事件：持续蔓延的“缺芯”危机
始于2020年四季度的“缺芯风暴”源于大众汽车被曝出“缺芯”危机，自此之后一场全球范围内的“芯片荒”愈演愈烈，不断有车企因缺芯陷入减产甚至停产的困境。很快芯片荒蔓延到家电制造业、消费电子业等多个行业，愈演愈烈。缺芯、涨价、上下游供应链失衡….. 在经历了将近一年的芯片荒之后，通用汽车近期称半导体流动性增强，芯片短缺问题有所缓解，北美装配厂本月全部复工。芯片危机到底有没有缓解？为何会持续至今？芯片荒对我国半导体行业发展前景的影响如何？对我们的投资又有何影响？本文将对以上问题进行讨论。
点评：
1 芯片产业链概览
为了解答以上问题，我们首先对半导体产业链和产品进行一个简单的概览。半导体是集成电路的基础材料，而集成电路是芯片的重要组成部分。半导体产品主要分为集成电路、分立器件、光电子器件及传感器四类，由于集成电路（IC）在半导体产品中占比超过80%，半导体行业中主要以集成电路（IC）为主要研究对象。
图1：半导体产品分类
数据来源：贝塔研究
集成电路产业链环节众多，专业分工程度高，新技术新应用是行业下游重要驱动力。整体产业链上下游包括芯片设计、晶圆制造以及封装测试三大环节。
芯片设计是指根据终端产品的需求，从系统、模块、电路等各个层级进行选择并组合，确定器件结构、工艺方案等，实现相关的功能和性能要求，并将其委托给晶圆代工厂进行生产加工；
晶圆制造厂根据设计版图进行掩膜制作形成模板，在晶圆上批量制造集成电路，通过多次重复运用掺杂、沉积、光刻等工艺最终将IC设计公司设计好的电路图移植到晶圆上；
完成后的晶圆再送往下游封测厂进行切割、焊线、塑封，以防止物理损坏或化学腐蚀，同时使芯片电路与外部器件实现电气连接，最后移交给下游厂商。
图2：集成电路产业链
数据来源：贝塔研究
半导体行业目前主流的经营模式有两种：
一是IDM（Integrated Device Manufacturing）模式，以英特尔、三星、SK海力士为代表，从设计到制造、封测直至进入市场全部覆盖，该模式具备产业链整合优势；
另一种是垂直分工模式，上游的芯片设计公司（Fabless）负责芯片的设计（具有轻资产的优势），设计好的芯片掩膜版图交由中游的晶圆厂（Foundry）进行制造（代工厂商承接芯片设计企业委外订单，并形成规模效应，此类企业投资规模较大，维持生产线正常运作的经营成本较高），加工完成的晶圆交由下游的封装测试公司（OSAT）进行切割、封装和测试，每一个环节由专门的公司负责。
图3：半导体商业模式
数据来源：未来智库，贝塔研究
2 “芯片荒”源于供需失衡
本轮芯片荒主要是在晶圆制造和下游终端需求的环节出现供需失衡的局面。
半导体行业一般每三年会有一次短缺，但产业基本可以通过价格来进行自身调节，但这次短缺时间长、影响大。 背后原因之一是需求增加的速度超过了行业的供应能力，其二是产业对需求的判断有失误。
2.1 需求激增
2.1.1 消费电子产品
新冠疫情的爆发带来的社交隔离带动了“宅经济”发展，远程办公离不开电脑，在家娱乐离不开平板和电视，消费电子产品需求量激增。全球PC出货量2020年四季度高达83981万台。
图4：全球PC季度出货量
数据来源：iFind
2021年，随着5G建设向纵深化推荐，用户更换终端的意愿日益强烈，智能手机迎来更为强劲的5G换机潮。根据中国通信院最新数据显示，2021年10月，国内市场手机出货量3357.5万部，同比增长28.4%。其中，5G手机2659..0万部，同比增长58.7%，占同期手机出货量的79.2%。
2.1.2 新能源汽车、智能驾驶的崛起
在全球碳中和推广绿色能源以及新冠疫情管控措施限制公共交通的大背景下，汽车尤其是新能源汽车的需求大幅超出车厂预期，其销量相当亮眼。而相对于普通汽车，新能源车的“含硅量”提升了不少，用的芯片比较多，所以芯片需求也被直线拉升。
此外，伴随着新兴技术的落地，汽车也朝着网联化和智能化的方向发展，智能驾驶技术不断突破。根据IDC预测，2021年全球自动驾驶汽车出货量将达到5425万辆，L2-L3级别驾驶车辆占比将逐步提升，全球智能网联汽车出货量将达到7520万辆。
图5：中国新能源乘用车产销量（万辆）
数据来源：iFind
图6：2020-2024年全球自动驾驶汽车销量（百万辆）
数据来源：IDC，贝塔研究
2.2 供应不足
2.2.1 需求预期悲观
新冠疫情导致下游厂商对未来需求预期过于悲观。2020年一季度疫情肆虐全球，汽车、手机、电视等消费品的产量均出现两位数的下滑，其中汽车产量更是大降45.2％。因芯片生产周期较长，下游厂商往往需要提前半年至一年下订单。而疫情对消费和经济的短期打击严重，令各大厂商均对未来市场做出较悲观的预期，在一二季度缩小了产品库存和未来的芯片订单；未料到很快市场需求井喷，但芯片产业链条长，既有产能满负荷、新增产能扩张慢，晶圆代工厂对市场骤变难以快速反应。
图7：Gartner半导体供应链库存指数追踪
数据来源：Gartner, 2021年第二季度至2022年第四季度指数条仅代表方向性预估
2.2.2 生产进程被打断
此外，东南亚疫情肆虐、自然灾害和意外事故也影响了半导体生产进程。去年年底，日本的AKM 晶圆厂失火。今年2月，美国暴风雪导致大规模停电，三星、英飞凌生产受阻。今年3月，意法半导体因疫情原因将法国两座工厂减产了50%。今年8月，马来西亚疫情复发，意法半导体封装厂超过200名工人感染新冠，企业关闭部分生产线，芯片生产陷入停滞（当地封测产能约占全球封测产能的13%），德国博世等车用芯片受到直接影响。
2.2.3扩产成本高、周期长
芯片产能投入和建设周期均有较高的门槛，一条半导体产线的建设周期在18－30个月，资金投入超100亿元。另一方面，芯片也是一个周期性行业，即使从长期产能扩充的角度来看，面对高昂的投资成本以及市场前景不确定性，相关企业的扩产意愿不足，怕出现产能过剩，供过于求的局面，在产能扩充方面也会较为谨慎。
不过，在长期的供需失衡局面下，全球最大的三家晶圆厂都在计划投资扩产，半导体进入新投资周期。英特尔宣布投资200亿美元在亚利桑那州新建两座晶圆厂;台积电将在未来三年投资1000亿美元来扩大产能，2021年投资预算提升至300亿美元，几乎是2020年的两倍；韩国第二大芯片厂SK海力士千亿美元扩产计划获批；三星也正计划增资170亿美元在德州建造一座新的晶圆厂。
2.2.4 产业链持续涨价，囤货现象明显
在供需失衡的情况下，半导体行业多家原厂再发涨价函，产业链持续涨价显示景气度持续。
5月31日，智浦芯联发布价格调整通知函，决定自2021年5月31日起芯联全系列产品在原有销售价格基础上上涨15%-30%不等；
杭州士兰微电子股份有限公司下发涨价通知函，从6月1日起，对LED照明驱动产品价格进行调整；
东芝近日提高了HDD的价格，面向主力客户数据中心的HDD价格比2020年度末平均上涨约5%；
日月光多次调涨，第三季再涨价5%-10%。
图8：DRAM现货现货平均价
数据来源：iFind
当然，缺芯危机中除了供需失衡的基本面因素影响，也存在着在产能紧缺叠加地缘政治影响下，部分厂商为保证供给重复下单、过度下单等行为，而涨价潮带来的利益驱动令某些芯片供应商选择疯狂扫货，囤积芯片，抢占竞争对手的市场份额。台积电董事长直接表示“在全球芯片短缺的情况下，被送到工厂的比运用于产品的芯片还多，这意味著供应链中肯定有人在囤积芯片。”
但原厂扩大产能叠加无限量供应可能造成未来市场的系统性风险。市场似乎已经陷入了一种怪圈，企业越是无法生产产品，对于囤货的欲望便更加强烈，他们担心自己的库存会用光，往往就会超额下单。而当囤货遇到终端需求的下滑，客户可能会大幅砍单以消化库存，而被囤积的货物将会大量流入市场，整个产业的价格将会面临崩溃的危险。
3 中国半导体产业的突破和机会
我们回到中国的半导体产业，从全球视角上来看，国内半导体全球市占率较低。从国内视角看，高端应用及关键产品对外依赖较重。因此本次全球缺芯，对中国半导体产业的影响主要在需求端。主要因为半导体技术的积累和进步难以在短期实现较大突破。半导体行业经过了近七十年的发展，已经形成了全球化分工的产业链。而国内半导体产业真正意义的发展起步于上世纪九十年代，尽管在各个领域具备了一定规模，依然面临诸多的挑战和限制。国内半导体行业的发展壮大需要时间和技术的积累。
但全球缺芯却意外给部分国内芯片企业带来了突破点和市场机会，原本对于下游企业而言，国产芯片的风险成本较高，因一个小元器件带来的整体风险太大。因此，为了追求稳定性，即使国产芯片价格低廉，企业也不愿冒这个风险。然而全球缺芯的现状，使得行业下游企业选择对国产芯片进行测试，无论是短期试用还是长期替代，机会在慢慢渗透。中国厂商的优势在于和需求端结合紧密，如果能够根据企业需求具有针对性地制定产品，未来潜力巨大。例如，由功率半导体、模拟半导体切入物联网芯片便是不错的尝试。
虽然中国在先进制造工艺与世界领先水平依然差距较大，但成熟制程芯片市场仍然巨大并将成为主要的市场增长点，28nm以上成熟节点占整体产能的比例为60%，本轮半导体景气周期的持续度或将超出预期。目前国产设备采购比例仍处于较低水平（2020年占采购总额的7%），国内半导体厂商可在各自优势环节逐渐突破，未来国产设备发展空间广阔。
且近几年在国家政策的推动和资金大力扶持下，叠加各类消费电子产品新旧应用需求推动半导体芯片规模不断扩大，下游需求强劲，5G、汽车、PC、VR、AR眼镜等相关应用和多行业需求共振，板块未来的增量会持续发展，从而驱动长期成长，半导体行业整体景气度有望维持高位。
4 近一年半导体板块行情回顾
4.1 指数表现
今年以来半导体行业整体表现较好，全球各半导体指数均上涨明显，A股半导体指数领跑全球，自年初至今上涨42.17%。
图9：主要指数表现
数据来源：iFind
图10：今年以来主要指数情况
数据来源：iFind
4.2 估值水平
半导体行业指数最新估值为63.97倍，处于近10年来的23.3%分位水平。
图11：近10年半导体行业估值（PE-TTM））
数据来源：iFind
4.3 超九成半导体公司盈利
2021年前三季度，A股141家半导体公司合计营收7670亿元，其中超九成公司归母净利润实现盈利，更有近一半的公司实现翻倍增长。Counterpoint Research表示，从2020年至今年二季度，成熟节点的晶圆价格已上涨25%至40%，预计到2022年可能还会再上涨10%至20%。
5 半导体行业投资要点
半导体行业的投资更加偏重于中长期逻辑，虽然我国宏观环境处在经济下行压力较大的时期，但后续货币政策有望维持合理充裕，结构性工具推进宽信用逐渐落地，将会为A股带来流动性方面的支撑，此外，国家对于半导体行业的发展大力扶持，优惠政策屡屡加码，行业景气度在中长期有望维持高位。
此外，半导体是一个成长叠加周期的行业。在全球范围内偏周期，3-5年一个完整周期。国内的半导体产业更多体现为成长性大于周期性，原因在于国产替代加速，国产芯片渗透率提升。展望2022年，在行业景气持续、国产替代深入背景下，基本面业绩有支撑的半导体公司未来可期。可以考虑优先选择赛道空间大、产品布局全面、技术实力较强的龙头厂商，以及份额尚低、受益于国产替代、有望快速成长的细分赛道成长型企业。
风险提示
（1） 价格波动超预期
（2） 下游需求不及预期
（3） 产能建设进展不达预期
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