以下文章来源于洞见研报行业前沿

半导体上市公司业绩喜忧参半，AI需求将引领新一轮半导体周期

美国对华出口管制升级，瞄准半导体先进计算与先进制造产业链

半导体行业投资去泡沫化，消费电子接近底部，车用芯片持续短缺

技术创新、高端国产替代、市场创新是半导体投资的热点

01

AI硬件基础设施篇

ChatGPT爆发开启AI算力军备竞赛，数据中心硬件迎来爆炸式增长需求

关键信息基础设施大多依赖海外，催生信创ICT市场需求，基础硬件是重中之重

• 中国 CPU 市场：信创产业“2+8+N”驱动，国产 CPU 份额仍不足 10%。基础硬件依旧是信创招投标的重中之重，占比达44%

• 2020 年党政单位率先启动 IT 基础软硬件国产替代，八大关键行业亦紧随其后。2019 年工信部要求全国党政行业从底层服务器到中间件、操作系统、数据库、终端等进行全面国产替换，目标 2020 年、2021 年分别实现 30%和 50%的国产替代，并在 2022 年实现全面国产替代。

• 当前党政市级以上公文系统的信创改造已进入收尾阶段，接下来有望纵向下沉至区县乡镇，横向拓展至电子政务系统改造。在党政部门的引领下，金融、电信、电力、交通等八大重点行业也开始加快自主可控步伐。在行业信创中，金融行业推进最快，根据央行《金融科技发展规划（2022-2025 年）》，2020 至 2021 年金融信创已完成两期试点，试点机构已扩大至 198 家，电信、交通、电力等行业则紧跟其后。而汽车、物流等 N 个行业预计将在 2023 年开始发力。

芯片是 ICT 产业基石，核心信创芯片需求在CPU/GPU/存储/交换机等

云服务厂家积极布局ARM架构服务器， 高性价比推动ARM服务器加速替代X86

RISC-V兼具技术、趋势、社会三大价值，联合Chiplet打造数据中心计算新方案

运营商云带动国产交换芯片需求，国产中高端交换芯片亟待补足

ChatGPT高算力需求推动高速光芯片和电芯片快速发展

• 光芯片与电芯片是光模块最核心芯片，两者占光模块价值量近70%

• 光芯片可分为激光器芯片和探测器芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括VCSEL芯片，边发射芯片包括FP、DFB和EML

• 电芯片是光通信系统中负责电信号处理的芯片，主要作用为驱动光信号、提升光信号效能、电信号处理等。电芯片主要包括激光器的驱动芯片LD Driver、时钟恢复芯片CDR、跨阻抗放大器芯片TIA、限幅放大器芯片LA、高速调制器驱动芯片、DSP PAM4芯片、串行/解串 SerDes、MCU、温度控制 TEC 芯片等

• 2021年25G光芯片的国产化率约20%,25G以上光芯片的国产化率约5%,仍以海外光芯片厂商为主

• 电芯片国产化率低于光芯片，国内只有少数供应商涉足25G及以下速率的电芯片产品，25G以上基本无国内玩家。其中DSP难度最高，国产几乎为0,其余电芯片国产化率在5%左右。随着光模块速率不断提升，电芯片在总体成本中所占的比重将明显提升

• 25G以上速率光芯片整体市场空间将从13.56亿美元增长至43.40亿美元；新一代50G网络标准的每个模块里需配置一颗DSP芯片对衰减的信号进行处理，2024年电芯片市场将达到20亿美元，ChatGPT的火爆将带动国内高速光电芯片厂商加速成长

DPU是数据中心第三颗主力芯片，海外巨头暂时领先，国产厂商蓄势待发

• DPU，因数据中心而生的“第三颗主力芯片”，数据中心是DPU 目前最主要的应用场景，预计未来用于数据中心的 DPU 数量将达到和数据中心服务器同等量级

• 得益于数据中心升级和边缘计算、新能源汽车、IoT、工业物联网等产业的发展所带来的需求增长，中国 DPU 产业市场规模呈现逐年增长的趋势，预计中国 DPU 市场将迎来快速增长。根据赛迪顾问数据，2020 年中国 DPU 产业市场规模达 3.9 亿元，预计到 2025 年中国 DPU 产业市场规模将超过 565.9 亿元，期间CAGR 高达 170.6%

• DPU 行业市场集中度较高。根据头豹研究院数据，2020 年国内DPU 市场中，国际三大巨头英伟达，博通，Intel 的份额分别达到 55%、36%、9%

• 国际上，Nvidia, Intel, Xilinx, Marvell, Broadcom, Pensando, Fungible, Amazon, Microsoft 等多家厂商在近 2-5 年内均有 DPU或相似架构产品生产，较国内相对较早

• 国内厂商中，华为，阿里，百度，腾讯也在近几年针对自身服务器进行自研与外购 DPU，针对的主要功能在于数据，存储与安全方面

02

设备和材料篇

半导体设备：23Q1国际设备厂商业绩分化，中国设备厂商逆势上行

中国大陆设备占全球市场比重增加，禁令升级，国产替代紧迫

• 根据SEMI数据，中国大陆市场占比同步提升，2022年已达到26.2%

• 国产设备厂商在刻蚀、沉积、清洗、CMP以及测试机、分选机、探针台等核心工艺环节已取得长足进步，且与海外传统厂商形成初步的技术对标。

• 但在涂胶显影、离子注入以及光刻机领域差距仍显著，自主可控任重道远。

半导体工艺流程复杂，涉及设备种类繁多

• 前道是指晶圆制造厂的加工过程，在空白的硅片完成电路的加工，出厂产品依然是完整的圆形硅片

• 后道是指封装和测试的过程，在封测厂中将圆形的硅片切割成单独的芯片颗粒，完成外壳的封装，最后完成终端测试，出厂为半导体产品

三代半需求高涨，衬底设备与外延设备迎来投资风口

• 观察第三代半导体器件的成本结构，衬底成本几乎要占到47%，外延成本占比23%，因此，在第三代半导体的产业链中，衬底和外延是价值链的核心；

• 而衬底和外延环节最核心的价值点在于对应的一系列的衬底制造设备和外延生长设备。

SiC衬底制造环节壁垒最高价值量最大，衬底的缺陷控制尤其关键

现有方法遇瓶颈，新的长晶和切割工艺未来可能实现弯道超车

氮化镓凭借独特优势，成为新型产业发展的刚性需求

中国氮化镓行业市场规模不断扩大，行业集中度较为分散

基板是封装过程最大的成本端，高端ABF载板供不应求，国产化率几乎为零