【中睿行业分享】半导体周期及当下核心变量探讨

谭玮康   2024-06-20 本文章294阅读

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半导体周期简述

半导体作为一类标准的成长+周期型制造业,每轮景气周期都由创新型强应用下游驱动,其特征为科技属性重、想象空间大,因而周期顶点向来不缺宏大叙事。

基于此,无论行业内企业,还是股票市场投资者,往往会在景气度顶点对未来给予过度乐观的展望,进而出现景气度顶点大手笔扩产、给予周期股成长式估值的特征,但究其本质,终究逃不过制造业周期属性,产能集中释放后又会导致行业“周期钟摆”摆动到过剩的一端。

因此半导体行业在过去的几十年中呈现出强波动的特征,以美国半导体行业协会的官方销售额增速来衡量,总量的波动幅度超过50%是常态:



前沿的科技属性叠加极具吸引力的波动率,造就了半导体板块从未缺席任何一场泡沫。

针对本轮周期,行业首要驱动力来自AI,本文重点讨论半导体行业目前所处的节点,以及未来AI在硬件端值得期待的一些亮点。



01

半导体产业链与发展趋势

半导体产业链上游为设备和材料企业,中游产成品由芯片设计公司完成设计、交由代工企业进行晶圆制造,最后送至封测/品牌组装厂商进行封装,根据不同的细分,销售环节有分销主导(如存储芯片、模拟芯片)和直销主导(如算力卡):


相较传统制造业而言,半导体行业由于其独特的摩尔定律,每次迭代都会导致单位产能所需资本开支水平大幅度提升,以台积电披露的数据为例,7nm芯片产能的资本开支为29亿美元/万片,而5nm则跃升至54亿美元/万片:


该特征之下,行业发展过程中就出现了以下趋势:

1) 马太效应明显
随着一轮又一轮周期下来的积累,头部企业在技术、资本开支、市场等维度的竞争力不断增强,截至目前,先进制程领域的代工产能几乎被台积电垄断,扩产相关的核心设备EUV光刻机亦被荷兰厂商ASML垄断:

    图:半导体晶圆代工竞争格局

  图:不同制程光刻机的竞争格局

2) 由于产能的稀缺性,一定程度上成为各主要国家的战略角逐点
从近几年的情况来看,美国对我国的半导体产能扩张&迭代进行了最大程度的打压,甚至在某些特定领域,限制芯片产成品的出口(如AI)。

本质上,能源和算力是劳动力的基本组成要素,基于当前的竞争格局,我们作为追赶者,在政策上始终享受着极大程度的扶持,落到二级市场上,在核心矛盾没有得到解决之前(最终我们追赶成功),我国半导体行业更多是投资驱动或海外映射下的博弈性行情,相关领域的投资机会频繁出现。


3)供给创造需求

复盘过去的几轮周期,摩尔定律驱动下,随着单位面积内芯片密度的提升,使得各类应用场景成为可能,从最早的PC,到智能手机,再到目前的AI:



供需角度来理解,作为一类典型的制造业,半导体晶圆代工厂的扩产周期是2-3年,且资本开支规模巨大,由于利益驱动使然,导致经营者资本开支的预期并不线性,而摩尔定律却是几乎线性的,这就会导致两者之间始终有差值,缺口从来没有出现过静态的情形,进而也就出现了半导体行业从未L过的历史规律,波动特征以A型和V型主导:



而由于机器和人脑之间依旧存在巨大差异,每一次性能的提升,都会被应用者迅速消化(操作系统、软件应用、物理类应用的机器人/自动驾驶/脑机接口等,这个也叫范德-比尔定理)。

如果性能可以用供需来衡量,这意味着长时间内的供不应求,其背后代表的缺口是人类外包大脑(计算机)和生物大脑之间的差异:



02

半导体当前所处的周期位

基于上述因素,再去复盘过去20年的半导体周期,能明显观测到行业一轮完整周期的时间窗口在40-50个月区间,其中上行25-30个月,下行15-20个月。

本轮周期于去年4月见底,随着AI带动的产业放量,目前已行进14个月:



如果我们采取朴素的刻舟求剑,当下处在上行期的中段,但这只是一类模糊粗糙的判定,针对本轮周期而言,由于AI目前在下游中的占比依旧有限,且2025年的相关指引和排产计划比较清晰,市场对这部分已经进行了一定程度的定价,接下来是否能进入到后半段,则主要取决于AI对一些传统领域的拉动。

以协会披露的2022年下游划分来看,传统领域中,手机及其他消费电子仍为第一大下游,整体占比接近一半,自去年以来,我们看到各厂家开始陆续推出自己的AIPC和AI手机,截至目前来看,早期产品的销量不尽如人意:


图:半导体下游结构

但随着本月苹果WWDC的发布,IOS生态下的AI或将驱动新的换机周期,目前我们没有看到具体的产品,也没有看到确切的销量数据,只能前置性对其或有的换机进行测量。


  • 量化苹果或有的换机周期
Apple Intelligence指的是3款大模型交错使用
  • 端侧
自研小模型LLMs(30亿参数)
  • 云端
自研大模型(参数未公布),大规模计算将基于Appl私有云(Apple Silicon提供算力卡)
  • 集成OpenAI
具体模式未披露,但明确提到会与GPT-4有合作关系,大概率是让OpenAI以类似软件开发者身份参与其中,不太可能让GPT4成为苹果AI的模型主导者,且随着时间的推移,该作用将会逐渐被苹果自研的两个模型替代。

WWDC已经明确提及, 初代AI功能仅限于搭载A17 pro和M系列芯片的设备使用,即旗舰机,且今年秋天仅向英文用户提供。

初步的计算器:
1) 单看苹果手机,目前全球存量用户超过10亿(其它多个渠道显示的均值在14亿附近);
2) 后续大概率同步到AIPC和AI Pad,以及一些可穿戴的耳机、手表等,苹果整个生态的存量设备大概在22亿台:

(数据来源:BofA Global Research)


而根据其最新财年的数据,算力能够支撑苹果AI(即苹果15旗舰版)的手机存量为6900万台,这部分旗舰机用户在不更新硬件的情况下即可享受AI功能(前提要英文区,届时非英文用户大概率会有科学方式解锁),其余存量则需要进行更换。

综上,根据大摩进行的测算,在乐观、中性、悲观三种场景下,2025年苹果AI手机或将触发的换机周期分别会从目前的5年变化为4.3/4.8/5.0年:


图:悲观、中性、乐观三种场景下,iPhone换机周期的斜率变化

03

总结

本轮半导体景气周期的最优斜率聚焦在AI前端训练市场,随着市场初期热情的消解,接下来的破局点在于硬件应用侧能否出现现象级产品,该核心变量将直接决定未来两年行业的景气度水平。就当下而言,市场期待度最高的为苹果。

而是否能够推动换机周期是一类主观描述,前端可以有预期,但最终需要落到确切的销量上,我们只能在前期测算不同场景下或有赔率的基础上,进行紧密跟踪,以确认后续落地阶段所触发的具体路径。





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中睿合银

中睿合银团队前身是成都鑫兰瑞,成立于2007年,2008年8月发行首只阳光私募产品,累计获得12项金牛奖,2020、2021年连续荣获WIND“三年期最强私募奖”,2022年创始人刘睿先生荣获新财富“最佳私募投资经理”。


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