技术迭代进入新阶段,DRAM现价涨产业链传导复苏现端倪

作者: 天风证券 2020-09-08 06:05:22
扩张半导体行业成长的边界因子依然存在,半导体的“国潮”热正在愈演愈烈

本文来自“科技伊甸园”,作者“天风电子潘暕团队”

我们每周对于半导体行业的思考进行梳理,从产业链上下游的交叉验证给予我们从多维度看待行业的视角和观点,并从中提炼出最契合投资主线的逻辑和判断。

回归到基本面的本源,从中长期维度上,扩张半导体行业成长的边界因子依然存在,下游应用端以5G/新能源汽车/云服务器为主线,具化到中国大陆地区,我们认为“国产替代”是当下时点的板块逻辑,“国产替代”下的“成长性”优于“周期性”考虑。

DRAM三巨头:美光,SK海力士和三星都在推动着DDR5的应用。相比DDR4,美光的DDR5的运算速度提升了163%,而芯片晶体管密度提升了300%。而三星将会在DDR5中应用EUV光刻技术,并提高其大规模制造能力。DDR5支持的密度更高,性能可扩展性更强,在引领大数据和AI时代方面,牢固地占据了一席之地。市场对DDR5的需求预计从2020年起出现增长。至2021年,DDR5占DRAM市场的25%,至2022年为44%。在产品更新换代的环境下,DRAM市场或将迎来快速反弹。

第二季度存储器半导体市场规模随着在家办公和远程教育的扩散,服务器、PC需求增加,DRAM和NAND闪存都呈现出增长趋势。DRAM和NAND闪存价格也因需求增加而持续上升,分别上涨了14.4%和1.7%。9月是传统备货旺季,随着新品的导入和技术的升级,看好下半年存储市场的复苏,以及存储市场的长期潜力。

先进制程和DRAM技术的升级带来了对EUV光刻机的需求。ASML作为全球唯一一家EUV光刻机制造商,于今年二季度销售7台EUV光刻机,一季度销售量为2台。

先进封装的制程演进同先进制造工艺的制程呈现出同步趋势。在台积电等半导体制造企业制程逐渐进入5nm以下之际,先进封装的凸块间距也会逐渐进入10-20um区间。我们看好在先进制程的演进,以及DRAM更新换代的背景下,先进封装及光刻相关产业的发展。

7月,汽车产销分别完成220.1万辆和211.2万辆,同比分别增长21.9%和16.4%,销量实现了自2018年以来的最高涨幅。七月份,汽车产销延续了二季度以来的回暖势头,呈现较快增长。自五月份以来,汽车销量保持着两位数的增长比例。而在乘用车方面,市场销量同比增速的“V型”反转走势也日益清晰。

而家电市场也在公共卫生事件之后迎来迅速反弹。2020上半年,家电市场在Q2相比较Q1迎来迅速反弹。7月当月,全国家用电冰箱产量914.7万台,同比增长29.7%;房间空气调节器产量1851.2万台,同比增长6.0%;家用洗衣机产量686.2万台,同比增长37.4%。

下游汽车和家电市场的回暖将带动汽车和家电类半导体的销售量的回升。同时,在汽车领域自动驾驶技术在推进,家电产品正在从单一功能向着更为全面、多样化的功能转变,智能物联网也将逐步融入汽车和家电产品中,这些技术的演进对相关芯片都提出了新的要求。我们长期看好在汽车类和家电类半导体企业在未来的前景。

1. DDR5进程推进,存储市场或迎曙光

作为DDR4的后继者,DDR5是下一代同步动态随机存取存储器(SDRAM)。DDR存储器可在单个时钟周期内发送和接收两次数据信号,并允许更快的传输速率和更高的容量。

虽然DDR内存中的大多数开发都是适度的增量,重点是性能改进以满足服务器和个人计算机应用程序要求,但从DDR4到DDR5的跨越是一个更大的飞跃。在需要更多带宽的驱动下,DDR5在强大的封装中带来了全新的架构。

通过纵观DRAM三巨头:美光,SK海力士和三星的DDR5进程,我们总览DDR5技术的推进情况和性能提升。

今年年初,美光宣布采用行业领先的1z纳米制程的DDR5寄存型DIMM(RDIMM)已开始出样。DDR5是迄今为止技术上最为先进的DRAM,其内存性能提升至少85%,从而应对下一代服务器负载。如今数据中心的系统架构正在提供日益增多的处理器核心数、以及更大的内存带宽与容量,而DDR5使内存密度翻倍,并同时提升可靠性。

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相比DDR4,DDR5的运算速度提升了163%,而芯片晶体管密度提升了300%。

快速增多的数据集和计算密集型应用环境产生了更高要求的工作负载,进而带来处理器核心数的增长,但目前的DRAM技术无法满足带宽需求。相较于DDR4,DDR5性能提升逾1.85倍。DDR5还实现了现代数据中心所需要的可靠性、可用性和可服务性(RAS)。

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与此同时,DDR5也对DRAM制造商提出了新的要求。DRAM制造商将在未来采用EUV技术来制造最先进的DRAM。今年早些时候,三星宣布已交付了100万个基于EUV技术的10纳米级(D1x)DDR4(第四代双倍数据速率)DRAM。这些模块已完成全球客户评估,这一成就为EUV更卓越的应用打开了大门,为高级个人计算机、手机、企业服务器和数据中心等许多应用创建解决方案。

今年初,公司开始在韩国华城的三星半导体新生产线大规模生产——这是一条专门的EUV技术生产线。现在,三星正在进一步扩展技术界限,公司刚刚推出了一条基于10纳米级工艺技术的16千兆字节(Gb)第五代低功耗双倍数据速率内存(LPDDR5)移动DRAM芯片的大规模生产线。三星将EUV应用于该工艺。

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DUV光刻使用193纳米波长,而EUV光刻使用13.5纳米波长——这是显著的改善。这样可以绘制更精细的电路,从而可以在相同的表面积中存储更多的数据。使电路更精细意味着更多的逻辑门能够容纳在单个芯片内。因此,这些芯片继而变得更加强大和节能。在部署EUV时,芯片的表面面积得到更有效的使用,因此,业内众多企业将完善自己的生产线技术。

三星在EUV程序上占有优势。得益于其优质的半导体制造技术和专业技能,公司成功将EUV工艺应用于DRAM生产。三星已经大规模生产特定的EUV应用产品,并准备在不久的将来提高其大规模制造能力。

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而SK海力士也在同步推动DDR5的进程。SK海力士将于今年开始限量生产下一代DRAM,早于2018年11月亦宣布开发了业界首个根据JEDEC标准的1Ynm 16Gb DDR5 DRAM。

在规格表中,SK海力士研究的DDR5由3200–8400MHz。相较下按照JEDEC标准,DDR4的速度范围为1600–3200MHz,但目前已看到各制造商已将DDR4的速度提升到5000MHz。当然刚起步时不会看到8400MHz的速度,但等到技术成熟后,很大机会可以达到。

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若考虑将DDR5增加50%频宽,那在第一个更新中将看到保守的4800MHz DRAM速度,对比DDR4 DIMM上标准速度(通常为2800MHz)仍然较快。

在容量而言,DDR5最高可支援64Gb,在单DIMM上最多可支援64GB DDR5。SK海力士还计划生产24Gb和32Gb DRAM(24GB/48GB容量),具体取决于闪存供应商是否要采用双容量路线。

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在以5G、自动驾驶车辆、AI、AR、VR、大数据以及其它应用为代表的第四次工业革命中,DDR5 DRAM可用于HPC和AI数据分析。DDR5还可基于16Gb乃至24Gb单块芯片提供更为广泛的密度,满足云服务客户的需求。相比之前版本,DDR5支持的密度更高,性能可扩展性更强,在引领大数据和AI时代方面,牢固地占据了一席之地。

根据IDC的调研结果,市场对DDR5的需求预计从2020年起出现增长。至2021年,DDR5占DRAM市场的25%,至2022年为44%。在产品更新换代的环境下,DRAM市场或将迎来快速反弹。

而在NAND方面,3D NAND技术也在不断推进当中。根据TechInsights显示,三星,SK海力士和美光都将在今年推出128层堆栈的NAND产品。三星目前正在开发具有160层堆栈的第7代V-NAND快闪记忆体,而且在相关方面的技术也取得重大进展。目前,三星的第7代V-NAND快闪记忆体将采用双堆栈的技术来达到更多堆栈层的目的,这样可以使得容量更大,使用范围也更加广泛。就现阶段来说,如果完成160层堆栈的V-NAND快闪记忆体开发,将会是业界对高堆叠层数的产品,超越目前最大的128层堆栈产品。

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第二季度存储器半导体市场规模随着在家办公和远程教育的扩散,服务器、PC需求增加,DRAM和NAND闪存都呈现出增长趋势。DRAM和NAND闪存分别比去年同期增长15.3%和15.5%,达到171亿美元和145亿美元,比去年同期增长34%和6.5%。同时,DRAM和NAND闪存价格也因需求增加而持续上升,分别上涨了14.4%和1.7%。

9月是产业传统“备货”旺季,国内将迎来“国庆”假期黄金周,后续还有双11、双12等线上购物活动,同时西方国家也将迎来购物季,比如:感恩节、圣诞节等。虽然美国公共卫生事件恶化,但塔吉特百货、沃尔玛等鼓励购物者提前从10月份或在线上购物,错开人流高峰。新款iPhone于下半年上市,也有望推高存储市场的需求。而DDR5性能相比较于DDR4的大幅提升,所带来的新产品的替代效应将刺激DRAM市场的销售情况。我们看好下半年存储市场的复苏,以及存储市场的长期潜力。

2. EUV应用扩张,先进封装应运发展

受手机和电脑CPU以及DDR5更新换代的需要,芯片制造商也加大了对EUV光刻技术的需求。在CPU制造方面,台积电和三星推动着5nm工艺的量产,并且3nm工艺也在持续的研发当中。而对5nm及以下工艺来说,都必须依靠EUV(极紫外)光刻机才能实现。在DRAM制造商方面,SK海力士也将跟随三星的步伐采用EUV光刻技术。

ASML是全球唯一一家EUV光刻机供应商,公司的EUV平台延伸了其客户在逻辑芯片和DRAM芯片的路线图,提高了生产效率并降低了生产成本。EUV产品使半导体芯片路线图至少可延伸至2030年。

ASML在2020二季度报告中显示,EUV光刻机销量为7台,而一季度销售量只有两台。

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与此同时,先进封装也随着先进制程的发展应运而生。英特尔在2020架构日介绍公司的先进封装技术(EMIB、Foveros、CO-EMIB及ODI),并展示公司对先进封装未来发展路线的构思。

根据英特尔对先进封装的路线预测,在未来凸块间距将缩小至10um级别,密度将达到10000每平方毫米,能耗也会降低至0.05pj/bit。而ODI和CO-EMIB技术的应用,也会使先进封测进一步扩展应用范围。

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先进封装的制程演进同先进制造工艺的制程呈现出同步趋势。在台积电等半导体制造厂制程逐渐进入5nm以下之际,先进封装的凸块间距也会逐渐进入10-20um区间。

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先进制程和DDR5的推进增加了半导体厂商对EUV的需求,也为先进封装带来了发展机遇。我们看好在先进制程的演进,以及DRAM更新换代的背景下,先进封装及光刻相关产业的发展。

3. 汽车及家电市场复苏,下游景气度回升

7月,汽车产销分别完成220.1万辆和211.2万辆,同比分别增长21.9%和16.4%,销量实现了自2018年以来的最高涨幅。其中,7月乘用车市场零售达到159.7万辆,同比去年7月增长7.7%,实现了自2018年5月以来的最强正增长。7月环比6月的零售下降3.7%,较2011-2019年的历年平均7月环比增速下降7%的正常水平,高出4个百分点,呈现淡季不淡的消费走强态势。

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七月份,汽车产销延续了二季度以来的回暖势头,呈现较快增长。自五月份以来,汽车销量保持着两位数的增长比例。而在乘用车方面,市场销量同比增速的“V型”反转走势也日益清晰。

而家电市场也在公共卫生事件之后迎来迅速反弹。2020上半年,家电市场在Q2相比较Q1迎来迅速反弹。根据中国电子信息产业发展研究院,二季度家电市场销售额为2486亿元,同比增长2.64%。相比较于一季度销售额1204亿元,二季度销售额实现翻倍。分月度来看,家电消费呈现了稳定增长的趋势。五月份和六月份的家电销售额出现了较大幅的反弹,相比去年同期分别增长了4.3%和9.8%。

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据工信部数据,7月当月,全国家用电冰箱产量914.7万台,同比增长29.7%;房间空气调节器产量1851.2万台,同比增长6.0%;家用洗衣机产量686.2万台,同比增长37.4%。

下游汽车和家电市场的回暖将带动汽车和家电类半导体的销售量的回升。同时,在汽车领域自动驾驶技术在推进,家电产品正在从单一功能向着更为全面、多样化的功能转变,智能物联网也将逐步融入汽车和家电产品中,这些技术的演进对相关芯片都提出了新的要求。我们长期看好在汽车类和家电类半导体企业在未来的前景。

4. 行情与个股

我们再次以全年的维度考量,强调行业基本面的边际变化,行业主逻辑持续。半导体是景气度向上中持续受益板块,重点把握今年三大投资主线,坚定看好成长动能

我们认为,半导体行业迎来行业景气度向上叠加国产替代双重逻辑,建议投资者持续把握三大投资主线

1看好重资产的封测/制造在需求拉动下的ROE回升带来PB修复。半导体行业成本费用利润率、EBITDA/营业收入2018出现回升,预计未来将继续保持复苏提升趋势。固资累计折旧较为稳定,成本占比上下半年呈锯齿状波动,因此可预计2020H2固资折旧会有所下降。固定资产周转率总体呈现上升,固资管理能力较强。封测板块将在2020H2迎来拐点,业绩开始回升。制造板块企业在2018年遭遇寒冬后,2019年景气度回暖,下游需求拉动各项指标增长。半导体重资产封测/制造行业内主要公司业绩开始回升,我们看好重资产的封测/制造在需求拉动下的ROE回升带来PB修复。重点推荐:中芯国际/长电科技/闻泰科技/赛微电子/环旭电子/三安光电

2制造设备公司的需求结构性变化是短/中/长期逻辑仍然足够支撑的投资主线。中国制造的产业趋势转移未变,国内晶圆厂建设的资本支出持续推进,大基金二期投资关注集成电路产业链联动发展。二期基金更关注集成电路产业链的联动发展。在投向上,大基金二期重点投向上游设备与材料、下游应用等领域。在关注5G、AI和物联网的同时,也将持续关注刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域,持续推进半导体设备、材料企业与半导体制造、封测企业的协同。建议关注:北方华创/华特气体(机械)/至纯科技/盛美半导体/精测电子/天通股份(有色)

3下游需求全面向好,5G、车用半导体、IoT和摄像头带来新增长点,存储周期有望迎来拐点。5G应用今年或迎快速发展,我们预计今年5G智能手机单机价值量提升,其中射频前端成长比例最高,有关器件的成本和数量都会得到提升;同时在基站端,基站数量和单个基站成本将会双双上涨,叠加将会带来市场空间的增长。此外,汽车电子化对半导体的使用才刚开始,且该趋势在中国更加明显,受益领域主要集中在传感器、控制、处理器等方面;5G时代,各物联网终端尚不能直接支持5G,但大部分IoT设备支持wifi,5GCPE有望成为5G时代新的流量入口;此外,5G带动AI的发展,AI进一步牵动摄像头相关技术的进步,手机传感器硅含量显著提升。重点推荐:兆易创新/圣邦股份/北京君正/卓胜微/苏试试验(军工)

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风险提示:公共卫生事件继续恶化;安卓推进不及预期;需求不及预期

(本文编辑:孙健一)

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