2025年电子行业年度策略:吹尽去年愁,解放丁香结

  • 来源:中邮证券
  • 发布时间:2025/01/06
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电子行业2025年年度策略:吹尽去年愁,解放丁香结。在AI的时代浪潮下,模型计算量倍数级增长。根据我国印发的《算力基础设施高质量发展行动计划》,提出2025年我国算力规模将超过300EFLOPS,智能算力占比达到35%,运载力方面,国家枢纽节点数据中心集群间基本实现不高于理论时延1.5倍的直连网络传输,重点应用场所光传送网(OTN)覆盖率达到80%,骨干网、城域网全面支持IPv6,SRv6等新技术使用占比达到40%。在AI的时代浪潮下,由CPU及加速芯片异构而成的智能算力或终将成为数字经济时代下的算力主角,建议关注海光信息、寒武纪、景嘉微等。端侧AI落地场景日益增加,数字IC迎来新增量。端侧A...

芯片制造:半导体产业链国产化持续推进

代工——AI芯片产值占比持续提升

半导体市场整体复苏态势存在结构性分化。根据华虹,半导体市场的整体复苏态势比较符合公司预期,但 存在着结构性的分化。消费电子及部分新兴应用等领域的需求向好,功率半导体等需求情况的改善仍有待 观察。在电源管理IC方面,全球及中国的需求情况均比较强劲;CIS及射频业务总体较好;功率器件尤其 是高压部分的需求和价格均受到挑战;公司预计嵌入式/独立式非易失性存储器和MCU平台需求会逐步回 归。根据中芯,中芯国际24Q3晶圆收入以最终应用分类来看,智能手机、电脑与平板、消费电子、互联 与可穿戴、工业与汽车占比分别为25%、16%、43%、8%和8%,看到消费类市场的需求在逐步恢复,消 费产品功能升级落地,出口保有良好需求。从平台来看,BCD需求良好带来订单,推动8英寸利用率上升。

AI芯片在先进制程芯片产值的比例持续提升。从晶圆代工角度来看,2022年AI芯片只占先进制程芯片产 值的4%,到2027年该数值将增长到8%。虽然AI芯片的数量占比并不高,但是其产值却非常高——具体 来看,8英寸晶圆平均每片硅片的价格大概为300-500元美金;12英寸成熟制程晶圆的价格差距在三千至 五六千不等,但在目前AI芯片用得最多的12英寸先进制程晶圆,其每片硅片的价格在15,000-25,000美金。

产业链

集成电路产业分为三个主要部分:上游的材料和设备供应,中游的生产过程,以及下游的终端应用。生 产过程进一步细分为三个阶段: 设计阶段:在这一阶段,工程师根据产品的功能和性能需求,设计出电路图,为制造过程打下基础。 制造阶段:利用设计图,通过一系列工艺如光刻、刻蚀、离子注入等,在硅片上制作出电路,生产出能 够满足特定功能的晶圆。 封测阶段:包括封装和测试两个步骤。封装是将晶圆切割、焊线并封装,以提供物理保护并实现与外部 的电气连接。测试则是在封装后,使用专业设备检验晶圆的功能和性能是否符合标准。

市场规模

根据TechInsights统计,2018-2022年,全球晶圆代工市场规模从736.05亿美元增长至1,421.35亿美元, 年均复合增长率为17.88%。2022年底,全球集成电路行业进入周期性低谷,晶圆代工市场随之下滑。 2023年,晶圆代工市场规模下降至1,234.15亿美元,同比下滑13.17%。不过,行业随后将迎来上行周期, 全球晶圆代工市场规模预计将恢复高增长势态,2023-2028年的年均复合增长率将达到12.24%。

由于供应链中原材料供应不稳定和终端产品需求减少等原因,晶圆代工的产能变得紧张。一些国内的集成电 路设计公司迫切需要找到能够满足他们需求的国内晶圆代工产能,以确保他们的生产不受威胁。下游需求推 动国内纯晶圆代工产能稳步上升,中国大陆晶圆代工行业实现了快速的发展。数据显示,2017-2021年, 中国大陆晶圆代工市场规模从355亿元增长至668亿元,年均复合增长率为17.12%,高于全球行业增长率。 预计未来,中国大陆晶圆代工行业市场将持续保持较高速增长趋势。

工艺路线

预计到2025-2026年会有更多企业采用台积电3nm。与此同时,到2025年台积电将开始做2nm芯片,届 时其工艺也逐渐转向GAA制程,2026年之后将推出1.4nm(A14),走向更先进的制程。三星计划在到2025年将做SF2,2026年做SF2P,2026年之后做SF1.4。 英特尔的20A/18A采用3nm工艺,20A和18A其实属于同一个工艺和技术。只不过,20A仅供英特尔、 IBM自己的CPU使用,等这部分的技术成熟之后,英特尔会开放18A为客户代工,这两者是一样的技术, 只是采用不同的命名。

封测——2.5D/3D封装驱动成长

全球半导体市场重回增长轨道。随着消费市场需求趋于稳定、存储器市场回暖、人工智能与高性能计算等 热点应用领域带动等因素作用,2024年全球半导体市场重回增长轨道。世界半导体贸易统计组织(WSTS) 数据显示:2024年上半年全球半导体销售额为2,908亿美元,同比增长18.1%。从地区看,2024年上半 年美洲、亚太地区同比分别增长38.1%、19.0%,欧洲、日本分别下降 8.6%、6.4%。

先进封装将成为未来封测市场的主要增长点。随着5G通信技术、物联网、大数据、人工智能、视觉识别、 自动驾驶等应用场景的快速兴起,应用市场对芯片功能多样化的需求程度越来越高。在芯片制程技术进入 “后摩尔时代”后,先进封装技术能在不单纯依靠芯片制程工艺实现突破的情况下,通过晶圆级封装和系 统级封装,提高产品集成度和功能多样化, 满足终端应用对芯片轻薄、低功耗、高性能的需求,同时大幅 降低芯片成本。因此,先进封装在高端逻辑芯片、存储器、射频芯片、图像处理芯片、触控芯片等领域均 得到了广泛应用。根据Yole,2019年先进封装占全球封装市场的份额约为42.60%,2019至2025年,全 球先进封装市场规模将以6.6%的年均复合增长率持续增长,预计在2025年先进封装占整个封装市场的比 重接近50%。Yole预测2019至2025年全球传统封装年均复合增长率仅为1.9%,增速远低于先进封装。

以2.5D/3D封装为代表的多维异构封装将成为先进封装增速最快的领域。长期以来,主流系统级单芯片 (SoC)都是将多个负责不同计算任务的计算单元,通过光刻的形式制作到同一片晶粒上。然而,随着晶 圆制程先进度的提升,系统级单芯片的实施成本大幅上升。在这种情况下,小芯片(或小芯粒)组技术 (Chiplet)成为集成电路行业突破晶圆制程桎梏的重要技术方案。多维异构封装技术作为实现Chiplet的 技术基石,其主要包括硅通孔技术(TSV)、扇出型封装 (Fan-Out)、2.5D/3D封装等核心技术。 在高 算力芯片领域,采用多维异构封装技术的Chiplet 方案具有显著优势。根据Yole,受益于人工智能和大模 型应用对高算力芯片需求的爆发,2.5D/3D封装将成为先进封装增速最快的领域,其市场规模预计从 2022年的94亿美元增长至2028年的225亿美元,复合年均增长率约为15.66%。

EDA/IP——收并购始终为平台厂商成长主旋律

EDA/IP是芯片设计与生产降本增效的核心。EDA工具是芯片设计与生产的核心,从整个产业链来看, EDA是芯片制造的最上游产业,是衔接集成电路设计、制造和封测的关键纽带,对行业生产效率、产品技 术水平有重要影响。IP在半导体产业链上游也扮演着同等重要的角色,能够简化芯片设计、缩短研发周期、 降本增效。近年来,随着AI、物联网、5G、智能网联汽车等新兴产业的发展,对芯片的性能要求急剧提 升,芯片的规模和复杂度也不断提升,带来了EDA/IP行业的成长。

国产化进程持续推进。从全球EDA工具市场竞争格局来看,行业集中度仍然较高。集微咨询指出,2022 年,全球EDA工具的市场规模超过80亿美元,其中Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家占据近八成 市场份额。从演进趋势来看,自2018年以来,三家在全球的总体份额并无明显变化,这与EDA工具的壁 垒有关。半导体IP市场格局也呈现类似的特点,经过三十余年发展,半导体IP行业市场份额相对集中,行 业前两大企业ARM和Synopsys占据了接近六成市场份额,该格局已经保持多年。行业前十中还有 Cadence、CEVA、Rambus等公司位置相对稳定,各自占据一部分市场。全球EDA/IP市场呈现寡头垄断 的特点,但本土厂商已逐渐实现技术以及市场上的突破。

收并购始终为软件平台厂商成长主旋律。集微咨询指出,国内众多的EDA公司仍然以点工具产品为主,并 在点工具基础上往全链条工具拓展,设计全工具链企业较少,布局验证工具者较多,具有数字或模拟IC设 计全流程工具供应能力的目前只有华大九天,在高端数字芯片卡脖子领域的逻辑综合、布局布线等基础工 具领域,目前有立芯和鸿芯微纳在攻坚。对于IP行业,目前占比最高的品类仍然是处理器IP,其次为接口 IP,两者占据IP行业的六成份额,前者为ARM、CEVA等公司垄断,后者则基本为Synopsys、Cadence等 巨头的舞台,但以芯原股份为代表的中国IP企业近两年也在高速成长,在IP行业的各个品类都有企业在攻 关,包括代表IP新模式、未来成长空间巨大的Chiplet,国内也有几家企业在布局,如芯原股份、芯耀辉、 奎芯、奇异摩尔、芯和等。参考海外大厂发展历程,收并购始终为软件平台厂商成长主旋律,在海外对国 内半导体层层限制下,国内头部EDA企业有望加速收并购推进半导体国产化进程。

设备——受益于先进制程等驱动,capex预计持续增长

受益于先进制程带来更高设备投资、HBM等驱动,全球半导体集成电路生产线设备Capex预计持续增长,中国大陆 未来四年将保持每年300亿美元以上的投资规模,继续引领全球晶圆厂设备支出。

晶圆厂设备支出:美国加州时间2024年9月26日,SEMI发布《300mm晶圆厂2027年展望报告(300mm Fab Outlook Report to 2027)》指出,从2025年到2027年,全球300mm晶圆厂设备支出预计将达到创纪录的4000 亿美元。强劲的支出是由半导体晶圆厂的区域化以及数据中心和边缘设备对人工智能(AI)芯片日益增长的需求推 动的。2024年,全球300mm晶圆厂设备支出预计将增长4%,达到993亿美元,到2025年将进一步增长24%,首 次突破1000亿美元,达到1232亿美元。预计2026年支出将增长11%,达到1362亿美元,2027年将增长3%,达到 1408亿美元。预计到2027年,中国将保持其作为全球300mm设备支出第一的地位,未来三年将投资超过1000亿 美元。

从应用领域看,得益于对先进节点的投资以及对成熟节点的持续支出,2025年至2027年间,全球Foundry设备支 出预计将达到约2300亿美元,对2nm工艺的投资和2nm关键技术的开发,如全环绕栅极(GAA)晶体管结构和背 面功率传输技术,对于满足未来高性能和节能计算需求、人工智能应用至关重要。由于对汽车电子和物联网应用的 需求不断增加,成本效益高的22nm和28nm工艺有望实现增长。Logic和Micro领域预计将在未来三年率先扩大设 备支出,预计总投资为1730亿美元。Memory位居第二,预计同期将贡献超过1200亿美元的支出,标志着另一个 细分市场增长周期的开始。在Memory领域,DRAM相关设备的投资预计将超过750亿美元,而3D NAND的投资 预计达到450亿美元。Power相关领域排名第三,预计未来三年投资将超过300亿美元,其中化合物半导体项目投资 约140亿美元。同期,模拟和混合信号领域预计将达到230亿美元,其次是光电/传感器,为128亿美元。

先进制程带来更高设备投资,国产设备厂商不断突破各细分设备,加快国产替代进程。从各晶圆厂技术路径规划看, 2nm采用GAA成为业内普遍选择。从台积电、三星、intel的规划来看,2022-2023年进入3nm节点,预计2025年 进入2nm商业化阶段。据IBS统计,以生产5万片晶圆产能的设备投资为例,3nm技术节点需要215亿美元设备投资, 工艺制程不断进步显著提高设备投资。制裁对中国市场造成的影响从2020年陆续开始显现。自2020年以来,经历 芯片产能短缺、地缘政治干扰,芯片制造能力备受重视,2020至2023年间中国晶圆厂设备需求强劲,整体采购额 大幅增长。根据芯谋研究调研数据显示,中国晶圆厂设备采购额从2020年的154.1亿美元增长至2023年的299亿美 元,其中国际企业绝对主导中国设备市场的格局没有改变,但是国产设备厂商不断突破各细分设备,加快国产替代 进程。

芯片设计:AI浪潮下,迎来量价双提升

产业政策

半导体产业是信息技术产业的基础和重要组成部分,是国民经济支柱性产业之一,其发展程度是衡量一 个国家科技水平的重要指标,另一方面也关乎国家战略安全。

全球集成电路设计市场规模达2454.7亿美元

集成电路设计行业位于集成电路产业链上游,属于技术密集型产业。随着5G、物联网、人工智能、 移动智能终端等新兴应用领域的深入发展,集成电路设计行业在集成电路行业乃至一国国民经济 中的重要性也愈发凸显。此外,集成电路行业专业化分工的趋势加剧,也带动集成电路设计行业 市场快速增长。

集成电路设计行业的发展情况受下游市场需求的驱动较为明显,近年来,随着全球集成电路产业 的快速发展,全球集成电路设计行业总体呈现增长态势。根据IC Insights数据显示,2023年全球 集成电路设计行业市场规模将达2454.7亿美元。

2026年中国集成电路设计市场规模达到11033.2亿元

近年来,在国家的大力推动下,我国集成电路设计行业快速发展。根据中国半导体行业协会、 Frost&Sullivan数据,2021年中国集成电路设计行业市场规模为4,519.0亿元,同比增长2017- 2021年的复合增长率为21.5%。集成电路设计行业在集成电路行业中的比例从2017年的38.3%上 升到2021年的43.2%,比例稳步上升。预计2021-2026年,中国集成电路设计行业市场规模将以 19.5%的复合增长率增长,至2026年增至11,033.2亿元,在中国集成电路行业市场规模的占比将 达到51.2%。

云计算走向智能时代,算力需求提升

数据中心正从云计算时代走向智能时代。数字化过程中不断产生的海量数据,基于人工处理的大数据分析处 理方法无法应对如此的海量数据,而基于机器运算进行深度学习的AI算法,可以完成海量无效数据的筛选和 有用信息的自动重组。 按照AI应用场景的需求,AI服务器可以分为分为训练和推理两种类型,其中训练型服务器需要大量的计算资 源来进行矩阵运算和梯度更新,对芯片算力要求更高;推理型服务器主要基于已经训练好的模型进行服务, 相对来说算力的要求较低。 据Counterpoint统计,2024年第2季度全球服务器市场产值达到454.22亿美元,同比增长了35%,其中AI 服务器占29%。

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编辑:火腿肠
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