（报告出品方/作者：东海证券，周啸宇）

1.半导体供应紧张状况持续

今年以来，全球各制造领域尤其是汽车行业遭遇的半导体元件短缺成为了市场关注的 焦点。自 2020 年 12 月大众公司传出停产消息以来，陆续有多家汽车制造商因芯片短缺遭 遇了短暂停产。从上游交货期看，几家主要车用半导体供应商的交货期都出现了明显的延 长趋势，部分厂商的交货期甚至要达到一年左右。芯片行业整体的平均交货期在 4 月时已 经延长到了 17 周。而自 3 月起，汽车制造商的停产事件变得更加频繁，且影响范围覆盖 到了欧美、日韩以及中国国内的汽车品牌。中汽协也在近期发布 4 月汽车产销量时表示， 芯片供应问题对企业生产的影响可能重点从二季度开始显现。从问题发生的源头来看，此 次广泛的半导体器件供给不足最早可追溯到去年 10 月，发展到目前阶段是多种因素综合 导致的结果。

1.1.需求端驱动因素

从半导体需求端来看，全球疫情带来的居家办公、线上学习时间的增长以及各国积极 开展的消费推动政策都明显地带动了各类电子产品需求量的增长。以个人电脑为例，2020 年全球 PC 市场出货量同比增长 13.1%，达到 3.03 亿台。平板电脑出货量达到 1.64 亿台， 同比增长 13.6%。相比之下，2019 年全球 PC 出货量增速仅有 4.8%，平板电脑出货量更 是较 2018 年下降了1.5%，且处于连续下降的趋势中。从 20Q4出货量继续保持高位来看， PC 类电子产品年内有望保持增长趋势。

从汽车领域的需求来看，2020 年上半年由于受到疫情冲击的影响，全球汽车需求一 度陷入萎靡，4 月时全球汽车销量同比下降了 43%。截止到 3 月，就有包括戴姆勒、大众、 菲亚特、标致等 12 家的海外汽车制造商已经关停或计划关停的工厂超过 100 家，全球各 大整车厂商纷纷加入了芯片砍单的行列。而到了下半年，全球疫情蔓延得到初步控制，汽 车需求迎来了快速回暖。到 9 月时，销量已经基本恢复到 19 年同期的水平。而新能源汽 车的销量表现更是超出市场预期，全年销量超过 320 万辆，同比增长了近 40%。汽车行业 需求端的恢复速度远超整车厂预期，厂商集中订购车用芯片给供应链带来了比较大的压力。 由于芯片厂排产一般要早于整车出货 5 到 6 个月，因此在疫情初期车厂减少芯片订单后， 在汽车销量快速回暖上升时错过了可用的晶圆产能，导致当下汽车芯片的出货速度无法满 足下游车企的需求。

智能手机厂商提前备货占用晶圆产能

自 2019 年被美国列入实体名单后，华为有明 显的提升自身存货储备的趋势，尤其在去年的 9 月 15 日断供日前从台积电等供应商处提 前下单，囤积了大量芯片储备。同时，其他手机厂商尤其是正在开拓欧洲、非洲等海外市 场的国产品牌为了预防可能出现的冬季疫情反复、供应链再度封锁的情况，选择提前下单 锁定上游产能，都进一步推动了超预期的半导体需求增长。

1.2.供给端驱动因素

从半导体供给端来看，全球疫情蔓延对去年各地晶圆厂的开工率造成了一定程度的影 响。同时，晶圆产能的扩张会受到光刻机等核心制造设备供应的制约，产能扩张速度相对 较慢。2018-2019 年受到下游需求收缩及中美贸易战等因素的影响，芯片制造企业的扩产 意愿整体不高，体现在这两年的半导体设备销售额同比出现了下滑，并最终反映到行业近 阶段的产能增长不足上来。

同时，汽车行业所使用的的半导体元器件主要使用成熟制程产能，并非近几年来行业主要扩产的先进制程，全球供给能力基本固定。其中 8 英寸晶圆的需求量占到了车用半导 体需求中的 79%，而对应更高制程的 12 寸晶圆需求占比仅为 12%。

从晶圆需求量看，车用半导体晶圆总需求将从 2018 年的约 200 万片每月增长到 22 年的 315 万片每月，其中 8 寸片的年均需求增长率将超过 10%。而据 SEMI 统计，2013 年到 2019 年全球 8 英寸晶圆产能的复合增速仅有 3%左右，明显低于车用芯片的需求增 长速度。

1.3.突发事件加剧行业供给不足

除了供需端因素外，行业内的各种突发状况也加剧了半导体行业特别是车用芯片供给 不足的情况，包括：2020 年 10 月，美国制裁中芯国际，影响其扩产进程；11 月，意法半 导体等欧洲半导体工厂发生频繁罢工；2021 年 2 月，美国德州暴雪，三星、恩智浦、英 飞凌晶圆厂受灾停工；2 月，日本福岛地震，瑞萨电子、信越化学等企业产线受损；3 月， 日本瑞萨电子工厂火灾；4 月至今，全球晶圆代工重镇中国台湾地区遭遇历史性旱灾等。

从近期的行业动态来看，部分因突发事件受到影响的车用半导体产能已有逐步恢复迹 象，一些关键性的半导体零部件的供应恢复后有利于下游汽车等下游应用端的产能恢复， 从而带动整个行业的需求增长。今年三到四季度半导体产业链有机会迎来一个量价齐升的 有利局面。经历此次缺芯事件，可以预计汽车制造商以及一二级供应商都会进一步加大引 进多家供应商的力度来保证突发状况下车用半导体产品的正常供应，为国产半导体领域的 发展带来机遇。

2.设备端：持续受益于下游资本开支增长

各大晶圆厂制程竞争激烈，资本开支持续扩张。自2020 年以来，全球几大核心晶圆 制造商均抛出了超越市场预期的资本开支计划，虽然此后受到新冠疫情全球性扩散的冲击， 但从行业销售规模的增长趋势来看，下游市场对于半导体设备的整体需求并未减弱。目前 各大晶圆厂仍在积极进行制程竞赛，未来将持续投入先进制程的量产推进。

国内晶圆厂近几年进入投产高峰期。在集成电路市场快速成长的背景下，国内集成电 路制造领域迎来了快速扩张期。

国内晶圆制造规模扩张有望拉动上游产业发展。根据 IC Insights 的数据，2019 年， 中国大陆纯晶圆代工销售额达到 114 亿美元，较 2018 年增长 6%，是全球唯一实现正增 长的地区。而随着国内晶圆制造产能的持续释放，产业链上游的半导体设备环节也将迎来 难得的成长机遇期。

全球半导体设备市场目前仍由美国主导，对国内行业发展形成不利。在 2019 年全球 半导体设备厂商前 5 位中，应用材料、泛林半导体、科磊均为美国企业。以这三家企业为 代表的美国半导体设备厂商占据了全球市场中超过 40%的份额。无论是中国台湾地区的代工厂， 还是内地晶圆制造企业所使用的核心设备中都有相当一部分来自美国，因此设备环节在中 美贸易摩擦的环境中极容易成为遏制国内产业链正常运转的关键性一环。

半导体设备国产化率仍较低，大基金二期有望持续助力行业发展。目前国内半导体 设备国产化率普遍低于 20%，对此国家集成电路大基金二期提出：“二期基金将对在刻蚀 机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持，推动龙 头企业做大做强，形成系列化、成套化装备产品。同时加快开展光刻机、化学机械研磨设 备等核心设备以及关键零部件的投资布局，保障产业链安全。”在大基金的有力推动以及外 部环境催化的共同作用下，半导体设备领域的重要性将进一步凸显。

3.材料端：硅片替代空间值得关注

硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是 用硅基材料制作的。半导体制造材料主要包括硅片、电子特气、光掩膜、光刻胶配套化学 品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品与溅射靶材等。其中硅片作为最主要的原材料，成本 占比接近 37%。

半导体硅片的尺寸（以直径计）主要包括 50.8mm（2 英寸）、76.2mm（3 英寸）、100mm （4 英寸）、150mm（6 英寸）、200mm（8 英寸）与 300mm（12 英寸）等规格。截至 2019 年，应用于半导体领域的硅片中，12 英寸占比 70%，8 寸占比 23%，6 寸及以下约占 6%。 整体来看，大尺寸硅片的应用占比正在持续提升。

向大尺寸硅片演进能够提高生产效率并降低成本。硅片尺寸越大，在单片硅片上制 造的芯片数量就越多，单位芯片的成本随之降低。同时，在圆形硅片上制造矩形的芯片会 使硅片边缘处的一些区域无法被利用，会导致部分硅片面积被浪费。硅片的尺寸越大，相 对而言硅片边缘的损失会越小，有利于进一步降低芯片的单位成本。在同样的工艺条件下， 12 英寸（300mm）半导体硅片的可使用面积超过 8 英寸（200mm）硅片的两倍以上，可 使用率（衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标）达到 8 寸硅片的 2.5 倍左右。

中国大陆半导体硅片销售规模增长快于全球平均。2016 到 2018 年间，中国大陆半 导体硅片销售额从 5.00 亿美元上升至 9.92 亿美元，年均复合增长率高达 40.88%，远高 于同期全球半导体硅片的复合增长率 25.65%。作为全球最大的半导体产品终端市场，同 时随着国内芯片制造产能的持续扩张，内地半导体硅片市场的规模也有望继续以高于全球 市场的速度增长。

汽车电子化率提升以及自动驾驶技术的不断成熟将带动汽车电子系统市场高速成长。 汽车电子市场规模的增长主要源于传统车辆在电子功能方面的扩展、自动驾驶技术的不断 成熟以及电动汽车行业的快速成长。SUMCO 预计全球汽车电子系统市场在 2018-2030 年 的复合增速将达 6.3%。

汽车电子市场规模扩大将拉动特别是 8英寸硅片需求。汽车电子芯片主要使用8 英寸 及以下抛光片与 SOI 硅片。近年来，车用功率器件、传感器等领域的生产商开始将部分产 能从 6 英寸转移至 8 英寸。汽车电子市场规模的扩大将拉动 8 英寸抛光片与 SOI 硅片的需 求，该领域的需求自 2018 到 2022 年的复合增速预计将达到 11%（等效 8 英寸）。

全球半导体硅片市场未来有望迎来需求量的持续增长。根据 SUMCO 在 2020 年三季 度公布的数据，全球 12 英寸硅片市场需求约 660 万片/月，8 英寸需求约 500 万片/月。随 着远程办公和 5G 通信服务的普及，预计 12 寸硅片的需求将继续稳定增长，尤其是对智能 手机和数据中心中的逻辑芯片的需求。尽管新冠疫情导致全球经济下滑，但 2020 年下半 年以来 8 英寸晶圆的需求已经开始恢复，增长主要来源于汽车电子的需求，预计 2021 年 及之后的需求量也将迎来全面回暖。

从中国大陆的供需格局来看，供给缺口目前仍然存在。智研咨询预测，随着我国晶圆 产线大规模投产，2020 年我国 12 英寸硅片需求量将达 105 万片/月，8 英寸硅片需求量将 达 96.5 万片/月，如果以 2018 年底国产硅片投产产能计算，2020 年我国 12 寸硅片的供 需缺口为 95 万片/月，8 寸硅片的供需缺口为 44.5 万片/月。大硅片供给量增速低于需求量 增速，国内芯片制造商在大规模扩产下急需补足硅片来源，为国产硅片制造商带来了机遇。

国内晶圆厂曾遭砍单，倒逼大尺寸硅片国产化进程加速。从历史经验来看，硅片巨头 SUMCO 曾在 2017 年 5 月全球硅片缺货时选择砍掉中国大陆 NOR Flash 厂武汉新芯的硅 片订单，优先供货给台积电、英特尔等大厂以保证其硅片供给，类似的行为将加剧我国大 尺寸硅片不足的困境。为了预防此类事件再次发生，国内芯片厂商有必要增加对国产大硅 片的使用量。

本土硅片厂商陆续开启大硅片扩产计划。近年来，在内地半导体市场需求持续扩张， 以及巨大的硅片供给缺口存在的背景下，国内各大半导体硅片厂商纷纷发布了投产规划。 不仅有以超硅半导体、硅产业集团、中环股份等为代表的国产硅片厂商，还包括国际硅片 大厂在大陆的合资企业如郑州合晶（中国台湾合晶投资）等。而其中 8 英寸、12 英寸的大 尺寸硅片成为了内地硅片厂商扩产的重点。

根据芯思想研究院的数据，截至 2020 年 12 月，中国大陆拥有量产 12 英寸生产线的 公司有 15 家，到 2021 年底前还将有新公司进入。而在产能方面，截至 2020 年底国内 12 英寸硅抛光片装机月产能约 42 万片，到 2021 年底则将增长 3 倍至 150 万片/月以上的规 模。考虑到装机产能与实际产量的差别，以及目前国内 12 寸硅片装机产能中超过 90%为 控片、挡片等测试片产品，国内 12 英寸晶圆的国产供给缺口在一定时间内仍将存在。

行业竞争格局——市场集中度高。半导体硅片市场目前主要被日本、德国、韩国、 中国台湾等国家和地区的知名企业占据，前六大厂商合计市场份额达 92%。其中，日本企 业信越化学和 SUMCO 合计份额接近一半。12 英寸硅片集中度更高，前五大厂商占比高 达 96%。

大陆是全球硅片重要需求市场，但国产自给率低，未来替代趋势值得关注。随着中 国大陆晶圆代工厂的陆续崛起，2020 年中国大陆 12 英寸硅片需求量的全球占比超过了 15%，但国产化率仍旧很低。同时，国产硅片厂商的产能利用率以及正片比率都比较低， 在国内 8 英寸领域的产能占比也不到 50%。随着规划产能的逐步落地，未来国产硅片的替 代趋势值得关注。

4.封测端：中国台湾及东南亚疫情或带来转单利好

6 月，中国台湾半导体封测大厂京元电子（King Yuan Electronics）竹南厂发生聚集 性感染事件，确诊人数此后连续上升，截至 6 月 14 日，京元电子厂共有 332 人确诊。京 元电子是目前全球半导体领域第七大的封装测试企业，同时作为偏重测试业务的企业，公 司测试营收排名全球第二。在封测行业中，还有包括行业龙头日月光（30%），以及力成科 技（8%）、南茂科技（2%）等公司均为中国台湾地区企业。而相对其他产业链环节，大陆半导 体行业在封测领域具有较强的市场竞争力，包括长电科技（12%）、通富微电（5%）、华天 科技（4%）等公司均能排入市场占有率的前十名。

针对此次疫情爆发，京元电子宣布相关厂区自 4 日夜班到 6 日日班停工 2 天，进行厂 区消毒以及全员自筛。此后，随着感染人数的增多，相关部门要求该公司的外籍移工自本 月 7 日起全面停工 14 天，京元电预估 6 月产量将减少 30%至 35%。

目前，中国台湾半导体产业链在全球地位领先，晶圆代工、封装测试产值均位居全球 第一，IC 设计位居全球第二。2020 年，中国台湾地区半导体产值已经超越韩国，跃居全球第 二，仅次于美国。作为全球半导体晶圆制造环节重镇，中国台湾企业中台积电（56%）、联电（7%） 在全球市场中的排名稳居前五位。

从中国台湾地区疫情发展状况来看，虽然近几日已经有了初步控制住的迹象，但这一波疫 情已经对今年半导体产业链的正常供给造成了不可逆的负面影响。

作为半导体封测重镇，东南亚地区的疫情同样值得关注。东南亚在全球封测的市占率 为 27%，其中马来西亚占据了一半的份额，聚集了多家跨国企业生产线。因疫情恶化，马 来西亚政府此前宣布从 6 月 1 日起实施全面封锁管制，持续到 14 日，也对当地的半导体 封测行业的正常供给已经产生了一定的负面影响。

考虑到台厂停工、东南亚封锁等因素影响当地半导体封测产能，将可能导致部分订单 转向大陆企业，封测端企业尤其是龙头上市公司的后续业绩或将受益。

5.功率器件：新能源汽车拉动 IGBT 增长空间

IGBT 是 Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT 是由 MOSFET 和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为 MOSFET，输出极为 PNP 晶 体管，它融合了这两种器件的优点，既具有 MOSFET 器件驱动功率小和开关速度快的优 点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于 MOSFET 与功率晶 体管之间，可正常工作于几十 kHz 频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛 的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

国内 IGBT 市场规模有望加速增长 。2019 年国内 IGBT 市场规模达到 22.14 亿美元， 较 2016 年 14.93 亿美元的数据有了较大幅度增长，年复合增长率达到 14%。同时，国内 IGBT 市场规模占全球比例也已经达到 45.78%。随着新能源汽车、轨道交通、智能电网等 领域的加速发展趋势，国内 IGBT 需求在未来几年内有望呈现加速增长趋势。

新能源汽车领域拉动行业规模扩张。根 据 Yole 的数据 ， 目前 功 率 半导 体 IGBT/MOSFET 的应用领域中，新能源汽车及工业占据主要地位。预计到 2023 年，新能 源汽车领域IGBT/MOSFET 的市场空间将达到37亿美元，年均复合增长率预计高达8.2%， 显著高于其他领域增速。

IGBT 是新能源汽车中最为核心的部件之一，主要应用于以下几个方面：

1、电控系统：大功率直流变交流（逆变器的功能）后驱动汽车电机；

2、车载空调控制系统：小功率直流/交流逆变；

3、充电桩：在智能充电桩中 IGBT 模块被作为开关使用，IGBT 模块占到了直流充电 桩 30％的原材料成本；

新能源汽车的半导体组件物料成本相较传统燃油车有较大幅度提升，其中功率半导体 用量提升显著。传统燃油车中功率器件用量约 50 美元/辆，而电动汽车按类型的功率器件 用量能够从 48V 轻混车的 75 美元/辆上升至纯电动汽车的 455 美元/辆。

GBT 市场仍由外国企业主导，国内市场自给率低 。2018 年全球 IGBT 市场中，英飞 凌以 22.4%的市场占有率排名第一，三菱以 17.9%排名第二，排名第三的富士电机市占率 为 9.0%。行业前五大公司的合计市占率达到 64.5%，行业集中度较高。而国内厂商中市 占率最高的斯达半导占有率仅有 2.0%，可以看出目前全球 IGBT 市场仍主要被国外企业所

国内 IGBT 市场仍有较大产能缺口亟待填补。从国内 IGBT 领域发展状况来看，受到下游市场需求增长推动的影响，国内 IGBT 行业近年来有着较为强劲的增长势头。部分此 前从事二极管、晶闸管等技术含量较低的功率半导体厂商，以及部分下游领域应用厂商也 纷纷向 MOSFET 以及 IGBT 领域积极布局。但从目前来看，国内市场的整体产能规模还有 待突破，国内市场需求还存在较大的产能缺口有待填补。2018 年，国内 IGBT 产量为 1,115 万只，较 2017 年的 820 万只增加了 295 万只，同比增长 36%。但同年国内 IGBT 产品市 场需求达到 7,898 万只，供需缺口高达 6,783 万只。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库官网】。