2024年全球半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告
2023-12-05
半導(dǎo)體銷售額月度環(huán)比八連增,同比降幅收窄。根據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),自 2023 年 2 月以來(lái),全球半導(dǎo)體銷售額連續(xù) 8 個(gè)月環(huán)比增長(zhǎng),同比降幅自 2023 年 5 月起呈逐步收窄趨勢(shì),行業(yè)底部將過(guò)。2023 年 9 月,全球半導(dǎo)體銷售額為 449 億美元,同比降低 4%;中國(guó)半導(dǎo)體銷售額為 131 億美元,同比降低 9%。根據(jù) WSTS 預(yù)計(jì),2024 年全球半導(dǎo)體銷售額將增長(zhǎng) 12%,達(dá)到5760 億美元。
1.1 半導(dǎo)體設(shè)備加速國(guó)產(chǎn)化
中國(guó)大陸成為全球第 一大半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng),設(shè)備主要依賴進(jìn)口。得益于中國(guó)半導(dǎo)體全行業(yè)的蓬勃發(fā)展和國(guó)家近年來(lái)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)的政策扶持,中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)的規(guī)模快速增長(zhǎng),2022 年中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)達(dá)到 283 億美元,占全球市場(chǎng)的 26%。根據(jù)中投顧問(wèn)預(yù)測(cè),2023 年中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)達(dá)到 337 億美元。目前中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)國(guó)產(chǎn)化還處于起步階段,對(duì)設(shè)備進(jìn)口依賴程度較大。
檢測(cè)與量測(cè)設(shè)備是未來(lái)長(zhǎng)存、長(zhǎng)鑫等產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)需要突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。22 年 10 月 7 日,美國(guó)商務(wù)部工業(yè)和安全局(BIS)公布了一系列更廣泛的出口管制新規(guī),半導(dǎo)體制造端限制延伸至 18 納米或以下的 DRAM 芯片、128 層或以上的 NAND 閃存芯片和 14 納米或以下的邏輯芯片。直接導(dǎo)致國(guó)內(nèi)長(zhǎng)江存儲(chǔ)、合肥長(zhǎng)鑫等產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃受影響,相關(guān)廠商如果未來(lái)想在此次新規(guī)限制的技術(shù)范疇內(nèi)擴(kuò)產(chǎn),檢測(cè)量測(cè)設(shè)備的突破將成為關(guān)鍵的一環(huán),行業(yè)國(guó)產(chǎn)化率未來(lái) 3-5 年至少 10 倍級(jí)提升空間。從確定性的角度看,國(guó)內(nèi)主要存儲(chǔ)、先進(jìn)邏輯產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)訴求強(qiáng)烈,檢測(cè)與量測(cè)設(shè)備突破必要性強(qiáng)。
設(shè)備驗(yàn)證有望加速,精測(cè)電子等頭部廠商已有放量勢(shì)頭。由于過(guò)去國(guó)內(nèi)檢測(cè)與量測(cè)市場(chǎng)主要由美系廠商主導(dǎo),國(guó)內(nèi)廠商體量較小,我們預(yù)計(jì),美國(guó)半導(dǎo)體管制新規(guī)后國(guó)內(nèi)檢測(cè)與量測(cè)設(shè)備廠商有望受到下游晶圓廠、政府部分鼎力支持,設(shè)備驗(yàn)證和訂單放量加速可期。目前,頭部廠商已有放量勢(shì)頭,精測(cè)電子截至 2023 年第三季度報(bào)告披露日的半導(dǎo)體領(lǐng)域在手訂單為 14.89 億,較 2022年報(bào)披露日公布的 8.91 億增長(zhǎng)了 67%,相當(dāng)于 22 年該部分營(yíng)收的 8 倍以上;中科飛測(cè) 23 年 Q3末的合同負(fù)債金額達(dá)到 5.27 億元,是 2021 年底的 3 倍以上。
行業(yè)特點(diǎn)決定未來(lái)放量有望呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。一方面,半導(dǎo)體設(shè)備在下游客戶驗(yàn)證有一定復(fù)用性,同種工藝的機(jī)臺(tái)在客戶 A 處通過(guò)驗(yàn)證后在客戶 B 處驗(yàn)證時(shí)間有望縮短;另一方面,隨著下游晶圓廠對(duì)于國(guó)產(chǎn)設(shè)備的信任度增強(qiáng),訂單往往呈現(xiàn)樣機(jī)→小批量訂單→大批量訂單的特征,所以半導(dǎo)體設(shè)備放量過(guò)程往往存在加速趨勢(shì)。我們認(rèn)為,檢測(cè)與量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)目前相當(dāng)于 2018 年的 CMP設(shè)備市場(chǎng),美國(guó)半導(dǎo)體管制新規(guī)和國(guó)內(nèi)相關(guān)廠商擴(kuò)產(chǎn)需求迫切的背景下未來(lái)國(guó)內(nèi)相關(guān)廠商份額和收入增長(zhǎng)將駛?cè)肟燔嚨馈?/p>
國(guó)內(nèi)在大部分成熟工藝節(jié)點(diǎn)設(shè)備取得突破,先進(jìn)制程設(shè)備仍待突破。單從設(shè)備看,去膠設(shè)備,清洗設(shè)備,管式爐和擴(kuò)散設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化替代程度較好,而光刻機(jī)、關(guān)鍵核心層的刻蝕、金屬層的薄膜沉積、離子注入、檢測(cè)設(shè)備等難度比較大的設(shè)備,目前國(guó)內(nèi)替代率低。從工藝制程覆蓋角度看,國(guó)內(nèi)主流設(shè)備廠商在多個(gè)環(huán)節(jié)中可覆蓋 28nm 及以上的應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)對(duì)下游的批量供應(yīng),14nm 及以下設(shè)備有望逐步突破。
1.2 供應(yīng)鏈安全重要性日益增加,存儲(chǔ)國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速
以三星、英特爾等為代表的國(guó)際巨頭占我國(guó)企業(yè)級(jí) SSD 市場(chǎng)份額約 8 成,國(guó)產(chǎn)替代空間大。按收入金額口徑統(tǒng)計(jì),2021年我國(guó)企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤市場(chǎng)主要份額仍被國(guó)際IT巨頭占據(jù),份額約八成,國(guó)產(chǎn)品牌中,僅憶聯(lián)科技和憶恒創(chuàng)源市占率相對(duì)領(lǐng)先,分別為 9%和 6%,國(guó)產(chǎn)廠商尚有提升空間。
分行業(yè)看,按采購(gòu)金額核算,2021 年,云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)仍是我國(guó)企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤產(chǎn)品的主要下游客戶,占總市場(chǎng)規(guī)模的份額約為 65%,電信運(yùn)營(yíng)商以 13%的市場(chǎng)份額居后。目前在供應(yīng)鏈穩(wěn)定性增強(qiáng)及國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下,政務(wù)和重要行業(yè)等信創(chuàng)市場(chǎng)先行,其他行業(yè)也有望逐步提升國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商滲透率,本土企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤廠商有機(jī)會(huì)獲得市場(chǎng)機(jī)遇。
特種領(lǐng)域:信息化建設(shè)加速,重視供應(yīng)鏈自主可控和安全可靠。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全是信息安全最關(guān)鍵的核心環(huán)節(jié)之一,各國(guó)均高度重視自主信息存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)極為重視引領(lǐng)固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,大力推動(dòng)加快研制基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)級(jí)固態(tài)盤、處理器及其核心軟件固態(tài)盤陣列等全自主存儲(chǔ)系統(tǒng)。我們認(rèn)為,特種領(lǐng)域加快信息化建設(shè)將提升基礎(chǔ)設(shè)施用量,增量市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率將提升,存量市場(chǎng)在未來(lái)的替換中也將逐步滲透。
信創(chuàng)領(lǐng)域:構(gòu)建“2+8+N”應(yīng)用體系,有望帶動(dòng)存儲(chǔ)國(guó)產(chǎn)化滲透率提升。2019 年我國(guó)提出發(fā)展信創(chuàng)產(chǎn)業(yè),信創(chuàng)的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)中國(guó)信息化產(chǎn)業(yè)的自主可控,全面保障我國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全。2020~2022年是黨政信創(chuàng)需求爆發(fā)的三年,2022年黨政信創(chuàng)政策支持由中央層面開始逐漸下沉,形成了中央引領(lǐng)、地方響應(yīng)的積極局面,計(jì)劃到 2027 年央企國(guó)企進(jìn)一步落實(shí)信創(chuàng)升級(jí),升級(jí)范圍涵蓋芯片、基礎(chǔ)軟件、操作系統(tǒng)、中間件等領(lǐng)域。根據(jù)國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》,中國(guó)芯片自給率要在 2025 年達(dá)到 70%。從 2023 開始至2027 年,行業(yè)信創(chuàng)將接力黨政信創(chuàng),從金融行業(yè)、能源行業(yè)、運(yùn)營(yíng)商逐漸向教育、醫(yī)療等行業(yè)擴(kuò)散,政務(wù)市場(chǎng)需求在存儲(chǔ)整體需求中不到 10%,未來(lái)行業(yè)市場(chǎng)將帶來(lái)廣闊空間。
美光在華銷售產(chǎn)品安全審查落地,存儲(chǔ)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程有望加速。2023 年 5 月 21 日晚,中國(guó)網(wǎng)信辦發(fā)布了對(duì)美光公司在華銷售產(chǎn)品的安全審查結(jié)果。審查發(fā)現(xiàn),美光公司產(chǎn)品存在較嚴(yán)重網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題隱患,對(duì)我國(guó)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈造成重大安全風(fēng)險(xiǎn),影響我國(guó)國(guó)家安全。為此,網(wǎng)絡(luò)安全審查辦公室依法作出不予通過(guò)網(wǎng)絡(luò)安全審查的結(jié)論。按照《網(wǎng)絡(luò)安全法》等法律法規(guī),我國(guó)內(nèi)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)者應(yīng)停止采購(gòu)美光公司產(chǎn)品。根據(jù)美光 2022 年財(cái)報(bào)數(shù)據(jù),美光在中國(guó)地區(qū)營(yíng)收達(dá) 33 億美元,占其總營(yíng)收的 11%,考慮美光通過(guò)其它地區(qū)銷售并最終通向中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品,還將超過(guò)該值,短期利好在部分領(lǐng)域與美光直接競(jìng)爭(zhēng)的相關(guān)國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)廠商,長(zhǎng)期來(lái)看也有望加速國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程。
2.1 NAND 市場(chǎng)空間廣闊
在半導(dǎo)體存儲(chǔ)市場(chǎng)中,DRAM 和 NAND Flash 占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著電子產(chǎn)品對(duì)即時(shí)響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)處理速度的要求不斷提高和 CPU 升級(jí)迭代,DRAM 器件的主流存儲(chǔ)容量亦持續(xù)擴(kuò)大。近年來(lái)隨著 NAND Flash 技術(shù)不斷發(fā)展,單位存儲(chǔ)成本的經(jīng)濟(jì)效益不斷優(yōu)化,應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)拓展,用戶需求也不斷攀升。根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù),2021 年全球半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)中 DRAM 占比達(dá) 56%,NAND Flash 約占41%,系半導(dǎo)體存儲(chǔ)市場(chǎng)最主流的兩大存儲(chǔ)芯片(其他的存儲(chǔ)產(chǎn)品形態(tài)為以NORFlash 為代表的小容量存儲(chǔ)占比約 2%) 。
2023 年 NAND 雙端增速高于 DRAM。據(jù) TrendForce 預(yù)測(cè),2023 年,NAND 和 DRAM 供給端增速分別為 1.3%和-0.3%、需求端增速分別為 9.6%與 7.18%。在 DRAM 方面,根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告,目前行業(yè)巨頭處于 10nm 量產(chǎn)階段,國(guó)內(nèi)最 先進(jìn)行業(yè)技術(shù)處于 1Xnm(16nm -19nm)階段,落后約 4 年時(shí)間。在 NAND 方面,國(guó)內(nèi)廠商長(zhǎng)江存儲(chǔ)量產(chǎn)了目前最 高比特密度 232 層 3D NAND 閃存芯片,達(dá)到了世界先進(jìn)水平,NAND 國(guó)產(chǎn)替代潛力較大。
全球 NAND存儲(chǔ)器市場(chǎng)主要被海外存儲(chǔ)巨頭壟斷。據(jù)TrendForce數(shù)據(jù),23Q2全球NAND Flash市場(chǎng)規(guī)模為 91.28 億美元,主要被三星、鎧俠、SK 海力士、西部數(shù)據(jù)、美光五家壟斷,五家市場(chǎng)份額高達(dá) 94.7%。
NAND 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)保持快速擴(kuò)張趨勢(shì)。根據(jù) WSTS 發(fā)布的數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)到 2024 年,存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 1203.26 億美元,較去年增長(zhǎng)了 43.18%。特別是在全球 ADAS 領(lǐng)域,根據(jù) Gartner 預(yù)計(jì),到 2024 年 NAND Flash 存儲(chǔ)的消費(fèi)將飆升至 41.5 億 GB,2019 年至 2024 年的復(fù)合增速高達(dá) 79.9%,成長(zhǎng)空間巨大。
2023 年 NAND 保持供需雙端增長(zhǎng)。據(jù) TrendForce 預(yù)測(cè),從供給端看,2023 年,NAND 增速為1.3%。從需求端看,2023 年 NAND 總需求位元呈現(xiàn)上升趨勢(shì),增速為 9.6%。具體來(lái)看,服務(wù)器NAND 位元和手機(jī) NAND 位元需求分別保持 26.0%和 20.3%的增長(zhǎng),筆記本 NAND 位元需求處于低位,增速為-2.6%。
智能手機(jī)和 PC 需求有望復(fù)蘇,疊加車規(guī)高端存儲(chǔ)需求增長(zhǎng)。一方面,智能手機(jī)、PC 等存儲(chǔ)應(yīng)用的重要領(lǐng)域需求逐步復(fù)蘇;另一方面智能汽車推動(dòng)高端存儲(chǔ)需求。據(jù) Counterpoint Research 估算,未來(lái)十年內(nèi),單車存儲(chǔ)容量將從 2TB 增長(zhǎng)至 11TB,NAND 存儲(chǔ)在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和市場(chǎng)需求。隨著汽車逐漸從傳統(tǒng)交通工具轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)終端,車載娛樂(lè)系統(tǒng)、智能駕駛輔助系統(tǒng)等應(yīng)用的普及,對(duì)存儲(chǔ)容量和速度提出了更高的要求。NAND 存儲(chǔ)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和提升,將為智能汽車領(lǐng)域帶來(lái)更多可能性,推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和升級(jí)。
2.2 出貨量和訂單呈增長(zhǎng)趨勢(shì),2024 年前景向好
2024年市場(chǎng)前景向好。TrendForce報(bào)告顯示,23年二季度NAND閃存產(chǎn)業(yè)收入環(huán)比增長(zhǎng)7.4%,營(yíng)收約為 93.4 億美元。受供需關(guān)系影響 ASP 下跌10~15%,同時(shí)位元出貨量環(huán)比增長(zhǎng) 19.9%。
根據(jù) DIGITIMES 最 新報(bào)道,半導(dǎo)體行業(yè)有望從 2024 年起全面反彈。隨著智能手機(jī)市場(chǎng)逐漸復(fù)蘇,預(yù)計(jì)一些市場(chǎng)將出現(xiàn) DRAM 和 NAND 芯片的供應(yīng)短缺的情況,特別是在中國(guó)市場(chǎng)。根據(jù)TrendForce 分析,原廠維持節(jié)制的投片策略,供應(yīng)緊張,有望在價(jià)格上掌握主導(dǎo)優(yōu)勢(shì);由于原廠嚴(yán)控產(chǎn)出,NAND Flash 合約價(jià)預(yù)計(jì)將在今年 Q4 起全面上漲,季漲幅約 8-13%。展望 2024 年,我們認(rèn)為在下游需求回暖的情況下,NAND Flash 有望延續(xù)市場(chǎng)熱度。
2.3 國(guó)內(nèi)廠商發(fā)展加速,期待擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)展
國(guó)內(nèi)廠商大力技術(shù)創(chuàng)新,不斷縮小與海外差距。媒體報(bào)道,國(guó)內(nèi)廠商長(zhǎng)江存儲(chǔ)基于 Xtacking 3.0架構(gòu),代號(hào)“武當(dāng)山”的 128 層 NAND 已大量出貨,并早在 2022 年底就成功量產(chǎn)了 232 層 3D NAND 閃存芯片,技術(shù)比肩國(guó)際一線大廠。東芯股份的 NAND 產(chǎn)品,包括 28nm、24nm 和 2xnm系列產(chǎn)品,已在國(guó)內(nèi)外代工廠開始量產(chǎn),同時(shí)正在代工廠研發(fā) 1xnm 產(chǎn)品。兆易創(chuàng)新以 SLC 顆粒為主的 SPI NAND Flash 和 Parallel NAND 兩類產(chǎn)品目前已實(shí)現(xiàn) 1-8Gb 容量覆蓋,在 38nm 和24nm工藝制程均實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。江波龍目前5款自研發(fā)產(chǎn)品覆蓋4xnm至2xnm工藝,并提供512Mbit至 8Gbit 容量,量產(chǎn)超過(guò) 1000 萬(wàn)顆。
期待國(guó)產(chǎn) NAND 廠商的擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)展。隨著國(guó)家政策的推動(dòng),在以運(yùn)營(yíng)商為主的公有云市場(chǎng)迎來(lái)發(fā)展的同時(shí),客戶基于本地化和安全等考慮,會(huì)考慮更多地采用國(guó)產(chǎn) eSSD。23 年 3 月,高德紅外的項(xiàng)目需求采購(gòu)中,就曾明確說(shuō)明采購(gòu)百分百國(guó)產(chǎn)化的 NAND Flash 芯片。
2.4 NAND 技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)上游設(shè)備需求
3D NAND 堆疊層數(shù)增加拉動(dòng)刻蝕及薄膜沉積設(shè)備需求。3D NAND 制造工藝中,增加集成度的主要方法不再是縮小單層上線寬而是增加堆疊的層數(shù),當(dāng)前疊堆層數(shù)正從 96/128 層向 200 層以上發(fā)展,層數(shù)增加導(dǎo)致晶圓廠對(duì)刻蝕設(shè)備需求量上升。根據(jù)東京電子統(tǒng)計(jì),刻蝕設(shè)備占 FLASH 芯片產(chǎn)線資本開支比例從 2D 時(shí)代的 15%增長(zhǎng)至 3D 時(shí)代的 50%。此外,3D 工藝下,刻蝕要在氧化硅和氮化硅一對(duì)的疊層結(jié)構(gòu)上,加工 40:1 到 60:1 的極深孔或極深的溝槽,3D NAND 層數(shù)的增加要求刻蝕技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高的深寬比。
中微公司高深寬比刻蝕技術(shù)持續(xù)取得突破。公司自主開發(fā)了極高深比刻蝕機(jī),該設(shè)備用 400KHz取代 2MHz 作為偏壓射頻源,以獲得更高的離子入射能量和準(zhǔn)直性,使得深孔及深槽刻蝕關(guān)鍵尺寸的大小符合規(guī)格。