2、行业将进入下一轮产品周期,更多应用即将放量
2．1 短期没有惊人的技术变化,更多的是过渡和加速半导体行业周期由产品周期、产能周期与库存周期相互嵌套。大周期是产品周期,其决定了资本开支/产能周期与库存周期。一个完整的产品周期约5-8年,技术变革与新产品出现,需求呈现连续数年的爆发性增长,生产企业加大资本开支/产能以满足正在扩张中的产品周期,行业增长动力由新产品早期高增速主导;产品总需求饱和或下降,企业进入存量竞争,行业增长由产能周期主导;需求衰退导致产能利用率下降,新需求动能未铺开前,IC设计企业季度订单预测与实际订单之间的差值波动决定了库存周期。
重点关注半导体行业的产品周期,长期持续增长的原因在于“源源不断的产品创新”,在市场达到饱和的时候又有更多新型产品和服务形成接力。社会对现有产品和服务的需求一定会饱和,需求和产量在最初阶段快速扩大,增长率从加速到逐步放缓趋于停滞,极端情况下会出现熊彼得提出的“创造性破坏”而遭到淘汰。丹尼斯·罗伯逊认为导致萧条的原因在于需求饱和,一旦产品和服务达到需求饱和,行业会陷入萧条,解决方法是不断地持续刺激新的欲望。
近20年间半导体较为明显的波动:1)2003年,英特尔迅驰移动计算技术的进步和整体价格的下降加速笔记本普及。2)2010年,功能机市场向智能机过渡,手机处理器性能大幅度提升,整体价格走向民用化。3)2014年,智能机接近饱和,可穿戴设备成为当期热门需求,但是后续市场发展不及预期。4)2016年,加密货币兴起导致矿机用芯片需求急速攀升,但是后续随价格波动剧烈。我们认为真正形成长期产品周期可以简化成两轮,第一轮主要动力是个人电脑和通讯设备,第二轮主要动力是智能手机。
世界进入5G、AI、IOT时代,芯片设计变得越来越复杂,所服务的市场和支持其发展的生态系统也变得多样化和定制化。我们认为,未来发展不再是以前那样以单一产品支撑一个大的产品周期,市场走向定制化、多样化和复杂化,周期波动有望减弱。目前没有惊人的技术变化带来短期全面爆发式需求,主要是在为新的多样化应用过渡。
2．2 半导体硅片供应端增长平稳,单片价值量提升大部分电子元件都使用硅基材料,上游半导体硅片供需变化与全球半导体产业景气变化高度相关,化合物半导体器件仅在一些细分领域具有性能优势。半导体硅片行业集中度极高,CR5合计占比高达90%以上,国际龙头产能安排与下游需求预期匹配度相对理性。
因为8吋晶圆制造产线扩产预期有限,且8吋线上部分产品随着性能迭代和成本优化等趋势开始逐渐向12吋线转移,未来12吋硅片需求上升空间更大,年复合增速约5%。根据SUMCO数据统计,2011-2014年12吋硅片产能保持在4800kwpm,2015-2017年产能提升15%至5500kwpm,2018-2024年预计增长36%至7500kwpm。
从硅片出货面积变化角度来看,未来增幅有望保持平稳,但是芯片复杂程度的提升有望增加单片价值量。根据SEMI数据统计,2010年金融危机后需求反弹,硅片出货面积逐渐攀升至11．5-12亿平方英尺,并预测未来3年增速约5%。根据不同尺寸晶圆划分,近年12吋片出货面积增长速度最快,其余尺寸硅片变化幅度不大。
根据SUMCO测算,8吋片需求于2018年达到5500千片/月后,近两年保持5000千片/月;12吋需求逐渐提升至2020年6500千片/月。
根据SUMCO预测,未来硅片需求增长动力来自于5G手机、汽车和数据中心。
智能手机从4G向5G切换,单机用量提升。智能手机4G到5G,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。5G手机硅用量将提升1．7倍至2．1 sqi/unit,DRAM提升1．77倍,NAND提升1．66倍,逻辑/CIS提升1．62倍。
相比于传统燃油车,电动车单车硅用量大幅度提升。电动汽车渗透率提升,动力总成含硅量提升2-2．2倍,高级驾驶辅助系统ADAS增量约4sqi/unit。传统燃油车晶圆用量约100万片/月,电动汽车及ADAS系统普及将大幅度提升汽车芯片用量,预计2024年汽车行业8寸晶圆用量达到250万片/月。
云的扩张以及IT基础设施建设,大型数据中心带动高性能逻辑和存储芯片需求。人们进入数字化时代,头部企业加大数据中心的建设,带动高性能计算和存储芯片需求。根据SUMCO测算,2025年数据中心12寸晶圆用量约160万片/月。
