半导体行业专题研究报告：追根溯源，探讨半导体缺货的危

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景气度持续高涨，缺货涨价潮来袭。20 年下半年以来，缺货涨价已成为半导 体行业主旋律，缺芯甚至影响到下游终端市场正常运行。其中最严重的当属汽车 市场，IHS 预计二季度汽车减产将达 130 万辆。与缺货涨价潮随之而来的是全球半导体景气度的持续高涨，2021 年 1 月全球半 导体行业销售额同比增速高达 13.2%。WSTS、Gartner、IC Insights 等各大机 构纷纷上修预期，IC Insights 更是预计 21 年全球半导体市场增速有望达 19%。 那么缺货涨价潮起因如何，供不应求趋势预计将持续多久？本文从供需两大角 度详细拆解，并基于长期视角探讨半导体行业未来机遇。
需求端：量化汽车、手机、矿机等下游市场驱动力。各下游市场缺货存在各自 结构性的原因。正文中我们以最受关注的汽车与智能手机市场为例：
1）汽车：断崖式缺货将缓解，长期紧张持续。车用 MCU 紧缺是造成汽车断崖 式缺货的主要原因，目前全球约 70%的车用 MCU 由台积电生产，顶级供应商 对台积电依赖度高。20 年上半年，受疫情冲击汽车销量不佳，整车厂遵循 JIT 经营模式而大幅砍单，2H20 汽车芯片占台积电营收比例由 5%-6%降至 2%-3%。 而下半年开始汽车销量反弹超预期，整车厂重启拉货，但由于供应难以快速恢 复，远无法满足市场需求。不过一季度起，台积电将以超级急单方式插单生产汽车芯片，我们认为三季度起 汽车严重缺芯可能将逐步缓解，但长期来看车用 MCU、IGBT 等功率器件仍将 维持供需紧平衡状态。
2）智能手机：需求渐进复苏，各大厂商对 21 年指引乐观。20 年上半年受疫情 扰动，手机市场销量不佳。下半年全球手机市场快速复苏，再加之华为事件，各 大手机厂加大了备货力度。但由于 SOC 供应商的准备不足，手机出货仍不及预 期，参考舜宇光学的月度模组出货数据，11、12 月的模组出货量降至 4000 万 +，同比降幅在 20%以上。不过进入 2021 年，中低端机型的套片供给快速改善， 依旧缺货的芯片主要有旗舰机套片，CIS，电源芯片。 经历前期一季度的补库存浪潮后，当下手机市场需求端数据环比放缓，开始回归 常态水平，展望后市，我们认为各大龙头厂商积极备货抢占市场蛋糕的动力不可 忽视。当前各大手机厂的规划加总，一定程度上或超整体市场需求量。后续伴随 着智能机竞争格局重回稳态，市场的不确定性将减弱。
供给端：产能为王，剖析各制程产能紧缺原因。与上一轮 2017-2018 年全球 8 英寸晶圆产能紧缺不同，本轮呈全线产能紧缺的态势。
5nm -7nm 产能长期供不应求。由于高技术难度和研发成本居高不下，先进制程 逐渐为少数晶圆厂垄断，目前仅有台积电、三星两家在 7nm 及以下工艺角逐。 先进制程代工成为卖方市场，出于对高性能运算需求的驱使，一有更先进制程新 产能爬出便遭苹果、高通、AMD、英伟达等瓜分，如 PC、服务器、游戏机的 CPU、 GPU，矿机 ASIC 芯片等需求爆发，皆是 5nm -7nm 产能供不应求的关键推手。
10nm-20nm 产能紧缺已有部分缓解。14nm 主要用于生产 4G 手机处理器、服 务器芯片、机顶盒芯片、安防芯片、物联网 SOC 等，且据 IC insights 数据，10- 20nm 产能占比在 38.4%，为各制程产能中最大占比。未来伴随着 5G 渗透率提 升，4G 手机需求亦将下行，该制程段的产能紧缺将进一步缓解。
40-65nm 工艺长期维持供需紧平衡，需求爆发与挤出效应加剧产能紧缺。40- 65nm 工艺制程需求旺盛，下游囊括车载 MCU、CIS、IOT 通讯芯片、Nor Flash 等众多下游市场，长期以来维持供需紧平衡状态，而一旦有某市场需求快速爆 发，便容易挤压整体产能造成缺货。进入 21 年以来，为缓解汽车严重缺货，台 积电以超级急单方式插单生产汽车芯片，转移部分触控面板驱动 IC 和 CIS 用产 能，导致 CIS、WiFi 蓝牙芯片、Nor flash 等更为吃紧。
8 英寸晶圆产能长期扩产不足，产能持续紧缺。8 英寸主要用于生产模拟 IC、功 率器件、传感器芯片等，下游需求集中在汽车、工业、智能手机等。长期以来 8 英寸晶圆扩产力度较小，2016-2019 年均复合增速在 3.7%。且由于众多 6 英寸 及以下尺寸晶圆厂被关闭或改建，增加 8 英寸晶圆产能负担。近两年来，8 英寸 主流晶圆厂产能利用率长期维持在 90%以上。随着 20 年下半年以来各下游需 求快速爆发，产能远不能满足供给。
库存需求共振，半导体景气持续度望超预期。半导体景气度持续高涨，但市场 质疑库存水位过高之声不绝如缕。我们分别统计了半导体产业链库存、渠道库 存、模组厂和终端下游库存情况，整体来看目前库存处于良性水位，如 Q4 半导 体龙头库存达 583.62 亿美元，同比增长 21.66%，达到历史高位。但库存周转 天数从 19 年 Q1 的 60 天下降到 20 年 Q4 的 43 天。 且参考历史经验，新周期补库存的上行阶段一般持续 4-5 个季度左右。而本轮补 库存周期刚刚开启，未来虽然或有小规模的调整，但大趋势将全年向上。同时， 我们认为本轮半导体行业缺货涨价，并非仅有库存周期推动，更应该重视的是， 当前迎来 5G、AIOT、汽车电子等新一轮的需求爆发，半导体市场将迎来长达 5- 10 年的需求周期。
一、景气度持续高涨，缺货涨价潮来袭
1.1、全产业链缺货涨价，汽车市场最为紧缺
晶圆代工、封测产能紧缺，催动涨价潮来袭。自 20 年下半年以来，全球半导体景气度持续 高涨，缺芯涨价潮越演越烈，涨价环节先由晶圆代工、封测环节，而后传导至芯片乃至终端 产品。最早联电、格芯和世界先进等多家晶圆代工厂针对 8 英寸代工急单与新增投片订单报 价上调约 10%-15%，此后价格不断上调。而进入 21 年，涨价潮从 8 英寸蔓延至 12 英寸， 联电 21 年年初调涨 12 英寸晶圆代工报价，涨幅视合作程度而定。 台积电也于 21 年开始首次取消了对大客户接单折扣，目前订单排产至 22 年上半年。
封测端同样供不应求，打线封装、覆晶封装全面吃紧。20 年四季度 IC 封测龙头日月光投控 已对第四季度的封测新单和急单调涨约 20%至 30%，20 年 11 月份再度宣布 2021 年 1 季度 再调涨封测报价约 5~10%不等。且公司于业绩说明会上预计，公司产能维持满载，打线封装 短缺将持续至 2021 年。

                               
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涨价缺货更进一步传导至终端产品，其中受影响最大的当属汽车市场。汽车中需用到大量 MCU 及 MOSFET、IGBT 等功率半导体，如正常情况下 MCU 交期在 8 周左右，而目前英 飞凌、恩智浦、瑞萨电子等国际大厂交期普遍高达 24-52 周。由于芯片短缺，下游本田、日 产、丰田、福特、大众、通用等整车厂均相继发布停产或减产规划。此前 IHS 预计 2021 年 一季度由于芯片短缺所引起的轻型汽车减产数量将达 67.2 万辆，近期更是由于美国德州暴雪及Renesas 芯片厂火灾，预计二季度的汽车减产 130 万辆。
1.2、半导体行业景气度持续高涨
（1）全球半导体销售额持续高增
半导体行业缺货涨价对于景气度的助推显而易见，2021 年 1 月全球半导体行业销售额同比 增速高达 13.2%。全球半导体产业自 2019 年下半年以来探底回升，2020 年虽受新冠疫情冲 击，但仍表现出较强韧性，且 2020 年下半年随着疫情受控，行业景气度持续高涨。从销售 端高频数据看，2021 年 2 月份全球半导体销售额 395.88 亿美元，同比增速达 14.66%。其 中中国市场 137.35 亿美元，同比增长 18.91%。
机构纷纷上修 21 年全球半导体市场预期。从全年来看，WSTS 于 2021 年 3 月份修正了全 球半导体市场预期，预计 21 年全球半导体销售额达 4882.74 亿美元，创历史新高。同比增 长由原来的 8.4%上修至 10.87%，此外，Gartner、IC Insights、IDC 也纷纷上调了 21 年全 球半导体销售额预测。其中，IC Insights 更是表示，2021 年一季度全球半导体市场环比将 增长 2%，若二季度环比增长 3%，三季度环比增长 8%，四季度环比持平，则 21 年全球半 导体市场增速更是将达 19%。其中主要由出货量增长 17%，ASP 增长 1%所驱动。

                               
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（2）北美半导体设备商出货再创新高
半导体设备作为半导体产业链的最上游，是半导体产业景气度的风向标。同时，我们回顾历 史数据可以发现，北美半导体设备出货金额与费城半导体指数呈强关联。因此观测半导体设 备行业景气度对于预判半导体全行业周期有着重要的参考价值。从北美半导体设备制造商出 货额来看，2019 年 10 月以来持续 17 个月同比正增长，且 21 年 1、2 月份同比增长均在 30%左右，绝对金额更是突破 30 亿美元。
晶圆厂产能扩张，半导体设备将持续维持高景气度。在全球缺芯潮泛滥之际，各大晶圆厂开 始谋划产能扩张，台积电预计在接下来三年投入 1000 亿美元增加产能。英特尔也斥资 200 亿美元在亚利桑那州现有园区新建两家晶圆厂，并进军代工业务，预计工厂将于 2024 年投 产。而海力士将投资 1060 亿美元在韩国建设芯片工厂，将于四季度动工，2025 年建成投产。 国内方面，中芯国际 3 月 17 日公告称将投资 23.5 亿美元，重点生产 28 纳米及以上制程芯 片，预计月产能 4 万片 12 英寸晶圆，于 2022 年开始生产。虽然新建产线最早也需于 2022 年开始贡献产能，产能紧缺问题仍将持续。但新一轮高资本开支预示各大晶圆厂看好后期景 气度，半导体设备出货额也将持续维持强劲。
半导体产业链持续缺货涨价新闻迭出，以及半导体销售额持续提升，均彰显此次半导体景气 度之高涨。那么，此次半导体高景气度受何因素驱动？供不应求趋势将持续多久？我们将从 供需两大角度详细拆解。并基于长期视角探讨半导体行业未来机遇。
二、需求端：量化汽车、手机、矿机等下游市场驱动力
从半导体产业下游需求结构来看，计算机、通讯、消费为前三大下游市 场，2019 年占比分别为 35.6%、35.6%、11.8%。而随着汽车电子化发展，汽车市场占比持 续提升，自 1998 年的 4.7%提升至 2019 年的 8.7%。展望 2024 年，汽车市场占比将进一 步提升至 9.7%，凸显汽车电子的高成长性。而计算机、通讯、工业等市场，也将迎来应用结 构的转换，5G 等新兴应用同样将长期推动全球半导体持续成长。
2.1、汽车：断崖式缺货将缓解，长期紧张持续
虽然汽车电子需求正快速增长，但占半导体总产能比例有限。一般而言，由于车用芯片型号 固定，需求稳定，并不易出现“缺货”现象。但此轮缺货潮却始于汽车行业的断崖式缺芯， 究其原因，我们认为主要有以下几点：
（1）JIT 经营模式无法灵活应对需求波动。汽车整车厂普遍采用 JIT（Just in Time）经营模 式，尽力减少库存水平。JIT 生产方式起源于日本的丰田汽车公司，其基本思想是“只在需 要的时候，按需要的量，生产所需的产品”，追求无库存或库存最小的生产系统，以降低成 本，提高利润。采用该种生产模式，使得车企过去持续保持低库存，专注于成本效益。然而低库存在应对需求大幅波动时较为无力，易受供给端掣肘。
（2）20 年下半年开始汽车销量反弹超预期。20 年由于疫情冲击，上半年汽车销量不佳，车 企上下游产业链及多家咨询机构对汽车市场预测悲观，整车厂开始向代工厂提出减产。 然而，下半年随着疫情逐渐受控，汽车需求快速复苏，尤其是中国市场快速反弹。中国汽车 工业协会数据显示，2020 年下半年，中国汽车销量强劲增长，自 5 月起销量同比增速均在 10%以上，全年销量为 2526.76 万辆，同比下降仅为 1.89%，远高于前期市场预测。整车厂 前期库存储备不足，在应对需求快速反弹时，虽提出急单需求，但由于晶圆厂产能调整尚需 时间，所以呈短期内断崖式缺货的态势，不少车企减产或停产。
（3）车用 MCU 为供应瓶颈，台积电产能分配至关重要。MCU 短缺是当前车厂纷纷停产或 减产的主要原因。汽车电子化发展对 MCU 需求大为提升，平均单辆汽车搭载超 20 个 MCU 以上。且每款车都依赖多家 MCU 供应商，如奥迪豪华 SUV 搭载的 38 个 MCU 采购自瑞萨、 恩智浦等七家供应商。而整车厂对上游把控能力强，芯片供应商需建立较长时间的认证过程， 因此短期内无法由某家供应商切换至另一家供应商，在 MCU 供应受限情况下，供给也只能 依靠增加产能解决。
目前全球约 70%的车用 MCU 由台积电生产，顶级供应商对台积电依赖度高。但由于整车厂 在疫情期间大幅砍单，2H20 汽车芯片占台积电营收比例由 5%-6%降至 2%-3%。四季度疫 情缓解时，整车厂重启拉货，但台积电产能需提前预定，供应难以快速恢复，远无法满足市 场需求，从而出现断崖式缺货的现象。

                               
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汽车严重缺芯预计有望于下半年缓解，但长期仍维持供需紧平衡状态。业界普遍认同的观点 是汽车缺芯将于 21 年下半年迎来缓解，如中国汽车工业协会副秘书长李绍华认为，汽车芯 片缺芯问题预计仍将持续半年以上，三季度有望进入新的供需平衡阶段。但是近期由于美国 德州暴雪及 Renesas 芯片厂火灾加剧芯片紧张，IHS 预计二季度的汽车将再减产 130 万辆。
从供应链角度来看，车载芯片晶圆厂生产平均需 2-3 月以上，封装环节需 1 月左右，而当前 整体晶圆代工紧缺，芯片交货期延长至 26 周以上，且部分需求较大的组件更是延长达 38 周 （9 个月左右），因此当前芯片到整车生产周期至少需半年以上。
一季度起，台积电以超级急单方式插单生产汽车芯片，转移部分触控面板驱动 IC 和 CIS 用 55nm 工艺产能。近期台积电总裁魏哲家在一季报投资者会议上表示，车用芯片吃紧自三季 度起可大幅改善。但长期来看，随着汽车电子化率提升，对车用芯片需求显著提升，我们预 计 SIC、IGBT 等功率器件长期仍将维持紧张状态。
2.2、智能手机：需求渐进复苏，各大厂商对 21 年指引乐观
2020 年作为 5G 手机大规模普及的元年，市场本预期会有较高增长。但疫情扰动影响了整体 市场销量表现，也放缓了 5G 的渗透速度，全球 5G 渗透率仍在 20%以下。而中国受疫情影响较小，5G 手机渗透率达 50%以上，引领 5G 市场发展。
需求快速复苏，但芯片供应不足。2020 年下半年尤其是 Q4，全球手机市场快速复苏，再加 之华为事件。各大手机厂加大了备货力度。和汽车行业一样，手机芯片厂商，尤其是 SOC 供 应商的准备不足，并未有充足订单储备。参考舜宇光学的月度模组出货数据，11、12 月的模 组出货量降至 4000 万+。同比降幅在 20%以上，环比亦有显著滑落。
但与汽车行业不同，手机行业的流动性更快、周转天数更高，故品牌商一向有备库存的习惯， 所以并未出现断崖式缺货的窘境。同时，由于海外市场仍以 4G 方案为主，而 4G 中低端芯 片主要集中在 10nm 等相对不是那么紧缺的制程。所以进入 2021 年，中低端机型的套片供 给有了快速改善，一季度的舜宇模组出货量亦有显著提升，其中 2、3 月同比增长高达 50% 以上。对于手机厂而言，我们预计小米在2021年Q1出货量达5000万台，同比增长69.92%， 环比增长 15.39%。
当下，虽然手机行业仍受缺货困扰，但相较前期缺货状况已有显著改善。目前依旧缺货的芯 片主要有：旗舰机套片，CIS，电源芯片。旗舰机处理器高通骁龙 888 在三星处代工良率不足 50%；前期德州暴雪亦影响了高通 RF Transceiver 及三星 CIS 在三星德州工厂处的生产；此外快充需求的旺盛，使得手机 Charger 相关的电源芯片数量显 著增多。
经历前期一季度的补库存浪潮后，当下手机市场需求端数据环比放缓，开始回归常态水平。 展望接下来的手机市场，我们认为，手机行业整体出货量将回归 2019 年水平。但经历疫情 洗礼，龙头厂商集中度将进一步提升。前期 LG 等三线手机厂牌官宣停产正是集中度提升的 典例。同时，华为事件影响下，各大龙头厂商积极备货抢占市场蛋糕的动力亦不可忽视。不 过，目前我们了解到各大手机厂的规划加总，一定程度上超出了整体手机市场需求量。后续 伴随着智能机竞争格局重回稳态，市场的不确定性将减弱。
2.3、PC、游戏机：宅经济下需求快速爆发，景气度长期向好
“宅经济”方兴未艾，PC、平板电脑需求高涨。过去，PC、平板市场需求长期保持稳定， 并伴随关键硬件的升级迭代呈现一定的周期性波动。而 20 年疫情催生居家办公、线上教育、 在线娱乐等需求，自 Q2 起 PC、平板出货量大幅提升。Q4 全球 PC 销量达 9159 万台，平 板销量达 5220 万台，均创近年来历史记录。PC 约占半导体下游的 35.6%，因此虽然 20 年 疫情期间汽车、工业等下游不振，但 PC、平板电脑需求高涨带动半导体市场维持正增长。
虽然市场普遍认为 PC、平板电脑的爆发性需求主要受疫情催化，但我们认为，疫情后人们 生活方式、生产方式已有改变。再加之数字货币狂潮对游戏电脑、笔记本的需求推动。2021 年 Q1，全球 PC 出货量达 8398 万台，同比增长达 55.2%。虽然因一季度为 PC 传统淡季， 出货量环比下降 8.3%，但此次为 2012 年以来圣诞节后一季度下跌幅度最小的一次。
新品游戏机上市，需求爆发挤压台积电先进制程产能。疫情隔离期间，索尼和微软等游戏主 机同样销量火爆。PS5 和 Xbox Series X/S 于 21 年 11 月份正式开始发售起，便遭断货式热 销，需求量远大于厂商生产规划。
PS5 和 Xbox Series X/S 采用 AMD 定制化 7nm 处理器，由台积电代工。据台积电 Q4 主要 芯片出货量预估表，PS5 和 Xbox Series X/S 合计占用产能约 12 万片，约占台积电 7nm 产 能的 1/4-1/3。在游戏机供不应求的同时，AMD 产能倾向 PS5 和 Xbox Series X/S 定制化芯 片，导致锐龙 5000 系列处理器和 Radeon RX 6000 系列显卡等产能不足。不过 Q1 起，AMD 调整了产能分配，目前锐龙 5800、5600、3600 等缺货现象有所缓解。
2.4、服务器：疫情期间服务器需求快速爆发，当前库存去化或接近尾声
疫情期间在线需求推升服务器市场。2020 年上半年受疫情影响，在线会议、视频、游戏激发 服务器需求，服务器出货量 Q2 快速攀升，同比增长达 18%。服务器厂商在 20 年上半年对 上游处理器和存储芯片大量备货。而下半年随着疫情好转，服务器市场进入去库存阶段，出 货量同比持平且略有下滑。
作为全球服务器 CPU 龙头，我们也可通过英特尔 DCG 业务营收及预期跟踪服务器景气度， 20 年英特尔 DCG 业务表现基本与服务器出货量高度一致。而从 21 年一季度来看，Intel指引一季度的数据中心业务营收同比下滑 25%；剔除 NAND 业务后，数据中心业务营收同比 下滑 15%，显示一季度仍承压。
从资本开支来看，20 年 FAMG 四大云厂商资本支出持续提升，4Q20 更是破历史记录，达到 290.9 亿美元，同比增长 53%。但云厂商资本支出与服务器及英特尔 DCG 营收出现一定的 背离，我们认为主要因目前政企端对服务器市场推动力更大。如英特尔 DCG 业务各细分部 门中，政企云增速为-47%，招致整体 DCG 营收同比下滑 7.48%。展望 21 年，云厂商资本 开支依旧维持高增。如 Facebook 预计 21 年资本开支在 210-230 亿美元，同比增长 38.97%- 52.17%。
从较为高频的数据来看，服务器市场已有转暖迹象。信骅主要产品是服务器管理芯片，在服 务器领域市占率较高，且自 2018 年以来其季度营收与 Intel 数据中心业务表现较为趋同， 因此其月度营收和订单情况对服务器景气度或有一定的前瞻性。目前，信骅月度营收已经连 续五个月（2020 年 11 月-2021 年 3 月）正增长，一定程度上反映出服务器市场的转暖迹 象。同时，英特尔目前正在交付 10nm 服务器处理器芯片 Ice Lake，并且一季度将增加出货 量，随着新一代处理器的推出，将推动服务器新一轮需求。
2.5、矿机：虚拟货币市场热潮汹涌，ASIC 矿机、高端显卡供不应求
虚拟货币价格节节攀升，挖矿需求火热。自 20 年 9 月以来，比特币持续走高，并带动以太 币等其他加密货币同样价格节节攀升。相较 9 月份低点，比特币价格涨幅最高已达 5 倍之 多，以太币价格涨幅最高同样也达 4.6 倍。随着虚拟货币的价格持续攀升，挖矿热潮汹涌， 大量“矿工”投入资本进入挖矿市场。

                               
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ASIC 矿机芯片采用先进制程生产，面临 CPU、GPU 产能竞争。比特币挖矿原理，即在单 位时间内完成更多次的 SHA256 哈希值运算，直到找到产生特定哈希值的字符串。算力越 高，获得比特币奖励的概率越大。对算力的追求推动了矿机的发展，从 CPU、GPU 到 FPGA、 ASIC 芯片矿机，矿机的发展历程经历了四个阶段。自 2013 年起，ASIC 矿机成为挖矿首选。 ASIC 芯片算法单一、重复性强、运算量巨大，算力是 CPU 和 GPU 的数万倍。
矿机 ASIC 均采用先进制程生产，如比特大陆 ASIC 矿机蚂蚁 S19 Pro 采用台积电 7nm 工 艺芯片，神马 M30S 矿机采用三星 8nm 芯片，嘉楠采用中芯国际的 N+1 芯片。但全球先进 制程长期维持供不应求，矿机 ASIC 芯片产能面临 CPU、GPU 竞争。目前专业矿机严重紧 缺，如全球矿机市场龙头比特大陆官网显示，其第一批次 S19j 90T 矿机早已售罄，下一批 发货时间预计需等到 21 年 10 月份。
高端显卡供不应求，价格暴涨。除比特币外，以太坊等虚拟货币矿机仍以显卡矿机为主，且 与 ASIC 矿机动辄数万售价不同，“矿工”仅需自行组装显卡矿机或直接通过个人电脑便可 挖矿，参与门槛较低，高涨的虚拟货币行情也吸引了较多个人矿主，显卡用量大为提升。此 外，英伟达和 AMD 在 20 年 9 月和 11 月相继发布的 RTX 30 系列和 RX 6000 系列显卡新 品，分别采用三星 8nm 工艺和台积电 7nm 工艺，性能大幅提升，但发售价提价幅度较小， 极高性价比吸引大量游戏爱好者购买需求。
矿机与游戏本电脑等需求推动下，高端显卡价格暴涨。据我们从淘宝等平台统计，相比于发 售价，如英伟达 3060-3090 各型号显卡涨价幅度高达 107%-193%不等。
虚拟货币行情有望持续，矿机需求仍旺。对于挖矿参与者而言，挖矿纯收益=投入算力所获 取的虚拟货币数量×虚拟货币价格-矿机成本及电费等。因此只要单个虚拟货币价格大于所 投入成本，仍会不断有参与者涌入，矿机需求仍将持续高涨。下文我们以比特币为例：
从成本端来看，主要的成本即为矿机成本和电费等（忽略矿场折旧和人工成本等）。不过与 普通设备考虑物理寿命不同，矿机的使用寿命实际上考虑的是经济寿命，只要矿机的电费支 出和日均购买成本支出小于每日收益，便可持续使用。我们简单以 1 年作为矿机使用寿命进 行静态测算。
以全球市占率第一的蚂蚁矿机旗下新品S19j 90T为例，其售价为36450元，算力为90TH/s， 墙上功耗为 3100W。目前全网算力为 166.83EH/s，则所需该类矿机数量为 185.37 万台。 以矿场主要所在地西南地区电费作为参考，则平均电费为 0.4 元/千瓦时。我们简单测算每 年全网矿机成本为 675.66 亿元，电费成本为 201.36 亿元。目前一年可产比特币数量为 32.85 万个，则单个比特币成本为 26.70 万元（3.99 万美元），如仅考虑电费可变成本，则比特币 成本降至 6.13 万元（0.94 万美元）。作为对比当前比特币价格约为 37.28 万元（5.8 万美 元），因此从静态角度来看，我们认为当前比特币挖矿仍是暴利。

                               
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那么如何研判比特币行情的持续性呢？我们回顾了近年来比特币价格走势，2013 年以来经 历了三次较大波动，主要受货币政策、监管政策和投资者情绪等因素影响。而当下，疫情后 为刺激经济，目前全球货币政策偏宽松。且当前如特斯拉、Microstrategy 等机构加速入场， 助推虚拟货币市场热情。在监管政策不发生巨大变化情况下，虚拟货币价格中短期内有望维 持在高位。
矿机需求对全球晶圆产能的挤压效应。自 20 年下半年以来，伴随着比特币行情的高涨，全 网算力也大幅提升，从 20 年年中平均 100EH/s 提升至当前为 166.83EH/s，增加 66.83EH/s。 若以 S19j 90T 为例，则需购买约 74.26 万台该款矿机。S19j 90T 采用台积电 5nm 制程，平均 20 台该类型矿机的算力芯片就会消耗一片 12 英寸晶圆，则 全网算力增加至少需 3.70 万片以上先进工艺制程 12 英寸产能。
三、供给端：产能为王，剖析各制程产能紧缺原因
上文我们从需求端梳理了各下游市场结构性缺货缘由，但全球缺芯困境更多归咎于晶圆厂产 能的不足。近年来全球晶圆厂产能仅维持小幅增长，参考 IC Insights 数据，2019 年全球晶 圆产能约为 2.31 亿片（等效 8 英寸），2020 年约为 2.48 亿片，同比仅增长 7.3%。
回顾历史，伴随着摩尔定律的发展，晶圆持续大尺寸化，从 1965 年诞生的 2 英寸直径晶圆 （50mm），到 4 英寸（100mm）、5 英寸（125mm）、6 英寸（150mm）、8 英寸（200mm）， 再到 2000 年12 英寸晶圆开始成熟应用。12 英寸晶圆厂逐渐成为主流，2020 年全球总产能 占比 69%，而 8 英寸及 6 英寸占比分别为 25%及 6.0%。
与上一轮 2017-2018 年全球 8 英寸晶圆产能紧缺不同，本轮缺货呈全线产能紧缺的态势。 目前仅有 12 英寸 14nm-28nm 制程略微缓解，其余如 5-7nm 先进制程、40nm-65nm 成熟 制程，以及 8 英寸产能仍有紧缺。
3.1、12 英寸：7nm 以下先进制程和 40-65nm 制程最为紧缺
5-7nm 产能长期维持供不应求趋势。高性能运算需求驱使工艺制程不断微缩，不过由于高技 术难度和研发成本居高不下，先进制程逐渐为少数晶圆厂垄断，目前仅有台积电、三星两家 在 7nm 及以下工艺角逐。正是由于其稀缺性，一直以来先进制程代工为卖方市场，产能长 期满载，一有更先进制程新产能爬出便被苹果、高通、AMD、英伟达等客户瓜分。
目前高通旗舰机处理器骁龙 888 选用三星代工，与台积电 5nm 芯片产能有限无不相关。而 据信达电子产业链调研，骁龙 888 在三星 5nm 代工良率不足 50%，制约了其产能释放；此 外如前文所述，PC、服务器、高端 GPU、矿机 ASIC 芯片等亦是 7nm 及以下产能长期供不 应求的关键推手。
10nm-20nm 产能紧缺已有缓解。14nm 主要用于生产 4G 手机处理器、中低端显卡、服务 器芯片、机顶盒芯片、安防芯片、物联网 SOC 等，且据 IC insights 数据，10-20nm 产能占 比在 38.4%，为各制程产能中最大占比。未来伴随着 5G 渗透率提升，4G 手机需求亦将下 行，该制程段的产能紧缺将进一步缓解。

                               
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40-65nm 工艺长期维持供需紧平衡，需求爆发与挤出效应加剧产能紧缺。如前文所述，40- 65nm 工艺制程需求旺盛，下游囊括 CIS、WiFi 蓝牙芯片、Nor Flash、MCU 等。无论是 CIS 芯片面积持续增大，还是降噪耳机等高端应用驱动 NORFlash 用量提升，亦或是 IOT 需求 爆发带动 WiFi 蓝牙销量增长，都是长周期的需求驱动力。
21 年以来，为缓解汽车严重缺货，台积电以超级急单方式插单生产汽车芯片，转移部分触控 面板驱动 IC 和 CIS 用产能，又导致 CIS、WiFi 蓝牙芯片、Nor flash 等更为吃紧。如高通 CSR 蓝牙音频芯片交付周期已达 33 周以上。
为缓解成熟制程产能紧缺，晶圆厂加大投产。华虹半导体稳步推进 12 英寸扩产，预计 21 年 年中投片可达 3.5-4 万片，至年底有望达 5.5 万片以上；此外中芯国际也在加大 12 英寸成熟 制程产能。3 月 17 日，中芯国际宣布和深圳政府拟以建议出资的方式经由中芯深圳进行项 目发展和营运，该项目重点生产 28 纳米及以上的集成电路和提供技术服务，旨在实现最终 每月约 4 万片 12 英寸晶圆的产能。预期将于 2022 年开始生产。
3.2、8 英寸：长期以来 8 英寸晶圆厂扩产不足，产能持续紧张
8 英寸晶圆下游主要以汽车、工业、智能手机、IOT 等为主，从占比来看，汽车占比为 33%， 工业占比为 27%，智能手机 19%，其它则为白电、PC、平板等。从产品结构看，8 英寸晶 圆多以生产成熟制程和特殊工艺芯片为主。8 英寸中 MOS 逻辑、模拟、分立器件、光电子占据绝大部分份额，占比分别为 25%、22%、15%、16%。

                               
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8 英寸晶圆产能紧缺，产能利用率持续满载。全球 8 英寸产能排名前十 的公司主要有台积电、联电等晶圆厂及意法半导体、英飞凌等 IDM 公司。从晶圆厂产能利用 率来看，目前各大主流晶圆厂产能利用率持续位于高位，如 20 年 4 季度华虹 8 英寸产能利 用率达 104.4%，联电整体产能利用率也在 99%。
从供给端看，8 英寸晶圆产能紧缺原因主要为：1）长期以来 8 英寸晶圆厂扩产幅度较小； 2）众多 6 英寸及以下尺寸晶圆厂被关闭或改建，增加 8 英寸晶圆产能负担。
基于成本和投资效益，长期以来 8 英寸晶圆厂扩产动力不足。一方面，由于 12 英寸晶圆相 比 8 英寸晶圆面积更大，在材料和工艺成本适度增加的情况下可切割芯片数量越多，芯片成 本可下降 40%以上。另一方面，12 英寸晶圆厂投资效率更高。建设 5 万片/月产能产线， 130nm 的 8 英寸产线所需设备投资约为 14 亿美元，而 90nm 12 英寸投资额约为 21 亿美 元，因此等效 8 英寸产能规模下，90nm 12 英寸产线相比 130nm 8 英寸产线所需投资额较 少。晶圆厂更有动力建设 12 英寸产线。
二手设备难寻，8 英寸晶圆厂扩产存在难度。由于晶圆厂逐渐向 12 英寸升级，也使得设备 供应商不再供应 8 英寸新设备。新建或扩产 8 英寸晶圆厂，只能通过购买二手设备得方式扩 充产能。二手设备供应商 SurplusGlobal 表示，行业需要 2000-3000 台新的或翻新 8 英寸 设备来满足 8 英寸晶圆厂的需求，但可用 8 英寸设备不到 500 台。从全球 TOP10 晶圆代工 厂产能看，2017 年之后，包括 12 英寸在内，TOP 10 厂商产能基本仅维持小幅增长。此外， 即使 8 英寸产线当前开始扩产，也需要 2-3 年建设期，短期难以满足产能要求。
众多 8 英寸以下晶圆厂被关闭或改建，增加 8 英寸晶圆产能负担。近十几年以来，随着并购 整合活动激增，且越来越多的厂商使用 20nm 以下先进制程技术生产 IC 器件，而大部分 8 英寸以下晶圆厂产线过于老旧，众多 8 英寸及以下晶圆厂关闭或升级为 12 英寸厂。据 IC Insights 数据，2009 年以来关闭或改建晶圆厂数量高达 100 家，其中 8 英寸 25 家，但更多 的则是 6 英寸及 4 英寸等晶圆厂，数量高达 64 家。6 寸晶圆产线的关停，使得需求向 8 寸 晶圆转移，进一步增加 8 寸晶圆产能压力。

                               
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3.3、8 英寸供需前景判断，预计紧缺趋势持续至 22 年
影响 8 英寸晶圆后续供需前景的因素主要在于：1）剔除备货需求外，半导体下游的实际需 求；2）8 英寸晶圆产能供给的增幅；3）8 英寸向 12 英寸转产的可能性。
需求角度，我们参考 SUMCO 指引判断下游晶圆厂需求。半导体硅片作为产业链最上游环 节，受下游产业需求波动影响较大。且 SUMCO 作为全球半导体硅片龙头之一，其业绩判断 具有一定的参考意义。由于汽车、消费市场 需求快速复苏，21 年 8 英寸晶圆需求预计将达 2018 年的峰值，即 5.7 百万片/月。供不应求 趋势将维持至 2022 年。
供给角度，近年来 8 英寸晶圆扩产力度较小，2016-2019 年均复合增速在 3.7%。我们根据 SEMI 2019 年 2 月份对全球 8 英寸晶圆产能展望，预计 20 年-22 年全球晶圆分别达 6.0、 6.2、6.4 百万/月。但实际上由于 2019 年全球景气度下行及 2020 年疫情原因，8 英寸扩产 产能将低于 SEMI 此前预期。 综上，我们预期 8 英寸供不应求趋势将维持至 2022 年，而 SUMCO 在前期的业绩说明会中 也给出了同样的判断。
四、库存需求共振，半导体景气持续度望超预期
4.1、产业链库存水位良性，一季度补库存动力仍在
自 20 年下半年起，半导体景气度持续高涨，全球半导体销售额及业内公司出色业绩均验证 行业高景气度。但市场质疑库存水位过高之声不绝如缕：一方面，因担忧疫情、中美贸易等 不确定性因素，产业链下游厂商为确保安全库存而增加下单；另一方面，华为遭美方制裁， 给手机市场其他玩家留出抢夺市场蛋糕的机会，OVM 等手机厂向供应链加大备货量。而供 应链为争抢产能，造成向晶圆厂重复下单。
为精确统计全球半导体产业链库存情况，我们选取了 31 家具有代表性的全球半导体龙头上 市公司。采用整体法测算其库存及周转天数。可见，2020 年四季度行业整体库存达 583.62 亿美元，同比增长 21.66%，环比增长 3.38%，达到历史高位。不过，从库存周转天数来看， 相较 19 年 Q1，目前库存周转天数仍持续下降，从 19 年 Q1 的 60 天下降到 20 年 Q4 的 43 天。具体从产业链各环节来看，四季度库存提升的最大推力主要为制造环节，尤其台积电库 存增加明显，Q4 库存达 48.88 亿美元，环比增长 29.56%。可见库存正在向产业链下游的设计公司转移。
渠道库存仍处较低水位。此外，针对 20 年下半年起产业链缺货涨价浪潮，也有市场质疑渠 道方面为谋取暴利，刻意加大传播芯片短缺假象，而囤货惜售。我们统计了艾睿、安富利和 大联大三大全球龙头分销商数据，从渠道库存的角度来看，20 年下半年起渠道库存持续下 滑，自 Q1 的 87.74 亿美金下降至 Q4 的 81.36 亿美金，库存周转天数更是由 Q1 的 58 天下 降至 Q4 的 43 天，表明渠道库存亦处于较低水位。

                               
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为进一步探究库存压力是否积于模组厂和终端下游，我们也分别统计了歌尔股份、环旭电子、 鸿海、广达等 11 家海内外代工龙头厂商，及苹果、小米、联想、戴尔等终端品牌厂商库存 情况。
EMS 厂商库存方面，Q3 受疫情影响，有较多物料由空运转为航运，所以库存水位有大幅提 升，但 Q4 库存便已大幅下降。同时库存周转天数亦有持续下降，自 Q1 的 53 天下降至 Q4 的 36 天。
品牌厂库存方面，联想、戴尔、惠普等 PC 品牌厂 Q4 库存有一定提升，但周转天数下降至 31 天，为历年正常水平。我们认为 PC 需求仍十分旺盛，品牌厂持续扩大 21 年生产目标。
苹果和小米四季度库存均有一定提升，但周转天数均明显下滑，部分体现了四季度手机厂商 为抢夺市场而备货的现象，但库存水位仍处良性水平。
目前行业仍处于补库存阶段。由于市场需求变化到晶圆厂生产之间存在错位与时滞，即出现 了库存周期。以最具代表性的半导体设计龙头公司库存水位来看，一般半导体库存周期为 2- 3 年左右。自 2Q18 开始，行业处于去库存阶段，3Q19 行业库存到达谷底，行业迎来短暂 的补库存阶段，不过由于突发新冠疫情影响，产业链对未来需求判断不清，部分领域开启库 存调整。不过 20 年 3 季度起，疫情消散，需求复苏，行业重新开始补库存，虽然目前库存 水位有所抬升，但周转天数仍在下降。参考历史经验，新周期补库存的上行阶段一般持续 4- 5 个季度左右。而本轮补库存周期刚刚开启，未来虽然或有小规模的调整，但大趋势将全年 向上。
4.2、汽车电子、5G 等新一轮需求周期驱动半导体市场长期成长
前文中，我们讨论了半导体行业的库存周期，每轮库存周期持续时间一般在 2 年左右，可以作为中期景气度指标作为投资参考。不过本轮半导体行业缺货涨价，并非仅有库存周期推动， 更应该重视的是，当前迎来 5G、AIOT、汽车电子等新一轮的需求爆发，半导体市场将迎来 长达 5-10 年的需求周期。

                               
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1）电动化、智能化、网联化驱动车用半导体成长
汽车电动化势不可挡，年均复合 30%以上成长增速。20 年下半年以来，新能源汽车需求快 速复苏，也是全球半导体紧缺的重要推力之一。中汽协数据显示，20 年 7 月份起，新能源汽 车销量快速反弹，且连续 8 个月维持高同比增速。且长期来看，受益节能环保需求驱动，新 能源汽车将逐步替代燃油车市场。20 年 11 月份，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展 规划（2021-2035 年）》，到 2025 年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20% 左右。我们根据 IDC 数据预测，2025 年中国新能源汽车销量将至少达 542 万辆，维持年均 30%以上复合增速。
汽车电动化带来单车半导体价值量的大幅度提升。新能源汽车中半导体增量主要来自于传感器、MCU 和功率半导体，其中，功率半导体为最主要增量。汽车作为封闭系统，内部的电力 输出需要通过 MOSFET 等功率器件的转化实现，在混动和新能源车型中尤其重要。一般而言传统汽车的电池电压为 12V，新能源汽车则大幅提升，纯电动车的动力电池电压普遍大于 300V，传统燃油车中功率器件的单车价值量约为 71 美金，而纯电动汽车（BEV）中功率器件的单车价值量约为 350 美金。可以看出，纯电动汽 车中的功率器件单车价值量约为传统燃油车的 5 倍左右。
汽车走向智能化、网联化，自动驾驶级别提升。汽车智能化发展，尤其是智能座舱和自动驾 驶技术，对汽车芯片的运算能力提出更高要求，且由于智能汽车需要处理大量的图像、视频 等非结构化数据，因此对车载处理器的算力要求将呈现指数级增长。L2 级以上需要更强的软 硬件能力，半导体厂商和汽车厂商也在不断加大相关领域的投入，以特斯拉为例，该公司已 经推出三代自动驾驶硬件，分别是 2014 年的 Hardware 1.0、2016 年的 Hardware 2.0、2019 年的 Hardware 3.0，其中 2019 年搭载的 FSD（全自动驾驶）芯片算力达 144 TOPS，相较 其上一代芯片的 24 TOPS 大幅增长。
算力增强可以支撑更多的信息处理，对未来 L2-L3 级的广泛应用起到更好的支撑作用。2024 年全球 L1 级自动驾驶汽车出货量将达到约 3495 万辆，2020 至 2024 年的 CAGR 为 16.9%；而 L2 级自动驾驶 2024 年出货量达到约 1843 万辆，2020 至 2024 年的 CAGR 为 19.8%。

                               
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自动驾驶级别的提升会显著带动车载传感器市场的扩张。L2 级的单车 传感器价值量在 160-180 美元，L2+则有近一倍的价值量提升至 280-350 美元，而 L4-L5级别更是高达 1150-1250 美元。随着自动驾驶功能日益普及，其级别从 L0 到 L2 的逐步跨越，对环境感知要求的也在不断增加，车载传感器将会有量价齐升的机会存在。
在汽车电动化、智能化、网联化驱动下，新能源汽车对晶圆用量大幅提升。新能源汽车中相 比燃油车，对功率半导体、MCU、CIS 等需求大幅增加，经我们测算单辆新能源汽车中，IGBT 等功率半导体用量约为 0.4片8 英寸片，MCU 用量约为 0.006 片 8 英寸片，CIS 用量 0.02 片 8 英寸片，存储用量 0.0003 片 8 英寸片，机车芯片用量 0.023 片 8 英寸片，则单辆新能 源汽车 8 英寸 wafer 用量约为 0.45 片。这与 SUMCO 数据基本一致。
未来随着新能源汽车渗透率提升，预计至 2024 年新能源汽车对晶圆需求将达 255 万片/月 （等效 8 英寸）。
2）5G 手机渗透率持续上升，显著拉动半导体需求
智能手机进入存量时代，但 5G 手机渗透率持续提升。虽然智能手机已进入存量时代，但不 可忽视 5G 手机渗透率提升对半导体市场的需求促进作用。在半导体各大下游市场中，通讯 （手机）占比达 35%左右，且预计 2024 年将超越计算机，成为最大下游市场。20 年全球手 机出货量 12.80 亿台，其中 5G 手机出货约1.99 亿台，渗透率约为 16%。具体来看，中国 是 5G 市场的引领者，5G 手机渗透率已达 50%以上。据 SUMCO 综合 Gartner，IDC，Omdia 三家咨询机构数据预测，2024 年全球 5G 渗透率将达 70%，庞大的换机需求将推动整体半 导体产业链稳定增长。
5G 对存储和逻辑类芯片需求大为提升，是原来 4G 的 1.7 倍。相比于 4G 手机而言，5G 手机DRAM 由 1-12GB 升级为 6-13GB，NAND 由 8-512GB 升级至 128-512GB，AP 由 4-8 核升级为 8 核，CIS 芯片由 1-7 个升级为 4-7 个。同时，5G 手机还需额外外挂一颗基带芯 片或集成于 AP 之中。5G 手机对上述存储和逻辑类芯片需求的提升，也大大提升了 12 英寸 晶圆的需求量。SUMCO 测算，5G 手机对存储和逻辑类芯片需求是原来 4G 的 1.7 倍。

                               
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5G 推升 PMIC 及射频组件需求。相较 4G 手机而言，5G 手机的 SOC 复杂度提升，为主处 理器供电的 PMU 芯片需要升级；同时 5G 耗电量增加，所以大功率的 Charger IC 充电芯片 也势在必行。此外，由于 5G 手机需要支持的频段数量增加，对射频组件的需求也大为提升。

热带雨林

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罗塘阮经天

还是摁着炒呗