本文来自： 中金点睛 ，作者：李学来 石晓彬等
展望2022年，我们认为随着新冠疫情对全球经济的不利影响逐渐减弱及新建产能逐步释放，半导体产业链的供给紧张情况或将得到局部缓解。中长期来看，半导体需求成长动力由手机为代表的消费电子转向AIoT、电动汽车、5G通信、新能源、工业等领域，新一轮芯片设计创新周期与国产替代周期有望开启。随着国内芯片设计产业蓬勃发展，晶圆制造产能扩张加速，我们看到，目前国内公司在设备、材料以及EDA工具（含IP）等上游领域快速突破。此外，我们预计2022年或将有多家半导体企业登陆资本市场，带来更多投资机会。本文围绕三大产业链环节对行业投资机会进行分析。
摘要
半导体设计：新一轮创新与国产替代周期开启。需求端，5G通信应用逐步落地，我们预计工业自动化、智慧安防、智慧硬件等将成为AIoT的三大主要消费市场；新能源发电端（光伏、风电及储能）与用电端（电动车）硅含量持续提升；工业领域自动化程度提高，芯片用量提升。功率、模拟、CIS、射频、CPU/GPU/MCU/FPGA、MEMS等市场百花齐放。我们预计国内芯片设计厂商将逐步进入上述赛道的高端领域，进入国产替代新周期。
半导体制造：晶圆产能持续扩张，先进封装放量。中国大陆晶圆制造产能与其需求不匹配，提升晶圆制造产能是关键，我们预计国内资本开支仍将快速增长。此外，先进封装正改写封测行业低门槛、低单价竞争、同质化程度高的行业特征，前、中道工艺的渗透不断提升先进封装技术壁垒，国内龙头封测厂凭借资金实力和技术积累已率先布局，我们认为其优势有望在产能提升后进一步放大。
半导体设备材料及EDA：国产厂商份额持续提升。国内半导体设备厂商在薄膜沉积、刻蚀、清洗、去胶等众多细分领域已能满足成熟制程工艺及部分先进制程需求，并实现大规模出货。半导体材料也取得了长足进展，我们看到，在硅片、CMP材料、光刻胶、电子特气、湿电子化学品、靶材等关键材料领域已出现具备较强竞争力的公司；国内已涌现出一批优秀的EDA设计工具厂商，在部分设计全流程和重要点工具实现突破，我们预计2022年多家公司有望登陆资本市场，带来新的投资机会。
风险
中美贸易摩擦加剧；疫情反复；国产化进程不及预期；国内晶圆产能扩张不及预期；行业竞争加剧；终端需求不及预期。
正文
综述
半导体行业2021年回顾
2020年底至今，疫情、自然灾害等多重因素交织，影响了全球半导体供应链，导致芯片短缺，手机、汽车、安防等行业均受到较大影响。缺货导致的芯片销售价格上涨使得芯片设计企业获得了较快的利润增速；制造端，晶圆厂、封测厂基本实现满产，ROE得以提升；同时伴随着国产化率提升，国内设备材料企业利润释放，1-3Q21产业链各环节均维持了较高的收入及盈利增速。受上述因素影响，半导体指数（申万行业分类）在2021年4月至7月之间显著跑赢大盘。但8月至10月板块整体出现阶段性回调，细分板块之间与板块内股价表现分化，我们认为主要是因为多重指标使得市场对2022年半导体行业各领域景气度的判断产生分歧。首先，下游市场需求出现结构性分化，汽车电子、新能源发电端（光伏、风电及储能）相关芯片需求旺盛，消费、通信相关芯片需求出现减弱趋势；其次，市场预计全球部分新增晶圆制造和封测产能将在2022年开出，因此市场担心对供需关系造成不利影响。
图表：SW半导体指数过去一年的涨跌幅情况
资料来源：公司公告，万得资讯，中金公司研究部
图表：A股半导体板块市值与TTM P/E变化情况
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
半导体板块基金持仓比例3Q21略有下滑，仍处在历史高位。4Q18以来，半导体持仓占比和超配幅度均明显上升。截至3Q21，A股全基金半导体持仓占比为4.97%，环比下降0.38ppts，超配幅度为1.77%，高于历史平均1%的超配水平。
图表：A股全基金半导体持仓比例及超配/低配幅度
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
半导体行业2022年展望
半导体设计：新一轮创新与国产替代周期开启
功率半导体：持续受益于新能源发电/用电端需求拉动。新能源车、光伏&风力发电、智能电网市场持续高速成长，功率器件短期供需不平衡促使下游客户转单至国内厂商。细分来看，国产功率二极管已取得一定市场份额，IGBT、高端MOSFET已实现批量出货，我们预计2022年国产功率器件向高端延伸有望带来营收规模及盈利能力的进一步提升。第三代半导体中，碳化硅（SiC）器件契合电力电子高压/高频/高温需求，除了器件本身，衬底与外延材料、晶圆制造及封测、设备领域均有较大成长空间，我们预计2022年国内将有多个项目落地并实现量产，碳化硅应用普及加速。
模拟芯片：百花齐放，穿越周期。国内模拟芯片行业发展浪潮已至，中国厂商迎快速发展机遇：1）中国是全球模拟芯片第一大市场，但自给率较低，随着国内厂商设计与工艺能力提升及供需端改善，叠加供应链安全考虑加速国产替代，我们认为2022年国内厂商迎来更大发展机遇；2）汽车电动化智能化水平提升、工业4.0的推进和5G通信技术的更新迭代等需求有望带动模拟芯片（信号链和电源管理产品等）下游应用持续高景气，进一步打开国内厂商的成长空间。
CIS芯片：手机创新的主赛道，汽车的新需求。1）多摄推动CIS出货量提升，三摄渗透率仍在持续提升，单机搭载镜头数保持增长。2）高像素、小像素点产品是未来2-3年安卓后置主摄主流趋势。随着ADAS、无人驾驶需求发展，我们预计汽车CIS未来5年复合增速20%，平均单价近5美元，我们看好2022年汽车业务占比提升对CIS厂商利润的拉动。
MCU芯片：短期看供需，长期看高端突破。短期看，海外IDM厂扩产速度有限，我们预计2022年行业供需景气持续，但紧缺的状态有望逐步缓解。长期看全球MCU随着产能提升，供求有望达逐步回归平衡，国内龙头厂商在工业、汽车等高端应用领域有望持续突破，部分国内MCU龙头客户渗透率持续提升。
FPGA芯片：契合下游应用新场景，国产FPGA大有可为。我国5G网络大规模建设开启后，催生了AIoT、工业控制等5G新应用的产生，激发FPGA应用需求。我们认为国产FPGA厂商竞争力的提升有望加速行业发展。
射频芯片：国产龙头崛起，替代空间广阔。国产厂商在分立器件如LNA、开关以及4G PA模块等领域均实现了技术替代并占据安卓市场稳定份额，但在技术难度更高的5G PA、滤波器以及射频前端模组等领域还处于发展早期，我们测算目前射频国产化率不足10%。本土射频厂商成长的核心在于新产品的技术突破和量产进度，而短期业绩或将受手机市场需求波动影响。我们认为，射频芯片技术、产能和管理优势突出的厂商有望成为行业龙头。
半导体制造：产能持续扩张，先进封装放量
晶圆制造：供需不匹配将驱动大陆晶圆制造行业持续扩产。中国大陆是全球最大的芯片消费市场，根据IC Insights，2020年中国大陆芯片市场规模为1,443亿美元，约占全球的36%，但晶圆制造产值仅为227亿美元，约占全球的16%，供需并不匹配。剔除台积电、联电、SK Hynix、Samsung、Intel等海外厂商在中国大陆的产值后，由中国大陆企业贡献的晶圆制造产值仅为83亿美元，供需更加不匹配。为缩小产能缺口，我们认为中芯国际、华虹半导体、合肥长鑫等中国大陆晶圆代工/存储器厂商有望在未来几年维持较快的产能扩张计划，我们预计2021-2025年中国大陆晶圆制造市场有望保持15%以上CAGR，到2025年市场规模有望达到480亿美元。
封装测试：5G、AIoT、汽车电子等下游需求发展加速，摩尔定律逐步逼近极限，先进封装正成为后摩尔时代提升芯片性能的方式之一，并扮演重要角色。Yole预测全球先进封装市场规模有望从2020年的300亿美元提升至2026年的475亿美元，我们认为全产业链有望受益此轮技术革新。
半导体设备材料及EDA：国产厂商份额持续提升
前道制造设备：随着国内晶圆制造行业资本开支增长，我们预计2025年中国大陆半导体设备市场规模有望达到320亿美元，2021-2025年CAGR达11.32%。目前国内半导体设备厂商在薄膜沉积、刻蚀、清洗、去胶等众多细分设备领域能够满足成熟制程工艺及部分先进制程需求，并实现大量出货。
半导体材料：受益国内晶圆制造行业扩张周期，我们认为2025年中国大陆半导体材料市场规模有望超过150亿美元，2021-2025年CAGR有望维持10%以上。半导体材料也取得了长足进展，我们看到，在硅片、CMP材料、光刻胶、电子特气、湿电子化学品、靶材等关键材料领域已出现具备较强竞争力的公司。
EDA：多家公司有望登陆资本市场，中国EDA产业迎来发展机遇期。近年来我国集成电路设计企业的数量大幅增长，为中国EDA行业提供了肥沃的成长土壤。我们认为2025年中国EDA市场规模有望达80亿元人民币，2021-2025年CAGR达12.21%。国内已涌现出一批优秀的EDA厂商，在部分全流程、点工具实现了突破。全球数字化转型正带来新一轮算力需求爆发，后摩尔时代芯片设计成本普遍大幅增长，使得系统厂商对芯片定制化需求不断增加。未来开放化和标准化、自动化和智能化、平台化和服务化的发展路径也将成就中国EDA行业的广阔前景。
全球半导体行业景气度指标
2021年全球半导体市场规模有望达到5272亿美元。WSTS预测，2021-2024年全球半导体总产值将达到5,272/5,734/5,949/6,271亿美元，同比增速分别为19.7%/8.8%/3.7%/5.4%，2020-2024年CAGR为9.2%。地区分布上看，WSTS预计到2024年美洲/欧洲/日本/亚太地区的半导体总产值分别为1,269/519/471/4,013亿美元。应用场景上看，WSTS预计到2024年光学/传感器/集成电路/分立器件的细分市场规模分别为520/210/5,229/312亿美元。
图表：全球半导体产值总额（按区域分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
图表：全球半导体产值同比增速（按区域分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
图表：全球半导体产值总额（按应用场景分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
图表：全球半导体产值同比增速（按应用场景分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
集成电路领域，存储器市场规模预计增长较快。WSTS预计2021年全年模拟电路/逻辑电路/存储器/微处理器的市场规模分别为677/1,386/1,548/753亿美元，预计到2024年市场规模分别达到762/1,622/2,024/822亿美元。
图表：全球集成电路产值总额（按区域分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
图表：全球集成电路产值同比增速（按区域分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
图表：全球集成电路产值总额（按应用场景分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
图表：全球集成电路产值同比增速（按应用场景分）
资料来源：WSTS，中金公司研究部
存储器芯片价格回调，下游需求缺口有所缓和。自2021年底以来，DDR3 DRAM单价显著上涨，NAND Flash单价稳中有升。2021年中之后，供需紧张状态有缓和，DRAM和NAND Flash芯片价格均有所回落，下游需求缺口有所缓和。
图表：存储器现货价格变化
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
半导体元器件制造商产能利用率基本恢复至疫情前水平。2Q21以来，虽然疫情反复仍导致产能利用率有所波动，但半导体元件制造商整体复工复产稳健，产能利用率整体处于上升状态。
图表：北美主要半导体元件供应商产能利用率情况
资料来源：彭博资讯，中金公司研究部
图表：欧洲主要半导体元件供应商产能利用率情况
资料来源：彭博资讯，中金公司研究部
图表：全球主要半导体分销商库存情况
资料来源：万得资讯，彭博资讯，中金公司研究部
注：选取公司样本包括艾睿电子、安富利
图表：全球主要终端厂商库存情况
资料来源：万得资讯，彭博资讯，中金公司研究部注：选取公司样本包括小米集团-W、苹果公司
图表：全球主要IDM、芯片设计厂商库存情况
资料来源：万得资讯，彭博资讯，中金公司研究部注：公司样本包括英特尔、英伟达、博通、德州仪器、亚德诺、恩智浦、SKYWORKS、意法半导体、美光、AMD、高通公司、圣邦股份、韦尔股份、汇顶科技、兆易创新、闻泰科技
图表：全球主要晶圆制造厂商库存情况
资料来源：万得资讯，彭博资讯，中金公司研究部注：公司样本包括台积电、中芯国际、华虹半导体、三安光电
硅片出货量持续创新高。据SEMI数据显示，2021年1-9月全球硅片出货量为105.2亿平方英寸，同比增长14.3%，需求上升趋势显著；3Q21全球硅片出货量为36.49亿平方英寸，处于历史最高点。
图表：全球硅片出货量情况
资料来源：SEMI，中金公司研究部
全球范围内晶圆制造厂扩产意愿明显，设备商出货额仍处于快速上升通道。Wind数据显示，2021以来，北美&日本半导体设备商月度出货值上升明显。其中，北美半导体设备商出货额在今年7月达到顶峰，约为39亿美元；日本半导体设备商出货额在今年5月达到顶峰，约为3,054亿日元（约合27亿美元），此后出货额均略有下滑，自9月出现了反弹趋势。国产半导体设备厂商在逐步满足国内新增设备需求的同时也正逐渐参与全球竞争。
图表：北美半导体设备商出货值
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
图表：日本半导体设备商出货值
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
AIOT、新能源车预计贡献主要半导体需求增长
AIoT：传统行业智能化升级的重要通道。IoT在中国新型工业化、城镇化、信息化和农业现代化建设中已取得明显成果，而人工智能技术的大量参与和支持下的AIoT将成为我国各大传统行业智能化升级的重要通道和未来发展趋势。据IDC数据，2020年中国IoT支出规模已经超过1500亿美元，预计2025年这一数字将达到3069.8亿美元。工业自动化、智慧安防、智慧家居将是AIoT的三大主要消费市场。
图表：科技产业大潮迭起，AIoT需求百花齐放
资料来源：Digitimes，万得资讯，IDC，Yole，中金公司研究部
“电动化 + 智能化”趋势带动汽车半导体市场扩容。（1）汽车芯片方面：智能化趋势下，智能座舱、智能驾驶等技术对汽车硬件架构和算力都提出了更高的技术要求，因此汽车芯片领域呈现出由传统的MCU芯片转向性能更强大的SoC芯片的发展趋势。（2）功率器件方面：主要包含IGBT、SiC等，在纯电动汽车中单车价值量可达455美元。随着电动化趋势的深度发展，功率器件的需求将会有数量级的提升。（3）传感器方面：以雷达、摄像头为主，在纯电动汽车中单车价值量可达80美元，是传统燃料汽车的40倍。
图表：不同汽车半导体价值量估算对比（2020年）
资料来源：Trendforce，英飞凌，中金公司研究部
半导体设计：新一轮创新与国产替代周期开启
功率器件：持续受益于新能源用电/发电端需求拉动
功率器件行业综述：国产厂商逐步向高端IGBT器件替代，SiC（碳化硅）产业链各环节均有所布局。国内功率器件产业链本身已具备一定竞争实力，未来大有可为。细分来看，国产功率二极管已取得一定市场份额，MOSFET大批量出货，IGBT产能持续爬坡。此外，第三代半导体中，碳化硅（SiC）器件契合电力电子的高压高频高温需求，除了器件本身，衬底与外延材料、晶圆制造及封测、设备领域均有较大成长空间。
图表：2021E-2025E国内IGBT市场空间及增速测算
资料来源：BP，产业在线，Mirdatabank，乘联会，中金公司研究部
碳化硅器件及材料：产业落地迎机遇
碳化硅行业综述：宽禁带材料碳化硅（SiC）制成的器件拥有卓越的开关性能、耐压能力及温度稳定性，目前行业发展痛点在于衬底材料高昂的制备成本和较低的良率带来的高售价。我们预计随着技术成熟及供应商产能扩张SiC成本有望实现快速下降，SiC将在未来五年时间内从电控、车载充电机、DC/DC、快充桩等多个应用场景对Si-MOSFET / Si-IGBT形成规模替代。
碳化硅材料：中国企业与海外龙头技术差距逐步缩小，我们预计2022年国内将有多个项目产业化落地。碳化硅衬底占器件价值量40%以上，其制造流程涉及设备研制、原料合成、晶体生长、晶体切割、晶片加工、清洗检测等诸多环节，需要长期的工艺技术积累，存在较高的技术及人才壁垒。该市场现以海外厂商为主导，中国企业市场份额较小，根据Yole Development，国内龙头天科合达和天岳先进的合计市场份额不到10%。
图表：中国新能源车相关SiC模块、器件及材料市场测算表
资料来源：CREE官网，英飞凌官网，比亚迪官网，斯达半导官网，中汽协，中金公司研究部
模拟芯片：百花齐放，穿越周期
模拟芯片行业2021年回顾：行业端，2021年内全球模拟芯片单月出货量及销售额波动上行，消费电子、汽车电子、泛工业领域为国内市场主要驱动力。产能端，据WSTS，2021年全球模拟芯片单月出货量由1月的126亿颗波动上行至9月份的171亿颗。价格端，整体来看2021年内全球模拟芯片均价稳中趋降。市场规模端，全球模拟芯片销售额由1月的41.9亿美元上升至9月的51.8亿美元。下游应用端，消费电子、汽车电子、泛工业领域为国内市场主要驱动力。
图表：全球模拟芯片单月出货量及销售额
注：10-12月数据为预测值
资料来源：WSTS，中金公司研究部
图表：国内模拟芯片单月销售额（按下游应用拆分）
注：10-12月数据为WSTS预测值资料来源：WSTS，中金公司研究部
业绩端，国内主要模拟芯片厂商业绩整体表现强劲，3Q21业绩增速趋缓。我们观察到在一季度传统淡季后，2Q21国内主要模拟芯片厂商业绩迎来强劲兑现，主要系：1）新冠疫情背景下国产替代空间进一步释放；2）下游领域拉动模拟芯片需求进一步释放。
图表：国内主要模拟芯片厂商单季度营收
注：整体法计算，标的公司为圣邦股份、思瑞浦、艾为电子、芯朋微、晶丰明源、矽力杰，其中晶丰明源数据自3Q18起，思瑞浦数据自3Q19起，艾为电子数据自1Q20起，矽力杰暂未披露三季报，3Q21数据取7-9月单月营收加总资料来源：万得资讯，中金公司研究部
图表：国内主要模拟芯片厂商单季度利润率
注：整体法计算，标的公司为圣邦股份、思瑞浦、艾为电子、芯朋微、晶丰明源、矽力杰，其中晶丰明源数据自3Q18起，思瑞浦数据自3Q19起，艾为电子数据自1Q20起，矽力杰3Q21营收取7-9月单月营收加总，净利率、毛利率取2Q21水平
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
模拟芯片行业2022年展望：看好国内模拟芯片公司穿越周期的能力。根据中国半导体行业协会，2020年中国模拟芯片自给率仅为约12%，我们以2021-2025年我国模拟芯片市场规模CAGR为9.6%，2025年模拟芯片自给率为20%作为中性条件进行场景分析，预计中性条件下2025年我国模拟芯片国产替代空间约495亿元。相比于国内模拟芯片行业上市公司营收规模，国产替代逻辑下的仍有较大的潜在业绩增量。
CIS芯片：受益于智能手机多摄渗透率提升及汽车电子等新兴市场放量
CIS行业2021年回顾
手机镜头三摄渗透率持续提升，大像面、高像素趋势持续。小米、OPPO、Vivo等国产安卓手机品牌部分机型出现四摄降三摄趋势，但三摄以上方案总体渗透率仍不断提升；苹果、三星、华为、荣耀等厂商仍积极推进四摄方案。大像面、高像素仍为提升拍照性能的主要因素。
三季度智能手机端出货承压。根据IDC数据，2021年第三季度全球智能出货量同比下降6.7%，对智能手机CIS市场需求带来一定影响，我们看到韦尔股份、格科微3Q21收入端均出现环比下滑。我们判断三季度为智能手机厂商库存调整期，四季度有望环比改善。
图表：智能手机摄像头颗数渗透趋势
资料来源：IDC，中金公司研究部
CIS行业2022年展望
2022年汽车CIS国产替代加快将成为行业亮点。根据Yole统计，2020年全球平均单车摄像头数量为2.2颗，随着自动驾驶等级提升，2025年平均单车摄像头搭载量有望增长至3.2颗。同时随着ADAS等级提升车载CIS像素将由目前主流的VGA-2MP分辨率逐渐提升到8MP，价值量提升显著。
2022年AR/VR市场迎来放量，感知需求提升将带动单机CIS数量提升。我们预计随着感知人和感知环境两个方面使用体验的提升，远期单机CIS颗数有望达到6-10个。我们认为提前布局AR/VR CIS产品的公司具备产品和客户先发优势，产品迭代速度更为领先，
MCU芯片：短期看供需，长期看国产高端突破
MCU市场空间充足，物联网和智能汽车双轮驱动。据IC Insights数据，2020年MCU全球市场规模为150亿美元，2023年预计规模达到188亿美元，对应2021-2023年CAGR为8.0%。从国内市场来看，据IHS预计，2020-2022年MCU国内市场规模的CAGR达9%，未来增速略高于全球。从全球MCU下游应用领域来看，MCU主要应用于汽车电子、工控/医疗、计算机和消费电子四大领域。汽车电子是全球MCU主要赛道，而消费电子领域则是国内MCU下游最大市场。
图表：2010-2021E年全球不同位数MCU产品销售额情况
资料来源：IC Insights，中金公司研究部
图表：2020年国内MCU产品类别市场占比
资料来源：芯知汇，中金公司研究部
图表：2017-2024E全球MCU市场规模
资料来源：IC Insights，中金公司研究部
图表：2015-2022E中国MCU市场规模
资料来源：IHS，中金公司研究部
MCU行业2021年回顾及2022年展望
短期供需错配提升行业景气度，长期看高端突破。短期看，由于车用MCU产能主要集中于海外前七大IDM厂商与台积电，厂商扩产速度有限，我们预计2022年MCU供需景气持续，但随产能释放紧缺的状态有望逐步缓解。长期看，晶圆厂新建产能的释放有望逐渐弥补MCU供需缺口，国内龙头厂商在工业、汽车等高端应用领域有望持续突破，部分国内MCU龙头客户渗透率有望持续提升。据CSIA数据，国内MCU市场中国厂商现有份额约为16%，自给率有很大提升空间。国产MCU现大多集中于消费与中低端工控市场，而针对全球MCU最大下游市场汽车电子领域的厂商仍然稀缺，我们认为长期来看国产高端应用领域迎来突破机遇。
图表：2019-2021年国内汽车月度销量情况
资料来源：中国汽车工业协会，中金公司研究部
图表：2020年全球MCU竞争格局：CR7达98%
资料来源：IHS Markit，中金公司研究部
FPGA芯片：契合下游应用新场景，国产FPGA大有可为
FPGA行业综述：FPGA的三大核心应用场景包括通信、工业、数据中心，三大新兴应用场景包括消费电子、汽车电子、人工智能。据Frost&Sullivan，2020年全球FPGA市场规模达60.8亿美元，2021-2025年CAGR为16.4%，2025年市场规模125.8亿美元。
? 通信是FPGA芯片下游最主要市场。随着5G步入首轮全球建设期，通信技术发展、基站天线收发器等硬件设备升级，中国FPGA通信领域市场需求强劲。
? FPGA工业市场是仅次于通信的第二大市场。据Frost&Sullivan，中国FPGA工业领域市场2020年规模47.4亿元，预计2025年达100.8亿元，2020-2025年CAGR为16.3%。
? FPGA是全球数据中心加速器市场中成长最快的领域。据Frost&Sullivan，中国FPGA数据中心领域市场2020年规模16.1亿元，预计2025年达34.6亿元，2021-2025年CAGR为16.6%。
? 在新兴领域，FPGA凭借超低延时精确算法不断进入ADAS、汽车信息娱乐系统等汽车电子领域，应对了自动驾驶要求的快速演变。根据Frost&Sullivan数据显示，中国FPGA汽车领域市场2020年规模9.5亿元，预计2025年达26.3亿元，2021-2025年CAGR22.7%，为各细分领域中最高。
? FPGA在人工智能领域的处理效率及灵活性具有显著优势。据Frost&Sullivan预计，全球FPGA人工智能市场有望持续扩大，中国FPGA人工智能领域市场2020年规模5.8亿元，预计2025年达12.5亿元。
图表：亚太地区是FPGA主要市场
资料来源：Market Research Future，中金公司研究部
图表：中国FPGA芯片应用场景市场规模（2020年）
资料来源：Frost&Sullivan，中金公司研究部
目前国产FPGA产品以中低密度产品为主，有较大发展空间。上世纪90年代开始,国产FPGA经历了从反向设计走向开始正向设计的时式，2017年国产FPGA正式迈入完备正向设计阶段。目前活跃在市场的国产FPGA产品以中低密度产品为主，架构大多采取LUT+布线概念，中高密度FPGA的技术水平与国际领先商相比，在硬件设计和软件方面还有较大的差距。
半导体制造：晶圆产能持续扩张，先进封装放量
晶圆制造：供需不匹配将驱动大陆晶圆制造行业持续扩产
晶圆制造行业综述：我们认为积极扩充产能依然是中国大陆晶圆制造企业的大趋势。根据IC Insights，2020年中国大陆芯片市场规模为1,443亿美元，占全球比最大，约36%。但剔除台积电、联电、SK Hynix、Samsung、Intel等海外厂商在中国大陆的产值后，真正由中国大陆企业贡献的晶圆制造产值仅为83亿美元，半导体芯片自给率仍处于较低水平。为缩小产能缺口，我们认为中芯国际、华虹半导体、长江存储、合肥长鑫等中国大陆晶圆代工/存储器厂商有望在未来几年继续维持较快的产能扩张计划，我们预计2020-2025年中国大陆晶圆制造市场有望保持15%以上CAGR，到2025年市场规模有望达到480亿美元。
图表：中国大陆晶圆制造存在产能缺口
资料来源：IC Insights，中金公司研究部
图表：中国大陆晶圆制造市场规模展望
资料来源：IC Insights，中金公司研究部
晶圆制造行业展望
受供给侧、需求侧等多方因素的影响，全球自2020年3季度进入芯片紧缺状态。由于下游需求旺盛，尤其是IGBT等功率器件、MCU等车规级产品、PMIC等模拟芯片需求的激增，全球晶圆制造产能供不应求。各晶圆厂产能利用率连续多季度持续处于高位，多数产能一经释放即被填满。在这样的背景下，全球主要晶圆代工厂商纷纷上调晶圆代工价格，尤其是成熟制程、8英寸晶圆代工价格。我们看到中国台湾主要晶圆代工厂商2021年至今各月份营收均保持高速同比增长，尤其是以成熟制程产能为主的联电、力积电、世界先进等企业。
IC Insights预测2021年全球晶圆制造市场规模有望达到1,072亿美元，同比增长23%。其中，晶圆代工市场规模有望达到871亿美元，同比增长24%。我们认为2022年全球芯片紧缺有望缓解，但晶圆制造依然维持较高景气度，全球晶圆制造市场规模依然会保持较为可观的增速。IC Insights预测2025年全球晶圆制造市场规模有望达到1,512亿美元，2020-2025年保持约11.6% CAGR，其中晶圆代工市场规模有望达到1,251亿美元，2020-2025年保持约12.2% CAGR。
图表：2015-2022E全球晶圆制造市场规模
资料来源：IC Insights，中金公司研究部
封装测试：先进封装技术创新正成为后摩尔时代提升芯片性能的方式之一
先进封装行业综述：先进封装提升芯片性能，全产业链有望受益此轮技术革新。受5G、AIoT、汽车电子等下游需求发展以及摩尔定律逐步逼近极限的影响，先进封装技术在后摩尔时代扮演了更重要的角色。据Yole Development预测，全球先进封装市场规模有望从2020年的300亿美元提升至2026年的475亿美元。我们认为先进封装正改写封测行业低门槛、低单价竞争、同质化程度高的行业特征，前、中道工艺的渗透不断提升先进封装技术壁垒，龙头封测厂凭借资金实力和技术积累率先布局，我们认为其优势有望在产能提升后进一步放大。在设备端，封测产业虽然是我国半导体产业链中最成熟的环节，但后道封装和测试设备、封装材料的国产化率仍然较低，仍有较大替代空间。而随着中道制造的快速发展，国内前道设备制造商已顺利进入头部客户的产线并已形成较强竞争力。此外，先进封装突出了芯片器件之间的集成与互联，设计厂商在芯片开发初始阶段就需要考虑到含封装在内的整个系统层级的设计和优化，EDA工具服务范围得到拓展。
图表：全球先进封装市场规模展望
资料来源：Yole Development，中金公司研究部
图表：中国大陆半导体封测市场规模展望
资料来源：智研咨询，中金公司研究
半导体设备材料及EDA：国产厂商份额持续提升
半导体制造设备、材料：受益于晶圆制造产能扩张
在下游旺盛需求的驱动下，以及出于对产业链安全的考虑，全球晶圆制造厂商积极扩产，推动设备、材料市场规模的增长。SEMI预计全球8英寸晶圆月产能将从2020年的565万片增长17%，达到2024年的660万片；2024年全球12英寸晶圆厂达到161个，月产能达到700万片以上。SEMI估算从2019年到2024年全球将新增的38座12英寸晶圆厂中包含了中国台湾的11座和中国大陆的8座。其中，无论是成熟制程还是先进制程的产能扩建，我们认为都对全球和中国半导体设备及料市场都具有强力的拉动作用。
图表：2013-2024E全球8英寸晶圆产能/晶圆厂数量（200mm即8英寸）
资料来源:SEMI，中金公司研究部
图表：2015-2024E全球12英寸晶圆产能/晶圆厂数量（300mm即12英寸）
资料来源：SEMI，中金公司研究部
半导体设备行业展望
伴随本轮晶圆厂商扩产计划，我们认为2022年全球半导体设备市场有望进一步增长。SEMI预计2022年全球半导体设备市场规模有望突破1,000亿美元，其中前道设备市场规模有望达到869亿美元。我们预计2025年中国大陆半导体设备市场规模有望达到320亿美元，2021-2025年CAGR达11.32%。根据芯谋研究，2020年中国大陆半导体前道设备采购额中，国产设备比例仅为7%，而美国/日本设备比例为53%/17%。我们看到，近年来国内各前道设备厂商在各自领域通过积极研发取得了快速进展。
整体上看，国内厂商大多数品类设备已经基本能够覆盖28nm及以上成熟制程需求，甚至在部分细分品类处于全球领先水平。具体来看，北方华创ICP刻蚀机、PVD、炉管设备处于国内领先水平，同时积极布局CVD、ALD等产品；中微公司CCP刻蚀机已经进入全球领先的台积电5nm产线；屹唐股份干法去胶设备、快速热处理设备处于全球领先水平；盛美上海兆声波清洗设备供应SK Hynix、长江存储等全球、国内头部晶圆制造厂商；至纯科技浓硫酸、二流体清洗设备处于国内头部晶圆代工厂商验证阶段；芯源微前道涂胶显影设备已通过国内头部厂商验证并开始出货；凯世通（万业企业）低能大束流离子注入设备已通过国内头部晶圆代工厂商验证并开始出货；拓荆科技PECVD处于国内领先水平，并积极布局ALD等产品；华海清科12英寸CMP设备已经开始批量出货；烁科中科信中束流离子注入设备已开始出货，同时积极布局低能大束流离子注入设备。
图表：全球半导体设备市场规模与增速情况
资料来源：SEMI，中金公司研究部
图表：国内前道设备厂商在各细分市场卡位情况
资料来源：SEMI，Gartner，中金公司研究部
注：市场规模及各公司市场占比均为2020年数据
半导体材料行业2022年展望
随着近年来中国大陆晶圆厂积极导入国内中高端半导体材料，我们预计2022年国内部分晶圆厂产能爬坡后将有更多的材料公司实现准入突破并逐渐实现国产替代。半导体材料主要分为硅片、光刻胶、电子湿化学品、抛光液、靶材、电子特气等，根据 SEMI 测算，2014-2020年全球半导体材料市场从440.4亿美元提升至553.1亿美元，年均复合增长率约为4%；国内市场从 32.6 亿美元提升至 97.6 亿美元，年均复合增长率达 20%，国内材料市场全球占比从7.41%上升至17.65%。受益于国内晶圆制造行业扩张周期，我们认为2025年中国大陆半导体材料市场规模有望超过150亿美元，2021-2025年CAGR有望维持10%以上。
? 硅片：总量上，SEMI预测未来三年将保持强劲增长，至2024年全球出货量预计增长至160亿平方英寸。价格上，SUMCO于2021年4月公告所有硅产品的销售价格提高10%-20%，带动2021年整体硅片处于涨价状态。目前国内硅片国产化率仍较低，龙头企业沪硅产业、中环股份、立昂微、中晶科技国内市场份额合计约30%（8寸国产化率不足50%，12寸不足5%）。我们看到，在国产替代趋势以及整体供给不平衡的情况下，国内厂商正积极导入国产硅片。
? 光刻胶：半导体制造工艺复杂，其中光刻工艺常被用于图形化过程，而这一过程需要光刻胶的配合才能实现。Reportlinker预计全球光刻胶市场规模将从2019年的83亿美元增长至2026年的127亿美元，CAGR达6.3%；中国光刻胶市场规模预计将以9.5%的CAGR将从2019年的81.4亿元增长至2026年的153.4亿元。光刻胶原料制备难度高且配方研发投入大，高端产品长期被日美公司垄断，国产化、产业化光刻胶具有一定战略意义。
? CMP：根据Techcet数据，2020年全球抛光材料市场约30亿美元，抛光液/抛光垫市场规模分别为16.6/10.2亿美元，国内抛光液/抛光垫市场分别为20/12亿元，我们认为国内市场增速有望高于显著全球市场，2025年抛光液/抛光垫市场有望占全球市场的25%，分别达40/27亿元，2021-2025年CAGR达15%。CMP抛光液行业龙头份额相对较低，无法满足所有客户需求，为新进入者提供了切入机会。CMP抛光垫及设备领域则呈现垄断格局，下游客户从议价权及供应链安全的角度出发，有意愿培养新的供应商。
? 湿电子化学品：半导体扩产叠加面板产业向国内转移这一趋势，预期中国湿电子化学品市场增长将十分可观。从下游的角度来看，湿电子化学品主要应用于三大下游领域：半导体制造、显示面板制造和太阳能电池板制造，这三个领域对湿电子化学品技术要求递减，半导体制造用湿电子化学品拥有最高的技术壁垒，盈利能力也最强。从下游技术演进的角度来看，半导体刻蚀清洗步骤增多、晶圆尺寸变大带动湿电子化学品用量增加。根据CNCiC数据，2019年中国湿电子化学品市场规模约为90亿元，预计将以14%的复合增长率于2022年增长至133亿元。
图表：半导体材料产业链及对应2020年市场规模
资料来源：SEMI，中金公司研究部
EDA设计工具：多家公司有望登陆资本市场，中国EDA产业迎来发展机遇期
我国集成电路设计企业的数量和营收规模的快速增长为中国EDA设计工具行业提供了肥沃的成长土壤。国内EDA产业发展过程较为坎坷，前期也面临着诸如研发投入不足、教育体系薄弱、与产业链脱节等问题，目前国内市场仍然被海外龙头垄断，但随着国家政策支持力度加大，投融资环境改善，芯片设计产业彭博发展，我们认为国内EDA产业有望吸引和培养更多的人才，在研发资金投入上也将得到持续有力的支持。近年来国内已涌现出一批优秀的EDA设计工具厂商，在部分设计全流程和重要点工具实现了突破。此外，全球数字化转型正带来新一轮算力需求爆发，后摩尔时代芯片设计成本普遍大幅增长，使得系统厂商对芯片定制化需求不断增加，提升了EDA行业天花板。最后，未来EDA设计工具的开放化和标准化、自动化和智能化以及平台化和服务化的发展路径也将成就中国EDA行业的广阔前景。我们预计2025年中国EDA设计工具市场规模有望达到80亿元，2021-2025年CAGR达12.21%，国内芯片设计厂商的国产替代的意愿提升将推动国内EDA设计工具厂商的业绩高增，有望跑赢行业整体增速。
图表：EDA设计工具的使用贯穿整个芯片设计和制造流程
资料来源：中金公司研究部
图表：国内主要工具厂商及对应环节
资料来源：所提及的各公司官网，中金公司研究
风险提示
? 中美贸易摩擦加剧。中美贸易摩擦导致我国在半导体产业的中上游，尤其是设备、材料以及EDA工具领域进口受阻，芯片设计、晶圆制造行业的发展受到了较大的阻碍，若中美贸易摩擦加剧，中国上述行业的发展将受到进一步的限制，导致相关公司业绩难以释放。
? 疫情反复。疫情对于全球精细分工化的芯片供应链造成了较大冲击，我们认为是造成2020-2021年芯片短缺的主要因素。若疫情反复，芯片短缺情况可能会加剧。
? 国产化进展不及预期。在供应链安全日益紧迫的情况下，国内供应商正在积极导入国产半导体设备材料供应商，因此也给国内厂商提供了发展机遇。若行业整体国产化趋势放缓，将影响国内半导体设备材料企业收入及利润的释放。
? 国内晶圆产能扩张不及预期。若晶圆厂产能扩张不及预期，则将导致国产设备材料每年的采购额大幅下降，影响其收入及利润。
? 行业竞争加剧。国内半导体企业整体发展时间较短，在规模、技术上较海外龙头企业仍有一定差距，若海外企业加大研发投入或通过兼并购持续增加公司规模及研发实力，可能会导致国内企业竞争加剧。
? 终端需求不及预期。半导体行业的需求受下游电子终端产品影响，若手机、电脑、服务器等传统电子产品销量不及预期，新兴产品如AIoT设备、新能源汽车的渗透率不及预期，可能会影响半导体企业的业绩释放。
