全球“芯”慌情形持續(xù)蔓延，直接原因?yàn)閹状髧?guó)際芯片生產(chǎn)商接連遭遇火災(zāi)、地震、寒潮等自然災(zāi)害，部分工廠被迫停工，產(chǎn)量下降，加上5G基建和換機(jī)潮、智能汽車、碳中和等推動(dòng)需求激增，導(dǎo)致嚴(yán)重的供需失衡。

　　有媒體報(bào)道，僅2021年3月29日至4月3日的5天時(shí)間，臺(tái)積電已宣布三次漲價(jià)，分別為12寸晶圓價(jià)格上漲25%；驅(qū)動(dòng)芯片代工價(jià)格上漲；今年年底訂單全線上漲。在如今芯片完全賣方主宰的時(shí)期，我們從供應(yīng)鏈上下游對(duì)“芯片慌”的產(chǎn)生進(jìn)行全面的分析。

　　1. 芯片供需現(xiàn)狀

　　1.1 半導(dǎo)體下游行業(yè)應(yīng)用情況

　　半導(dǎo)體是需求推進(jìn)的市場(chǎng)，半導(dǎo)體行業(yè)下游行業(yè)表現(xiàn)出：主要驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)，著力發(fā)展新興領(lǐng)域的形勢(shì)。推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)增長(zhǎng)的三個(gè)主要驅(qū)動(dòng)力是智能手機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)和輕型車輛（汽車和輕型卡車）。

　　由于新冠疫情的流行使得公眾工作、學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，對(duì)于電子產(chǎn)品的需求快速增加，應(yīng)用NAND最為廣泛的筆記本電腦、平板電腦和服務(wù)系統(tǒng)銷售行業(yè)增長(zhǎng)快速。半導(dǎo)體新興領(lǐng)域DRAM和NAND閃存或?qū)⒊蔀?021年增長(zhǎng)最快的兩個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域。

　　但由于現(xiàn)階段電子設(shè)備如手機(jī)、電腦的發(fā)展水平已較為先進(jìn)，近些年來智能手機(jī)需求增長(zhǎng)逐步放緩，再進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新比較困難，取得突破性進(jìn)展所需時(shí)間較長(zhǎng)等因素影響。預(yù)計(jì)未來，計(jì)算應(yīng)用程序和智能手機(jī)主要將向5G新興技術(shù)過渡。

　　高通、三星和聯(lián)發(fā)科等許多片上系統(tǒng)（Soc）MPU供應(yīng)商將更多的注意力轉(zhuǎn)向了64位嵌入式處理器，引發(fā)了嵌入式處理器熱潮。這些處理器集成了安全功能和AI加速功能，用于自動(dòng)駕駛車輛、自動(dòng)駕駛無人機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的圖片、視頻功能。同時(shí)汽車、工業(yè)設(shè)備和家用產(chǎn)品等領(lǐng)域自動(dòng)化程度的提高，推動(dòng)嵌入式處理器的發(fā)展。在越來越多的應(yīng)用程序中，嵌入式處理器正在處理自動(dòng)操作的AI機(jī)器學(xué)習(xí)功能，而無需人工干預(yù)或控制。

　　但汽車市場(chǎng)目前正面臨許多半導(dǎo)體產(chǎn)品的短缺。從2020年初開始，汽車產(chǎn)量的減少導(dǎo)致半導(dǎo)體公司轉(zhuǎn)向其他應(yīng)用產(chǎn)品。惠譽(yù)國(guó)際評(píng)級(jí)（Fitch Ratings）表示，短缺可能會(huì)中斷數(shù)月的汽車生產(chǎn)，但預(yù)計(jì)大部分損失的生產(chǎn)將在2021年下半年得到彌補(bǔ)。

　　同時(shí)大型并購(gòu)浪潮成為趨勢(shì)，近些年半導(dǎo)體行業(yè)的并購(gòu)活動(dòng)受到大型IC公司推動(dòng)，這些大型IC公司希望在新興領(lǐng)域和高增長(zhǎng)市場(chǎng)中提高地位，希望進(jìn)入：嵌入式機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能、自動(dòng)駕駛、全電動(dòng)汽車、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心、連接物聯(lián)網(wǎng)的傳感器和系統(tǒng)等領(lǐng)域或增加市場(chǎng)份額。行業(yè)整合在2021年乃至未來的并購(gòu)協(xié)議中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

　　1.2 半導(dǎo)體行業(yè)供需影響因素

　　2020年第四季度以來，全球半導(dǎo)體行業(yè)出現(xiàn)了罕見的“芯片荒”事件，從一開始單純的汽車芯片供不應(yīng)求到現(xiàn)在行業(yè)整體的芯片短缺。

　　日前，蘋果公司表示2021年春季的蘋果新品發(fā)布會(huì)將推遲至4月召開，專業(yè)人士表示這與目前芯片短缺的行業(yè)狀況密切相關(guān)。在中國(guó)，小米中國(guó)區(qū)總裁盧偉冰表示：2021年芯片缺貨，不是缺，而是極缺。（甚至因此不敢承諾小米手機(jī)今年不會(huì)面臨缺貨情況。

　　而事實(shí)也正如盧偉冰所言，）小米旗下紅米K40上市當(dāng)日被搶購(gòu)一空，至今仍一機(jī)難求。面臨芯片短缺問題的遠(yuǎn)不止這兩家公司，中國(guó)的OPPO、VIVO，日本的索尼等等都面臨類似的境況。

　　導(dǎo)致一種產(chǎn)品的短缺原因無非是供給不足或需求擴(kuò)張，目前芯片短缺的原因則是二者兼?zhèn)洹?/p>

　　就需求端而言，造成芯片短缺主要有以下幾個(gè)方面的原因：

　　首先是疫情導(dǎo)致的芯片需求暴增。新冠疫情的爆發(fā)，改變了大家的生活辦公方式，世界各國(guó)開始采用線上辦公、授課。僅在疫情開始全球爆發(fā)的2020年第二季度全球筆記電腦的銷售量就增加了73.49%。

　　除筆記本電腦外，平板電腦、智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、PC顯示器、PC耳機(jī)甚至是鼠標(biāo)和路由器等和線上辦公、線上授課有關(guān)的一系列產(chǎn)品的銷量都呈現(xiàn)暴增的態(tài)勢(shì)。其中最夸張的當(dāng)屬網(wǎng)絡(luò)攝像頭，該類產(chǎn)品在2020年第二季度的銷量同比增長(zhǎng)179%。

　　上述各項(xiàng)產(chǎn)品都是中高端芯片的主要消費(fèi)者。因此疫情之下，半導(dǎo)體市場(chǎng)非但沒有遭受打擊，反而迎來了一次激烈的增長(zhǎng)。

　　其次是各大公司囤積芯片。智能產(chǎn)品的生產(chǎn)者為了規(guī)避芯片等半導(dǎo)體行業(yè)波動(dòng)所帶來的風(fēng)險(xiǎn)通常會(huì)選擇囤積一定數(shù)量的芯片，以保證自己產(chǎn)出的穩(wěn)定。

　　以華為為例，2019年該公司半導(dǎo)體采購(gòu)支出為208.04億美元，是德州儀器當(dāng)年全年?duì)I業(yè)收入的144.64%。由于“孟晚舟事件”和美國(guó)一直來不太友好的態(tài)度，華為的管理層敏銳的嗅到了緊張氣息。截止2020年5月，華為正式被制裁之時(shí)，該公司已經(jīng)囤積了價(jià)值1800億元的芯片，這與當(dāng)時(shí)耐克公司的市值旗鼓相當(dāng)。

　　在業(yè)內(nèi)囤積芯片的也不止華為一家，蘋果、三星、戴爾、聯(lián)想等諸多大型公司也都進(jìn)行了芯片的囤積。業(yè)內(nèi)人士表示，囤積芯片在業(yè)內(nèi)已經(jīng)不只是常態(tài)，更是“戰(zhàn)爭(zhēng)”，大多數(shù)知名公司都會(huì)囤積三個(gè)月的用量，更有甚者會(huì)提前備好公司半年的芯片用量。

　　最后我們來討論汽車芯片的現(xiàn)狀。近兩年新能源汽車發(fā)展勢(shì)頭猛烈，相較于傳統(tǒng)燃油汽車，新能源汽車的平穩(wěn)運(yùn)行需要更多的半導(dǎo)體支持，與此同時(shí)對(duì)良品率的要求更高。

　　據(jù)特斯拉公布的數(shù)據(jù)，一輛特斯拉的Model 3就使用了價(jià)值1500美元的半導(dǎo)體設(shè)備，這高昂成本的背后必然是由科技程度高且數(shù)量基數(shù)巨大的半導(dǎo)體產(chǎn)品來支撐。

　　理論上講，汽車芯片中大多數(shù)設(shè)備使用的是90nm-0.13um的技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)已成熟多年，但為何時(shí)至今日依舊會(huì)面臨產(chǎn)量不足，這與汽車芯片超高要求的良品率以及突然“暴增”的需求密不可分。

　　通常而言，手機(jī)芯片的不良率要求為200ppm（百萬(wàn)分之二百，即萬(wàn)分之二），但汽車芯片的不良率要求則為1ppm，而真正生產(chǎn)過程中這個(gè)要求則是0,畢竟廠商百萬(wàn)分之一的概率對(duì)用戶而言就是100%。

　　面對(duì)如此高的良品率，其中生產(chǎn)的困難程度可想而知。同時(shí)，由于2018年電動(dòng)汽車銷售量下降，2019年全球半導(dǎo)體行業(yè)不景氣，加上2020年上半年疫情的影響，導(dǎo)致許多汽車公司停工停產(chǎn)。在高良品率和高需求的雙重壓力下，汽車芯片存在著較大的缺口。

　　就供給端而言，今年全球主要的芯片制造廠商可謂是多災(zāi)多難。

　　一方面是天災(zāi)，半導(dǎo)體主要產(chǎn)地遭受了不同程度的自然災(zāi)害，致使芯片生產(chǎn)陷入困境。目前美國(guó)是世界上最重要的芯片設(shè)計(jì)和制造地區(qū)之一，但2020年第二季度以來，新冠肺炎疫情在美爆發(fā)，其極大地影響了相關(guān)工廠的運(yùn)行。

　　同時(shí)在2021年第一季度，美國(guó)的重要芯片產(chǎn)地得克薩斯州又遭遇了百年難遇的冰雪和風(fēng)暴潮，導(dǎo)致該州水電供應(yīng)中斷，致使許多位于該州的晶圓廠被迫停工。

　　除美國(guó)外，另一個(gè)芯片的主要制造地區(qū)臺(tái)灣的日子也并不好過。今年臺(tái)灣遭遇56年難遇的大旱，而芯片的制造、刻蝕的過程又需要大量干凈的水源用于生產(chǎn)線的清潔等，因而臺(tái)灣的臺(tái)積電、聯(lián)發(fā)科等公司的芯片制造也受到不小的影響，同時(shí)成本也在大幅增加。

　　日本也是半導(dǎo)體的主要產(chǎn)地之一，而日本半導(dǎo)體巨頭工廠瑞薩電子工廠遭遇重大火災(zāi)，工廠核心設(shè)施“無塵室”作為本次火災(zāi)的起火點(diǎn)受損較重，部分設(shè)備也有不同程度的損壞。

　　另一方面就是人禍了，資本逐利的本性和囤積居奇以及高價(jià)售出的事情在經(jīng)濟(jì)發(fā)展史中并不罕見。在“芯片荒”之下，許多擁有雄厚財(cái)力的公司也同樣在大量采購(gòu)，以備“不時(shí)之需”。據(jù)報(bào)道，蘋果公司已經(jīng)定下臺(tái)積電年產(chǎn)能80%的產(chǎn)品。

　　除了囤貨，芯片工廠及其上游產(chǎn)業(yè)遭受疫情影響停工停產(chǎn)或者由于其他因素在運(yùn)輸環(huán)節(jié)遇到問題導(dǎo)致供應(yīng)鏈斷裂等問題，也是“芯片荒”的一個(gè)重要原因。

　　同時(shí)在今年年初，比特幣的價(jià)格上漲幅度尤為明顯。比特幣價(jià)格越高，挖礦的吸引力越大，導(dǎo)致消耗更多的電能和計(jì)算機(jī)芯片。

　　2017年初，比特幣價(jià)格僅為1000美元左右，當(dāng)時(shí)估計(jì)比特幣開采每年消耗約10太瓦時(shí)電力；四年后，其價(jià)格上漲約50倍，用電量上漲8-9倍。挖礦對(duì)計(jì)算機(jī)芯片的需求也是造成芯片短缺的又一原因。

　　1.3 半導(dǎo)體行業(yè)特點(diǎn)與宏觀經(jīng)濟(jì)特征

　　目前，半導(dǎo)體行業(yè)仍處于高速成長(zhǎng)期。故雖然近期出現(xiàn)了“芯片荒”，但據(jù)各大預(yù)測(cè)咨詢公司的數(shù)據(jù)顯示，未來半導(dǎo)體行業(yè)的前景仍較為樂觀。

　　從長(zhǎng)期來看，全球半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展遵循螺旋式上升的規(guī)律，呈現(xiàn)周期性變化。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要受全球宏觀經(jīng)濟(jì)變化、半導(dǎo)體技術(shù)革新、下游行業(yè)景氣度、供需匹配錯(cuò)位的影響。

　　半導(dǎo)體行業(yè)與全球宏觀經(jīng)濟(jì)的景氣度高度相關(guān)。

　　在經(jīng)濟(jì)繁榮時(shí)期，由于企業(yè)和消費(fèi)者方面的支出增加，芯片行業(yè)蓬勃發(fā)展。而在經(jīng)濟(jì)低迷時(shí)期，由于企業(yè)信息技術(shù)預(yù)算削減、以及消費(fèi)者推遲購(gòu)買最新產(chǎn)品，導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)品需求下降。根據(jù)wind數(shù)據(jù)，1999-2019年全球半導(dǎo)體銷售額由1494億美元增至4090億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為5.16%。

　　近十年來，半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)速度受宏觀經(jīng)濟(jì)下行影響，出現(xiàn)約5次周期性波動(dòng)，具體體現(xiàn)在：（1）2001年美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)泡沫；（2）2008年，全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)；（3）2012年歐債危機(jī)；（4）2015年電腦、手機(jī)換機(jī)需求下降（5）2019年貿(mào)易摩擦。

　　半導(dǎo)體行業(yè)波動(dòng)性與GDP關(guān)聯(lián)度越來越高。

　　根據(jù)IC Insights 的數(shù)據(jù)顯示，進(jìn)入21世紀(jì)后，全球半導(dǎo)體銷售收入規(guī)模增速與GDP的相關(guān)性越來越高，2010-2015年的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.93，預(yù)計(jì)未來仍維持現(xiàn)有水平，相關(guān)系數(shù)逐步趨近于1。

　　此外，由于半導(dǎo)體產(chǎn)品在各行業(yè)中應(yīng)用滲透率提高，半導(dǎo)體行業(yè)的周期性受各行業(yè)需求影響也更為多樣，全球GDP數(shù)據(jù)作為宏觀經(jīng)濟(jì)的表征指標(biāo)，可以進(jìn)一步反映半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下游需求的變化。

　　半導(dǎo)體先進(jìn)制程技術(shù)進(jìn)入后摩爾時(shí)代，迭代速度放緩。

　　一直以來，生產(chǎn)成本的下降和盈利能力的提升推動(dòng)著半導(dǎo)體企業(yè)不斷追求更加先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)。這是由于供給端和需求端存在相互促進(jìn)發(fā)展作用，半導(dǎo)體供給側(cè)的進(jìn)步滿足市場(chǎng)對(duì)于新一代、高性能產(chǎn)品的追求，從而使得創(chuàng)造出新的需求；而需求端技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)半導(dǎo)體供給端產(chǎn)品的更新迭代。

　　半導(dǎo)體的先進(jìn)制程從1987年以來的1um到2015的14nm的發(fā)展一直符合摩爾定律，即：每?jī)赡晡⑻幚砥鞯木w管數(shù)量翻一倍。但隨著工藝節(jié)點(diǎn)的不斷縮小，半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展變得愈加困難。

　　2015年后，制程發(fā)展開始乏力，摩爾定律開始失效，半導(dǎo)體制程技術(shù)進(jìn)入后摩爾時(shí)代。

　　一方面，根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)“一代設(shè)備，一代工藝，一代產(chǎn)品”的經(jīng)驗(yàn)，半導(dǎo)體設(shè)備要超前半導(dǎo)體產(chǎn)品制造開發(fā)出新一代的產(chǎn)品，高昂的設(shè)備更替成本加大了制造商的制造支出。

　　另一方面，發(fā)展技術(shù)難度的不斷提高的同時(shí)，單位面積芯片的制造成本下降空間越來越小，甚至有所增加。這都導(dǎo)致企業(yè)盈利水平下降，經(jīng)濟(jì)效益不佳。

　　半導(dǎo)體產(chǎn)品供需關(guān)系存在錯(cuò)位。

　　由于半導(dǎo)體技術(shù)一直在追趕摩爾定律，產(chǎn)品的壽命相對(duì)較短，當(dāng)更新的應(yīng)用程序被開發(fā)時(shí)，對(duì)應(yīng)的就是原有技術(shù)的過時(shí)；當(dāng)技術(shù)進(jìn)步時(shí)，先進(jìn)產(chǎn)品的需求就會(huì)出現(xiàn)上升，導(dǎo)致產(chǎn)能緊張。

　　另一方面，由于芯片制造周期長(zhǎng)，供需難以匹配，當(dāng)供不應(yīng)求時(shí)若半導(dǎo)體制造商加大生產(chǎn)，容易由于市場(chǎng)景氣度變化的影響使得供應(yīng)過剩、庫(kù)存增加，進(jìn)而導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)品價(jià)格下跌和市場(chǎng)需求的進(jìn)一步下滑。

　　下游重大技術(shù)變革是推動(dòng)行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)的內(nèi)在動(dòng)力

　　重大技術(shù)變革是推動(dòng)行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)的內(nèi)在動(dòng)力。近年來，全球半導(dǎo)體行業(yè)在2017年經(jīng)歷了噴井式增長(zhǎng)，到2018年創(chuàng)造歷史新高。自2018年下半年開始，受到汽車、消費(fèi)電子、智能手機(jī)等產(chǎn)品需求增長(zhǎng)放緩的影響，加上技術(shù)升級(jí)迭代遇到瓶頸，全球半導(dǎo)體行業(yè)開始進(jìn)入下行周期。

　　2019年對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)來說是艱難的一年，中美貿(mào)易摩擦升溫，導(dǎo)致半導(dǎo)體需求市場(chǎng)大幅下滑，據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織（WSTS）統(tǒng)計(jì)，全年銷售額為4121億美元，同比下降12.1%。然而，半導(dǎo)體行業(yè)的每一次重大低迷都隨著新技術(shù)的到來而結(jié)束。

　　2020年，受到全球疫情的影響，居家學(xué)習(xí)及辦公對(duì)電子設(shè)備的需求強(qiáng)勁，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求提出更高的要求，各國(guó)大力推進(jìn)5G的基礎(chǔ)建設(shè)。2020年全球芯片銷售增長(zhǎng)5.1%，達(dá)到4330億美元。

　　5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等一系列新技術(shù)給予了半導(dǎo)體行業(yè)新的動(dòng)能，全球半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)從周期性低迷中恢復(fù)，預(yù)計(jì)2021年芯片銷售額將加速增長(zhǎng)8.4%。

　　半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：

　?。?）行業(yè)增速快，產(chǎn)品、技術(shù)迭代升級(jí)快。

　?。?）前期研發(fā)費(fèi)用高，甚至經(jīng)營(yíng)性現(xiàn)金流為負(fù)數(shù)。

　?。?）成熟時(shí)收入快速增長(zhǎng)，現(xiàn)有財(cái)務(wù)指標(biāo)幾乎無法反映公司真正的價(jià)值。

　?。?）跨國(guó)公司易受全球經(jīng)濟(jì)波動(dòng)和政策禁令的影響。

　?。?）大客戶占比過大，易受個(gè)別客戶或供應(yīng)商的影響。

　?。?）制程越來越小，投資額越來越高，只有幾家寡頭在此領(lǐng)域，進(jìn)入門檻高。

　　（7）半導(dǎo)體材料是此行業(yè)的支撐產(chǎn)業(yè)。

　　2020-2024年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)將以4%的年復(fù)合增長(zhǎng)率加速增長(zhǎng)。這種增長(zhǎng)的76%是由亞太地區(qū)貢獻(xiàn)的。2019年到2024年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)將逐漸增長(zhǎng)908億美元，2020年增長(zhǎng)了2.86%。這個(gè)市場(chǎng)是碎片化的，因?yàn)橹挥袔准夜杨^占據(jù)了這個(gè)市場(chǎng)，這個(gè)狀況對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)生了消極的影響。

　　2. 芯片生產(chǎn)工藝流程

　　2.1 半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

　　2.2 半導(dǎo)體行業(yè)的主要業(yè)務(wù)模式

　　2.3 芯片設(shè)計(jì)主要流程

　　IC設(shè)計(jì)指的是將客戶對(duì)系統(tǒng)、邏輯與性能的設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖，即把產(chǎn)品從抽象到具體，一步步轉(zhuǎn)化為有邏輯的電路規(guī)劃圖，直至最終物理實(shí)現(xiàn)的過程。

　　IC的設(shè)計(jì)過程可分成兩個(gè)部分：前端設(shè)計(jì)（也稱邏輯設(shè)計(jì)）和后端設(shè)計(jì)（也稱物理設(shè)計(jì)），這兩個(gè)部分并沒有統(tǒng)一嚴(yán)格的界限。一般而言，前端設(shè)計(jì)指的是將客戶的實(shí)際需求進(jìn)行編碼翻譯，進(jìn)而形成實(shí)際電路的元器件，并用門級(jí)網(wǎng)表示的過程；后段設(shè)計(jì)主要負(fù)責(zé)布局布線，以及進(jìn)行各類檢測(cè)測(cè)試，使得最終生成可以送交晶圓廠流片的GDS2文件。涉及到與工藝有關(guān)的設(shè)計(jì)都可稱為后端設(shè)計(jì)。

　　3. 供應(yīng)鏈角度解讀“芯片之難”

　　3.1 整車制造

　　3.1.1 IDM運(yùn)作模式

　　IDM是半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)一種歷史較久的運(yùn)作模式，被稱為國(guó)際整合元件制造商模式。IDM廠商的經(jīng)營(yíng)范圍涵蓋了IC設(shè)計(jì)、IC制造、封裝測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)，甚至?xí)由斓较掠坞娮咏K端。IDM是早期多數(shù)集成電路企業(yè)采用的模式，目前僅有極少數(shù)企業(yè)能夠維持。

　　采用這一模式的一般是美國(guó)、日本和歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。比較典型的廠商有英特爾、三星、德州儀器、東芝、意法半導(dǎo)體等。IDM的市場(chǎng)份額如下所示：

　　IDM企業(yè)的優(yōu)勢(shì)主要集中在以下三點(diǎn)：

　?。?）資源整合優(yōu)勢(shì)。從IC設(shè)計(jì)到IC制造所需的時(shí)間較短；

　?。?）綜合利潤(rùn)較高。根據(jù)“微笑曲線”原理，最前端的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)與最末端的品牌、營(yíng)銷具有最高的利潤(rùn)率，中間的制造、封裝測(cè)試環(huán)節(jié)利潤(rùn)率較低。

　　（3）技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)。絕大多數(shù)IDM企業(yè)都有自己的IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)），技術(shù)開發(fā)能力比較強(qiáng)，具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

　　但同樣的，IDM的弊端在近年來也愈發(fā)明顯：

　　（1）企業(yè)目標(biāo)搖擺。在過去的十幾年里，在看到晶圓代工業(yè)務(wù)的逐步成熟，所帶來的高效率和良好的業(yè)績(jī)之后，多家IDM大廠先后進(jìn)入晶圓代工業(yè)，以尋求更好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

　　（2）靈活性不足。IDM不如晶圓代工靈活，在應(yīng)對(duì)市場(chǎng)快速變化方面效率較低。

　　3.1.2 IDM模式下投資分析

　　全球集成電路市場(chǎng)的60%由IDM所掌握，而IDM的一條龍能力，向來是檢驗(yàn)一個(gè)國(guó)家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)水準(zhǔn)的標(biāo)桿，故IDM的重要性不言而喻。本部分就IDM模式進(jìn)行投資探討。

　　投資動(dòng)向

　?。?）市場(chǎng)指數(shù)

　　美股IDM市場(chǎng)指數(shù)趨勢(shì)基本向好。

　?。?）投資動(dòng)態(tài)

　　英特爾宣布IDM2.0戰(zhàn)略

　　3月24日，英特爾新任CEO帕特-基辛格宣布啟動(dòng)“IDM2.0”戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略的主要內(nèi)容包括：投資 200億美元在亞利桑那州建設(shè)兩座晶圓廠，用于提升產(chǎn)能并加大代工業(yè)務(wù)。接下來英特爾還將組建獨(dú)立的代工服務(wù)部門，意成為全球主要芯片代工商。

　　正如基辛格所說：“借助 'IDM2.0‘戰(zhàn)略，英特爾將以其富有深度和廣度的軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)出最好的產(chǎn)品，并為代工客戶提供下一代工藝創(chuàng)新?！?/p>

　　碳化硅IDM企業(yè)基本半導(dǎo)體完成B輪融資

　　財(cái)聯(lián)社1月6日訊，從基本半導(dǎo)體獲悉，近日，該公司完成數(shù)億元人民幣B輪融資，由聞泰科技領(lǐng)投，深圳市投控資本、民和資本、屹唐長(zhǎng)厚、四海新材料等機(jī)構(gòu)跟投，原股東力合資本追加投資。

　　第三代半導(dǎo)體快速成長(zhǎng)，IDM模式成超車方向

　　有很多特殊的半導(dǎo)體產(chǎn)品更適用IDM而不是代工模式，因?yàn)橛行┠M器件沒有代工工廠（集成代工制造）足以勝任。譬如5G通訊中用到的氮化鎵（GaN），5G射頻芯片必須用到第三代半導(dǎo)體，僅快充芯片在中國(guó)市場(chǎng)就非常龐大，這種高功率芯片做得好的有Skyworks（思佳訊）、Qorvo、Sumitomo（住友）、Murata（村田）、NXP（恩智浦）、AVAGO（安華高）等，都是IDM公司。

　　國(guó)際IDM廠全面喊漲

　　雖然新冠肺炎疫情仍持續(xù)干擾全球市場(chǎng)，不過各大調(diào)研機(jī)構(gòu)幾乎一致看好，即2021年整體市場(chǎng)需求將優(yōu)于2020年水平，再加上2020下半年消費(fèi)、車用及5G等芯片拉貨量大增，使國(guó)際IDM大廠接單量爆滿，產(chǎn)能供給遠(yuǎn)不及訂單量，有望推動(dòng)2021年?duì)I運(yùn)更上一層樓。

　　IDM整車制造投資前景

　　（1）投資評(píng)級(jí)

　　在新冠疫情的影響下，強(qiáng)勢(shì)拉動(dòng)了電子消費(fèi)品的需求。北美半導(dǎo)體設(shè)備出貨指數(shù)創(chuàng)下歷史新高，以半導(dǎo)體為代表的細(xì)分板塊在全球主要市場(chǎng)均呈現(xiàn)領(lǐng)先趨勢(shì)，“缺芯漲價(jià)”幾乎成為貫穿全年的主題。在這種情形下，IDM因其能夠保障生產(chǎn)節(jié)奏和供貨安全而被看好。

　　從中長(zhǎng)期的角度看，新能源汽車的發(fā)展、5G技術(shù)的落地等可進(jìn)一步拉動(dòng)對(duì)電子元器件的需求，并預(yù)計(jì)將在2021年持續(xù)看漲。缺貨漲價(jià)態(tài)勢(shì)下，IDM的話語(yǔ)權(quán)會(huì)被重置，IDM可憑借自有產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，保證下游客戶供給，從而搶占市場(chǎng)，建議關(guān)注英特爾、三星、德州儀器的后續(xù)發(fā)展。

　?。?）風(fēng)險(xiǎn)因素

　　一是疫情影響反復(fù)，二是市場(chǎng)需求可能不及預(yù)期。

　　2020年的疫情，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏和市場(chǎng)需求產(chǎn)生了很大的影響。首先考慮2020年上半年，因?yàn)樵诩夜ぷ髋c學(xué)習(xí)，使得數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)，以及筆記本電腦的相關(guān)芯片需求量暴增，但手機(jī)市場(chǎng)則較為慘淡。

　　而對(duì)比下半年，疫情緩解，經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，消費(fèi)者走出家門，此時(shí)，手機(jī)市場(chǎng)又開始上漲，與此同時(shí)，上半年火爆的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)開始疲軟，相應(yīng)的處理器和存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)行情明顯不如上半年。在這些紛繁復(fù)雜且難以預(yù)測(cè)的因素影響下，相對(duì)于晶圓代工，IDM的業(yè)績(jī)時(shí)好時(shí)壞，顯得沒那么穩(wěn)定，這成為了投資的一大風(fēng)險(xiǎn)。

　　3.2 芯片設(shè)計(jì)

　　3.2.1 無晶圓廠特點(diǎn)

　　無晶圓廠（Fabless）主要是指不從事生產(chǎn)、無半導(dǎo)體廠房的無廠半導(dǎo)體公司。無晶圓廠公司依賴晶圓代工公司（如臺(tái)積電、聯(lián)電等晶）生產(chǎn)產(chǎn)品，因此產(chǎn)能、技術(shù)都受限于晶圓代工公司，但由于不必興建及運(yùn)營(yíng)晶圓廠，很大程度降低了公司成本。

　　3.2.2 無晶圓廠行業(yè)現(xiàn)狀

　　根據(jù)IC Insights發(fā)布的報(bào)告，預(yù)測(cè)2020年無晶圓廠的IC銷售額將達(dá)到全球總銷售額的32.9%，創(chuàng)歷史新高。銷售額增長(zhǎng)率也有望達(dá)到22%，近1300億美元。

　　2020年第三季度全球最大的五家無晶圓廠（分別是高通（Qualcomm），博通（Broadcom），英偉達(dá)（NVIDIA），聯(lián)發(fā)科（MediaTek）及超微半導(dǎo)體（AMD）），其中英偉達(dá)、聯(lián)發(fā)科及超威的營(yíng)收增長(zhǎng)均超過了50%。

　　相較而言，IDM廠商2020年的增長(zhǎng)額僅為6%。盡管其銷售額約為2670億美元，約為無晶圓廠商的兩倍多，但其增長(zhǎng)速度近幾年明顯放緩，無晶圓廠商正在全力搶占市場(chǎng)。

　　3.2.3 行業(yè)變化

　　芯片應(yīng)用行業(yè)的不斷發(fā)展及新應(yīng)用市場(chǎng)的興起，不但推動(dòng)了芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，也為芯片設(shè)計(jì)提出了不少挑戰(zhàn)。如人工智能市場(chǎng)的出現(xiàn)，要求芯片在處理能力、內(nèi)存延遲及實(shí)時(shí)連接等方面的提升；各公司爭(zhēng)奪的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，要求芯片能擁有更高的速度、更低的延遲；智能汽車行業(yè)的發(fā)展則要求芯片擁有更高的良品率、更低的錯(cuò)誤等。

　　3.2.4 投資風(fēng)險(xiǎn)

　　最大的風(fēng)險(xiǎn)在于代工廠供不應(yīng)求。由于無晶圓廠沒有制造工廠，所有的產(chǎn)品生產(chǎn)均依靠代工廠商，在現(xiàn)有市場(chǎng)供不應(yīng)求的情況下，不少無晶圓廠也出現(xiàn)了缺貨漲價(jià)等現(xiàn)象。

　　如：博通通知客戶至少提前6個(gè)月的時(shí)間下訂單；超微半導(dǎo)體多個(gè)產(chǎn)品也均顯示缺貨。同時(shí)由于貿(mào)易環(huán)境的原因，使得一些公司轉(zhuǎn)單臺(tái)積電，臺(tái)積電供不應(yīng)求也使得一些無晶圓廠出現(xiàn)了缺貨現(xiàn)象。

　　3.3  晶圓制造

　　3.3.1 晶圓制造技術(shù)概覽

　　晶圓制造是將設(shè)計(jì)版圖制成光罩，將光罩上的電路圖形信息轉(zhuǎn)移至硅片上，在晶圓上形成電路的過程。

　　晶圓的制造工藝雖然很復(fù)雜，但絕對(duì)難度并不是很高。其核心難度在于半導(dǎo)體產(chǎn)品對(duì)晶圓的純度要求很高，純度需要達(dá)到99.999999999%或以上。而在進(jìn)行硅的進(jìn)一步提純工藝中，光刻技術(shù)的難度很高，這是晶圓制造最大的一個(gè)門檻，同時(shí)更突出表現(xiàn)在高端光刻機(jī)的全球短缺與壟斷。

　　3.3.2 2021年全球晶圓制造發(fā)展情況

　　晶圓市場(chǎng)的需求持續(xù)高漲。根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)顯示，2018年全球晶圓產(chǎn)能為1945萬(wàn)片/月，預(yù)計(jì)到2022年全球晶圓產(chǎn)能將上升至2391萬(wàn)片/月，年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.3%。

　　2021年第一季度晶圓制造行業(yè)收入增速約20%。2020年，全球前五大廠商總產(chǎn)能占全球晶圓產(chǎn)能的54%，前五大純晶圓代工廠（臺(tái)積電、聯(lián)電、格芯、中芯國(guó)際、力晶）占全球晶圓產(chǎn)能的24%。

　　據(jù)估計(jì)，2021年第一季度全球前十大晶圓代工廠營(yíng)收將達(dá)225.9億美元，同比增長(zhǎng)20%。2021年第一季度全球晶圓代工產(chǎn)能緊張，營(yíng)收均同比有所增長(zhǎng)，近期各晶圓廠更需要重新調(diào)配產(chǎn)能供給以滿足汽車需求。

　　2021年供需缺口大幅攀升，漲價(jià)有望延續(xù)。消費(fèi)電子和汽車行業(yè)正在進(jìn)入硅含量急速提升周期。盡管晶圓代工廠加大資本開支，但大部分用于先進(jìn)制程及12寸產(chǎn)能。成熟制程擴(kuò)產(chǎn)仍然較為緩慢，8寸仍是關(guān)鍵漲價(jià)環(huán)節(jié)。導(dǎo)致部分產(chǎn)品供需緊張有可能持續(xù)到2022年底甚至2023年。

　　產(chǎn)能緊張導(dǎo)致晶圓制造商資本開支密集上升。2021年第一季度晶圓代工行業(yè)收入增速約20%，產(chǎn)能滿載。諸多晶圓制造商均已公開宣布將在2021~2023年之間進(jìn)行大規(guī)模的半導(dǎo)體設(shè)備投資，AMAT展望，全球正在踏入一輪新的10年以上的半導(dǎo)體投資周期。

　　3.3.3 芯片短缺下晶圓制造特點(diǎn)

　?。?）終端企業(yè)恐慌性下單，制造了虛高的訂單量，在未來1到2年內(nèi)可能使得晶圓供給大于晶圓需求。

　　（2）全球分布式供應(yīng)鏈?zhǔn)艿經(jīng)_擊，供應(yīng)鏈可能收縮。如：車企與手機(jī)廠商自制晶圓，供應(yīng)鏈趨向集中化。

　?。?）以臺(tái)積電為代表的晶圓制造商紛紛漲價(jià)，此舉調(diào)節(jié)了市場(chǎng)晶圓供需，有利保障高端晶圓優(yōu)先生產(chǎn)。

　?。?）日本豐田汽車的業(yè)務(wù)連續(xù)性計(jì)劃（BCP）（維護(hù)供應(yīng)鏈，減少地震海嘯核電站事故影響），定期囤積關(guān)鍵零部件的舉動(dòng)可能會(huì)被諸多終端企業(yè)效仿。如：大眾汽車嘗試跳過零部件供應(yīng)商，直接向芯片制造商采購(gòu)芯片，并建立芯片定期儲(chǔ)存制度。

　?。?）晶圓行業(yè)龍頭優(yōu)勢(shì)明顯，話語(yǔ)權(quán)持續(xù)提升。在原材料價(jià)格上漲、代工產(chǎn)能緊張等因素的背景下，龍頭廠商的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)凸顯。龍頭能夠依靠規(guī)模優(yōu)勢(shì)，獲得各方資源的傾斜，有能力通過漲價(jià)平衡供需，同時(shí)還能保證交貨期，形成良性循環(huán)，從而進(jìn)一步擴(kuò)大市占率，集中優(yōu)勢(shì)更加顯著。

　　3.3.4 全球晶圓供需不平衡不充分原因概覽

　?。?）全球疫情導(dǎo)致的晶圓廠商錯(cuò)誤預(yù)判，芯片廠商或減產(chǎn)或停產(chǎn)（暴風(fēng)雪，防疫要求），或轉(zhuǎn)產(chǎn)（芯片利潤(rùn)結(jié)構(gòu)和需求結(jié)構(gòu)改變，偏向消費(fèi)電子）。

　?。?）晶圓生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，擴(kuò)產(chǎn)難，行業(yè)壁壘高。

　?。?）以臺(tái)積電為代表的幾家供應(yīng)商壟斷全球晶圓供應(yīng)。

　?。?）疫情以來，消費(fèi)電子和新能源智能汽車單車芯片需求量（種類和數(shù)量）極大升高。

　　3.4 半導(dǎo)體材料設(shè)備

　　3.4.1 半導(dǎo)體設(shè)備

　　前道工藝設(shè)備（晶圓加工設(shè)備）（光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備、清洗設(shè)備等），后道工藝設(shè)備（封裝測(cè)試設(shè)備）

　　圖為前道晶圓制造七大步驟：

　　3.4.2 全球設(shè)備廠商

　　全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商主要集中在美國(guó)日本、荷蘭。

　　美國(guó)：AMAT、拉姆研究（LRCX）、科天（KLAC）、泰瑞達(dá)（TEL）

　　覆蓋設(shè)備：刻蝕機(jī)、離子注入機(jī)、薄膜沉積設(shè)備、掩模版制造設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、測(cè)試設(shè)備、清洗設(shè)備。

　　日本：東京電子、DNS、愛德萬(wàn)、日立高新

　　覆蓋設(shè)備：刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備、清洗設(shè)備、熱處理設(shè)備、涂膠機(jī)、顯影機(jī)、退火設(shè)備、測(cè)試設(shè)備、清洗設(shè)備、中低端光刻機(jī)（尼康、佳能）。

　　荷蘭：阿斯麥（光刻機(jī)龍頭）

　　3.4.3 2013-2021市場(chǎng)份額前五的設(shè)備公司（僅含美股公司）

　　到2020年市占率前五的設(shè)備公司分別為應(yīng)用材料公司（AMAT）、拉姆研究（LRCX）、阿斯麥（ASML）、泰科電子（TEL）、科天（KLAC）

　　3.4.4 材料設(shè)備發(fā)展展望

　　根據(jù)SEMI年終報(bào)告顯示：2020年全球設(shè)備規(guī)模為689億美元，同比增加16%。5G、新能源汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展必會(huì)帶動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)不斷擴(kuò)大。

　　未來趨勢(shì)將呈現(xiàn)出：新材料推動(dòng)半導(dǎo)體器件革新，模塊化降低芯片設(shè)計(jì)門檻，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體迎來應(yīng)用大爆發(fā)，6G，芯片制造商加速擴(kuò)張戰(zhàn)略在AloT市場(chǎng)，AI+LoT=a lot人工智能技術(shù)+物聯(lián)網(wǎng)等等的趨勢(shì)。

　　4. 芯片短缺的應(yīng)對(duì)方案及未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　由于天災(zāi)人禍頻發(fā)，加之半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)能不足所導(dǎo)致的芯片荒現(xiàn)象，已經(jīng)影響了諸多領(lǐng)域的生產(chǎn)，行業(yè)內(nèi)各家龍頭企業(yè)“八仙過?！保Ｍ茉谑袌?chǎng)上占得先機(jī)獲取優(yōu)勢(shì)地位。

　　但目前而言，各家公司無論是新建晶圓廠，還是“跨領(lǐng)域研發(fā)”都不能夠快速化解全球市場(chǎng)目前所面臨的棘手問題，因而希望投資者們能夠理性觀望。

　　但是無論是新晶圓廠的建造還是新領(lǐng)域的擴(kuò)展，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，設(shè)備和材料都是不可或缺的。

　　對(duì)投資者而言，與其猜測(cè)是因特爾能夠搶占先機(jī)？還是臺(tái)積電可以快速擴(kuò)產(chǎn)？亦或是高通能早日得到研發(fā)成果？不如靜看行業(yè)內(nèi)剛需的設(shè)備與材料，尤其是材料公司顯得尤為關(guān)鍵。

　　畢竟想要大量生產(chǎn)芯片一定離不開高品質(zhì)的材料，所以就目前形勢(shì)而言AMAT、LRCX、ASML等材料與設(shè)備公司更加值得關(guān)注。

　　總體而言，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是一個(gè)資金密集型、技術(shù)密集型和人才密集型的高科技產(chǎn)業(yè)，也是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。

　　受益于5G、消費(fèi)電子、新能源汽車等下游需求增長(zhǎng)等因素的影響，芯片短缺將為大部分半導(dǎo)體公司迎來較好的發(fā)展機(jī)會(huì)，對(duì)投資者亦如是。