行业梳理电子元器件子行业半导体行业.docx
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行业梳理电子元器件子行业半导体行业
行业梳理：
电子元器件子行业——半导体行业
电子元器件是具有独立电路功用、构成电路的基本单元。
依照产品功用的不同，电子元器件可以分为主动元器件、集成电路〔IC〕、分立器件、印刷电路板〔PCB〕、显示器件〔TFT-LCD、PDP〕、其他元器件等子行业。
集成电路〔IC〕是半导体技术的中心，是国际竞争的焦点和权衡一个国度或地域现代化水平以及综合国力的重要标志。
集成电路产业处于整个电子产业链的中心位置，参与多个价值链的构成。
集成电路〔IC〕产业链包括设备业、资料业、设计业和加工业，IC加工业按流程可分为光掩膜业、制造业、封装业和测试业。
二、全球半导体产业剖析
2.1全球半导体产业开展规律
每4－5年阅历一次周期
大致来看，半导体产业每4到5年会阅历一次周期〔硅周期〕。
从1980年到2004年，全球半导体产业阅历了5次周期，区分是1980－1984、1984－1988、1988－1995、1995－2000以及2000－2004，目前正处于1980年以后的第六次周期。
市场的供需变化是招致半导体产业周期性动摇的基本缘由。
在市场需求疲软时，半导体厂商会增加资本支出，增添产能，半导体产业步入下行周期；而在市场需求微弱时，半导体厂商就会添加资本支出，添加产能，半导体产业进入上升周期。
集成电路主要包括四大类产品，即微处置器、存储器、逻辑电路和模拟电路。
自2004年以来，各类产品逐渐开展成四个子周期，即Logic〔逻辑电路〕、MPU〔微处置器〕、analog〔模拟电路〕与DRAM/FLASH〔静态随机存储器/闪存〕。
与GDP的相关性变高
从1980年到2007年，全球半导体产业与GDP的相关性越来越高。
以10年为区间，计算1980年到2007年全球半导体产业增长率与全球GDP增长率的相关系数，可以发现，两者的相关性有逐突变大的趋向。
与GDP相关性越来越高的主要缘由有两个：
首先，半导体产业渐趋成熟，增长渐行渐缓。
依据全球半导体贸易统计组织〔WSTS〕的统计，1990－2000年间世界半导体市场的年均增长率到达15%，远高于全球GDP增长速度，但1995－2005年的10年里年均增长率降到了4.6%。
而经过2020年的衰退，我们估量2020年世界半导体市场将恢复到2400亿美元，按此数据计算，2000－2020年的年均增长率只要1.7%。
总的来说，全球半导体产业上世纪80年代、90年代的两位数增长已成过去，进入了产业成熟期的个位数增长时代，其增长率将与全球GDP增长分歧。
其次，半导体产业的增长越来越依赖下游电子产品的拉动。
2020上半年，PC、手机和消费电子产品区分占半导体运用市场份额的39%、19%和21%。
据统计，1965年电子产品本钱中半导体含量不过2%，1975年提高到6%，1985年添加到7%，2005年迅速提高到21%。
从趋向来看，电子产品的集约化将牵引半导体产业的继续开展，半导体的运用量将不时增多，但半导体产业不太能够出现上世纪80、90年代的高速增长，除非下游电子消费范围再次出现〝杀手级〞的产品。
总之，由于半导体产业的日益成熟以及受下游电子产品的影响日益增大，全球半导体产业与GDP的相关性越来越高。
供应发明市场时代完毕，行业走向成熟
半导体行业的周期性动摇以〝硅周期〞著名。
〝硅周期〞的直接缘由是半导体厂商的投资激动。
而投资激动来自于半导体行业技术驱动的特征：
技术快速提高〔18个月翻一番〕，新技术能以高一倍的功用和低一倍的价钱发明出新的市场。
任何一个市场参与者都惧怕落后，由于只需稍一落后，和竞争对手的距离就会被指数式的缩小。
因此，每一次出现比拟严重的技术提高的时分，各半导体厂商都会选择加大投资，而不惜去面对一个产能严重过剩的市场。
但是，随着市场和技术的开展，这种技术驱动的特征被逐渐的弱化。
这一方面是由于，目前电子产品曾经表达出一定的功用过剩，比如PC中的CPU技术曾经接近完美、消费电子功用集成化开展等，新技术从功用上曾经很难发明出新的需求；另一方面，随同着技术的指数式提高，技术研发投入和消费线树立投入也是指数式增长，除了少数的量大面广的产品外〔比如CPU和存储芯片〕，已很难有足够的产量来摊薄研发和消费投入本钱，即新技术的本钱优势也越来越难以表达出来。
随同着行业属性这种变化的是行业逐渐走向成熟。
这种成熟化至少表达在以下几方面：
〔1〕与微观经济的相关性清楚提高。
新的杀手级运用迟迟未能出现，市场增长来自于现有产品的扩展普及、替代型需求和更新换代需求。
一个杀手级运用产品一末尾面市时，需求是它自身的运用功用发明的。
但是，当它的普及率到达一定水平后，想进一步扩展普及率，往往是依托不时的提高性价比〔通常是靠降价，比如手机战争板电视〕，产品的消费弹性越来越大；替代型需求和更新换代需求比拟相似，都是经过延长产品的生命周期来提高产品的单位时间出货量，这也决议了它们具有较大的消费弹性。
新需求消费弹性的变大，肯定招致行业需求与微观经济相关性提高。
〔2〕行业临时增速清楚下降，与微观经济增速差距大幅增加
1991—1999年，半导体行业的年平均增长率为11.8%，而同期全球GDP的年均增长率为3.4%，两者差距清楚；1999—2007年，半导体行业的年平均增长率为6.2%，而同期全球GDP的年均增长率为4.4%。
这说明半导体行业的临时增长率清楚下降，并且逐渐趋近于微观经济增速。
〔3〕厂商投资激动清楚削弱，资本支出理性化
自2000年以来，其年终预算方案和实践支出的相对差清楚增加，尤其值得一提的是在2004年资本支出大幅增长的状况下，该相对差仍十分小，且在近三年不时坚持低位。
这说明半导体厂商对产业增长预期的判别准确度提高，也说明厂商的资本支出越来越理性，投资激动已清楚削弱。
〔4〕产能应用率趋于动摇
自20001年以来全球半导体产能应用率清楚趋于动摇，产能增长和产量增长同步性清楚增强，也反映了随行业成熟度提高，行业的可预测性和增长动摇性增强。
在出现新的杀手级运用前，行业走向成熟的趋向必将继续。
半导体行业供应发明市场的时代在可以预见的未来都将不会复返，在此时期半导体行业将越来越接近传统行业。
2.2半导体产业的商业形式剖析
半导体产业存在两种商业形式
全球半导体产业有两种商业形式，一种是IDM〔IntegratedDeviceManufacture，集成器件制造〕形式，另一种是垂直分工形式。
1987年台湾积体电路公司〔TSMC〕成立以前，只要IDM一种形式，尔后，半导体产业的专业化分工成为一种趋向。
出现垂直分工形式的主要缘由有两个：
首先，半导体制造业具有规模经济性特征，适宜大规模消费。
随着制造工艺的提高和晶圆尺寸的增大，单位面积上可以容纳的IC数量剧增，成品率清楚提高。
企业扩展消费规模会降低单位产品的本钱，提高企业竞争力。
其次半导体产业所需的投资十分庞大，漂浮本钱高。
普通而言，一条8英寸消费线需求8亿美元投资，一条12英寸消费线需求12～15亿美元的投资，而且每年的运转保养、设备更新与新技术开发等本钱占总投资的20%。
这意味着除了少数实力弱小的IDM厂商有才干扩张外，其他的厂商基本有力扩张。
正是在这样的背景下，台湾半导体教父张忠谋分开TI〔德州仪器〕，在台湾创立了TSMC，标志着半导体产业垂直分工形式的构成。
TSMC只做晶圆代工〔Foundry〕，不做设计。
Foundry的出现降低了IC设计业的进入门槛，众多的中小型IC设计厂商纷繁成立，绝大局部是无消费线的IC设计公司〔Fabless〕。
Fabless与Foundry的快速开展，促进垂直分工形式的兴盛。
IDM商业形式剖析
目前，全球主要的商业形式还是IDM。
美国、日本和欧洲半导体产业主要采用这一形式，典型的IDM厂商有Intel、三星、TI〔德州仪器〕、东芝、ST〔意法半导体〕等。
IDM厂商的运营范围涵盖了IC设计、IC制造、封装测试等各环节，甚至延伸至下游电子终端。
从2007年的销售支出来看，全球主要的Foundry与Fabless厂商与IDM厂商差距清楚。
IDM形式之所以抢先，主要缘由在于具有如下优势：
首先，IDM企业具有资源的外部整合优势。
在IDM企业外部，从IC设计到完成IC制造所需的时间较短，主要的缘由是不需求停止硅验证〔SiliconProven〕，不存在工艺流程对接效果，所以新产品从开发到面市的时间较短。
而在垂直分工形式中，由于Fabless在开发新产品时，难以及时与Foundry的工艺流程对接，形成一个芯片从设计公司到代工企业的流片〔晶圆光刻的工艺进程〕完成往往需求6－9个月，延缓了产品的上市时间。
其次，IDM企业的利润率比拟高。
依据〝浅笑曲线〞原理，最前端的产品设计、开发与最末端的品牌、营销具有最高的利润率，中间的制造、封装测试环节利润率较低。
依据花旗银行2006年的市场调查，在美国上市的IDM企业平均毛利率是44%，净利率是9.3%，远远高于Foundry的15%和0.3%以及封装测试企业的22.6%和1.9%。
最后，IDM企业具有技术优势。
大少数IDM都有自己的IP〔IntellectualProperty，知识产权〕开发部门，经过临时的研发与积聚，企业技术储藏比拟充足，技术开发才干很强，具有技术抢先优势。
但一个成功的IDM企业所需的投入十分大。
一方面，IDM企业有自己的制造工厂，需求少量的树立本钱。
另一方面，由于IC制程研发本钱越来越高，IC设计本钱大幅添加。
ICInsights数据显示，R&D费用占销售支出比重不时添加。
总体上，IDM的资本支出与Foundry相当，却远高于Fabless；IDM的研发投入占销售支出比重比Fabless低，却要远高于Foundry。
所以，一个成功的IDM所需投入最大。
IDM的另一大局限就是对市场的反响不够迅速。
由于IDM企业的〝质量〞较大，所以〝惯性〞也大，因此对市场的反响速度会比拟慢。
总的来看，由于具有资源外部整合、高利润率以及技术抢先等优势，IDM厂商依然处于市场的主导位置，但IDM厂商所需的投入最大，对市场的反响也不够迅速，所以要成为一个成功的IDM厂商并不容易。
垂直分工商业形式剖析
垂直分工商业形式源于产业的专业化分工，随着分工的逐渐深化，构成了专业的IP〔知识产权〕核、无消费线的IC设计〔Fabless〕、晶圆代工〔Foundry〕以及封装测试〔Package&Testing〕厂商。
垂直分工形式中，直接面对客户需求的只要Fabless厂商。
Fabless为市场需求效劳，IP核、Foundry以及封测企业为Fabless效劳。
IP〔知识产权〕供应商处于最下游，是一个快速开展的子行业。
目前IC设计曾经步入SoC〔系统级芯片〕时代，一款SoC设计的芯片内能够包括CPU、DSP、Memory、各类I/O接口等多个外部单元，这些外部单元在设计时都是以IP的方式集成在一同。
由于大少数Fabless没有足够的精神和时间独自开发IP，必需借助于IP供应商的IP来加快产品设计和延长面市时间，所以最近几年IP供应商生长很快。
目前国际IP市场的通用商业形式是基本授权费〔LicenseFee〕和版税〔Royalty〕的结合。
设计公司首先经过支付一笔不菲的IP技术授权费来取得在设计中集成该IP并在芯片设计完成后销售含有该IP的芯片的权益，而一旦芯片设计完成并销售后，设计公司还需依据芯片销售平均价钱〔ASP〕按一定比例〔通常在1％—3%之间〕支付版税。
通常IP厂商用收取的授权费来支付IP开发本钱、运作本钱和人员本钱，而收取的版税就是公司的赢利。
由于设计本钱变得日益高昂，很多中小型设计公司面临的风险越来越大。
IP厂商停止了商业形式的革新，将由一些设计用仿真模型组成的设计套件局部〔DesignKit〕授权给设计公司，将GDSII局部〔硬核〕授权给Foundry厂商，以减轻设计公司的授权本钱。
有些IP厂商收费提供局部设计套件，设计公司前期不用花一分钱就可以完成前端设计仿真甚至后端规划布线任务，直到设计接近完成时再思索能否需求取得商业授权来完成设计并量产，以降低设计公司的风险。
对IP厂商而言，其IP核必需经过设计公司SoC验证平台的测试以及Foundry的硅验证〔SiliconProven〕，否那么就无法进入市场。
虽然IP供应商的生长很快，但市场上成功的IP供应商并不多，只要少数公司的销售支出超越1000万美元，而且IP市场的规模也较小，2007年IP产业销售支出只要近15亿美元。
主要缘由有三个：
第一，真正拥有出色或共同IP的小型IP厂商往往被收买，不是被想应用其IP促进系统销售〔或许为了防止该技术落入竞争对手手中〕的系统厂商收买，就是被希望扩展规模的IP公司收买，如MIPS收买Chipidea、ARM收买Artisan；第二，IP供应商的营业支出仅占IP所发生的真实价值的一小局部，相当大的一局部IP支出流向了拥有外部IP部门的半导体公司，他们才是真正掌握中心技术的巨头，如Intel、Qualcomm〔高通〕、TI〔德州仪器〕等；第三，大局部专业IP厂商只能掌握中低端的IP，少数IP由于数量庞大而很难卖出低价。
IC设计公司〔Fabless〕除了停止IC设计还要担任IC产品的销售。
Fabless没有自己的加工厂和封测厂，IC产品的消费只能依托专门的代工厂〔Foundry〕和封装测试厂商。
另外，某些Fabless具有弱小的研发实力，拥有顶尖的IP核产品，IP授权费和版税成为其重要的支出来源，如Qualcomm。
Foundry只专注于IC制造环节，不涉足设计和封测，不推出自己的产品，只为Fabless和IDM〔委外订单〕提供代工效劳，并收取一定比例的代工费。
封装测试企业只专注于封测环节，为Fabless或许IDM提供封测效劳，并收取一定比例的加工费。
垂直分工商业形式外部的协作与竞争
IP供应商与Foundry的关系日益严密。
IP供应商与Foundry之间构成了一种协作共赢的关系，双方的协作可以提升各自的竞争力，未来的协作会更严密，联络会更亲密。
Foundry与Fabless除了协作还会相互制衡。
假设Fabless想要自建消费线来消费自己的芯片，那会遭到Foundry的抵抗。
而假设Foundry自己去做IC设计，那么Fabless就会意存疑惑——终究自己的模型设计〔PatternDesign〕会不会被Foundry盗取运用，使得Foundry的吸引力降低，在产业高潮的时分就会被Fabless丢弃。
总之，在垂直分工形式外部，IP供应商、Fabless与Foundry之间虽然存在一些竞争，但以协作为主，未来的关系会愈加亲密。
两种商业形式之间的竞争与协作
Fabless与IDM之间的竞争剧烈。
Fabless与IDM厂商都要直接面对客户，处于同一个竞争层面，二者之间存在剧烈的竞争。
相对而言，IDM的品牌优势更为清楚，有些IDM拥有弱小的电子终端品牌，如三星、松下、索尼等，众多Fabless厂商只能经过捕捉市场热点并迅速推出产品制胜，也有少数技术实力弱小的Fabless可以立足研发，推出自己的差异化产品，成为细分子行业的龙头。
Foundry与IDM之间的协作会更严密。
由于IC制造前期投入资金量较大，固定本钱较高，假设一条消费线树立后不能停止少量消费那么无法收回本钱。
2002年以后，由于加工工艺和设备的本钱直线上升，许多IDM厂商无法经过投资消费线完成收益，而Foundry可以经过为多家客户代工同类型产品而获益，在这种状况下，许多IDM厂商将制造环节外包给Foundry厂商。
两者的协作不但可以分担研发先进工艺所需的费用及所面临的风险，而且一旦一个新工艺投入量产，IDM和Foundry都能从中获益。
随着技术进一步开展，树立IC制造消费线的固定本钱将更高，IDM厂商将有更多的业务外包给Foundry，双方的共同研发也会越来越深化，二者之间的协作将愈加亲密。
两种商业形式的进入壁垒及风险与收益关系
半导体行业主要的进入壁垒包括资金壁垒与技术壁垒。
显然，IDM的资金壁垒最高，Foundry次之，封测再次之，Fabless的资金壁垒较低，IP核的资金壁垒最低。
但IP核的技术要求最高，Fabless与IDM次之，Foundry再次之，封测的技术壁垒最低。
从面临的市场风险角度看，Fabless与IDM都拥有自己的产品，直接面对客户需求，因此所面临的市场风险较大，Foundry与封测企业只担任代工或许加工，不直接面对终端用户，所以面临的市场风险较小。
相对应的，Fabless与IDM的收益率较高，Foundry与封测企业的收益率较低。
2.3各子行业的中心驱动要素剖析
IP产业的基本驱动要素是技术创新才干
IP核代表着半导体产业最尖端的技术，这些技术往往被少数企业掌握，构成技术垄断。
2007年，全球三大IP核供应商ARM、MIPS和Synopsys占据50%左右的市场份额〔仅指第三方IP市场，不包括IDM、Fabless以及Foundry自有的IP〕。
而且，某个细分产品市场上往往只能容纳一两家中大型IP供应商，如物理库IP市场就只要ARM，其他IP供应商想挤进这个市场很难，除非掌握了更初级的技术，开收回全新的IP。
所以，技术创新才干强的IP供应商成功的能够性更大。
Fabless的中心驱动要素是市场掌握才干
与IDM相比，Fabless的技术储藏与品牌影响力较弱，企业规模与资金更是远远不及〔除了极少数最大的Fabless〕，但是Fabless的优势是〝快〞，可以迅速对市场做出反响。
所以，对Fabless而言，其中心驱动要素就在于对市场的掌握才干。
可以准确掌握市场需求，并快速完成产品上市的企业最有能够成功。
亚洲最大的Fabless－－台湾联发科的生长阅历就证明了这一点。
1997年联发科成立，事先市场尚处在CD-ROM时代，主流产品是速度为4倍速和8倍速的机型。
联发科抓住机遇推出20倍速机型，横扫整个CD-ROM市场，确立了自己的市场位置。
进入21世纪，DVD市场增长有放缓迹象，而手机市场高速增长。
联发科在2003年底成立手机业务部门，并在2004年推出自己的手机芯片。
而事先市场上主流的芯片公司是高通〔Qualcomm〕、德州仪器〔TI〕、飞思卡尔〔Freescale〕和英飞凌〔Infineon〕，联发科的产品没有优势，于是联发科推出了被业内称为〝TurnKey〞的片面处置方案，运用联发科方案的手机厂商只需求购置屏幕、摄像头、外壳、键盘等复杂部件就可以出品手机。
2006年，采用联发科芯片的手机曾经占中国内地销售手机总量的40%。
之后，联发科又进军液晶电视芯片市场，在2020年前两个季度的统计中，联发科的液晶电视芯片的市场份额曾经做到了全球第一。
可见，准确掌握市场需求并迅速开收回适宜市场需求的产品是Fabless的生活之道。
Fabless对技术开发才干的要求也比拟高。
要延长产品的面市时间〔time-to-market〕，Fabless必需有完善的SoC验证平台并具有较强的IP融合才干，这就对Fabless的技术开发与整合才干提出较高的要求，所以，模型设计〔PatternDesign〕与技术整合才干对Fabless而言也是十分重要的要素。
Foundry的中心驱动要素是低本钱
Foundry依据IC设计厂商或许IDM的订单消费硅晶圆，只专注IC制造环节，不论设计、封测以及产品销售，所以单位本钱是IC制造业的中心驱动要素。
IC制造业具有规模经济性，容易出现规模垄断。
全球第一大代工厂台湾积体电路公司〔TSMC〕2004、2005、2006、2007以及2020上半年的市场份额区分是40.6%、44.7%、45.1%、44.3%和46.8%，其龙头位置短期内无法撼动。
2007年，全球十大Foundry的市场份额到达84.2%，前五大的市场份额就到达75.2%，基本上属于寡头垄断。
对Foundry而言，降低单位本钱的主要途径有：
首先是经过添加消费线、扩展产能。
由于IC制造业具有规模经济性，产能的扩展可以降低单位本钱。
在IC制造业有一个潜规那么，〝只需舍得投资就能够成功〞。
如韩国在150mm〔6寸〕晶圆厂过渡到200mm〔8寸〕晶圆厂的世代交替中，集中投资树立8寸消费线，以9座8寸晶圆厂的产能优势，一举取代日本，成为全球DRAM产业第一。
其次是经过提升制造工艺水平。
半导体产业的工艺水平每隔一段时间就要停止晋级换代，晶圆尺寸方面，直径从150mm〔6寸〕到200mm〔8寸〕，再到如今的300mm〔12寸〕，制造线宽方面，从0.13um到90纳米、65纳米，再到如今的45纳米。
工艺水平的提高可以降低晶圆的单位本钱，如12寸硅单晶的面积是8寸硅单晶的2.25倍，只需制造设备的价钱提升幅度低于2.25倍，实际上讲就可以降低单位本钱。
Foundry必需跟上主流的工艺水平，否那么辛劳得来的市场份额就能够被竞争对手抢占。
所以，Foundry每年都要投入少量资金提升工艺水平无论是扩展产能还是提升工艺水平，都需求庞大的投资，动辄数十亿美元，所以IC制造是一个资本密集型行业，需求继续不时的资金投入。
除了扩展产能与提升工艺水平，Foundry还可以经过降低人工本钱、提升消费自动化水平、提高管理水平等方式降低单位本钱。
从降低人工本钱角度讲，全球的Foundry有向低支出国度迁移的动力。
封装测试业的中心驱动要素也是低本钱
与IC制造相比，封装测试业的投资少、树立周期短、技术相对复杂，所以封装测试行业的进入门槛较低。
与制造业一样，本钱是封装测试业的首要驱动要素，本钱较低的企业可以取得较多的订单，成功的能够性更高。
与制造业有所区别的是，封装测试业的资金要求不高，扩产相对容易，所以人工本钱的重要性上升，经过降低人工本钱来降低单位产品本钱成为封装测试厂商的首选。
所以，全球的封装测试企业都向休息力本钱低的国度迁移。
另一个降低本钱的途径是区域集中，即封装测试企业向IC制造产能相对密集的地域迁移。
IC制造是封装测试的下游，封测业的开展依赖于制造业，与制造厂商相邻，能降低运输本钱。
台湾是全球Foundry产能最为集中的地域，所以台湾的封装测试业也十分兴旺。
2007年全球三大封装测试企业中有两家就是台湾企业，即日月光和硅品，占据全球外包封测市场25%左右的份额。
提升封装技术、改良封装方式也能降低本钱。
目前主流的IC封装技术包括芯片级封装〔CSP〕、倒装芯片封装、系统级封装〔SiP〕和3D组装技术，主流的封装方式包括BGA〔球栅阵列结构〕、CSP、MCM〔多芯片组件〕、MEMS等。
那些技术实力较强，率先采用先进封装技术与封装方式的企业可以取得低本钱优势。
2.4全球半导体产业开展趋向剖析
全球半导体产业将遭遇景气低点
北美半导体设备订单出货比继续低于1
北美半导体设备订单出货比〔Book-to-BillRatio〕从2007年1月份末尾就小于1，2020年9月的BB值为0.7，是2002年半导体行业复苏以来的最低点，意味着行业低谷很快就要到来。
半导体产业链库存高位徘徊
半导体产业链库存是滞后目的，可进一步明白行业所处周期。
2020年1季度与2季度的库存高达60亿美元，说明行业
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