构纷纷上修 21 年全球半导体市场预期 。 从全年来看， WSTS于 2021年 3月份修正了全 球半导体市场预期，预计 21年全球半导体销售额达 4882.74亿美元， 创历史新高。 同比增 长由原来的 8.4%上修至 10.87%， 此外， Gartner、 IC Insights、 IDC也纷纷上调了 21年全 球半导体销售额预测。其中 ， IC Insights 更是表示， 2021 年一季度全球半导体市场环比将 增长 2%，若二季度环比增长 3%，三季度环比增长 8%，四季度环比持平，则 21年全球半 导体市场增速更是将达 19%。其中主要由出货量增长 17%， ASP增长 1%所驱动。 图 5： 2016-2021F全球半导体销售额及预测 （十亿美元） 资料来源 ： WSTS， 信达证券研发中心 图 6： 2013-2024E全球半导体销售额及预测 （十亿美元） 资料来源： Gartner， 信达证券研发中心 图 7： IC Insights将 2021年 IC市场提高到 19 （亿美元） 资料来源 ： IC Insights， 信达证券研发中心 图 8： 各机构上修 21年半导体市场预测 资料来源： Gartner， WSTS。 IC Insights， 信达证券研发中心 -20% -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0 100 200 300 400 500 Ja n-1 7 Ma y-1 7 Se p-1 7 Ja n-1 8 May -18 Se p-1 8 Ja n-1 9 Ma y-1 9 Se p-1 9 Ja n-2 0 Ma y-2 0 Se p-2 0 Ja n-2 1 Americas Europe Japan China Asia Pacific/All other YoY -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Ja n-1 8 Ap r-1 8 Ju l-1 8 Oc t-1 8 Ja n-1 9 Ap r-1 9 Ju l-1 9 Oc t-1 9 Ja n-2 0 Ap r-2 0 Ju l-2 0 Oc t-2 0 Ja n-2 1 China yoy -20% -10% 0% 10% 20% 30% 0 100 200 300 400 500 600 2016 2017 2018 2019 2020 2021F Americas Europe Japan Asia Pacific YOY -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 0 100 200 300 400 500 600 700 十亿美元 同比增速 900 1000 1100 1200 1300 1Q20 2Q20 3Q20 4Q20 1Q21 2Q21 3Q21 4Q21 原预测 现预测 QoQ 2% QoQ 3% QoQ 8% 0% 5% 10% 15% 20% Dec-20 Mar-21 3Q20 4Q20 Oct-20 Mar-21 WS TS Ga rtn er IC I ns igh ts 请阅读最后一页免责声明及信息披露 10 （ 2）北美半导体设备商出货再创新高 半导体设备作为半导体产业链的最上游，是半导体产业景气度的风向标。同时，我们回顾历 史数据可以发现，北美半导体设备出货金额与费城半导体指数呈强关联。因此观测半导体设 备行业景气度对于预判半导体全行业周期有着重要的参考价值。从北美半导体设备制造商出 货额来看， 2019 年 10 月以来持续 17 个月同比正增长，且 21 年 1、 2 月份同比增长均在 30%左右，绝对金额更是突破 30亿美元。 图 9： 北美半导体设备商出货额与 SOX指数强关联 （百万美元） 资料来源 ： Wind， 信达证券研发中心 图 10： 北美半导体设备制造商出货额（百万美元） 资料来源： Wind， 信达证券研发中心 晶圆厂产能扩张， 半导体设备将持续维持高景气度 。 在全球缺芯潮 泛滥之际 ， 各大 晶圆 厂开 始谋划 产能扩张， 台积电 预计在接下来三年投入 1000 亿美元增加产能 。 英特尔也 斥资 200 亿美元在亚利桑那州现有园区新建两家 晶圆厂，并 进军代工业务 ，预 计工厂将于 2024年投 产 。 而海力士 将投资 1060亿美元在韩国建设芯片工厂， 将于 四季度动工 ， 2025年建成投产 。 国内方面， 中芯国际 3月 17日 公告称将投资 23.5亿美元， 重点生产 28纳米及以上 制程芯 片， 预计月产能 4万片 12英寸晶圆 ，于 2022年开始生产。 虽然 新建产线最早也需于 2022 年开始贡献产能，产能紧缺问题仍将持续。 但 新一轮高资本开支预示各大晶圆厂看好后期 景 气度 ， 半导体 设备 出货额 也 将持续维持 强劲 。 图 11： 台积电、 三星、 海力士、英特尔 、中芯国际 等加大产能扩张 （亿美元） 资料来源 ： 信达证券研发中心 整理 半导体 产业链 持续 缺货涨价 新闻迭出 ， 以及 半导体销售额持续提升，均彰显此次半导体景气 度之高涨。那么， 此次半导体高景气度受何因素驱动？供不应求趋势将持续多久？我们将从 供需两大角度详细拆解 。 并基于长期视角探讨半导体行业未来机遇。 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Jan -00 Jun -01 No v-02 Ap r-04 Se p-05 Fe b-07 Jul-08 De c-09 May-11 O ct- 12 Mar -14 Au g-15 Jan-17 Jun -18 No v-19 北美半导体设备制造商出货额 SOX -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Jan -17 May-17 Se p-17 Jan-18 May-18 Se p-18 Jan-19 May-19 Se p-19 Jan-20 May-20 Se p-20 Jan-21 北美半导体设备制造商出货额 YOY 请阅读最后一页免责声明及信息披露 11 二 、 需求端： 量化汽车、手机 、矿机 等下游市场驱动力 从半导体产业下游需求结构来看 ， 据 IC Insights数据，计算机、通讯、消费为 前三 大 下游市 场， 2019年占比分别为 35.6%、 35.6%、 11.8%。 而随着汽车电子化发展， 汽车市场占比持 续提升，自 1998 年的 4.7%提升至 2019 年的 8.7%。 展望 2024 年，汽车市场占比将进一 步提升至 9.7%， 凸显 汽车电子 的 高 成长性 。 而计算机、通讯、工业等市场，也将迎来 应用 结 构 的 转换 ， 5G等新兴 应用同样 将长期推动全球半导体持续成长。 图 12： 1998-2024F半导体 细分 下游 市场占比 资料来源 ： IC Insights， 信达证券研发中心 1、 汽车：断崖式缺货将缓解，长期紧张持续 虽然汽车电子需求正快速增长，但占半导体总产能比例有限。 一般而言， 由于车用芯片 型号 固定， 需求稳定 ，并不易出现“缺货”现象 。 但 此轮 缺货 潮 却始于 汽车 行业 的 断崖式 缺芯 ， 究其原因， 我们认为主要 有 以下几点： （ 1） JIT经营模式 无法灵活应对需求波动 。 汽车整车厂普遍采用 JIT（ Just in Time）经营模 式 ， 尽力减少库存水平。 JIT 生产方式 起源于日本的丰田汽车公司，其 基本思想是“只在需 要的时候，按需要的量，生产所需的产品 ” ，追求无库存或 库存 最小的生产系统，以降低成 本，提高利润 。 采用该种生产模式，使得车企过去持续保持低库存，专注于成本效益。然而 低库存在应对需求 大幅 波动 时 较为无力 ，易受供给端掣肘。 （ 2） 20年下半年开始汽车销量反弹超预期。 20年 由于 疫情冲击，上半年汽车销量不佳，车 企上下游产业链及多家咨询机构对汽车市场预测悲观，整车厂开始向代工厂提出减产。 然而， 下半年 随着疫情逐渐受控， 汽车需求快速复苏 ，尤其是中国市场快速反弹。中国汽车 工业协会数据显示， 2020 年下半年，中国汽车销量强劲增长，自 5 月起销量同比增速均在 10%以上，全年销量为 2526.76万辆，同比下降仅为 1.89%，远高于前期市场预测。 整车厂 前期库存储备不足， 在应对需求快速反弹时， 虽提出急单需求，但由于晶圆厂产能调整尚需 时间，所以呈短期内断崖式缺货的态势， 不少车企减产或停产。 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 1998 2003 2008 2013 2019 2024F Computer Communications Consumer Auto Industrial/Other 9.7% 请阅读最后一页免责声明及信息披露 12 图 13： 汽车、工业市场普遍遵循 JIT（准时制）生产模式 资料来源 ： MBA 智库百科， 信达证券研发中心 图 14： 3月以来多家车厂宣布停产 资料来源： 腾讯新闻 ， 信达证券研发中心 图 15： 麦肯锡预测汽车销量和实际销量 资料来源 ： 麦肯锡，中汽协， 信达证券研发中心 图 16： 中国汽车市场销量（万台） 资料来源： Wind，中国汽车工业协会， 信达证券研发中心 （ 3） 车用 MCU为供应瓶颈 ， 台积电产能分配至关重要 。 MCU短缺是当前车厂纷纷停产或 减产的主要原因 。 汽车电子化发展对 MCU需求大为提升，平均单辆汽车搭载超 20个 MCU 以上。 且 每款车都依赖多家 MCU供应商，如奥迪豪华 SUV搭载的 38个 MCU采购自瑞萨、 恩智浦等七家供应商。 而整车厂对上游把控能力强，芯片供应商需建立较长时间的认证过程， 因此短期内无法由某家供应商切换至另一家供应商，在 MCU供应受限情况下，供给也只能 依靠增加产能解决。 目前 全球约 70%的车用 MCU由台积电生产 ， 顶级供应商对台积电依赖 度高 。 但 由于整车厂 在疫情期间大幅 砍单， 2H20 汽车芯片占台积电营收 比例由 5%-6%降至 2%-3%。 四季度疫 情缓解时，整车厂重启拉货，但台积电 产能 需提前预定， 供应 难以快速恢复， 远 无法满足市 场需求，从而出现断崖式缺货的现象 。 -100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 0 50 100 150 200 250 300 销量（万台） 同比 请阅读最后一页免责声明及信息披露 13 表 2： 汽车 MCU 供应商及其对台积电依赖程度 供应商 供应份额 工艺节点 16nm 28 nm 40/45 nm 65 nm 110/130 nm 瑞萨电子 30% MCU 从 2016 年起外包 给台积电 MCU 从 2012年起外包给台枳电 MCU 从 2005年起外包给台积电 恩智浦半导体 26% MCU 外包给 台积电 MCU 从 2016 年起外包给台积电 英飞凌 14% MCU 从 2017年起外包给台积电 MCU 外包给台积电 MCU 32 位 TriCore 在 2013 年外包给台积电 MCU 在 2011年外包给台积电 赛普拉斯 （英 飞凌） 9% MCU 在 2016 年 外包给联华电子 德州仪器 7% MCU 外 包给台积电和联华电子 DSP 自己生产 微芯科技 7% 多家代工厂 多家 代工厂 意法半导体 5% 大部分内 部 生产 ， 小 部分外包（可能 TSMC） 大部分内部生产 ， 小 部分外包（可 能 TSMC） 总计 98% 资料来源： IHS markit，信达证券研发中心 图 17： 1Q18-4Q20台积电营收中汽车占比 资料来源 ： Bloomberg， 信达证券研发中心 汽车 严重 缺芯预计有望于 下半年 缓解 ，但 长期仍 维持供需紧平衡状态 。 业界普遍认 同 的观点 是汽车缺芯将于 21 年下半年迎来缓解 ，如中国汽车工业协会副秘书长李绍华认为，汽车芯 片缺芯问题预计仍将持续半年以上，三季度有望进入新的供需平衡阶段。 但是 近期由于美国 德州暴雪及 Renesas芯片厂火灾 加剧 芯片 紧张 ， IHS预计二季度的汽车 将再 减产 130万辆。 从供应链角度来看， 车载 芯片 晶圆厂 生产平均需 2-3月以上， 封装环节 需 1月 左右 ， 而当前 整体晶圆代工紧缺 ，芯片交货 期 延长至 26周以上，且部分需求较大的组件更是延长 达 38周 （ 9个月左右 ） ， 因此 当前 芯片到整车 生产 周期 至少需半年以上 。 一季度起，台积电 以超级急单方式插单生产汽车芯片， 转移部分 触控面板驱动 IC和 CIS用 55nm 工艺产能。 近期 台积电总裁魏哲家在一季报投资者会议上表示， 车用芯片吃紧自三季 度起可大幅改善 。 但 长期来看， 随着汽车电子化 率 提升， 对车用芯片需求显著提升， 我们预 计