半导体代工供不应求国产替代刻不容缓-韭研公社

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半导体代工供不应求国产替代刻不容缓

进厂打螺丝

全梭哈的老韭菜

2022-08-05 07:53:31

1、半导体制造
半导体整个产业链大致分为：上游的设备材料；中游的制造以及封测环节；下游的设计公司，包括不同芯片产品的分类。上下游都有很多公司，较为分散，但是由于中游的制造环节属于资金密集叠加技术密集的产业，集中度非常高。整个产业链呈现出上宽中间窄下宽的格局，所以半导体的中间制造环节非常重要。
研究清楚了制造环节，就能掌握上游的半导体设备材料的采购趋势，设备和材料都跟着代工厂的扩产周期进行销售，工厂在扩产的时候才会买设备。另外，国产设备的验证进展也是尤其重要的，因为在国产替代中，设备的国产替代最直接的客户就是这些制造厂。例如中芯国际的北方集成电路创新中心一直在做国产设备材料的验证，这种验证的进展无论对产业还是投资者来说都非常重要。
对下游来说，研究清楚制造环节，就能提前知道设计公司的需求情况。因为从芯片在设计公司设计出来，送到代工厂，到最终交付到市场，要经历一个3-6个月的制造周期。设计公司要提前找代工厂留片，每个产品由于光照层数不同，需要的制造时间也不同，每层需要一到两天。另外要看产品是新产品还是老产品，新产品还需要三个月的产线验证时间，所以要提前3-6个月去找代工厂下单。代工厂做完以后，例如中芯国际做完产品之后会送到长电做封装，再交给设计公司。封装环节一般需要几周的时间。所以从代工厂的订单中可以提前至少1-2个季度去判断下游设计公司的景气度。最后设计公司拿到市场终端的销售数据，再根据销售数据的变化实时地作出调整。所以代工厂的环节非常重要，但从股票投资上来说，这个板块属于一个长期滞涨的状态，主要是中芯国际和华虹半导体两家公司，从21年，甚至20年开始没怎么涨，处于长期滞涨的状态。
这两家公司股票折价的原因：第一是中美贸易摩擦带来的制裁增加公司经营的不确定性。美国对中芯国际采取了一系列的制裁，包括要求美国的投资者不能买中芯国际的股票，对中芯国际的设备采购提出了严格的限制等。美国的制裁也影响了投资者对华虹的预期。机构和客户交流，无论是内资还是外资客户都会担心华虹未来会不会被制裁。中芯国际一被制裁，A股股票就进行了较大幅度的回撤。这种对不确定性的反映充分体现在股价状态中。第二是从PE上来说，这两家公司近两年都在快速投资本开支。因为有些资产转固，未来两年他们的折旧会逐渐地往上走。景气度好时公司可以涨价，但是这两家公司也在扩产，会影响业绩。这就是投资者比较关心的两点：一是中美贸易带来的不确定性，二是进入折旧周期后扩产带来的折旧提升对业绩的负面影响。这两个原因导致这两家公司的股价处于较低的位置，一方面大家可以持续关注中美的政策变化。另一方面，我们和公司交流后发现，目前这两家公司的订单还是供不应求的。现在还是处于晶圆代工行业的卖方市场，订单产能较为稀缺。下游需求也在受益于汽车、工业的增量需求带来的影响。还有从18年开始，设计公司从海外转单回大陆，例如汇顶、威尔、豪威。大陆的设计公司把产业链，尤其把制造环节转回来，是一个比较确定的长期趋势。这也能体现在制造环节的国产替代，不仅仅进行设备和材料的国产替代，更是把设计公司和产能转回来。这样一方面保证国产全产业链自主可控的安全性，另一方面拉近了设计公司和代工厂的距离，营造一个良好的上下游沟通环境。还有新兴市场像新汽车、工控对半导体需求的影响，手机今年可能处于相对底部的状态，但是不要从某一个小需求不好就判断制造板块的需求不好，因为制造的下游客户非常分散，一个客户下去了很快会有更多客户填进来。从我们和华虹的交流中发现，他们现在在手的订单和现有产能的对比是翻倍的差距，产能扩一倍都不能满足现有订单。所以目前不用担心未来的景气度。

2、半导体设计
再看制造板块的下游，可以按需求市场区分设计公司。今年智能手机依然全球半导体制造最大的下游，占27%。智能手机以外，半导体的需求种类还有PC、服务器、工业电子、电动车、SSD、电视、机顶盒、平板、军用半导体、可穿戴设备以及其他。“其他”也很重要，包括了很多增长很快的品种，例如最近的智能家居、智能水杯等，量小增长快，称“LT”。目前全球依然是智能手机为主导，但未来会持续发生变化。我们以历史几个时间点数据作对比，1998年以电脑为主导，占将近50%；1998-2003年，电脑的占比持续下降，手机的占比持续提升；现在电脑占比只有10%。未来预计PC占比持续下降，手机也会有PC的趋势。下一个产品是谁？我们认为是服务器和电动车。
电动车本身是一个纯商业化的市场，目前有新能源车代替燃油车，和往智能车发展的趋势。未来单车的硅含量预计会持续提升，搭载芯片的新能源车数量会也会持续提升。而服务器是相对新能源车没有那么商业化的市场，尤其在我国是一个政策性的市场。今年看好这个市场，一方面是“东数西算”带来的契机，国家在通过一些政策鼓励我国半导体产业进行下游结构需求的转型。过去手机在全球半导体需求的占比在26%-27%，如果看中国大陆的产品结构这个占比更高。从中芯国际的数据也可以看出，历史上手机加消费电子能占到中芯国际收入80%以上。因为手机属于消费品，量大有规模效应，但对芯片性能没有特别高的稳定性需求，不威胁到人身安全就好。所以过去几年，我国半导体以消费行为为主导，未来肯定要升级。如果一直只做手机，我认为市场未来的发展值得担忧。往下游看，手机可以往VR/MR等方向做迁移，形成新的消费产品。而服务器和手机最大的区别是它对芯片的性能要求更高公众号:调研纪要。手机里50-60颗芯片用到先进制程的只有一颗。而服务器的CPU或GPU对芯片性能要求极高。服务器产业如果能够提高国产化的比例，就可以对我国半导体产业下游的需求结构带来大幅度提升。另外我们比较看好的方向是：军用半导体，这两年随着“十四五”军费的提升有提升的趋势；以及LT，ALT未来有比较明确的趋势。
按照下游市场划分比按照产品种类划分直接，芯片作为中间产品最后还是要形成消费电子或最终的电子产品卖到消费者手中。我们认为按照市场划分和预测需求更为可靠。而下游还可以按照产品种类划分成数字、模拟和存储等，按照产品划分主要是区别这些公司的技术能力。因为做数字芯片的公司做模拟比较艰难，而做模拟芯片的公司如果从一个信号链的产品做到电源管理相对也比较难。

3、半导体周期
在去年整个半导体经历了一波涨价，客观来说现在处于相对高位。但是不同板块的细分板块周期传导的时间也不一样。去年渠道涨价在一季度，从设计公司开始涨，制造公司涨价晚于设计公司一到两个季度，像中芯国际去年在4月份开始涨。目前，设计公司还没有全面跌价，可能有些产品的渠道价格最近有松动，但是原厂价格还是处于较为坚挺的状态。制造板块下游客户会有一些结构化的变化。例如华虹的功率这块从二季度来看有涨价，三季度仍有涨价空间，当然华虹比较特殊，在功率的制造环节有较高的议价权。因为功率最后的产品性能过半取决于制造工艺，而设计是大同小异的，华虹产品的能力是最强的，Fabless客户其实就是华虹的销售渠道。可以认为华虹下游的设计公司找华虹代工，然后卖的都是华虹的产品。这个类比可能不是很恰当，但是可以让我们从另外一个角度思考。华虹准备在科创板上市，最大的诉求是业绩。去年华虹没有给设计公司大幅涨价，但是因为今年有上市需求，要把利润从渠道拿回来。所以下半年功率的涨价会持续发生。而这些涨价、缺货其实是半导体周期处于高位的判断标志。周期开始向下的标志是代工的产能利用率开始下滑。例如客户开始砍单：本来下单10000片，最后毁约只要5000片；或者价格由于产能扩张太快开始下滑。
在这里引用Gartner的历史数据，可以比较客观地预测明年的情况。明年半导体行业的营收同比增长，但是用算资本开支的二阶导，明年不会有一个特别好的增速。因为在21年的时候资本开支同比增长37.5%，这个增速在历史上从未有过。即21年制造公司集中了很多钱投入在产房扩建，购买设备上，以解决供需不足的问题。对于老厂，从给设备厂商下单，到设备装好，运到工厂中进行水电调试，扩产周期大概是半年。对于新厂，参考华虹无锡的建厂速度，扩产周期大概是一年半到两年。因为像光刻环节精度达到了纳米级别，对地震等因素较为敏感，购买设备之前要进行土建，打地基。大陆的基建工程队愿意加班，效率较高，国外是两年以上。所以在21年看到的资本开支增速，很多建的是新厂，预计在22年底至23年初产能集中释放，带来供给端的提升。而今年全球经济收到疫情的影响，需求不强。所以供需关系会发生一定变化。每一轮产业周期背后的逻辑都是这样，缺货的时候会有牛鞭效应，每一个环节都会开始多备一点货，最后反映到上游的代工厂，就会看到一个非常多的需求。甚至去年缺产能的时候，大家会overbooking，一份需求下两份订单。但实际放出产能后发现需求没这么多。而半导体营收的增速和资本开支的增速今年有一定下滑，这个预期已经充分反映在目前的股价里。在我们和同行的交流中，这也是今年以来半导体股价回调的主要原因。

4、技术方向
除了景气度以外，技术创新是创造价值的源泉。过去通过摩尔定律，可以预期制程不断微小化发展。缩小制程的同时要达到功率相对缩小和性能提升。如果不缩小制程，可以通过加大电压差的简单粗暴的方式提升性能，导致功耗变大的问题。功耗过大会发生芯片的温升效应，导致芯片过热失控。过去14纳米以上，都是按照gate Length的概念，遵从过去的公式定义纳米制程。现在14纳米以后，例如5纳米，就会按照实际的公式，如果device的性能达到5纳米gate Length的理论性能，就可以认为这是一个5纳米的芯片。所以出现了FinFET架构、三星的GAA（Get All Around）架构。根据摩尔定律，每缩小一代，芯片的价值量都会提高。
另外一个方向是往特色工艺横向发展，同样的制程不断通过优化工艺提升价值。这也是中芯国际和华虹半导体两家公司的最大区别。中芯国际的战略使命就是实现中国大陆最先进的制程，所以一直在按照摩尔定律，从28nm到14nm，甚至N+1、N+2工艺发展。而华虹做特色供应，同样90nm，华虹产品性能比其他家好，价格低，在全球上都能有自己的竞争力。华虹是全球领先的在12nm做出功率器件的公司。因为功率器件尺寸越做越大后，硅片的面积越大，对其减薄的要求就越高，越容易碎裂。华虹解决了这个问题，还有很多在正面工艺上的专利。这也是华虹成立了20年来积累下来的工艺优势。未来华虹可能不会往28、14nm的节点发展，但是在目前节点的盈利水平还是可以持续提升的。

5、关注指标
在制造供给侧的关键指标中，资本开支capex，产能利用率UTR，产品单价ASP这三个指标比较重要。把资本开支capex算清楚就能了解制造行业的产能。产能乘以产能利用率得到产量，产量乘以产品平均单价得到制造公司的收入。资本开支capex决定了产能的增加，也是公司判断未来供需走向的一个显著标志。因为做资本开支预算的时候要考虑下游的需求有多少，能做多少，才能决定扩多少。而产能利用率是反映周期最直接的指标公众号:调研纪要。但这两个指标也会受到其他因素的影响，代工厂判断市场不景气的情况下，指标也有可能持续大幅提高，因为加入了例如对中美关系带来的不确定性因素的考量。中国大陆的内需占全球半导体下游市场26%，内需加外销占36%，即中国大陆有1/3的需求，但是中国大陆的产能大概只占全球产能10%。其余大部分在台湾、韩国、美国等地。所以在构建国内国外双循环的格局下，中国大陆的产能会从供应链安全的角度出发，超越周期持续战略性扩产。晶圆代工厂在这个维度上，用一个不恰当的比喻是一种军备性资产，扩得越多越有保障性。所以这也是可能会造成供需不同步的原因之一。对于产能利用率也有这一原因，不论全球周期如何发展，我们看好中国大陆芯片设计公司把订单回转的趋势，尤其是现在中芯华虹的技术在持续提升，海外能做的大陆也能做，所以大陆的市场在，产能利用率还是能保持满载的。但如果不考虑国产替代这个因素，产能利用率一旦往下走，就说明代工厂的订单不满，就代表需求没有预期好，供需发生变化。ASP同理，ASP的变化也能反映产业周期，且它的绝对值能反映代工厂的技术能力。同样的设备折旧天数大同小异，工艺越难，ASP越高，代工厂越赚钱。所以ASP越高，代工厂的技术实力越强。
除了从供给端的需求的方向去算，也可以用代工订单乘以代工单价得到代工厂的收入。例如华虹做身份证、银行卡、IGBT，可以把订单每月多少片乘以每片多少钱，加在一起得到公司收入。但这个角度非常难，因为订单种类、数量很繁杂，一般投资者没有非常准确的内部信息很难算出有参考性的数据。目前下游的分类方式就是按照市场、产品、客户、地区这几种。
我们也对我国的制造产能做了统计，目前有许多在建设的晶圆厂，未来会更多。大陆代工产能在全球的占比提高，我们觉得背后一个最重要的推力是晶圆代工产业转移。第一次转移是从美国到日本，第二次是从日本到中国台湾、韩国、新加坡，第三次是从2000年开始转移到中国大陆。中国大陆的产能在占全球的比例20年15%。这个数字加上了intel大连和三星西安的厂，比例预计30年会提升到25%。我们比较认可这一预测，背后隐含的假设是中国大陆在持续提升本土的供应链安全。另外我们也跟踪了国产设备的采购情况，这是各公司资本开支的趋势。21年的资本开支是前所未有的高增长，今年和明年的增速肯定下降，但是要看什么时候开始负增长。半导体制造板块的全球产能以扩大12寸晶圆的产能为主。我们算资本开支密度，即资本开支除以当年营收。去年晶圆代工行业资本开支密度为53%，即全球一般的营收用于再投资，而中国大陆的资本开支密度更高，去年中国大陆的资本开支高于营收，主要来源于政府补贴。相当于政府给了很高杠杆让晶圆代工厂高速扩展，所以我们看到的趋势是未来中国大陆会持续扩产。

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