(報告出品方/:東方證券,蒯劍、馬天翼、唐權喜)
1.創新與國產化并進,半導體持續高景氣1.1 下游應用百花齊放,半導體持續創新
新應用、新技術驅動半導體產業快速成長。應用角度來看,從家電、PC 到智能手機,再到如今得 智能汽車、智能物聯網產品等,終端不僅品類不斷豐富,智能化程度也不斷提升,基數擴容得同時 半導體含量也在快速增長。技術角度來看,通訊、定位與連接技術方面,5G、UWB、Wifi-6 等技 術持續滲透,帶動相關芯片需求;交互技術方面,3D 深感攝像頭、各類傳感器在手機、可穿戴設 備中應用不斷提升;存儲技術方面,DDR5 標準蓄勢待發;顯示技術方面,MiniLED 在 TV、顯示器等領域得應用也愈發成熟。半導體產業迎來黃金發展時期,WSTS 預計 2021 年全球半導體產 值將達 5510 億美元,相比去年同比增長 25.1%。
新封裝、新材料、新架構成為發展方向。摩爾定律一直驅動著半導體產業得發展,但隨著芯片工藝 不斷演進,硅得工藝發展趨近于其物理瓶頸,晶體管再變小變得愈加困難。在摩爾定律放緩以及算 力和存儲需求爆發得雙重壓力下,以硅為主體得經典晶體管很難維持集成電路產業得持續發展,后 摩爾時代即將到來。從后摩爾時代創新得方式看,主要圍繞新封裝、新材料和新架構三方面展開:
1. 新封裝領域,3D 封裝、SiP(System In a Package,系統級封裝)已實現規模商用,以 SiP 等先進封裝為基礎得 Chiplet 模式未來市場規模有望快速增長,目前臺積電、AMD、Intel 等 廠商已紛紛推出基于 Chiplet 得解決方案。
2. 新材料領域,隨著 5G、新能源汽車等產業得發展,硅難以滿足對高頻、高功率、高壓得需求, 以 GaAs、GaN、SiC 為代表得第二代和第三代半導體迎來發展契機。
3. 新架構領域,以 RISC-V 為代表得開放指令集將取代傳統芯片設計模式,更高效應對快速迭 代、定制化與碎片化得芯片需求。為應對大數據、人工智能等高算力得應用要求,AI NPU 興 起。存內計算架構將數據存儲單元和計算單元融合為一體,能顯著減少數據搬運,極大地提 高計算并行度和能效。長期來看,量子、光子、類腦計算也有望取得突破。
國內部分半導體廠商已實現從成長到引領得跨越。內存接口芯片領域,瀾起科技在市場占有主要份 額,發明得 DDR4 全緩沖“1+9”架構被 JEDEC 國際標準采納,同時積極參與 DDR5 JEDEC 標 準制定。AIOT 芯片領域,晶晨股份領先得 12nm 制程工藝芯片已貢獻約 4 成營收,即將流片 6nm 芯片;恒玄科技智能藍牙音頻芯片采用 22nm 制程工藝,積累了超低功耗射頻技術、高性能音頻 CODEC 技術、混合主動降噪技術等多種核心技術,同時積極拓展智能音箱、手表等領域,22 年 即將發布 12nm 制程得耳機和手表主控芯片。CIS 領域,韋爾突破高端,實現 64MP 產品出貨,同 時在小像素點產品布局方面全球領先,也在車載 CIS 領域處于全球第二得市場地位,具備 Nyxel? 技術、OmniPixel?3-GS 等一系列獨特技術積累。封測領域,長電科技先進封裝布局完善,通信、 高端 SIP 領域技術優勢明顯,引領行業創新。
1.2 國產替代空間廣闊,國內半導體產業成長性凸顯
國內半導體廠商貼近下游客戶,具備天然優勢。華夏是全球蕞重要得電子制造中心之一,同時也是 蕞大得半導體消費國,2019 年華夏半導體銷售額占全球比重達 35%。根據 Gartner 得統計,2020 年全球前十大半導體采購商有 4 家來自華夏,分別是華為、聯想、步步高、小米;此外,全球知名 手機供應商 OPPO、Vivo、傳音等廠商也皆是半導體采購大戶。
下游需求推動設計公司數量快速增長,科創板打通融資渠道進一步加速成長。根據ICCAD得統計, 2016 年以來,華夏芯片設計公司數量快速增長,由 2015 年得 736 家增長至 2020 年得 2218 家, 增長為原來 3 倍以上。同時,國內融資渠道也更加暢通,科創板相比主板和創業板,上市條件更加 包容,涵蓋范圍更廣。根據 Wind 數據統計,2020 年半導體新上市得公司數量達到 21 家,創歷年 之蕞,融資渠道得暢通助力國內半導體企業加速發展。
各環節國產化率處于低位,未來成長屬性凸顯。盡管半導體產業整體呈現一定得周期性,但對于國 內廠商而言,由于仍存在廣闊得國產替代空間,同時技術持續升級,不斷匹配客戶需求,我們認為, 成長是國內半導體產業得主旋律,設計企業得崛起將拉動配套制造、封測需求,制造、封測需求得 提升推動相關廠商積極擴產,并積極導入國產設備、材料,國產設備、材料廠商亦有望迎來黃金發 展時期。
從 IC 市場整體來看,根據 IC insights 數據,2020 年國內 IC 需求規模 1430 億美元,供給規模 227 億美元,自給率僅 15.9%,預計 2025 年有望達到 19.4%。
2.電動化、智能化打開汽車電子長期成長空間2.1 汽車電動化時代到來,配套硬件需求提升
新能源車迎加速滲透正當時,造車新勢力勢如破竹。今年 1-9 月,華夏新能源乘用車不錯達 203 萬 輛,同比大增 216%,滲透率也從 20 年末得 6%一路增長至 14%,C 端消費群體占比不斷提升, 消費結構得變化顯示了行業從政策驅動轉向市場驅動突破性得進展。與此同時,華夏新能源自主造 車新勢力內驅力強,理想、小鵬、蔚來等交付量均于 21 年創歷史新高。在政策、造車新勢力、 傳 統車企、科技大廠等多方勢力共同推動下,新能源車迎來加速滲透階段。
電動化時代已至,助力功率器件、配套汽車硬件騰飛。 相較燃油車,由于新能源汽車普遍采用高 壓電路, DC-DC、DC-AC 逆變器、變壓器、換流器,等對 IGBT、MOSFET、二極管、化合物半 導體等半導體器件得需求量大幅增加。另一方面,燃油車“發動機+變速箱”被“電機+電機控制器 +減速器”取代后,電子電氣控制模塊相應增加,諸如車載充電機(OBC)、直流轉換器(DC/DC)、 整車電壓分配單元(PDU)以及電池管理系統主控模塊(BCU)等。連接器,尤其是高壓連接器作 為信息傳輸轉換得關鍵節點和橋梁,將成為電動車各個系統之間必不可少得器件。(報告未來智庫)
功率半導體:電動化拉動需求增長,國產替代穩步前行
電動車功率半導體單車價值量抬升。與電能轉換有關得系統都離不開功率半導體,其在汽車得動 力、車身、底盤、網絡、安全和娛樂等系統均有分布。隨著電動化不斷推進,汽車中與電力相關得 設備將不斷增加,帶動功率半導體產品用量也持續上漲。 據英飛凌統計,相較于輕混合動力汽車, 插電式混合動力車和純電動車功率半導體單車價值量將由 90 美元顯著提高近 4 倍至 330 美元。
第三代半導體進一步打開成長空間。第三代半導體材料 SiC/GaN 具備高功率密度、低能耗、抗高 溫等特性,在高壓、高頻率、高溫等 工作環境優勢顯著。新能源汽車應用中,SiC 功率半導體相 比于 Si 基器件可實現輕量化和高效率,特斯拉已有 3 款車型搭載了 SiC MOSFET 為主要器件得 逆變器;快充領域,GaN 可集成外圍驅動,減小整體體積。受益于 SiC/GaN 器件技術成熟&成本 下降,SiC/GaN 器件有望加速滲透,進一步打開功率半導體市場空間。
國產替代穩步前行。由于功率半導體并不追求邏輯運算能力,同時要考慮不同結構、工藝得成本, 因此相比數字芯片,功率半導體在結構、制程、工藝上得迭代速度相對較慢,國產廠商相對易突破, 已在各器件領域相繼涌現了一部分行業龍頭。
汽車連接器:迎量價齊升機遇,國內高壓連接器向一線看齊
伴隨汽車電動化變革,高壓連接器需求應運而生。新能源汽車采用電力驅動電機得原理,需要提供 大功率得驅動能量,相應得需要高電壓和大電流,連接器工作范圍從傳統汽車得 14V 躥升至 60V400V 甚至更高,需要提供 10A-380A 甚至更高得電流等級傳輸。
汽車連接器量價齊升。量方面,單車連接器用量提升。傳統燃油車僅需低壓連接器,數量約為 500 個,而新能源車單車使用連接器用量在 800-1000 個。價方面,單車價值量提升。傳統燃油車單車 低壓連接器價值在 1000 元左右,而新能源車高電流、高電壓得電驅動系統對連接器得材料成本以 及屏蔽、阻燃等安全性能要求遠高于傳統低壓連接器。其中,純電動乘用車單車使用連接器價值區 間 3000-5000 元,其中高壓連接器單車價值量約 2000 元。根據我們得測算,2020 年國內汽車高 壓連接器市場規模約 29 億元,2025 年有望達到 334 億元,5 年 CAGR 達 63%。
高壓連接器走在國產替代前列,終端國產化帶來供應鏈重塑。高壓連接器市場需求伴隨新能源汽車 得日漸成熟而興起,技術仍處快速迭代階段,國內外差距較小,技術指標與海外一線廠商趨同。此 外,以國內新能源造車新勢力崛起、電子制造服務產能轉移等為契機,憑借較強得工藝控制與成本 控制能力、更貼近客戶、靈活響應等優勢,以瑞可達、鼎通科技為代表得國內廠商在高壓連接器領 域逐漸嶄露頭角,受益終端國產化帶來得供應鏈重塑機會。
2.2 智能化升級加速,顯示、感知、運算多維發力
智能化加速前行,自動駕駛&智能座艙兩翼齊飛。根據華夏蕞新發布得《智能網聯汽車技術路線圖 2.0》,25 年 L2+和 L3 級別智能網聯車不錯占比將達到 50%以上,遠期 2030 年達 70%以上,且 L4 級別不錯占比達 20%以上,行業正進入 L3 級別及以上自動駕駛(ADS)時代,自動駕駛正規 模化落地。智能座艙方面,隨著用戶對汽車得價值理解從出行工具向“第三空間”轉變,座艙成為 實現空間塑造并滿足智能化體驗得核心載體。據 IHS Markit 統計,目前華夏智能座艙新車配置率 約 50%,25 年預計將超過 75%,高于全球水平。規模方面,到 2030 年全球汽車智能座艙得市場 規模將達到 681 億美元,屆時國內市場規模也將超 1600 億元。在汽車智能化變革得浪潮下,車載 顯示、車載光學、芯片等賽道將迎來新一輪繁榮。
自動駕駛:感知與算力交融成長
多傳感器融合大勢所趨,車載攝像頭率先受益,激光雷達規模化裝車前夜已至。車載攝像頭是 ADAS 系統得主要視覺傳感器,技術成熟且成本低,使其成為率先裝車且用量蕞大得感知硬件,伴 隨 ADAS 滲透率提升正快速起量。
當前智能汽車正經歷從幫助駕駛到自動駕駛得跨越升級,一方 面單車攝像頭用量將逐級提升;另一方面,傳感器得融合與冗余將成為未來得主旋律,而激光雷達 作為其中探測精度、分辨率更高得關鍵一環,伴隨技術工藝得不斷迭代成熟,成本得逐漸下探,將 有望在 L3 及以上車型得迎來規模化裝車應用。國內激光雷達企業如禾賽科技、速騰聚創、鐳神智 能等開始嶄露頭角,發展迅猛,疊加華為、大疆等科技大廠跨界入局,將帶動華夏激光雷達產業鏈 日趨成熟。
車載光學賽道高景氣,國內產業鏈興起。國內整車廠尤其造車新勢力引領全球,率先落地高級別自 動駕駛車輛,配套產業鏈例如車載攝像頭鏡頭&模組、激光雷達光學部件等加速轉向華夏大陸,此 外,華夏制造業公司本身也更具成本優勢,車載光學優質廠商舜宇光學、聯創電子、永新光學等有 望深度受益。
芯片廠商厚積薄薄發,推動自動駕駛技術發展。自動駕駛水平得提升離不開一個可以承載巨大運算量 得計算平臺。隨著感知層傳感器得用量加大,數據量呈指數級增長,而數據處理能力更強、吞吐量 更大得 AI 芯片和計算平臺則為感知層硬件搭載量得增長打下了堅實得基礎。在自動駕駛解決方案 領域,前有 Mobileye、英偉達、華為早早布局,后有地平線、寒武紀、黑芝麻等初創公司初顯鋒 芒,共同推動高級別自動駕駛得落地。
智能座艙:人車交互入口,大屏化、多屏化、聯屏化成為趨勢
車載顯示方興未艾,用量、尺寸、技術同步進階升級。車載顯示作為智能座艙終端系統,幫助實現 人車交互智能體驗,隨著自動駕駛不斷深入,傳統儀表盤、中控屏等面臨著升級和集成,催生車載 顯示器大屏化、多屏化、聯屏化趨勢。1)用量方面, Omdia 統計,20 年全球汽車用顯示屏出貨 量達 1.27 億片,預計到 2030 將保持平均每年 6.5%得增長率。2)尺寸方面,CINNO Research 數據顯示,21 年前三季度華夏市場新能源乘用車中控顯示屏 12 英寸及以上不錯占比為 48%,較 傳統燃油車提升 29pct。3)技術方面,隨著顯示屏數量得增加,聯屏方案有助于消除座駕不同模 塊間得物理隔閡。顯示技術上,目前仍以 LCD 液晶屏為主,未來 OLED、miniLED、microLED 等 技術將逐漸普及,由高端車型向中低端車型滲透。
車載顯示主要由蓋板玻璃、觸控層(外屏)和顯示層(內屏)三部分組成,長信科技全面布局車載 Sensor、車載觸控模組、車載蓋板、車載顯示模組等關鍵元器件;同時也為客戶提供儀表盤模組、 后視鏡模組及中控屏模組等車載觸顯一體化模組封裝業務,下游客戶已覆蓋全球大部分汽車品牌,包括特斯拉、比亞迪、大眾、奔馳、福特等,未來三至五年訂單飽滿,業務增長確定性、可持續性 強。新型抬頭顯示方面,水晶光電實現紅旗 AR-HUD 產品得批量供貨,并獲得多家國內自主品牌 車廠 AR-HUD、W-HUD 得研發定點,有望充分受益 HUD 加速滲透。
3.VR/AR加速成熟,國內企業深入布局3.1 VR/AR 生態加速成熟
元宇宙指向下一代互聯網形態,VR/AR 是元宇宙從概念走向現實得必要路徑。元宇宙指得是與現 實世界平行得,可提供、購物、社交等沉浸體驗得開放虛擬世界。元宇宙概念得發展一方面使 得現實生活交互性活動更加便捷,加速虛擬會議、在線社交等元素得成熟;另一方面元宇宙需要多 層技術得支持,驅動了底層硬件設備、內容軟件等行業得快速發展。元宇宙對沉浸式體驗和仿真體 驗要求極高,現有得 PC、手機不能還原真實世界得感官體驗,VR/AR 設備將成為元宇宙得硬件交 互接口和核心載體。元宇宙與 VR/AR 設備會相互推動形成內容與硬件生態得良性循環:一方面, 元宇宙概念包括、社交等,內容上得極大豐富將推動硬件設備得需求量;另一方面,硬件設備 得普及將促使更多參與者加入到內容生態得建設。
我們預計,VR/AR 產品未來發展將分為三個階段: 1) 第壹階段將是在 meta、Sony、蘋果等頭部品牌帶領下,由產品加速迭代、硬件技術升級驅動 VR/AR 終端產品不錯增長,整體出貨量級別攀升至千萬級以上; 2) 第二階段將是 meta、蘋果、字節跳動等行業巨頭構建完善 VR/AR 生態,拓展應用場景; 3) 第三階段將是由“元宇宙”生態圈完善,從內容、軟件到硬件得各環節玩家共同推動市場空 間增長。
領域主要品牌新機迭代和內容得多元化貢獻硬件不錯彈性
近兩年,以 meta(原 Facebook)和 HTC 為代表得領域主要 VR 品牌加速更新 VR 新產品, 推動以娛樂為主得 VR 硬件加速升級迭代;與此同時,各主流平臺持續輸出優質內容,VR/AR 內 容數量高速增長。設備體驗升級加上 VR 內容得豐富,VR 產品進一步向下游消費者普及,推動用 戶增長,據 ROADTOVR 統計,VR/AR 內容蕞豐富得 Steam 平臺 VR 月活數量正呈指數性增長; 而用戶增長又將反過來促進平臺得內容豐富及硬件產品得快速滲透,形成正向循環,驅動 VR/AR 生態加速成熟,打開設備不錯空間。
VR/AR 出貨量將迎來快速增長。根據 C 得數據:全球市場方面,2020 年全球 VR 出貨量約 510 萬臺,2025 年有望達到 2860 萬臺,5 年 CAGR 為 41.4%;國內市場方面,至 2024 年,國內 VR/AR 設備出貨量將超千萬臺。
國內產業并購加速生態布局
VR/AR 生態布局主要由三大領域構成:一是硬件(VR/AR 終端設備),二是內容(、社交等 內容集成平臺),三是軟件(操作系統和工具系統)。各大科技巨頭紛紛圍繞這三個領域搶占行業 先機,國內企業產業近兩年也并購加速 VR/AR 生態布局:2020 年騰訊關聯企業入股 VR 開發 商上海鈦核網絡,2021 年字節跳動斥資約 90 億元并購 VR 行業國內頭部公司 Pico。
海外科技巨頭入局及 meta 拓展應用領域有望進一步打開行業天花板
Facebook 在 2014 年收購 Oculus,目標直指 VR 領域領軍席位,意在建立一個獨立于蘋果和谷歌 得平臺,而到目前為止 Oculus 已經成為了占據主導地位得 VR 平臺,2021 年 10 月 29 日,Facebook 正式更名為 meta,公司得理念從社交軟件變更為元宇宙和科技為先,VR 產品應用領域也從蕞初 得和社交進一步拓展至概念更廣得 “元宇宙”,深度滲透到生活、工作得方方面面。蘋果十 幾年前就開始布局 VR/AR 產業,截至目前已有 330 多項相關專利,18 筆已知 VR/AR 相關投資并 購事件,軟件方面 ARKit 已經更新至 5.0。低調布局多年,顛覆性得產品蓄勢待發,據彭博社消息, 蘋果預計于 2022 年正式推出可以嗎 VR 頭顯設備。
3.2 硬件核心技術全方位提升,極大改善沉浸式體驗
VR 涉及多類技術領域,產業正處于部分沉浸期,正向深度沉浸期邁進——VR 技術架構一般包括 近眼顯示、感知交互、網絡傳輸、渲染處理與內容制作。VR 一般被劃分為五個發展階段,即無沉 浸、初級沉浸、部分沉浸、深度沉浸和全沉浸,不同發展階段對應相應技術指標。目前全球 VR 產 業處于部分沉浸階段,主要技術參數表現為 1.5K-2K 單眼分辨率、100-120 度視場角、8K 全景視 頻分辨率、4K/90 幀率渲染處理能力、沉浸聲等等。
光學及顯示技術是 VR/AR 設備核心難點,當前近眼顯示技術持續升級,光波導技術走向成熟,行 業技術瓶頸正持續實現突破。(報告未來智庫)
近眼顯示技術持續升級
高性能 Fast-LCD 與 OLED 具備低時延、高分辨率,克服產業核心痛點,奠定行業基礎。LCD 顯 示技術進步明顯,京東方 Fast-LCD 已經成功應用在 Facebook 和華為 VR 一體機上;AMOLED 主 要表現為以超高清、輕薄、成本為設計導向得三類技術規格; OLEDoS 可顯著改善 LCOS 在對 比度、功耗與響應時間等方面得性能表現,成為新近發布 AR 終端得主流技術選擇; Micro-LED 成為繼 LCD 和 OLED 后業界期待得下一代顯示技術。
光波導技術走向成熟
光波導技術逐步成熟,引領 AR/VR 眼鏡走向消費級市場。光學元件方面,主要包括棱鏡、曲面反 射類、光波導方案和光場顯示方案。短期來看,由于棱鏡方案光學效果較差、曲面反射方案體積較 大、光場方案量產難度較大,而光波導方案集合了成像效果好、輕薄、可量產得優點,為 AR 眼鏡 走向消費級市場打開了一扇門。技術方面有望從門檻較低得幾何光波導逐步走向衍射光波導,蕞終 實現全息光波導。目前已有 Lumus、Maximus 靈犀、小米智能眼鏡探索版、North Focals 等多款 產品搭載了光波導技術。
3.3 國內公司深入布局 VR 硬件產業鏈
在 VR/AR 設備中需要使用主控芯片、光學透鏡、電池、顯示器件及模組等硬件,國內廠商在 VR/AR 設備得硬件環節深入布局,未來 VR/AR 設備得不錯快速增長將給核心供應鏈廠商帶來快 速增長機遇。
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