半導(dǎo)體行業(yè)市場分析研究1_第1頁
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半導(dǎo)體行業(yè)市場分析一、半導(dǎo)體行業(yè)周期框架:三重周期的嵌套2022年11月21日我們發(fā)布了報告《周期視角下半導(dǎo)體設(shè)計及設(shè)備、材料投資機遇》,提出了基于產(chǎn)品、產(chǎn)能和庫存的三重周期嵌套的分析框架,用以分析半導(dǎo)體行業(yè)的周期階段和發(fā)展趨勢。在供需的變化下,半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)出周期性成長的趨勢。通過分析每一輪行業(yè)周期的驅(qū)動因子,我們可以將行業(yè)周期拆解為三重基本周期的嵌套:產(chǎn)品周期、產(chǎn)能周期、庫存周期:產(chǎn)品周期代表了需求端的變化,主要與產(chǎn)品應(yīng)用的生命周期相關(guān);產(chǎn)能周期代表了供給端的變化,主要與競爭性投資、擴產(chǎn)時滯等因素相關(guān);庫存周期代表了供需關(guān)系的變化,主要與行業(yè)供需狀態(tài)、企業(yè)經(jīng)營和競爭策略、信息不對稱、時滯以及Overbooking等因素相關(guān)。半導(dǎo)體行業(yè)的周期性變化與產(chǎn)品周期的變化直接相關(guān),行業(yè)增長與下滑的背后,是各類電子產(chǎn)品應(yīng)用的興衰更迭。從2010年以來的產(chǎn)品周期看,以智能手機為代表的智能移動終端產(chǎn)品的涌現(xiàn)和升級,整體驅(qū)動了半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)擴容。目前,智能手機市場逐漸趨于飽和,新能源車、VR/AR以及AI等應(yīng)用則有望成為推動半導(dǎo)體行業(yè)增長的全新驅(qū)動力。半導(dǎo)體行業(yè)的周期性變化與資本支出/產(chǎn)能周期密切相關(guān),并且這種相關(guān)性在存儲器市場表現(xiàn)地較為顯著:每一輪資本支出的低點之后,都尾隨著行業(yè)毛利率(行業(yè)景氣指標(biāo)之一)的高點。其背后的原因在于:行業(yè)資本支出的大幅收縮,導(dǎo)致產(chǎn)能增長放緩,在需求穩(wěn)步擴張的過程中,供需關(guān)系逐步趨緊,進而轉(zhuǎn)向供不應(yīng)求,再到剪刀差逐漸擴大,在此階段,產(chǎn)品價格上升,毛利率提升,行業(yè)景氣上行。之后,資本支出開始擴張,產(chǎn)能增長加速,供需關(guān)系逐漸趨于平衡,產(chǎn)品價格也趨于穩(wěn)定,毛利率增長放緩,行業(yè)景氣維持。隨著資本支出持續(xù)擴張,行業(yè)供需關(guān)系逐漸反轉(zhuǎn),市場開始出現(xiàn)供過于求,產(chǎn)品價格下降,毛利率下滑,行業(yè)景氣下行,并再次驅(qū)動資本支出收縮,如此循環(huán)往復(fù)。半導(dǎo)體行業(yè)的周期性變化與庫存周期具備一定的相關(guān)性,其相關(guān)性在存儲器以外的半導(dǎo)體市場表現(xiàn)地較為顯著。以數(shù)字芯片市場為例,理想的庫存周期變化過程:實際訂單與預(yù)期訂單存在差距,進而導(dǎo)致了庫存周期的變化。當(dāng)實際訂單大于預(yù)期訂單,行業(yè)的庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)下降,產(chǎn)能利用率提升,但資本支出/產(chǎn)能維持,毛利率、營收增速提升,企業(yè)被動去庫存。預(yù)期訂單上修,行業(yè)的庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)逐步向正常水平靠攏,產(chǎn)能利用率逐步趨于高位,資本支出擴張,產(chǎn)能增長加速,毛利率、營收增速持續(xù)提升,企業(yè)主動補庫存。當(dāng)預(yù)期訂單超過實際訂單,行業(yè)的庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)上升,產(chǎn)能利用率開始松動并下降,資本支出收縮,產(chǎn)能增長放緩,毛利率下滑,營收增速放緩,企業(yè)被動補庫存。預(yù)期訂單下修,行業(yè)的庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)回落,產(chǎn)能利用率下降,資本支出收縮,產(chǎn)能增長放緩,毛利率下滑,營收增速放緩,企業(yè)主動去庫存。直至實際訂單再次大于預(yù)期訂單,如此循環(huán)往復(fù)。從庫存周期的變化來看,一般行業(yè)庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)觸底之后,行業(yè)景氣度即將開始上行,而庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)上升到一定水平之后,需警惕行業(yè)景氣度反轉(zhuǎn)的風(fēng)險。針對半導(dǎo)體行業(yè)的周期變化,當(dāng)時我們推演出三條結(jié)論,即2023年:(1)滲透+復(fù)蘇,23年中半導(dǎo)體需求有望回升;(2)產(chǎn)能趨于寬松,設(shè)計板塊成本壓力有望緩解;(3)庫存調(diào)整持續(xù),行業(yè)庫存逐步恢復(fù)健康水平;近期通過對半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)品、產(chǎn)能和庫存周期的跟蹤、驗證,我們觀察到23年行業(yè)需求復(fù)蘇的信號持續(xù)明朗、晶圓代工產(chǎn)能利用率逐漸松動、庫存水位也逐步下降,行業(yè)的周期變化基本按照當(dāng)時我們的判斷向前發(fā)展。在當(dāng)前時點,半導(dǎo)體行業(yè)的產(chǎn)品、產(chǎn)能和庫存周期的發(fā)展?fàn)顟B(tài)已經(jīng)有較為明顯的景氣好轉(zhuǎn)特征,為行業(yè)周期的發(fā)展趨勢帶來了積極的影響,因此,作為半導(dǎo)體景氣觀察系列的更新篇,本文主要針對三重周期的變化狀態(tài)、發(fā)展趨勢及其對行業(yè)未來的積極影響進行分析。二、周期底部信號明確,行業(yè)復(fù)蘇在即(一)產(chǎn)品周期:終端需求23Q1觸底,復(fù)蘇信號初顯端倪2021年Q3以來,半導(dǎo)體的終端應(yīng)用需求出現(xiàn)分化,消費電子產(chǎn)品需求持續(xù)弱化,智能手機、PC、平板電腦等消費電子市場的銷量增速進一步下滑,2022年Q4,其銷量增速均處于歷史底部位置。2023年Q1,終端需求觸底復(fù)蘇的信號初顯端倪。從智能手機市場來看,根據(jù)研究數(shù)據(jù),2023年1月中國大陸市場智能手機銷量約2766萬臺,同比下降10.4%,同比降幅收窄,環(huán)比上升44.6%。同時,預(yù)計中國安卓機市場2022年Q4是低點,向上拐點在2023年Q1后,手機需求將在2023年H2明顯改善;高通預(yù)計2023年H1客戶將繼續(xù)減少庫存,需求在2023年H2明顯改善。PC方面,海外大廠預(yù)計2023年行業(yè)呈現(xiàn)弱復(fù)蘇態(tài)勢。AMD表示2022年Q4行業(yè)陸續(xù)去庫存,渠道庫存已有所縮減,2023年Q1行業(yè)去庫存持續(xù),而自身PC業(yè)務(wù)營收底部在2023年Q1,預(yù)計2023年P(guān)C行業(yè)將復(fù)蘇;Intel于2022年Q3指引PC在2023年出貨2.7-2.95億臺,長期來看,PC全球需求維持在3億臺左右。在TV市場,根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),其預(yù)計2023年Q2液晶電視面板訂單有望實現(xiàn)同比增長19%的強勁反彈,同時,50英寸及更大尺寸的屏幕訂單將達(dá)到1.614億臺或同比增長8%,市場有望恢復(fù)至2020年購買量的峰值水平,即比歷史四年平均水平高出3%,2023年面板需求可能同比2022年創(chuàng)下的14年歷史新低激增22%。此外,根據(jù)集微網(wǎng)的報道,3月初以來主流市場的HD畫質(zhì)TDDI芯片報價已上漲一成,主因在于產(chǎn)能供應(yīng)不足,該產(chǎn)品供不應(yīng)求有望延續(xù)至4月,5月產(chǎn)能供應(yīng)恢復(fù)正常后價格有望隨之恢復(fù),反映出部分細(xì)分市場的芯片供需關(guān)系從供過于求到供需平衡過程中的積極變化。(二)產(chǎn)能周期:產(chǎn)能利用率23Q1見底,制造成本有望回落晶圓產(chǎn)線產(chǎn)能利用率持續(xù)走低。經(jīng)歷了下游需求持續(xù)分化和產(chǎn)業(yè)鏈庫存調(diào)整,晶圓產(chǎn)線的產(chǎn)能利用率自2022年H2以來持續(xù)走低。根據(jù)各產(chǎn)線業(yè)績說明會數(shù)據(jù),2022年Q4,中芯國際、聯(lián)電、華虹半導(dǎo)體的產(chǎn)能利用率分別環(huán)比下滑13pct、10pct、8pct。2023年Q1,疊加行業(yè)淡季影響,晶圓代工產(chǎn)線產(chǎn)能利用率繼續(xù)走低,根據(jù)聯(lián)電法說會的數(shù)據(jù),其預(yù)計23年Q1產(chǎn)能利用率將進一步降至70%左右。芯片制造成本有望回落。產(chǎn)線產(chǎn)能利用率的松動和空置產(chǎn)能的增加,有望迫使部分晶圓產(chǎn)線采取以價換量策略,或者促進設(shè)計客戶在獲取產(chǎn)能過程中議價能力的提升,表現(xiàn)為晶圓制造價格的回落,從而改善設(shè)計環(huán)節(jié)的成本壓力和盈利能力。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2023年,其預(yù)計8英寸晶圓及12英寸55nm以上制程晶圓代工行業(yè)價格將有望同比下降約15%-17%,12英寸40nm及以下制程晶圓代工行業(yè)價格同比有望下降約5%-12%,晶圓代工整體行業(yè)價格同比下降約10%-15%。整體而言,2023年H2晶圓產(chǎn)線產(chǎn)能利用率有望逐步修復(fù)。在晶圓產(chǎn)線降價和未來需求復(fù)蘇的驅(qū)動下,2023年Q2及H2,晶圓產(chǎn)線的產(chǎn)能利用率有望逐步修復(fù)。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),臺積電7/5/3nm產(chǎn)線產(chǎn)能利用率在2023年Q2有望恢復(fù)。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),全球主要晶圓產(chǎn)線的產(chǎn)能利用率在2023年H2有望溫和修復(fù)。值得一提的是,考慮到2023年晶圓制造整體的供需關(guān)系,即使2023年Q2客戶下單量有所恢復(fù)、進而導(dǎo)致晶圓產(chǎn)線產(chǎn)能利用率修復(fù),晶圓制造的價格在2023年依然是處于下行周期,對設(shè)計公司的成本端壓力的改善有望持續(xù)全年。(三)庫存周期:庫存拐點已現(xiàn),23H2有望恢復(fù)健康水平2022年Q3行業(yè)庫存的達(dá)到高點,隨著需求的持續(xù)分化、特別是消費電子需求的持續(xù)弱化,彼時以英特爾、英偉達(dá)、美光、思佳訊、Qorvo等為代表的半導(dǎo)體公司或其客戶均已開始主動去庫存,此后,伴隨著主動去庫存的持續(xù),半導(dǎo)體行業(yè)的庫存水平已出現(xiàn)回落信號。23年Q1,庫存水平持續(xù)回落的趨勢越來越明確,因為行業(yè)主動去庫存的廣度和力度均在擴張,主要表現(xiàn)包括:目前存儲芯片、邏輯芯片、射頻芯片、模擬芯片、晶圓代工等細(xì)分行業(yè)陸續(xù)進入主動庫存去化階段;以DRAM、CIS等為代表的芯片價格持續(xù)下降;美光、海力士、臺積電、聯(lián)電等行業(yè)龍頭公司均縮減了23年的資本支出;以及行業(yè)的BooktoBill在22年連續(xù)六個季度走低。臺積電在22年Q4法說會上也預(yù)期行業(yè)庫存在23年H1將快速減少。根據(jù)ECIA的數(shù)據(jù),2023年1月行業(yè)撤單情況依舊正在進行(但撤單幅度已有所收斂),2023年2月DRAM、NAND、模擬和無線芯片市場的庫存水平逐漸下降。在當(dāng)前時點展望23年的庫存周期,經(jīng)歷了至少三個季度的庫存去化,我們預(yù)計23年年中行業(yè)庫存有望恢復(fù)健康水平,伴隨23年H2旺季來臨,屆時行業(yè)有望開啟補庫存需求。根據(jù)臺積電的指引,預(yù)計行業(yè)庫存將持續(xù)調(diào)整至23年H1,并恢復(fù)到健康水平,23年H2行業(yè)有望進入復(fù)蘇階段。三、設(shè)計:至暗已過,靜候黎明(一)設(shè)計復(fù)蘇趨勢明確,重點關(guān)注產(chǎn)品滲透和AI成長機遇設(shè)計板塊迎來基本面拐點,Q1后向上趨勢明確。經(jīng)過上文的分析可知,目前,半導(dǎo)體行業(yè)的周期趨勢正呈現(xiàn)出積極的變化:產(chǎn)品周期方面,在復(fù)蘇和滲透邏輯的驅(qū)動下,23年行業(yè)補庫存需求和行業(yè)更廣泛需求的弱復(fù)蘇,以及行業(yè)新品滲透和國產(chǎn)替代,也將為行業(yè)貢獻可觀的需求增量;同時伴隨著產(chǎn)能周期維度上,產(chǎn)能利用率的松動和制程成本的回落持續(xù)改善設(shè)計環(huán)節(jié)的成本壓力、修復(fù)設(shè)計環(huán)節(jié)的盈利能力;同時,庫存亦逐漸向健康水位恢復(fù);因此,從2023年Q1三重周期的表現(xiàn)來看,半導(dǎo)體特別是設(shè)計板塊的周期底部特征明顯,Q1大概率是板塊基本面拐點,未來,隨著產(chǎn)品需求的復(fù)蘇、成本的改善以及庫存的去化,設(shè)計板塊復(fù)蘇和基本面向上的趨勢明確。基本面趨勢向上,重點關(guān)注產(chǎn)品滲透和AI成長機遇。在板塊基本面趨勢向上的背景下,具備產(chǎn)品滲透率提升邏輯的領(lǐng)域?qū)⒕邆涓鼮榭捎^的增長彈性。首先是具備新品拓展能力的細(xì)分賽道或公司,以DDR5升級、L-PAMiD創(chuàng)新為代表的領(lǐng)域,受益于產(chǎn)品創(chuàng)新和市場滲透,其新品的起量速度和幅度均遠(yuǎn)超行業(yè)需求復(fù)蘇的平均水平,因此,其基本面向上趨勢有望加速;其次,具備國產(chǎn)替代能力的細(xì)分賽道和公司,也將獲得更顯著的增長水平,以設(shè)備、材料環(huán)節(jié)為代表的領(lǐng)域,其當(dāng)前的國產(chǎn)化率大多依舊處于小雙位數(shù)的水平,在自主可控趨勢加速的推動下,本土設(shè)備、材料公司依托自身的產(chǎn)品競爭力、廣闊的份額增長空間和品類擴張能力,有望加速提升相關(guān)環(huán)節(jié)的國產(chǎn)替代份額,成長速度和空間均十分顯著,并有望平穩(wěn)穿越周期。同時,AIGC創(chuàng)新浪潮的成長主線打開板塊中長期成長空間,以AI服務(wù)器為代表的細(xì)分賽道或公司,AIGC的發(fā)展趨勢有望帶動行業(yè)規(guī)模實現(xiàn)指數(shù)級增長,GPU、NVLink+NVSwitch、HBM、光芯片、高速接口芯片、多相電源供電方案等配套產(chǎn)業(yè)鏈均將充分受益于AI服務(wù)器的需求擴容,同時,AIGC還有望賦能安防/智能音箱/MR等多個領(lǐng)域,相關(guān)行業(yè)的中長期成長空間有望進一步打開,對板塊的長期業(yè)績和估值均有顯著的提升效應(yīng)。(二)AI的“iphone時刻”:創(chuàng)新賦能千行百業(yè),未來增量空間廣闊1.模型訓(xùn)練&推理算力需求測算AIGC大模型的訓(xùn)練和推理需要大量的高性能計算(HPC)算力支持,在此我們分別對AI大模型在訓(xùn)練階段和推理階段的算力需求進行測算:(1)AI大模型在訓(xùn)練階段算力需求測算我們以參考NVIDIA發(fā)表的文章《EfficientLarge-ScaleLanguageModelTrainingonGPUClustersUsingMegatron-LM》中對不同參數(shù)GPT模型算力需求的計算方法及NVIDIAA100在模型訓(xùn)練過程的參數(shù),對以GPT-3.5175B為代表的大模型的訓(xùn)練算力需求進行測算,測算主要基于以下關(guān)鍵假設(shè):(1)考慮到大模型訓(xùn)練的時間要求,假設(shè)模型單次訓(xùn)練時間為30天,即每年可進行約12次訓(xùn)練;(2)訓(xùn)練階段每個A100吞吐效率為48%。此外,我們假設(shè)每臺AI服務(wù)器均配有8張A100。由此測算,單個GPT-3.5175B參數(shù)量AI大模型訓(xùn)練而新增的NVIDIAA100需求空間為1080個,新增的AI服務(wù)器需求為135臺??紤]到各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭正在/計劃訓(xùn)練的模型參數(shù)量仍在持續(xù)增加,未來模型訓(xùn)練參數(shù)量可能達(dá)到萬億級別;同時越來越多的互聯(lián)網(wǎng)公司加入大模型訓(xùn)練的陣營;我們基于以下關(guān)鍵假設(shè),對用于大模型訓(xùn)練的NVIDIAA100、AI服務(wù)器的需求做關(guān)于模型參數(shù)、模型訓(xùn)練個數(shù)的敏感型分析。(1)假設(shè)模型單次訓(xùn)練時間為30天;(2)假設(shè)訓(xùn)練階段每個A100吞吐效率為48~52%。我們預(yù)計中短期內(nèi),大模型參數(shù)量有望達(dá)到1T;全球訓(xùn)練的AI大模型的數(shù)量在100個以內(nèi)。(2)AI大模型在推理階段算力需求測算ChatGPT活躍用戶數(shù)量迅速增加、BING搜索引擎開始接入ChatGPT、百度發(fā)布文心一言并啟動內(nèi)測,以GPT為代表的大語言AI模型在文字推理/生成領(lǐng)域的應(yīng)用加速落地;此外,基于GPT的midjourney展現(xiàn)出較強的圖片創(chuàng)作能力,Adobe也發(fā)布了可生成圖片、視頻、聲音等內(nèi)容的模型Firefly,AI模型在多媒體領(lǐng)域的推理/生成應(yīng)用也在快速發(fā)展。考慮到AI模型在文字生成領(lǐng)域應(yīng)用落地進展較快,我們對這一部分的推理算力需求進行測算,基于以下關(guān)鍵假設(shè):(a)參考谷歌月均搜索次數(shù),假設(shè)一個谷歌級應(yīng)用每日的搜索次數(shù)為30億次;并假設(shè)30億次問答在每日24小時中均勻分布;(b)假設(shè)單次問答總字?jǐn)?shù)為1850字。由此測算,單個應(yīng)用GPT-3.5175B模型的谷歌級文字推理應(yīng)用新增的NVIDIAA100需求空間為72萬個,新增的AI服務(wù)器需求為9萬臺。2.AI服務(wù)器需求提升,推動相關(guān)硬件產(chǎn)品市場規(guī)模增長根據(jù)節(jié)第一部分對模型訓(xùn)練&推理算力需求測算,以14萬臺為基數(shù)測算訓(xùn)練、推理側(cè)AI服務(wù)器需求對服務(wù)器出貨量的拉動。100個175B訓(xùn)練模型對AI服務(wù)器出貨量的拉動為9.6%,10個使用GPT-3.5175B模型的谷歌級推理應(yīng)用對全球AI服務(wù)器出貨量的拉動為643%。在算力需求激增的背景下,AI服務(wù)器的市場空間將會被大力拉動,同時AI服務(wù)器內(nèi)部的算力芯片(GPU等)、存儲芯片(DRAM、NAND、HBM等)、連接產(chǎn)品(光模塊、以太網(wǎng)PHY、PCIeretimer、PCB等)以及其他相關(guān)產(chǎn)品(如多相電源)的市場規(guī)模都有望迎來顯著的提升。(1)服務(wù)器整機:AIGC點燃數(shù)據(jù)中心算力需求,AI服務(wù)器空間廣闊AI服務(wù)器的核心為GPGPU/ASIC,單價較普通服務(wù)器大幅提升。AI服務(wù)器與通用服務(wù)器不同,除了2顆CPU外,一般還要配備4/8顆GPGPU以及一系列的相關(guān)配套芯片。以英偉達(dá)DGXA100為例,其包含了8顆A100GPU、2個64核AMDRomeCPU、2TBRAM、30TBGen4NVMESSD、6個NVIDIANVSwitch以及10個NVIDIAConnext-7200Gb/s網(wǎng)卡。從價值量層面來看,通用服務(wù)器價格一般為幾千美金/臺,而主流AI服務(wù)器價格多在10-15萬美金/臺。AIGC大幅提升HPC算力需求,推動AI服務(wù)器增長。AIGC大模型的訓(xùn)練和推理需要大量的高性能計算(HPC)算力支持,對AI服務(wù)器需求提升。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),預(yù)估2022年搭載GPGPU的AI服務(wù)器年出貨量占整體服務(wù)器比重近1%,即約14萬臺。預(yù)計2023年出貨量年成長可達(dá)8%,2022~2026年CAGR達(dá)10.8%。(2)算力芯片:AI服務(wù)器硬件成本的主要構(gòu)成,海內(nèi)外大廠積極布局算力芯片是AI服務(wù)器中處理訓(xùn)練與推理的核心。在模型訓(xùn)練和推理的過程中需要大量的計算,其本質(zhì)是在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層中將大矩陣輸入數(shù)據(jù)和權(quán)重相乘,因此主要的計算方式為矩陣計算。在矩陣計算中,每個計算都是獨立于其他計算的,因此可以通過并行計算的方法,而GPU相比于CPU擁有更多獨立核心,因此深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在GPU的加持下,采用高度并行的方式進行計算,可更高效地完成計算任務(wù)。根據(jù)IDC數(shù)據(jù),AI服務(wù)器硬件成本的主要構(gòu)成為GPGPU,占比可高達(dá)70%。以英偉達(dá)A100TensorCoreGPGPU為例,其架構(gòu)中中包括以下單元:每個GPU有7個GPC,每個GPC有7個或8個TPC,每個TPC有2個SM,每個GPC最多16個SM,總共108個SM。由多個小核心組成的SM是運算和調(diào)度的基本單元,是GPU中處理運算功能的核心。其中,每個SM有64個FP32CUDA核,64個INT32CUDA核,32個FP64CUDA核,以及4個第三代TensorCore。由于TensorCore因為專注于矩陣運算,其矩陣運算能力顯著強于CudaCore,可以加速處于深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和推理速度,在維持超低精度損失的同時大幅加速推理吞吐效率,因此在模型訓(xùn)練與推理的過程中,TensorCore將是主要的計算內(nèi)核。作為GPU行業(yè)龍頭,英偉達(dá)于2020年和2022年相繼推出針對AI、數(shù)據(jù)分析和HPC應(yīng)用場景的兩款產(chǎn)品:A100和H100。與A100相比,H100的綜合技術(shù)創(chuàng)新可以將大型語言模型的速度提高30倍,從而提供業(yè)界領(lǐng)先的對話式AI功能。具體到性能參數(shù),同為SXM外形規(guī)格的H100/A100,半精度浮點算力(FP16tensorcore)分別為989.4/1312TFLOPS,互連帶寬分別為900/600GB/s。2023年GTC大會上,英偉達(dá)針對ChatGPT等大型語言模型的大規(guī)模部署,推出了H100NVL,其配備雙GPUNVLink,將兩張擁有94GBHBM3顯存的PCIeH100GPU拼接在一起,可處理擁有1750億參數(shù)的GPT-3大模型。與適用于GPT-3的HGXA100相比,一臺搭載四對H100和雙NVLINK的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器速度能快10倍,可以將大語言模型的處理成本降低一個數(shù)量級。GPU峰值算力的測算公式為:峰值計算能力=GPUCore的運行頻率*GPUSM數(shù)量*單個SM對應(yīng)的特定數(shù)據(jù)類型的指令吞吐量*2依據(jù)英偉達(dá)A100、H100白皮書中給到的參數(shù),A100GPUCore的運行頻率為:1.41GHz;A100GPUSM數(shù)量為108個。H100SXM5GPUCore的運行頻率為:1.83/1.98GHz;H100GPUSM數(shù)量為132個。因此,峰值算力的變量主要集中在特定數(shù)據(jù)類型的指令吞吐量上。(a)TensorCore加速后的FP16峰值算力:A100FP16(TensorCore加速)峰值算力=311,869GFLOPS≈312TFLOPSH100FP16(TensorCore加速)峰值算力:=989,429GFLOPS≈989.4TFLOPS(b)CudaCore下的FP32峰值算力:A100FP32(CudaCore)峰值算力=19,491GFLOPS≈19.5TFLOPSH100FP32(CudaCore)峰值算力=66,908GFLOPS≈66.9TFLOPS通過參考英偉達(dá)A100/H100GPU的性能參數(shù),該公式計算的結(jié)果與英偉達(dá)官方披露的性能參數(shù)一致。由此可見,GPU峰值算力與主頻和硬件配置數(shù)量等參數(shù)相關(guān)。本土AI芯片廠商積極追趕,國產(chǎn)替代之路雖遠(yuǎn)必達(dá)。從技術(shù)架構(gòu)來看,Al芯片主要分為GPU、FPGA、ASIC三大類。其中,GPU是較為成熟的通用型人工智能芯片,F(xiàn)PGA和ASIC則是針對人工智能需求特征的半定制和全定制芯片。國內(nèi)AI芯片賽道的廠商中華為、阿里和寒武紀(jì)為ASIC技術(shù)架構(gòu),百度昆侖芯為FPGA技術(shù)架構(gòu),海光信息、景嘉微、摩爾線程、沐曦、燧原科技、壁仞科技、天數(shù)智芯則采用GPU技術(shù)架構(gòu)。目前各家產(chǎn)品參數(shù)與英偉達(dá)A100/H100相比,仍有一定差距,但在英偉達(dá)等高端AI芯片出口受限的背景下,國產(chǎn)AI芯片企業(yè)獲取了難得的發(fā)展機遇,隨著本土下游AI需求的不斷拉動,國產(chǎn)替代之路雖遠(yuǎn)必達(dá)。(3)存儲芯片:HBM成高端GPU標(biāo)配,充分受益于AI服務(wù)器需求增長HBM是目前高端GPU解決高帶寬主流方案,AIGC熱潮拉動HBM需求增加。AI服務(wù)器需要在短時間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù),包括模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)、模型參數(shù)、模型輸出等。這些數(shù)據(jù)量通常都非常大,對高帶寬需求大幅提升。GPU主流存儲方案目前主要分GDDR和HBM兩種方案。與GDDR方案相比,HBM方案由多個芯片垂直堆疊而成,每個芯片上都有多個內(nèi)存通道,可以在很小的物理空間內(nèi)實現(xiàn)高容量和高帶寬的內(nèi)存,有更多的帶寬和更少的物理接口,而物理接口越少,功耗越低。同時還具有低延遲的特點,但相對而言,成本更高。HBM方案目前已演進為高性能計算領(lǐng)域擴展高帶寬的主流方案,并逐漸成為主流AI訓(xùn)練芯片的標(biāo)配。AIGC時代推動HBM需求顯著增加。HBM的需求增加不僅體現(xiàn)在單顆GPU需要配置的單個HBM的Die層數(shù)增加、HBM個數(shù)增加,也體現(xiàn)在AIGC熱潮下,大模型訓(xùn)練需求提升拉動對AI服務(wù)器和AI芯片需求,HBM在2023年來需求明顯增加,價格也隨之提升。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),預(yù)計2025年HBM市場規(guī)??蛇_(dá)25億美元。HBM升級朝著不斷提高存儲容量、帶寬,減小功耗和封裝尺寸方向升級,目前已升級到HBM3。HBM方案最初由英偉達(dá)和AMD等半導(dǎo)體公司定義和推動,從最初的1GB存儲容量和128GB/s帶寬的HBM1發(fā)展到目前的24GB存儲容量和819GB/s帶寬。高速、高帶寬的HBM堆棧沒有以外部互連線的方式與計算芯片連接,而是通過中間介質(zhì)層緊湊連接。以HBM2方案為例,相對于GDDR5,HBM2節(jié)省了94%的芯片面積。從帶寬角度看,一個HBM2堆棧封裝的帶寬就是307Gbyte/s,遠(yuǎn)高于GDDR5的帶寬。產(chǎn)業(yè)鏈積極推動HBM發(fā)展。海力士、三星美光等廠商緊跟HBM趨勢,已發(fā)布多款產(chǎn)品。英偉達(dá)歷代主流訓(xùn)練GPU基本都配置HBM,如H100采用了6顆HBM3。2022年11月英特爾發(fā)布全球首款服務(wù)器DDR5CPUSapphireRapidswithHBM版本,以面向高性能計算。國內(nèi)廠商布局方面,如國芯科技表示公司正研究規(guī)劃合封HBM內(nèi)存的2.5D的芯片封裝技術(shù)。深科技從事存儲芯片封測業(yè)務(wù),近年來不斷加強先進封裝技術(shù)研發(fā)。(4)連接產(chǎn)品:AI服務(wù)器迎來ChatGPT風(fēng)口,相關(guān)鏈接產(chǎn)品步入黃金時代光芯片:AIGC應(yīng)用驅(qū)動400G/800G高速率光模塊在AI服務(wù)器中加速滲透,光芯片產(chǎn)品量價齊升。規(guī)模層面,AIGC應(yīng)用需要強大算力作為支撐,光模塊是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互連和數(shù)據(jù)中心相互連接的核心部件。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2020年全球光模塊市場規(guī)模為66.7億美元,預(yù)測2025年全球光模塊市場將達(dá)到113億美元,為2020年的1.7倍,光芯片作為光模塊核心元件有望持續(xù)受益。價格層面,AIGC應(yīng)用所需數(shù)據(jù)流量持續(xù)提升,交換機互聯(lián)速率逐步由100G向400G/800G升級。在對高速傳輸需求不斷提升背景下,更高價值量的25G及以上高速率光芯片市場增長迅速。根據(jù)預(yù)測,2019年至2025年,25G以上速率光模塊所使用的光芯片占比逐漸擴大,市場空間將從13.56億美元增長至43.40億美元,CAGR為21.40%。封裝方式上,CPO是解決超高算力過載并提高能效的核心解決方案之一,據(jù)預(yù)計,按照端口數(shù)量統(tǒng)計,CPO的全球發(fā)貨量將從2023年的5萬件逐步增長到2027年的450萬件。NVLink:實現(xiàn)GPU間高速直聯(lián)。NVLink是一種GPU之間的直接互聯(lián),可擴展服務(wù)器內(nèi)的多GPU輸入/輸出。2016年,第一代NVLink搭載基于Pascal架構(gòu)的NvidiaGP100GPU發(fā)布,其傳輸速率可達(dá)160GB/s;目前NVLink已迭代至第四代,第四代NVIDIANVLink總帶寬為900GB/s,是PCIe5.0帶寬的7倍。一代NVLink共有4個鏈路,單鏈路傳輸速率40GB/s;第二代、第三代、第四代NVLink分別有6、12、18個鏈路,單鏈路傳輸速率均為50GB/s。NVLink不僅可實現(xiàn)NVIDIAGPU間互聯(lián),也可以實現(xiàn)GPU與CPU之間的互聯(lián)(CPU需要支持NVLink協(xié)議,如IBMPOWER9)。第一至第三代NVLink傳輸信號為NRZ調(diào)制的電信號,第四代NVLink傳輸信號為PAM4調(diào)制電信號;在信號傳輸過程,由NVLink控制器+PHY構(gòu)成的組合實現(xiàn)信號的收發(fā)控制,其中NVLink控制器按照功能又可分為三層:PhysicalLayer(PL)、DataLinkLayer(DL)、TransactionLayer(TL)。NVSwitch:實現(xiàn)服務(wù)器內(nèi)更高帶寬、更低延遲、更多GPU間通信。NVIDIA在2018GTC大會發(fā)布了首款節(jié)點交換架構(gòu)——第一代NVSwitch,其上有18個NVLink端口,在單服務(wù)器節(jié)點內(nèi)通過12個NVSwitch可以實現(xiàn)16個V100以NVLink能夠達(dá)到的最高速度進行多對多GPU通信;基于NVLink+NVSwitch實現(xiàn)服務(wù)器節(jié)點內(nèi)16顆V100互聯(lián)的一臺DGX-2與兩臺通過IB互聯(lián)的DGX-1(每臺內(nèi)有8個V100)相比,前者AI運算速度是后者的兩倍以上。目前NVSwitch已經(jīng)迭代到第三代,單芯片上共有64個第四代NVLink端口,支持GPU間900GB/s的通信速度,這些通過NVLinkSwitch互聯(lián)的GPU可用作單個高性能加速器,擁有高達(dá)15petaFLOPS的深度學(xué)習(xí)計算性能。CPU-DRAM間內(nèi)存接口芯片。內(nèi)存接口芯片是服務(wù)器內(nèi)存模組的核心邏輯器件,以提升內(nèi)存數(shù)據(jù)訪問的速度穩(wěn)定性,滿足服務(wù)器CPU對內(nèi)存模組日益增長的高性能及大容量需求。目前行業(yè)正從DDR4升級至DDR5。據(jù)JEDEC定義,DDR5時代,RCD和DB需支撐的傳輸速率從3200MT/s提升至DDR5第一子代的4800MT/s,且子代還在繼續(xù)升級中。此外,DDR5世代還需配置1顆SPD、1顆PMIC和2顆TS等配套芯片,行業(yè)迎來量價齊升。CPU-GPU互聯(lián)芯片。在AI服務(wù)器中CPU和GPU互聯(lián)通常使用PCIe聯(lián)接。PCIeRetimer芯片是適用于PCIe高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的超高速時序整合芯片,主要解決數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)高速、遠(yuǎn)距離傳輸時,信號時序不齊、損耗大、完整性差等問題,還可靈活地切換PCIe或CXL模式,多應(yīng)用于NVMeSSD、AI服務(wù)器、Riser卡等典型應(yīng)用場景。參考TI官網(wǎng)產(chǎn)品價格,單顆PCIe4.0Retimer約25美金。PCIe還需要承擔(dān)GPU與網(wǎng)卡、NVMe(存儲)數(shù)據(jù)傳輸,因此會使用PCIeSwitch聯(lián)接CPU、GPU、網(wǎng)卡和NVMe(存儲),形成淺層且平衡的PCIe樹型拓?fù)?,可實現(xiàn)從網(wǎng)卡和NVMe進出GPU的快速點對點傳輸;若單臺服務(wù)器使用4顆PCIeSwitch芯片,參考TI官網(wǎng)產(chǎn)品價格,單臺服務(wù)器PCIeSwicth價值量約3美元。PCB:AI服務(wù)器高算力需求爆發(fā),推動PCB單機價值量提升。PCB起中繼傳輸?shù)淖饔?,是電子元器件的支撐體,服務(wù)器PCB板上通常集成CPU、內(nèi)存、硬盤、電源、網(wǎng)卡等硬件,AI服務(wù)器在以上硬件上有不同程度的增加或升級,同時AI服務(wù)器增配4至8顆GPGPU形成GPU模組,帶來PCB板單機價值量提升。具體而言,AI服務(wù)器PCB板價值量提升主要來自三方面:(1)PCB板面積增加。AI服務(wù)器中除了搭載CPU的主板外,每顆GPU需要分別封裝在GPU模塊板,并集成到一塊主板上,相比傳統(tǒng)服務(wù)器僅使用一塊主板,PCB面積大幅增加。(2)PCB板層數(shù)增加。AI服務(wù)器相對于傳統(tǒng)服務(wù)器具有高傳輸速率、高內(nèi)存帶寬、硬件架構(gòu)復(fù)雜等特征,需要更復(fù)雜的走線,因而需要增加PCB層數(shù)以加強阻抗控制等性能。(3)PCB用CCL材料標(biāo)準(zhǔn)更高。AI服務(wù)器用PCB需要更高的傳輸速率、更高散熱需求、更低損耗等特性,其核心材料CCL需要具備高速高頻低損耗等特質(zhì),CCL材料等級需要提升,材料的配方以及制作工藝復(fù)雜度攀升,推動價值量提升。(5)其他產(chǎn)品:ChatGPT拉動AI服務(wù)器需求提升,多相電源供電方案增量顯著多相電源產(chǎn)品在AI服務(wù)器中單機價值增量顯著,GPU算力升級進一步推動量價齊升。AI服務(wù)器與通用服務(wù)器主要區(qū)別在于AI服務(wù)器配備4/8顆GPGPU,以滿足高性能計算需求。多相控制器+DrMOS組成的多相電源解決方案是GPU的主流供電形式。我們對8卡AI服務(wù)器的多相電源解決方案產(chǎn)品新增需求進行測算,參考NVIDIAV100的多相電源配置,A100至少需要16相電源解決方案(1顆多相控制器+16顆大電流DrMOS的配置),則該AI服務(wù)器相較于普通服務(wù)器增加了8顆多相控制器、128顆大電流DrMOS需求,參考TI官網(wǎng)產(chǎn)品價格,兩種產(chǎn)品價格分別約為7.7美元、2.0美元,則AI服務(wù)器單機新增多相電源產(chǎn)品價值量約為318美元;根據(jù)MPS數(shù)據(jù),單臺普通服務(wù)器CPU主板電源解決方案(包含多相控制器+DrMOS+POL+EFuse等產(chǎn)品)合計價值量約80美元;因此AI服務(wù)器單機多相電源產(chǎn)品價值量相較于普通服務(wù)器有數(shù)倍提升。英偉達(dá)在2023年GTC大會發(fā)布了應(yīng)用于大型語言模型部署的H100NVL新產(chǎn)品,具備更高算力的H100GPU為更大規(guī)模的AI模型訓(xùn)練提供更強大的算力支持,H100SXM產(chǎn)品最大熱設(shè)計功率為700W,遠(yuǎn)高于前代次產(chǎn)品A100的300W~400W。高算力GPU產(chǎn)品功率的提升對DrMOS的數(shù)量、性能帶來了更高需求,服務(wù)器領(lǐng)域多相電源產(chǎn)品市場空間也將充分受益于服務(wù)器GPU的迭代和性能升級。3.ChatGPT浪潮之巔,AIGC賦能千行百業(yè)內(nèi)容生產(chǎn)進入AIGC時代,跨模態(tài)成為增長點。內(nèi)容生產(chǎn)已經(jīng)從專業(yè)化的PGC到用戶生產(chǎn)的UGC,現(xiàn)在已經(jīng)進入AIGC時代。AIGC不僅意味著AI的角色開始從觀察、預(yù)測拓展為生成、決策,也意味著AIGC作為一種賦能技術(shù),借助其大模型的跨模態(tài)綜合能力和內(nèi)容生產(chǎn)力,將廣泛服務(wù)于各類終端行業(yè)。AIGC賦能千行百業(yè),未來需求樂觀可期。AIGC作為一種賦能型技術(shù),能在很多行業(yè)內(nèi)找到應(yīng)用場景的結(jié)合點。這臺“21世紀(jì)的珍妮紡紗機”基于其強大的內(nèi)容生產(chǎn)能力,將重塑幾乎所有行業(yè),帶領(lǐng)行業(yè)進入新時代。目前在繪畫、視頻制作、音樂、寫作、編程等眾多內(nèi)容生產(chǎn)行業(yè)中都有顯著的業(yè)務(wù)需求,在游戲、傳媒、電商、娛樂、教育、金融、醫(yī)療、藥研、工業(yè)等多個行業(yè)中都有望塑造更多應(yīng)用場景。大語言模型朝著多模態(tài)方向發(fā)展,多應(yīng)用場景均開始布局。GPT4.0轉(zhuǎn)向多模態(tài),新增了圖像輸入,能同時進行文本和視覺處理的多模態(tài)大模型已是技術(shù)變革方向。與此同時,當(dāng)前海內(nèi)外大廠紛紛在更多文字生成、社交娛樂、音視頻、辦公等領(lǐng)域布局或引入大語言模型的發(fā)展,并朝著多模態(tài)方向發(fā)展。AIGC驅(qū)動安防智能化升級,市場潛力逐漸顯現(xiàn)。AIGC作為新型的內(nèi)容生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施對既有的內(nèi)容生成模式可產(chǎn)生革命式影響,一方面其已在辦公、影視、繪畫等內(nèi)容需求豐富的行業(yè)取得顯著發(fā)展,另一方面原本已和AI結(jié)合的安防、制造等行業(yè)也正在AIGC大潮下朝著更加智能化的方向發(fā)展,市場潛力逐漸顯現(xiàn)。AIGC有望與安防緊密結(jié)合,驅(qū)動泛安防產(chǎn)業(yè)智能化升級。ChatGPT和AIGC技術(shù)的應(yīng)用,可以幫助安防產(chǎn)品實現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)處理和管理,大幅提升安防系統(tǒng)的反應(yīng)速度和處理能力,實現(xiàn)一定程度降本增效,推動智慧安防乃至智能物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展。近幾年,傳統(tǒng)安防已通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、AI等技術(shù)升級為智慧安防。據(jù)IDC數(shù)據(jù),視頻監(jiān)控、人臉識別、智能攝像頭等泛安防是中國近年來已部署和計劃部署的重點AI領(lǐng)域,也是AI最先商業(yè)化的領(lǐng)域之一。隨著AIGC時代的來臨,智慧安防可進一步升級。具體而言,ChatGPT可以通過分析和處理大量語音、文本和圖像數(shù)據(jù),幫助識別并分類人、車輛、動物等不同對象,幫助安全系統(tǒng)快速識別異常事件,以及實現(xiàn)更精細(xì)化的數(shù)據(jù)分析和挖掘,進一步提升預(yù)測準(zhǔn)確率等。同時,ChatGPT的應(yīng)用還將促進安防與其他相關(guān)領(lǐng)域合作,以谷歌和微軟等廠商致力于利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行機器人控制為例,將視覺數(shù)據(jù)以及大型語言模型結(jié)合起來,也可推動安防機器人的發(fā)展。ChatGPT和AIGC技術(shù)的應(yīng)用,可以幫助安防產(chǎn)品實現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)處理和管理,從而大幅提升安防系統(tǒng)的反應(yīng)速度和處理能力,有望實現(xiàn)一定程度降本增效,大力推動智慧安防乃至智能物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展。從聽覺領(lǐng)域來看,智能音箱是家庭場景交互中心與IoT控制中心,AIGC符合智能音箱用戶個性化交互需求,在家庭內(nèi)部家庭教育、電器控制、起居輔助等方面進一步提升用戶體驗,開啟聽覺盛宴。根據(jù)IDC數(shù)據(jù),2022年包括智能音箱在內(nèi)的家庭智能設(shè)備市場規(guī)模為306.3億美元,預(yù)計到2026年將達(dá)到382.9億美元,CAGR為5.7%。隨著AIGC熱潮上升,音頻內(nèi)容個性化需求進一步凸顯,打開終端設(shè)備銷量未來市場空間。AIGC作為生產(chǎn)力工具開啟視聽盛宴,打開終端設(shè)備成長空間。從視覺領(lǐng)域來看,AIGC作為生產(chǎn)力工具賦能元宇宙,逐漸實現(xiàn)元宇宙的可擴展性潛力,低成本、高效率地滿足VR/AR用戶海量內(nèi)容需求。索尼PSVR2、蘋果MR、MetaQuest3等主要產(chǎn)品的推出在即,AIGC未來在內(nèi)容端的持續(xù)賦能,XR產(chǎn)業(yè)有望迎來新一輪增長。(三)產(chǎn)品滲透:基本面趨勢向上,新品滲透增長彈性顯著1.DDR5:滲透率預(yù)期積極,2023年還將持續(xù)發(fā)布DDR5CPUIntel和ADM積極推動服務(wù)器端DDR5CPU出貨和發(fā)布。據(jù)AMD的22Q4EarningsCall,DDR5CPUGenoa目前導(dǎo)入了超過140個平臺,YoY+40%,并預(yù)計23H1推出第二代DDR5CPUBergamo。Intel于2023年1月10日發(fā)布新一代服務(wù)器支持DDR5CPUSapphireRapids。Intel在22Q4EarningsCall中表示客戶對SapphireRapids需求強勁,并預(yù)計年中前出貨100萬顆。SapphireRapids的正式開始銷售時間為2月15日,即100萬顆為4個月銷售時間內(nèi)的預(yù)計值。此外,Intel繼續(xù)朝著既定Roadmap穩(wěn)步推進新一代CPU,預(yù)計23H2發(fā)布服務(wù)端支持DDR5第二子代CPU,即DDR5-5600CPUEmeraldRapids。PC端,Intel預(yù)計23H2發(fā)布新一代PC移動端CPUMeteorLake。美光DDR5滲透預(yù)期預(yù)維持2024年年中50%不變。美光在2023年3月EarningsCall中維持對PC和服務(wù)器端DDR5的滲透率在2024年年中50%的預(yù)期。盡管23H1收到存儲周期去庫存的影響,但美光維持上季度DDR5出貨預(yù)期。公司表示正在像數(shù)據(jù)中心客戶大量交付DDR5DRAM,預(yù)計DRAM出貨量從FY23Q2開始增加。隨著Intel和AMD最新一代的服務(wù)器處理器SapphireRapids和Genoa需要DDR5DRAM,使用這些新處理器的服務(wù)器將在2023H2推動DDR5DRAM的需求上漲。2.射頻:產(chǎn)業(yè)鏈大力去庫存,本土廠商推出模組新產(chǎn)品從庫存水平來看,Skyworks和Qorvo的庫存水位和DOI在2022年逐季創(chuàng)新高,但庫存增速逐漸趨緩,根據(jù)Skyworks和Qorvo在2022Q4的EarningCall,22Q4安卓產(chǎn)業(yè)鏈渠道和終端總庫存減少了20%以上,行業(yè)去庫存力度較大,傳導(dǎo)到產(chǎn)業(yè)鏈上游,PA代工廠極大降低稼動率。預(yù)計2023Q1射頻行業(yè)還將繼續(xù)去庫存,但庫存水位增速已連續(xù)兩個季度放緩,同時Skyworks預(yù)計23H2公司DOI將回落至正常水平,Qorvo也預(yù)計渠道庫存在23年下半年恢復(fù)正常。23Q1射頻產(chǎn)業(yè)鏈處于周期磨底階段,行業(yè)有望在23H2復(fù)蘇。我們選取了下游主要為安卓機市場的Qorvo進行復(fù)盤,22Q4的業(yè)績、庫存的周期表現(xiàn)類似于2019年Q2時期,庫存水位處于歷史高位,庫存增速回落,營收增速即將見底。而由于2020-2021年在中美貿(mào)易摩擦、疫情催化缺芯等多重因素下,供應(yīng)鏈備貨節(jié)奏被擾亂,下游客戶過度備貨而后無較強需求消化,正常供需差在本輪周期中被放大,因此庫存消耗相應(yīng)需要更多時間,就目前周期推導(dǎo)和跟蹤海外大廠庫存和需求情況看,預(yù)計22Q2平穩(wěn)過渡,但預(yù)計隨著23H2行業(yè)需求轉(zhuǎn)好,庫存恢復(fù)正常,射頻行業(yè)有望迎來較好景氣度,而市場表現(xiàn)有望也略領(lǐng)先于基本面上揚。從新產(chǎn)品角度看,本土廠商不斷推出各類模組產(chǎn)品,帶來成長動力。拆市場來看,模組市場規(guī)模和成長性大于分立器件。近年來本土廠商加強5G模組和4G模組在接受端和發(fā)射端的布局。L-PAMiD是模組中集成度最高,價值量最大的品類,同時由于技術(shù)和專利壁壘較高,市場主要被海外射頻廠商占據(jù),國產(chǎn)化率低,替代空間較大。因此是本土廠商的較大機會。唯捷創(chuàng)芯通過外購濾波器率先研發(fā)出低頻和中高頻L-PAMiD模組,并已向頭部品牌廠商送樣,公司預(yù)計L-PAMiD將在2023年實現(xiàn)大批量出貨。卓勝微自建芯卓產(chǎn)線量產(chǎn)高性能濾波器,同時公司各類模組布局較為全面。截至22Q3,公司雙工、四工器順利送樣客戶,長期來看具有供應(yīng)穩(wěn)定優(yōu)勢。3.存儲芯片:行業(yè)周期邊際轉(zhuǎn)好存儲行業(yè)周期磨底,邊際向好。從時間上看,本輪存儲大周期,從2021Q2開始的下行周期已接近兩年;從價格上看,DRAM現(xiàn)貨及合約價格已接近上一倫周期底部位置。庫存方面,目前存儲行業(yè)庫存情況已達(dá)歷史新高,而美光等廠商也開始預(yù)期公司DOI已觸頂,且下游客戶庫存水位預(yù)計23H2逐漸恢復(fù)正常。各種存儲磨底信號預(yù)計開始出現(xiàn)。價格方面,DRAM和NAND已度過了價格大幅下跌通道,價格降幅有望減緩。跟蹤DRAM和NAND價格來看,目前大部分規(guī)格都跌至了歷史最低價。跟蹤美光FY23Q2的存貨減值幅度看,F(xiàn)Y23Q2公司計提存貨減值14億美金,并指引FYQ3下季度預(yù)計計提存貨減值5億美金。在目前各個下游需求暫時較淡情況下,減產(chǎn)是達(dá)到供需平衡和價格止跌的核心。美光、SK海力士已于2022H2陸續(xù)啟動存儲芯片減產(chǎn)。以及一向以逆周期投資和搶份額為特點的三星也于2023年4月初宣布減少存儲芯片生產(chǎn)。TrendForce目前對23Q2的價格跌幅預(yù)期已收縮至10%。CFM對存儲價格做出了展望,預(yù)計價格從23Q2開始波動變小,23Q3和Q4有望看到價格回升。存儲價格的觸底往往是新一輪上行周期的前奏,復(fù)盤美光和SK海力士在前兩輪周期表現(xiàn)來看,在存儲價格磨底階段,公司市值上漲往往提前于存儲價格的上漲。庫存方面,截至22Q4,美光和海力士的庫存水位和DOI都已創(chuàng)新高。據(jù)美光的FY23Q2財報,本季的美光在進一步降低開工率的情況下,庫存環(huán)比下降了2.75%,DOI減少了約3天,美光并預(yù)計庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)已見頂,預(yù)計下季開始改善。整體來看,行業(yè)的庫存見頂趨勢已成。復(fù)盤DRAM現(xiàn)貨價和存儲行業(yè)庫存關(guān)系,可以看到每一輪庫存增長見頂伴隨著存貨價格變動的反彈。同時美光預(yù)計美光公司大部分下游終端市場客戶庫存已經(jīng)見頂并開始逐漸減少,預(yù)計2023下半年開始供需將逐漸平衡。存儲模組廠在磨底轉(zhuǎn)上行周期可率先釋放利潤。存儲芯片標(biāo)準(zhǔn)化程度高,替代性程度強,具備大宗商品特征。存儲模組廠多用合約價來找存儲芯片廠購買,然后依據(jù)現(xiàn)貨價格賣出。在行業(yè)的磨底轉(zhuǎn)上行周期,若現(xiàn)貨價格先一步上漲,模組廠可在更低的合約價和上漲現(xiàn)貨價間賺取價格差。同時由于在周期去庫存末尾,模組廠商庫存不斷去化,芯片上游芯片廠商庫存不斷累高,若終端需求回暖,芯片模組在供給少,需求大的情況下,通過提高存儲產(chǎn)品價格,率先釋放利潤。跟蹤臺灣存儲模組廠商威剛的季度存貨和現(xiàn)金來看,威剛和存儲芯片廠商在周期下行期存貨趨勢為反向,且威剛在存貨見底和需求起來的1-2個季度,有望迎來現(xiàn)金的大幅提升。跟蹤月度營收來看,公司2月營收實現(xiàn)增長14.5%、而公司市值也于基本面提前一個季度開始上漲。4.模擬芯片:相較其他半導(dǎo)體板塊,模擬周期拐點預(yù)計滯后一個季度復(fù)盤本輪產(chǎn)業(yè)周期,全球模擬行業(yè)景氣度下行較其他板塊相比有一定滯后性。全球半導(dǎo)體行業(yè)在2019年進入下行周期尾部;2020年開始步入上行周期,2020、2021年全球集成電路銷售額同比分別增加8.4%、28.2%,同期模擬板塊銷售額同比增速分別為3.2%、20.8%,增速低于集成電路行業(yè)整體。2022年全球半導(dǎo)體行業(yè)進入本輪上行周期尾部,當(dāng)年全球集成電路銷售額預(yù)期同比增加3.7%;而模擬板塊受益于下游汽車、工業(yè)等領(lǐng)域的持續(xù)旺盛需求,2022年全球銷售額同比增加20.8%,顯著高于集成電路和其他細(xì)分IC板塊。模擬行業(yè)下行周期相較于其他行業(yè)也有一定滯后性,根據(jù)Wind數(shù)據(jù),預(yù)計2023年全球模擬銷售額同比增長僅1.6%,相較于2022年增速明顯下降。海外模擬龍頭庫存水位處于較高水平,且仍有增長趨勢。從庫存水平看:TI、ADI、MPS、矽力杰連續(xù)幾個季度庫存均呈現(xiàn)增加趨勢。截至最新報告期末,四家廠商DOI分別為134天、104天、171天、119天。TI強調(diào)由于公司產(chǎn)品壽命周期長、客戶群體多元化,因此產(chǎn)品被迭代淘汰的風(fēng)險非常低;一定的短期與長期庫存可以更好地支持客戶;因此公司會放心持有更高水平的庫存,在當(dāng)前水平可能會繼續(xù)增加10億至20億美元的庫存。MPS表示由于業(yè)務(wù)狀況、訂單模式的變化,公司庫存水平可能達(dá)到目標(biāo)的180~200天DOI,并可能在短期內(nèi)更高;公司會通過放慢晶圓投片量控制公司和渠道中庫存,目標(biāo)在23Q2使庫存回到合理水位。海外模擬龍頭指引短期需求仍較為疲軟,但環(huán)比跌幅有所收窄。終端需求指引方面:TI、ADI、MPS、PI四家海外廠商對當(dāng)前財報季的營收指引中值環(huán)比降幅分別為7.4%、1.5%、2.2%、16%。ADI受益于工業(yè)和汽車市場的較為強勁的需求,下降幅度較?。籔I受到下游大小家電、PC市場需求較弱影響,當(dāng)前財報季營收指引中值環(huán)比下降16%。A股模擬公司存貨周轉(zhuǎn)天數(shù)自21Q2以來處于連續(xù)上升階段。截至22Q3,SW模擬芯片設(shè)計板塊存貨DOI達(dá)到242天,相較于22Q2增加了19天。與之對比,22Q3SW半導(dǎo)體、SW集成電路制造、SW集成電路封測、SW半導(dǎo)體設(shè)備、SW數(shù)字芯片設(shè)計板塊DOI環(huán)比增加天數(shù)分別為5.1、8.7、7.9、7.2、4.3天,均遠(yuǎn)低于模擬芯片設(shè)計板塊DOI的增長速度。相較于A股其他半導(dǎo)體板塊,模擬芯片設(shè)計行業(yè)短期面臨較大的庫存水位上行與去化壓力。綜合全球半導(dǎo)體/模擬IC市場需求、海外龍頭庫存水位及對下游需求的指引、A股模擬板塊庫存變化,我們認(rèn)為在本輪周期中,模擬IC受益于下游汽車、工業(yè)等領(lǐng)域的旺盛需求,維持了較長的成長周期,相較于半導(dǎo)體行業(yè)整體滯后進入下行周期;預(yù)計模擬行業(yè)的景氣度拐點也會滯后半導(dǎo)體行業(yè)約一個季度出現(xiàn)。四、設(shè)備材料:國產(chǎn)替代提速,產(chǎn)品突破穿越周期(一)國產(chǎn)替代驅(qū)動成長,設(shè)備板塊空間廣闊半導(dǎo)體設(shè)備市場空間廣闊。2019年-2021年,受到下游應(yīng)用需求的驅(qū)動以及疫情對行業(yè)供需關(guān)系的影響,全球半導(dǎo)體設(shè)備市場經(jīng)歷了一輪高景氣周期。2022年,半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模有望再創(chuàng)新高。根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù),2022年,全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額有望達(dá)1143.4億美元,同比增長11.24%,以2021年中國市場的占比測算,預(yù)估2022年中國半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模有望達(dá)329.48億美元,同比增長11.24%。半導(dǎo)體設(shè)備公司的增量將更多地來源于市場份額的提升。在半導(dǎo)體設(shè)備整體市場規(guī)模保持穩(wěn)定的過程中,產(chǎn)業(yè)鏈公司的增量將更多地來源于市場份額的提升。我們認(rèn)為,市場份額的提升主要由三個因素驅(qū)動:產(chǎn)品的競爭力、所處細(xì)分市場的份額或空間、品類擴張能力。其中,產(chǎn)品的競爭力是公司立足于市場獲取份額的基礎(chǔ),所處市場的份額或空間將決定公司高速成長的持續(xù)性,而品類擴張能力能夠持續(xù)拓展公司的成長邊界。中國大陸晶圓產(chǎn)能仍處于快速擴張期,且增速顯著高于全球平均水平,配套半導(dǎo)體設(shè)備的需求穩(wěn)固。中國大陸是全球最大的電子終端消費市場和半導(dǎo)體銷售市場,吸引著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向大陸的遷移。從產(chǎn)業(yè)鏈配套層面來看,在中游晶圓制造環(huán)節(jié),中國具備成為全球最大晶圓產(chǎn)能基地的潛力。特別是在中國打造制造強國的戰(zhàn)略下,政府在產(chǎn)業(yè)政策、稅收、人才培養(yǎng)等方面大力支持和推進本土半導(dǎo)體制造的規(guī)?;透叨嘶=陙恚忻蕾Q(mào)易摩擦凸顯出供應(yīng)鏈安全和自主可控的重要性和急迫性,晶圓制造及其配套設(shè)備等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石,加速發(fā)展勢在必行。因此,在市場、國家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)自主可控等多重因素的驅(qū)動下,中國大陸晶圓產(chǎn)能在未來一段時間內(nèi)仍處于快速擴張期,且增速顯著高于全球平均水平。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年,全球晶圓產(chǎn)能約2160萬片/月(8寸約當(dāng)),同比增長3.78%,中國大陸晶圓產(chǎn)能350萬片/月(8寸約當(dāng)),同比增長9.92%,在全球的占比約16.2%。根據(jù)SIA的數(shù)據(jù),伴隨著中國大陸晶圓產(chǎn)能的持續(xù)快速擴張,2030年,大陸晶圓產(chǎn)能在全球的占比有望達(dá)24%,屆時將成為全球最大的晶圓產(chǎn)能區(qū)域市場。晶圓產(chǎn)能的持續(xù)擴張,有望顯著拉動上游配套半導(dǎo)體設(shè)備的市場需求。

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