半导体行业:周期波动中的发展洞察


半导体行业,作为现代科技产业的基石,其重要性不言而喻。从日常使用的智能手机、电脑,到工业控制、汽车电子、通信设备等众多领域,半导体芯片无处不在,犹如数字时代的 “心脏”,驱动着各类电子设备的运行。在过去的几十年间,半导体行业展现出了强大的活力与韧性,同时也经历着复杂的周期波动。接下来,我们将深入探讨半导体行业的周期特点、当前所处阶段以及未来发展方向。

一、半导体行业的周期特性剖析

半导体行业具有显著的周期性,这一特性是由多方面因素共同作用形成的。从供需层面来看,半导体产品的需求端受到宏观经济形势、技术创新以及消费者偏好等多种因素影响,呈现出较大的波动性。而供给端,半导体制造产能的扩张需要巨额资金投入与较长建设周期,一旦市场需求预测失误,就容易出现产能过剩或短缺的情况。例如,在 2020 - 2021 年期间,由于疫情导致远程办公、在线教育等需求激增,以及汽车行业芯片需求的意外复苏,全球半导体市场出现严重的芯片短缺现象,众多行业受到波及,汽车制造商甚至因芯片短缺而被迫减产。而当市场需求在某一阶段趋于平稳或下滑时,前期过度扩张的产能又可能导致产品价格下跌,行业整体利润空间受到挤压。


按时间跨度划分,半导体周期可大致分为长、中、短三种周期。长周期通常为 8 到 10 年,代表需求周期,其核心推动力是新技术的出现催生新产品,进而带动总量、渗透率以及单品价值量的提升。比如 2001 到 2010 年,PC 的普及尤其是笔记本电脑的兴起,极大地拉动了半导体销售额的增长;2010 到 2021 年,智能手机从 3G 到 4G、5G 的升级换代,不仅推动了手机芯片性能的大幅提升,还带动了如无线耳机、智能家居等相关领域的发展,促使芯片需求整体上扬。中周期一般为 4 到 6 年,是产能周期,由晶圆厂、封测厂的资本开支与产能扩张速度决定。在供给驱动下,产能周期可细分为复苏、扩张、顶峰、衰退四个阶段。

复苏阶段,全产业链库存处于低位,随着下游需求改善,终端客户开始拉货,传导到渠道端,芯片设计公司的订单增加,出现被动去库现象,同时上游晶圆厂小幅增加资本开支。扩张阶段,终端需求持续提升,渠道和 IC 设计厂的芯片供不应求,交期不断延长,芯片价格逐步上涨,出现主动补库特征,上游晶圆厂稼动率也持续处于满产状态。顶峰阶段,由于晶圆厂从计划到投产需要 1 到 2 年,在产能紧缺情况下,晶圆厂提高代工价格,导致部分环节厂商开始囤货,层层推高了终端产品生产成本,终端厂商逐渐不赚钱,开始减少上游订单。衰退阶段,终端订单持续减少,芯片厂商库存不断抬升,再加上晶圆厂新产能投产,供给进一步增加,芯片价格持续下杀,各家低价甩货,行业进入主动去库存阶段。

短周期为 3 到 5 个季度,是库存周期,在产业中,供需失衡是常态,库存水位可作为判断半导体周期的前瞻指标。从全球半导体平均库存月数看,在 2021 年前,库存周期较为平稳,每 3 到 5 个季度就会经历一次波峰波谷,但 2021 年的宏观环境变化以及产业链供需错配,导致行业大缺货,扰乱了库存周期,使得整体周期被拉长,直到 2023 年四季度才完结。

二、当前半导体行业所处周期位置判断

近年来,半导体行业经历了复杂的发展历程。2024 年,全球半导体销售额达到 6276 亿美元,同比增长 19.1%,首度突破 6000 亿美元大关。在 2015 - 2024 年的十年时间里,全球半导体产业经历了三个完整的周期。从当前情况来看,2025 年半导体行业有望迎来长、中、短周期共振,也就是需求、产能、库存都存在一些向上驱动因素。

从需求端来看,2023 年 ChatGPT 的横空出世,开启了 AI 发展的新篇章,给半导体行业带来了新的曙光。AI 的发展带动了基础设施建设的全面提升,包括算力芯片、存储器、交换机、服务器、PCB 等全产业环节的需求回暖。自 2023 年下半年,终端开启补库周期后,全球半导体销售额持续改善,进入了新一轮上行周期。特别是在 AI 领域,对高性能芯片的需求呈现爆发式增长,如英伟达等企业受益于 AI 带来的 HBM 需求,业绩大幅提升。虽然业内人士指出扣除英伟达及 AI 带来的 HBM 需求,行业整体仅仅是刚走出低谷期,但不可否认 AI 已成为推动半导体行业新一轮增长的重要引擎。

从产能端分析,在经历了前几年的产能调整后,目前半导体行业的产能利用率逐步提升。以国内晶圆代工龙头中芯国际为例,2024 年其资本支出大概 75 亿美元,主要用于扩建 12 英寸工厂增加产能建设。2023 年三季度其产能利用率提高到 90.4%,从周期角度来看半导体行业进入了扩张阶段,库存处于低位,产能利用率连续 4 个季度开始提高。并且,国内半导体在科技封锁的背景下,为了实现自主可控,持续大幅进行资本开支,目前国内自给率仅 23% 左右,未来提升空间巨大。

库存方面,上一轮库存高峰在 2023 年四季度见底后,目前全球和国内的半导体库存处于相对合理水平,大约为 6 个月左右。在美国科技封锁的情况下,一旦需求上升,可能会再次出现缺货涨价的情况。

三、半导体行业发展现状与挑战

尽管半导体行业呈现出复苏与增长的态势,但也面临着诸多挑战。从市场格局来看,全球半导体产业竞争激烈,呈现出高度集中的特点。在晶圆代工领域,台湾的台积电占据了全球 44% 的市场份额,尤其在先进制程(14nm 以下)方面,市场份额更是高达 66%。国内的中芯国际虽然是国内晶圆代工的龙头企业,但在先进制程技术上与台积电等国际巨头仍存在一定差距,中芯国际的 N+2 制程大概为 7nm,与先进制程相差 2 代。并且,美国的科技封锁政策给全球半导体产业格局带来了重大影响,不仅限制了中国企业获取先进制程技术和设备,也打乱了全球半导体产业链的正常合作与布局。

从技术发展角度,随着芯片制程工艺不断向更小的尺寸迈进,技术研发难度呈指数级增长。在先进制程领域,如 3nm、2nm 制程的研发,需要巨额的研发投入以及顶尖的技术人才,这对于大多数企业来说是巨大的挑战。

来源:厦门毅睿科技有限公司官网-薄膜沉积设备

同时,在芯片设计方面,如何在提升芯片性能的同时降低功耗,也是亟待解决的问题。此外,半导体行业的发展还面临着原材料供应不稳定、环保要求日益严格等问题。例如,半导体制造过程中需要大量的稀有金属和特种气体,这些原材料的供应受到地缘政治、资源稀缺性等因素影响,价格波动较大,给企业的生产经营带来了不确定性。

四、半导体行业未来发展趋势展望

展望未来,半导体行业将在技术创新和市场需求的双重驱动下持续发展。在技术创新方面,AI 将继续引领半导体技术发展的潮流。随着 AI 应用场景的不断拓展,如智能驾驶、智能家居、智能医疗等领域的快速发展,对 AI 芯片的性能、算力、功耗等方面提出了更高的要求,这将促使半导体企业加大在 AI 芯片研发方面的投入,推动芯片架构、制程工艺等技术不断创新。同时,量子计算、物联网等新兴技术的发展也将为半导体行业带来新的机遇与挑战。量子计算需要专门的量子芯片,其研发将带动半导体材料、芯片设计等领域的技术突破;物联网的大规模应用则需要大量低功耗、高性能的芯片来实现设备之间的互联互通,这将推动半导体企业开发出更多适用于物联网场景的芯片产品。

市场需求方面,随着全球经济的逐步复苏以及新兴市场国家消费能力的提升,半导体产品的市场需求将继续扩大。尤其是在汽车电子领域,随着新能源汽车的普及以及汽车智能化程度的不断提高,汽车对半导体芯片的需求呈现出爆发式增长。汽车集成电路销售额在 2021 年同比增长 34.3%,创历史新高,达到 264 亿美元,预计未来这一增长趋势还将持续。此外,5G 通信技术的广泛应用也将带动通信设备对半导体芯片的需求,5G 基站建设、智能手机升级等都需要大量高性能的芯片支持。

半导体行业在周期波动中不断前行,虽然面临着诸多挑战,但也蕴含着巨大的发展机遇。无论是企业还是投资者,都需要深入理解半导体行业的周期特性,把握行业发展现状与趋势,才能在这个充满变化与机遇的行业中取得成功。


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