半导体行业研究：周期视角下半导体设计及设备、材料投资机遇

（报告出品方/作者：广发证券，许兴军、王亮、耿正）

在供需关系的波动下，半导体行业呈现出周期性成长的趋势。2010年以来的十 多年间，半导体行业整体上经历了三轮大的周期波动，每一轮周期中，行业的供给 端、需求端或是二者的关系均有非常鲜明的表征。例如，2012-2015年，智能手机 市场高增长是半导体产业发展的主要驱动力；2016-2019年，存储器供不应求成为 市场的主要矛盾；而2020年至今，半导体产业经历的缺芯则成为过往市场的关键词。

通过分析每一轮周期背后的驱动因子，我们可以将半导体行业周期拆解为三重 基本周期的嵌套：产品周期、资本支出/产能周期、库存周期：（1）销售额为销量与ASP的乘积，而销量由产量及库存决定，由此可拆解出第 一重周期---存货周期；（2）产量由产能和库存决定，由此可以拆解出第二重基本周期---资本支出/产 能周期；（3）ASP由供给和需求决定，供给端的影响因素主要为产能、产量和库存，由 此可拆解出第三重基本周期---产品周期（代表需求）。

产品周期代表了需求端的变化，主要与产品的生命周期相关；资本支出/产能周 期代表了供给端的变化，主要与需求变化、竞争性投资、时滞等因素相关；库存周 期代表了供需关系的变化，主要与行业供需关系、短期的信息不对称、时滞以及 overbooking等因素相关。半导体行业的周期性变化与产品周期的变化直接相关，行业增长与下滑的背后， 是各类电子产品应用的兴衰更迭。从2010年以来的产品周期看，以智能手机为代表 的智能移动终端产品的涌现和升级，整体驱动了半导体行业的持续扩容。目前，智 能手机市场逐渐趋于饱和，新能源车、VR/AR等产品则有望成为推动半导体行业增 长的全新驱动力。

半导体行业的周期性变化与资本支出/产能周期密切相关，并且这种相关性在存 储器市场表现地较为显著：每一轮资本支出的低点之后，都尾随着行业毛利率（行 业景气指标之一）的高点。其背后的原因在于：行业资本支出的大幅收缩，导致产 能增长放缓，在需求稳步扩张的过程中，供需关系逐步趋紧，进而转向供不应求， 再到剪刀差逐渐扩大，在此阶段，产品价格上升，毛利率提升，行业景气上行。之 后，资本支出开始扩张，产能增长加速，供需关系逐渐趋于平衡，产品价格也趋于 稳定，毛利率增长放缓，行业景气维持。随着资本支出持续扩张，行业供需关系逐 渐反转，市场开始出现供过于求，产品价格下降，毛利率下滑，行业景气下行，并 再次驱动资本支出收缩，如此循环往复。

半导体行业的周期性变化与库存周期具备一定的相关性，其相关性在存储器以 外的半导体市场表现地较为显著。以数字芯片市场为例，由于其应用场景较为分散、 产品标准化程度较低，叠加其产品生命周期较短，故而其库存的变化对行业的供需 关系较为敏感。并且，基于同样的原因，不同于存储器市场主流的IDM模式，数字 芯片市场分化出具备集散效应的Foundry和多种多样的Fabless。市场供给端的变化， 除了资本支出/产能周期以外，产能利用率周期的表现也十分显著。

理想的库存周期变化过程：实际订单与预期订单存在差距，进而导致了库存周 期的变化。当实际订单大于预期订单，行业的库存周转天数下降，产能利用率提升，但资 本支出/产能维持，毛利率、营收增速提升，企业被动去库存。预期订单上修，行业的库存周转天数逐步向正常水平靠拢，产能利用率逐步趋 于高位，资本支出扩张，产能增长加速，毛利率、营收增速持续提升，企业主动补 库存。当预期订单超过实际订单，行业的库存周转天数上升，产能利用率开始松动并 下降，资本支出收缩，产能增长放缓，毛利率下滑，营收增速放缓，企业被动补库 存。预期订单下修，行业的库存周转天数回落，产能利用率下降，资本支出收缩， 产能增长放缓，毛利率下滑，营收增速放缓，企业主动去库存。直至实际订单再次 大于预期订单，如此循环往复。

从库存周期的变化来看，一般行业库存周转天数触底之后，行业景气度即将开 始上行，而库存周转天数上升到一定水平之后，需警惕行业景气度反转的风险。

2016年Q2-2019年Q2，半导体行业经历了一轮完整的周期。从产品周期来看， 2016年Q2-2017年Q2，4G手机、服务器、汽车等应用需求增长，驱动半导体市场 景气上行，全球半导体销售额增速逐月攀升；2017年Q2-2018年Q2，需求持续成长 后达到稳态，全球半导体销售额增速稳定在高位；2018年Q2-2019年Q2，手机、PC 等下游应用需求低迷，叠加全球贸易摩擦影响，全球半导体销售额增速显著回落。

从产能周期来看，伴随相关产品应用需求提升，2016年-2017年Q2，全球8寸晶 圆产能供不应求，产能利用率稳步提升；2017年Q2-2018年Q2，随着产能利用率持 续爬升，供需缺口收窄，代工厂产能利用率高位企稳；2018年Q2-2019年Q1，随着 产能持续释放和下游需求回落，供需关系反转，产能利用率松动后下滑。

从上游设备环节看产能周期，2016年Q2-2017年Q1，存储器市场大规模扩产， 此外晶圆代工产线产能利用率攀升，设备需求提升，推动半导体制造设备出货额快 速增长；2017年Q1-2018年Q2，晶圆产能稳步扩张，半导体制造设备出货额增速维 持稳定；2018年Q2-2019年Q2，晶圆产线扩产节奏调整，设备需求放缓，半导体制 造设备出货额增速回落。

从库存周期来看，2016年Q3-2017年Q1，下游产品需求提升持续消耗行业库存， 存储芯片库存周转天数维持低位；2017年Q1-2018年Q3，晶圆产能持续扩张，供给 增加，库存企稳，行业的库存周转天数逐步回升；2018年Q3-2019年Q2，下游产品需求放缓，存储器市场的扩产速度逐渐超过下游需求增速，存储厂商库存累积，行 业的库存周转天数上升。

简而言之，本轮半导体行业的周期主要包括三个阶段：（1）下游应用端：首先，下游应用需求提升，产品供不应求，以存储器为代表 的产品价格上升，行业库存周转天数下降；中游制造端：此后，晶圆产线加大 投片量，产能利用率提升；上游配套端：随着需求的持续增长，晶圆产线产能 利用率满载，并规划扩产，上游设备出货和订单增加。（2）中游制造端：产能利用率维持高位，产能持续扩张，推动供需趋于平衡；下游应用端：下游芯片厂库存企稳，行业库存周转天数回升，产品价格逐渐稳 定；上游配套端：设备持续交付，出货额增速保持稳定。（3）中游制造端：产能持续扩张，行业供需反转，产品逐渐供过于求，此后， 晶圆产线产能利用率开始松动并出现下滑；下游应用端：下游芯片厂库存累积， 行业库存周转天数上升，产品价格松动；上游配套端：晶圆产线扩张节奏放缓， 设备订单收缩，出货增速回落。

从细分市场的周期表现来看，一方面，晶圆制造市场由于其重资产的属性，与 行业周期波动的关联度较高。2018年Q3以来，伴随行业周期下行，以晶圆代工为代 表的晶圆制造市场的营收增速亦显著回落；以DRAM为代表的存储器市场在经历了 2016-2018年供不应求和产品涨价后，伴随供给端扩产快速推进，市场供需关系反 转，产品价格下滑，行业步入下行周期。

另一方面，2018年Q3以来，尽管行业开始周期下行，但国产半导体设备市场凭 借国产替代的推动，国内半导体设备板块营收同比增速整体维持在20%以上，增速 显著高于全球半导体市场平均水平；同时，得益于4G的渗透和5G商用的启动，射频 前端市场稳步增长，2016-2019年全球射频前端市场规模CARG=12%，基本未受到 半导体行业周期下行的影响。

(一) 2019-2022 年半导体行业周期复盘

2019年Q3以来，行业经历了新一轮的周期变化，在当前时点，产品周期和产能 周期已经有较为明显的景气切换特征。

产品周期：2019年Q3-2020年Q1，5G智能终端的加速渗透和放量，为半导体 市场注入了全新的需求增量，推动全球半导体销售额增速逐步回升，行业景气度持 续回暖；2020年Q1-2020年Q3，新冠疫情短期扰动终端需求，全球半导体销售额增 速短暂放缓；2020年Q3-2021年Q3，疫情防控催生的“宅经济”带动PC、NB、平 板小家电等产品需求激增，同时，新能源发展趋势强化，新能源车加速渗透，光伏 等新能源发电的市场需求显著攀升，全球半导体销售额增速持续攀升，行业景气度 持续上行，并爆发了愈演愈烈的缺芯潮；2021年Q3-2022年Q1，半导体的终端应用 需求出现分化，消费电子产品需求开始放缓，智能手机、PC、平板电脑市场在经历 复苏和刺激后，转入存量状态，销量增速逐步下滑，而新能源应用的需求依旧高涨， 新能源车市场销量也维持了较高增速，整体而言，全球半导体销售额增速在高位企 稳；2022年Q1至今，半导体的终端应用需求进一步分化，消费电子产品需求弱化， 智能手机、PC、平板电脑等消费电子市场的销量增速进一步下滑，而新能源应用的 需求持续高涨，新能源车市场销量持续高增长，整体而言，全球半导体销售额增速 开始逐步回落，行业步入景气下行周期。

产能周期：此处主要从上游设备环节看产能周期的变化。2019年Q3-2020年Q2， 受5G等下游应用推动晶圆产线产能利用率提升，半导体设备需求逐步复苏，带动半 导体制造设备出货额增速逐步回升，行业景气度回暖；2020年Q2-2020年Q4，疫情 影响全球半导体供应链，设备出货节奏收到干扰，并且，晶圆厂扩产计划的波动扰 动半导体设备需求，半导体制造设备出货额增速亦随之波动；2020年Q4-2021年Q4， 半导体市场供不应求，行业缺芯驱动晶圆厂积极扩产，半导体设备需求持续上行， 半导体制造设备出货额增速持续攀升，行业景气度上行；2021年Q4至今，受到下游 需求分化、疫情扰动供应链的影响，半导体制造设备出货额增速在经历了短暂的高 位运行后开始逐步回落，行业步入景气下行周期。

库存周期：2019年Q3-2020年Q1，下游产品需求回暖并持续消化行业库存，库 存周转天数下行；2020年Q1-2020年Q2，新冠疫情扰动需求和供应链，库存周转天 数短暂提升；2020年Q2-2021年Q2，随着缺芯潮越演愈烈，行业库存快速回落，库 存周转天数持续低于正常水平；2021Q3-2021Q4，随着下游产品需求分化，以及晶 圆制造产能的扩张，行业库存企稳，库存周转天数开始恢复；2021年Q4至今，以消 费电子为代表的下游产品需求进一步弱化，行业库存持续累积，库存周转天数快速 上升，目前，行业内大多公司均已进行库存调整。

本轮半导体行业周期的整体表现为：中游制造端：产能持续扩张，以消费电子市场为代表的半导体市场的产能供需 矛盾逐渐缓解。下游应用端：需求分化，以消费电子市场为代表的半导体市场的行业库存开始 累积，行业库存周转天数上升，前期因供需矛盾尖锐而大幅涨价的半导体产品的价 格开始松动和下滑，以消费电子市场为代表的半导体市场开始主动去库存。上游配套端：从全球市场来看，半导体设备出货额增速出现回落。从国内市场 来看，得益于国产替代需求的增长，国内半导体设备厂商的订单和出货量的增速均 维持高增长。

(二) 2023 年半导体行业周期展望

在当前时点展望2023年：渗透+复苏，23年中半导体需求有望回升：从产品周期来看，一方面产业升级 带动新品渗透快速推进，服务器DDR5产品升级带动市场量价齐升，新能源（车、发 电、储能等）需求高增长推动应用市场扩容；另一方面，当前手机、PC等消费电子 应用的产品周期处于历史低位，2023年随着需求复苏有望触底回升。根据西部数据 业绩会的指引，随着市场企稳，公司预计2023财年的出货量有望逐渐回升；根据联 发科的法说会指引，电视应用市场从21年底就已开始库存修正，目前修正已接近周 期的尾部，终端应用市场已展现需求复苏的积极信号。

产能趋于宽松，设计板块成本压力有望缓解：从产能周期来看，一方面全球市 场半导体设备出货额增速出现回落，另一方面，部分晶圆代工厂的产能利用率已开 始松动，在当前需求分化和库存调整的趋势下，晶圆代工厂的产能裕量有望改善， 并有望减轻下游的芯片设计环节的成本压力，进而改善芯片设计环节的盈利能力和 业绩。