（報告出品方：申萬宏源研究）

預計2022半導體市場增速4.4%，增速放緩

2021年全球半導體市場規(guī)模達5559億美元，同比+26%，為近十年最大增幅。2021年，隨著5G移動通信、汽車電子（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）、工業(yè)電子、人工智能、云計算、各類消費電 子產(chǎn)品等終端市場需求的快速增長，行業(yè)“缺芯”的情況進一步加??；全球汽車電子芯片供應緊繃，部 分車企被迫間歇性停產(chǎn)。 2021年半導體景氣高增形成高基數(shù)，2022年增長降速是必然。WSTS預計，2022年全球半導體市場規(guī)模達5801億美元，同比+4.4%。分區(qū)域看，WSTS預計除亞太地區(qū)外，所有地理區(qū)域都將呈現(xiàn)兩位數(shù)的增長。其中美洲地區(qū)市場增速領 先，預計達17%，歐洲市場增長12.6%，日本市場增速10%，除日本外的亞太地區(qū)市場增速為-2%。

國產(chǎn)替代仍為主旋律

全球市場主流芯片2022增速情況： WSTS預計大部分主要類別的產(chǎn)品銷售將實現(xiàn)兩位數(shù)增速，其中邏輯類產(chǎn)品增長14.5%，模擬 產(chǎn)品增長20.8%，傳感器產(chǎn)品增長16.3%，分立器件增長12.4%，光電類產(chǎn)品預計今年市場規(guī) 模與去年大體持平，微漲0.9%。國產(chǎn)替代空間大，2021年中國半導體市場自給率為18%，預計2030年有望達到42%。 低國產(chǎn)化率的半導體產(chǎn)品：CPU、GPU、FPGA，存儲芯片DRAM、NAND，高端模擬芯片以 及IGBT、SiC等功率器件，仍處于國產(chǎn)化初期。半導體產(chǎn)業(yè)鏈上游材料、設備綜合國產(chǎn)化率不足10%。

下游賽道狀況迥異，汽車電子景氣度引領行業(yè)

半導體下游主要包括數(shù)據(jù)中心，手機，汽車電子，工控，消費電子，通訊等賽道； 不同賽道市場空間迥異。按照下游終端需求來看，半導體數(shù)據(jù)中心、手機、汽車電子、工業(yè)控制、消費電子、通訊 等領域占比分別為35%、30%、10%、10%、9%、6%。 全球半導體市場受下游需求變化影響，行業(yè)呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)性景氣狀態(tài)，汽車電子領域需 求持續(xù)向上，維持持續(xù)增長。2022年全球新能源汽車銷量達1050萬量。全球新能源汽車滲透率不斷提升，據(jù) Marklines預計，2025年全球新能源汽車銷售量將超過2100萬臺，2021-2025年CAGR增 長超過30%。

汽車智能化+電動化持續(xù)拉升汽車半導體景氣度

汽車電動化+智能化，帶動主控芯片、存儲芯片、功率芯片、通信接口芯片、傳感 器芯片等芯片快速發(fā)展，芯片單位價值不斷提升，整車芯片總價值不斷提升。根據(jù)電動化來看，三電系統(tǒng)對半導體的需求提升明顯，根據(jù)汽車芯片應用牽引創(chuàng)新發(fā)展論 壇統(tǒng)計顯示，電動車半導體含量約為燃油車的2倍； 根據(jù)智能化來看，智能座艙、智能駕駛對半導體提升需求明顯，智能車半導體含量是傳統(tǒng) 車的數(shù)倍。

IC強勢應用之MCU

MCU市場空間廣闊，行業(yè)增速穩(wěn)定，據(jù)IC Insight數(shù)據(jù)，2020年全球MCU市場規(guī)模 約為207億美元，到2023年可達248億美元； 2020年國內(nèi)MCU芯片市場規(guī)模達269億元，隨著汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)領域發(fā)展，預計 2025年中國MCU芯片市場規(guī)模有望達到483億元。

行業(yè)競爭格局來看，國產(chǎn)MCU廠商市占率較低，長期受益于提升空間充足。 全球MCU市場格局較為集中，根據(jù)IC Insights，2021年全球MCU市場份額中，恩智浦（NXP）、 微芯科技（Microchip）、瑞薩電子（Renesas）、意法半導體（STMicroelectronics）、英飛凌 （Infineon）五大廠商占據(jù)了82%的市占份額；根據(jù)IC Insights，國產(chǎn)MCU廠商合計市占率不足12%，主要集中在消費類市場，可拓展空間充足；缺貨導致國產(chǎn)MCU廠商導入節(jié)奏加速，在汽車、工業(yè)乃至消費類賽道，國產(chǎn)MCU認證節(jié)奏持續(xù)加快。

強勢國產(chǎn)替代芯片F(xiàn)PGA

FPGA行業(yè)快速成長+國產(chǎn)替代進入快車道。國內(nèi)市場，F(xiàn)rost&Sullivan數(shù)據(jù)顯示，以出貨量統(tǒng)計，2019年國產(chǎn)廠商份額占比不足15%。以營收 計，2019年Xilinx、Altera、Lattice、安路科技四者在中國市場的收入比為56.69%：37.04%： 5.35%：0.93%。測算得2021年安路科技在四者中國市場收入總和的占比已經(jīng)由0.93%提升至 5.29%，國產(chǎn)替代進入快車道，且遠未觸及替代空間上限。據(jù)Frost&Sullivan預測2022、2023年的國內(nèi)行業(yè)增速將達到18.10%、19.68%，行業(yè)增長迅猛，帶 動國產(chǎn)廠商收入提升。 FPGA國產(chǎn)化領軍：安路科技、復旦微等。統(tǒng)計國內(nèi)3家FPGA相關(guān)上市公司，相關(guān)板塊的營收從2018 年的7.98億元增長至2021年的44.34億元，3年CAGR為77.14%。

中國FPGA行業(yè)市場規(guī)模分布如何？國產(chǎn)替代有多大市場空間？ 1）市場規(guī)模分布：2022年，28nm以上制程、500K LUT以下 民用FPGA國產(chǎn)替代空間：109.62億元。國內(nèi)民用FPGA廠商安路科技的產(chǎn) 品系列替代空間極為廣闊。包括安 路科技的ELF系列、EG系列、PH系 列。其中40nm-65nm系列產(chǎn)品已 從2019年開始逐步放量。 28nm系列產(chǎn)品為下一重要發(fā)力 點。PH系列、LOGO2系列均于 2020年開始量產(chǎn)，并于2021年初步 放量，二者市場規(guī)模尤為廣闊，將 與同類型產(chǎn)品在36.54億元的市場中 競爭，伴隨著國產(chǎn)FPGA軟件生態(tài)不 斷完善，預計28nm系列后續(xù)放量將 成為國產(chǎn)替代的下一重要發(fā)力點。 此外，隨著高研發(fā)投入下的產(chǎn)品線 快速擴張，預計下一代FPGA推出 后國產(chǎn)替代空間將會增加至150億 元以上。

以通信、工業(yè)、宇航等市場加速FPGA國產(chǎn)替代 。Frost&Sullivan數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)PGA國內(nèi)市場規(guī)模從2018年的115.6億元增長到2021年的176.8 億元，3年CAGR為15.21%。2022年-2025年，F(xiàn)PGA國內(nèi)市場規(guī)模有望從208.8億元增長到 332.2億元，3年CAGR為16.74%。 未來隨著通信市場的擴張，以及工業(yè)控制等領域的持續(xù)發(fā)力，國內(nèi)市場占比可持續(xù)保持30%以上，其 中工業(yè)領域及通信市場規(guī)模未來3年CAGR分別為15.63%及17.43%。

強勢國產(chǎn)替代芯片模擬芯片

市場空間廣闊，歐美廠商占主導，國產(chǎn)替換機會充足。全球模擬芯片市場規(guī)模穩(wěn)定增長。根據(jù)IC Insight顯示，2018年-2023年全球模擬芯片銷售額 預計從588億美元提升至779億美元，占全部集成電路銷量的16%左右，保持穩(wěn)定。不同于整 個集成電路行業(yè)周期波動性較強特點，模擬芯片行業(yè)因下游應用領域廣泛，單機模擬芯片用量 提升等波動性小，呈現(xiàn)弱周期性穩(wěn)定增長態(tài)勢。中國模擬芯片市場規(guī)模巨大且穩(wěn)定增長，但自給率較低，替代成長空間大。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究 院的數(shù)據(jù)，2021年中國模擬集成電路市場規(guī)模為2731億元，同比增長9.1%，2021年國產(chǎn)化 率為15%。

格局方面，全球模擬芯片市場份額主要由海外歐美企業(yè)占據(jù)，國產(chǎn)替代空間巨大。 根據(jù)IC Insights統(tǒng)計，2021年全球第一大模擬芯片廠商德州儀器市場占有率為19%， CR10 68%，整體競爭格局較為分散。絕大部分國內(nèi)模擬集成電路廠商起步較晚，研發(fā) 投入相對較低，產(chǎn)品以中低端芯片為主，而且在價格上競爭激烈。近年來，隨著技術(shù)的 積累和政策的支持，部分國內(nèi)公司在高端產(chǎn)品方面取得一定的突破，逐步打破國外廠商 壟斷，面臨著廣闊的國產(chǎn)替代空間。

半導體設備核心環(huán)節(jié)

半導體設備，即在芯片制造和封測流程中應用到的設備。在整個芯片制造和封測過程中，會經(jīng)過上 千道加工工序，涉及的設備種類大體有九大類，細分又可以劃出百種不同的機臺，占比較大的主要 有：光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備、離子注入機、測試機、分選機、探針臺等。光刻的本質(zhì)是把臨時電路結(jié)構(gòu)復制到硅片上，這些結(jié)構(gòu)首先以圖形形式制作在掩膜版上；光源透過掩膜 版將圖形轉(zhuǎn)移到硅片表面的光敏薄膜上。 刻蝕是利用化學或者物理的方法將晶圓表面附著的不必要的材質(zhì)進行去除的過程。 薄膜的沉積，是一連串涉及原子的吸附、吸附原子在表面擴散及在適當?shù)奈恢孟戮劢Y(jié)，以漸漸形成薄膜 并成長的過程。 半導體清洗設備針對不同的工藝需求，對晶圓表面進行無損傷清洗以去除半導體制造過程中的顆粒、自 然氧化層、金屬污染、有機物、犧牲層、 拋光殘留物等雜質(zhì)。

國內(nèi)晶圓廠投產(chǎn)拉動半導體設備需求

晶圓廠資本開支整體呈上升趨勢，并且北美半導體設備支出2021年已創(chuàng)新高，行業(yè)景 氣度持續(xù)向好。 根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021-2022年全球?qū)⑿略?9座晶圓廠陸續(xù)進入建設階段，其中中國大陸8座。 到2024年，全球12英寸晶圓廠數(shù)量將達到161座，產(chǎn)能達700萬片/月，其中中國大陸12英寸 晶圓廠2024年產(chǎn)量將達150萬片/月，占全球約21%。

隨著全球半導體產(chǎn)業(yè)向中國大陸轉(zhuǎn)移，中國大陸半導體設備產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。 中國大陸半導體設備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展推動其在全球市場的份額的不斷提升，2020年中國大陸半 導體設備銷售額占全球市場比例達26%，同比提升3個百分點。 新增晶圓廠建設快速拉動了對半導體設備的需求，目前設備供應主要由海外企業(yè)壟斷，但國內(nèi) 企業(yè)已在部分細分領域陸續(xù)取得突破，加速國產(chǎn)設備的驗證及供應鏈導入是必然趨勢，在行業(yè) 景氣周期上行及國產(chǎn)化的推動下，我們認為，國內(nèi)設備企業(yè)將迎來快速發(fā)展階段。 部分國內(nèi)企業(yè)是在國家政策及資金支持下，進行相應設備的研發(fā)，并已經(jīng)逐步取得階段性成果， 并且訂單快速增長，各細分領域逐個擊破的策略已初見成效，涂膠顯影、CMP、清洗等領域相 繼發(fā)展出優(yōu)秀的國內(nèi)供應商，并未因?qū)袌鲆?guī)模相對較小而放緩研發(fā)進度，2020年部分環(huán)節(jié) 的國產(chǎn)化比例較2016年已有顯著提升，適合我國行業(yè)發(fā)展的階段及其規(guī)律，進一步提升整體設 備國產(chǎn)化水平。

第三代半導體特點卓越，發(fā)展迅速

第三代半導體材料以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為代表，因具有寬禁帶、高電 導率、高熱導率、高抗輻射能力等優(yōu)點，更適合在高壓、高頻、高功率、高溫等領域中 應用，例如射頻通信、雷達、電源管理、汽車電子、電力電子等 。與第一代半導體材料Si相比，碳化硅具備更高的擊穿電場強度、飽和電子漂移速率、熱導性和 熱穩(wěn)定性 。碳化硅器件更高效節(jié)能、更能實現(xiàn)系統(tǒng)小型化：1）碳化硅更低的導通電阻阻值有利于模塊的 小型化；2）碳化硅高頻的特點有利于周邊部品的更小型化；3）碳化硅更耐高溫的特點使得器 件冷卻結(jié)構(gòu)簡潔化。

縱觀碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈：襯底與外延占據(jù)70%的生產(chǎn)成本

襯底與外延占據(jù)70%的碳化硅器件成本。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，碳化硅器件的成本 構(gòu)成中，襯底、外延、前段、研發(fā)費用和其他分別占比為47%，23%，19%，6%， 5%，襯底+外延合計約70%，是碳化硅器件制造產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分。受制于材料端的制備難度大，良率低，產(chǎn)能小，目前碳化硅襯底及外延層的價值量明顯高于硅 材料（12英寸硅晶圓襯底+外延的價值量占比約11%） 。襯底和外延層的缺陷水平的降低、摻雜的精準控制及摻雜的均勻性對碳化硅器件的應用至關(guān)重 要。

襯底：海外廠商壟斷，但國產(chǎn)替代空間大

海外廠商壟斷碳化硅襯底市場，但國產(chǎn)替代空間大 。 2020年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場中，Wolfspeed獨占62%的市場份額，CR3約89%，國內(nèi) 份額最大的天科合達僅占4%。2020年全球半絕緣型碳化硅襯底市場中，Wolfspeed、II-VI分 別占33%、35%的市場份額，CR2約68%，國內(nèi)山東天岳占30%。未來幾年，我們認為隨著國內(nèi)外新能源車和光伏發(fā)電等下游需求不斷增長，碳化硅襯底的市場 規(guī)模有望快速增長。Wolfspeed預測，2026年碳化硅襯底市場規(guī)模有望達到17億美元， 2022-2026年復合增速達到25%。

外延：質(zhì)量對器件影響大，中國企業(yè)相繼布局

外延設備國外壟斷，國內(nèi)以外延晶片為切入點 。 外延設備被行業(yè)四大龍頭企業(yè)德國的Aixtron、意大利的LPE、日本的TEL和Nuflare所壟斷，主 流SiC高溫外延設備交付周期已拉長至1.5-2年左右，中國難以進入技術(shù)壁壘較高的外延設備領域， 以外延晶片生產(chǎn)為主要切入方向。外延是指在碳化硅襯底上，經(jīng)過外延工藝生長出特定單晶薄膜。 外延層對器件性能影響大，處產(chǎn)業(yè)鏈中間環(huán)節(jié)；碳化硅外延晶片市場呈現(xiàn)出雙寡頭壟斷 格局，海外廠商占據(jù)主要市場 。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2020年全球碳化硅外延晶片市場中，Wolfspeed占52%，Showa Denko占43%， CR2共占95%。中國廠商相較于海外廠商在外延晶片生產(chǎn)技術(shù)上稍有落后，目前中國SiC外延晶 片主要產(chǎn)線均為4英寸和6英寸,而美國、日本已開始試產(chǎn)8英寸的SiC外延晶片。

碳化硅器件：下游應用廣泛，新能源拉動需求提升

碳化硅功率器件在新能源汽車、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、家電等領域均有廣 泛應用前景。2021年碳化硅功率器件分別在新能源汽車、電源、光伏等領域應用占比 為30%、22%和15%。 根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，全球碳化硅功率器件市場規(guī)模預計將從2021年10.9億美元增長至2027年62.97 億美元，CAGR達34%，其中新能源車（主逆變器和充電機）、光伏及儲能系統(tǒng)貢獻了主要增 量。新能源車將由從2021年6.85億美元增長至2027年49.86億美元，為最大增量領域；光伏及 儲能預計2027年增長至4.58億美元；此外軌道交通領域預計也會為功率器件市場貢獻超過1億 美元的增量空間。

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精選報告來源：【未來智庫】。「鏈接」