2021半导体行业投资策略：矛盾与破局-20210105-天风证券-48页_2mb

报告摘要

2021半导体投资策略：矛盾与破局

核心内容概述

2021年半导体行业面临三大核心矛盾，分别是：

数据需求的指数式增长与摩尔定律的线性发展之间的矛盾
成熟制程产品碎片化需求增长与产能供给受限之间的矛盾
全球化供应链格局与大国博弈下的科技封锁之间的矛盾

这些矛盾促使行业格局发生转变，推动半导体行业进入“国产替代”与“国产创新”的新阶段。同时，技术创新成为破局关键，特别是在计算芯片架构、制程工艺、材料和设计环节。

主要观点

1. 技术驱动下的行业变革

AI与HPC推动半导体进入新阶段：人工智能和高性能计算（HPC）成为半导体行业新的增长引擎，推动行业进入S型曲线快速成长阶段。
传统计算架构面临挑战：以X86为代表的计算架构由于其线性发展特性，无法满足AI时代对高性能、低功耗和高并行度的需求。
异构计算成为趋势：云端采用异构计算架构，端侧则发展出存算一体等新型芯片架构，以应对AI算法的多样化需求。
存算一体技术潜力大：存算一体芯片能够有效降低功耗并提高计算效率，是未来端侧芯片的重要发展方向。

2. 成熟制程产品的供需矛盾

8英寸晶圆产能受限：全球8英寸晶圆厂扩产有限，设备资源稀缺，导致产能紧张。
碎片化需求持续增长：5G、新能源汽车、工业4.0等新兴应用推动8英寸晶圆需求增长。
国内产能扩张显著：中国是全球8英寸晶圆产能扩张最显著的地区，带动全球产能向国内转移。
1C设计与封测发展迅速：国内设计与封测产业快速发展，为晶圆产能转移提供支撑。

3. 供应链国产替代趋势

国产替代从设计开始：自2019年起，设计环节成为国产替代的主战场，相关企业获得显著增长。
材料环节迎来戴维斯双击机遇：材料行业类比于芯片中的模拟赛道，正经历从0到1的突破，未来有望实现从1到N的持续增长。
技术封锁加速国产替代：中美贸易战和科技封锁促使半导体供应链向国内转移，国产替代成为投资主线。

关键信息

投资线索与建议关注的公司

1. 技术创新与AI/HPC相关

寒武纪：异构计算架构领先，HPC芯片应用增长显著。
全志科技、北京君正、瑞芯微、兆易创新：具备端侧AI芯片设计能力，未来增长潜力大。

2. 成熟制程与8英寸晶圆相关

圣邦股份、晶丰明源、卓胜微、中芯国际（港）、华虹半导体（港）、闻泰科技、三安光电、思瑞浦：受益于8英寸晶圆产能紧张及量价齐升趋势。

3. 材料国产替代相关

雅克科技、鼎龙股份、华特气体、南大光电：材料环节正迎来国产替代的爆发期，具备成长性。

破局方向

技术与架构创新：包括CMOS微缩、FinFET晶体管、存算一体架构等。
国产替代加速：在设计、制造、封测、材料等环节，国产替代成为行业主要发展方向。
产能转移趋势：全球成熟制程产能向中国转移，国内厂商有望受益于产能扩张和市场需求增长。

风险提示

中美贸易战：科技封锁可能影响供应链和市场发展。
宏观经济下行：对半导体行业需求和投资产生负面影响。
疫情持续发展：带来不确定性，影响行业周期和市场表现。
行业竞争加剧：技术迭代和市场扩张可能引发激烈竞争。

未来展望

S型曲线增长阶段：HPC芯片和AI芯片进入快速增长期，技术迭代和市场需求形成正向循环。
半导体周期属性：产能紧张与需求增长并存，带来量价齐升的投资机会。
产业链协同效应：设计、制造、封测等环节协同，推动国产替代进程。

附录：图表与数据参考

图1：科技快速发展使半导体需求旺盛
图2：国家高性能计算环境
图3：HPC处理数据的要求发展与处理器性能发展出现缺口
图4：2016~2021数据中心负载任务量变化
图5：2016~2021超级数据中心数量变化
图6：2015~2024年全球HPC服务器市场收入
图7：全球边缘计算市场规模
图8：寒武纪股权激励披露的收入增长增速
图9：1971~2019年晶体管数量遵循摩尔定律不断上升
图10：传统MOSFET缩放与性能演进
图11：Intel采用CMOS微缩实现前6代制程演进
图12：应变硅晶体管
图13：晶体管结构比较（平面 vs. FinFET）
图14：晶体管结构比较（FinFET vs. 纳米堆积）
图15：GPU在高性能运算方面的性能远超CPU
图16：2020年人工智能应用领域
图17：未来AIoT场景示意图
图18：端侧AI芯片市场规模
图19：存算一体芯片适合端侧应用
图20：边缘端侧智能应用场景的需求特征
图21：半导体产业螺旋上升周期
图22：S曲线——产品的生命线
图23：HPC芯片的S曲线
图24：摩尔定律下推动下的Intel股价上扬
图25：重点跟踪公司估值表（截至12.30）
图26：晶圆产业链图
图27：8英寸晶圆需求趋势（千片/月）
图28：全球前十大晶圆加工厂市占率（%）
图29：8英寸晶圆产线数量预测（个）
图30：2018年按产品分类的200mm晶圆需求（%）
图31：部分晶圆代工厂产能利用率（%）
图32：中国台湾地区主要晶圆代工厂年产能（百万片）
图33：2012-2018年中国模拟芯片市场规模与增长
图34：内燃机到混合动力汽车发展中半导体的价值（美元）
图35：新能源汽车驱动功率半导体市场规模增大
图36：2018年分立器件按下游应用分类（%）
图37：分立器件行业整体规模及增速
图38：2019年全球新能源车企销量占比（%）
图39：我国新能源乘用车销量及渗透率（万辆，%）
图40：全球新能源乘用车销量及渗透率（万辆，%）
图41：2017-2021年IC细分市场增速（%）
图42：IDC全球市场规模及增速（亿美元，%）
图43：重点跟踪公司估值表（截至12.30）
图44：英飞凌IGBT技术发展
图45：英飞凌各代IGBT产品进入市场后收入变化情况
图46：2010-2020年中国芯片设计企业数量增长情况
图47：1999-2020年中国IC设计业销售规模增长情况
图48：全球封测重要厂商营收占比变化（单位：十亿人民币，%）
图49：8英寸（200mm）晶圆的产能展望
图50：华为销售收入（亿元）
图51：2019年全球IC需求总量
图52：华为重要供应商的全球分布
图53：华为92家核心供应商分布区域占比（%）
图54：圣邦股份2018Q2-2020Q3营收（亿元，%）
图55：圣邦股份2018Q2-2020Q3归母净利润（亿元，%）
图56：圣邦公司股价走势
图57：国内主要晶圆厂季度平均月产能（片）
图58：半导体材料成本占比（%）
图59：半导体材料企业股价波动情况（元/股）
图60：半导体产业链
图61：重点跟踪公司估值表（截至12.30）
表1：异构计算领域三大芯片
表2：2020年端侧芯片分类介绍
表3：寒武纪HPC芯片梳理
表4：国际主要分立器件供应商交货周期（周，低压MOSFET）
表5：国际主要分立器件供应商交货周期（周，IGBT）
表6：2020年第三季度大中华区主要晶圆厂家8英寸产能（片/月）
表7：2017年主要IDM厂家8英寸及以下产能（片/月）
表8：国内在建成熟制程晶圆产能（千片/月）
表9：我国与全球封测厂商技术基本一致
表10：2017中国大陆8英寸晶圆代工产能及2021年目标产能（单位：千片/月）
表11：供应链国产替代空间
表12：国内半导体材料现状

总结

2021年半导体行业正处于技术变革和供应链重构的关键时期，三大矛盾推动行业进入新的发展阶段。投资重点应放在技术创新（如AI/HPC芯片架构、CMOS缩放、存算一体）、成熟制程产能扩张（如8英寸晶圆厂）、以及国产替代（如设计与材料环节）。相关企业包括寒武纪、圣邦股份、雅克科技、中芯国际、华虹半导体、全志科技、瑞芯微、兆易创新等，未来增长潜力较大。同时，需警惕中美贸易战、宏观经济下行及疫情持续发展带来的不确定性。

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