2、半导体硅片增量需求来自哪里

2．1 5G手机:12寸硅片使用量将提高七成

硅片市场需求火热,大尺寸硅片成未来发展方向。随着制程技术的推进,近年来先进制程的占比在不断提升,硅片行业整体呈现出向大尺寸发展的趋势,SEMI数据显示,自2000年来,12英寸硅片的出货面积呈明显增长趋势,于2008年超过8英寸硅片,成为全球硅片市场的主流产品,预计未来对12寸硅片的市场需求将持续保持旺盛,到2020年市场占比将达75%以上。

12寸硅片主要应用于智能手机与服务器领域。根据SUMCO数据显示,2020至2024年全球硅片需求有望保持5．1%的复合增长率,同时根据SEMI最新报告显示,2020年12寸硅片需求为650万片/月,2023年预计将达到756万片每月。2020年全球硅片出货量同比增长2．4%,2021年提升至5%。

5G手机普及拉动硅片需求提升。2020上半年受疫情影响,智能手机销量受到冲击,而下半年伴随疫情缓解,5G渗透率不断提高,5G手机出货量一路走强,拉动上游硅片市场需求旺盛。从4G手机到5G手机,其存储器、AP、基带芯片以及CIS等性能显著提升。相较于4G手机,5G手机DRAM一般为6-13GB,NAND为128-512GB,AP提升至8核,CIS为4-7片。从目前主流5G手机BOM物料成本分析可以看出,三星、小米、苹果新款5G手机成本较4G均有所提升。

根据SUMCO数据显示,相较于4G手机的1．25 sqi/unit,5G手机平均硅片使用量将提升1．7倍至2．1 sqi/unit。从单部手机拆分领域来看,DRAM将提升1．77倍至0．62 sqi/unit;NAND提升1．66倍至0．88 sqi/unit;LOGIC/CIS提升1．62倍至0．6 sqi/unit。

据SUMCO数据显示,2019年智能手机带动12英寸大硅片需求达到136万片每月,未来伴随5G手机渗透率提升,硅片出货量不断增长,预计2021-2024年需求将达到140、155、165、180万片每月。

2．2 服务器:12寸硅片需求将提升35%

数据中心建设是12英寸大硅片主要驱动力。随着5G、AI的发展,流量爆发式增长推动数据中心基建不断加速,各大互联网厂商Capex投入也相应增加,不断新建或扩容其数据中心。根据IDC预测,全球数据规模将会从2019年的41ZB增长到2024年的149ZB。面对爆炸式的流量增长,企业纷纷实施数字化转型,大数据成为发展趋势,而企业的数据中心正是关键的价值所在。目前,互联网厂商数据中心服务器建设量每年以50%-100%爆发式增长。据IDC数据显示,2020二季度全球服务器出货量320万台,较19年同比增长18．5%。

从下游验证角度来看,云服务厂商资本开支数据大幅提升,预示着服务器采购规模迎来增长。云服务的数据中心是服务器的重要应用领域,且服务器占据了数据中心资本开支的绝大部分,提供云服务的厂商的资本开支数据(CAPEX)可反应服务器市场的发展情况。据Bloomberg,美国前四大互联网服务供应商:亚马逊、微软、谷歌、脸书的2020年第一季度资本性支出较去年同期增长40%,其中微软和亚马逊增幅较大,说明其对于服务器购买量在近期大幅增长。

据SUMCO数据显示,到2024年服务器整体硅片需求将提升35%。数据中心服务器的增长拉动12英寸硅片需求不断提升,预计2020-2024年服务器的硅片用量为960k、1060k、1100k、1220k、1300k片12寸等效晶圆/每月,其中从细分领域来看,DRAM带来需求将从每月27万片提升到45万片;NAND将从40万片提升至44万片;Logic将从29万片提升至41万片。

2．3 汽车电子:8寸硅片需求提高50%

汽车电子发展迅速,拉动8寸硅片需求,全球市场已接近满产。8英寸硅片一般应用于对制程要求较低或对成本较敏感的产品中,主要包括模拟芯片、MOS逻辑、光电器件、分立器件等产品。近年来,新能源汽车和工业智能装备得到快速普及,模拟和分立器件的市场需求逐步扩大,将为8英寸硅片打开新的增长空间。

根据SUMCO数据,全球汽车电子系统市场规模将由2018年的2190亿美元,增长到2030年的4600亿美元市场规模,CAGR为6．4%。国内市场来看,根据最新《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》修正,假设新能源汽车销售量占比2025年达到20%,2030年为35%。汽车市场总销售增速较慢,每年假设只有1%增速,但渗透率在政策驱动下有望提速,我们测算2025年中国新能源车销售量有望达550万辆,2030年达1000万辆。今年受疫情影响汽车市场承压,中长期看国内新能源汽车有望进入高速成长期,测算结果未来10年复合增速为24．3%。

汽车电子主要拉动8寸硅片需求上行。根据SUMCO数据显示,2018年汽车8寸硅片需求量约为200万片每月,预计2022年将会达到301万片每月,需求提升50．5%,又因8寸硅片产能布局已逐步完善,新增产能较少,面对汽车电子带来的需求激增,供需不平衡将推动8寸片市场价格提升。

3、半导体硅片供需变动测算

3．1 6寸片率先涨价,预计8寸明年春季进入涨价周期

半导体硅片行业具备典型的周期属性,随下游半导体周期波动。从周期角度来看,硅片价格主要受市场供需影响,且价格变化略滞后于市场规模变化。金融危机爆发之前,市场对300mm晶圆需求极度乐观,Shin-Etsu、SUMCO等大厂纷纷做出了激进的扩产计划。受经济危机影响后,随着硅片库存的升高以及智能手机的销售量锐减,全球半导体市场急剧下滑,产能提升滞缓。2011-2013年由于12英寸大硅片普及造成硅片单位面积制造成本下降,但是市场需求依旧低迷,各大晶圆厂商没有再进行大的资本开支计划,硅片价格一路下跌,在2016年达到最低点0．67美元/平方英寸。

6寸、8寸供需格局持续紧张,长期将迎来涨价周期。2016年起,全球半导体硅片销售单价持续上涨。主要受益于半导体终端市场需求强劲,供需矛盾引发价格不断上涨。SUMCO、环球晶圆等硅片大厂相继在2017年宣布投资扩产计划。目前行业正处在经过了近10年供应过剩之后新一轮硅片景气周期。2019年5G手机的发售,单位面积的硅片价格上涨到0．94美元。2016-2019年年复合增长率11．95%。而伴随新能源汽车等新兴应用市场的快速发展,未来受供需关系影响,硅片价格将持续上涨保持高位。目前6寸硅片产线全线满产,供给吃紧,已率先进入涨价阶段,我们预计明年春季全球8寸片市场将随后进入涨价周期。

3．2 12寸硅片市场供需变动及缺口测算

消费电子以及数据中心服务器等确定性需求的不断拉动,12寸硅片市场需求旺盛。据SUMCO预测数据显示,12英寸大硅片产能供给与市场需求之间缺口正不断缩小,随着下游市场火热,对于硅片需求的不断提高,预计在2023年之后全球12英寸大硅片将供不应求,具体来看:

需求端:2000-2018年,受益于移动通信、计算机等终端市场的快速发展,12英寸硅片出货面积从0．94亿平方英寸扩大至80亿平方英寸,市场份额从1．69%大幅提升至2018年的63．83%,市场需求火热。

从晶圆厂角度看, 从16年下半年开始,晶圆厂的存货量逐步下滑,硅片售价也随之逐步上涨。2017年1月,全球晶圆代工厂12寸硅片订单库存量与采购量之比为89%。随后库存采购比逐月下滑,2017年9月前后全球晶圆厂库存量与采购量比维持65%左右动态平衡。2018年7月降至谷底57%过后,库存采购比渐渐回升,19年末到达顶峰为150%,12寸硅片需求在19年末已达到最低值。SUMCO于19年末预计2020年12寸硅片市场需求将会复苏,但实际来看,受疫情冲击影响下游客户扩产需求推迟,受需求递延效应影响,SUMCO预计2021年整体市场需求将更加强劲:

(1) 基于购买力平价GDP保守预测:2020-2024年12英寸硅片需求曲线CAGR为4．8%,需求将略低于产能,产能利用率将在90%-95%区间;

(2) 基于现有客户订单需求预测:2020年实际出货将达到650万每月,受疫情影响,SUMCO不断下调需求预测曲线,20Q3最新预计未来需求有望在2023年超过产能供给,需求曲线CAGR为5．1%,同时SUMCO表示,伴随疫情缓解,市场火热,未来有望上调需求,进一步缩小供需差距。

(3) 综合预计:到2024年,全球12寸硅片需求分别为650/683/718/755/793万片,2023年将达到供需平衡。

供给端:2018年之前,全球12英寸硅片已有产能为550万每月,通过在原有厂房增加设备等方式(棕色区域),2018-2020产能分别扩大到605、663、705万片每月,扩产之后产能利用率分别为100%、89%、90%。在2021年后,SUMCO预计新建厂房可以投产使用(绿色区域),到2024年全球产能将会达到745、750、755、757万片每月,预计2024年全球12英寸硅片产能将会低于市场需求。

综合来看,SUMCO预计2020-2024年全球12英寸产能利用率分别为90%、89%、94%、99%、102%。预计2024年每月将会产生17万片的需求缺口,进一步推动硅片价格上涨。可以看出,当前各家硅片厂的扩产规划仍相对谨慎,对于硅片厂而言,稳健扩产、推动硅片价格持续抬升,成为了业内共识。

4、投资建议

硅片是半导体最上游核心材料,硅片市场供需变动影响全球范围内的主要半导体产品的成本及供需。硅片是能够反应半导体全行业景气度的核心领先性指标。我们认为半导体超级景气度大周期启动,这是一轮终端真实需求驱动的大周期,而非库存驱动的小周期。半导体超级景气度大周期启动,关注半导体各个细分龙头投资机会。

计算芯片:晶晨股份、全志科技、寒武纪、瑞芯微、富瀚微、中颖电子

连接芯片:乐鑫科技、博通集成、澜起科技、恒玄科技、卓胜微

传感芯片:韦尔股份、汇顶科技、敏芯股份

存储芯片:兆易创新、北京君正、聚辰股份

模拟芯片:圣邦股份、思瑞浦、晶丰明源、芯朋微、芯海科技

功率器件:斯达半导、华润微、新洁能、闻泰科技、扬杰科技、捷捷微电、士兰微

晶圆代工:中芯国际、华虹半导体

设    备:北方华创、中微公司、华峰测控、精测电子、芯源微、盛美半导体

材    料:雅克科技、立昂微、中环股份、沪硅产业、晶瑞股份、菲利华、安集科技、金宏气体、鼎龙股份

封装测试:华天科技、长电科技、通富微电、晶方科技

4．1 立昂微

立昂微电前身为立昂有限,于2002年3月19日成立,自设立以来始终专注于半导体硅片和半导体分立器件等相关产品的设计、开发、制造和销售。经过多年发展,公司已在技术研发、经营管理、客户维系等多个方面积累了丰富的经验和先发优势,形成半导体硅材料业务、功率器件业务和砷化镓射频业务三个领域的主打产品,成为国内半导体硅片和半导体功率器件两个细分行业的领先企业。2015年至2017年,立昂微电在中国半导体材料十强企业评选中连续三年位列第一;2017年,在中国半导体功率器件十强企业评选中位列第八。

从营业收入的业务构成来看,公司的半导体硅片业务占据主要地位,近三年来硅片业务销售收入占主营业务收入的比例呈现逐年递增趋势,2019年这一比例为64．21%。而半导体分立器件芯片及分立器件成品业务是公司第二大业务,2019年销售收入占主营业务收入的比例为35．78%。公司砷化镓射频芯片目前尚未进入大规模量产阶段,因此2019年营收占比较小,仅为0．01%。

公司营业收入整体上保持稳定增长趋势。2015至2018年,公司的营业收入呈现快速增长态势,2017年营业收入同比增长率达到39．08%的峰值。2019年,公司经历了半导体硅片和分立器件行业景气度小幅回落的不利影响,营业收入较上一年略有减少,达到11．92亿元。2020年上半年,半导体行业的景气度回升,公司半导体硅片和半导体分立器件产品的订单量较为充足,营业收入同比有所增加,规模达到6．49亿元,同比增长10．47%。

多年来公司的产品结构基本保持稳定,主营业务收入的主要来源为半导体硅片中的硅研磨片及硅抛光片、硅外延片以及半导体分立器件芯片中的肖特基二极管芯片,合计营收占比超过90%。公司分立器件成品业务和砷化镓芯片业务分别于2017年和2019年开始经营,虽然收入规模逐年上升,但目前营收占比仍较小。

硅外延片:2015-2018年,公司硅外延片产品受益于通信、计算机、汽车、消费电子、光伏产业、智能电网、医疗电子等应用领域需求带动以及人工智能、物联网等新兴产业的崛起,销售收入大幅增加,营收占比也大幅上升。2018年收入同比增长103．58%,其中销量增长71．87%,单价增长18．45%。2019年,在全球半导体行业景气度下降的情况下,硅外延片仍实现了3．12%的销售收入增长。

肖特基二极管芯片:近两年公司肖特基二极管芯片受到光伏行业补贴退坡和市场去库存的影响,销售收入有所下滑。2018年实现收入2．77亿元,同比减少21．73%;2019年受到芯片厂商价格竞争的影响,产品单价下滑10．80%,全年实现收入2．82亿元,同比增加1．88%。

MOSFET芯片:2015-2018年,公司MOSFET芯片收入呈现快速增长趋势,其中2018年收入同比增长率达到72．83%,实现了量价齐升。MOSFET芯片单价上升主要原因是公司前期为扩大客户体量产品定价较低,后期随着自身产品品质的提升以及客户资源的拓宽逐步调整了销售价格。2019年,半导体市场进行调整期,下游产业对于MOSFET芯片的需求略有下滑,同时各厂商产能逐步增加,行业竞争加剧,因此2019年公司MOSFET芯片收入规模下降为0．6亿元,同比减少14．83%。

砷化镓芯片:子公司立昂东芯建设的6英寸砷化镓射频集成电路芯片生产线已于2019年上半年验收转固,目前处于客户样品认证测试、量产前的准备阶段,2019年该业务销售收入达11．06万元,未来随着产品进入量产阶段,销售收入有望实现快速增长。

肖特基二极管:自2017年投产以来,公司肖特基二极管产品销售收入稳健增长,2019年销售收入规模为0．82亿元,较2018年增长了14．28%。

公司综合毛利率较为稳定,高于行业平均水平。公司多种产品的国内市场占有率位于行业前列,近五年来综合毛利率呈现稳步上升趋势,2019年达到37．31%,显著高于行业平均水平21．27%。其主要原因是相对于华微电子、士兰微、扬杰科技等同行业可比公司,公司的半导体硅片业务处于产业链上游,在半导体硅片供应趋紧的情况下,半导体硅片厂商对下游的议价能力更强,毛利率相对更高。

公司的主营业务横跨半导体硅片和半导体分立器件两个行业,贯通产业链上下游,业务整合的优势明显。公司目前覆盖了包括硅单晶锭拉制、硅抛光片、硅外延片、分立器件芯片及分立器件成品等半导体行业上下游的多个生产环节,形成了一条较完整的半导体产业链。凭借着子公司在半导体硅片行业的制造优势,公司可从原材料端进行产品的质量控制与工艺优化,缩短产品研发验证周期,保障研发设计弹性,并增强自身抵御短期供需冲击、保障一定盈利水平的能力。

4．2 沪硅产业

硅产业集团是中国大陆规模最大的半导体硅片企业之一,成立于2015年,注册地上海。在中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售。打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面,成为中国少数具有一定国际竞争力的半导体硅片企业,产品得到了众多国内外客户的认可。公司目前已成为多家主流芯片制造企业的供应商,提供的产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片、外延片及SOI硅片。客户包括了格罗方德、中芯国际、华虹宏力、华力微电子、华润微电子、长江存储、恩智浦、意法半导体等芯片制造企业。公司客户遍布北美、欧洲、中国、亚洲其他国家或地区。2018年在半导体硅片市场占了2．18%的份额。

2016-2019年,公司营收始终保持较快增速。公司主营业务为半导体硅片的研发、生产和销售,其他业务占比较小,主要是受托加工收入。2019年,公司实现营业收入14．93亿元,同比增长48%,SEMI预测2019年全球半导体硅片市场增长率为-3%,意味着在此背景下公司的市场占有率将进一步提高。公司营收按产品可划分为三类:200mm及以下尺寸硅片产品营收10．96亿元,占比73．44%,300mm硅片产品营收2．15亿元,占比14．42%,其他营收1．81亿元,占比12．14%。

公司是首家实现300mm半导体硅片的规模化生产的公司。子公司上海新昇于2014年开始建设,2016年10月成功拉出第一根300mm单晶硅锭,2017年打通了300mm半导体硅片全工艺流程,2018年最终实现了300mm半导体硅片的规模化生产,填补了中国大陆300mm半导体硅片产业化的空白。2018年11月,公司300mm半导体硅片产能达到120万片/年,是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。2019年公司生产的28nm逻辑、3D-NAND存储正片通过长江存储认证。第100万片产品在8月下线。截止2019年底,上海新昇现有产能已达15万片/月,二期30万片/月已经在设备搬入阶段,现有厂区可容60万片/月,扩建用地可容100万片/月的产能。2020年2月公司销售了第150万片12寸硅片,随着大硅片国产替代进程的加速,公司将迎来发展机遇。

4．3 中环股份

中环股份是全球光伏单晶硅片的技术引领者。公司主营业务围绕硅材料展开。专注单晶硅的研发和生产,致力于半导体节能产业和新能源产业,是一家集科研、生产、经营、创投于一体的国有控股高新技术企业。产品的应用领域,包括集成电路、消费类电子、电网传输、风能发电、轨道交通、新能源汽车、航空、航天、光伏发电、工业控制等产业。主要侧重于新能源行业,半导体材料业务占比相对较低。主要产品包括高效光伏电站、太阳能电池片、太阳能单晶硅棒/片、半导体硅锭、76．2-200mm抛光片、TVS保护二极管GPP芯片等等。2019年公司半导体材料业务收入为10．97亿元,约占总收入的6．5%。近年来,公司主要产品产销率一直维持高位,19年半导体硅片产能同比提升20．66%至4．59亿平方英寸,销量同比增加20．83%至4．52亿平方英寸。

2015-2019年,公司营收始终保持上行趋势。公司主营业务中新能源材料占比较大,其次是半导体材料。2019年,公司实现营业收入168．87亿元,同比增长22．76%,公司营收按行业可划分为三类:新能源行业营收154．39亿元,占比91．43%,毛利率为19．43%;半导体行业实现营收12．37亿元,占比7．33%,毛利率为18．87%;服务行业营收0．63亿元,占比0．38%,毛利率为69．48%。

公司产品结构丰富,供应能力持续提升。2019年公司在CIS、BCD、PMIC芯片等产销规模上实现了全球意义上的重大突破;在逻辑芯片和存储芯片也取得了较大进展。公司充分发挥产业协同优势、产业链优势,基于公司几十年的半导体器件经验积累,及自主创新、联合创新的优势,在产业化方面具备长期稳定运营的150mm功率芯片产线,同时具备全自动化的125mmGPP台面钝化工艺产线,具备完整的整流类、保护类芯片产品,具备产品门类配套齐全的优势。目前中环股份200mm直拉单晶已经实现量产,并已经向相关客户送样验证。300mm直拉单晶衬底尚处于研发阶段。2018年3月,中环股份的200mm抛光片产能已经达到了10万片/月,项目2018年10月建成后产能达到30万片/月,实现国内抛光片产能的最大市场占有率;同时建立300mm抛光片试验线,建成后将实现2万片/月的产能。高品质200mm抛光片各项参数已经能够满足功率半导体领域应用,其中应用于IGBT器件的150mm-200mm区熔抛光片已经陆续通过了国内外客户的验证,正在进入快速上量阶段。

5、风险提示

(1)半导体行业景气度不及预期;

(2)下游发展不及预期;

(3)产能利用率不及预期。

重点公司合集

寒武纪

富瀚微

芯原股份乐鑫科技汇顶科技卓胜微

信维通信北京君正

兆易创新思瑞浦

澜起科技经纬辉开韦尔股份

新洁能

斯达半导圣邦股份中芯国际

华润微

扬杰科技闻泰科技敏芯股份芯朋微华天科技北方华创安集科技立昂微雅克科技中微公司

投资评级说明:

分析师声明:

作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,以勤勉的职业态度,独立、客观地出具本报告。本人承诺报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业操守和专业能力,本报告清晰准确地反映了本人的研究观点并通过合理判断得出结论,结论不受任何第三方的授意、影响。

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