半导体市场需求驱动力及产能紧缺原因分析Word文件下载.docx
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图50：
8英寸晶圆产能排名前十的公司26
图51：
各晶圆厂产能利用率情况26
图52：
全球各尺寸晶圆出货趋势（百万平方英寸）27
图53：
不同制程每5万片/月产能对应所需设备投资规模（亿美元）27
图54：
全球TOP10晶圆代工厂等效8英寸产能（万片/月）27
图55：
2009年以来晶圆厂关闭数量（家）28
图56：
8英寸晶圆需求趋势（千片/月）28
图57：
全球8英寸晶圆产能及预测（百万片/月）28
图58：
半导体产业链库存仍处良性水位（十亿美元，天）29
图59：
半导体分销商库存及周转天数（十亿美元，天）29
图60：
EMS代工厂库存（十亿美元，天）30
图61：
联想、戴尔、惠普等PC品牌厂库存（十亿美元，天）30
图62：
苹果公司库存及库存周转天数（十亿美元，天）30
图63：
小米集团库存及库存周转天数（十亿美元，天）30
图64：
各类电子元器件当前库存水平一览31
图65：
海外半导体设计龙头库存周期（十亿美元，右轴（天）31
图66：
2002-2021F全球半导体市场规模及驱动力（B$）32
图67：
2019-2021年中国新能源汽车销量32
图68：
2020-2025年中国新能源汽车销量预测32
图69：
新能源汽车各类半导体价值量变化33
图70：
特斯拉车载FSD芯片的芯片面积对比33
图71：
全球自动驾驶汽车出货量预测（万辆）33
图72：
2002-2021F全球半导体市场规模及驱动力（B$）34
图73：
各类型汽车对晶圆需求（百万片/月，等效8英寸）35
图74：
全球5G手机出货量及渗透率35
图75：
全球智能手机出货量预测（百万部）35
图76：
5G手机对12英寸晶圆需求是4G的1.7倍（平方英寸）36
图77：
智能手机对12英寸晶圆需求预测（百万片/月）36
图78：
5G手机射频组件价值量显著提升36
图79：
三星S105G版本价值量提升情况（美元）37
与市场不同之处
1、我们于本文中详细探讨了半导体缺货现状，从需求端梳理了汽车、手机、PC、服务器、矿机等下游市场结构性缺货缘由，并从供给端针对各制程产能紧缺原因进行了深度剖析。
我们认为，疫情后下游需求集中爆发是本轮缺货涨价潮的导火索，因中美关系不确定性而带来
的产业链恐慌性备货，则部分放大了需求的弹性。
而5-7nm先进制程长期不足，40-65nm工艺长期维持供需紧平衡，8英寸（90nm以上）长期几无扩产，则导致供给难以及时响应。
2、针对投资者担忧的库存问题，我们也探讨了目前半导体全产业链库存情况。
基于半导体产业链库存、渠道库存、模组厂和终端下游库存数据，我们认为目前库存处于良性水位，且参考历史经验，新周期补库存的上行阶段一般持续4-5个季度左右。
而本轮补库存周期刚刚开启，未来虽然或有小规模的调整，但大趋势将全年向上。
同时，我们认为本轮半导体行业缺货涨价，并非仅有库存周期推动，更应该重视的是，当前迎来5G、AIOT、汽车电子等新一轮的需求爆发，半导体市场将迎来长达5-10年的需求周期。
一、景气度持续高涨，缺货涨价潮来袭
1、全产业链缺货涨价，汽车市场最为紧缺
晶圆代工、封测产能紧缺，催动涨价潮来袭。
自20年下半年以来，全球半导体景气度持续高涨，缺芯涨价潮越演越烈，涨价环节先由晶圆代工、封测环节，而后传导至芯片乃至终端产品。
最早联电、格芯和世界先进等多家晶圆代工厂针对8英寸代工急单与新增投片订单报
价上调约10%-15%，此后价格不断上调。
而进入21年，涨价潮从8英寸蔓延至12英寸，
据台湾Technews报道，联电21年年初调涨12英寸晶圆代工报价，涨幅视合作程度而定。
台积电也于21年开始首次取消了对大客户接单折扣，目前订单排产至22年上半年。
封测端同样供不应求，打线封装、覆晶封装全面吃紧。
20年四季度IC封测龙头日月光投控已对第四季度的封测新单和急单调涨约20%至30%，20年11月份再度宣布2021年1季度再调涨封测报价约5~10%不等。
且公司于业绩说明会上预计，公司产能维持满载，打线封装短缺将持续至2021年。
图1：
晶圆代工、封测厂产能紧缺，纷纷涨价
涨价缺货更进一步传导至终端产品，其中受影响最大的当属汽车市场。
汽车中需用到大量
MCU及MOSFET、IGBT等功率半导体，如正常情况下MCU交期在8周左右，而目前英飞凌、恩智浦、瑞萨电子等国际大厂交期普遍高达24-52周。
由于芯片短缺，下游本田、日产、丰田、福特、大众、通用等整车厂均相继发布停产或减产规划。
此前IHS预计2021年
一季度由于芯片短缺所引起的轻型汽车减产数量将达67.2万辆，近期更是由于美国德州暴雪及Renesas芯片厂火灾，预计二季度的汽车减产130万辆。
图2：
各类半导体平均交货期
表1：
国内外发布涨价函的设计公司一览（不完全统计）
公司
调价日期
产品
明微电子
2020年10月18日
通用照明、景观亮化和LED显示屏三大系列驱动IC调价幅度在0.006元-0.02元/颗
晶丰明源
2020年10月26日
除集成桥堆、非隔离PFBP2863、非隔离高PFBP2372系列价格保持不变外，其余调价幅度在
0.005元-0.03元/颗
捷捷微电
2020年11月16日
芯片涨价15-30%，成品器件涨价10%-20%（调整幅度视具体型号）
恩智浦
2020年11月26日
全线调涨产品价格
士兰微
2020年12月9日
SGTMOS产品涨价20%
瑞萨电子
2021年1月1日
部分模拟和电源产品涨价；
现有订单和新订单将以新价格处理
意法半导体
调涨全线产品价格
Diodes
对部分产品价格进行调涨，且低压Mosfet交期拉长，延长至17-22周。
富满电子
所有产品含税价格在现行价格上统一调涨10%，未来随行就市持续调整
新洁能
调整幅度视具体品种不定
华微电子
产品价格上调10%
华润微
汇顶科技
GT9系列所有产品的美金价格上涨30%，包括未交付完的订单
矽力杰
交付计划低于交货期需增加10%加急费；
预定装运日期后12周内改交期须缴付1%费用；
订货周期至少14周
Microchip
2021年1月15日
上调多条产品线的价格
瑞能半导体
2021年2月1日
部分产品提价
光宝科技
DIP4光耦上调10%-20%
赛灵思
2021年4月5日
部分产品上调25%
2、半导体行业景气度持续高涨
（1）全球半导体销售额持续高增
半导体行业缺货涨价对于景气度的助推显而易见，2021年1月全球半导体行业销售额同比增速高达13.2%。
全球半导体产业自2019年下半年以来探底回升，2020年虽受新冠疫情冲击，但仍表现出较强韧性，且2020年下半年随着疫情受控，行业景气度持续高涨。
从销售
端高频数据看，2021年2月份全球半导体销售额395.88亿美元，同比增速达14.66%。
其中中国市场137.35亿美元，同比增长18.91%。
图3：
全球半导体月度销售额（亿美元）图4：
中国半导体月度销售额（亿美元）
500
400
300
200
100
AmericasEurope
JapanChina
AsiaPacific/AllotherYoY
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
-5%
-10%
-15%
Jan-17May-17Sep-17Jan-18May-18Sep-18Jan-19May-19Sep-19Jan-20May-20Sep-20
Jan-21
-20%
160
140
120
80
60
40
20
Chinayoy
40%
Jan-18Apr-18Jul-18Oct-18Jan-19Apr-19Jul-19Oct-19Jan-20Apr-20Jul-20Oct-20
机构纷纷上修21年全球半导体市场预期。
从全年来看，WSTS于2021年3月份修正了全
球半导体市场预期，预计21年全球半导体销售额达4882.74亿美元，创历史新高。
同比增长由原来的8.4%上修至10.87%，此外，Gartner、ICInsights、IDC也纷纷上调了21年全球半导体销售额预测。
其中，ICInsights更是表示，2021年一季度全球半导体市场环比将
增长2%，若二季度环比增长3%，三季度环比增长8%，四季度环比持平，则21年全球半导体市场增速更是将达19%。
其中主要由出货量增长17%，ASP增长1%所驱动。
图5：
2016-2021F全球半导体销售额及预测（十亿美元）图6：
2013-2024E全球半导体销售额及预测（十亿美元）
600
AmericasEuropeJapan
AsiaPacificYOY
201620172018201920202021F
ICInsights
700
十亿美元同比增速
WSTS
Gartner
图7：
ICInsights将2021年IC市场提高到19％（亿美元）
1300QoQ8%
QoQ3%
1200QoQ2%
1100
1000
900
1Q202Q203Q204Q201Q212Q213Q214Q21
原预测现预测
图8：
各机构上修21年半导体市场预测
Mar-21Oct-204Q20
3Q20
Mar-21Dec-20
0%5%10%15%20%
（2）北美半导体设备商出货再创新高
半导体设备作为半导体产业链的最上游，是半导体产业景气度的风向标。
同时，我们回顾历史数据可以发现，北美半导体设备出货金额与费城半导体指数呈强关联。
因此观测半导体设备行业景气度对于预判半导体全行业周期有着重要的参考价值。
从北美半导体设备制造商出货额来看，2019年10月以来持续17个月同比正增长，且21年1、2月份同比增长均在
30%左右，绝对金额更是突破30亿美元。
图9：
北美半导体设备商出货额与SOX指数强关联（百万美元）图10：
北美半导体设备制造商出货额（百万美元）
3500
3000
2500
2000
1500
Jan-00
Jun-01Nov-02Apr-04Sep-05Feb-07Jul-08Dec-09May-11Oct-12Mar-14Aug-15Jan-17Jun-18
Nov-19
北美半导体设备制造商出货额SOX
北美半导体设备制造商出货额YOY
80%
60%
Jan-17
May-17Sep-17Jan-18May-18Sep-18Jan-19May-19Sep-19Jan-20May-20Sep-20
-40%
晶圆厂产能扩张，半导体设备将持续维持高景气度。
在全球缺芯潮泛滥之际，各大晶圆厂开始谋划产能扩张，台积电预计在接下来三年投入1000亿美元增加产能。
英特尔也斥资200
亿美元在亚利桑那州现有园区新建两家晶圆厂，并进军代工业务，预计工厂将于2024年投产。
而海力士将投资1060亿美元在韩国建设芯片工厂，将于四季度动工，2025年建成投产。
国内方面，中芯国际3月17日公告称将投资23.5亿美元，重点生产28纳米及以上制程芯
片，预计月产能4万片12英寸晶圆，于2022年开始生产。
虽然新建产线最早也需于2022年开始贡献产能，产能紧缺问题仍将持续。
但新一轮高资本开支预示各大晶圆厂看好后期景气度，半导体设备出货额也将持续维持强劲。
图11：
台积电、三星、海力士、英特尔、中芯国际等加大产能扩张（亿美元）
半导体产业链持续缺货涨价新闻迭出，以及半导体销售额持续提升，均彰显此次半导体景气度之高涨。
那么，此次半导体高景气度受何因素驱动？
供不应求趋势将持续多久？
我们将从供需两大角度详细拆解。
并基于长期视角探讨半导体行业未来机遇。
二、需求端：
量化汽车、手机、矿机等下游市场驱动力
从半导体产业下游需求结构来看，据ICInsights数据，计算机、通讯、消费为前三大下游市场，2019年占比分别为35.6%、35.6%、11.8%。
而随着汽车电子化发展，汽车市场占比持续提升，自1998年的4.7%提升至2019年的8.7%。
展望2024年，汽车市场占比将进一步提升至9.7%，凸显汽车电子的高成长性。
而计算机、通讯、工业等市场，也将迎来应用结
构的转换，5G等新兴应用同样将长期推动全球半导体持续成长。
图12：
1998-2024F半导体细分下游市场占比
ComputerCommunicationsConsumerAutoIndustrial/Other
9.7%
100%
90%
70%
50%
199820032008201320192024F
1、汽车：
断崖式缺货将缓解，长期紧张持续
虽然汽车电子需求正快速增长，但占半导体总产能比例有限。
一般而言，由于车用芯片型号固定，需求稳定，并不易出现“缺货”现象。
但此轮缺货潮却始于汽车行业的断崖式缺芯，究其原因，我们认为主要有以下几点：
（1）JIT经营模式无法灵活应对需求波动。
汽车整车厂普遍采用JIT（JustinTime）经营模式，尽力减少库存水平。
JIT生产方式起源于日本的丰田汽车公司，其基本思想是“只在需要的时候，按需要的量，生产所需的产品”，追求无库存或库存最小的生产系统，以降低成本，提高利润。
采用该种生产模式，使得车企过去持续保持低库存，专注于成本效益。
然而
低库存在应对需求大幅波动时较为无力，易受供给端掣肘。
（2）20年下半年开始汽车销量反弹超预期。
20年由于疫情冲击，上半年汽车销量不佳，车企上下游产业链及多家咨询机构对汽车市场预测悲观，整车厂开始向代工厂提出减产。
然而，下半年随着疫情逐渐受控，汽车需求快速复苏，尤其是中国市场快速反弹。
中国汽车工业协会数据显示，2020年下半年，中国汽车销量强劲增长，自5月起销量同比增速均在
10%以上，全年销量为2526.76万辆，同比下降仅为1.89%，远高于前期市场预测。
整车厂
前期库存储备不足，在应对需求快速反弹时，虽提出急单需求，但由于晶圆厂产能调整尚需时间，所以呈短期内断崖式缺货的态势，不少车企减产或停产。
图13：
汽车、工业市场普遍遵循JIT（准时制）生产模式
图14：
3月以来多家车厂宣布停产
图15：
麦肯锡预测汽车销量和实际销量
图16：
中国汽车市场销量（万台）
销量（万台）同比
30040%
25020%
2000%
150
100-60%
50-80%
0-100%
（3）车用MCU为供应瓶颈，台积电产能分配至关重要。
MCU短缺是当前车厂纷纷停产或减产的主要原因。
汽车电子化发展对MCU需求大为提升，平均单辆汽车搭载超20个MCU
以上。
且每款车都依赖多家MCU供应商，如奥迪豪华SUV搭载的38个MCU采购自瑞萨、恩智浦等七家供应商。
而整车厂对上游把控能力强，芯片供应商需建立较长时间的认证过程，因此短期内无法由某家供应商切换至另一家供应商，在MCU供应受限情况下，供给也只能依靠增加产能解决。
目前全球约70%的车用MCU由台积电生产，顶级供应商对台积电依赖度高。
但由于整车厂在疫情期间大幅砍单，2H20汽车芯片占台积电营收比例由5%-6%降至2%-3%。
四季度疫情缓解时，整车厂重启拉货，但台积电产能需提前预定，供应难以快速恢复，远无法满足市场需求，从而出现断崖式缺货的现象。
表2：
汽车MCU供应商及其对台积电依赖程度
供应商供应份额
工艺节点
16nm28nm40/45nm65nm110/130nm
瑞萨电子30%
恩智浦半导体26%
英飞凌14%
赛普拉斯（英
9%
飞凌）
德州仪器7%
MCU——外包给台积电
MCU——从2017
年起外包给台积电
MCU——从2016年
起外包给台积电
MCU——从2016年
起外包给台积电
MCU——从2012
年起外包给台枳电
MCU——在2016年
外包给联华电子
MCU——外包给台积电和联华电子
MCU——32位TriCore
在2013年外包给台积电
DSP——自己生产
MCU——从2005
MCU——在2011
年外包给台积电
微芯科技7%多家代工厂多家代工厂
意法半导体5%
总计98%
大部分内部生产，小部分外包（可能TSMC）
图17：
1Q18-4Q20台积电营收中汽车占比
7%
6%
4%
3%
2%
1%
1Q182Q183Q184Q181Q192Q193Q194Q191Q202Q203Q204Q201Q21
汽车严重缺芯预计有望于下半年缓解，但长期仍维持供需紧平衡状态。
业界普遍认同的观点是汽车缺芯将于21年下半年迎来缓解，如中国汽车工业协会副秘书长李绍华认为，汽车芯
片缺芯问题预计仍将持续半年以上，三季度有望进入新的供需平衡阶段。
但是近期由于美国德州暴雪及Renesas芯片厂火灾加剧芯片紧张，IHS预计二季度的汽车将再减产130万辆。
从供应链角度来看，车载芯片晶圆厂生产平均需2-3月以上，封装环节需1月左右，而当前整体晶圆代工紧缺，芯片交货期延长至26周以上，且部分需求较大的组件更是延长达38周
（9个月左右），因此当前芯片到整车生产周期至少需半年以上。
一季度起，台积电以超级急单方式插单生产汽车芯片，转移部分触控面板驱动IC和CIS用
55nm工艺产能。
近期台积电总裁魏哲家在一季报投资者会议上表示，车用芯片吃紧自三季度起可大幅改善。
但长期来看，随着汽车电子化率提升，对车用芯片需求显著提升，我们预计SIC、IGBT等功率器件长期仍将维持紧张状态。
图18：
汽车芯片生产至交付所需时间周期
2、智能手机：
需求渐进复苏，各大厂商对21年指引乐观
2020年作为5G手机大规模普及的元年，市场本预期会有较高增长。
但疫情扰动影响了整体市场销量表现，也放缓了5G的渗透速度，全球5G渗透率仍在20%以下。
而中国受疫情影响较小，5G手机渗透率达50%以上，引领5G市场发展。
图19：
全球智能手机出货量（百万台）
SamsungAppleXiaomiHuaweivivoOPPOothers同比yoy
500.010%
400.05%
300.00%
200.0-10%
100.0-15%
0.0-20%
图20：
全球5G手机出货量及渗透率（百万台）
中国APeJC
USAWesternEurope
JapanCentral&
EasternEurope
MiddleEast&
AfricaCanada
LatinAmerica中国渗透率
70.0全球渗透率80%
60.060%
50.0
40.040%
30.020%
20.0
10.00%
2Q193Q194Q191Q202Q203Q204Q20
需求快速复苏，但芯片供应不足。
2020年下半年尤其是Q4，全球手机市场快速复苏，再加之华为事件。
各大手机厂加大了备货力度。
和汽车行业一样，手机芯片厂商，尤其是SOC供应商的准备不足，并未有充足订单储备。
参考舜宇光学的月度模组出货数据，11、12月的模组出货量降至4000万
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