电子行业分析:行业景气分化,创新中寻增量机会
(报告出品方/作者:国联证券,熊军,王晔)
1. 一季度行业景气分化,基金持仓略有下降
1.1. 电子行业景气出现分化,估值位于十年低位
半导体设备/分立器件/电子化学品 3 个细分行业 22Q1 收入同比位列三甲,分别为 65%/34%/33%,并且利润同步快速 增长,同比分别为 45%/46%/76%。其他电子/光学元件/LED/模拟芯片设计 4 个细分 行业 22Q1 收入和利润均为负增长。
1.2. 电子板块一季度持仓略有下降
电子行业的基金重仓配比持续在高位震荡。电子板块优秀公司的不断涌现造就电 子细分领域的蓬勃发展,如立讯精密等苹果产业链企业,海康威视、小米等安防消费 类企业,京东方 A、TCL 等面板产业链企业,韦尔股份、兆易创新等半导体产业链企 业,以及模拟、功率、射频等特色工艺领域内的各类专精特新企业。基金对电子行业 的重仓比例也在不断提升中,2021Q4 创历史新高达到 14.18%,虽然短期看基金重 仓股中电子行业配比在 22Q1 有所回调,但根据过去几年的数据,基金对电子行业的 配置在短期回调后都会向上突破再创新高。短期内受国际政治、国内疫情等多重因素 影响,全球原材料供给和供应链流转都出现不利局面,导致整体制造业承压显著,但 我们认为电子工业尤其是半导体产业链仍然是整个工业生产体系最重要的参与者之一,长期看好电子行业板块。
2022Q1 电子持仓市值占比 11.26%,排名下降至第 4 名(上季度排名第 2 名, 占比 14.18%)。排名电子行业前面的行业分别是食品饮料、电气设备、医药生物, 分别占比 13.50%、13.18%、11.62%。
电子行业标准配比为 4.95%,连续 3 个季度出现下降。截至 2022Q1,电子行业 标准配置比例为 4.95%,环比下降了 0.95 个百分点。(标配比例计算方法:申万电子 总市值/万得全 A 总市值)
由于近两年新上市公司中电子板块比例较高,新上市电子板块公司的市值占比达 到 11.62%,剔除新上市公司影响后电子标配比例为 5.36%,此比例相比于 2015 年Q1 提升 1.79 个百分点。
基金重仓股超配比例为 6.30%,冲高回落。截至 2022Q1,电子板块超配比例为 6.30%,环比下降 1.98 个百分点,继 2021Q4 创历史新高之后出现回落。
从 2022Q1 与 2021Q4 的变动情况来看,电子行业头部持仓市值普遍出现较大 幅度回落。2021Q3-2022Q1持股市值前10个股的持股市值总和分别为2316、2868、 2132 亿元,2022Q1 环比下降 26%。
持股市值排名。与 2021Q4 相比,具体有如下变化:
2022Q1,仅有 1 只个股振华科技新进入基金持有市值的前 10 名;1 只个股歌尔 股份退出基金持有市值的前 10 名。
2022Q1,海康威视尽管持股市值环比下降 30%,但仍然重回基金持有市值第 1 名。立讯精密的持股总市值则环比下降 46%,跌落至第 3 名。前 10 名中仅有紫光国 微(3%)、圣邦股份(17%)、振华科技(3%)环比有所增长,其余均出现环比下降 的情况。
持有基金数排名。所有基金持有基金数排名前十中,与 2021Q4 相比,具体有 如下变化:2022Q1 持有基金数排名前十的股票中,1 只个股圣邦股份进入前十,1 只个股三安光电退出前十。
基金持股占流通股排名。基金持股占流通股排名中,与 2020Q4 相比,具体有 如下变化:2022Q1,1 只个股瑞可达进入基金持股占流通股排名的前十名;1 只个 股三利谱退出基金持股占流通股排名前十名。
基金加仓排名。基金加仓排名中,9 只个股,分别为沪硅产业、中芯国际、聚飞 光电、扬杰科技、胜宏科技、兆易创新、TCL 科技、紫光国微、晶晨股份新进入加 仓的前十名中,仅有沪电股份一只股票连续两个季度位居加仓排名前十。
1.3. 展望 2022 年下半年,从创新中寻找增量机会
22Q1 业绩高同比增速企业细分行业较为分散。安集科技、创耀科技、天华超净 位居 2022 年 Q1 净利润同比增速前三名,同比增速分别为 1830%、1275%、1040%, 净利润增速较高的公司既包括消费电子类,也包括面板、被动元器件、芯片制造等细 分行业的上市公司。创耀科技、天华超净、国民技术位居 2022 年 Q1 营业总收入同 比增速前三名,同比分别增长 422%、407%、249%。创耀科技、天华超净、国民技术、力合微 2022 年 Q1 收入和利润同比增速均位居行业头部。
展望 2022 年下半年,我们认为供应链管理能力强、产能有保障的电子行业公司 将在业绩方面有更高的确定性。
2. 2022 年行业呈现结构性缺芯
2.1. 疫情引起需求端变化
受疫情及乌俄局势影响,全球智能手机销量下滑。由于俄乌局势和全球疫情, 消费电子品牌的备货动力下降,半导体企业将面临库存修正甚至砍单。根据 Canalys 数据,今年一季度全球智能手机出货量为 3.112 亿台,相比去年同期下滑 11%。(报告来源:未来智库)
国内智能手机销量受疫情影响较大,各大品牌均有大幅下滑。分供应商看,全 球前五大品牌中唯一销量增长的是苹果,iPhone 在第一季度售出了 5650 万台,相比 去年同期增长 8%。国内智能手机品牌受到疫情影响,销量呈现大幅下滑。小米以 3920 万台销量排名第三,下滑幅度为 20%。OPPO 销量为 2900 万台,下滑 27%,排第四; vivo 销量为 2510 万台,下滑 30%,排第五。
2021 全球平板电脑销量延续增长,Q4 销量下滑较大。根据市场调研机构 IDC 提 供的统计数据显示,2021 年全球共计出货平板电脑 1.69 亿台,较上年增长 3.2%。其中 Q4 有大幅度下滑,市场出货量为 4600 万台,比去年同期下降了 11.9%。分供应商 看,苹果稳坐第一名宝座,2021 年共卖出了 5780 万台 iPad,相当于第二第三名总和, 同比增长 8.4%,市场份额增至 34.2%;三星排名第二,2021 年共卖出了 3090 万台, 同比增长 3.8%,份额 18.3%;联想排名第三,市占率 10.5%,华为排名第五,市占率 为 5.7%。
疫情拉动需求,中国平板电脑市场将延续增长趋势。疫情以来,国内消费者对 于使用平板电脑娱乐、教育和办公的需求激增,“双减” 政策下学生群体对于平板电 脑的需求加大。除此之外,国内新进入平板电脑市场的厂商越来越多,原有厂商也会 保持投入,行业参与者的增长同样也会推动整体市场的增长。因此,未来几年中国平 板电脑市场依然具有增长空间。根据 IDC 预测,中国平板电脑市场 2022 年出货量将 达到 3064 万台, 同比增长 7.1%。消费者对于大屏终端在娱乐、教育和办公等场景的 使用习惯逐渐养成,使用频次明显提高,推动 2022 年中国平板电脑市场延续增长的 趋势。
2.2. 从资本开支看景气度变化
全球半导体厂商资本支出不断加大。根据 IC Insights 的数据,13 家公司计划 在 2022 年将资本支出比 2021 年增加 40%以上。2022 年最大的资本支出将来自台积电, 达到 420 亿美元,增长 40%,英特尔为 270 亿美元,增长 44%。IC Insights 预测, 半导体行业资本支出将在 2022 年增加 24%,达到 1904 亿美元的历史新高,这也是自 1993 年~1995 年以来,半导体行业首次出现连续三年的两位数支出增长。
全球晶圆厂设备支出不断提高,设备厂商有望持续受益。根据 SEMI 数据,2022 年全球前端晶圆厂所需的半导体设备支出总金额较前一年增长 18%,达到了 1070 亿 美元的历史新高,继 2021 年增长 42%后连续三年大涨。另外,据 SEMI 预测,2023 年可望持续稳健成长,全球晶圆厂设备支出将保有千亿美元以上,相关设备厂商有望 充分受益。
国内本土晶圆厂产能占比持续提高。根据 SEMI 的统计,目前 12 寸晶圆厂的建设 以中国台湾、韩国和中国为主。从全球来讲,从 2020 年至 2024 年将持续提高 8 寸晶 圆厂产能,预计增加 95 万片/月,增幅达 17%,达到 660 万片/月的历史记录。2021 年 8 寸晶圆产能中国占比为 18%,全球第一。今后 5 年中国产能将会持续上升。
本土晶圆厂密集投产,国内设备、材料厂商有望充分受益。面对 2019 年下半年 以来的全球半导体产能持续紧张,国内晶圆厂纷纷加快扩产进度。以长江存储、长鑫 存储等新兴晶圆厂和以中芯国际、华虹为代表的晶圆厂正处于产能扩张期,未来 3 年将迎来密集投产,同时随着国产替代进程的加快,有望持续带动国内设备材料厂商 业绩快速增长。
上游设备零部件供应紧张,半导体设备交期拉长。全球晶圆厂的持续扩产拉动 半导体设备及零部件需求,上游设备零部件供应出现紧张。截至目前,科磊集团、泛 林集团、阿斯麦等半导体设备大厂都已通知客户,由于镜头、微控制器、工程塑料和 电子模块等零件全都面临短缺现象,部分关键机台必须等待最多 18 个月交付,而用 于制造基板的设备甚至需要长达 30 个月的交付期。
关键零部件自主可控,本土厂商迎来发展机遇。为了防止关键零部件供应出现 卡脖子问题,国内半导体设备厂和半导体制造厂更倾向于使用本土零部件,也有意愿培养、扶植国内相关零部件企业,甚至国内部分设备公司要求做到零部件国产化。目 前国产半导体设备零部件企业的技术能力、工艺水平、产品精度和可靠性与海外差距 较大,整体国产化率较低,国产替代空间巨大叠加行业高景气度,相关本土设备零部 件厂商将迎来发展历史性机遇。
2.3. 需求增量来自汽车、AIOT 和工控
汽车电动化:跟据我国《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》,到 2025 年 我国新能源汽车新车即渗透率将达到 20%,到 2035 年,纯电动汽车成为新销售车辆 的主流。新能源汽车功率器件用量数倍于传统燃油车,汽车电动化趋势带动功率半导 体市场需求高速增长。到 2023 年,汽车应用将继续受到组件供应限制,尤其是在微 控制器(MCU)、电源管理集成电路 (PMIC)和稳压器方面。
汽车智能化:随着未来电动化、自动驾驶、智能座舱等技术不断落地与渗透,汽 车 HPC、EV/HEV 和高级驾驶辅助系统将引领汽车电子的增长。根据 Statista,2020 年全球汽车电子市场规模约 2200 亿美元,预计 2028 年规模将增涨至 4000 亿美元以 上,年复合增长率 8%。在互联网、娱乐、节能、安全四大趋势的驱动下,汽车电子 化水平日益提高,汽车电子在整车制造成本中的占比不断提高,预计 2030 年接近 50%。
BNEF 预测 2021 年新增光伏装机量的最新统计数据是 183GW,比 2020 年同比增 长 30%以上。2021 年受海外疫情的影响,在光伏产业链价格较高的情况下,装机需 求没有得到充分释放,在可再生能源蓬勃发展的背景下,随着硅料扩产产能的释放及 产业链各环节价格的回落,预计2022年光伏装机将同比增长30%左右,达到220-240GW。
在全球光伏政策持续加码趋势下。预测 2021-2025 年全球光伏逆变器市场规模 年复合增长率约为 6%-8%,2025 年有望突破千亿元。其中国内新增市场从 96 亿元增 长至 164 亿元,占比在 14.21%-20.34%之间。2021 年 12 月光伏逆变器出口 482.36 万台,同比增长 26.7%,环比增长 4.9%;2021 年全年出口 4370.17 万台,同比增长 42.7%。2022 年光伏行业有 49%的增长,各家逆变器厂商的出货量取决于拿到的芯片 量,光伏 IGBT 依旧紧缺。
工业控制领域需求强劲。工控领域的智能化发展带来了“工业芯片”的发展机遇, 光伏、锂电、3C、边缘计算、智慧交通、智慧医疗、工业自动化等应用场景拓展了工 控领域芯片需求。据 Gartner 数据显示,全球工业芯片市场预计 2022 年达 705 亿美 元,2019-2022 年复合增长率在 13%左右。
AIoT 技术推动智能家居市场规模高速增长。智能家电、智能音箱、扫地机器人、 智能机顶盒等应用的落地,拉动了 AIoT 的四大核心芯片 SoC、MCU、通信芯片、传感 器的需求。2021 年全球智能家居市场规模达到 250 亿美元,未来三年复合增长率 16.5% ,预计 2024 年市场规模将达到 396.3 亿美元。(报告来源:未来智库)
3. 从手机到 AIOT 带来的增量机会
3.1. 智能手机增速放缓,AIoT 时代开启
智能手机渗透率趋于饱和,销量增长动力不足。根据 IDC 数据,全球智能手机 出货量在 2012-2015 年呈现快速增长后增速放缓,2017 年达到峰值 14.84 亿部后, 连续三年出现下降,2020 年新冠疫情对用户消费水平的影响和智能手机相关企业的 停工停产导致全年智能手机出货量为 12.59 亿部,同比下降 9.2%,智能手机行业进 入存量竞争阶段。受益于需求回暖以及全球疫情好转,2021 年全球智能手机出货量 回升到 13.55 亿部,同比增长 7.63%,长期来看,考虑到新冠疫情反复以及手机渗透 率已经趋于饱和,我们认为智能手机供需已经趋于平衡,出货量增长动能不足。为了 在存量竞争中保持增长,手机厂商已经将重心放在功能差异化竞争中,寻求结构性增 量机会。
通信升级叠加多摄方案,关注射频与光学结构性机会。在智能手机销量增速放 缓的大背景下,5G 通信技术的应用普及和手机功能差异化竞争为电子行业带来结构 增量:
1)5G 引发换机热潮,驱动射频前端增长:据 IDC 数据,2019 年全球 5G 手机 出货量为 0.19 亿部,2020 年快速增长达到 2.55 亿部,同比增长 1242%,2021 年 继续保持高增长态势,前两季度出货量已达 2.43 亿部,预计全年出货总量将超过 5.7 亿部;根据中国信通院数据,2021年国内5G手机出货量为2.66亿部,同比增长63.5%。 手机更新换代带动部分模块价值量提升,以 iPhone 为例,射频前端的价值量从 iPhone7 的 22 美金提升至 41.30 美金,增速达到 87.7%;根据 QY research 数据, 2011-2020 年全球射频前端市场规模从 63 亿美元增至 202 亿美元,9 年 CAGR 为 13.82%;5G 技术的商用普及将进一步打开射频前端市场,根据 Yole 数据,2025 年 全球射频前端的市场规模将提升至 258 亿美元,5 年 CAGR 为 5.02%。
2)多摄像头方案推动镜头出货量稳步增长:伴随着全球智能手机行业进入存量 竞争时代,手机功能不断创新成为手机厂商保持竞争力的关键因素。手机光学方面, 摄像头专业化需求促使手机厂商持续进行镜头功能的创新,镜头多摄、高像素、光学 防抖、光学变焦等特性成为镜头创新热点。受益于多摄像头方案的渗透率不断提升, 单机搭载的摄像头数量持续上升,根据前瞻产业研究院,智能手机单机镜头搭载数量 已从 2015 年的 2 颗提升到 2020 年的 3.7 颗,根据 Frost&Sullivan 预计,单机搭载 的镜头将在 2024 年达到 4.9 颗。尽管手机出货量在 2017-2020 年经历三年负增长, 但全球智能手机镜头出货量持续正增长,根据 TSR 统计结果显示,2019 年全球手机镜头出货量达 48 亿颗,预计 2021 年将达到 57 亿颗,2019-2021 年 CAGR 为 9.0%。
3)光学镜头与模组联动,带动模组量价齐升。光学镜头和手机摄像头模组位于 行业中游核心位置,手机摄像头模组由光学镜头、音圈马达、红外截止滤光片和图像 传感器等主要零部件组成。根据头豹研究院数据,全球手机光学镜头市场从 2015 年 142.6 亿元增长至 2020 年的 355.6 亿元,2015-2020 年 CAGR 为 20.05%,预计 2023 年市场规模为 491.6 亿元。根据 TSR 数据,全球智能手机摄像头模组市场从 2018 年 225 亿美元增长至 2020 年的 330 亿美元,2018-2020 年 CAGR 为 21.66%。作 为光学镜头的主要应用场景,智能手机将继续为光学镜头行业提供增量空间。
AIoT 步入黄金成长期,万物互联加速。AIoT 即人工智能物联网,是指在物联网 的基础上叠加人工智能技术,在万物互联的场景中对海量的数据进行运算和分析,实 现人与设备、设备与设备互联的智能化。人工智能技术的快速发展叠加疫情之下居家 办公、远程办公拉动智能设备快速放量,根据国家统计局、住建部数据,中国扫地机 器人规模从 2015年的20.6 亿元增长至2019 年的 84 亿元,预计 2024 年将达到 231.4 亿元,2020-2024 年 CAGR 为 19.41%;根据 Strategy Analytics 数据,全球智能音 箱出货量由 2015 年的 225 万台增长至 2020 年的 1.5 亿台,2015-2020 年 CAGR 为131.62%,预计 2021 年为 1.63 亿台。根据 GSMA 数据,2019 年全球物联网连接设 备量达到 120 亿台,预计 2025 年设备总连接数将会达到 246 亿台,6 年 CAGR 为 12.71%。根据工信部数据,中国物联网设备连接数占全球的 30%,预计 2025 年将 会达到 80 亿台。在 AIoT 与下游应用深度融合背景下,我们判断 AIoT 已经进入快速 成长期。
AIoT 市场空间广阔,规模快速提升。根据 IDC 数据,2019 年全球 AIoT 市场规 模达到 2260 亿美元,预计 2022 年将达到 4820 亿美元,3 年 CAGR 为 28.64%;根 据艾瑞咨询数据,2019 年中国 AIoT 市场规模为 3809 亿,预计 2022 年将达到 7509 亿元,3 年 CAGR 为 25.39%。
半导体充分受益于 AIoT 快速发展。根据 Ericsson 数据,半导体在整个 AIoT 产 业链中所占的价值量大约为 10%,按照 2022 年全球 AIoT 市场规模为 4820 亿美元 计算,预计 2022 年 AIoT 产业链中半导体价值量约为 482 亿美元,规模超过 3000 亿元;根据 IC Insights 数据,2020 年中国物联网芯片市场规模为 622 亿元,预计 2025 年将达到 1236 亿元,5 年 CAGR 为 14.72%。AIoT 的快速发展离不开半导体 产业的支持,人工智能视觉识别、语音处理等需要 SoC(AI)芯片、庞大的数据量离不开存储芯片、设备的感知离不开传感模块,例如光学镜头、图像传感器等,半导 体产业与 AIoT 相辅相成,AIoT 也为半导体产业注入新的增长动能。
3.2. 数字芯片:“缺芯”背景下,关注 MCU+存储芯片
“缺芯”为国内 MCU 厂商带来替代机遇。2020 年“缺芯”危机导致部分车企 出现停产的情况,海外半导体企业纷纷发布涨价公告,MCU 单价普遍上涨 5~15%, 叠加中美贸易摩擦使得整车厂将目光投向国内 MCU 厂商,国内企业有望凭借技术积 累导入整车厂供应链并提高市场份额。
智能化/电动化提升汽车半导体价值。随着新能源汽车和智能驾驶汽车的逐步渗 透、单车对于功率芯片、电源芯片、控制芯片和存储芯片的需求日益提升,单车半导 体价值量也从传统燃油车的 450 美元提升至新能源汽车的 750 美元,单车平均 MCU 用量也从燃油车的 70~150 颗提升至电动汽车的 200~300 颗,汽车成为 MCU 市场主 要增长点。
海外厂商垄断,MCU 替代空间大。国外半导体企业在汽车、工业等中高端 MCU领域基本处于垄断地位,根据 CSIA 数据,2019 年车载 MCU 市场分布为意法半导体 (22%)、恩智浦(22%)、微芯(15%)、英飞凌(14%)、德州仪器(9%)、瑞萨(7%) 等,国内厂商处于追赶状态;根据 IC Insights 数据,2021 年全球 MCU 市场规模为 196 亿美元,预计 5 年 CAGR 为 6.7%;其中汽车 MCU 规模为 76 亿美元,约占 39%, 预计 5 年 CAGR 为 7.7%。
存储市场逐渐回暖。根据 WSTS 数据,2018 年全球存储芯片市场规模达到峰值 1580 亿美元后逐步下行,但随着 AIoT 与下游汽车、工业、通信等领域的深度融合, 各领域智能化进程大幅增加了数据量,相应的提升了对于存储的需求,同时叠加“缺 芯”涨价潮和疫情好转,全球存储市场回暖。根据 IC Insights 数据,2021-2021 年 全球存储市场规模分别为 1552、1804 和 2196 亿美元,2021 年存储芯片分布为 DRAM(56%)、NAND Flash(41%)、NOR Flash(2%)。
汽车智能座舱、娱乐系统拉动存储需求高增。汽车电动化和智能化进程加速,新 能源智能汽车产生的数据量相对传统燃油车大幅增加,主要系智能座舱、车内娱乐系 统升级所致。根据 HIS 数据,2020 年全球汽车存储芯片市场规模达到 34 亿美元, 预计 2023 年将达到 59 亿美元,3 年 CAGR 为 20.17%。
3.3. 模拟芯片:穿越周期,新兴领域助力市场扩容
电源管理芯片是最大细分市场。模拟芯片主要分为电源类芯片、信号链芯片和其 他芯片三大类。信号链芯片主要对温度、声音、光、电等模拟信号进行接收、转换、 放大、过滤并最终通过数模转换芯片将其转换为数字信号,以便数字芯片进行存储和 计算。常见的信号链芯片包括放大器、数模转换器、比较器和接口芯片等。电源类芯 片是所有电子设备的电能供应心脏,负责电子设备所需电能的变换、分配和检测等管 控工作,对电子设备而言是不可或缺的,其性能的优劣和可靠性对整机的性能和可靠 性有直接影响,电源类芯片一旦失效将导致电子设备停止工作甚至损毁,是电子设备 的关键器件。电源类芯片存在于几乎所有的电子设备中,已经成为模拟芯片最大细分 市场。根据 WSTS 数据,2020 年全球模拟芯片市场规模为 557 亿美元,占全球半导 体市场规模的 13%;根据 Frost&Sullivan 数据,2020 年全球电源类芯片市场规模为 329 亿美元,占全球模拟芯片市场规模的 59%;根据 IC Insights 数据,2020 年全球 信号链芯片市场规模为 99 亿美元,占全球模拟芯片市场规模的 18%。根据 IC Insights 数据,全球模拟芯片市场规模从2019年的552亿美元增长至2021年的741亿美元, 2019-2021 年 CAGR 为 15.86%,预计 2022 年全球模拟芯片市场规模将达到 832 亿 美元。
新兴应用领域成为电源管理芯片市场规模增长主要驱动力。在 AIoT、5G 等信息 技术与下游汽车、工业、通信等领域深度融合的背景下,新能源,工业控制、通信基 站、数据中心等新兴应用领域将成为国内电源管理芯片市场规模增长的新驱动力,为 电源管理芯片带来显著的增量需求。根据 IDC 数据,2021-2025 年汽车模拟芯片市 场 CAGR 有望达到 13.2%;工业模拟芯片市场规模 CAGR 有望达到 4.5%,新兴应 用领域的兴起为行业提供新的利润增长点。
电源 IC 细分种类多,全球出货量领先。电源类芯片包括电池管理芯片、AC-DC 芯片、DC-DC 芯片、LED 驱动芯片、栅极驱动芯片等。电池管理芯片主要用于确保 电池安全稳定输出电能,延长电池使用寿命,具体又可细分为计量芯片、充电管理芯 片、监测和平衡芯片、输入保护芯片和快充协议芯片;AC-DC 芯片用于将高压交流 转为直流并降压;DC-DC 芯片又包括线性稳压器 LDO 和开关稳压器(狭义 DC-DC 芯片),线性稳压器用于实现降压,开关稳压器用于实现降压、升压、输出恒定电压 以及转换电压;LED 驱动芯片用于驱动 LED 发光或使 LED 模块组件正常工作;栅极 驱动芯片用于 MOSFET、IGBT 等功率器件的导通。根据 IC Insights 数据,2020 年 电源类芯片是全球出货量最多的半导体芯片,出货量达到 651 亿颗,产品广泛应用 于家用电器、手机及智能穿戴、汽车、工业等领域。
下游应用需求旺盛,电源类芯片市场规模快速增长。根据 SEMI 数据,2015-2017 年全球电源管理芯片产值分别为 191、198、223 亿美元;前瞻产业研究院根据行业 发展状况,预测 2018 年全球电源管理芯片市场规模约为 250 亿美元;根据 TMR 数 据,预计 2026年全球电源管理芯片市场规模将达到565亿美元,2018-2026年CAGR 为 10.73%。根据赛迪顾问数据,2012-2018 年中国电源管理芯片市场规模由 430.68 亿元增长至 681.53 亿元;根据 Frost&Sullivan 数据,2025 年中国电源管理芯片市场 规模将达到 234.5 亿美元(1641.5 亿元),2018-2025 年 CAGR 为 13.38%。
信号链芯片:模拟与数字的桥梁。信号链芯片主要对温度、声音、光、电等模拟 信号进行接收、转换、放大、过滤并最终通过数模转换芯片将其转换为数字信号,以 便数字芯片进行存储和计算。
信号链国产替代可期。根据 IC Insights 数据,全球信号链芯片市场规模将从 2016 年的 84.1 亿美元增长至 2023 年的 118.2 亿美元,7 年 CAGR 为 5%。由于微 弱信号、高频信号处理技术壁垒相对电源芯片更高,我国信号链产品进口替代处于起 步阶段,国内厂商正在汽车、工业等领域积极树立标杆客户。
3.4. 传感器:CIS 注入增长新动能
CMOS 图像传感器(CIS)是最重要的传感器之一。图像传感器是当今应用最普 遍、重要性最高的传感器之一。其主要采用感光单元阵列和辅助控制电路获取对象景 物的亮度和色彩信号,并通过复杂的信号处理和图像处理技术输出数字化的图像信息。 CMOS 图像传感器是一个高度集成的图像系统芯片。当外界光线照射到 CMOS 图像 传感器上的时候,传感器拥有的感光单元阵列会发生光电效应,光电效应使得阵列上 的每个感光单元产生对应外界色彩和亮度的电荷信号,之后信号会被模拟-数字转换 电路转换成数字图像信号,从而还原出现实的影像。
得益于多摄手机的广泛普及和安防监控、智能车载摄像头和机器视觉的快速发 展。CIS 整体出货量及销售额不断扩大,根据 Frost&Sullivan 数据,2025 年全球 CIS 出货量将可达 116.4 亿颗,5 年 CAGR 为 8.5%;全球 CIS 销售额将达到 330 亿美元, 5 年 CAGR 为 11.9%:
1)汽车 CIS 市场规模增速最快。根据 Frost&Sullivan 数据,2025 年汽车 CIS出货量和销售额将分别达到 9.5 亿颗和 53.3 亿美元,5 年 CAGR 分别为 18.9%和 21.4%。
2)安防升级拉动需求增长。安防领域从录像带录像机(VCR)和数字视频录像 机(DVR)迈入到网络视频录像机(NVR)时代,视频监控系统的复杂度逐步提高, 对 CIS 性能提出新的要求,根据 Frost&Sullivan 数据,2025 年安防 CIS 出货量和销 售额将分别达到 8 亿颗和 20.1 亿美元,5 年 CAGR 分别为 13.8%和 18.2%。
3)机器视觉兴起。5G 和 AIoT 的落地,为无人机、扫地机器人、AR/VR 等新 兴视觉应用领域注入新活力,根据 Frost&Sullivan 数据,2025 年机器视觉 CIS 出货 量将达到 3.92 亿颗,5 年 CAGR 为 35.7%。
3.5. 中美芯片设计企业对比
差距仍在,替代可期。我们分别从数字芯片和模拟芯片设计来看中美半导体厂商 的基本情况:
1)数字芯片:国内以韦尔股份、兆易创新、北京君正为代表的数字芯片设计企 业与美国高通、博通等国际领先企业在市值、营收、利润规模以及反映公司经营状况 的财务指标上还有差距;在产品上国内企业涉及 MCU、存储芯片、AI 等,产品维度 不及美国数字芯片设计厂商,未来可在更多数字芯片品类布局。
2)模拟芯片:国内模拟芯片设计企业同样在市值、营收/盈利规模等指标上较国 际领先企业 TI、ADI 等存在较大差距,但模拟芯片细分品类多,国内企业已在多个领 域实现突破,例如电源类的 AC-DC 芯片、DC-DC 芯片、线性稳压器 LDO、LED 驱 动芯片等,并且积极在信号链产品上布局,未来有望在模拟芯片设计领域实现全面替 代。
4. “双碳”带来的功率器件结构机会
4.1. 新能源汽车、新能源发电场景功率器件增量显著
“碳中和”成为全球共识,新能源汽车、新能源发电等产业深度受益。全球变 暖问题日益凸显下“碳中和”概念成为全球共识,以光伏、新能源车位代表的清洁能 源领域在全球受到大力推广。全球各国都相继制定了政策推动清洁能源的快速发展, 如中国发布“力争于 2030 年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060 年前实现碳中和” 的目标。受益于双碳时代背景,以新能源汽车、新能源发电为代表的产业将迎来长期 发展机会,功率器件作为核心零部件也将随着迎来发展机遇。
功率器件持续迭代升级,向高压、高功率、低功耗方向发展。功率器件从二极 管、晶闸管发展到 MOSFET、IGBT,再到第三代半导体器件,经历了长期的技术积 累和产品迭代,技术门槛不断提高。随着电动汽车、新能源发电、工业控制等下游应 用的快速发展,对高压、高电流、高频率、高功率的需求推动功率器件厂商不断优化 升级,在更新换代的过程中国产厂商有望实现新突破。
目前的功率器件以硅基的二极管/MOSFET/IGBT 等器件为主,其中 MOSFET 是最大的细分品类。全球 MOSFET 器件市场规模在 2019 年约为 84.20 亿美元,2020 年受疫情影响出现下滑,2024 年预计回升至 77.02 亿美元。中国 MOSFET 器件市 场规模在 2019 年约为 33.42 亿美元,占全球市场的 39.69%,2024 年约为 29.70 亿 美元。
IGBT 市场规模低于 MOSFET,发展潜力较大。根据 Omdia 的统计和预测,全 球 IGBT 市场规模 2024 年预计达到 66.19亿美元,2020-2024 年复合增速约为5.16%; 中国 IGBT 市场规模 2024 年预计达到 25.76 亿美元,2020-2024 年复合增速约为 4.34%,中国市场占全球比例约为 40%左右。
碳化硅性能优越性显著,市场规模有望快速扩大。除去硅基半导体器件之外, 半导体材料目前已经发展到第三代。第一代半导体材料以硅、锗为代表,应用最为普 遍;第二代材料以砷化镓、碲化铟为代表;第三代材料以碳化硅、氮化镓为代表。 SiC 材料和传统的 Si 材料相比,具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和电子漂移 速度、功率密度大等特性,可以同时达到高电压和高频率的要求,并且具有更好的散 热性能,可有效降低功耗,因而在功率半导体领域具有得天独厚的优势。
由于碳化硅材料的出色性能,尤其契合功率器件的长期发展需求,Yole 预测碳 化硅器件市场规模在未来几年将大幅扩张。根据 Yole 的数据,2021 年全球 SiC 器件 的市场规模约为10.90亿美元,2027年将增长至62.97亿美元,复合增速高达33.95%。
新能源汽车领衔,光伏风电增量显著。汽车电气化带来功率器件的激增,IGBT 或 SiC MOSFET 应用在包括电驱、OBC、空调等多个车载模块中,MOSFET 可以 应用在智能座舱、控制系统等模块。光伏逆变器是光伏发电的核心零部件,而 IGBT (MOSFET)是逆变器的核心模块。随着新能源汽车渗透率提高、光伏风电建设持 续推进,功率器件行业也将同步受益。
中国新能源汽车 2021 年销量达到 352 万辆,同比增速高达 158%,且预计未来 几年仍将保持快速增长态势。2020 年全球光伏逆变器出货量约为 156GW,同比增 长 13.04%,2025 年出货量预计达到 388GW,2020-2025 年复合增速约为 20%。IGBT 作为新能源汽车逆变器、光伏逆变器内部核心半导体器件,也将迎来长期发展机遇。
4.2. 功率器件海外厂商占据主导地位,国产厂商有待提升
功率器件国产化率低,产业链亟需自主可控。全球功率半导体尤其是高端的功率 器件主要被英飞凌、安森美、三菱、富士等欧美日大厂占据,其中英飞凌/德仪/安森 美位居前三,分别占据 13.49%/8.45%/6.76%市场份额;在中国市场中,英飞凌/安 森美/德仪位居前三,分别占据 12.99%/7.89%/7.01%市场份额,国产厂商中仅有华 微电子进入前 10,市场份额为 2.10%,位居第 10 名。国产厂商难以进入市场份额前 十,未来提升空间很大。
IGBT 等技术门槛更高的产品市场同样被海外巨头把控。全球 IGBT 分立器件市 场同样被欧美日半导体龙头牢牢把握,其中英飞凌/安森美/富士电机位居三甲,分别 占据 30.22%/11.29%/7.92%的市场份额,国产厂商仅有华微电子进入前 10,占比 2.41%,位居第 10;中国 IGBT 分立器件市场前三名分别是英飞凌/安森美/意法半导 体,分别占据 24.28%/17.00%/4.83%市场份额,国产厂商仅有华微电子和华润微进 入前 10,分别占比 4.71%/3.65%,分别位居第 4/5 名。
4.3. 海内外功率厂商规模差距大,国产厂商享受国产替代溢价
国产功率半导体厂商收入规模低。中国头部功率器件厂商 2021 年收入规模折合 美元均小于 7 亿美元,扬杰科技/安世半导体/华润微位居前三,功率半导体收入折合 美元分别为 6.73/6.72/5.94 亿美元;而国际巨头英飞凌、安森美 21 年功率半导体收 入则高达 48.69/20.51 亿美元。
国内龙头净利率水平偏高 。中国头部企业平均毛利率和净利率分别为 36.51%/21.47%,海外头部企业则为 35.81%/10.70%,由于参考的是公司整体的利 润率水平,所以净利率的差异与海外公司业务更加多元化有关。
5. 设备材料国产替代加速
5.1. 政策、资本、市场加速国产替代
中美贸易摩擦以来,我国半导体产业链自主可控迫在眉睫。为加速半导体产业链 自主可控进程,政府出台了一系列政策支持半导体产业链的发展;同时国家大基金一 期、二期的投入带动了大量民间资本涌入半导体行业,我国半导体行业迎来快速发展。 此外,5G、数据中心等新应用带动了芯片新需求,市场短期出现供不应求,国内厂 商迎来替代机遇。
美国对中国硬科技领域封锁战略不动摇,国内持续政策扶持。在党百年奋斗重 大成就和历史经验决议中,明确了科技自立自强是国家发展的战略支撑,健全新型举 国体制,强化国家战略科技力量,加强基础研究,推进关键核心技术攻关和自主创新, 强化知识产权创造、保护、运用,加快建设创新型国家和世界科技强国。半导体作为 核心硬科技,政策面支持将持续向好。
国家大基金二期有望带动社会融资规模超万亿元。国家大基金一期募资规模达 到了 1387 亿元,带动社会融资约 5145 亿元,撬动杠杆高达 1:5;国家大基金二期主 要聚焦于半导体设备、材料等上游领域,致力于完善半导体行业的重点产业链,二期 注册资本 2041.5 亿元,若仍按一期 1:5 的杠杆计算,二期有望撬动超过 1 万亿元社 会融资。
晶圆厂扩产带来设备、材料需求增加。2021 年以来,随着 5G 应用拓展、汽车 电子等的兴起,全球芯片产能供不应求,各个晶圆厂纷纷开启扩产计划。台积电预计 有 6 条产线扩产,三星将在美国德州扩产,联电也将在厦门、苏州新建产线;国内厂 商中芯国际、华虹半导体也将新建或扩产 6 条产线,其中 2021-2023 年将新增北京、 上海、绍兴、宁波、无锡等晶圆厂产线。
5.2. 替代空间广阔,国内企业差距不断缩小
半导体设备、材料是半导体产业链发展的支撑,替代空间十分广阔。从市场规 模来看,光刻设备、刻蚀设备和薄膜沉积设备是主要前道设备,2020 年全球市场规 模分别为 134.3 亿美元、124.1 亿美元、117.8 亿美元;半导体材料中硅材料、电子 气体、掩膜、光刻胶及其配套试剂是占比前四的晶圆制造材料,2019 年全球市场规 模分别为 123.7 亿美元、43.7 亿美元、41.5 亿美元、40.5 亿美元。从竞争格局来看, 美、日、欧企业占据市场绝大部分份额:AMAT、ASML、LAM、TEL 几乎占据市场 70%的设备份额;材料细分领域较多,虽然没有被少数几个企业占据全部半导体材料 市场,但是细分领域内的 70%份额依旧被少数几个龙头占据,且企业以日本、美国 为主。综合空间、格局来看,我国设备、材料的替代空间十分广阔。
虽然我国半导体企业起步较晚,但是随着政府支持、资本推动、企业改革等措施 落地,我国半导体企业也取得了一些成果。国内涌现出一批优秀的设备、材料企业, 在承担“02 专项”以来,不断在各自领域取得突破,并实现了部分国产替代。
部分国产半导体设备企业已具备全球竞争力,并实现批量供货。部分国产厂商 凭借技术实力优势已在长江存储、华虹等公开招标中中标。以长江存储为例,公开招标数据显示 2017-2021 年北方华创在长江存储共中标 46 次、131 台设备,屹唐股份 在长江存储共中标 46 次、100 台设备,中微公司在长江存储共中标 37 次、59 台设 备,盛美上海在长江存储共中标 29 次、35 台设备。其中中微公司刻蚀设备中标数量 在所有刻蚀厂商中位列第三,累计 58 台,仅次于 Lam、东京电子,高于 AMAT,表 明中微公司在刻蚀设备领域已具备相当的国际水平技术竞争力。
晶圆制造、芯片封装环节需要半导体材料的支持,不同制程所需材料精度不同。 半导体芯片制造过程就是物理和化学的反应过程,半导体材料的应用决定了摩尔定律 的持续推进,决定芯片是否将持续缩小线宽。目前我国不同半导体制造材料的技术水 平不等,但整体与国外差距较大,存在巨大的国产替代空间。
5.3. 国产替代路径清晰
对于美日欧韩等发达国家,半导体行业已经是一个成熟的行业,龙头企业的发展 模式基本固定,而我国半导体企业起步较晚,其发展可以借鉴海外龙头企业的发展历 程,并最终赶上先进梯队。我国半导体产业经过十几年的快速发展,设备、材料领域 涌现出一批领先企业,但是与海外龙头差距仍较大,发展空间仍然较大。
对比中美半导体设备头部企业的营收规模以及经营产品,国内企业的发展空间 仍然巨大。2021 年,海外设备龙头 AMAT、ASML、LAM、TEL 营收规模均超百亿 美元,而国内企业营收最高的北方华创 2021 年营收为 97 亿元,营收排名第二的中 微公司 2021 年营收为 31 亿元,同时国内部分细分领域龙头企业净利润不足 1 亿元, 距离稳定盈利还有较大成长空间。从经营产品种类来看,海外龙头企业多为全品类的 平台型公司,而国内目前仅北方华创、中微公司、拓荆科技、盛美山海等企业有超过两种设备量产,国内企业设备品类拓展也具有较大的发展潜力。
由于全球半导体材料头部企业多为日本企业,国产替代迫切性没有设备强,国内 企业发展较为缓慢,替代空间较大。海外半导体材料龙头多为化工行业龙头,业务多 样,半导体仅是应用分支之一,而我国半导体材料企业多为单一领域的精耕者,以上 我们可以对比国内外龙头营收规模即可看出。
结合国外企业发展历程以及国内企业的发展现状,国内企业多从单一领域做起, 并逐渐成为该领域的领先企业,之后不断布局其他设备或材料业务向平台化方向演进。
6. 投资分析
年初以来,疫情叠加手机产业链需求出现波动,电子板块较年初回调较多。展望 2022 年下半年,我们认为 AIOT、新能源汽车、双碳等下游市场景气度有望持续提升, 带动上游数字模拟设计公司和功率半导体业绩增长,设备材料国产化率仍有较大提升 空间,看好三个方向。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站
电子行业深度研究:国产替代方兴未艾,消费复苏拐点可期
(报告出品方/作者:安信证券,马良)
1.全年行情总览:电子板块处于估值低位,关注国产化、高成长赛道
1.1.业绩:板块分化明显,半导体设备业绩亮眼
整体:营收方面,22Q1-Q2 电子行业整体营收同比有较大幅度下滑,22Q3 同比环比均有 所增长;业绩方面,自 2022 年以来,受宏观经济疲软、需求不振等因素影响,电子行业 整体业绩同比加速下滑,22Q3 总体归母净利润为 344 亿元,同比下滑 43%,前三季度总 体归母净利润为 1676 亿元,同比下滑 28%。
细分:子版块分化明显,半导体设备业绩亮眼。2022 年前三季度,受益于晶圆厂产能扩 张,半导体设备板块成长强劲,实现营收 144 亿元,同比增长 58.93%,实现归母净利润 24 亿元,同比增长 116.68%。光学光电子板块受消费疲软影响较大,面板/LED/光学元件 板块归母净利润分别同比下滑 99.36%/24.01%/385.63%。
1.2.涨跌幅:电子排名垫底,消费电子回调幅度最大
全行业:本年(2022.1.1-2022.12.08)上证综指上涨-12.16%,深证成指上涨-23.34%, 沪深 300 指数上涨-19.86%,申万电子板块上涨-33.56%,电子行业在全行业中的涨跌幅 排名为 31/31。
电子行业:本年(2022.1.1-2022.12.08)其他电子板块在电子行业子板块中涨幅最高, 为-14.42%,消费电子板块涨幅最低,为-38.14%;进一步细分来看,其他电子板块(归 属于其他电子)涨幅最高,为-14.42%,数字芯片设计板块涨幅最低,为-40.90%。
1.3.PE:电子行业 PE 为 30.15 倍,估值处于历史低位
电子行业:截至 2022.12.08,沪深 300 指数 PE 为 10.83 倍,10 年 PE 百分位为 25.80%; SW 电子指数 PE 为 30.15 倍,10 年 PE 百分位为 15.35%,处于历史低估区间。
电子行业子版块:截至 2022.12.08,电子行业子版块 PE/PE 百分位分别为半导体(43.73 倍/7.78%)、消费电子(18.41 倍/2.72%)、元件(23.55 倍/3.54%)、光学光电子(26.33 倍/21.52%)、其他电子(25.16 倍/5.19%)、电子化学品(39.56 倍/5.45%)。
2.半导体:国产替代需求不断提升,把握景气向上细分赛道
2.1.半导体设备材料零部件:重点看好掩膜版和设备零部件领域
2.1.1.半导体设备:晶圆厂扩产拉升设备景气度,国产化进程持续推进
在 5G、物联网、汽车电子、云计算等需求的带动下,半导体市场需求持续增长。根据 WSTS 的数据,全球半导体 2021 年市场规模达 5558.9 亿美元,增速从 2020 年的 6.8%上升到26.2%。 预计 2022 年/2023 年将分别同比增长 10.4%/4.6%,市场规模达到 6332.4/6623.6 亿美元,增 速有所放缓。
半导体厂商的资本开支提高将带动设备市场规模高成长。根据 SEMI 统计,全球半导体设备 市场规模从 2013 年的 318 亿美元增长至 2021 年的 1026.4 亿美元,年复合增长率达 13.91%, 2021 年实现同比增长 44.16%,预计 2022 年/2023 年全球半导体设备市场规模将分别增至 1175/1208 亿美元。另外,中国半导体设备销售额从 2013 年的 33 亿美元增长至 2021 年的 296.20 亿美元,年复合增长率高达 27.58%,远超全球市场增速,预计 2022 年/2023 年中国 半导体设备市场规模将分别增至 371/381 亿美元。近年来全球半导体产业链呈向中国大陆转 移趋势,中国半导体设备市场国产替代进程明显。
全球半导体设备市场按照半导体生产过程的不同阶段,可以分为晶圆制造设备、封装设备、 测试设备和前端其他设备。根据 SEMI 数据,2021 年全球半导体设备市场规模 1026 亿美元,其中晶圆制造、测试、封装设备分别约为 880 亿美元、78 亿美元、70 亿美元,占比分别为 85%、8%、7%。在前道晶圆制造设备中,占比最高的是薄膜沉积设备和刻蚀设备,分别为 28% 和 22%,其次是光刻设备,占比约为 20%,累计市场规模占比近 70%;除此之外,工艺过程量 检测设备也是质量监测的关键,占前中道投资比重约 13%;其他设备占比相对较小。
2.1.2.半导体设备零部件:半导体设备行业支撑,国产替代任重道远
半导体零部件是保障半导体设备战略安全的瓶颈环节。半导体设备是延续半导体行业“摩尔 定律”的瓶颈和关键,而半导体设备厂商绝大部分关键核心技术需要物化在精密零部件上,或 以精密零部件作为载体来实现。半导体设备由成千上万个零部件组成,零部件的性能、质量 和精度都共同决定着设备的可靠性与稳定性。半导体精密零部件不仅是半导体设备制造环节 中难度较大、技术含量较高的环节之一,也是国内半导体设备企业“卡脖子”的环节之一。
按照半导体设备市场规模成本率零部件成本占比的公式进行测算。据我们测算,2021 年全 球半导体零部件市场规模约 439.3 亿美元,其中中国大陆市场规模为 134.7 亿美元,占比 30.7%。
2.1.2.1.半导体零部件短缺,设备厂商饱受困扰
根据 IC Insights 的数据,预计 2022 年半导体资本开支将增长 21%,达到 1855 亿美元, 再 创历史新高,资本开支的高成长拉动上游设备需求增长,进而带动零部件需求持续提高。
半导体零部件的短缺限制了设备公司产能提高以及产品交付。国际半导体设备巨头 AMAT 和 ASML 都在 22Q2 投资者会议中提到,公司受到上游零部件产品供应短缺的困扰。 来自美国、日本和德国的零部件交货时间显著增加,主要短缺的产品有高级传感器、 精密温度计、MCU 单元和电力线通信(PLC)设备。例如 PLC 设备,交货时间更是被推迟 了12 个月以上。相比于半导体设备厂商,零部件厂商重资产占比更高,因此扩产速度相对 较 慢,这也加剧了半导体零部件的短缺。
目前,部分相关零部件厂商布局扩产,如陶瓷封装基版的龙头日本京瓷集团投资 625 亿日元 扩产,以及真空泵龙头 Edwards 在韩国牙山市的工厂于 2022 年 6 月投产。ASML 预计 2023 年 零部件缺货情况会有所缓解。 海外厂商主导市场,国产自给率较低。石英、反应腔喷淋头、边缘环等自给率大于 10%,各 种泵、陶瓷部件自给率在 5%-10%之间,射频发生器、机械手、MFC 等自给率在 1%-5%之间, 阀门、测量仪器等自给率甚至不到 1%。
2.1.2.2.射频电源:市场规模 26 亿美元,英杰电气实现突破
半导体射频电源主要应用于刻蚀设备、PVD 和 CVD 设备。我们粗略估算,2022 年全球半导体 射频电源市场规模超过 26 亿美元,其中用于刻蚀设备的份额约 11.81 亿美元,用于薄膜沉 积设备的份额约 14.12 亿美元,还包括少量的其他设备,如等离子注入设备。
从竞争格局来看,全球射频电源市场是寡头市场,被美国万机仪器(MKS)和美国先进能源工 业(AE)垄断,集中度较高。MKS 的 RF 射频电源主打 Elite 系列,采取高速闭环控制、E 类 RF 卡座和开关调制器设计,可实现卓越的输出性能。AE 的 RF 射频电源主打 Cesar 系列,采 用紧凑流线型设计和标准平台封装,并使用主动式前面板和 CEX 操作模式。 目前,国内亦有厂商如英杰电气在射频电源领域有所突破,公司和中微半导体有深度合作, 从 MOCVD 设备切入,取得了客户的信任,并扩展到业内更多的客户,应用范围包括等离子注 入、CVD、PECVD 等环节。产品角度来看,英杰电气主打 RHH 系列射频电源,具有 13.56MHz、 27.12MHz 和 40.68MHz 三档输出频率,频率稳定精度±0.005%,额定输出时效率达到 75%(MKS 的 Elite 系列效率可大于 85%,仍存在一定差距)。公司将采用 FPGA 作为射频信号处理,结 合脉冲功率闭环控制,运用自主跳频算法控制,响应速度达到 US 级。目前,公司已实现其小 批量试制并交客户测试。
2.1.2.3.机械类:产品种类繁多,国产替代正当时
机械类零部件在半导体设备中起到构建整体框架、基础结构、晶圆反应环境和实现零部件特 殊功能的作用,保证反应良率,延长设备使用寿命的作用,主要包括金属工艺件(主要有反 应腔、传输腔、过渡腔、内衬、匀气盘等)、金属结构件(主要有托盘、冷却板、底座、铸钢 平台等)以及非金属机械件(主要有石英、陶瓷件、硅部件、静电卡盘、橡胶密封件等)。
从竞争格局来看,半导体机械零部件的全球龙头包括日本的 Ferrotec、中国台湾地区的京鼎 精密等。Ferrotexc 主要生产真空密封件、石英部件、陶瓷部件和碳化硅部件等机械零部件。 京鼎精密则主要生产金属类机械零部件,主要涉及工艺零部件、结构零部件、模组等产品。
2.1.2.4.全球半导体用真空泵:市场规模 19 亿欧元,国产替代空间广阔
真空泵是真空获得设备中的主要种类,用于获得、改善以及维持真空环境。半导体器件不同 材料层之间混入气体分子会破坏器件的电学或光学性能,故而真空系统对芯片的性能和良率 直接造成影响。真空泵应用于晶圆制造过程中的单晶拉晶、LoadLock、刻蚀、CVD、ALD、封 裝、测试等清洁或严苛制程。半导体真空泵对产品的可靠性、定制化以及能源效率具有较高 的要求。
根据 ISVT 估测,2017-2020 年全球真空泵的市场规模为 44.9、48.8、45.4、45.8 亿欧元, 市场规模相对稳定;2020 年半导体用真空泵需求占比达到 42%左右,全球半导体领域真空泵 市场需求约 19.24 亿欧元。 全球半导体真空泵市场由国际厂商主导,海外厂商占据了超过 90%的市场份额。2021 年 Edwards(已被 Atlas 收购)、Ebara 和 Pfeiffer Vacuum 市占率分别为 48%、24%和 13%, 合计占据了超过 80%的市场。国内厂商份额不足 5%,有着较大的国产替代空间。
国内半导体真空泵的主要厂商是汉钟精机和中科仪。其中汉钟精机主要采用螺杆干式真空 泵,拥有 PMF、iPM、iPH 系列干式真空泵产品。公司经过多年发展和积累,在螺杆、涡旋、 离心等不同领域已拥有自己雄厚的技术实力。汉钟精机的产品为螺杆干式真空泵,在高严苛、 粉尘多的制程中更有优势,而爪式真空泵排气道出气距离长,容易造成电机负载过高。未来 随着半导体制程越来越严苛,螺杆真空泵的优势将逐步体现。目前,汉钟精机与国内部分机 台商、晶圆厂都已有合作,并有一定的小批量出货。同时,公司产能正在不断释放。公司 8 月 29 日披露投资者关系活动记录表显示,台中厂三期已于今年上半年投入使用,上海厂三 期预计明年一季度投入使用。
2.1.3.半导体材料:国产替代空间广阔,重点关注具备逆周期性的掩膜版赛道
2.1.3.1.大陆市场占比持续提高,国产替代空间广阔
根据 SEMI 数据,受半导体产业整体大环境影响,2015-2021 年全球半导体材料行业市场规模 呈波动变化趋势,2018 年在晶圆制造厂和封装厂出货增长和先进工艺发展的推动下,全球半 导体材料市场首次超过 500 亿美元;在全球半导体产品的强烈需求的影响下,2021 年全球半 导体材料市场规模达到 643 亿美元,2015-2021 年 CAGR 超过 5%,预计 2022 年市场规模达 698 亿美元。 中国大陆半导体材料市场规模2021年增长至119亿美元,2015-2021年复合增长率为10.06%; 2020 年中国大陆半导体材料市场规模超过韩国成为全球第二,同比增速为 11%,是全球仅有 的两个增长市场之一,亿欧智库预计 2022 年将达到近 145 亿美元的市场规模。
从半导体材料的国产化情况来看,6 英寸和 8 英寸的半导体硅片已经实现了一定规模的国产 替代,12 英寸正在快速发展,主要企业包括立昂微和沪硅产业。相比之下,电子特气、掩膜 版、光刻胶等半导体材料的自给率仍处于较低水平,国产替代空间较大。
2.1.3.2.掩膜版:具备逆周期属性,新品开发+国产替代双重增长逻辑
短期看,在下游领域(半导体、面板)整体景气度低迷的环境中,新品开发加速,开模 板的数量增加,掩膜版的需求大幅攀升。与整体行业的下滑趋势背道而驰,具备逆周期 属性。
长期看,无论是半导体芯片还是平板显示行业,中国大陆的代工厂建设规模高于全球, 并且聚焦成熟制程,中国大陆的市场份额快速提升,国产替代空间广阔。
掩膜版(Photomask)又称为光掩模、光罩、光刻掩膜版,被认为是光刻工艺的“底片”。下 游企业利用成品掩膜版,将设计好的电路图形通过曝光光源的方式印刻在下游制程材料上。 掩膜版主要应用于半导体芯片、平板显示、触控、电路板等行业。
IC 掩膜版用于晶圆制造以及封装工序中。根据 SEMI 的数据,全球晶圆制造材料市场规模逐 年增长,从 2016 年 248 亿美元增长至 2021 年 404 亿美元,预计 2022 年达到 450 亿美元, YoY +11.4%。其中,2020 年掩膜版占比 12%。由此推算,我们估算 2021 年全球用于晶圆制造 的 IC 掩膜版市场规模约 48.5 亿美元。近些年的缺芯行情+半导体逆全球化引发了全球晶圆 厂的大幅扩产,中国大陆晶圆厂建设规模全球第一,将进一步提升 IC 掩膜版市场份额。SEMI 预计从 2021H2-2024 年,将有 25 家新建的 8 英寸晶圆厂投入运营,其中中国大陆 14 家,预 计全球 8 英寸产能将增加 18%。随着 12 英寸硅片的普及,新增扩建的 60 家 12 英寸晶圆厂将 投入运营,其中中国大陆 15 家。规模提升+国产替代为国内掩膜版厂商提供广阔市场空间。
根据 Omdia 的数据,2021 年全球平板显示掩膜版的市场规模预计为 60 亿元,中国大陆占比 约 52%。国内平板显示产业规模不断扩张,自给率稳步提升,中国大陆地区的面板产能已经 位居世界第一。根据清溢光电 2021 年年报,预计 2023 年有 18 条 8.5/8.6 代高精度 TFT 产 线,以及 22 条 6 代及以下高精度线完成建设并投产。下游的话语权不断提升为掩膜版厂商 带来了良好的发展前景。
掩膜基板是用于制作掩膜版的主要材料,主要使用石英玻璃或苏打玻璃制成。在掩膜版厂商 就近配套的战略倾向,以及国产替代+产业链自主供应的大趋势下,自给率有望大幅提升。根 据中研网的数据及预测,2019 年中国空白掩膜版的市场规模约为 5.1 亿美元,其中自给规模 仅为 1.14 亿美元,自给率 22.4%左右。2030 年预计需求规模达到 11.5 亿美元,同时自给规 模达到 7.12 美元,自给规模复合增长率高达 18.1%,自给率 61.9%。目前,国内有石英股份 和菲利华两家公司涉及半导体领域的石英制造,实现为掩膜基版供应石英材料。
平板显示方面,根据 Omdia 统计,2020 年全球平板显示领域前五厂商分别为 Photronics、 SKE、HOYA、LG-IT、清溢光电,合计占全球销售规模的 88%。国内第二的路维光电以 4.6%的 市占率位居全球第八名。清溢光电主要聚焦在 G8.5 及以下,而路维光电在 G11 超高世代的 细分领域颇具规模,以 13.97%的市占率位居全球第四名。半导体芯片掩膜版领域,主要分为 晶圆厂自供(In-house)和第三方厂商两种,In-house 主要目的是快速响应流片,投资回报 率较低,而第三方厂商以供应成熟制程掩膜版为主。第三方市场主要由美国 Photronics、日 本 DNP 和 Toppan 掌握。
2.1.3.3.硅片:扩产滞后下游需求,供需缺口有望维持
晶圆厂扩产陆续建设完成,硅片需求攀升。硅片扩产预计 2023H2 陆续释放,滞后于晶圆厂, 供需缺口有望维持。 半导体硅片是生产集成电路、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料,是半导体产业链 基础性的一环。硅片是半导体晶圆制造材料中占比最高的品类,2020 年高达 35%。目前 90% 以上的半导体产品使用硅基材料制造。半导体硅片行业属于技术密集型行业,具有研发投入 高、研发周期长、研发风险大的特点,同时半导体硅片也是我国半导体产业链与国际先进水 平差距最大的环节之一。 根据 SEMI 的数据,2020 年硅片在半导体晶圆制造材料中占比 35%。2016-2021 年全球半导体 硅片市场规模从 72 亿美元增长至 140 亿美元;同期,中国半导体硅片市场规模从 5 亿美元 增长至 16.56 亿美元,增速超过全球。
硅片大尺寸化是大势所趋,12 寸占比有望持续提高。硅片尺寸越大,在单片硅片上制造的芯 片数量就越多,同时硅片圆形边缘的相对损失越小,有利于降低单位芯片的成本。并且芯片 制造时遇到硅片缺陷的概率变低,可提高芯片良率。
半导体硅片的需求增长主要来自于数据流量以及汽车电子: 数据流量的大幅增长需要高性能的逻辑芯片以及大容量、高速的存储芯片支持。根据 SUMCO 的数据,逻辑芯片晶体管密度平均每年增长 16%,与全球数据流量的 25%的复合增 速相比还差 9%,这部分将由芯片面积的增长来弥补,进而带动半导体硅片需求增长。 汽车电子在整车成本的占比呈上升趋势,预计 2030 年接近 50%。根据 Statista,2020 年全球汽车电子市场规模约 2200 亿美元,预计 2028 年规模将增涨至 4000 亿美元以上。 根据 SUMCO,2020 年汽车电子对 8 寸硅片的需求约 75 万片/月,预计将在 2024 年达到 约 150 万片/月,实现翻倍。
半导体硅片新增产能滞后于晶圆厂扩产,供需缺口持续扩大。从供应端来看,12 寸半导体硅 片扩产计划主要从 2021 年下半年开始陆续宣布,扩产产能基本预计于 2023H2-2024 年才能 开出。根据 SUMCO 的数据,由于晶圆厂从 2022 开始陆续释放新增产能,半导体硅片需求增长 领先于行业产能释放,行业供需缺口有望逐步扩大。在供需不平衡的大环境下,随着硅片产 能的扩产,行业有望实现量价齐升。
技术和认证是进入半导体硅片行业的壁垒。技术壁垒主要体现在:(1)增大半导体硅片的尺 寸;(2)减少半导体硅片晶体缺陷、表面颗粒和杂质;(3)提高半导体硅片表面平整度、应 力和机械强度等方面。硅片厂商要进入主流晶圆厂的供应链,除了需要通过业内权威的质量 管理体系认证以外,还需要经过较长时间的采购认证程序。 半导体硅片被海外垄断,市场集中度高。由于国内半导体硅片行业起步较晚,弱势贯穿技术 到成本,市场份额较小。根据 IC Insights 发布的《2021-2025 年全球晶圆产能报告》,2020 年全球前五大半导体硅片厂商分别为日本的信越化学,日本盛高(SUMCO),中国台湾的环球 晶圆,德国的 Siltronic 以及韩国的 SK Siltron,五家厂商合计市场份额超过 85%。
中国半导体硅片产能扩充速度高于全球,国内厂商加紧布局 12 英寸。根据 IC Insights, 2018 年中国大陆硅片产能 243 万片/月(约当 8 英寸),占全球硅片产能的 12.5%。预计随着 硅片产能持续向中国转移,2022 年中国大陆硅片产能提升至 410 万片/月,占全球产能的 17.2%。其中,2022 年行业内 8 英寸片的扩产相对较少,包含规划项目产能约 345 万片/月。 在 12 英寸硅片开发与产业化方面,国内厂商 12 寸片的规划产线约 20 条,如果均如期投产, 2023 年累计产能将达到 560 万片/月。
国内的 12 寸半导体硅片公司主要包括沪硅产业、中环股份、立昂微、奕斯伟等。其中沪硅 是国内 12 寸硅片龙头,产能和技术均处于领先地位,中环、立昂微、奕斯伟等进展迅速,产 能处于快速提高阶段。
2.2.IC 设计:半导体周期拐点将至,IC 设计公司进军高端领域
全球半导体仍保持稳健的复合增长,但每 3-5 年呈现一定的周期性,本质上是需求、供给在 “量、时间”上的错位,过程中也会受到地缘政治等综合因素扰动。根据中国新闻网等,中 国半导体行业协会 IC 设计分会理事长、中国集成电路创新联盟常务副理事长魏少军近日撰 写署名文章,并提到:过去半个多世纪,半导体产业一直按照摩尔定律向前发展,虽然也有 周期性的产能紧张和价格波动,但总体上达到动态平衡。2017 年,美国特朗普政府上台后开 始打压中兴和华为等中国企业。2020 年 5 月,美国对华为量身定制了出口管制“外国直接产 品规则”(FDPR),并给予 120 天的宽限期。这引发了华为的超量订货和台积电等供应商的集中 供货。华为作为一家世界级规模的企业,其芯片年采购量超过 100 亿美元。在 FDPR 的压迫 下,供应商不得不打乱原有生产安排,以便赶在美国政府规定的期限内向华为交货。这么大 量的订单和交货时限要求,对全球半导体制造产生严重干扰。不幸的是,2020 年初暴发的新 冠肺炎疫情极大地影响了人们的生产生活。一方面,疫情导致对购买汽车的需求短期内急剧 下降,汽车生产厂商不得不停止采购车规芯片;另一方面,手机和电脑等远程办公设备的需 求大增。半导体生产厂商将车规芯片的产能转向手机和电脑芯片的生产,加剧了半导体生产 秩序的混乱。2020 年底,随着新冠肺炎疫情的趋缓,汽车消费复苏,对车规芯片的需求回归。 鉴于车规芯片的高附加值,半导体厂商又再次腾挪产能,导致手机、电脑、家电等大宗芯片 的产能再次趋紧,引发了全球性的产能抢夺大战。一些大公司采取“双倍预订”和“三倍预订”的 方式抢夺产能,更是加剧了产能紧张。因此,本轮缺芯是特朗普政府基于政治因素引发并叠 加了新冠肺炎疫情影响的结果。
根据 Wind 的数据,21 年全球半导体市场规模约 5559 亿美元,同比增长 26.2%;22 年估计为 6332 亿美元,同比增长 10.4%;23 年估计为 6624 亿美元,同比增长 4.6%, IC 设计板块有 望同步小幅增长。 我们看好 IC 设计板块的核心逻辑如下: 1)从研发侧来看:经过几年的高强度投入,国内 IC 设计公司普遍研发实力增强,研发团队人 数增速、高端人才引进力度大幅提升,产品高端化趋势明显,产品应用领域正从中低端消费 向高端消费、工业、汽车、服务器等下游加速拓展; 2)资金侧:二级市场、一级市场为优质公司发展募集大量资金,提高了 IC 设计公司的抗风险 能力,高端产品研发投入意愿及进度均大大提高,同时也加剧了国内公司的竞争烈度和优胜 劣汰进程; 3)需求侧:以华为、小米、OPPO、ViVO、汇川、比亚迪、宁德时代等为代表的消费电子、通 信、工业、新能源等国产终端市场,出于产业链安全、性价比等综合因素考量,加速向国内 企业开放,下游高端客户的“迫切需求+严格要求”,增强了国产芯片公司研发投入的信心, 加快了产品迭代速度; 4)业绩侧:长达一年多时间的半导体下行周期带来的压力,已经在大部分公司的业绩和估值 层面得到较为充分释放,半导体下行周期有望触底并否极泰来。22 年大部分芯片设计公司的 业绩先高后低,23 年有望先低后高。 因此,我们认为国内 IC 设计领域:国产替代逻辑依旧强劲,借助我国已有的终端产业链优 势,叠加“国产化率极低+下游需求改善+产品高端化”的逻辑,有望与欧美龙头企业抢占全 球市场份额。
3.汽车电子:电动化+智能化双轮驱动,汽车电子赛道广阔
3.1.新能源汽车市场高景气,汽车电子迎发展机遇
短期看,受油价上涨等因素影响,新能源汽车需求旺盛。中长期看,由于政策补贴退坡、基 建逐步完善、自动驾驶等因素新能源汽车增速预计回稳。
中国:1)销量口径来看,据 Frost & Sullivan 统计,2021 年中国新能源汽车市场销量 已达到 333.4 万台,并预测 2026 年新能源汽车销量将达到 1061.7 万台, CAGR 达到 26.1%。2)产量口径来看,据 IDC 统计,2021 年中国新能源汽车市场产量已达到 350 万 台,并预测 2026 年新能源汽车产量将达到近 1600 万台,CAGR 达到 35%。其中,2021 年 至 2026 年纯电动汽车产量预计从 290 万台增至 1440 万台,CAGR 为 37.7%;插电混合动 力汽车预计从 60 万台增至 160 万台,CAGR 为 21.1%。
全球:据 Statista 统计,2021 年全球新能源汽车销量已达到 650 万台,预计 2027 年增 至 1621 万台,CAGR 为 16.4%。其中,纯电动汽车增速相对较高,2021 年至 2027 年预计 从 450 万台增至 1332 万台,CAGR 为 19.4%;而插电混合动力汽车预计从 2021 年的 191 万台增至 2027 年的 282 万台,CAGR 为 7.0%。
受益于新能源汽车市场景气持续,汽车电子迎来重大发展机遇。 按应用分,汽车电子可分为汽车电子控制系统、车载电子电器两大类别。其中汽车电子控制 系统包括发动机电子、底盘电子、驾驶辅助系统、车身电子等四大系统。车载电子电器包括 安全舒适、娱乐通讯两大系统。 按用途分,汽车电子也可分为传感器(温度、摄像头、雷达等)、控制器(BMS、电机控制 MCU 等)、执行器(发动机管理 ECU 等)三类。
电池、电机、电控称为新能源汽车的三电。三电变革了汽车的传统动力系统,重要性不断提 高,这也导致新能源汽车电子占据整车成本较大。根据盖世汽车研究院,纯电动汽车(BEV) 成本构成中汽车电子相关约占 70%,其中电池占比 42%,驱动电机、电控、电驱动零件分别占 比 10%、11%、7%。电池产业链主要有正极材料、负极材料、电解液、隔膜等;电控产业链主 要有功率变换器、逆变器、MCU、IGBT 芯片等;电机产业链主要有硅钢片、永磁体等。
根据麦肯锡研究,单车半导体价值量平均达到 350 美元,其中模拟 IC、MCU 价值量占比较大, 分别达到整车半导体价值量的 33%,分立功率器件、传感器分别占比 17%。按车型分,高端 豪华型、混动车型、中档车型(发达车型)的单车半导体价值量分别约为 1000 美金、600 美 金、350 美金,经济适用型的单车半导体价值量达到 100 美金(发达市场)/50 美金(新兴市 场)。
3.2.BMS/BMIC:供需两端齐助推,国产 BMS 前景可期
多重因素利好国产 BMS 产业发展,有望加速进入发展快车道。一是消费电子领域已经取得突 破,动力能源领域加大布局力度,该领域长期被欧美企业垄断,但随着国内企业在 BMS 领域 持之以恒的研发投入和应用实践,消费电子领域产品性能已经不逊色于欧美大厂,且技术难 度更高的车规级 BMS 技术也在积极布局中。二是中国具备电子产品终端整机及电池产业链优 势,在发展自主品牌 BMS 方面具有较强话语权,且国内消费电子、新能源汽车产业的强劲需 求成为全球锂电池产业发展的重要动力,国产电池 pack 厂在全球市场中也已经占据重要地 位。三是政策积极扶持,国产替代进程加速,我国 BMS 芯片长期依赖进口,尤其是车规级及 大型储能 AFE、ADC、MCU、隔离等芯片,具有“全球市场空间快速成长+国产替代”双重逻辑, 近年来国家出台众多政策扶持汽车电子及电池管理相关芯片行业发展,自主芯片行业有望更 上一层楼。
3.2.1.需求端:受新能源车渗透率快速提升, BMS 行业“水涨船高”
新能源车渗透率不断增加,长续航、高能量密度、优充放电成为主流车企追求目标,对 BMS 提出更高要求和需求。据电池中国网,在碳中和、汽车产业变革等多重因素推动下,主流车 企纷纷推出燃油车停售时间表,2021 年,欧洲电动汽车渗透率已达到 19%;据 Canalys,2021 年全球 650 万辆新能源汽车销量中美国仅占 8%,且其电动车渗透率不足 3%,美国政府不断 推出《重建更好未来计划》《美国清洁能源法案》等法案扶持电动车产业。随着大众、宝马、 通用、本田、福特等主流车企深入布局电动化,更长续航里程、更高能量密度电池、更好的 充放电性能等将成为高端车追求的目标,对 BMS 提出更高要求和需求。
CTP 技术逐渐发展,有利于降低电池成本,进一步提高 BMS 需求。CTP 技术全称 Cell To Pack, 也叫无模组技术,即为将电芯直接集成为电池包,从而省去了中间模组环节。传统电池包一 般采用 “电芯 Cell-模组 Module-电池包 Pack”的三级成组模式,多步骤成组模式需更多零部 件,成本居高不下。CTP 技术可以大量减少冗余部件的使用,实现电池包轻量化设计,参考 CATL 的 CTP 电池技术,CTP 技术可以通过减少制造费用和人工费用,进而提升生产效率约 50%;同时还可以减少零部件约 40%。相比传统电池包,CTP 的技术优势在于(1)由于 CTP 电 池包没有标准模组限制,其可用在不同车型上,应用范围广泛。(2)CTP 电池包能提高体积 利用率,减少内部结构组建,系统能量密度也间接提升,其散热效果要高于目前小模组电池 包。目前 CTP 具有两种不同的技术路线:一是彻底取消模组的方案,以比亚迪刀片电池为代 表;二是小模组整合为大模组的方案,以宁德时代 CTP 技术为代表。
受新能源车持续渗透、CTP 技术发展等趋势推动,汽车 BMS 未来市场空间广阔。据中汽协及 华经产业研究院预测,2025 年中国新能源车 BMS 市场规模预计达 160 亿元,2021-2025 年 CAGR 约 11.6%;据 QYResearch,2027 年全球汽车 BMS 市场规模将达 884.744 亿元,CAGR 为 26.19%,中国汽车 BMS 市场规模将达 382.44 亿元,占全球市场规模比重达 43.23%,汽车 BMS 行业有望更上一层楼。
3.2.2.供给端:整车厂、电池厂、第三方共同参与
随着 BMS 市场需求的大幅增加,我国 BMS 厂商数量逐步增多,产品类型更加丰富,已形成包 含整车厂商、动力电池厂商和第三方 BMS 专业厂商等多种类型 BMS 研发和生产并行发展的完 整产业链。一线整车企业一般拥有较大体量,顺应全球新能源汽车趋势,选择开发 BMS 主控 单元,在成本和效率方面具有优势,比如比亚迪、吉利等;一般动力电池企业具备研发及资 金实力时会选择开发 BMS,比如宁德时代、国轩高科等;第三方 BMS 企业专业研究 BMS,面向 汽车、通信、储能等多种行业,具有此类企业积累大量标准及定制电芯数据,目前第三方企 业参与者较多,但技术水平参差不齐,国内处于领先水平的有科列技术、均胜电子、亿能电 子等。由 2021 年我国 BMS 装机量竞争格局得出,目前国内 BMS 市场竞争较为集中,专业第 三方 BMS 企业的数量较多,参与 BMS 的电池企业和整车企业的数量较少,但体量较大。未来 BMS 市场竞争将日渐激烈,据兴泰资本,一方面整车厂和动力电池厂可能通过并购或投资第 三方 BMS 企业涉入 BMS 领域;另一方面,随着新能源补贴退坡的影响,整车厂将降成本的压 力传导至上游动力电池企业和 BMS 企业,第三方 BMS 企业将迎来一波洗牌,没有自主核心技术的 BMS 企业将会被淘汰出局,只有拥有核心技术和研发实力的第三方 BMS 企业才能保持自 身专业优势,获得整车厂的认可。
3.3.功率半导体:SiC 即将迎来落地大年,政策加码国产化进程
3.3.1.汽车电动化打开功率半导体成长空间
汽车电动化趋势为 IGBT 带来广阔的市场空间。根据中汽协数据,新能源汽车销量和渗透率 在 2022 年逐月快速提升,2022 年 1-7 月,新能源汽车产销量分别达 327.9 万辆和 319.4 万 辆,同比均增长 1.2 倍,累计销量渗透率提升至 22.1%,战略引领作用进一步凸显。据沙利 文预计,受政策推动等因素的影响,中国新能源汽车市场将在近 5 年迎来强劲增长,2021 年 至 2026 年的年均复合增长率(CAGR)将达到 26.1%。根据天科合达招股书披露,根据现有技 术方案,每辆新能源汽车使用的功率器件价值约 700 美元到 1000 美元不等。假设 2021 年单 台车功率半导体用量 6000 元左右并根据沙利文预测数据,推算 2025 年国内新能源车功率半 导体市场规模约为 637 亿元左右。
3.3.2.SiC 器件有望替代硅基 IGBT,800V 平台助力 SiC 渗透率提升
功率半导体器件为新能源汽车不可或缺的核心组件,主要包括硅基 IGBT、SiC MOSFET 等。目 前广泛采用的硅基 IGBT 为主导型功率器件,在新能源车中应用于电动控制系统、车载空调系 统、充电桩逆变器三个子系统中,约占整车成本的 7%-10%。功率器件是除电池以外成本第二 高的元件,也是决定整车能源效率的关键器件。 由于其高频率、高效率、小体积等优点,新能源汽车的 OBC、DC/DC 和电机控制器中碳化硅 有望替代传统硅基 IGBT。目前主流的 IGBT 已经达到硅基材料的物理极限,难以满足新能源 汽车未来提高续航能力、减轻汽车重量、缩短充电时间等要求,碳化硅器件在未来存在明显 优势。根据英飞凌官网报告,对于主逆变器来说,采用碳化硅模块替代 IGBT 模块,其系统效 率可以提高 5%左右。在电池容量相同的情况下,其续航里程可提高 5%;在续航里程相同的情 况下,电池容量可以减少 5%,可为新能源汽车的使用节约大量成本。此外,IGBT 是双极型器 件,在关断时存在拖尾电流;而 MOSFET 是单极器件,不存在拖尾电流,该特性使得碳化硅 MOSFET 的开关损耗大幅降低,提高能源转换效率。随着越来越多的车厂提高车的电池电压, 在未来的高压场景下,碳化硅的性能优势会更加明显。根据集邦咨询 TrendForce 预测,2022 至 2026 年全球车用碳化硅 MOSFET 的市场规模将从 10.67 亿美元增长到 39.42 亿美元,复合 增长率将达到 38.6%。
800V 电压平台进一步提升 SiC MOFSET 渗透率。随着车载电器数量的增多,以及自动驾驶、 节油减耗等要求的提出,电动汽车的电压平台将逐渐由 400V 升高至 800V,以分担蓄电池的 工作压力。国内车企如小鹏汽车、广汽埃安、理想汽车等已经布局了 800V 快充技术,2022 年 有望为国内车规 800V 电压平台发展元年,碳化硅 SiC 器件具有高频率、高效率、小体积等优 点,车规 800V 电压平台升级有望进一步提升 SiC 渗透率,未来获得大规模应用。根据 Yole 市调机构预测,2021-2024 年 SiC MOFSET 渗透率将从 4%提升至 9%,增长 5 pcts。2020 年, SiC 晶片市场中天科合达与山东天岳两家国内企业入围前五,市占率分别为 3%与 5%,其余三 家海外企业共占比 78%。随着众多车企逐步向 800V 电压平台转型,SiC 渗透率有望持续提升。
应用方面,国内车企积极布局碳化硅器件,众多车企已经相继发布碳化硅车型。目前蔚来、 江淮、比亚迪等车企均已布局碳化硅器件应用。已经发布的碳化硅车型包括特斯拉、比亚迪 (汉)、丰田(未来)、Lucid Air、现代 E-GMP、奥迪-e-tron GT、野马 Mach-E 等众多品牌。 保时捷 Taycan、现代 Ioniq 5、莲花、Rivian、雷诺和 JLR 等宣布在 2025 年之前采用碳化 硅 MOSFET。
3.3.3.政策加速 SiC 国产替代,功率半导体产业有望弯道超车
政策支持碳化硅晶片产业大力发展,自主研发衬底制备技术。国内企业以技术驱动发展,深 耕碳化硅晶片与晶体制造,逐步掌握了 2 英寸至 6 英寸碳化硅晶体和晶片的制造技术,打破 了国内碳化硅晶片制造的技术空白并逐渐缩小与发达国家的技术差距。经过多年自主研发, 国内企业逐步掌握碳化硅衬底的制备技术。国内企业天科合达、山东天岳和同光晶体等公司 在导电型衬底已经实现 4 英寸衬底商业化,逐步向 6 英寸发展。国内在 6 英寸 SiC 产线上也 已经有所成绩,已知的 6 英寸 SiC 生产线有中电 55 所、中国中车、三安光电、华润微电子、 积塔、燕东微电子(与深圳基本半导体共建)、国家电网等。我国碳化硅衬底公司生产的产品 质量也不断提高,达到国际先进水平,在多个技术参数可与国际龙头公司比较。
3.4.MCU:应用逐步覆盖,单车 ECU 数量提升
3.4.1.ECU 为功能控制核心,协助汽车实现各项功能
MCU 在车载芯片领域应用较广泛,如存在于动力总成、车身控制、辅助驾驶、信息娱乐等系 统中。汽车要实现复杂多样的控制功能需要多个 ECU(Electronic Control Unit, 电子控制 单元)分别管理对应的功能。其中 MCU 芯片嵌入 ECU 中,是 ECU 的运算大脑。在汽车电子化 发展趋势下,ECU 将逐步覆盖整个汽车,从传统四轮驱动系统、防抱死制动系统、主动悬架 系统、电动自动变速器,逐渐延伸至车身各类安全、娱乐控制系统等。据 Strategy Analytics 的数据显示,目前汽车平均采用约 25 个 ECU,但是高端型号 ECU 数量已经超过 100 个。
3.4.2.车规级 MCU 发展稳健,供给紧缺成主要制约因素
据中商产业研究院统计,全球车规级 MCU 市场规模 2021 年达到 76 亿美元,预计到 2025 年 增长至 111.12 亿美元,CAGR 达到 9.9%。受益于我国新能源汽车行业的高速成长,我国车规 级 MCU 发展势头良好。中商产业研究院预计 2025 年中国车规级 MCU 市场规模达到 42.7 亿美 元,CAGR 达到 9.2%,与全球同期增速基本持平。
2021 年 1 月至 2022 年 10 月底缺芯导致全球汽车减产共 1410 万辆,预测 2023 年供给紧缺 持续,减产将超 300 万辆。根据 2021 年 AFS 统计报告,由于芯片短缺,2021 年全球汽车市 场累计减产量约为 1020 万辆。主要地区中,北美洲减产 317.8 万辆,欧洲减产 295.4 万辆, 中国减产 198.2 万辆,亚洲其他地区减产 174 万辆,南美洲减产 35.5 万辆,中东/非洲合计 减产 6.2 万辆。其中,亚洲是 2021 年汽车减产最严重的地区,合计减产超 360 万辆。针对 2022 年,AFS 曾经预计将减产 76.77 万辆,其中北美洲预计减产 17.43 万辆,欧洲预计减产 28.08 万辆,中国减产 10.82 万辆,亚洲其他地区减产 16.3 万辆,南美洲减产 3.14 万辆, 中东和非洲预计减产 1 万辆。并且 2022 年汽车产业“缺芯”情况尚未转好,截至 2022 年 10 月 30 日,全球因为缺芯已导致汽车产量缩减约 390.5 万辆。其中,欧洲地区遭受了巨大的冲 击,减产 135.14 万辆汽车;北美地区减产 138.65 万辆汽车;亚洲其他地区减产 76.46 万辆 汽车;中国地区减产 17.29 万辆汽车。AFS 预计到 2022 年底,全球累计减产量将达 427.8 万 辆,相较 9 月预估增加 1.62 万辆;2023 年减产量或超 300 万辆。
3.5.激光雷达:自动驾驶推动激光雷达市场持续增长
3.5.1.激光雷达作为重要感知层硬件,具备高精度、抗干扰等优势
汽车传感器作为信息采集源,是智能驾驶感知层硬件的核心组成部分。智能驾驶分为感知、 决策、控制三大核心环节。要想实现智能驾驶,首先就是通过传感器让车看清楚周围的环境。 传感器可根据信息采集内容的不同可分为车身感知传感器和环境感知传感器两大类别。其中, 车身感知传感器主要用于获取包括温度、压力、速度等汽车车身信息。环境感知传感器指通 过采集、输出汽车周围环境信息以协助汽车实现智能驾驶的汽车传感器,包括超声波雷达、 毫米波雷达、激光雷达、及摄像头等。
激光雷达是实现 L3 以上级别必要的感知层硬件。现阶段智能驾驶已发展至 L2+/L3 阶段,L3 级是自动驾驶等级中的分水岭,其驾驶责任的界定最为复杂,在自动驾驶功能开启的场景中, 环境监控主体从驾驶员变成了传感器系统,驾驶决策责任方由驾驶员过渡到了汽车系统。激 光雷达凭借角度分辨率高、细节识别清晰、长距离测试等诸多方面优势,在 L3 以上级别的自 动驾驶环境不可或缺。
各类传感器均有其优劣势,从车企技术规划来看更倾向于多传感器、多路线融合使用的方案。 其中主要分为两派,一派以特斯拉为首,使用摄像头+毫米波雷达;另外一派以谷歌和百度为 首,加入激光雷达。 激光雷达感知距离长、无需深度算法,不受光照影响,在这些领域优于视觉传感器,预计成 为 L4/L5 主流应用;机械式成本高昂且磨损带来有效寿命较短,期待固态式技术问题解决后 通过量产实现降低成本,实现商业化。
激光雷达波长更短,水平分辨率能够控制在 0.1°以内,且抗干扰能力强,探测距离更远, 因此与毫米波雷达等其他传感器相比,能够提供更精确和稳定的定位导航。
3.5.2.自动驾驶应用助力激光雷达市场持续增长
2 025 年 L3 自动驾驶渗透率有望超 10%,激光雷达应用或将大幅增长。按照美国汽车工程师 协会的标准,智能驾驶分为 5 级,目前 L2 级别的自动驾驶已经实现量产,L3 商业化技术已 经成熟,L4/L5 加速发展进入验证试点阶段。根据 Roland Berger 及前瞻产业研究院预测, 2025 年 L3 及以上自动驾驶系统渗透率约为 10%。激光雷达作为 L3 以上主流应用传感器,预 计将迎来巨大增长。根据 Yole 市调机构预测,激光雷达未来 5-10 年将加速放量,预计 2025 年和 2030 年全球激光雷达出货量分别有望达到约 660 万和 7934 万颗,其中中国分别出货 292 万和 3154 万颗左右。
4.服务器:信创产业的算力底座,产业链国产化进程加速
4.1.新技术需求带动行业发展,服务器行业景气度向上
新技术持续演进,算力需求不断提高。AI、云计算、边缘计算等新一代信息技术加速发展和 成熟,成为全球数据流量增长的主要动力,全球数据中心流量规模由 2016 年的 6.8ZB 增至 2021 年的 20.6ZB,CAGR 为 25%。
Intel x86 服务器是主流设备,中国市场稳健增长。IDC 数据显示,2021 年中国 x86 服务器 出货量为 391.1 万台,同比增长 8.9%,同时 IDC 预测,未来五年 x86 服务器市场将达到 13.0% 的复合增长率。
信创政策推动服务器国产化进程。信创是目前的一项国家战略,发展信创是为了解决本质安 全的问题,将核心基础设施变成可掌控、可研究、可发展、可生产的。党政部门是信创产业 的示范者,金融行业通过将信创与自身 IT 架构分布式转型结合,在信创推进中仅次于党政; 能源、交通、航空航天、医疗也在逐步推进与试点。
2021 年工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023 年)》,其着重引导新型数 据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色低碳发展道路。据中国信息通信研究院《数据中心 白皮书(2022 年)》,2019 年全球数据中心产业规模约 566 亿美元,全球主要国家均积极设定 数据中心能源消耗标准,规范数据中心的相关指标,在保证用度的基础上减少数据中心的能 耗。同时数据的东数西算将通过有序引导东部算力需求到西部,促进资源有效配置,有助于 提升国内整体算力资源水平。
前瞻指标出现拐点,服务器行业有望迎来向上周期。信骅科技作为服务器BMC芯片龙头企业, 据信骅 2021 财报,公司在 BMC 芯片领域市场占有率超过七成,因此月度营收能够作为服务 器及云计算景气度的先验指标,通常领先行业景气度大概 2-3 个月左右。从信骅公布月营收 指标来看,2022 年以来信骅科技收入同比始终维持在较高水平,预计服务器行业将进入新一 轮景气周期,厂商新一轮出货量或接近高峰。
从 CPU 厂商来看,2022 年下半年 Intel 数据中心业务收入增速有所放缓,2021-2022 年 AMD 收入逐季保持增长,增速始终维持在较高水平。同时,Intel 与 AMD 积极推出新一代 CPU 平 台,有望加快服务器升级节奏。
从资本开支来看,2022 年国外各大云厂商资本支出维持高位,22Q3 增速企稳,主要受疫情后 企业加速上云的需求带动。预计 2023 年受经济景气度及库存周期影响,全球云厂商资本开 支呈平稳提升趋势。
据 IDC 数据,2021 年全球服务器出货额为 961.61 亿美元,2027 年有望达到 1265.22 亿美元, 平均增速保持在 4%-5%水平,未来出货量预计平稳增长,主要出货动能集中于北美数据中心。
4.2.存储:DDR5 进入快速放量期,内存接口芯片量价齐升
服务器是 DRAM 主要应用领域,22 年行业景气度逐渐恢复。2021年服务器用 DRAM 比例为30%, 除移动终端外,是 DRAM 下游应用占比最高的领域。服务器 DRAM 行业主要取决于服务器行业的需求情况和景气程度,云厂商的资本开支显著影响了上游 DRAM 的出货量和规模。随着服 务器行业的景气度逐渐提升,预计上游 DRAM 行业需求将随之改善。
服务器性能提升,内存模组需求提升。随着服务器技术进步,以及行业数据处理需求的提高, 目前部分处理器的最大可用 CPU 数量逐渐提高,浪潮、联想等主流服务器厂商的产品部分最 大可支持 8 颗 CPU,相对过去单个服务器仅用 2 或 4 颗处理器出现了极大的进步。不仅服务 器的数量 CPU 增加,服务器所用的 CPU 通道数量也显著增加,根据英特尔的官网产品,2020- 2021 年的服务器 CPU 产品通道数基本在 6-8 个,以前的产品通道数基本为两个,说明未来服 务器多个 CPU、CPU 多通道将成为服务器行业的趋势,配套内存模组需求相应提升。
内存接口芯片是内存模组的核心器件,其主要作用是提升内存数据访问的速度及稳定性,以 匹配 CPU日益提高的运行速度及性能。内存接口芯片需与各种内存颗粒及内存模组进行配套, 并通过 CPU 厂商和内存厂商针对其功能和性能 (如稳定性、运行速度和功耗等) 的严格认证, 才能进入大规模商用阶段。因此行业壁垒包括下游客户认证壁垒及产品研发壁垒。。其研发周 期长、更新迭代快,以澜起科技的产品迭代为例,一般 7 年为一代产品的生命周期,但是每 一个子代产品的生命周期较短,DDR4 世代每个子代的迭代周期约 18 个月,因此目前市场上 仅剩澜起科技、IDT、Rambus,预计未来竞争格局维持相对稳定。
目前服务器内存主要分为三大类:UDIMM(无缓存双排直插内存控制模块)、RDIMM(带寄存器 的双排直插内存控制模块)、LRDIMM(低负荷双排直插内存控制模块)。目前服务器的主流内 存是 RDIMM 和 LRDIMM 两种,RDIMM 应用了 RCD(寄存时钟芯片),LRDIMM 在 RDIMM 的基础上 增加了 9 颗 DB 芯片(数据缓冲芯片),容量提升一般都是 RDIMM 的 2 倍,因此这两类芯片容 量和频率提高,显著优于 UDIMM,降低内存总线的功耗和负载,帮助 DIMM 和服务器 CPU 更好 地协作处理数据。而 UDIMM 由于其性能较低,同时性价比较高,所以广泛应用于服务器和和 桌面领域。根据产业调研,LRDIMM 的渗透率在 5%左右,RDIMM 的渗透率在 65%左右。随着 DDR5 内存的放量生产,以及服务器内存要求的不断调高,LRDIMM 的渗透率将进一步提高,实现内 存接口芯片行业规模的提升。 DDR5 性能全面升级,带动配套芯片需求。。服务器对 CPU、内存、硬盘等硬件的性能都有着高 要求,高处理能力、高存储能力、高可靠性、高稳定性、高容错能力以及易维护性等始终是 服务器的标准配置方向,更新迭代成为必然趋势。2020 年 7 月,JEDEC 正式发布 DDR5 内存 标准,为服务器数据中心领域提供更高的性能和效率。与 DDR4 相比,DDR5 在性能、容量和 功耗上都有着大幅度提升。比 DDR4 数据速率提升了 50%以上。此外,DDR5 SPD 提升至 64Gb, DIMMs 容量也提升至 256GB。通过全新的堆叠技术,DDR5 实现了 16 个 DRAM 堆叠,最终 DDR5 DIMM 的容量甚至可以达到 TB 级。同时 DIMM 内存接口芯片减少了负载数量,也让整体容量和 性能得到提升。DDR5 标准下,除 RCD 和 DB 芯片外,增加了串行检测集线器(SPD)、温度传 感器(TS)以及电源管理芯片(PMIC)等配套芯片。
内存接口芯片行业市场空间高成长。随着服务器性能需求提升,单台服务器 CPU 数量及单 CPU 连接内存模组数将持续提升,根据我们测算,2022-2025 年全球服务器内存模组数量分别为 1.86、2.22、2.52 和 3.05 亿条。在 DDR4 逐步向 DDR5 切换的过程中,内存模组所对应的内存接口芯片及配套芯片有望实现量价齐升。量:1)DDR4 世代 LRDIMM 的“1+9”架构调整至 DDR5 时代“1+10”,DB 用量由 9 颗增长为 10 颗。2)DDR5 时代,RDIMM、LRDIMM 分别新增配 套芯片一颗 SPD、一颗 PMIC、两颗 TS;3)DDR5 市场由服务器拓展到 PC 端,PC 端将新增配 套芯片一颗 PMIC 和一颗 SPD;4)DDR5 中后期,PC 端将标配一颗 CKD 对时钟信号进行缓冲再 驱动。价:结合 DDR4 产品价格变化规律来看,某一子代产品价格会经历先上升后降低的趋 势。新子代的产品因其技术和性能升级,ASP 相较于上一子代有所提高,在经历上量之后价 格开始逐步走低,并进入下一子代的迭代过程。所以,在新产品持续迭代的过程中,产品 ASP 会维持向上趋势。我们测算,2021 年全球内存接口芯片及其配套芯片市场规模为 5.14 亿美 元,预计 2025 年将达到 33.29 亿美元,2021-2025 年 CAGR4 为 59.57%。
4.3.PCB:PCIe 总线标准升级,服务器 PCB 量价齐升
4.3.1.PCIe 标准升级,带动服务器新一轮迭代周期
PCIe 总线连接 CPU 与 PCIe 设备,是 CPU 平台重要组成部分。CPU 平台由“CPU+芯片组+总 线”构成,CPU 内部集成 PCIe 控制器和内存控制器,PCIe 标准每一代升级几乎能够实现传 输速率翻倍,PCIe 总线标准的演进推动 CPU 平台的升级迭代。
PCIe 脱胎于 PCI 架构,是服务器主流总线解决方案。PCIe 标准之前,PC 上的系统总线由 PCI 和 AGP 组成,AGP 主要用于连接显卡,是在 PCI 标准基础上针对 3D 应用拓展而来的,没有脱 离 PCI 体系,其他的各种外接设备如网卡、独立声卡等,都连接在 PCI 总线上,高度共享同 一带宽。随着新技术的不断发展,PCI 总线的传输能力逐渐力不从心。2001 年提出的 PCIe 标 准完全脱胎于 PCI 架构,采用点对点传输的串行方式,在时钟频率、传输带宽上具有明显优 势,并且可以在软件层面与 PCI 兼容。新兴总线标准层出不穷,但无法替代 PCIe 的主导地 位。
服务器 CPU 更新迭代速度加快,Intel 与 AMD 陆续推出 PCIe5.0 产品。
Intel 的服务器处理器品牌 Xeon,已相继推出 Grantley、Purley、Whitey、Eagle Stream 等平台,每一个平台具有多个子代,在制程工艺、内存、PCIe 等方面存在差异。根据 Intel 规划路线,当下服务器正从 Purley 平台向 Whitley 平台过渡,Intel 在 2022 年 4 月 28 日的财报会议披露,公司即将推出的下一代 Eagle Stream 平台将采用 PCIe 5.0 总线标准,产品最早将于 2022 年下半年批量出货。
近年来 AMD 在服务器端市占份额不断增长,根据 Mercury Research 的数据,2021 年第 四季度 AMD 在服务器处理器的市场份额已经占到 10.7%,同比增加 3.6 个百分点,据 AMD 财报披露,在高性能计算领域,AMD 的渗透率不断提高,有 465 个云计算案例部署 AMD EPYC 服务器处理器,包括微软 Azure HBv3 虚拟机、Google Cloud C2D 虚拟机及亚马逊 EC2 C6a / Hpc6a,都使用 AMD 的产品,在 Green500 中,前 10 的超级计算机中有 8 台 采用 AMD 芯片。
据 AMD 公布最新的服务器处理器路线图,公司将在 2024 年前推出代号为 Turin 的 Zen5 架构 处理器,新架构将采取 4nm 和 3nm 的工艺。此前,AMD 分别于 2019 年 8 月推出第 2 代 EPYC 处理器,2020 年推出代号为 Milan 的 EPYC 7003 处理器,最新一代 EPYC 7004 Genoa 处理器 首次采用 PCIe 5.0 总线标准,将在 2022 年的第四季度推出。Intel 的 Eagle Stream 平台 与 AMD 的 Zen4 架构下的 Genoa 处理器对标,两款产品均使用最新的 PCIe 5.0 技术,将于 2022 年下半年推出,但相比之下 AMD 的制程更加先进,最新推出的 Milian-X 处理器制程工 艺已率先达到 7nm,并向更高端的 5nm 制程进军。
4.3.2.PCIe 标准升级增加 PCB 的工艺难度,带来价值量提升
PCIe 标准升级带来信号频率提高、信息损耗增大,对 PCB 设计提出更高要求。几乎每一代 PCIe 都将带宽和传输速率翻倍,并产生更高频率的信号。根据 PCIe 5.0 标准规范,PCIe 5.0 架构的数据传输速率升级到 32GT/s,需要将 BER 保持在 10-12 的条件下,并在高达 36dB 的 损耗下工作。PCB 上走线的损耗量与走线的信号频率成正比,必须提高 PCB 物理层规格,以 解决 PCIe 升级演进带来的损耗增加问题。
在整个 PCB 设计过程中,布线设计是最为关键的一环。高速 PCB 设计要点主要包括电源的设 计、阻抗控制、板材的选择和叠层问题的处理,其中阻抗控制是一大技术难点,与信号走线 密切相关。此外,布线设计工作量大、设计程序繁多、技艺要求高,走线的好坏将直接影响 到整个系统的性能。PCIe 5.0 标准规定,在母板和 AIC 上具有与 PCIe 4.0 类似的走线长度 (小于 4 inch)。此外,PCIe Gen5 还新增许多设计规则,如优化了 CEM 连接器处的出线方 式设计、AIC 走线部分设计等。
要求 PCB 板层数增加,CCL 材质损耗降低。PCB 主流板材为 8-16 层,对应 PCIe 3.0 一般为 8-12 层,4.0 为 12-16 层,而 5.0 平台则在 16 层以上。从材料的选择上来看,为衡量 CCL 性 能的主要指标有 Dk(介电常数)和 Df(损耗因子),低介电常数和低介质损耗因子可以满足 通信设备中信号穿透能力差、信号延迟的问题。业内根据 Df 将覆铜板分为六个等级,传输速 率越高对应需要的 Df 值越低,相应材料的技术难度越高。以理论传输速度为 10-20Gbps 的 5G 通信为例,对应覆铜板的介质损耗性能至少需达到中低损耗等级,而 PCIe 升级后服务器 对 CCL 的材料要求将达到高频/超低损耗/极低损耗级别。
5.消费电子:XR/折叠屏开启创新新纪元,汽车电子打造成长新曲线
5.1.XR/折叠屏:消费电子终端的创新形态
从 PC-NB-手机的消费电子发展历程来看,智能终端的小型化、便携化、网络化是驱动发展的 核心因素。目前手机的全球销量已经达到一个相对稳定的量级,未来数量的突破点在于非洲 等新兴市场的发展,战场更多聚焦于局部创新带来的 ASP 提升,比如折叠屏等产品形态创新、 屏下摄像头/液态镜头等光学部件创新、提升充电速度或者便利性的快充/无线充电部件创新、 5G/WiFi/蓝牙/UWB 等通信部件创新等。从产业大势上面来看,我们认为 5G/WiFi/蓝牙/UWB 等通信技术的不断迭代发展将会让以 TWS、智能手表、VR/AR、智能家居为代表的可穿戴/AIOT 产品的创新性和实用性越来越高,成为驱动消费电子发展的下一个黄金十年的核心产品形态。
5.1.1.VR/AR:VR 设备进入快速放量期,光学赛道迎来发展机遇
VR 市场明年有望回暖,行业迎来高速发展期。据 Wellsenn XR,1)全球: 2021 年全球 VR 出货量达 1029 万台,预计 2022 年出货量为 960 万台(YoY-7%),主要由于 Quest 2、Pico 3/4 等销量不及预期;预计 2023 年随 Quest 3、PS VR 2 等新品推出,VR 出货量将回升至 1674 万台(YoY+74%)。2)中国:2022 年前三季度,中国 VR 出货量为 86 万台(YoY+86%), 增速远超海外同期;IDC 预计 2026 年中国消费级 VR 出货量将近 700 万台。
VR 行业进入景气周期源于技术进步、生态完善、价格下探、疫情催化等多重因素共振: 1)VR 技术进步,沉浸式体验效果上升。2016 年以来,限制 VR 沉浸式体验效果的诸多技术 逐渐成熟,使得 VR 体验上升。例如,屏幕刷新率的提升使得 VR 场景更加真实;眼球追踪、 动作追踪等交互技术进步提升了 VR 交互体验;CPU、GPU 升级换代大幅提升了渲染计算能力, 提高了虚拟环境的质量。 2)5G 网络加速普及,网速提升。受 4G 等网络基础设施限制,网速无法满足 VR 的低延迟要 求,存在体验延迟和眩晕等问题,不利于产品的推广。5G 普及、网速提升后,延迟率得以降 低,VR 设备的体验感得到增强。 3)内容生态逐步丰富,VR 体验效果上升。经历多年发展,VR 内容生态逐步丰富,应用场景 逐步增加。适配 VR 的视频、游戏等资源的数量和质量逐步提升,部分影视、游戏平台开设 VR 专区,并逐步形成VR社区,为用户提供更多高质量的VR服务。以VR游戏为例,目前Viveport、 Oculus Store、SteamVR 等平台提供大量优质 VR 游戏作品,满足玩家 VR 游戏交互体验的需 求。4)设备价格下探,性价比提高。早期 VR 高端设备需搭配高端主机、外部设备使用,价格较 为昂贵,不适合推广。新型 VR 一体机一般不需要搭配主机使用,且价格相对较低。例如, Pico Neo3 一体机价格为 390 美元,小米 VR 一体机价格也在两千人民币以内。 5)疫情催化 VR 产业快速发展。自疫情以来,受到防疫政策的影响,远程办公、居家学习等 应用场景快速普及,手机、电脑、VR 等信息终端设备的需求上升。VR 设备作为新型信息终端 设备,相对于手机电脑等传统设备,传递信息更丰富,沟通效率高,在远程办公、线上宣传、 线上学习等应用前景广泛。同时,VR 设备提供丰富的游戏、视频资源等,能够满足用户在疫 情期间的娱乐需求。
VR 头显设备厂商主要分为互联网厂商、硬件厂商、专业 VR 厂商三大阵营。其中,互联网阵 营份额超过 80%,代表厂商有 Oculus、Pico、Valve 等;硬件阵营的代表厂商有索尼、HTC、 华为、苹果等;专业 VR 阵营的代表厂商有 DPVR、arpara、3Glasses 等。 Oculus 占据主导地位,市占率达 80%。VR 头显设备品牌包括 Oculus、DPVR、Sony、Pico、 HTC 等。据 IDC 统计,2021 年 Oculus 市场份额高达 80%,DPVR、Pico 分别占比约 4%。
五部门发布 VR 计划,产业链迎来低位布局机会。2022 年 11 月,五部门联合发布《虚拟现实 与行业应用融合发展行动计划(2022-2026)》,给出具体量化目标,2026 年我国虚拟现实产 业总体规模超 3500 亿元,终端销量超 2500 万台,该目标销量超出此前市场预期。 文件将近眼显示技术放在关键技术融合创新的首位。近眼显示将向高分辨率、大视场角、轻 薄小型化方向发展,这需要通过光学显示硬件升级实现,相关标的包括:(1)光学端:水晶 光电、三利谱等; (2)设备端:华兴源创、精测电子等;(3)显示端:鸿利智汇等。 Pancake 有望接力菲涅尔透镜成为主流 VR 光学方案。VR 光学方案主要经历了非球面透镜、 菲涅尔透镜、Pancake 方案三个阶段,当前 VR 设备光学方案仍以菲涅尔透镜为主,Pancake 方案开始逐步渗透。Pancake 方案利用光的折射、反射和偏振原理,通过折叠式光学元件实 现更短的光路,具备轻薄化、成像质量好、可调节屈光度等优点,大幅提升了用户的体验感 和舒适度,但光损高、良率低等痛点仍待解决,因此尚未完全取代技术成熟、供应稳定的菲 涅尔透镜。目前华为(VR Glass)、松下(MeganeX)、HTC(Vive Flow)、创维(Pancake 1)、 苹果(VR/MR 头显)、Meta(Cambria)已经或有望即将推出采用 Pancake 方案的头显,预计 在科技巨头的引领下,Pancake 方案在未来将得到更广泛的应用。VR 光学作为 VR 设备的关 键环节,技术壁垒较高,目前仅歌尔、舜宇等少数厂商可提供高性能光学方案。
5.1.2.折叠屏:持续创新+价格下探,折叠屏手机迈入发展快车道
折叠屏引领手机创新,品牌厂商加码布局。折叠屏兼具科技感与旧情怀,在外观与交互上带 给消费者全新体验:展开即为平板,享受大屏,可实现分屏协同等功能;另一方面,折叠即 为普通手机,便于携带,兼有翻盖情怀。品牌手机厂商均对折叠屏进行战略布局:2018 年 10 月,柔宇发布全球首部折叠屏手机 Flex Pai;2019 年 2 月,三星发布 Galaxy Fold,软硬件 配套完善,是真正意义上的首款市场化折叠屏手机,而华为 Mate X 也同时亮相;2020-2022 年,折叠屏手机进入密集发布期,三星共推出 Galaxy Z Fold、Galaxy Z Flip、W 三大系列, 华为除 Mate X 系列外,2021 年及 2022 年底又发布了 P50 Pocket 及 Pocket S。此外,摩托 罗拉、柔宇、小米、OPPO、荣耀、vivo 也相继推出新品,而苹果已拥有多项折叠屏专利储备, 有望在 2023-2025 年间推出首款产品。
22 年全球出货有望破千万部,市场规模快速扩张。根据 DSCC 数据,2021 年全球折叠屏手 机出货量达到 750 万部(YoY 238%),销售额约为 222 亿美元(YoY 304%),预计 2025 年出 货量将超过 4400 万部(CAGR 56%),对应销售额约为 1053 亿美元(CAGR 48%)。根据艾瑞咨 询数据,2021 年中国折叠屏手机出货量约 169 万部,预计 2025 年达到 1380 万部,年复合增 速 69%。
折叠屏存在折痕、缝隙等痛点,屏幕盖板与铰链技术尚有改进空间。(1)保护盖板:需要同 时满足可折叠、较好的透光性、抗刮性、折痕少等要求,当前主流方案为 CPI(无色聚酰亚 胺)和 UTG(超薄玻璃)两种。CPI 为第一代折叠屏盖板材料,具有很好的可弯曲性,大部分 手机品牌均采用该方案,但其强度、透光性、抗刮性较弱,且折痕明显,缺乏质感。UTG 相 对于 CPI 综合性能提升,但成本较高,技术难度大,目前已被三星、OPPO、vivo 等品牌使用。 (2)铰链:结构极为复杂,由上百个精密零部件组成。铰链设计直接决定了手机的闭合程度 与厚度,对折痕的形成也有影响。目前的铰链技术难以使闭合后的缝隙完全消失,影响美观 的同时,增加了手机的清理难度与刮伤风险。
5.2.汽车电子:消费电子公司转型的新思路
根据前瞻产业研究院数据,近年来我国的汽车市场发展迅速,汽车年销量在 2006 年时不足 800 万辆,2017 年增长至 2881 万辆,年复合增长率达到 13.49%。我国汽车销量全球占比从 2005 年的 8.73%提升至 2017 年的 29.9%,2018 年我国已成为全球最大的汽车销售市场。 随着汽车年销量的不断增长,电动智能化已成为全球汽车产业技术领域的发展重点和产业战 略的新增长点,汽车电子产业整体呈现出稳步上升的趋势,我国汽车电子规模持续增长,根 据华经产业研究院数据,2021 年为 1104 亿美元,与 2020 年相比增长 7.2%,2022 年中国汽 车电子市场预计将以超过 7.3%速度增长,增速超过全球。传统消费电子公司有望通过转型切 入汽车电子领域,开启新一轮成长。
6.被动元件/面板:下行周期探底,价格与稼动率企稳
6.1.被动元件:MLCC 周期见底有望回暖,薄膜电容受益新能源景气向上
从台股数据来看,21Q4 以来被动元件景气度持续下行。整体营收同比环比均呈下滑趋势, 2022 年 10 月台股被动元件营收为 207 亿新台币,降至阶段性低点;MLCC 作为被动元件的最 大分支,2022 年 10 月整体营收下滑至 141 亿新台币,为 2022 年以来最低点。
从 A 股数据来看,被动元件市场表现分化。以新能源为主要应用领域的薄膜电容厂商业绩突 出,2021-2022 年归母净利润同比保持高速增长;而 MLCC、晶振、电感等被动元件以消费电 子为主要下游,业绩表现不佳,尤其 22Q3 同比大幅下滑。
从富昌电子统计的交期及价格趋势来看,MLCC 下行周期或见底,薄膜电容市场持续火热。 2022 年以来,MLCC 市场持续去库存,价格自 2021 年下半年大幅降价以后基本维稳。对比 18Q3-19Q4 MLCC 去库存情况来看,目前去库存状态自 21Q3 起持续 1 年多,交期已降至较低 水平,本轮下行周期或已见底。薄膜电容交期维持较高水平,价格亦有持续向上走势,说明 下游需求仍保持旺盛。
6.1.1.MLCC:传统消费需求持续疲软,关注底部反转机遇
MLCC 是使用最广泛的电容,具备体积小、频率特性好、寿命长、价格低等优点。MLCC(片式 多层陶瓷电容器)是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片,以错位方式叠合起来,经过一 次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石 的结构体(故 MLCC 也叫独石电容器)。MLCC 具备体积小、频率特性好、寿命长、价格低等优 点,被广泛应用于通讯、工业、PC、家电、汽车、军工等领域。
全球 MLCC 千亿级市场,中国需求占比近半。据中商产业研究院,2021 年全球 MLCC 市场规模 为 1147.19 亿元,预计 2022 年达到 1204.41 亿元。据华经产业研究院,2021 年中国 MLCC 市 场规模为 483.5 亿元,占全球总规模比例约 42%。
上游:陶瓷粉体是 MLCC 最主要的原材料,约占 20%-45%成本,由日美厂商主导市场。据《全 球石油和化工经济分析》,日本厂商占据 65%的陶瓷粉体市场。其中,堺化学占比 27%,是全 球最大的陶瓷粉体厂商;美国 Ferro 占比 19%。 下游:据产业调研,目前 MLCC 最大下游为通讯市场(手机、基站等),占比达到 30%,其次 为工业(20%),汽车市场占比目前为 12%,但随着汽车电动化和智能化持续推进,MLCC 单车 用量快速提升,汽车已成为最具成长性的下游应用市场。
高端市场由日韩主导,国内进口依赖度较高。全球 MLCC 企业可分为三个竞争梯队。日韩厂 商为第一梯队,产能及技术最为领先,其中村田与三星电机分别占据全球 32%、19%市场份额; 台系厂商为第二梯队,包括国巨(占比 15%)、华新科;中国大陆厂商属于第三梯队,代表企 业有三环集团和风华高科,目前产品仍以中低端为主。我国 MLCC(尤其是高端产品)较为依 赖进口,2021 年我国 MLCC 进口数量达到 3.45 万亿颗,出口数量为 2.02 万亿颗。
下游需求持续疲软,国内 MLCC 厂商经营承压。受下游消费电子、家电等传统需求不振影响, 自 21Q4 以来,国内 MLCC 厂商经营状况承压,存货周转天数同比大幅增长,如三环集团由 21Q3 的 156 天增至 22Q3 的 241 天,风华高科由 21Q3 的 63 天增至 22Q3 的 92 天;盈利水平有所 下滑,22Q3 三环集团及风华高科净利率分别降至 28.66%、-6.71%,
6.1.2.薄膜电容:新能源增量+产业链东移,国内厂商迎高速发展期
薄膜电容适用于高压、高频、大电流场景。薄膜电容是以金属箔为电极,以塑料薄膜为介质 的电容器。相对于电解电容,薄膜电容具备耐高压(最高可在上千伏工作)、高频特性好(低 ESR 及低 ESL)、温度特性好(容值受温度变化影响小)、安全性高(无极性、自愈性)、使用 寿命长(介质损耗低)等优点,但相对而言容量较小;相对于陶瓷电容,薄膜电容有耐用(不 易碎)的优点,但体积相对较大。
薄膜电容凭借其良好的性能和高可靠性广泛应用于电力电子领域。据 Paumanok 统计,几乎 所有薄膜电容均用于电力电子领域,2020 年电力电容市场中薄膜电容占比达到了 50%。薄膜 电容在电力领域的主要用途为电力输配以及电机驱动,分别占据 31%与 23%的市场份额,此 外电源(13%)与照明镇流器(13%)也会有较多的电容,用以平滑输入和输出信号等。
薄膜电容产业链上游参与者主要为各类原材料的供应商,中游为薄膜电容厂商,下游为各大 应用领域的设备制造商。
1)上游:金属化膜成本占比 60%,高端膜主要由日美供应。薄膜电容产业链上游为各种原材 料,包括基膜(金属化膜)、金属箔、导线、外包装树脂等。据江海股份在互易动披露,金属 化膜为薄膜电容的主要材料,其占成本约为 60%。传统的家电照明多采用 BOPET 薄膜(双向 拉伸聚酯薄膜),而高压大电流领域通常用 BOPP 薄膜(双向拉伸聚丙烯薄膜)。目前全球高端 薄膜电容基膜市场由日美主导,龙头企业包括日本东丽,美国杜邦和三菱化学。国内基膜供 应商有铜峰电子、航天彩虹、大东南、东材科技、嘉德利等,中游电容企业如法拉电子和江 海股份也已向上游拓展,提升金属化膜等原材料自供能力,从而有效保障供应链安全以及产 品质量水平。
2)中游:日美占据高端市场,国内厂商逐步国产替代。据 Paumanok 统计,2018 年全球薄膜 电容市场 CR5 达 40%,其中松下市占率为 9%,基美、法拉电子和尼吉康市占率均为 8%,TDK 市占率为 7%。传统的家电照明领域的薄膜电容较为低端,产品附加值低,日美厂商逐步退出 该市场,转向新能源、工控等高端市场。国内厂商在服务(定制化、响应速度等)及地域等 方面具备优势,逐步实现国产替代,其中法拉电子已属于第一梯队,江海股份、铜峰电子等 也在不断突破。
3)下游:国内新能源需求旺盛,本土厂商迎发展良机。薄膜电容产业链下游应用场景主要是 新能源汽车、光伏、风电、储能、工控、家电、照明等,用于各种电力电子电路中。新能源 已成为薄膜电容最大的下游应用领域,新能源汽车以及光伏风电等市场高速发展,带动薄膜电容需求大幅上升。随着“双碳”目标的提出与相关政策的大力推行,国内新能源需求持续 旺盛,本土薄膜电容厂商将优先受益。
6.2.面板:供需关系有所缓和,液晶电视面板价格率先回暖
供给过剩态势有所缓和,电视面板价格率先回暖。自 21Q3 以来,随着疫情带来的居家办公 及娱乐等需求减弱,面板行业进入供过于求的下行周期。21Q3-22Q3 期间,各尺寸面板价格 持续下跌,液晶电视(32~65 寸)/液晶显示器(21.5~27 寸)/笔记本电脑(13.3~15.6 寸) /平板电脑(7~10.1 寸)面板均价从 2021 年 7 月的阶段性高点 89~294/72~96/47~80/21~33 美元/片,分别降至 2022 年 9 月的 27~106/36~58/26~59/10~22 美元/片。面板厂下调稼动率 至历史低位,以期恢复正常库存水位。随着下半年消费电子传统旺季到来,叠加世界杯、黑 五、春节备货等需求端利好催化,供给过剩态势得到缓和。22Q4 开始,面板价格跌幅有所收 窄,其中液晶电视面板价格率先止跌,10-11 月 Open-Cell 全线涨价,32/43/50/55/65 寸均 价分别+4/+4/+6/+6/+10 美元/片。
22Q4 面板厂稼动率环比企稳,面板行业迎边际改善。据 CINNO 数据,2022 年 10 月国内面板 厂平均稼动率为 70.6%(MoM+2.2pct),全球面板厂稼动率提升至 65%左右,预计 11 月再提升 约 5pct,12 月小幅回落,22Q4 全球 TFT-LCD 面板产线稼动率控制在 70%以下。国内面板厂 自 21Q3 开始业绩持续下滑,至 22Q3 多数处于亏损状态。随着供需关系缓和,面板价格企稳, 面板厂稼动率提升,22Q4 面板厂业绩有望实现边际改善。据 Omdia 数据,2022 年全球面板出 货量预计下降约 12%,主要集中在电视、PC、监控器、智能手机领域。Omdia 预计当前供过于 求最严重的时点已过去,2023 年终端市场需求有望逐步复苏,全年面板出货量将增长 4%。
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精选报告来源:【未来智库】。「链接」
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