重磅！2023年中国半导体投资深度分析与展望
发表时间：2024-07-15 08:16:45 来源：行业新闻
2022年业绩喜忧参半。据集微网不完全统计，截至4月27日，在A股170家披露了2022年度业绩报告的公司中，仅有65.88%的公司实现盈利收入增长；而盈利方面，有88家公司归母净利润出现同比下降，占比高达51.76%，超过5成。半导体上市公司市值变化同样反映出行业动荡，2022年前四个月各细致划分领域上市公司市值均急速下滑，随后大幅度波动。2023年开始，ChatGPT热度暴增，带动算力芯片、存储、光
2022年国际形势加剧恶化，美国对华出口管制升级，瞄准半导体先进计算与先进制造产业链。8月，美国总统拜登签署了《芯片与科学法案》，计划为美国半导体产业提供约527亿美元的补贴，主要面向制造与封测厂的建造，以及先进制程、先进封装等先进的技术的发展。同时特别指出：接受补贴的公司不能在中国以及其他美国关切地区扩产先进芯片的产能，已规划的扩产计划必须向美国商务部报备，扩产被裁定为违约的公司需要停产或者退回补贴。10月，美国商务部工业安全局发布半导体出口管制新规，新增对大算力芯片、超级计算机、先进工艺制造设备和相关软件的出口管制，对于上游使用美国技术生产产品的管制范围逐步扩大，并对于有美国产品或美国人参与的活动加强管制。
2022年半导体行业一级市场投融资事件数量与投融资金额都较2021年下降，据企名片数据，去年全年完成约989起投融资交易，融资规模约1,114亿元人民币。2022年消费电子市场下滑，全球智能手机出货量创2013年以来新低，预计消费电子市场接近底部，2023年高端机型将率先复苏，2024年手机销量将全面恢复增长，带动相关芯片需求反弹。与之相反，2022年新能源汽车市场火爆，汽车芯片供不应求，2022年全球因芯片短缺减产了450万辆汽车，当前汽车芯片需求仍然旺盛，国产汽车芯片也在逐步实现替代。
ChatGPT自2022年11月30日发布后迅速火爆全球，仅用5天时间用户量便破百万，推出2个月后用户量破亿，访问量从1830万增长到6.72亿，成为史上用户上涨的速度最快的消费级应用程序。
历代GPT的参数量呈现指数级增长，ChatGPT的总算力消耗约为3640PF-days，GPT4在ChatGPT的基础上增加了图像、视频等交互信息类型，内容容量扩大到2.5万字，所需的算力将远大于单纯的文字交互。OpenAI首席执行官Sam Altman表示：GPT-5预计将在2024年底至2025年发布，它的参数量将为GPT-3的100倍，需要的计算量为GPT-3的200-400倍。随着ChatGPT用户和应用场景范围的持续扩大，将直接带来非常大的算力需求。
而强大的算力离不开硬件支持，ChatGPT将直接带动提供算力的服务器需求和确保服务器能高效发挥作用的交换机和光模块需求，其中的核心芯片将涉及CPU、GPU、AI芯片、交换芯片、光模块光芯片与电芯片。
信创即信息技术应用创新产业，信创产业是一条规模庞大、体系完整的产业链，是新基建的重要组成部分，也是我们国家的经济发展的重要抓手。信创产业有4个最主要的核心部分，分别是基础硬件、基础软件、应用软件以及信息安全。简单用一句话来概括，即在整个IT技术产业里实现自主可控、国产替代。
2020年党政单位率先启动IT基础软硬件国产替代，八大关键行业亦紧随其后。2019年工信部要求全国党政行业从底层服务器到中间件、操作系统、数据库、终端等做全面国产替换，目标2020年、2021年分别实现30%和50%的国产替代，并在2022年实现全面国产替代。其中基础硬件依旧是信创招投标的重中之重，占比达44%。
芯片是ICT 产业基石，大致上可以分为集成电路（CPU、GPU、FPGAASIC、存储芯片、MCU电源管理芯片等）、功率芯片（IGBTMOSFET等）、光电子芯片（激光器芯片、光探测器芯片等）以及传感器芯片（MEMS、指纹识别芯片等）四类。目前，从计算机行业视角来看，关注度最高的芯片主要是集成电路中的CPU、GPU、存储芯片以及交换机芯片等算力相关领域。
ARM架构服务器CPU因为其低功耗的特点，近年来慢慢的受到全球各大云服务厂商青睐，亚马逊、谷歌、阿里、腾讯等厂商纷纷将ARM架构服务器CPU引入其数据中心方案。以AWS Graviton 2为例，Intelx86每小时云服务成本要比基于ARM服务器的云服务成本高近40%。虽然目前数据中心服务器仍然以X86为主，随着AWS、华为和Ampere等厂商的快速成长，ARM CPU在数据中心的市场占有率正在加速提升，预计2025年ARM CPU在数据中心占比将达22%。
RISC-V兼具技术、趋势和社会三大价值，未来十年有巨大的发展的潜在能力，其架构的灵活性可以和Chiplet的可扩展性有高度契合，有望成为未来数据中心计算的强力方案。据RISC-V基金会预测，全球到2025年采用RISC-V架构的处理器将突破800亿颗，IoT、AI和机器学习是重点发力领域。此外随着平头哥赛昉科技、芯来科技等国内企业发力产业链所有的环节，中国的RISC-V生态构建也已初见成效。
交换机作为很多类型网络终端相互连通的关键设备，大范围的应用于消费级市场、企业级市场、工业市场和云服务商市场，交换芯片是交换机的核心部件之一，负责交换机底层数据包的交换转发。
交换芯片由海外厂商绝对主导，2020年中国商用以太网交换芯片市场中CR3厂商均为境外品牌，大陆厂商盛科通信市占率为1.6%。
光芯片与电芯片是光模块最核心的芯片，两者占光模块价值量近70%。光芯片可分为激光器芯片和探测器芯片，其中激光器芯片大多数都用在发射信号，将电信号转化为光信号；探测器芯片大多数都用在接收信号，将光信号转化为电信号。电芯片是光通信系统中负责电信号处理的芯片，最大的作用为驱动光信号、提升光信号效能、电信号处理等。
2021年25G光芯片的国产化率约20%，25G以上光芯片的国产化率约5%，仍以海外光芯片厂商为主。
电芯片国产化率低于光芯片，国内只有少数供应商涉足25G及以下速率的电芯片产品，25G以上基本无国内玩家。其中DSP难度最高，国产几乎为0，其余电芯片国产化率在5%左右。
DPU，因数据中心而生的“第三颗主力芯片”，数据中心是DPU目前最主要的应用场景，预计未来用于数据中心的DPU数量将达到和数据中心服务器同等量级。DPU行业市场集中度较高。根据头豹研究院数据，2020年国内DPU市场中，国际三大巨头英伟达博通、Intel的份额分别达到55%、36%、9%。
得益于数据中心升级和边缘计算、新能源汽车、IoT、工业物联网等产业的发展所带来的需求量开始上涨，中国 DPU 产业市场规模呈现逐年增长的趋势，预计中国 DPU市场将迎来迅速增加。根据赛迪顾问数据，2020年中国DPU产业市场规模达3.9亿元，预计到2025年中国DPU产业市场规模将超过565.9亿元，期间CAGR高达170.6%。
随着更大的数据量处理需求和数据中心的发展，AI基础设施硬件中的芯片逐步出现国产替代。数字芯片中的摩尔线程引领国内GPU行业发展，赛昉科技推动RISC-V生态发展，此芯科技打造高性能ARM CPU，长瑞光电是国内领先的VCSEL光芯片IDM企业，橙科微实现了DSP电芯片的国产替代，中科海网实现了新一代DPU解决方案，篆芯是国内稀缺的交换机芯片供应商，京微齐力持续打造国产FPGA芯片标杆。
设备和材料是半导体产业链的关键上游，随着半导体制造市场的增长而增长。2022年以来外部环境对国内半导体的监管日益加强，美日荷先后对半导体出口进行管制，业绩上来看半导体行业国际设备厂商周期下行，但中国设备厂商逆势上行。国内半导体板块整体23年Q1业绩承压，半导体设备板块业绩表现亮眼。
当前半导体设备的国产化率还非常低，而中国大陆半导体制造占全球比重很高，因此半导体设备还有很大的国产替代空间。另一方面国内政策大力扶持，在此背景下国内晶圆厂有望加大国产半导体设备、材料的使用规模，国产替代也正在加速进行中。
第三代半导体的迅速增加也带来了相关设备投资的窗口。衬底和外延占据三代半价值量制高点，相应的衬造设备和外延生长设备具备投资价值。
长晶炉是目前SiC单晶、硅片制备的主要设备，具有较高的技术壁垒。受益于下游SiC产业和光伏行业的需求旺盛，长晶炉制造厂商在手订单饱满，新签订单也仍维持较高水平。
刻蚀设备作为半导体设备的中坚力量，有望率先完成国产替代。随着半导体制程的微缩和结构的复杂化，半导体刻蚀设备的种类和技术难度递增。从国内市场来看，刻蚀机尤其是介质刻蚀机，是我国最具优势的半导体设备领域，也是国产替代占比最高的重要半导体设备之一。
第三代半导体是以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，具备高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能，是支撑新能源汽车、光伏储能、高速轨交、智慧电网、新一代移动通信等产业持续发展的重点核心材料。
碳化硅衬底材料是碳化硅产业链中最具价值的一环。碳化硅器件制作的步骤可分为衬底加工、外延生长、器件设计、制造、封装等环节，产业链存在较为明显的价值量倒挂现象，其中衬造技术壁垒最高、价值量最大。在碳化硅产业链中，碳化硅衬底约占碳化硅器件成本的47%，而对于硅基器件来说，晶圆制造占据 50%的成本，硅片衬底仅占据7%的成本。
碳化硅衬底的核心壁垒在于晶体生长，缺陷控制难度极高。在目前主流的工艺中，PVT法目前任旧存在一定的局限性。该工艺是在一个封闭系统中完成的长晶过程，其监测和控制都有很高的难度，这也导致目前的碳化硅晶体很难长厚，良率也一直停滞不前。因此，目前碳化硅的长晶路线仍在不断迭代，业界主要在两种新的长晶路线上进行研发突破。
一种路线是高温化学气相沉积法（HTCVD），最早是在1995年由瑞典林雪平大学的Kordina提出，并已由Nol实现4英寸衬底的量产。这种方法利用气态的高纯碳源和硅源实现碳化硅晶体生长，生长过程中能持续通入气体，因此能实现更高的长晶厚度和更精准的碳硅比控制，同时生长速度也高出PVT法一个量级。
另一种路线是液相法（LPE），但是与硅行业不同的是，碳化硅只有在相当苛刻的高温高压条件下才可能呈现液态，因此目前碳化硅液相法使用的并不是碳化硅溶液，而是在硅溶液中通过金属助溶剂溶解碳进而长出晶体，但金属助溶剂的使用会导致晶体残留金属杂质，不能用于后续器件的制作，因此液相法目前还处在发展早期。
目前，全球碳化硅衬底正面临极度的供不应求。事实上，我们认为这也是特斯拉不得不寻求减少碳化硅用量的直接原因。如果按照1片6寸衬底供给2辆新能源汽车来计算，那么2022年特斯拉130万辆的产销就需要65万片6寸碳化硅衬底，同期全球碳化硅衬底产能不过80-100万片；如果考虑到一部分衬底只能用来做工规级产品，那么目前全球产能也只能勉强满足特斯拉一家车企的需求；而特斯拉计划2030年实现2000万辆的年产能，相当于1000万片的衬底需求，这需要全球衬底产能扩大10倍以上。
即使考虑到单车碳化硅用量可能的减少，根据云岫资本测算，到2027年，全球车载碳化硅衬底需求量仍会突破650万片，其中中国市场需求也将突破240万片，当前产能仍有6倍缺口。
氮化镓材料具有高开关频率、低导通电阻、小尺寸等优势，能轻松实现更高的系统效率、更少的功率损耗和更小的模块体积，在功率器件领域相较硅材料优势显著。最早，氮化镓材料大范围用于消费电子快充，目前正在向汽车、数据中心、光伏储能等领域渗透，未来市场将持续稳定增长。
国内氮化镓行业持续快速地增长，2026年有望实现千亿市场规模。目前国内勇于探索商业模式的公司众多、行业集中度相对分散，但是以英诺赛科为代表的GaN IDM公司优势显著，不但可以广泛覆盖不同的下游应用场景并自主掌握工艺和产能保障，未来也将持续提升市场份额。
IC载板占高阶倒装芯片封装成本的70%以上，是封装最大的成本端。其中，ABF载板技术壁垒最高，面向CPU、GPU、FPGA、ASIC等算力芯片，2021年全球ABF载板供给缺口达30%，预计产能还将吃紧至2026年。随着高性能、高算力芯片需求高企，FC-BGA 已成为IC载板行业顶级规模、增速最快的细致划分领域。据Prismark预测，2026年ABF载板市场规模将达到121亿美元；而当前，全球ABF载板产能集中于中国台湾、日本和韩国，国产化率几乎为零。
虽然外部环境对国内半导体的监管日益加强，但近年来国内涌现了大量半导体设备优秀企业，中微公司、北方华创、邑文科技、磐石创新都是发展迅速的半导体设备公司，其中邑文科技主营碳化硅自研薄膜、刻蚀设备，磐石创新主营新型半导体材料单、多晶长晶设备。
材料领域近年来涌现了一批优秀企业，超芯星、铭镓半导体、汉骅半导体都是发展迅速的第三代半导体公司，宏芯气体、追光科技在各自领域都已占据领先身位，科睿斯、新菲新材料在封装材料领域积累深厚、优势明显。
2022年全球新能源汽车销量增长63.6%，达到1065万辆；中国新能源汽车销量增长95.5%，达到688.4万辆，中国新能源汽车销量占全球近65%，在厂商销量榜上，中国品牌占据主流。
2022年我国汽车出口总量突破300万辆，超过德国的261万辆，成为仅次于日本的世界第二大乘用车出口国，中国汽车品牌在国际市场上也实现了量价齐升。2023年1-4月我国汽车出口总量达137万辆，首次超越汽车第一大出口国日本，市场纷纷预测，中国今年有望成为全世界最大汽车出口国。这给国产汽车芯片提供了沃土，汽车芯片国产化率将持续提升。
模拟芯片产品品类是竞争的重要的条件。全球最大的两家模拟芯片厂商TIADI产品品种类型有几万种，而国内龙头厂商不到2000种。模拟芯片的验证周期长且要求严苛，研发投入大，品类拓展困难，壁垒非常高，但是一旦能够形成良性循环，未来的收入和毛利增长都是非常确定的。所以我们大家可以看到二级市场车规芯片公司如斯达半导体、纳芯微等，市盈率都非常高，其核心还是具备很深的护城河以及行业有极大的想象空间。
电源管理芯片有广阔的存量市场，中国市场约占全球市场的三分之一。电源管理芯片在电动汽车上应用广泛，在高级驾驶辅助系统（ADAS)、三电动力系统、车身电子及照明系统和信息娱乐与仪表盘等大模块中都用到很多的电源管理芯片。随着汽车电动化、智能化发展，单车电源管理芯片的数量和价值量进一步上升，Yole预测汽车将是电源管理芯片增速最快的赛道。此外国内外知名大厂体量上差距显著，国内格局未定，电源管理初创公司也值得关注。
随着新能源、电动汽车市场爆发式增长，功率半导体持续供不应求，2023年Q2的IGBT货期仍在39-54周。为优化下游应用，功率半导体产品不断向高功率密度与低损耗发展。
国内外IGBT技术仍存在差距，英飞凌已在大规模使用第七代技术，而国内第七代技术刚刚起步，大多数厂商还在应用第四代技术。这也使得当前新能源用IGBT国产化率仍然较低，只有10%，而光伏逆变器头部厂商中中国厂商较多，未来随着国产IGBT性能提升，国产化率会逐步提高。
碳化硅材料禁带宽度更大，在击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面有显著优势。因此，碳化硅是制造高温、高频、大功率半导体器件的理想材料，具有高效率、开关速度快等性能优势，能大幅度降低产品能耗、提升能量转换效率并缩小产品体积，完美契合碳中和时代的应用需求。
在新能源汽车领域，碳化硅器件大多数都用在主驱逆变器、OBC、DC/DC充电桩。2017年，特斯拉率先在其Model 3车型上使用碳化硅器件，以简化供电网络、减少逆变体积和重量、降低损耗并提高汽车续航。在特斯拉的带领下，国内外各大车企纷纷发布碳化硅上车计划，新能源汽车慢慢的变成为碳化硅器件最大的终端应用市场。
全球碳化硅器件市场长期以来一直由海外巨头主导。根据Yole的数据，2021年全球碳化硅功率器件市场占有率由海外巨头意法半导体、Wolfspeed、罗姆、英飞凌、三菱电机安森美等厂商垄断，全球TOP 6占据了99%的市场占有率。国内勇于探索商业模式的公司众多，但是同时具备强大技术实力、制造产能支撑、衬底保供能力的企业非常稀缺，目前头部公司均尝试向IDM模式转型。
车规级BMS芯片，是各电源管理芯片玩家积极布局的重要方向。该类芯片需要BCD高压工艺，以及通过AEC-Q100和ASIL D认证，技术壁垒极高。目前特斯拉、小鹏等新能源车企仍广泛采用TI、ADI等海外厂商的BMS芯片，全球BMS芯片市场中国内玩家份额不足10%，市场还存在巨大的国产替代空间。国内上市公司纳芯微、凹凸电子等表现出色，未来将继续向汽车中更高端的领域突破。
随着新能源汽车平台升级到800V，光伏系统升级到1500V，隔离芯片作为高压场景的必要芯片，市场需求不断的提高。磁隔因可靠性更高，抗干扰能力更强，安全性更高，将得到更广泛的应用。
车载以太网正成为新一代的汽车通信网络，传统的CAN总线 Mb/s，而车载以太网的通信速率能够达到1000 Mb/s以上。车载以太网的高速率能适应智能汽车的通信要求，高传输速率对传输大量传感器数据和中控数据帮助非常大，以太网芯片需求随之增长，车载以太网慢慢的变成为车厂的共识。目前博通、美满科技、瑞昱等国外大厂占据主要市场份额。
车联网是未来确定性的发展趋势，近年来中国车联网市场保持30%的快速地增长，渗透率逐步上升。随着车联网扶持政策的落地以及端、管、云有关技术的成熟，2030年实现智能网联汽车在高速大范围的应用，在部分城市道路规模化应用。车联网配套的数据服务和新商业模式也将创新落地。
国内汽车通讯的发展遵从“车-云通讯率先落地，车-路云通讯等待路侧单元配套基建落地爆量”的路径。目前主流的车云通讯需求主要由T BOX满足，市场规模大且分散，尚未形成稳定格局。CV2X生态在构建中，从产业链的角度看，国内具备车联网终端能力的厂商较多，但是具备自主研发生产CV2X基带芯片的厂商仅华为、展锐、中兴和宸芯四家，具备国产CV2X芯片能力的初创公司值得关注。
汽车传感器种类非常之多。在图像传感器上，汽车智能化推动汽车CIS市场规模迅速扩张。相比于手机CIS，汽车CIS追求更高的稳定性、安全性，拥有更高的技术壁垒、单价和更长的常规使用的寿命，预计到2025年，车规级CIS仍有三倍的产能缺口。
近年来，激光雷达加速上车，预计2025年全球激光雷达市场规模将达到135亿美元，在激光雷达的结构中，激光器和探测器是核心部件。激光器有EEL、VCSEL、光纤激光器三类主要方案，探测器的主流方案是APD，该方案具有低探测噪声、中长测距的优势。
毫米波雷达目前仍是汽车传感器的一大热点。随着未来无人驾驶的要求更高，要输入的信息更多，4D毫米波成像会具有更大的需求和市场空间。
磁传感器在汽车中的关键位置发挥巨大作用，目前芯片占据磁传感器60%以上成本，供应商以国外厂商为主，仍有很大的国产替代空间。
MEMS传感器在车内应用广泛，IDM厂商拥有成熟的CMOS、MEMS工艺以及专业的测试设备，在芯片交货和品控上更具优势，是目前MEMS传感器厂商的主流模式。
无人驾驶芯片是智能汽车的大脑，异构SoC会成为自动驾驶芯片架构主流。SoC芯片包括CPU、GPU、XPU及其他功能模块，芯片厂商力争慢慢地增加核心IP自研能力以提高竞争力。
智能座舱如今已成为消费者购车的重要考量，手机芯片厂商由于具有迭代速度快、AI性能强的优势，快速主导智能座舱SoC芯片市场。
目前，国内的汽车MCU厂商市占率还非常低，全球车规级MCU芯片由海外厂商主导，市场存在巨大的国产替代空间。
汽车芯片相关标的，SoC如芯砺智能、爱芯元智、地平线都是头部厂商，辉曦智能、欧冶半导体拥有业界领先的智能控制和驾驶的解决方案；激光雷达芯片中长瑞光电、映讯芯光发展迅速；信号链芯片中线易解决方案完备；电源管理芯片中凹凸科技积累深厚，先发优势显著；SiC中长飞先进、超芯星表现优异。
云岫资本对于2023年中国半导体投资有如下观点：首先，AI硬件基础设施和信创产业将培养出国产数据中心芯片巨头，ChatGPT爆发带动数据中心加速升级，推动高性能GPU、CPU、光模块芯片、交换机芯片需求迅速攀升；第二，半导体设备/材料、模拟芯片等领域需要高端国产替代，美国对华半导体设备出口管制政策升级，为国产半导体设备/材料公司能够带来重大挑战和机遇；第三，智能汽车是中国半导体巨大供应链机遇，汽车智能化已成为新能源发展的必要趋势，而芯片是汽车智能化的核心。
在新冠疫情、俄乌冲突、美元加息、下游市场分化、消费电子需求疲软等综合因素叠加下，2022年半导体行业进入下行周期，全球半导体市场遭受了严重的挑战。然而，以智能手机为代表的下游通信市场和以PC为代表的下游计算机市场，需求均在一季度触底，伴随汽车电子、数据中心等场景的增量需求，半导体行业有望实现强劲反弹。经过22年的大幅回撤调整，目前半导体企业估值已进入底部区间，在市场逐渐恢复理性的过程中，最佳的半导体企业投资时点将会出现。
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就国内芯片行业而言，虽然也面临着挑战，但仍就保持了良好的发展势头。韩晓敏预计，
芯片公司的销售额将达5270亿元，比去年略增7.36%。他认为，过去二十年，尽管全球
集成电路产业销售额12006.1亿元。其中，设计业销售额为5156.2亿元；制造业销售额为3854.8亿元；封测业销售额2995.1亿元，其中设计业、制造业、封测业占比为42.9%：32.
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