2022年半导体行业研究报告

1/912022年半导体行业研究报告一、景气度持续向上，半导体材料国产替代空间广阔（一）半导体材料是产业底层基础，全球市场规模近600亿美元半导体材料处于半导体产业链上游，是整体半导体产业的底层基础。半导体产业链整体可被分为上、中、下游三个板块，其中上游为半导体的支撑产业，由半导体材料和半导体设备构成；中游为半导体制造产业链，包含IC的设计、制造和封测三个环节，其生产的产品主要包括集成电路、分立器件、光电子器件和传感器；下游则为半导体的具体应用领域，涉及消费电子、移动通信、新能源、人工智能和航空航天等领域。半导体制造企业又可以根据运作模式分为IDM（IntegratedDeviceManufacture）和Foundry两种，IDM是指集芯片设计、制造、封装测试到销售等多个产业链环节于一身的垂直整合模式，能够协同优化各个环节，充分发掘技术潜力，代表企业有三星、德州仪器(TI)；Foundry是指只负责制造环节的代工厂模式，该类模式不承担由市场调研失误或产品设计缺陷所带来的决策风险，但相对前者更受制于公司间的竞争关系，代表企业包括台积电、格罗方德和中芯国际等。在半导体产业链中，半导体材料位于上游发挥着其特有的产业支撑作用，是整体半导体产业的底层基础。根据半导体制造的工艺流程，半导体材料可以被分为制造材料和封装材料两大类。制造材料主要包括硅片、化合物半导体、光刻胶、光掩模、电子特气、CMP材料、溅射靶材和湿电子化学品，用于IC制造；封装材料主要包括封装基板、键合金丝、引线框架、塑封材料等等，用于IC封装测试。全球半导体材料市场规模持续，中国大陆成为全球第二大半导体材料市场。根据SEMI统计，2015年全球半导体材料市场规模433亿美元，2020年达到553亿美元，年复合增速达5.01%，其中晶圆制造材料复合增速达7.78%。2021年全球半导体材料市场预计可达到565亿美元，同比增长4.82%，继续保持增长趋势。分地域看，2020年中国台湾地区半导体材料市场规模为123.8亿美元，继续位居全球第一，中国大陆市场规模超过韩国达97.63亿美元，跃居全球第二，其次是韩国市场规模为92.31亿美元，前三占比合计超总市场规模的一半。晶圆制造材料占比逐步提高，硅片是最大的半导体材料单一市场。从半导体材料结构分布来看，2020年晶圆制造材料规模达349亿美元，占总材料比重从2015年的55%增长到2020年的63%。根据SEMI数据，2020年硅片市场规模达122亿美元，占据晶圆制造材料总规模的35%，远超其他制造材料稳居第一，是最大的半导体材料单一市场，电子特气和光掩模市场规模位列第二、三位，分别为45和42亿美元，而其他制造材料占比均不足10%。（二）国产替代空间广阔，大陆市场规模超100亿美元中国大陆半导体材料市场规模增速远超全球平均水平。2020年，中国大陆半导体材料市场规模全球占比为17.65%，相较2016年上升了7.65个百分点，仅次于中国台湾（22.39%）位列全国第二。回望2009-2019年全球半导体材料销售额，中国大陆半导体材料销售额从32.70亿美元增长至86.90亿美元，年复合增长率为10.27%，同比增速整体高于全球。根据SEMI统计，2020年中国大陆市场规模同比增速达12%，高出全球增速7.1个百分点，市场增长势头强劲。国内厂商加速布局，诸多领域实现从0到1突破，半导体材料有望迎来国产化突破。由于高端产品的技术壁垒，我国半导体材料多集中于中低端领域。而自中美贸易摩擦以来，半导体材料国产化的诉求愈发强烈。迎合国内对高端半导体材料日益增长的需求，国内半导体材料企业加速布局产品技术研发和产能扩张。雅克科技、沪硅产业、南大光电等均募资投入研发制造。（1）雅克科技非公开发行不超过12亿元加速半导体关键材料光刻胶及光刻胶配套试剂的研发，投资2.88亿元扩大集成电路新型材料球形硅微粉的产能。（2）沪硅产业定向募集50亿元用于300mm高端硅片研发、300mm高端硅基材料研发，加快高端半导体材料研发进度。（3）南大光电研发ArF光刻胶产品并于2021年底建成投产，可实现年化25吨产能，保证集成电路制造材料的有效供应。（三）全球晶圆厂扩产趋势下，半导体材料景气度持续向上制程的进步推动半导体材料价值量增加，需求相应进一步提升。摩尔定律是指集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。在摩尔定律下，芯片工艺制程的技术节点不断向前迈进，半导体制造材料的成本也不断上升，从而推动半导体材料的需求提升。根据IBS数据显示，每当向前推进一个节点时，流片成本将提升50%，其中很大部分是由于半导体制造材料价值提升所致。以光掩模为例，在16/14nm制程中，所用掩模成本在500万美元左右，到7nm制程时，掩膜成本迅速升至1500万美元。全球晶圆厂扩产趋势明显，大陆新增产能尤为可观，拉动半导体材料需求。根据SEMI数据显示，2017-2020年全球新增半导体产线共计62条，其中中国大陆有26条产线，占比超40%。此外，全球半导体制造商将于2021年底前开始建设19座新的高产能晶圆厂，并在2022年再开工建设10座，以满足市场对芯片的加速需求。其中，中国和中国台湾地区将各建有8座，处于全球新建晶圆厂数量领先地位，其次是美洲紧随其后，共建有6座。在8英寸晶圆方面，SEMI预计2021年全球8英寸晶圆厂设备支出将进一步扩大，逼近40亿美元，而中国大陆将以200mm的产能居全球领先地位，其市场份额将达到18％，其次是日本和中国台湾地区，分别达到16％。全球晶圆厂扩产背景下，中国大陆作为晶圆制造产能的新兴领域，将进一步拉动上游半导体材料需求。二、需求推动下硅片量价齐升，国产替代蓄势待发（一）硅片是半导体制造的基石，高纯度大尺寸为主流方向硅片是以多晶硅为原材料，利用单晶硅制备方法形成硅棒，而后经过切割而来。一方面，硅材料具备单向导电特性、热敏特性、光电特性、掺杂特性等优良性能，可生长成为大尺寸高纯度晶体，契合下游半导体应用需求；另一方面，硅材料以二氧化硅和硅酸盐方式广泛存在于矿物、岩石中，储量丰富、获取成本低，故而成为当下应用最广泛、最重要的半导体基础材料。硅作为第一代半导体材料，占据目前绝大部分应用市场份额。从半导体器件的产值来看，全球95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路采用硅作为衬底材料。虽然第二代和第三代材料相比其存在一定的优势，但目前来看，硅材料在相当长的时间内依然会维持其主流半导体材料的地位。根据晶胞的排列方式，硅可被划分为单晶硅和多晶硅。其中，单晶硅的晶胞是有序、有规律的，而多晶硅的晶胞是无序、无规律的。相比于多晶硅，单晶硅由于其晶胞规则有序，导电能力较强，同时光电转换效率更高，被广泛应用于太阳能和电子领域。从制作工艺来讲，多晶硅是单晶硅的上游材料，单晶硅棒是利用直拉法或区熔法对多晶硅的原子结构进行重组而获得。上游多晶硅原料的主要成本为电力，国内半导体硅料的主要厂商为黄河水电，国际企业主要有德国瓦克。硅片根据其下游应用可以主要分为半导体硅片和光伏硅片，半导体硅片比光伏硅片的要求更高，其中纯度为最大不同，纯度要求决定制作工艺的难易。光伏领域同时使用单晶硅及多晶硅，纯度要求为99.9999%左右（4-6N），由于对纯度、曲翘度等参数要求较低，其制造过程也相对简单。半导体领域只使用单晶硅，随着其制程的不断缩小，芯片制造工艺对硅片缺陷密度与缺陷尺寸的容忍度也在不断降低，要求其纯度达到99.999999999%（11N）以上，以通过国际主流晶圆厂的审核认证。半导体硅片技术要求高，叠加下游需求旺盛因素，通常附加值也较高，因此更具投资潜力。成本驱动下，半导体硅片呈现向大尺寸发展趋势，但300mm级半导体硅片在长时间内依然会保持主流地位。半导体硅片是圆形，因此也叫“硅晶圆”或者“晶圆”。晶圆是芯片制造的“基底”，所有的芯片都是在这个“基底”上制造，根据不同尺寸主要分为300mm（12英寸）、200mm（8英寸）、150mm（6英寸）、125mm（5英寸）、100mm（4英寸）等规格。一方面，更大尺寸的硅片意味着可制造的芯片数量更多，相应的生产效率更高；另一方面，由于硅片是圆形，因此制造方形芯片时不可避免地会浪费硅片圆形边缘，圆形半径越大，边缘浪费将更低，300mm半导体硅片可使用面积达到200mm硅片两倍以上，可使用率达到2.5倍左右。因此，硅片尺寸越大，对晶圆厂意味着更低的生产成本。自1970年研发出50mm尺寸起，每隔5年左右半导体硅片尺寸便向前发展一个等级，并于2000年前后发展到300mm等级。目前，450mm硅片由于投资数额巨大且目前良率不理想，所以目前主流硅片还将维持在300mm等级。（二）需求推动下硅片量价齐升，2021硅晶圆出货面积预计创新高下游需求带动硅片需求持续增长，2021年出货面积将创新高，硅片价格将保持高位。半导体硅片在半导体制造材料中占比为37%，是占比最高的半导体材料。90%的芯片都需要硅片作为基础，所以半导体硅片市场规模与半导体市场规模变化趋势具有一致性。随着半导体市场规模的增长，对应全球硅片出货面积从2011年的90亿平方英寸增至2020年的125亿平方英寸，CAGR为3.7%。从硅片价格来看，自2011年开始，全球半导体硅片价格因产能过剩持续下滑，直至2016年拐点出现，2017年重回上升通道，2019年价格升至0.95美元/平方英寸。考虑后疫情时代下各应用领域对各类芯片需求提升，硅片供应持续紧张，全球半导体硅片大厂陆续展现涨价意愿。2020年12月，环球晶圆表示公司目前全产能满载，并透露已调涨300mm晶圆现货价，其余产品现货价也将逐步调涨。2021年3月全球第一大半导体硅片厂商信越化学宣布从2021年4月起对其所有硅产品的销售价格提高10%-20%，主要是原材料金属硅的成本上升和中国市场需求的强劲增长导致供应短缺。考虑到全球晶圆厂大幅扩产带来的增量需求，预计硅片价格仍将保持高位。12英寸硅片出货量比重超过60%，未来仍将继续提升。随着终端芯片的先进制程占比持续增加，对12英寸硅片的需求也相应扩张，全球12英寸半导体硅片占总体出货量的比重从2010年的50%增至2020年的63%，整体呈现稳定上升趋势。由此可预计未来下游晶圆厂将继续集中于12英寸硅片的研发和扩产，12英寸硅片出货占比还将进一步增加。晶圆厂大幅扩产，随着新增产能释放硅片需求也将继续增长。据SEMI统计，全球半导体制造商将在今年年底前开始建造19座新的高产能晶圆厂，并在2022年再开工建设10座，这29家晶圆厂的设备支出预计在未来几年将超过1400亿美元，以200mm尺寸晶圆等效计算，这29家晶圆厂每月可生产260万片。根据芯思想统计，截止到2021Q2，中国内地12英寸、8英寸和6英寸及以下的晶圆制造线共有200条，已经投产的12英寸晶圆制造线有27条，合计装机月产能约118万片，已经投产的8英寸晶圆制造线共有28条，合计装机月产能约120万片；已经投产的6英寸及以下晶圆制造线装机产能约400万片约当6英寸产能。在建未完工、开工建设或签约的12英寸晶圆制造线29条，相关投资金额高达6000亿元，规划月产能达132万片，在建未完工、开工建设或签约的8英寸晶圆制造线10条，规划产能27万片/月，预计2022-2023年将迎来新增产能集中释放。（三）行业格局呈寡头垄断，国产替代蓄势待发全球半导体硅片行业市场主要由四家厂商占据，占比高达86.6%，整体呈现寡头垄断格局。半导体硅片行业市场集中度较高，根据SEMI数据，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)、中国台湾地区的环球晶圆、德国SiltronicAG以及韩国的SKSiltron。其中，日本的信越化学和SUMCO合计份额为49.04%，前五大厂商一共占据全球半导体硅片市场超过85%的份额，但相较2019年市场占比总和有所下降。2021年2月，环球晶圆公开收购SiltronicAG50.8%股份，按合并后营收规模来看，环球晶圆市场份额居第二位，占比26.26%，此后半导体硅片市场寡头变为四家。国内硅片企业加速追赶，国产替代空间巨大。目前全球各半导体硅片大厂已陆续实现8英寸和12英寸半导体硅片的量产，且正在积极研发12英寸以上的更大尺寸的硅片。而我国目前只有极少企业拥有12英寸的半导体硅片制造技术，国产化率不足1%，8英寸硅片国产化率仅达10%，国内晶圆厂的硅片国产替代需求十分旺盛。随着硅片市场需求的逐步扩大和半导体硅片制作技术的不断突破，国内厂商持续扩张产能，沪硅产业、中环股份和立昂微为国内硅片制造龙头，产销逐年上涨。立昂微是我国较早一批专业从事半导体硅片和半导体功率器件研发、生产和销售的企业之一，主营业务包括半导体硅片、半导体功率器件、化合物半导体射频芯片三大板块，以产业链上下游一体化作为核心竞争优势。立昂微子公司浙江金瑞泓、衢州金瑞泓主要从事8英寸及以下半导体硅片业务，主要产品包括硅研磨片、硅抛光片、硅外延片等；子公司金瑞泓微电子主要从事12英寸半导体硅片业务。就具体规格而言，公司6英寸硅片产线长期处于满负荷运转状态，8英寸硅片产线的产能充分释放，12英寸硅片在关键技术、产品质量以及客户供应上取得重大突破，并预计将在2021年底达到年产180万片规模的产能。营收方面，2017-2020年公司半导体硅片业务实现的收入占主营业务收入的比例分别为52.30%、65.62%、64.21%和65.6%。三、国产光刻胶技术有所突破，供需矛盾下迎来新机遇（一）光刻胶是半导体制造关键材料，产业链涉及范围广泛光刻胶又称光致抗蚀剂，由成膜剂、光敏剂、溶剂和添加剂等主要化学品成分和其他助剂组成，是半导体制造的关键性材料。光刻胶通常应用在光刻工艺中，光刻工艺历经硅片表面脱水烘烤、旋转涂胶、软烘、曝光、曝光后烘烤、显影、坚膜烘烤、显影检查等工序。在光刻过程中，光刻胶被均匀涂布在衬底上，经过曝光、显影与刻蚀等工艺，将掩膜版上的图形转移到衬底上，形成与掩膜版完全对应的几何图形。光刻工艺约占整个芯片制造成本的35%，耗时占整个芯片工艺的40-50%，是半导体制造中最核心的工艺。根据应用领域的不同，光刻胶可分为PCB光刻胶、LCD光刻胶和半导体光刻胶。其中，PCB光刻胶的技术壁垒最低，主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶和光成像阻焊油墨，应用于微细图形加工中。LCD光刻胶主要包括彩色光刻胶和黑色光刻胶、触摸屏光刻胶、TFT-LCD光刻胶，可被用于制备彩色滤光片，沉积ITO制作等。半导体光刻胶的技术门槛较高，具体可被细分为g线、i线、KrF、ArF和EUV线，随着其曝光波长依次递减其极限分布率依次上升，从而可适用于更加先进的芯片制程。（二）半导体光刻胶市场规模近20亿美元，海外企业长期垄断全球光刻胶市场整体呈持续扩张趋势。根据Cision统计，全球整体光刻胶市场规模2019年达到91亿美元，预计2022年全球市场可达到105亿美元的市场规模，年均复合增长率达到5%。从结构占比看，半导体光刻胶占比最高，达到27%，LCD和PCB光刻胶比例相当，占比均为24%。半导体光刻胶市场增速高于整体，尤其高端半导体光刻胶需求旺盛，中国半导体光刻胶市场高速增速。近5年，全球半导体光刻胶市场呈快速增长趋势，市场规模从2015年的13亿美元提高到2020年的约21亿美元（不包括EUV光刻胶），其中负胶和g线光刻胶市场规模增长幅度较小，高端半导体光刻胶ArF、KrF光刻胶市场规模占比逐步提升，合计占比超过总体的75%。中国半导体光刻胶市场规模快速增长，从2015年约10亿元提高到2020年的约25亿元，复合增速达到20%。在半导体光刻胶细分领域，日本市场仍具有较高话语权，尤其是ArF光刻胶和EUV光刻胶领域。日本JSR、信越化学、东京应化和住友化学占据ArF光刻胶市场前四，市占率分别为25%、23%、20%和15%，合计市场份额高达83%。而在EUV光刻胶领域，日本企业合计市场占比近90%，掌握极高主导权，其中日本JSR作为可实现量产的厂商之一，将于2021年10月底完成对美国Inpria的收购，继续增强技术优势。Inpria一直致力于开发基于金属的EUV光刻胶，该金属基光刻胶在干蚀刻过程中的图案转移性能方面优于传统光刻胶，非常适合半导体量产工艺。此外，在g/i线光刻胶和KrF光刻胶，日本也分别占据全球64%和74%的份额。（三）供需关系变化带来新机遇，国产替代迎来机遇期放眼全球市场，晶圆扩产增与先进制程占比提升增加光刻胶需求，海外供应链不稳定加剧供需紧张关系。从需求端来看，光刻工艺是芯片制作过程中不可缺少的一环，光刻胶在半导体制造材料中占有稳定比例，光刻胶及光刻胶辅助材料合计占比可达总成本的14%。随着下游各大晶圆厂纷纷扩产，对半导体光刻胶的需求也相应逐年提升。此外，随着芯片制程逐渐往先进制程发展，高价值量的ArF、KrF光刻胶市场占比也会相应提升，从而带动整个光刻胶市场规模的进一步增长。2021年2月13日，日本福岛地震事件使信越化学在当地的KrF生产线受到较大破坏，导致其对中国大陆多家一线晶圆厂限制供货KrF光刻胶，并通知对更小规模晶圆厂停止供货KrF光刻胶，反映出海外供应链给供给端带来的不稳定性。半导体光刻胶行业过去主要面临原材料、设备、技术和客户认证四大壁垒。原材料壁垒和设备壁垒主要是指光刻胶上游产业链的资源主要被海外垄断，国内供给和定价受限，以致前期投资规模巨大。除进口基本原料外，大部分光刻胶专用试剂和配方由于技术限制目前无法实现国产化。高端光刻设备方面，荷兰ASMAL、韩国NIKON、CANON三家大厂实现寡头垄断，市场规模合计占比超九成且定价昂贵，单台EUV光刻机售价可超过1亿欧元，致使国内高端光刻机面临严重短缺的局面。技术壁垒是进入光刻胶行业的最大壁垒，主要是指研发光刻胶产品所面临的各种难题，包括差异化需求的产品配方，高品质的化学品用料以及复杂的工艺过程和严格的参数结果要求等等。客户认证壁垒主要在于企业打破技术壁垒之后会面临较长的客户认证周期，认证周期和下游客户对原有生产厂商的黏性无疑给光刻胶生产厂商带来较大的资金压力。国内半导体光刻胶企业主要有晶瑞电材、南大光电、北京科华、上海新阳和徐州博康。晶瑞电材是老牌半导体光刻胶供应商之一，其i线光刻胶近年来持续向中芯国际等企业供货，KrF光刻胶正在客户验证阶段（已完成中试），ArF高端光刻胶研发工作于2020年下半年已正式启动。南大光电专注于ArF光刻胶的研发与生产，其年产25吨ArF光刻胶生产线已于2021年7月通过专家组绩效评价验收。北京科华是唯一被SEMI列入全球光刻胶八强的中国光刻胶公司，国内客户包括中芯国际、上海华力微电子等主流集成电路企业，在G/I线和KrF高端光刻胶已实现量产，ArF光刻胶项目还仍在推进中。上海新阳KrF厚膜胶已通过下游客户验证并取得订单，ArF光刻胶尚处于客户认证当中。徐州博康KrF光刻胶已实现量产，并开始小批量供应ArF光刻胶。关于EUV光刻胶，目前北京科华进入早期研发阶段，晶瑞电材、南大光电等大部分企业还没有相关研发计划。四、光掩模是光刻工艺底片，台湾市场规模领跑多年（一）光掩模是光刻工艺底片，主流发展趋势为高精度光掩模是指微电子制造中光刻工艺所使用的图形转移工具或母版，其功能类似于传统照相机的“底片”。在光刻步骤，利用掩膜版上已设计好的图案，通过显影、刻蚀、脱模、清洗等环节进行图形复制，从而实现批量生产。根据光掩模基板的制作材料不同，可将光掩模分为石英基板和苏打基板等；根据光掩模的用途不同，可将其分为半导体光掩模、平板显示光掩模、电路板光掩模和触控用光掩模等。光掩模主要由透光的基板和不透光的遮光膜组成，石英基板和铬为主流选择。基板材料包括树脂基板和玻璃基板，其中由石英玻璃制成的基板具有高纯度、反射率、低热膨胀率的特点，在使用环境上相对于其他材料对工艺生产环境的要求较低、寿命较长，主要应用于集成电路和平板显示器等领域。在光掩模玻璃基板需求量材料分布占比中，石英玻璃占比不断提升，由2015年的27%提升至2020年的42%。在光掩模制造成本中，直接材料占比达67%，而基板占直接材料的比重高达90%，因此基板占光掩模总制造成本的比例可达60.3%。遮光膜可分为乳胶遮光膜和硬质遮光膜（包括铬、硅、氧化铁），其中铬精度最高，耐用性更好，广泛应用于平板显示、IC（集成电路）、印刷线路板和精细电子元器件。（二）半导体光掩模市场持续增长，中国台湾市场规模最大下游硅晶圆需求和芯片制程的进步推动半导体光掩模市场不断扩张。从下游应用需求占比来看，光掩模具体应用于IC、LCD、OLED和PCB等领域，其中光掩模在IC领域需求占比最高，达60%，其次为LCD（液晶显示屏）领域，达23%。考虑到全球晶圆厂扩产大势，对半导体光掩模的需求有望将进一步增长。此外，随着半导体芯片工艺制程的技术节点不断迈进，晶圆线宽不断减小，同体积芯片所能容纳基础单元结构更多，所需要的光掩模数量也相应增加。中国台湾是半导体光掩模最大市场。2019年，全球半导体光掩模市场整体呈增长态势，规模为41亿美元，2022年预计达44亿美元。从地区分布来看，2019年全球前三大半导体光掩模市场依次为中国台湾、韩国和北美，占比分别为37.92%、20.91%和19.33%。2012年以来，中国台湾一直是半导体光掩模最大市场。近年来中国台湾和大陆地区为全球晶圆主要扩产地，而在光掩模下游客户选取供应商时，除了考量质量和价格因素外，运输成本和交货速度也是光掩模制造商的一大竞争力因素。（三）美日企业主导全球市场，国内企业奋起直追半导体光掩模竞争格局为美日龙头企业主导，行业集中度较高。全球前三大半导体光掩模厂商分别为美国福克尼斯、大日本印刷和日本凸版印刷，其中福尼克斯的市场份额约为13亿美元，约占总市场规模的35%，CR3合计占据85%的市场份额。由于各大厂对于光掩模的生产技术实行较为严格的封锁，半导体光掩模市场尤其是精密加工领域垄断严重，国内仅有少数企业如无锡华润、无锡中微能生产0.13μm以上的光掩模，而对于HTM、GTM、PSM等光掩模几乎都依赖进口。近年来，国内一些企业通过不断的技术研发和产品升级，开始追赶海外龙头企业的研究步伐。清溢光电是国内成立最早、规模最大的光掩模生产企业之一，主要从事光掩模的研发、设计、生产和销售业务。2020年公司实现营业收入4.87亿元，同比增长1.57%，实现归母净利润0.76亿元，同比增长8.55%。公司主营业务根据基材不同分为石英掩膜版、苏打掩膜版，占比分别为82.13%和16.98%。半导体光掩模方面，其深圳工厂当前的半导体芯片用掩膜版量产能力在0.25um工艺水平，并预计未来量产能力由0.25um提升至0.13um工艺的量产能力。2020年，国内晶圆厂投建、半导体行业加大投入，大陆半导体设备市场规模首次在市场全球排首位，达到181亿美元，同比增长35.1%，占比26.2%。一、半导体：22年继续延续增长，重点关注平台扩张1.1半导体行业增速一览据美国半导体行业协会（SIA）12月公布的最新数据，2021年10月份全球半导体销售额488亿美元，yoy+24%，qoq+1.1%。分地区看，所有市场10月销售额同比增长，美洲yoy+29.2%，qoq+2.6%；欧洲yoy+27.3%，qoq+2.8%；日本yoy+23.7%，qoq+1.1%；亚太/所有其他地区yoy+22.6%，qoq+0.2%，中国yoy+21.1%，qoq+0.3%。超级景气周期的延续，看2022年半导体将实现第三年连续增长。受汽车、服务器、物联网、5G等数字经济智能应用驱动，半导体市场自2019年开启的超级景气周期有望持续三年，根据SEMI收集的各机构对2022年全球半导体市场规模及增速预测，2022年市场规模预测均值为5700亿美元，平均的预测增速为10%，最高预测增速超过15%，来自SIMI。2021年11月北美半导体设备出货再创历史新高。我们认为北美半导体设备厂商月销售额对于全球半导体行业景气度分析、全球半导体设备市场跟踪具有重要意义。2021年1月以来北美半导体设备厂商月销售额首次突破了30亿美元关口，创历史新高的同时站稳30亿美元以上的位置。2021年11月北美半导体设备商出货金额达到39.14亿美元，再次创历史新高（前高2021年7月），同比增长50%。国内方面，存货占比回升，但仍处于历史较低水平，行业景气持续！相当值得关注的一个指标是，IC设计板块存货占比指标在20Q2以来持续下降，反映此前重复下单（overbooking）的存货不断去化，行业高景气度持续，同时我们跟踪韦尔股份、兆易创新、澜起科技等龙头公司来看也确实存在这一趋势，行业景气趋势有望继续上行！关注IC设计板块重点指标——预付账款，预付账款可以部分反映出IC设计公司对产业链上游晶圆代工以及封装测试供应商的备货水平，我们可以看到21Q3板块预付账款延续了2020年以来的提升趋势，21Q3预付账款达到24.37亿元，反映板块整体备货水平积极。边缘计算基建为崛起新星，2022数据中心、汽车仍将有较高增速。按下游应用分，无线通信，计算系统是占比最高的两大环节，消费电子紧随其后，汽车半导体规模及占比不断提升。从具体半导体产品来看，存储是占比最大的市场，此外特殊用途逻辑IC，模拟IC占比较大。边缘基础设施是指位于其服务人群附近的小型数据中心站点，这些站点向终端用户提供云计算和缓存内容。通常，边缘基础设施连接到大型中央数据中心或多个数据中心。当前，边缘基础设施领域半导体规模尚小，但成长迅速，2021预计增速344.1%，2022增速预计45.5%。此外，SSD、汽车、数据中心领域是预计2022增速最快的领域，预计将分别增长22.0%，14.9%，13.2%（据Gartner数据）。2021存储增速耀眼，2022年仍将延续高增。按半导体各技术类型看，展望2022，预计存储增长19.7%（据Gartner数据），增速突出。存储以外的半导体，2022年预计将温和增长4.6%。服务器领域：当前DRAM价值量已有飞跃式提升，微处理器仍占重要比重。据Garter数据，2021服务器领域DRAM规模约250亿美元，价值量占比已高达48%，较2015年大幅提升20pt，超越微处理器成为规模最大的半导体类型。当前服务器领域微处理器规模约205亿美元，占比40%。汽车领域：单车硅含量持续提升，智能化、电动化为最大驱动。据英特尔预计，2025年单车半导体BOM占比将达12%，2030年预计将达20%，展望未来十年，仍有数倍空间。据Garter对单车各功能半导体需求的拆解，可见EV/HEV，ADAS为未来五年汽车半导体续期主要增量领域。预计2022年单车半导体价值达595美元；2025年达716美元；2021~2025单车半导体价值将提升约30%。1.2回顾海外巨头发展，看国内平台型龙头崛起我们此前持续强调，科技企业的本质在于创新，过去五年来我们着重研究科技企业依靠科技红利实现扩张成长。对于有效研发投入及有效研发产值的研究，能有效前瞻性判断企业成长方向、速度、空间。截至到目前，中国大陆已经有以韦尔股份、兆易创新、卓胜微、紫光国微等为代表的一批公司市值超过1000亿，以澜起科技、圣邦股份、思瑞浦等为代表的一批公司市值超过500亿，此外还有相当一批公司市值居于300-500亿。2021年受益于行业景气周期，“缺货涨价”类公司涨幅相对更高，下一阶段我们认为半导体设计的投资重点将从价格因素转向企业自身的平台型扩张，看好平台型龙头崛起！典型半导体公司的成长阶段：1）主业产品持续迭代带来的单价、盈利能力、份额提升：典型代表为韦尔股份（豪威科技）的CIS，澜起科技的内存接口芯片，圣邦股份的模拟芯片，中微公司的刻蚀设备以及华峰测控的测试设备；2）品类扩张带来的空间提升：典型代表包括兆易创新从利基型NORflash切入利基型DRAM，卓胜微从射频开关向SAW滤波器以及从接收端到发射端射频模组产品的扩张，圣邦股份、思瑞浦、艾为电子等从信号链产品向电源管理类产品的扩张，北方华创在设备领域的品类扩张等；3）业务领域的拓展延伸：典型代表包括三安光电从LED到化合物半导体，精测电子从面板检测到半导体检测等；1.2.1英伟达：游戏→AI→Auto→元宇宙，GPU平台龙头高速成长英伟达创立之初是一家为图形计算提供加速器的无晶圆厂半导体设计公司，1999年推出GeForce256绘图处理芯片时在全球首次提出GPU（图形处理器）概念，2006年推出革命性的用于通用GPU计算的统一计算架构平台CUDA，使得GPU可以被用于需要处理大量并行计算的领域，例如深度学习等，CUDA使得GPU除了用于图像处理，还越来越多的参与到计算中，大大拓展了GPU的应用领域。2020年收购Mellanox，进一步布局数据中心以太网交换机、芯片和InfiniBand智能互联解决方案，打造AI计算到网络的端到端技术。目前英伟达的主要产品不仅包括硬件部分的GPU和SoC（用于switch等游戏机），还包括计算与网络部分的数据中心平台及系统和Mellanox业务等。截至2021.1.31财年，公司图形业务营收98.3亿美金，占总营收约59%，计算与网络业务营收68.4亿美金。五大业务板块游戏、专业视觉（电影、建筑等）、数据中心、汽车和OEM及其他营收分别为77.6（46.5%）/10.5（6.3%）/67.0（40.2%）/5.4（3.2%）/6.3（3.8%）亿美金。在29个国家拥有18975名员工，其中研发人员占比达到71%，研发费用达到39.2亿美金，占总营收23.5%。1993年黄仁勋、ChrisMalachowsky和CurtisPriem共同创立了英伟达，彼时市面上有20多家图形芯片公司，三年后这个数字飙升至70家。但直到2006年，英伟达是唯一一家仍然独立运营的公司。黄仁勋拥有斯坦福大学电气工程硕士学位，曾在AMD担任微处理器设计工程师，后任职LSI公司（主业ASIC等），成为集成芯片（类似目前SoC）部门负责人。从英伟达创立至今，黄仁勋始终担任公司总裁兼CEO。Malachowsky是公司的工程技术高管，曾在惠普和SunMicrosystems担任工程和技术领导职务，拥有30多年行业经验，获得近40项集成电路设计和方法学领域的专利。Priem曾参与设计了IBM首个PC用图像处理器，从1993年至2003年担任英伟达CTO，主管产品设计。由于成立之初就采用Fabless模式，1994年英伟达与当时的SGS-ThomsonMicroelectronics（1998年更名为意法半导体）达成首个战略合作关系，为英伟达制造单芯片图形用户界面（GUI）加速器。1995年英伟达发布了其第一款产品NV1。NV1是首个将GUI加速、声卡、全动态视频加速、3D图形、游戏手柄和操作杆接口集成到单个芯片上的微处理器。NV1促成了英伟达与当时最大的街机游戏制造商Sega（世嘉）合作。然而由于同年微软推出了Windows95，其以图形用户界面为主要特征，掀起了界面革命，也使得图像芯片市场由游戏主机转向PC，同时微软还开发了采用多边形成像技术的图形编程接口DirectX标准，英伟达的NV1和NV2采用的二次曲面贴图方式无法兼容行业通用标准，因此后来销量并不佳。吸取经验后，英伟达1997年推出的RIVA128，支持微软的DirectX标准，进军PC市场，1998年初推出的RIVA128ZX拥有8MB翻倍显存并进一步支持了OpenGL驱动。当时各家显存厂商都在发展各自的显示标准，例如3dfx的GLIDE、PowerVR的PowerSGL、ATI的3DCIF，适逢微软1997年推出的DirectX5.0进行了重大升级，开始在3DAPI市场崭露头角，英伟达选择支持微软DirectX就是选择了微软的强大后盾。后来英伟达又推出RIVATNT，RIVATNT2等图形处理器，不仅支持微软DirectX和OpenGL标准，且集成度更高，性能也优于当时市场领导者3dfx和ATI，同时价格低廉，得以大量销售。1999年英伟达在纳斯达克上市，当时公司的收入来源主要为PC业务，强大的产品力和与当时头部PC厂商的合作，英伟达用三年时间将营收从1995年的118.2万美金提升到1998年的1.6亿美金。1999年8月，英伟达推出了具有划时代意义的GeForce256，并将它命名为世界上第一个GPU。与RIVATNT2相比，GeForce256增加了PixelShader流水线的数目，并支持硬件T&L（坐标转换和光源运算）和MPEG-2硬件影像加速，配合DDR作为显存。T&L原本由CPU完成，GPU从硬件上支持T&L以后，CPU得以从繁重的运算中解脱出来。2001年底安然事件引发市场对公司财务披露情况的担忧，经过自查，公司CFO辞职且对财报进行了重述，此后2002年竞争对手ATI的旗舰产品R300引领市场，而英伟达旗舰产品拖延至2003年才发售，且散热和工艺良率等出现较多问题，对DirectX9支持也不够匹配，导致在某些游戏中的性能表现甚至劣于竞争对手，直接使得ATI独立显卡市场份额在2004Q2首次超过英伟达。此外2003年英伟达与微软要求降低XboxGPU价格方面产生争议，最终微软下一代产品转向ATI。革命性CUDA架构，打开GPU通用计算大门。2006年底，英伟达推出CUDA通用并行计算架构，CUDA是用于GPU计算的开发环境，是一个全新得软硬件架构，它包含了CUDA指令集架构（ISA）以及GPU内部的并行计算引擎，可将GPU视作一个并行数据计算的设备，对运行的计算进行分配和管理。在CUDA的架构中，计算不再像过去那样必须将计算映射到图形API（OpenGL或DirectX）中，开发者可以用C语言为CUDA架构编写程序，从而在支持CUDA的处理器上以超高性能运行密集数据计算解决方案，解决复杂计算问题，CUDA的广泛应用造就了计算专用GPU的崛起，使得英伟达得以进军高性能计算领域。推出新产品系列，平台型布局初现。2008年英伟达发布了支持CUDA1.1的GeForce9系列GPU，以及采用了第二代CUDA架构的GeForce200系列GPU，NVIDIA在GT200中引入了大量重要改进，GT200具有极高的处理能力和存储器带宽，用于通用计算时的可编程性和灵活性也更加突出，采用Tesla架构，这也是英伟达数据中心GPU系列产品的第一代架构。同年，NVIDIA还发布了Tegra系列产品，进军移动处理器市场。深度学习对算力要求大幅提升。人工智能通过模拟和延展人类及自然智能的功能，拓展机器的能力边界，使其能部分或全面地实现类人的感知（如视觉、语音）、认知功能（如自然语言理解），或获得建模和解决问题的能力（如机器学习等方法）。人工智能实现方法之一为机器学习，而深度学习是用来实现机器学习的技术，通常可分为“训练”和“推理”两个阶段。训练阶段：需要基于大量的数据来调整和优化人工智能模型的参数，使模型的准确度达到预期，核心在于算力；推理阶段：训练结束后，建立的人工智能模型可用于推理或预测待处理输入数据对应的输出（例如给定一张图片，识别该图片中的物体），这个过程为推理阶段，对单个任务的计算能力不及训练，但总计算量也相当可观。GPU在深度学习领域大显身手。算法的效果、效率与核心计算芯片的计算能力密切相关。相比1993年出品的IntelCPU奔腾P5芯片，识别一张ImageNet图片需要至少10分钟完成推理任务、近百年完成训练任务，如今旗舰手机上的SoC仅需数百微秒就能完成，因此处理器芯片技术的进步对于AI快速进步并进入实用场景至关重要。人工智能的运算本质是一些矩阵乘，并不需要很多的存取和判断，GPU比CPU有更多的逻辑运算单元（ALU）因此架构更适合做一些大运算量的重复工作，且更容易组成大的集群，从而更适合AI且更加高效。GPU助力深度学习技术性能快速进步。2011年开始，全球AI研发工作者开始意识到GPU在深度学习领域的威力，彼时谷歌大脑项目学会了通过在视频网站上看电影来识别动物和人，但它需要配备2000个CPU的服务器。英伟达与斯坦福大学合作，将GPU用于深度学习，12个英伟达的GPU就可以达到类似性能。此后深度学习进入高速发展期，2012年深度学习可以在ImageNet图像识别挑战中战胜人工代码，到2015年深度学习已经可以战胜真人。英伟达GPU架构持续迭代。英伟达自2008年推出Tesla架构后，保持着每两年推出一个新架构的速度，先后推出了Fermi、Kepler、Maxwell、Pascal、Volta（Turing）和2020年推出的Ampere（安培）架构，在CUDAcore数量、数据交换速度、单机内多GPU通信、增加TensorCore等方面进行了持续更新迭代，产品性能不断提升。数据中心、自动驾驶、加密货币，三重因素驱动2017-2018上半年英伟达高歌猛进。2016年4月特斯拉首次推出平价Model3爆款车型（2017年7月开始交付），引领自动驾驶风潮，2016~2019年特斯拉的AutoPilotHW2.0采用了基于英伟达的DRIVEPX2AI计算平台，芯片由第一代的MobileyeQ3升级为两个英伟达ParkerSoC、1个英伟达PascalGPU，从而支持更多的车载传感器。此外，2017年4月至年底，加密货币价格大幅拉升催生了“挖矿”对显卡的需求。与此同时，云服务厂商保持大规模数据中心资本开支力度。多重因素推动英伟达2017-2018前三季度股价及业绩一路高歌猛进。业务短暂调整，2019下半年再出发。2018H2-2019H2，加密货币价格下跌，二手显卡流回市场导致渠道库存增加，对游戏显卡业务营收造成连续几个季度的不利影响，此外，2017及2018年全球服务器出货量达到高点，数据中心2018年下半年进入景气弱周期。直到2019年下半年，数据中心业务回暖，服务器出货量重回增长。后疫情时代，市场空间不断打开，软硬件结合深挖护城河。疫情不改行业2019年去库存结束，反而加速数字化进程，半导体进入第四轮硅含量提升周期。2020年英伟达先后完成其历史上最大的收购Mellanox，及宣布收购ARM。下游游戏、AI、智能汽车、AR/VR四大应用领域全面打开，市场空间不断增长，收购为服务器及存储提供端到端Infiniband和以太网互联解决方案的领军企业Mellanox，平台触角再延伸，软硬件结合加深护城河。游戏：产品价值量持续提升，市场份额稳步增长，电子竞技催化增量需求聚焦游戏尤其是高端产品市场，摆脱PC出货疲软实现快速增长。PC出货量在2010-2011年见顶，但英伟达游戏业务营收近年来仍然保持较高增速，FY17至FY21营收CAGR22%，我们认为主要是因为在如今集成GPU基本可以满足普通PC需求的情况下，公司聚焦高性能游戏PC以及云游戏平台，产品价值量不断增长。产品实力强劲，市场份额稳步提升。性能是PC游戏消费者最关注的指标之一，PC游戏玩家通常对独立显卡价格敏感度较低，愿意为更高的性能进行产品升级，根据Tom’shardware跑分，英伟达GPU性能领先AMD，公司在独立显卡市场份额稳步提升。此外，加密货币“挖矿”需求使得显卡实际零售价与建议零售价出现大幅价差，通过对比也可以发现，本就定价较高的英伟达产品溢价能力也普遍高于AMD产品，侧面反应公司产品实力突出。电子竞技催化增量需求。根据新华网，中国电竞市场规模已经突破1000亿元，已经超过北美成为全球最大电竞市场。根据腾讯新闻谷雨数据联合全国电子竞技协会联盟等发布的《中国职业电竞人才发展报告》，2022中国电竞整体市场规模预计将达到2157亿元，电竞商业化未来有望为电竞市场整体增长提供长期动力。AI：云服务厂商新一轮资本开支，服务器出货量有望持续增长海量数据流量增长带来的数据处理及存储需求持续为服务器市场增长赋能。根据Omdia，2018全球网络数据流量约为1.22ZB，而至2024年流量将增至5.47ZB，约为2018年的4.5倍，2018-2024年CAGR达28.7%，海量数据将持续推升对数据存储和处理的需求增长。根据Sumco预测，数据中心SSD存储所需也将在2020年达到0.078ZB，至2023年将会达0.219ZB。我们认为随着5G的逐步完善，用户对于接入流量的需求大幅提高，而5G的建设仍在进行当中，因此我们预期在未来随着物联网等新应用逐步成熟，对于流量的需求将继续迎来井喷式增长，进一步带动服务器行业的增长。英伟达预计其数据中心业务2024年可触及市场空间达到1000亿美金，公司FY17至FY21营收CAGR82%，数据中心业务已成为紧随游戏的第二大块业务，并成为目前公司毛利贡献最高的业务。收购Mellanox，推出DPU及DOCA进一步提升数据中心市场控制力。2020年英伟达69亿美元完成收购Mellanox，并基于Mellanox的技术推出了DPU（DataProcessingUnit）处理器。2021年4月，英伟达发布了新一代BlueField-3DPU以及新的DOCASDK1.0（Data-Center-Infrastructure-On-A-ChipArchitecture）软件架构（开发人员平台）。传统的数据中心架构是以CPU为中心的架构，但随着数据量大幅提升，传统冯·诺依曼架构无法解决通信模型带来的网络拥塞问题，DPU以数据为中心的架构，其本质是一款SoC芯片，以DPU为核心的数据中心，能够使典型通信延时降低10倍以上。汽车：自动驾驶势不可挡，主控SoC为传感器等提供算力支持自动驾驶等级每提高一级，算力约提升一个数量级。随着自动驾驶等级提升，单车每天产生的数据量骤增，传感器环境感知、高精度地图、V2X通信、多种数据融合等对算力提出了非常高的要求。目前主流做法同样是采用“CPU+XPU”的多核结构。行业内主要竞争者包括英伟达、特斯拉、Mobileye、地平线、Waymo等。英伟达：目前已经推出5代自动驾驶计算平台：DrivePX、DrivePX2、DriveAGXXavier/Pegasus、DriveAGXOrin、DRIVEHyperion。DrivePX2算力24TOPS，性能强，特斯拉曾使用。DriveAGXXavier/Pegasus：采用12nmXavier，小鹏P7、上汽荣威、文远知行、小马智行均搭载过。DriveAGXOrin：集成了Ampere架构GPU，算力最高可达2000TOPS，但功耗较高。2021年11月发布NVIDIADRIVEHyperion8自动驾驶开发平台，基于其DRIVEOrin芯片。Orin单颗芯片算力可达254TOPS，Hyperion8.1平台可搭配15个摄像头、9个雷达、12个超声波雷达、2个LiDAR，实现支持L2+/L3级别的自动驾驶。目前的OrinSoC拥有12个ARMCortex-A78CPU核，以及基于Ampere架构的集成GPU，根据英伟达，蔚来ET7的超算平台Adam搭载了4颗英伟达DRIVEOrin，最高算力可达到超过1000TOPS。英伟达下一代AI加速的车用Atlan处理器，单颗算力可达1000TOPS，面向2025年的的智能汽车需求。Atlan处理器将使用英伟达下一代GPU架构，新的ArmCPU内核以及深度学习和计算机视觉加速器（computervisionaccelerators）。AR/VR：推出Ominiverse，元宇宙硬件先行。2021年4月，英伟达推出Omniverse，作为一个开放式平台，专为虚拟协作和物理级准确的实时模拟打造，设计师、研发人员可以通过这一平台连接主要设计工具、资产和项目，在虚拟空间协作和迭代，最终由GPU提供实时渲染，软硬件结合，英伟达正式进军元宇宙。复盘英伟达、AMD、英特尔和费城半导体指数可以看到，2009年至2012年，英伟达股价走势弱于AMD，与费城半导体指数接近，进入2012年，也是深度学习开始快速发展时期，英伟达超越AMD，2015年深度学习逐步成熟，AI下游应用打开，英伟达股价增速显著超越其他几家，2020年以来，游戏、AI、智能汽车、AR/VR四重增长点同时推动，GPU全球龙头势不可挡。1.2.2德州仪器：大力外延收并购，打造模拟IC帝国德州仪器起步于1951年。起初通过地质勘探技术进入国防电子领域，50-60年代做过红外和雷达系统，后来还获得过导弹、激光制导、军用计算机订单，后于1997年TI将国防业务以29.5亿美金卖给Raytheon。德州仪器与集成电路的缘分始于1952年，其从WesternElectric购买了生产（锗）晶体管的专利许可，随后GordonTeal加入公司，主管研发，助力公司在1954年研发出首个商用硅基晶体管，于是TI设计并制造出了首个（锗）晶体管收音机。四年后，CRL员工JackKilby发明了基于锗的集成电路，该项发明还于2000年获得诺贝尔物理学奖，TI中心研究实验室的研发实力可见一斑。1960年代TI推出晶体管-晶体管逻辑集成电路。该集成电路采用双极型工艺制造，尤其是74/54（军用）系列，广泛应用于计算机逻辑集成电路。随后又开发出第一款手持计算器（CalTech）、单片机（MCU）。1978年，TI推出单片LPC语音合成器，是首个通过单片硅基芯片复制人声的电子产品，后于2001年将语音合成业务卖给了加州的Sensory公司。1979年起TI进军家用计算机市场，上世纪80年代TI还活跃于人工智能领域，除了在语音合成方面的进展，还为计算机推出了首款商用单芯片数字信号处理器（DSP），并生产出一款面向高速数字信号处理的微控制器。1990年代TIMSP430MCU问世，将嵌入式处理提升到新的水平，可提供低成本与高效设计等优势。进军计算机微处理器失败。1970年代，英特尔推出了全球首个单片微处理器4004：1971年初由FedericoFaggin领导的开发团队设计出了一套只需要4枚芯片就可以取代原来的12枚芯片的芯片组，即MCS-4芯片组，其中核心便是4004，采用10微米制程。ComputerTerminalCorporation(CTC)是当时刚成立不久的一家设计制造小型桌面终端的公司，其于1967年推出了一款非常受欢迎的机型：Datapoint3300。为解决发热等问题，考虑采用单片CPU设计改进内部电路，因此同时找到Intel和TI研发处理器。针对CTC推出的第二代产品Datapoint2200，TI快速研发出了TMX1795，抢先Intel交货，但CTC没用，因为TMX1795本身存在大量未使用和浪费空间，导致性能无法达到要求。1971年晚些时候，Intel交付1201给CTC，但是CTC不满足1201性能，Intel后将产品命名8008（全球第一个8位处理器），后基于8008又推出8080和8086，8088开始获得IBM订单，携手微软组成Wintel联盟，霸占PC处理器市场。后来TI抢先推出的16位处理器TMS9900因缺乏可兼容的外围芯片和软件也无法推行，最终彻底放弃家用电脑市场。这场对计算机微处理器的进军，TI以失败告终。TI在同属集成电路领域的模拟电路的研发上取得了丰硕成果，但在数字电路领域却遭遇滑铁卢，这也暗暗提示TI模拟电路与数字电路的研发存在显著差异。收并购丰富产品品类，打造平台型公司。1996年，TI收购了Tartan公司，其中Ada语言后用于TIDSP芯片设计。同年收购了SiliconSystems的存储产品。1997年以3.95亿美元收购AmatiCommunications，随后一年又看中了GODSP的DSP处理器软件开发工具、SpectronMicrosystems的DSP应用实时操作软件、OasixandArisixcorporations的硬盘驱动产品和Adaptec的高端硬盘驱动产品。同时，将仅发展两年的存储业务部分（DRAM）卖给了美光。TI加速出售国防电子部门、软件部门、电脑部门和存储部门，聚焦DSP业务。1999年TI又相继完成对包含射频芯片业务的ButterflyVLSI和ATLResearchA/S、主攻DSP相关编解码软件的TelogyNetworks、从事有线宽带芯片业务的LibitSignalProcessing、从事发动机和车身稳定相关汽车传感器的IntegratedSensorsSolutions和从事开关稳压器业务的PowerTrends的收购。1999年，TI完成了一笔当时最大的并购，其以12亿美金并购了Unitrode的电源管理IC、电池管理IC和接口等业务，这一并购巩固了TI模拟市场第一的地位，在这之前TI模拟市占率低于12%。2000年，TI以61亿美金收购了Burr-Brown，开始发展高性能A/D、D/A转换器、放大器。2005年TI将大尺寸TFT-LCD驱动IC业务出售给了日本OkiElectric，后续又陆续出售了传感器和控制业务部门、家庭网关DSL客户端设备(CPE)业务和有线调制解调器(cablemodem)产品线。2011年，TI以65亿美金收购了国家半导体，当时TI有3万种产品，国家半导体有1.2万种，这一收购极大丰富了TI的产品种类，为TI带来了电源管理IC、显卡驱动、音频放大器、通讯接口产品以及数据转换解决方案，为下一代信号处理奠定了基础。90年代以来，TI完成30余次收并购，丰富完善了产品线，聚焦巩固了模拟行业全球霸主地位。其通过剥离低毛利或需要更多资金独立发展的业务，先后剥离计算机微处理器、存储、手机处理器等业务，走上专注模拟IC的道路。TI形成了包含模拟、嵌入式处理、和其他产品三大类产品布局。其模拟产品部分主要包含电源管理、信号链产品。电池管理部分可细分为DC/DC开关稳压器、AC/DC、隔离式DC/DC控制器和转换器、电源开关、线性稳压器（LDO）、电压监控器、电压参考和LED驱动等产品。信号链产品包括放大器、数据转换器、接口产品、电机驱动器、时钟和计时、逻辑和传感器等产品。嵌入式处理部分主要包括微控制器（MCU）、数字信号处理器(DSP)和其他处理器。其他产品主要有DLP产品、计算器和ASIC。三大类产品有近18000种，总计80000多款产品。凭借丰富的产品品类，TI成为模拟芯片平台型龙头。模拟IC为核心业务。2020年TI总营收144.6亿美元，同比增长0.54%。模拟业务营收108.9亿美元，同比增长6.5%，约占75%；嵌入式业务为25.7亿美元，同比下降12.7%，约占18%；其他为10.1亿美元，同比下降17.4%，约占7%，主要由于疫情因素影响学生返校，计算器部分业务营收下降导致。下游市场按地域划分，中国是最大市场，占比达到55%，亚洲及美国销售占比合计约82%。逐渐缩减全球分销商，主分销商营收占比逐渐增高，销售模式向更高集中度、更贴近客户发展。1）有意识培养客户自己申请样品，还有填写资料的习惯，跳开代理商。TI的所有终端用户申请样品都需要注册MYTI，且TI后台可手机用户在官网搜索的浏览记录和需求；2）在中国建立销售网，设立DSP实验室，同时拥有非常强悍的技术支持队伍，销售、客户、市场、技术都掌握在自己手中；3）面对企业经营的压力，原厂并购重组频繁，如安华高并购博通成立新博通后砍掉安富利、艾睿、世强等都被砍掉等代理，大厂策略越来越偏向精简渠道，直接面对终端客户，大势所趋；4）2018年杭州云栖大会上，天猫、阿里云IoT携手包括中移物联网有限公司、Cypress、瑞萨、意法半导体、兆易创新、博通集成、移远通信、新唐科技等众多国内外知名半导体公司宣布2018天猫芯片节盛大开幕，同期在天猫线上首发18款芯片模组。原厂拥抱互联网，大势所趋，大客户自己来，中小客户经过互联网平台。TI主要采用IDM模式，大力扩产12寸。TI80%的产品都是公司内部制造，20%委外台积电、联电代工，封测委外比例为40%。TI拥有全球14个制造基地，10座晶圆厂，7座封测厂，及多个凸点加工、晶圆测试厂。12寸厂（DMOS6/RFAB）贡献2020年全年模拟产品营收约55亿美金，占模拟芯片总营收51%，20年12寸产能利用率约70%，当前12寸厂满载，预计2021年贡献营收可达80亿美金。近期公告将收购美光在犹他州的工厂，也为12寸厂，预计生产模拟和嵌入式产品，制程为60nm和45nm。模拟产品封测成本占比更高，单片芯片价格（未封装前）是8寸产线生产的60%，这也是公司采取IDM的优势之一，可有效降低成本。德州仪器2021财年第三季度营收46.43亿美元，同比增长22%，市场预期为46.55亿美元。净利润19.47亿美元，同比增长44%，市场预期为19.25亿美元。每股收益2.07美元，上年同期为1.45美元，市场预期2.05美元。运营利润为23.05亿美元，同比增长43%。三季度经营现金流为24.28亿美元，资本支出4.86亿美元，自由现金流19.42亿美元。过去12个月里，经营现金流85.24亿美元，同比增长48%。资本支出13.92亿美元，同比增长132%，自由现金流71.32亿美元，同比增长38%，占营收的40.6%。公司研发费用较为稳定，资本支出呈周期性变化。从2017年至2020年，公司研发费用基本保持在15亿美元左右，对于研发项目的支出并不因为公司的龙头地位稳定而有所减少，研发费用率保持在10%左右。公司资本支出呈现一定周期性波动，其在2010年与2018年显著增长，呈现先升高再降低的态势，与公司的扩产计划密切相关1.2.3博通：聚焦高协同性细分龙头，高效整合降本增效博通（Broadcom）专注于技术领先和类别领先的半导体和基础设施软件解决方案。其凭借AT&T/贝尔实验室、朗讯和惠普/安捷伦丰富的技术基因，加持收购行业领导者博通、LSI、博通公司、博科、CATechnologies和赛门铁克等，持续积淀拥有引领行业走向未来的规模、范围和工程人才。如今博通已是众多产品领域的全球领导者，为世界上最成功的公司提供服务。我们认为博通选择收购路径的重要背景有三：管理者个人风格，股东背景，美国并购文化。背景一：CEO陈福阳个人特点：即1）具备商科教育背景，职业生涯开始于传统行业巨头任财务高管及风投基金等工作经验，熟知财务管理与企业经营；2）擅长和认同并购操作；3）过人胆识与远见。陈福阳毕业于美国麻省理工学院（MIT），同一年取得机械工程系的学士和硕士学位；后又取得哈佛大学企管硕士学位。陈具备理工背景同时，也熟知财务管理与企业经营。他先后进入通用汽车、百事可乐等美国传统行业巨头，担任财务高管。1983年至1992年，陈福阳先后在在休姆工业和新加坡风投基金Pacven投资公司任董事总经理。1992后陈转赴个人电脑制造商Commodore担任公司副总裁，此时才标志进入科技行业。2006~2016年，陈福阳任新加坡模拟IC厂安华高总裁。并在2016年带领安华高科技以370亿美元并购博通科技后，重组公司裁员1900人后，后又收购通讯大厂博科，果断又强悍的性格，将公司整并为博通科技，成为全球第五大半导体厂。CEO曾于华美半导体协会年度晚宴上表示，"我并不是半导体人，但是我懂得赚钱和经营。背景二：历年来，投资公司居多的股东背景：早期KKR、银湖资本两大私募基金是公司前身安华高大股东；且目前前五大股东皆投资机构，合计40%+。1999年，安捷伦科技脱胎于惠普，其集合了被惠普剥离出来的芯片制造、电子测量和分析仪器业务。2005年，KKR和SilverLakePartners收购安捷伦半导体事业部；至此，独立的安华高科技公司成立。在私募基金控股股东的坚定支持下，作为私募基金延揽的卓越职业经理人陈福阳能以专业视角审视现金流、利润率，ROE等，展现了强大的资本配置能力，并率领博通建立了以绩效为导向的发展文化。综上，私募股东背景在博通战略制定、重大投资并购、绩效激励皆发挥了重要作用。背景三：美国并购文化盛行。由于美国众多知名科技公司历史已十分悠久，加持职业经理人文化等特点、标的公司对被公司被收购，在文化上羁绊较少。放眼国内，近年亦有利于并购的较佳土壤。（1）21H1中国国内并购市场活跃度达2018年以来的最高水平，良好环境有助于国内企业并购整合。2021年上半年中国的并购活动交易数量达到6177宗，与2020年下半年相比增长11%，创有史以来半年交易量的最高水平，其中国内战略投资并购交易量增长41%，私募股权基金和风险投资基金的交易也很活跃。（2）高科技领域并购交易活跃。剥离2020年几笔互联网公司私有化大额交易影响，2021H1交易金额大致环比持平。国家政策大力鼓励科技创新，技术升级数字化、半导体、AI领域投资活跃。另一个活跃领域是5G及相关，包括电子设备、数据中心、云计算、物联网等，在“流量+基建”的助燃中持续升温。我们认为博通通过并购路径得以成功平台化的关键原因在于：卓越战略、高效整合。成功关键一：战略上聚焦协同性强的细分市场龙头标的+有较大效率优化空间。公司半导体板块聚焦企业数字化基础设施市场的专用IC和模拟IC，客户粘性强、技术颠覆性低；软件板块聚焦企业数字化基础设施的tier1供应商，与客户关系紧密，替代性弱。2008~2018公司收购标的锁定在有线、无线、企业存储这几个自有主业所在细分市场的其他品类龙头。所有收购标的自身优质，且在产品组合上与公司产品重合度低但配套性强。另外，收购标的都是多业务线大企业，由于各类公司治理问题，EBITDA率在10%-25%，远低于安华高42%目标，经安华高运营的改造空间很大。2018年起，公司并购方向转向企业数字化基础设施软件领域，系原领域收购由于公司体量过大，易被美国政府因国家安全和反垄断等原因否决。成功关键二：大力裁撤部门或人员，削减成本、提高利润。博通在收购后常常立即进行重组，果断卖掉非核心业务和裁员，专注提升公司利润率。例如，收购LSI后，博通立即出售LSI企业级闪存和SSD控制器业务给希捷。收购原博通之后，随即5.5亿美元出售IOT业务部门。收购博科后，出售博科数据中心资产给极进网络（ExtremeNetworks），售价为5500万美元，Extreme将接手Brocade的数据中心的路由、交换和分析业务。而博科Ruckus无线和ICX交换机业务则作价8亿美元出售给Arris。1.3中国Fabless“含车量”进一步提升2021年，越来越多的设计公司推出车规级新品或在下游取得放量、份额提升，2022年中国IC设计公司“含车量”有望进一步提升。1.3.1智能化开启车载光学千亿大赛道特斯拉、蔚来等造车新势力走在技术前沿，引领智能汽车行业发展，作为智能汽车最引人瞩目的技术当属自动驾驶。环境感知是实现自动驾驶最关键的环节之一，环境感知的核心是传感器（sensor），目前主要的传感器分为两种，摄像头和雷达。区别在于摄像头是通过第三方发射波（光）感知信息，而雷达是通过自己发射波来感知信息。雷达根据探测距离、分辨率的不同，分为超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达（LiDAR）。激光雷达具有测距远、分辨率高的优点，但价格昂贵；毫米波雷达体积小，天气适应性较强，成本较激光雷达低很多，主要分为24GHz和77GHz/79GHz，后者测距更远，制造工艺难度更大，其局限性在于对静止物体的分析精度不够；摄像头成本最低，但易受天气影响，且需要复杂的算法支持工作。根据Yole，2025年ADAS摄像头模组市场规模有望达81亿美元。国内车载摄像头2020年市场规模达到57亿元。根据中国汽车工程学会，国内ADAS市场渗透率在2020年预计达到40%，规模达到878亿元。根据高工智能汽车，车载摄像头市场规模2020年约为57亿元，毫米波雷达市场规模在2020年市场规模约为70亿元。出货量方面，盖世汽车研究院估算我国车载摄像头2020年出货量有望突破4400万颗。智能汽车迭代升级势不可挡，汽车为未来CMOS图像传感器高增速市场。车载摄像头最初主要应用在倒车系统中，随着5G商用落地以及ADAS（AdvancedDrivingAssistanceSystem，高级驾驶辅助系统）快速普及，汽车加速智能化步伐，感知技术作为自动驾驶技术发展的一大核心，催化车用图像传感器迎来量价齐升。根据Omdia，预计2020-2030年，汽车摄像头及工业视觉将成为图像传感器增速最快的两大下游领域，其中汽车十年间年均复合增速预计将能达到近20%之高。自动驾驶平台拾级而上，在算力上为更多摄像头的搭载创造土壤。由于自动驾驶可通过视觉感知+算法决策来实现，自动驾驶芯片决定了处理图像信息数据能力的上限，进而决定了搭载摄像头数量的上限，我们梳理主流自动驾驶平台升级迭代情况可以发现，自动驾驶芯片由L2向L5自动驾驶级别加速进化。以英特尔MobileyeEyeQ系列芯片为例，从EyeQ1到EyeQ5，单颗芯片的浮点运算能力从约0.0044TOPS提升至12TOPS，可支持的摄像头数量从1个提升至10个，下一代EyeQ6平台支持的摄像头数量可进一步提升至12个。造车新势力摄像头配备更加激进，有望加速CIS上车进程。造车新势力在推动技术变革上一向表现出更加积极地姿态，与传统车企渐进式提升自动化水平不同，蔚来等造车新势力多采用“一步到位”的技术发展路线，跳过L1、L2级，加速推进L3、L4车型量产上市，自然的，其在自动驾驶传感层的上也领先一步，率先“安排”更多数量摄像头“上车”。从统计情况来看，同为L3级别的奥迪A8和奔驰S配备摄像头分别为5及6个，而“造车新势力”特斯拉、蔚来、理想、小鹏的L2+级别自动驾驶汽车配备摄像头数量大都在8个以上，蔚来最新发布的L4级别豪华车型ET7搭载11颗800万像素摄像头，索尼概念电动车Vision-S更是搭载了18个摄像头。车载CIS呈现出向高分辨率发展的趋势，价值量有望不断提升。L1-L2低水平的智能汽车对CIS的分辨率要求并不高，而随自动驾驶等级提升，汽车所承担的驾驶任务更加复杂，无论从功能还是安全方面考虑，都需要其能够实现更高的物体辨识准确度，这意味着汽车要采用更高分辨率的CIS。根据TSR，目前VGA和200万像素CIS仍为车用CIS出货的主流，但未来200万像素及以上CIS占比将加速提升，预计至2023年200万像素和500万及以上像素CIS出货量将分别达到10.42亿颗和1.54亿颗。长期来看，自动驾驶为汽车行业发展大趋势且应用推广不断加速，车载CIS为潜在百亿美元大市场。目前汽车图像传感器均价约为4-5美元，类比手机市场发展趋势，我们认为未来车载摄像头高端化也将能带动CIS价值量逐渐提升。根据我们测算，2020年全球汽车CIS市场规模为12.2亿美金，到2025年有望达到54亿美金，CAGR34.7%。长期来看我们假设每年全球汽车产量在8000万到1亿辆之间，未来汽车平均搭载13个摄像头的情况下，CIS单车价值量有望超过100美元，推算下来，全球汽车图像传感器市场空间将达到近100亿美元！1.3.2智能化驱动车用存储迅速增长WSTS预计2021年全球存储市场增速37.1%，规模达到1611.1亿美金。根据WSTS，存储市场是2021年和2022年全球半导体市场中增速最快的领域，2022年将同比再增长18.4%达到1907.7亿美金。下游应用来看，根据TrendForce和Omdia，数据中心、智能手机、PC三大领域合计占比超过80%。产品种类上，根据ICInsights，DRAM约占市场份额的53%，NAND和NOR合计占比45%。存储市场集中度较高。受行业强周期性及高额资本开支影响，