智东西第140期内参指出, 中国人工智能产业直面三座大山: 数据环境, 人才紧缺和硬件短板. 其中, 所谓的硬件短板主要指集成电路, 或者说半导体产业.
半导体被称为国家工业的明珠, 亦即信息产业的 '心脏' , 技术门槛高, 前期设备资金需求大, 可谓大陆科技产业的痛点. 从 '十二五' 到 '十三五' , 半导体已明确列为中国重点发展产业. 政策资本 ( '大基金' /国家集成电路产业投资基金, 首期募资1387.2亿元) 双利好的情况下, 本土半导体产业进展加速, 加上新型计算架构浪潮的推动, 中国半导体产业弯道超车机会来临.
本期的智能内参, 我们推荐来自广发证券的半导体行业调研, 结合智东西市场观察, 基于2017年全球半导体市场, 分析需求端新应用, 盘点产业格局和中国机会 (暂不考虑台湾地区) .
以下为智能内参整理呈现的干货:
2017年: 全球半导体市场高涨
根据WSTS的预测, 2017年半导体产业销售额将成长20.6%, 创六年新高, 达到4080亿美元以上. 同时WSTS预计2018年全球半导体产业销售额将在2017年的基础上成长7%, 达到4373亿美元.
根据目前全球主要半导体供应商产能规划, 未来三年上游硅片供不应求将成为常态.
▲全球半导体营收增速 (三月移动平均值, 截止2017-10)
▲全球半导体销售额及增速
从半导体市场地区分布来看, 亚太是主要市场, 日本市场销售额为363.50亿美元, 其他地区2478.34亿美元, 合占73.2%的份额; 北美 (美国) 市场销售额为864.58亿美元, 占21.2%的份额, 居全球首位; 欧洲地区380.48亿美元, 占总体的9.3%.
▲全球半导体销售额及增速 (分地区)
全球半导体产业的大幅式跳跃增长, 一方面是因为存储芯片需求旺盛, 产品价格大幅上涨所致; 另一个方面物联网, 汽车电子, AI等新市场新应用拉动下游需求.
2017年存储器市场销售额1229.18亿美元, 首次超越历年占比最大的逻辑电路 (1014.13亿美元) , 拔得头筹. 从增长趋势来看, 根据Gartner统计, 2017H1存储芯片销售额达585亿美金, 同比增长65%; 扣除存储芯片影响, 全球半导体2017H1销售额达1238亿美金, 统计增长4%.
下游市场看, 未来几年, 随着智能汽车, VR/AR, 物联网等领域发展迅速, 半导体新应用上升势头明显. 根据Gartner统计, 汽车电子及工业电子领域增速最快, 近3年复合增速分别为9.5%, 8.5%.
▲存储芯片需求旺盛推动半导体市场高涨
市场热情推动了半导体产业的资本支出.
根据IC Insights统计, 2017H1全球半导体产业资本支出金额425亿美元, 较2016年同期成长了48%. 其中三星电子预计2017年资本开支达260亿美金, 其中140亿用于3D Nand, 70亿美金用于DRAM, 50亿美金用于逻辑IC制程, 合计较2016年增长超过200%.
▲供给端全球半导体资本开支持续增长
2018年: 两大新动力
后智能手机时代, 一方面, 手机微创新持续提升存量市场下半导体需求; 另一方面, 汽车电子, 人工智能, 物联网渐行渐近, 带动行业成长. 以下是广发证券指出的2018年两大快速增长的半导体新市场.
矿机芯片: 国内产业深度受益
▲2017年至今比特币价格和算力变化情况
2017年, 比特币价格从年初的967.6美元上涨到年末的12618.55美元, 涨幅高达1204%, 年内最高涨幅达1884%.
飞涨的价格为上游比特币挖矿行业吸引了大量的投资, 2017年比特币全网算力 (每秒运算次数) 从2.4Eh/s蹿升至14Eh/s (上升幅度476%, 平均每月增加15.7%) . 而且, 算力的上升趋势并未随着价格的波动而放缓, 至今年1月23日已升至19Eh/s, 本月增幅已超过35%.
▲2017年各矿池出块量占比
目前比特币的挖掘几乎都是采用矿池模式, 根据比特大陆旗下的BTC.com给出的出块量占比情况, 只有2%的出块量是由未知来源贡献的, 其余98%的出块量由各大矿池瓜分.
2017年矿池市场的集中度有所上升, 前十大矿池出块量占比从年初的73%升至90%, 而前十名中有八个来自中国, 合计占整个市场的而前十名中有八个来自中国, 合计占整个市场的71%.
▲ASIC矿机结构示意图
ASIC(专用芯片)由于设计简单, 成本低, 算力强大等优势, 成为矿机宠儿. 第一台ASIC矿机于2013年1月首次交付使用. ASIC矿机的构造比较简单, 一般由一块控制板和2到3块算力板组成, 其核心是算力板上排列的ASIC, 只能运行某种特定的算法.
▲主流GPU和ASIC芯片对比
ASIC 矿机凭借低成本和几万倍于GPU的算力, 在比特币领域已经取代了几乎全部的算力, 在比特币领域已经取代了几乎全部GPU矿机, 而GPU矿机目前只被用于挖掘算法较复杂的货币 (如以太币) .
▲国内三大矿机厂商主要产品
挖矿行业在中国的高度集中为国内矿机厂商的成长提供了有利条件. 目前, 国内主要矿机厂商有比特大陆, 嘉楠耘智以及亿邦股份. 三大厂商都自主设计ASIC芯片, 目前矿机厂商主要靠提升芯片制造工艺, 提升单片算力以及增加芯片数量来增强矿机性能.
分析认为, 2017年比特大陆销售额为143亿元, 仅次于海思成为2017年第二大IC设计公司. 比特大陆的晶圆代工环节的供应商为台积电, 封测环节的主要给日月光, 长电科技, 通富微电和华天科技, 基板主要由台湾恒劲, 珠海越亚供应.
考虑到比特大陆的芯片采用Bumping+FC工艺进行封装, 因此国内掌握Bumping+FC技术的封测厂商有望从2018年矿机芯片投资的快速增长中受益.
汽车电子: 百亿美元市场
▲汽车半导体在汽车车身中的应用
根据市场调研机构Gartner测算, 2013年全球汽车半导体市场已达262亿美元, 并呈现出加快上升的趋势.
当今, 汽车已成为新型电子技术的应用载体, 半导体在汽车中得到了越来越多的应用, 其搭载量已经成为衡量汽车电子化和智能化的一种衡量标准, 对汽车的技术进化具有重要意义.
▲汽车半导体分类
一方面, ADAS渗透率提升带动单车搭载芯片需求提升; 另一方面, 电动汽车与汽车半导体有着天然的紧密联系, 精密的电控和电池管理都离不开芯片的应用. 有分析指出, 电动汽车汽车单台分立器件用量成本已达到2567元 (是传统汽车用量的5倍以上) . 未来伴随电动车的放量增长, 将有力带动汽车半导体在汽车领域的渗透.
▲内燃机汽车, 混合动力汽车和纯电动汽车单车搭载半导体价值量对比
汽车半导体所涉及到的技术包括功率IC, IGBT, CMOS等, 用以应用于车载娱乐系统, 辅助驾驶系统, 视频显示系统, 电视系统, 电动马达控制, 灯光控制, 电动车和混合动力汽车的电源管理系统等多处车载功能模块或器件.
国产化进入加速期
▲中国2010-2016年集成电路进出口数据统计 (援引东方财富网)
中国是全球最大的集成电路市场, 且将保持20%左右的年均增长率, 然而芯片消费却严重依赖进口 (有数据显示, 我国芯片需求量占到了全球的45%, 但是超过90%的芯片消费依赖进口) .
为弥补这一科技产业重大硬件短板, 停止 '打苦工' 角色, 国家对芯片产业展开扶持:
2014年, 中国成立了集成电路领导小组和国家集成电路产业基金 (又称大基金) , 首期募资1387.2亿元, 预计总投资额将超万亿, 尝试国际并购, 资本市场介入等多种方式投资中国半导体产业链; 2015年发布的《中国制造2025》更是提到, 中国芯片自给率要在2020年达到40%, 2025年达到50% (工信部规划为70%) .
▲国内半导体扶持政策示意 (援引国金证券)
在政策和资本的双重驱动下, 中国国内晶圆生产线自2016年进入了发展高潮期, 集成电路产业销售额达4335.5亿, 设计, 制造, 封测三个产业销售额增长速度分别实现24.1%, 25.1%及13%.
2017年本土半导体产业更是迎来资本热潮 (多家上市) , 大唐电信携手高通等大佬成立瓴盛科技, 国产龙头公司管理层新老更替 (中芯, 展讯, 豪威和新升等) , 台积电高层跳槽紫光, 比特大陆大势, AI芯片爆出独角兽等热闹事.
虽然目前, 我国设计和封测领域已经能够追赶其他发达国家与地区, 但从整体盘面来看, 芯片制造方面差距则较大, 包括设备和材料等多个方面. (举个例子, 咱们的刻蚀机做28nm量产都吃力的时候, 国际最先进的技术已经到7nm级别. )
▲目前国内在建的22座晶圆厂
目前中国在建的22座晶圆厂中, 有17条产线将于2017年年末至2018年量产, 新增投资约六千亿元人民币以上.
广发证券统计了国内所有8英寸及12英寸产线的投资数据, 从未来的投资轨迹来看, 2017-2020年是晶圆厂投资的高峰期. 这四年内, 将有20条产线12英寸晶圆产线实现量产. 全部投产后, 中国的12英寸晶圆产能将领先台湾与韩国. 同时, 未来国内新增的8英寸晶圆产能45.5万片/月, 相比目前的量产规模增长65%, 新增投资247亿元. 随着半导体资本开支大幅增长, 上游设备及材料将确定性受益.
智东西认为, 我国半导体产业起步较晚, 技术和专利壁垒给信息产业带来的诸多瓶颈. 然而, 政策扶持, 市场推动和资本诱惑之下, 加上汽车电子 (智能化, 电动化) , 比特矿机, 人工智能等新型计算架构给国内设计和封装企业带来了施展拳脚的空间, 以及多地竞争激烈的晶圆厂建造运动, 我国有望在信息变革拐点补齐半导体这一科技产业重大硬件短板, 停止 '打苦工' 角色, 实现弯道超车.