第一章 行业概况

半导体行业是指以半导体为基础而发展起来的一个产业。上游为半导体支撑业，包括半导体材料和半导体设备。中游按照制造技术分为分立器件和集成电路。

图 半导体产业链产品线

图 全球半导体发展趋势

资料来源：资产信息网 千际投行

制程越来越小，投资额越来越高。例如一条16nm先进制程的半导体代工厂投资额高达120-150亿美元，全球将只有Intel、台积电、三星这三家企业可以承担如此巨大的资本开支，其他企业已无力跟进，先进制造产能将快速集中。

图 全球半导体销售额

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在半导体行业当中，半导体材料是此行业的支撑业。半导体材料是指导电率介于金属和绝缘体之间材料。半导体材料的电阻率在1mΩ•cm～1GΩ•cm之间，一般情况下其电导率随温度的升高而增大。半导体材料是制作晶体管、集成电路、光电子器件的重要材料。

按照化学组成不同，半导体材料可以分为元素半导体和化合物半导体两大类。在半导体发展过程中，一般将硅、锗元素半导体材料称为第一代半导体材料；将砷化镓(GaAs)、锑化铟（InSb）等化合物半导体材料；三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP；还有一些固溶体半导体，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半导体(又称非晶态半导体），如非晶硅、玻璃态氧化物半导体；有机半导体，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。统称为第二代半导体；第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带半导体材料。

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禁带宽度决定发射光的波长，禁带宽度越大发射光波长越短；禁带宽度越小发射光波长越长。其它参数数值越高，半导体性能越好。电子迁移速率决定半导体低压条件下的高频工作性能，饱和速率决半导体高条件下的高频工作性能。从表中可以看出，以GaN为代表的宽禁代半导体在大功率、高温、高频、高速和光电子应用方面远比Si和GaAs等第一、二代半导体表现出色。与制造技术非常成熟和成本相对较低的硅材料相比。目前第三代半导体面临的主要挑战是发展适合GaN薄膜声场的低成本衬底材料和大尺寸的氮化镓体单晶生长工艺。

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由于产工艺成熟及生产成本低，硅仍然是半导体材料的主体。95%以上的的半导体的半导体器件和99%以上的集成电路是用硅材料制作的。以硅材料为主体，GaAs半导体材料及新一代宽禁带半导体材料共同发展将成为未来半导体材料业发展的主流。

分立器件产业是半导体行业的一个分支，但也极其重要。半导体分立器件是指具有固定单一特性和功能，并且其本身在功能上不能再细分的半导体器件，如晶体管、二极管、电阻、电容、电感等。

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集成电路是利用半导体工艺或厚膜、薄膜工艺，将电阻、电容、二极管、双极型三极管等电子元器件按照设计要求连接起来，制作在同一硅片上，成为具有特定功能的电路。它实现了材料、元器件、电路的三位一体，与分立器件组成的电路相比，具有体积小，功耗低、性能好、可靠性高及成本低等有点。

美国SIA（半导体产业协会）统计2020年全球半导体行业销售额为4390亿美元，其中美国公司占了近一半。2020年中国仍是最大的半导体芯片市场，NAND闪存类产品销售额增长最快。2020年美国芯片市场销售额增长了19.8％达到941.5亿美元，产品类别方面，逻辑芯片和存储芯片成为全球半导体市场中最畅销的两类产品。逻辑芯片市场销售额约为1175亿美元，存储芯片市场销售额约为1173亿美元。国际半导体产业协会(SEMI)预测，随着全球半导体制造设备市场在2021年和2022年分别达到719亿美元和761亿美元。

第二章 商业模式和技术发展

2.1 半导体产业链

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半导体行业受行业本身供需以及新产品周期的影响。历次的金融危机和泡沫破裂都会使得半导体行业在短期内下降，但是从长期来看，新产品的推出才是半导体行业持续发展繁荣的内在动力。半导体行业受行业本身供需以及新产品周期的影响。历次的金融危机和泡沫破裂都会使得半导体行业在短期内下降，但是从长期来看，新产品的推出才是半导体行业持续发展繁荣的内在动力。

半导体产业转移将经历从初期、中期、后期到新一轮产业转移后期4个阶段。目前中国大陆半导体产业还处于转移的初期，一方面受益于工程师红利和技术的进步，成本优势显现，进口替代空间大。考虑到IC制造需要巨额资本投入，国内半导体产业将首先从轻资产的IC设计业开始。以国内IC金融卡芯片为例，目前基本由恩智浦等国际厂商垄断，全部靠进口。“棱镜门”事件后国家对于信息安全日益重视，加上国产芯片华虹、同方国芯等国内IC设计厂商在技术水平上的不断进步，预计未来将批量生产，对国外芯片形成进口替代。

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2.1.1 分立器产业

半导体分立器件是指具有固定单一特性和功能，并且其本身在功能上不能再细分的半导体器件，如晶体管、二极管、电阻、电容、电感等。

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半导体分立器件行业上游为分立器件芯片及铜材等，下游覆盖传统4C产业（通信、计算机、消费电子、汽车电子）以及智能电网、光伏、LED照明等新兴应用领域。其中，分立器件芯片是制造半导体分立器件产品的主要原材料，约占产品成本的50%左右。半导体分立器件的直接下游企业包括汽车电子、电源电器、仪器仪表等生产厂家，并通过该等直接客户与汽车、计算机、家用电器等众多最终消费品配套。下游应用市场的需求变动对半导体分立器件行业的发展具有较大的牵引及驱动作用。近年来，受益于国家经济刺激政策的实施以及新能源、新技术的应用，下游最终产品的市场需求保持着良好的增长态势，从而为半导体分立器件行业的发展提供了广阔的市场空间。

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2.1.2 集成电路产业

集成电路产业可以分为IC设计、IC制造和IC封装测试，其中IC设计指根据市场需求，确定IC产品的设计要求，并将抽象的产品设计要求转化成特定的元器件组合，最终在芯片上予以实现的过程；IC制造指根据设计要求制作芯片的过程；IC封装测试是将芯片装入特定的管壳或用材料将其包裹起来，保护芯片免受外界影响。

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集成电路模式主要有两大类，一类是垂直一体化模式(IDM模式)。采用该模式厂商涵盖从IC设计、制造到封装测试等各业务环节，代表厂商有英特尔、三星等。另一类是专业代工模式，每个环节均由特定的厂商负责完成，包括无晶圆厂商(Fabless)，采用该模式的厂商仅进行芯片的设计、研发、应用和销售，而将制造、封装和测试外包，代表厂商如联发科；向IC设计公司提供生产制造专门服务的晶圆代工厂商(Foundry)，如台积电；专业从事IC封装测试的厂商，如日月光。

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2.2 商业模式

表 以英特尔(INTEL)[INTC.O]为例收入结构分解

2.3 技术发展

知识产权产业媒体IPRdaily和incoPat创新指数研究中心联合对2019年1月1日至10月31日这段时间在全球公开的半导体技术发明专利申请数量进行了统计，并发布了“2019年全球半导体技术发明专利排行榜（TOP100）”。

就所属国家和地域来看，入榜前十名企业主要来自7个国家和地区：日本占比38%，其次中国占比27%、美国占比19%、韩国占比6%，德国和荷兰均占比4%，瑞士占比2%。全球前十的分别是三星、台积电、京东方、LG、英特尔、华星光电、东芝、东京电子、应用材料公司、三菱电子。其中中国有5家专利件数均在600件以上：台积电（2168）、京东方（2147）、华星光电（1821）、紫光集团（822）和中芯国际（631）。

具体分析中国企业情况，入榜的中国企业前十名分别为台积电、京东方、华星光电、紫光集团、中芯国际、华虹集团、联电、华为、中航工业和德淮半导体，其中台积电和京东方居于榜首三星（5376件专利）之后，分别以专利件数为2168和2147位列第二、第三。

图 半导体产品链和技术

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按照富士电机和三菱电机的标准，目前IGBT芯片经历了7代：衬底从PT穿通，NPT非穿通到FS场截止，栅极从平面到Trench沟槽，最后到微沟槽。芯片面积、工艺线宽、通态饱和压陈、关断时间、功率损耗等各项指标经历了不断的优化，断态电压也从600V提高到6500V以上。每一代工艺癿提升都是对于材料更高效的利用。从1988年至今，每一代产品癿升级需要5年以上时间才能占领50%左右的市场。资料来源：资产信息网 千际投行

第一代(PT)：产品采用“辐照”手段，由于体内晶体结构本身原因造成“负温度系数”各IGBT原胞通态压降不一致， 不利于并联运行， 第一代IGBT电流只有25A， 且容量小， 有擎住现象，速度低。

第二代(改进PT)：采用“电场终止技术”，增加一个“缓冲层”在相同的击穿电压下实现了更薄的晶片厚度， 从而降低了IGBT导通电阻， 降低了IGBT工作过程中的损耗。此技术在耐压较高的IGBT上运用效果明显。

第三代(Trench-PT) ：把沟道从表面变到垂直面， 所以基区的PIN效应增强， 栅极附近载流子浓度增大，从而提高了电导调制效应减小了导通电阻；同时由于沟道不在表面，栅极密度增加不受限制，工作时增强了电流导通能力。国内主要是这一代产品。

第四代(NPT) ：目前应用最广泛的一代产品。不再采用外延技术， 而是采用离子注入的技术来生成P+集电极(透明集电极技术)，可以精准的控制结深而控制发射效率尽可能低，增快载流子抽取速度来降低关断损耗，可以保持基区原有的载流子寿命而不会影响稳态功耗，同时具有正温度系数特点。

第五代(NPT-FS)：在第四代产品“透明集电区技术”与“电场终止技术”的组合。由于采用了先进的薄片技术并且在薄片上形成电场终止层，大大的减小了芯片的总厚度，使得导通压降和动态损耗都有大幅的下降， 从而进一步降低IGBT工作中过程中的损耗。

第六代(NPT-FS-Trench) ：在第五代基础上改进了沟槽栅结构， 进一步的增加了芯片的电流导通能力，极大地优化了芯片内的载流子浓度和分布。减小了芯片的综合损耗。

第七代：英飞凌直接从第四代跳到第七代，因为第五代和第六代其实是过渡性的产品，不能真正的算一个代系。

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2.4 监管政策和标准

半导体行业的主管部门是国家发改委、工信部以及全国半导体设备和材料标准化技术委员会。半导体行业的管理体制是国家产业宏观调控下的市场调节机制，国家主管部门制定产业发展规划、发展政策，对行业进行宏观调控，行业协会对行业进行自律规范管理。行业自律管理机构为中国半导体行业协会。中国半导体行业协会（CSIA）是半导体行业的自律规范组织，北京、上海、江苏等半导体产业发达地区均成立了相应的半导体行业协会，其主要为区域性半导体行业的单位提供指导、协调和服务等。协会将会员分为六类，包括集成电路类、集成电路设计类、封装与测试类、半导体分立器件类、半导体支撑类、MEMS类。全国半导体设备和材料标准化技术委员会在国家标准化管理委员会和工信部的共同领导下，从事全国半导体设备和材料技术领域标准化工作的组织。标委会下设5个分技术委员会和6个工作组，工作范围涉及半导体材料、光伏材料、平板显示材料、LED照明材料、电子化学品、电子封装材料、电子工业用气体、微光刻、设备等。

随着我国经济的持续高速发展，半导体制造行业对国民经济增长的推动作用越来越明显，半导体技术的发展及广泛应用极大地推动了科学技术进步和社会经济发展，为国家重点支持的行业。近年来，国家相关部委出台了一系列的关于支持半导体制造行业结构调整、产业升级、促进下游应用市场消费、规范行业管理以及促进区域经济发展的政策法规。主要包括税收优惠、五年计划、发展纲要、重点领域指南等。

第三章 行业估值、定价机制和全球龙头企业

3.1 行业综合财务分析

图 半导体行业财务分析

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图 半导体行业估值变化和基准对比

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半导体整体来看，行业发展的增速远远高于GDP增速，收入增长属于高速发展行业。但值得注意的是，此行业的整体净利润率在5.5%左右，前期大量成本需要摊销和新研发的投入拉低了利润。

半导体行业估值方法可以选择市盈率估值法、PEG估值法、市净率估值法、市现率、P/S市销率估值法、EV/Sales市售率估值法、RNAV重估净资产估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF现金流折现估值法、NAV净资产价值估值法等。

3.2 发展和价格驱动机制

国内企业研发能力不足 电子元器件行业属于技术密集型行业，技术升级快，企业是否具有研发能力是其是否能取得竞争优势的必要条件。从半导体子行业到显示器件行业，关键部件的核心专利和技术里外资企业控制，国内众多企业只能做代工，或者组装，即便生产出相同的产品，也要向专利发明人支付大量的费用。劳动力成本上升 中国凭借庞大的人口优势，成为电子产品的主要消费市场。电子元器件行业在中国的发展非常迅速。尽管近年来增速有所下降，但收入绝对值仍在增长。电子元器件行业之所以在过去10年得到快速发展 离不开中国劳动力成本较低的贡献。随着刘易斯拐点的出现，中国人口红利逐渐减少，近年来劳动力成本在持续上升。电子元器件行业 时也属于劳动力密集型行业，在劳动力成本上升的情况下，自身的竞争优势进一步被削弱，行业价值更低。

3.3 竞争格局

市场竞争格局方面，半导体存储器件的主要市场由海外巨头公司掌握，国产公司处于相对落后的位置，但已经在各个细分行业展开追赶，并已获得显著的进展。DRAM市场由三星、美光、海力士垄断了95%的份额，目前国产厂商合肥长鑫已经开始量产并在官网上架了相关产品，紫光集团也已建立DRAM事业部准备建厂。NAND Flash的市场由三星、西数、铠侠等6家企业垄断。目前NAND Flash的发展方向是3D堆叠，国外先进企业均已纷纷开发出100层以上堆叠的NAND Flash。国产厂商长江存储已宣布128层产品研发成功，与国外先进企业的差距越来越小，已成为存储国产自主化的中坚力量。NOR Flash市场上我国企业已不落人后，兆易创新的市占率已位居全球前三，仅次于华邦和旺宏。武汉新芯拥有自主的NOR Flash产能。

3.4 国内重要上市企业

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图 国产芯片替代产业链

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3.5 全球半导体重要竞争者

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表 全球主要半导体上市公司

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英特尔是美国一家以研制CPU为主的公司，是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商，它成立于1968年，具有52年产品创新和市场领导的历史。1971年，英特尔推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。在2016年世界五百强中排在第51位。2016年4月，英特尔推出处理器至强7290F采用了多达72个处理器核心，成为英特尔核心数最多的处理器。2019年2月，英特尔推出至强铂金9282，它有112个线程，是线程最多的处理器。2014年8月14日，英特尔6.5亿美元收购Avago旗下公司网络业务。2015年12月斥资167亿美元收购了Altera公司。2016年4月底，原定在2016年推出的移动处理器凌动产品线的两个新版本取消发布，英特尔将会退出智能手机芯片市场。

三星电子是韩国最大的电子工业企业，同时也是三星集团旗下最大的子公司。1938年3月三星电子于韩国大邱成立，创始人是李秉喆。现任会长是李健熙，副会长是李在镕和权五铉，社长是崔志成，首席执行官是由权五铉、申宗钧、尹富根三位组成的联席CEO。

在世界上最有名的100个商标的列表中，三星电子是唯一的一个韩国商标，是韩国民族工业的象征。

Hynix 海力士芯片生产商，源于韩国品牌英文缩写"HY"。海力士即原现代内存，2001年更名为海力士。海力士半导体是世界第三大DRAM制造商，也在整个半导体公司中占第九位。海力士半导体以超卓的技术和持续不断的研究投资为基础，每年都在开辟已步入纳米级超微细技术领域的半导体技术的崭新领域。另外，海力士半导体不仅标榜行业最高水平的投资效率，还正在展现意义非凡的增长势力。海力士半导体不仅作为给国家经济注入新鲜血液的发展动力，完成其使命，同时不断追求与社会共同发展的相生经营。海力士半导体为发展成为令顾客和股东满意的先导企业，将尽心尽责，全力以赴。

第四章 未来行业展望

我国半导体尚未形成体系，具备较大进口替代空间。半导体产品种类繁多，主要分为集成电路、分立器件、光电子器件和微型传感器等。我国企业在四类半导体产品中均有产品，但高端产品仍严重依赖进口；其中，集成电路是最复杂、技术难度最高的半导体产品。半导体产业是一个国家工业的明珠，直接体现国家的综合国力。

国内需求充足，贸易逆差持续扩大。中国集成电路市场规模虽然大，但不可回避的问题是其自给率偏低，这也表明国内有极大的进口替代空间。

半导体作为国家战略新兴产业，将成为经济增长的新火车头。半导体产业等战略性新兴产业以重大技术突破和发展需求为基础，对经济社会全局和长远发展具有重大的引领带动作用。经过近几年国家投入力度的加大和政策措施的扶持，战略性新兴产业已初步夯实了发展基础，将逐渐形成新的核心竞争力。

（作者：千际投行 ）

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