全球“芯”慌情形持續(xù)蔓延,，直接原因為幾大國際芯片生產(chǎn)商接連遭遇火災(zāi),、地震、寒潮等自然災(zāi)害,，部分工廠被迫停工,，產(chǎn)量下降,，加上5G基建和換機潮、智能汽車,、碳中和等推動需求激增,，導(dǎo)致嚴重的供需失衡。

　　有媒體報道,，僅2021年3月29日至4月3日的5天時間,，臺積電已宣布三次漲價，分別為12寸晶圓價格上漲25%,；驅(qū)動芯片代工價格上漲,；今年年底訂單全線上漲。在如今芯片完全賣方主宰的時期,，我們從供應(yīng)鏈上下游對“芯片慌”的產(chǎn)生進行全面的分析,。

　　1. 芯片供需現(xiàn)狀

　　1.1 半導(dǎo)體下游行業(yè)應(yīng)用情況

　　半導(dǎo)體是需求推進的市場，半導(dǎo)體行業(yè)下游行業(yè)表現(xiàn)出：主要驅(qū)動力推動,，著力發(fā)展新興領(lǐng)域的形勢,。推動半導(dǎo)體行業(yè)增長的三個主要驅(qū)動力是智能手機，個人計算機和輕型車輛（汽車和輕型卡車）,。

　　由于新冠疫情的流行使得公眾工作,、學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，對于電子產(chǎn)品的需求快速增加,，應(yīng)用NAND最為廣泛的筆記本電腦,、平板電腦和服務(wù)系統(tǒng)銷售行業(yè)增長快速。半導(dǎo)體新興領(lǐng)域DRAM和NAND閃存或?qū)⒊蔀?021年增長最快的兩個產(chǎn)品領(lǐng)域,。

　　但由于現(xiàn)階段電子設(shè)備如手機,、電腦的發(fā)展水平已較為先進，近些年來智能手機需求增長逐步放緩,，再進行技術(shù)創(chuàng)新比較困難,，取得突破性進展所需時間較長等因素影響。預(yù)計未來,，計算應(yīng)用程序和智能手機主要將向5G新興技術(shù)過渡,。

　　高通、三星和聯(lián)發(fā)科等許多片上系統(tǒng)（Soc）MPU供應(yīng)商將更多的注意力轉(zhuǎn)向了64位嵌入式處理器,，引發(fā)了嵌入式處理器熱潮,。這些處理器集成了安全功能和AI加速功能，用于自動駕駛車輛、自動駕駛無人機和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的圖片,、視頻功能,。同時汽車、工業(yè)設(shè)備和家用產(chǎn)品等領(lǐng)域自動化程度的提高,，推動嵌入式處理器的發(fā)展,。在越來越多的應(yīng)用程序中，嵌入式處理器正在處理自動操作的AI機器學(xué)習(xí)功能,，而無需人工干預(yù)或控制,。

　　但汽車市場目前正面臨許多半導(dǎo)體產(chǎn)品的短缺。從2020年初開始,，汽車產(chǎn)量的減少導(dǎo)致半導(dǎo)體公司轉(zhuǎn)向其他應(yīng)用產(chǎn)品,。惠譽國際評級（Fitch Ratings）表示,，短缺可能會中斷數(shù)月的汽車生產(chǎn),，但預(yù)計大部分損失的生產(chǎn)將在2021年下半年得到彌補。

　　同時大型并購浪潮成為趨勢,，近些年半導(dǎo)體行業(yè)的并購活動受到大型IC公司推動,，這些大型IC公司希望在新興領(lǐng)域和高增長市場中提高地位，希望進入：嵌入式機器學(xué)習(xí)和人工智能,、自動駕駛,、全電動汽車、云計算數(shù)據(jù)中心,、連接物聯(lián)網(wǎng)的傳感器和系統(tǒng)等領(lǐng)域或增加市場份額,。行業(yè)整合在2021年乃至未來的并購協(xié)議中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

　　1.2 半導(dǎo)體行業(yè)供需影響因素

　　2020年第四季度以來,，全球半導(dǎo)體行業(yè)出現(xiàn)了罕見的“芯片荒”事件,，從一開始單純的汽車芯片供不應(yīng)求到現(xiàn)在行業(yè)整體的芯片短缺。

　　日前,，蘋果公司表示2021年春季的蘋果新品發(fā)布會將推遲至4月召開,，專業(yè)人士表示這與目前芯片短缺的行業(yè)狀況密切相關(guān)。在中國,，小米中國區(qū)總裁盧偉冰表示：2021年芯片缺貨,，不是缺，而是極缺,。（甚至因此不敢承諾小米手機今年不會面臨缺貨情況,。

　　而事實也正如盧偉冰所言，）小米旗下紅米K40上市當(dāng)日被搶購一空,，至今仍一機難求,。面臨芯片短缺問題的遠不止這兩家公司，中國的OPPO,、VIVO,，日本的索尼等等都面臨類似的境況。

　　導(dǎo)致一種產(chǎn)品的短缺原因無非是供給不足或需求擴張,，目前芯片短缺的原因則是二者兼?zhèn)洹?/p>

　　就需求端而言,，造成芯片短缺主要有以下幾個方面的原因：

　　首先是疫情導(dǎo)致的芯片需求暴增。新冠疫情的爆發(fā),，改變了大家的生活辦公方式,，世界各國開始采用線上辦公、授課,。僅在疫情開始全球爆發(fā)的2020年第二季度全球筆記電腦的銷售量就增加了73.49%,。

　　除筆記本電腦外，平板電腦,、智能手機,、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、PC顯示器,、PC耳機甚至是鼠標(biāo)和路由器等和線上辦公,、線上授課有關(guān)的一系列產(chǎn)品的銷量都呈現(xiàn)暴增的態(tài)勢。其中最夸張的當(dāng)屬網(wǎng)絡(luò)攝像頭,，該類產(chǎn)品在2020年第二季度的銷量同比增長179%,。

　　上述各項產(chǎn)品都是中高端芯片的主要消費者。因此疫情之下,，半導(dǎo)體市場非但沒有遭受打擊,，反而迎來了一次激烈的增長。

　　其次是各大公司囤積芯片,。智能產(chǎn)品的生產(chǎn)者為了規(guī)避芯片等半導(dǎo)體行業(yè)波動所帶來的風(fēng)險通常會選擇囤積一定數(shù)量的芯片,，以保證自己產(chǎn)出的穩(wěn)定。

　　以華為為例,，2019年該公司半導(dǎo)體采購支出為208.04億美元,，是德州儀器當(dāng)年全年營業(yè)收入的144.64%。由于“孟晚舟事件”和美國一直來不太友好的態(tài)度,，華為的管理層敏銳的嗅到了緊張氣息,。截止2020年5月，華為正式被制裁之時,，該公司已經(jīng)囤積了價值1800億元的芯片,，這與當(dāng)時耐克公司的市值旗鼓相當(dāng)。

　　在業(yè)內(nèi)囤積芯片的也不止華為一家,，蘋果,、三星,、戴爾、聯(lián)想等諸多大型公司也都進行了芯片的囤積,。業(yè)內(nèi)人士表示,，囤積芯片在業(yè)內(nèi)已經(jīng)不只是常態(tài)，更是“戰(zhàn)爭”,，大多數(shù)知名公司都會囤積三個月的用量,，更有甚者會提前備好公司半年的芯片用量。

　　最后我們來討論汽車芯片的現(xiàn)狀,。近兩年新能源汽車發(fā)展勢頭猛烈,，相較于傳統(tǒng)燃油汽車，新能源汽車的平穩(wěn)運行需要更多的半導(dǎo)體支持,，與此同時對良品率的要求更高,。

　　據(jù)特斯拉公布的數(shù)據(jù)，一輛特斯拉的Model 3就使用了價值1500美元的半導(dǎo)體設(shè)備,，這高昂成本的背后必然是由科技程度高且數(shù)量基數(shù)巨大的半導(dǎo)體產(chǎn)品來支撐,。

　　理論上講，汽車芯片中大多數(shù)設(shè)備使用的是90nm-0.13um的技術(shù),，該項技術(shù)已成熟多年,，但為何時至今日依舊會面臨產(chǎn)量不足，這與汽車芯片超高要求的良品率以及突然“暴增”的需求密不可分,。

　　通常而言,，手機芯片的不良率要求為200ppm（百萬分之二百，即萬分之二）,，但汽車芯片的不良率要求則為1ppm,，而真正生產(chǎn)過程中這個要求則是0,畢竟廠商百萬分之一的概率對用戶而言就是100%。

　　面對如此高的良品率,，其中生產(chǎn)的困難程度可想而知,。同時，由于2018年電動汽車銷售量下降,，2019年全球半導(dǎo)體行業(yè)不景氣,，加上2020年上半年疫情的影響，導(dǎo)致許多汽車公司停工停產(chǎn),。在高良品率和高需求的雙重壓力下,，汽車芯片存在著較大的缺口。

　　就供給端而言,，今年全球主要的芯片制造廠商可謂是多災(zāi)多難,。

　　一方面是天災(zāi)，半導(dǎo)體主要產(chǎn)地遭受了不同程度的自然災(zāi)害,，致使芯片生產(chǎn)陷入困境,。目前美國是世界上最重要的芯片設(shè)計和制造地區(qū)之一,，但2020年第二季度以來，新冠肺炎疫情在美爆發(fā),，其極大地影響了相關(guān)工廠的運行,。

　　同時在2021年第一季度，美國的重要芯片產(chǎn)地得克薩斯州又遭遇了百年難遇的冰雪和風(fēng)暴潮,，導(dǎo)致該州水電供應(yīng)中斷，致使許多位于該州的晶圓廠被迫停工,。

　　除美國外,，另一個芯片的主要制造地區(qū)臺灣的日子也并不好過。今年臺灣遭遇56年難遇的大旱,，而芯片的制造,、刻蝕的過程又需要大量干凈的水源用于生產(chǎn)線的清潔等，因而臺灣的臺積電,、聯(lián)發(fā)科等公司的芯片制造也受到不小的影響,，同時成本也在大幅增加。

　　日本也是半導(dǎo)體的主要產(chǎn)地之一,，而日本半導(dǎo)體巨頭工廠瑞薩電子工廠遭遇重大火災(zāi),，工廠核心設(shè)施“無塵室”作為本次火災(zāi)的起火點受損較重，部分設(shè)備也有不同程度的損壞,。

　　另一方面就是人禍了,，資本逐利的本性和囤積居奇以及高價售出的事情在經(jīng)濟發(fā)展史中并不罕見。在“芯片荒”之下,，許多擁有雄厚財力的公司也同樣在大量采購,，以備“不時之需”。據(jù)報道,，蘋果公司已經(jīng)定下臺積電年產(chǎn)能80%的產(chǎn)品,。

　　除了囤貨，芯片工廠及其上游產(chǎn)業(yè)遭受疫情影響停工停產(chǎn)或者由于其他因素在運輸環(huán)節(jié)遇到問題導(dǎo)致供應(yīng)鏈斷裂等問題,，也是“芯片荒”的一個重要原因,。

　　同時在今年年初，比特幣的價格上漲幅度尤為明顯,。比特幣價格越高,，挖礦的吸引力越大，導(dǎo)致消耗更多的電能和計算機芯片,。

　　2017年初,，比特幣價格僅為1000美元左右，當(dāng)時估計比特幣開采每年消耗約10太瓦時電力,；四年后,，其價格上漲約50倍,，用電量上漲8-9倍。挖礦對計算機芯片的需求也是造成芯片短缺的又一原因,。

　　1.3 半導(dǎo)體行業(yè)特點與宏觀經(jīng)濟特征

　　目前,，半導(dǎo)體行業(yè)仍處于高速成長期。故雖然近期出現(xiàn)了“芯片荒”,，但據(jù)各大預(yù)測咨詢公司的數(shù)據(jù)顯示,，未來半導(dǎo)體行業(yè)的前景仍較為樂觀。

　　從長期來看,，全球半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展遵循螺旋式上升的規(guī)律,，呈現(xiàn)周期性變化。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要受全球宏觀經(jīng)濟變化,、半導(dǎo)體技術(shù)革新,、下游行業(yè)景氣度、供需匹配錯位的影響,。

　　半導(dǎo)體行業(yè)與全球宏觀經(jīng)濟的景氣度高度相關(guān),。

　　在經(jīng)濟繁榮時期，由于企業(yè)和消費者方面的支出增加,，芯片行業(yè)蓬勃發(fā)展,。而在經(jīng)濟低迷時期，由于企業(yè)信息技術(shù)預(yù)算削減,、以及消費者推遲購買最新產(chǎn)品,，導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)品需求下降。根據(jù)wind數(shù)據(jù),，1999-2019年全球半導(dǎo)體銷售額由1494億美元增至4090億美元,，復(fù)合年增長率（CAGR）為5.16%。

　　近十年來,，半導(dǎo)體行業(yè)的增長速度受宏觀經(jīng)濟下行影響,，出現(xiàn)約5次周期性波動，具體體現(xiàn)在：（1）2001年美國互聯(lián)網(wǎng)泡沫,；（2）2008年,，全球經(jīng)濟危機；（3）2012年歐債危機,；（4）2015年電腦,、手機換機需求下降（5）2019年貿(mào)易摩擦。

　　半導(dǎo)體行業(yè)波動性與GDP關(guān)聯(lián)度越來越高,。

　　根據(jù)IC Insights 的數(shù)據(jù)顯示,，進入21世紀(jì)后，全球半導(dǎo)體銷售收入規(guī)模增速與GDP的相關(guān)性越來越高,，2010-2015年的相關(guān)系數(shù)高達0.93,，預(yù)計未來仍維持現(xiàn)有水平,，相關(guān)系數(shù)逐步趨近于1。

　　此外,，由于半導(dǎo)體產(chǎn)品在各行業(yè)中應(yīng)用滲透率提高,，半導(dǎo)體行業(yè)的周期性受各行業(yè)需求影響也更為多樣，全球GDP數(shù)據(jù)作為宏觀經(jīng)濟的表征指標(biāo),，可以進一步反映半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下游需求的變化,。

　　半導(dǎo)體先進制程技術(shù)進入后摩爾時代，迭代速度放緩,。

　　一直以來,，生產(chǎn)成本的下降和盈利能力的提升推動著半導(dǎo)體企業(yè)不斷追求更加先進的工藝節(jié)點。這是由于供給端和需求端存在相互促進發(fā)展作用,，半導(dǎo)體供給側(cè)的進步滿足市場對于新一代、高性能產(chǎn)品的追求,，從而使得創(chuàng)造出新的需求,；而需求端技術(shù)的發(fā)展進一步促進半導(dǎo)體供給端產(chǎn)品的更新迭代。

　　半導(dǎo)體的先進制程從1987年以來的1um到2015的14nm的發(fā)展一直符合摩爾定律,，即：每兩年微處理器的晶體管數(shù)量翻一倍,。但隨著工藝節(jié)點的不斷縮小，半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展變得愈加困難,。

　　2015年后,，制程發(fā)展開始乏力，摩爾定律開始失效,，半導(dǎo)體制程技術(shù)進入后摩爾時代,。

　　一方面，根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)“一代設(shè)備,，一代工藝,，一代產(chǎn)品”的經(jīng)驗，半導(dǎo)體設(shè)備要超前半導(dǎo)體產(chǎn)品制造開發(fā)出新一代的產(chǎn)品,，高昂的設(shè)備更替成本加大了制造商的制造支出,。

　　另一方面，發(fā)展技術(shù)難度的不斷提高的同時,，單位面積芯片的制造成本下降空間越來越小,，甚至有所增加。這都導(dǎo)致企業(yè)盈利水平下降,，經(jīng)濟效益不佳,。

　　半導(dǎo)體產(chǎn)品供需關(guān)系存在錯位。

　　由于半導(dǎo)體技術(shù)一直在追趕摩爾定律,，產(chǎn)品的壽命相對較短,，當(dāng)更新的應(yīng)用程序被開發(fā)時,，對應(yīng)的就是原有技術(shù)的過時；當(dāng)技術(shù)進步時,，先進產(chǎn)品的需求就會出現(xiàn)上升,，導(dǎo)致產(chǎn)能緊張。

　　另一方面,，由于芯片制造周期長,，供需難以匹配，當(dāng)供不應(yīng)求時若半導(dǎo)體制造商加大生產(chǎn),，容易由于市場景氣度變化的影響使得供應(yīng)過剩,、庫存增加，進而導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)品價格下跌和市場需求的進一步下滑,。

　　下游重大技術(shù)變革是推動行業(yè)持續(xù)增長的內(nèi)在動力

　　重大技術(shù)變革是推動行業(yè)持續(xù)增長的內(nèi)在動力,。近年來，全球半導(dǎo)體行業(yè)在2017年經(jīng)歷了噴井式增長,，到2018年創(chuàng)造歷史新高,。自2018年下半年開始，受到汽車,、消費電子,、智能手機等產(chǎn)品需求增長放緩的影響，加上技術(shù)升級迭代遇到瓶頸,，全球半導(dǎo)體行業(yè)開始進入下行周期,。

　　2019年對半導(dǎo)體行業(yè)來說是艱難的一年，中美貿(mào)易摩擦升溫,，導(dǎo)致半導(dǎo)體需求市場大幅下滑,，據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）統(tǒng)計，全年銷售額為4121億美元,，同比下降12.1%,。然而，半導(dǎo)體行業(yè)的每一次重大低迷都隨著新技術(shù)的到來而結(jié)束,。

　　2020年,，受到全球疫情的影響，居家學(xué)習(xí)及辦公對電子設(shè)備的需求強勁,，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求提出更高的要求,，各國大力推進5G的基礎(chǔ)建設(shè)。2020年全球芯片銷售增長5.1%,，達到4330億美元,。

　　5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng),、汽車電子等一系列新技術(shù)給予了半導(dǎo)體行業(yè)新的動能,，全球半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)從周期性低迷中恢復(fù)，預(yù)計2021年芯片銷售額將加速增長8.4%,。

　　半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)出如下特點：

　?。?）行業(yè)增速快，產(chǎn)品,、技術(shù)迭代升級快,。

　　（2）前期研發(fā)費用高,，甚至經(jīng)營性現(xiàn)金流為負數(shù),。

　　（3）成熟時收入快速增長,，現(xiàn)有財務(wù)指標(biāo)幾乎無法反映公司真正的價值,。

　　（4）跨國公司易受全球經(jīng)濟波動和政策禁令的影響,。

　?。?）大客戶占比過大，易受個別客戶或供應(yīng)商的影響,。

　?。?）制程越來越小,，投資額越來越高,，只有幾家寡頭在此領(lǐng)域，進入門檻高,。

　?。?）半導(dǎo)體材料是此行業(yè)的支撐產(chǎn)業(yè)。

　　2020-2024年全球半導(dǎo)體市場將以4%的年復(fù)合增長率加速增長,。這種增長的76%是由亞太地區(qū)貢獻的,。2019年到2024年全球半導(dǎo)體市場將逐漸增長908億美元，2020年增長了2.86%,。這個市場是碎片化的,，因為只有幾家寡頭占據(jù)了這個市場，這個狀況對市場產(chǎn)生了消極的影響,。

　　2. 芯片生產(chǎn)工藝流程

　　2.1 半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

　　2.2 半導(dǎo)體行業(yè)的主要業(yè)務(wù)模式

　　2.3 芯片設(shè)計主要流程

　　IC設(shè)計指的是將客戶對系統(tǒng),、邏輯與性能的設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖，即把產(chǎn)品從抽象到具體,，一步步轉(zhuǎn)化為有邏輯的電路規(guī)劃圖,，直至最終物理實現(xiàn)的過程。

　　IC的設(shè)計過程可分成兩個部分：前端設(shè)計（也稱邏輯設(shè)計）和后端設(shè)計（也稱物理設(shè)計），這兩個部分并沒有統(tǒng)一嚴格的界限,。一般而言,，前端設(shè)計指的是將客戶的實際需求進行編碼翻譯，進而形成實際電路的元器件,，并用門級網(wǎng)表示的過程,；后段設(shè)計主要負責(zé)布局布線，以及進行各類檢測測試,，使得最終生成可以送交晶圓廠流片的GDS2文件,。涉及到與工藝有關(guān)的設(shè)計都可稱為后端設(shè)計。

　　3. 供應(yīng)鏈角度解讀“芯片之難”

　　3.1 整車制造

　　3.1.1 IDM運作模式

　　IDM是半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)一種歷史較久的運作模式,，被稱為國際整合元件制造商模式,。IDM廠商的經(jīng)營范圍涵蓋了IC設(shè)計、IC制造,、封裝測試等多個環(huán)節(jié),，甚至?xí)由斓较掠坞娮咏K端。IDM是早期多數(shù)集成電路企業(yè)采用的模式,，目前僅有極少數(shù)企業(yè)能夠維持,。

　　采用這一模式的一般是美國、日本和歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),。比較典型的廠商有英特爾,、三星、德州儀器,、東芝,、意法半導(dǎo)體等。IDM的市場份額如下所示：

　　IDM企業(yè)的優(yōu)勢主要集中在以下三點：

　?。?）資源整合優(yōu)勢,。從IC設(shè)計到IC制造所需的時間較短；

　?。?）綜合利潤較高,。根據(jù)“微笑曲線”原理，最前端的產(chǎn)品設(shè)計,、開發(fā)與最末端的品牌,、營銷具有最高的利潤率，中間的制造,、封裝測試環(huán)節(jié)利潤率較低,。

　　（3）技術(shù)積累優(yōu)勢,。絕大多數(shù)IDM企業(yè)都有自己的IP（知識產(chǎn)權(quán)）,，技術(shù)開發(fā)能力比較強,，具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

　　但同樣的,，IDM的弊端在近年來也愈發(fā)明顯：

　?。?）企業(yè)目標(biāo)搖擺。在過去的十幾年里,，在看到晶圓代工業(yè)務(wù)的逐步成熟,，所帶來的高效率和良好的業(yè)績之后，多家IDM大廠先后進入晶圓代工業(yè),，以尋求更好的發(fā)展機會,。

　　（2）靈活性不足,。IDM不如晶圓代工靈活,，在應(yīng)對市場快速變化方面效率較低。

　　3.1.2 IDM模式下投資分析

　　全球集成電路市場的60%由IDM所掌握,，而IDM的一條龍能力,，向來是檢驗一個國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)水準(zhǔn)的標(biāo)桿，故IDM的重要性不言而喻,。本部分就IDM模式進行投資探討,。

　　投資動向

　　（1）市場指數(shù)

　　美股IDM市場指數(shù)趨勢基本向好,。

　?。?）投資動態(tài)

　　英特爾宣布IDM2.0戰(zhàn)略

　　3月24日，英特爾新任CEO帕特-基辛格宣布啟動“IDM2.0”戰(zhàn)略,。該戰(zhàn)略的主要內(nèi)容包括：投資 200億美元在亞利桑那州建設(shè)兩座晶圓廠,，用于提升產(chǎn)能并加大代工業(yè)務(wù)。接下來英特爾還將組建獨立的代工服務(wù)部門,，意成為全球主要芯片代工商,。

　　正如基辛格所說：“借助 'IDM2.0‘戰(zhàn)略,，英特爾將以其富有深度和廣度的軟硬件平臺設(shè)計出最好的產(chǎn)品,，并為代工客戶提供下一代工藝創(chuàng)新?！?/p>

　　碳化硅IDM企業(yè)基本半導(dǎo)體完成B輪融資

　　財聯(lián)社1月6日訊,，從基本半導(dǎo)體獲悉，近日,，該公司完成數(shù)億元人民幣B輪融資,，由聞泰科技領(lǐng)投，深圳市投控資本,、民和資本,、屹唐長厚、四海新材料等機構(gòu)跟投，原股東力合資本追加投資,。

　　第三代半導(dǎo)體快速成長,，IDM模式成超車方向

　　有很多特殊的半導(dǎo)體產(chǎn)品更適用IDM而不是代工模式，因為有些模擬器件沒有代工工廠（集成代工制造）足以勝任,。譬如5G通訊中用到的氮化鎵（GaN）,，5G射頻芯片必須用到第三代半導(dǎo)體，僅快充芯片在中國市場就非常龐大,，這種高功率芯片做得好的有Skyworks（思佳訊）,、Qorvo、Sumitomo（住友）,、Murata（村田）,、NXP（恩智浦）、AVAGO（安華高）等,，都是IDM公司,。

　　國際IDM廠全面喊漲

　　雖然新冠肺炎疫情仍持續(xù)干擾全球市場，不過各大調(diào)研機構(gòu)幾乎一致看好,，即2021年整體市場需求將優(yōu)于2020年水平,，再加上2020下半年消費、車用及5G等芯片拉貨量大增,，使國際IDM大廠接單量爆滿,，產(chǎn)能供給遠不及訂單量，有望推動2021年營運更上一層樓,。

　　IDM整車制造投資前景

　?。?）投資評級

　　在新冠疫情的影響下，強勢拉動了電子消費品的需求,。北美半導(dǎo)體設(shè)備出貨指數(shù)創(chuàng)下歷史新高,，以半導(dǎo)體為代表的細分板塊在全球主要市場均呈現(xiàn)領(lǐng)先趨勢，“缺芯漲價”幾乎成為貫穿全年的主題,。在這種情形下,，IDM因其能夠保障生產(chǎn)節(jié)奏和供貨安全而被看好。

　　從中長期的角度看,，新能源汽車的發(fā)展,、5G技術(shù)的落地等可進一步拉動對電子元器件的需求，并預(yù)計將在2021年持續(xù)看漲,。缺貨漲價態(tài)勢下,，IDM的話語權(quán)會被重置，IDM可憑借自有產(chǎn)能優(yōu)勢,，保證下游客戶供給,，從而搶占市場,，建議關(guān)注英特爾、三星,、德州儀器的后續(xù)發(fā)展,。

　　（2）風(fēng)險因素

　　一是疫情影響反復(fù),，二是市場需求可能不及預(yù)期,。

　　2020年的疫情，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏和市場需求產(chǎn)生了很大的影響,。首先考慮2020年上半年,，因為在家工作與學(xué)習(xí)，使得數(shù)據(jù)中心和云服務(wù),，以及筆記本電腦的相關(guān)芯片需求量暴增,，但手機市場則較為慘淡。

　　而對比下半年,，疫情緩解,，經(jīng)濟復(fù)蘇，消費者走出家門,，此時,，手機市場又開始上漲，與此同時,，上半年火爆的數(shù)據(jù)中心市場開始疲軟,，相應(yīng)的處理器和存儲芯片市場行情明顯不如上半年。在這些紛繁復(fù)雜且難以預(yù)測的因素影響下,，相對于晶圓代工,，IDM的業(yè)績時好時壞，顯得沒那么穩(wěn)定,，這成為了投資的一大風(fēng)險,。

　　3.2 芯片設(shè)計

　　3.2.1 無晶圓廠特點

　　無晶圓廠（Fabless）主要是指不從事生產(chǎn)、無半導(dǎo)體廠房的無廠半導(dǎo)體公司,。無晶圓廠公司依賴晶圓代工公司（如臺積電,、聯(lián)電等晶）生產(chǎn)產(chǎn)品，因此產(chǎn)能,、技術(shù)都受限于晶圓代工公司,，但由于不必興建及運營晶圓廠,，很大程度降低了公司成本,。

　　3.2.2 無晶圓廠行業(yè)現(xiàn)狀

　　根據(jù)IC Insights發(fā)布的報告，預(yù)測2020年無晶圓廠的IC銷售額將達到全球總銷售額的32.9%,，創(chuàng)歷史新高,。銷售額增長率也有望達到22%,，近1300億美元。

　　2020年第三季度全球最大的五家無晶圓廠（分別是高通（Qualcomm）,，博通（Broadcom）,，英偉達（NVIDIA），聯(lián)發(fā)科（MediaTek）及超微半導(dǎo)體（AMD））,，其中英偉達,、聯(lián)發(fā)科及超威的營收增長均超過了50%。

　　相較而言,，IDM廠商2020年的增長額僅為6%,。盡管其銷售額約為2670億美元，約為無晶圓廠商的兩倍多,，但其增長速度近幾年明顯放緩,，無晶圓廠商正在全力搶占市場。

　　3.2.3 行業(yè)變化

　　芯片應(yīng)用行業(yè)的不斷發(fā)展及新應(yīng)用市場的興起,，不但推動了芯片設(shè)計行業(yè)的發(fā)展,，也為芯片設(shè)計提出了不少挑戰(zhàn)。如人工智能市場的出現(xiàn),，要求芯片在處理能力,、內(nèi)存延遲及實時連接等方面的提升；各公司爭奪的數(shù)據(jù)中心市場,，要求芯片能擁有更高的速度,、更低的延遲；智能汽車行業(yè)的發(fā)展則要求芯片擁有更高的良品率,、更低的錯誤等,。

　　3.2.4 投資風(fēng)險

　　最大的風(fēng)險在于代工廠供不應(yīng)求。由于無晶圓廠沒有制造工廠,，所有的產(chǎn)品生產(chǎn)均依靠代工廠商,，在現(xiàn)有市場供不應(yīng)求的情況下，不少無晶圓廠也出現(xiàn)了缺貨漲價等現(xiàn)象,。

　　如：博通通知客戶至少提前6個月的時間下訂單,；超微半導(dǎo)體多個產(chǎn)品也均顯示缺貨。同時由于貿(mào)易環(huán)境的原因,，使得一些公司轉(zhuǎn)單臺積電,，臺積電供不應(yīng)求也使得一些無晶圓廠出現(xiàn)了缺貨現(xiàn)象。

　　3.3  晶圓制造

　　3.3.1 晶圓制造技術(shù)概覽

　　晶圓制造是將設(shè)計版圖制成光罩,，將光罩上的電路圖形信息轉(zhuǎn)移至硅片上,，在晶圓上形成電路的過程。

　　晶圓的制造工藝雖然很復(fù)雜,，但絕對難度并不是很高,。其核心難度在于半導(dǎo)體產(chǎn)品對晶圓的純度要求很高,，純度需要達到99.999999999%或以上。而在進行硅的進一步提純工藝中,，光刻技術(shù)的難度很高,，這是晶圓制造最大的一個門檻，同時更突出表現(xiàn)在高端光刻機的全球短缺與壟斷,。

　　3.3.2 2021年全球晶圓制造發(fā)展情況

　　晶圓市場的需求持續(xù)高漲,。根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)顯示，2018年全球晶圓產(chǎn)能為1945萬片/月,，預(yù)計到2022年全球晶圓產(chǎn)能將上升至2391萬片/月,，年復(fù)合增長率為5.3%。

　　2021年第一季度晶圓制造行業(yè)收入增速約20%,。2020年,，全球前五大廠商總產(chǎn)能占全球晶圓產(chǎn)能的54%，前五大純晶圓代工廠（臺積電,、聯(lián)電,、格芯、中芯國際,、力晶）占全球晶圓產(chǎn)能的24%,。

　　據(jù)估計，2021年第一季度全球前十大晶圓代工廠營收將達225.9億美元,，同比增長20%,。2021年第一季度全球晶圓代工產(chǎn)能緊張，營收均同比有所增長,，近期各晶圓廠更需要重新調(diào)配產(chǎn)能供給以滿足汽車需求,。

　　2021年供需缺口大幅攀升，漲價有望延續(xù),。消費電子和汽車行業(yè)正在進入硅含量急速提升周期,。盡管晶圓代工廠加大資本開支，但大部分用于先進制程及12寸產(chǎn)能,。成熟制程擴產(chǎn)仍然較為緩慢,，8寸仍是關(guān)鍵漲價環(huán)節(jié)。導(dǎo)致部分產(chǎn)品供需緊張有可能持續(xù)到2022年底甚至2023年,。

　　產(chǎn)能緊張導(dǎo)致晶圓制造商資本開支密集上升,。2021年第一季度晶圓代工行業(yè)收入增速約20%，產(chǎn)能滿載,。諸多晶圓制造商均已公開宣布將在2021~2023年之間進行大規(guī)模的半導(dǎo)體設(shè)備投資,，AMAT展望，全球正在踏入一輪新的10年以上的半導(dǎo)體投資周期。

　　3.3.3 芯片短缺下晶圓制造特點

　?。?）終端企業(yè)恐慌性下單,，制造了虛高的訂單量,，在未來1到2年內(nèi)可能使得晶圓供給大于晶圓需求,。

　　（2）全球分布式供應(yīng)鏈?zhǔn)艿經(jīng)_擊,，供應(yīng)鏈可能收縮,。如：車企與手機廠商自制晶圓，供應(yīng)鏈趨向集中化,。

　?。?）以臺積電為代表的晶圓制造商紛紛漲價，此舉調(diào)節(jié)了市場晶圓供需,，有利保障高端晶圓優(yōu)先生產(chǎn),。

　　（4）日本豐田汽車的業(yè)務(wù)連續(xù)性計劃（BCP）（維護供應(yīng)鏈,，減少地震海嘯核電站事故影響）,，定期囤積關(guān)鍵零部件的舉動可能會被諸多終端企業(yè)效仿。如：大眾汽車嘗試跳過零部件供應(yīng)商,，直接向芯片制造商采購芯片,，并建立芯片定期儲存制度。

　?。?）晶圓行業(yè)龍頭優(yōu)勢明顯,，話語權(quán)持續(xù)提升。在原材料價格上漲,、代工產(chǎn)能緊張等因素的背景下,，龍頭廠商的優(yōu)勢愈發(fā)凸顯。龍頭能夠依靠規(guī)模優(yōu)勢,，獲得各方資源的傾斜,，有能力通過漲價平衡供需，同時還能保證交貨期,，形成良性循環(huán),，從而進一步擴大市占率，集中優(yōu)勢更加顯著,。

　　3.3.4 全球晶圓供需不平衡不充分原因概覽

　?。?）全球疫情導(dǎo)致的晶圓廠商錯誤預(yù)判，芯片廠商或減產(chǎn)或停產(chǎn)（暴風(fēng)雪,，防疫要求）,，或轉(zhuǎn)產(chǎn)（芯片利潤結(jié)構(gòu)和需求結(jié)構(gòu)改變，偏向消費電子）,。

　?。?）晶圓生產(chǎn)周期長,，工藝復(fù)雜，擴產(chǎn)難,，行業(yè)壁壘高,。

　　（3）以臺積電為代表的幾家供應(yīng)商壟斷全球晶圓供應(yīng),。

　?。?）疫情以來，消費電子和新能源智能汽車單車芯片需求量（種類和數(shù)量）極大升高,。

　　3.4 半導(dǎo)體材料設(shè)備

　　3.4.1 半導(dǎo)體設(shè)備

　　前道工藝設(shè)備（晶圓加工設(shè)備）（光刻機,、刻蝕機、薄膜沉積設(shè)備,、清洗設(shè)備等）,，后道工藝設(shè)備（封裝測試設(shè)備）

　　圖為前道晶圓制造七大步驟：

　　3.4.2 全球設(shè)備廠商

　　全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商主要集中在美國日本、荷蘭,。

　　美國：AMAT,、拉姆研究（LRCX）、科天（KLAC）,、泰瑞達（TEL）

　　覆蓋設(shè)備：刻蝕機,、離子注入機、薄膜沉積設(shè)備,、掩模版制造設(shè)備,、檢測設(shè)備、測試設(shè)備,、清洗設(shè)備,。

　　日本：東京電子、DNS,、愛德萬,、日立高新

　　覆蓋設(shè)備：刻蝕機、薄膜沉積設(shè)備,、清洗設(shè)備,、熱處理設(shè)備、涂膠機,、顯影機,、退火設(shè)備、測試設(shè)備,、清洗設(shè)備,、中低端光刻機（尼康、佳能）。

　　荷蘭：阿斯麥（光刻機龍頭）

　　3.4.3 2013-2021市場份額前五的設(shè)備公司（僅含美股公司）

　　到2020年市占率前五的設(shè)備公司分別為應(yīng)用材料公司（AMAT）,、拉姆研究（LRCX）,、阿斯麥（ASML）、泰科電子（TEL）,、科天（KLAC）

　　3.4.4 材料設(shè)備發(fā)展展望

　　根據(jù)SEMI年終報告顯示：2020年全球設(shè)備規(guī)模為689億美元,，同比增加16%。5G,、新能源汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展必會帶動半導(dǎo)體行業(yè)不斷擴大,。

　　未來趨勢將呈現(xiàn)出：新材料推動半導(dǎo)體器件革新,，模塊化降低芯片設(shè)計門檻,，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體迎來應(yīng)用大爆發(fā),，6G,，芯片制造商加速擴張戰(zhàn)略在AloT市場，AI+LoT=a lot人工智能技術(shù)+物聯(lián)網(wǎng)等等的趨勢,。

　　4. 芯片短缺的應(yīng)對方案及未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　由于天災(zāi)人禍頻發(fā),，加之半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)能不足所導(dǎo)致的芯片荒現(xiàn)象，已經(jīng)影響了諸多領(lǐng)域的生產(chǎn),，行業(yè)內(nèi)各家龍頭企業(yè)“八仙過?！保Ｍ茉谑袌錾险嫉孟葯C獲取優(yōu)勢地位,。

　　但目前而言,，各家公司無論是新建晶圓廠，還是“跨領(lǐng)域研發(fā)”都不能夠快速化解全球市場目前所面臨的棘手問題,，因而希望投資者們能夠理性觀望,。

　　但是無論是新晶圓廠的建造還是新領(lǐng)域的擴展，在半導(dǎo)體領(lǐng)域,，設(shè)備和材料都是不可或缺的,。

　　對投資者而言，與其猜測是因特爾能夠搶占先機,？還是臺積電可以快速擴產(chǎn),？亦或是高通能早日得到研發(fā)成果？不如靜看行業(yè)內(nèi)剛需的設(shè)備與材料,，尤其是材料公司顯得尤為關(guān)鍵,。

　　畢竟想要大量生產(chǎn)芯片一定離不開高品質(zhì)的材料，所以就目前形勢而言AMAT,、LRCX,、ASML等材料與設(shè)備公司更加值得關(guān)注。

　　總體而言，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是一個資金密集型,、技術(shù)密集型和人才密集型的高科技產(chǎn)業(yè),，也是支撐國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),。

　　受益于5G,、消費電子、新能源汽車等下游需求增長等因素的影響,，芯片短缺將為大部分半導(dǎo)體公司迎來較好的發(fā)展機會,，對投資者亦如是。