详解半导体产业链及设备（PDF59页）

0乘半导体投资浪潮设备“芯”势力迎风而起行业评级：增持证券研究报告2017年11月06日——详解半导体产业链及设备姓名：黄琨（分析师）邮箱：[e-mail]电话：[phone]证书编号：S0880513080005姓名：韦钰（研究助理）邮箱：[e-mail]电话：[phone]证书编号：S0880116080297国泰君安证券1请参阅附注免责声明目录CONTENTS关键概念释义及行业总体梳理半导体产业迎来布局最佳时点各环节关键设备竞争格局及市场空间：以光刻、刻蚀、成膜、检测设备为例推荐标的和受益标的1234国泰君安证券2请参阅附注免责声明目录CONTENTS关键概念释义及行业总体梳理半导体产业迎来布局最佳时点各环节关键设备竞争格局及市场空间：以光刻、刻蚀、成膜、检测设备为例推荐标的和受益标的1234国泰君安证券3请参阅附注免责声明半导体行业：按销售额占比，主要分为以下四部分：1.1关键概念释义：半导体、集成电路和芯片的关系半导体：常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。藉由注入杂质，可以精准地调整半导体的导电性。集成电路（IC）2万亿销售额占比82%光电子器件9%分立器件6%传感器3%集成电路=IC：把一定数量的常用电子元件（电晶体等）以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。集成电路分类：模拟IC：产生、放大和处理各种模拟信号：包括运算放大器、集成稳压器、音响IC以及电视机用IC等；数字IC：产生、放大和处理各种数字信号：包括门电路、译码器、计数器、存储器（20%）、寄存器以及触发器等；其他IC：数字和模拟混合的集成电路；专用集成电路等。芯片：集成电路的载体。很多时候“芯片”和“集成电路/IC”会混着使用。因为集成电路占比最高，很多报告里直接用分析集成电路行业代替分析半导体行业。泛半导体行业：半导体集成电路+平板显示+LED+光伏等。泛半导体行业半导体行业集成电路（80%）存储器等（20%）国泰君安证券4请参阅附注免责声明下游：需求产业链（括号内为全球销售占比）通信(39%)计算机(35%)消费电子(11%)汽车电子政府/军事等中游：核心产业链（括号内为全球销售占比）芯片设计（27%）前道：晶圆制造（51%）后道：封装及测试（22%）上游：支撑产业链材料设备生产环境（包括洁净工程等）核心产业链流程可以简单描述为:IC设计公司根据下游客户（系统厂商）的需求设计芯片，然后交给晶圆代工厂进行制造；这些IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上；完成后的晶圆再送往下游的IC封测厂，由封装测试厂进行封装测试，最后将性能良好的IC产品出售给系统厂商。1.需求产业链：行业发展的根本驱动力，从手机→PC→智能手机→汽车电子、5G、AI、物联网等；2.核心产业链：包括半导体产品的设计、制造（前道工序的晶圆加工）和封装测试（后道工序）；3.支撑产业链：包括材料、设备、洁净工程等，为IC产品的生产提供必要的工具、原料和生产环境。图：IC产业链可分为支撑、核心、需求三块产业链数据来源：国泰君安证券研究1.2行业总体梳理：应自下而上来分析行业整体发展国泰君安证券5请参阅附注免责声明1.逻辑设计2.电路设计3.图形设计4.光罩、护膜5.长晶圆6.切片7.研磨8.氧化9.光罩校准10.蚀刻11.扩散12.离子注入13.化学气相沉积14.电极金属蒸煮15.芯片测试16.刷片17.装片18.缝合19.塑封20.电镀21.切断成型22.打码23.电性测试24.老化测试下游：用户需求IC设计芯片制造芯片封装成品测试下游：应用市场上游：原料供应商上游：原料供应商硅晶圆，拉晶片，切片制造设备，封装设备，测试设备化学品，引线框架材料，气体，树脂，金属丝上游：设备供应商1.2行业总体梳理：应自下而上来分析行业整体发展国泰君安证券6请参阅附注免责声明35%11%7%7%1%39%计算机消费品自动化医疗国防军工通讯201420152016ElectronicEndEquipment下游：电子终端设备Semiconductors中游：半导体产品Materials上游：材料Equipment上游：设备$1454B$1423B$1457B≈10万亿$356B$354B$367B≈2.5万亿$44B$43B$44B≈3000亿$38B$38B$41B≈2800亿1.3简单概括：全产业链价值量呈现倒金字塔结构•大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。图：半导体元件广泛应用于计算机、通讯、3C等领域数据来源：ICInsigts、国泰君安证券研究图：半导体全产业呈现倒金字塔结构数据来源：沈阳拓荆、国泰君安证券研究国泰君安证券7请参阅附注免责声明目录CONTENTS关键概念释义及行业总体梳理半导体产业迎来布局最佳时点各环节关键设备竞争格局及市场空间：以光刻、刻蚀、成膜、检测设备为例推荐标的和受益标的1234国泰君安证券8请参阅附注免责声明2.1全球：中游半导体行业重回景气周期•理论上看，全球半导体行业具有技术呈周期性发展、市场呈周期性波动的特点1.1998~2000年，随着手机的普及和互联网兴起，全球半导体产值不断上升，尤其在2000年增长38.3%；随着互联网泡沫的破裂，2001年全球半导体市场下跌32%；2.随后WindowXP的发布，全球开始新一轮PC换机潮，半导体市场2002~2004年处于高速增长阶段；2005年半导体市场出现了周期性回落，2008年和2009年受金融危机的影响出现了负增长；3.2010年，随着全球经济的好转，全球半导体产值增长34.4%。2011-2012年受欧债危机、美国量化宽松货币政策、日本地震及终端电子产品需求下滑影响，半导体销售增速分别下降为0.4%和-2.7%；4.2013年以来，PC、手机、液晶电视等消费类电子产品需求不断增加，全球半导体产业恢复增长，增速达4.8%。2014年全球半导体销售市场继续保持增长态势，增速达9.9%；2015-2016年，全球半导体销售疲软。5.2017年，随着AI芯片、5G芯片、汽车电子、物联网等下游的兴起，全球半导体行业重回景气周期。图：全球半导体行业呈现周期性波动的特点数据来源：ICInsights国泰君安证券9请参阅附注免责声明2.1全球：中游半导体行业重回景气周期•数据上看，2017年全球半导体市场总营收将达4111亿美元，同比增长19.7%1.2011年以来，全球半导体行业销售额增速放缓，2016年全球半导体销售额3389亿美元，同比增速仅1.1%。2.根据Gartner预测，2017年全球半导体总营收将达4111亿美元，较2016年成长19.7%。这是继2010年全球半导体营收增加31.8%后的最高增速。Gartner同时预测，2018年半导体市场可望成长4%，达到4,274亿美元。1,494.002,044.001,422.172,556.452,263.133,055.843,389.3136.8%-13.5%-19.6%17.0%28.0%6.8%8.9%-2.8%-9.0%31.8%0.4%-2.7%4.8%9.9%-0.2%1.1%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%0.00500.001,000.001,500.002,000.002,500.003,000.003,500.004,000.00199920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016半导体销售额（亿美元）同比增速数据来源：WIND、国泰君安证券研究图：2011年以来，全球半导体销售额增速放缓图：由于DRAM和NAND市场激增，全球半导体行业重回景气周期数据来源：ICInsights国泰君安证券10请参阅附注免责声明2.2全球：上游半导体设备销售随之向好•理论上看，半导体设备与半导体产业进步呈现同周期规律1.半导体产业进步离不开半导体设备的不断创新。随着摩尔定律逼近极限，反而给国内厂商留下反应空间；2.同样的，技术的进步也带动设备单价的持续上涨，领先厂商在发展过程中遇强愈强。数据来源：OFweek、国泰君安证券研究图：设备厂商就必须每18-24个月推出更先进的制造设备图：1970年起，光刻机价格每4.4年翻一倍数据来源：中国电子网、中国生物器材网、国泰君安证券研究国泰君安证券11请参阅附注免责声明-100%0%100%200%300%0510152025301992-011993-041994-071995-101997-011998-041999-072000-102002-012003-042004-072005-102007-012008-042009-072010-102012-012013-042014-072015-102017-01北美半导体设备制造商出货额(亿美元)同比增速2.2全球：上游半导体设备销售随之向好•数据上看，全球半导体设备销售、资本开支均持续增长1.销售额：2017H1，全球半导体设备销售额达272亿美元，同比增速高达45%，创下5年来最快增幅；2017年全球半导体设备规模可能达到550亿美元，比2016年大幅度增长37%。2.资本开支：全球半导体厂商17年资本开支持续上升，有望达723亿美元，增长6.4%。2018年、2019年全球半导体资本开始仍将继续上升，预计增长5.3%、6.4%。数据来源：SEMI、国泰君安证券研究图：北美半导体设备制造商出货额已连续4月超过20亿美元数据来源：ICInsights、国泰君安证券研究2017F排名公司2015201616年增速2017F17年增速1Samsung130.1113-13.14%12510.62%2Intel73.2696.2531.38%12024.68%3TSMC80.89102.4926.70%100-2.43%4SKHynix60.1151.88-13.69%6015.65%5Micron4557.628.00%50-13.19%6SMIC14.0126.2687.44%23-12.41%7UMC18.9928.4249.66%20-29.63%8GlobalFoundries39.8515-62.36%2033.33%9Toshiba17.4518.45.44%193.26%10SanDisk/WD14.617.519.86%182.86%11ST4.676.0729.98%10.572.98%前11总计498.93532.876.80%565.56.12%其他153.39146.95-4.20%157.557.21%总共资本支出652.32679.82-3.85%723.056.36%表2017年主要厂商的资本支出持续上升(亿美元)国泰君安证券12请参阅附注免责声明2.3我国：攻城略地下一站，政策、资金、市场环境三面扶持•现状：LED/面板行业相继崛起，半导体成为下个主攻对象1.从2006-2016年期间，包括芯片、封装及应用在内的LED整体产值从356亿增长至5216亿，CAGR高达28.75%；2.2016年，LED芯片国产化率为76%。行业市场规模达139亿元，同比增长9%；3.2016年，LED封装国产化率为67%。木林森、鸿利光电等大陆企业进入榜单，且保持高速增长。27%53%34%15%0%10%20%30%40%50%60%01,0002,0003,0004,0005,000LED芯片(亿元)LED封装(亿元)LED应用(亿元)总增长率图：过去十年，我国LED整体产值高速增长数据来源：Wind、国泰君安证券研究66%73%76%0%20%40%60%80%100%2014年2015年2016年大陆进口图：2016年LED芯片国产化率已达76%排名公司2015营收2016营收YoY1日亚化学2685.72423.1