影響半導體未來增長前景的5個關(guān)鍵趨勢

半導體行業(yè)現(xiàn)在是世界上最大、最有價值的行業(yè)之一。在眾多重疊的變量和市場力量的塑造下，半導體行業(yè)在不斷變化。接下來我們將重點介紹影響該行業(yè)的歷史、目前的健康狀況和未來增長前景的5個關(guān)鍵趨勢。

1.周期性收入和高度的波動性

半導體銷售主要由電子工業(yè)驅(qū)動，具有高度的周期性和波動性，其特點是繁榮和蕭條的周期可能持續(xù)多年（見圖1）。最近，市場在2019年收縮了10%以上，主要是由于存儲器價格的下降，但在2020年反彈，增長接近7%（SIA Factbook, 2021）。半導體存儲器像日用消費品一樣，對價格高度敏感，比非存儲器半導體的波動性大得多（SIA Databook, 2021）。

為了管理硅周期和每年的波動性，半導體公司必須能夠控制成本，同時不犧牲對研發(fā)的關(guān)鍵投資。對于總部設(shè)在美國的半導體公司來說，制造是最大的支出，平均占總成本的近三分之一，接下來是研發(fā)、折舊和攤銷，以及銷售和管理費用（SG&A）（SIA Databook，2021）。

無廠化設(shè)計公司和IDM的成本可能有很大的不同，IDM由于擁有晶圓廠而擁有更多的資本設(shè)備支出。如果你的資產(chǎn)負債表上有來自生產(chǎn)設(shè)施的大量固定成本，那么要經(jīng)受住行業(yè)衰退的考驗就是真正的挑戰(zhàn)。你不得不為所有這些設(shè)備支付費用，即使工廠只以50%的產(chǎn)能運行。由于制造和資本設(shè)備成本的增長，在過去20年里，生產(chǎn)支出在總成本中的比例已經(jīng)大大增加。

2.高研發(fā)和資本投資

技術(shù)進步的快速發(fā)展，促使半導體公司在核心研發(fā)上投入明顯的高額資本。自1999年以來，美國公司將年收入的15％至20％投入研發(fā)，是除制藥和生物技術(shù)以外的美國高科技行業(yè)中最高的（見圖2和圖3）。此外，美國公司每年將銷售額的8-20%投入到新的財產(chǎn)、廠房和設(shè)備中，是除替代能源以外的所有行業(yè)中最高的（SIA Databook, 2021）。

由于企業(yè)保護其長期的競爭優(yōu)勢，資本和研發(fā)的投資一直相對不受銷售波動的影響。根據(jù)美國半導體公司向USSEC提交的10K和10Q文件以及SIA估計的數(shù)據(jù)，從2000年到2020年，半導體研發(fā)和資本支出逐年增長5.6%，僅在2020年，美國公司的支出就高達742億美元（SIA Factbook, 2021年）。

3.高回報和積極的生產(chǎn)力增長

在過去幾十年里，一系列因素導致該行業(yè)的工資和生產(chǎn)力超過了其他行業(yè)。例如，平均年工資已從2001年的約8萬美元增長到2019年的16萬美元以上，是所有制造業(yè)工作平均工資的兩倍多（SIA Databook, 2020）。

（SIA Databook, 2020）此外，每個員工的收入也是強有力的生產(chǎn)力指標，它在過去20年里翻了一番，在2020年達到接近571000美元（SIA Databook, 2020）。與大多數(shù)行業(yè)不同的是，平均銷售價格的增長速度等于或高于通貨膨脹率，單位成本的下降速度足以讓公司在不過度提價的情況下保持盈利能力。在重要原材料或制造成本價格下降的大環(huán)境下，只有通過提高生產(chǎn)效率，才能實現(xiàn)穩(wěn)定的盈利。

4.長期盈利能力

正如我們在圖5中看到的那樣，半導體行業(yè)的收入以劇烈波動而聞名，但對人員和技術(shù)的廣泛投資還是為整個行業(yè)帶來了強勁的總回報。盈利集中在最大的競爭者身上，他們有足夠的規(guī)模抵御經(jīng)濟衰退，并利用個人電腦和智能手機等顛覆性技術(shù)，自1999年以來，銷售平均獲得約20%的稅前利潤，毛利率達到37%至57%（SIA Databook, 2020）。

未來5年的預期增長看起來很有希望，目前的預測估計，市場總值到2026年大約為7750億美元，年化增長率略低于8%（Lucintel, 2021）。主要的增長動力包括：

1）由于家庭可支配收入增加，城市化進程加快，人口快速增長，對消費電子產(chǎn)品的需求增加（Fortune Business Insights, 2021）；

2）快速擴張的新興經(jīng)濟體對集成電路的需求不斷增長（Fortune Business Insights, 2021）；

3）技術(shù)驅(qū)動力，包括物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能手機、5G通信，以及人工智能和機器學習（AI/ML）（Columbus, 2020）。如果要證明半導體行業(yè)的光明未來就在前方，那就看看COVID-19的大流行（新冠疫情）吧。在疫情開始時，分析師預測銷售額將縮減5%至15%，但2020年的銷售額實際上從2019年的4130億美元增加到約4400億美元，增長率為5.1%（Bauer et al., 2020年）（SIA Factbook, 2021）。

由于消費者被困在家里，不花錢買汽油、度假或新的辦公室衣柜，他們把錢用于新的在家工作的電腦和游戲系統(tǒng)上。汽車、工業(yè)和部分消費市場的需求減少又被服務(wù)器需求、個人電腦以及人工智能和5G等長期增長領(lǐng)域抵消了，幫助該行業(yè)超越預期并保持健康的增長軌跡（eeNews, 2021）。

英偉達是圖像、人工智能和加密貨幣的處理器的領(lǐng)先者之一，在2021年的每個季度都創(chuàng)造了新的季度收入記錄，在2021年8月報告的季度收入達到了65億美元的高峰（Tyson, 2021）。盡管在過去的幾十年里，新技術(shù)和個人計算機、服務(wù)器和手機的爆炸性增長對整個行業(yè)來說是福音，但高度整合對許多公司產(chǎn)生了不利影響。

5.高度整合

隨著SoC設(shè)計變得越來越復雜，晶體管被推向其物理極限，設(shè)計和制造成本從來沒有像現(xiàn)在這么高。該行業(yè)的盈利能力一直依賴于研發(fā)突破帶來的持續(xù)的成本削減。作為一個整體，這已經(jīng)取得了成功，成本從2001年的每片0.98美元縮減到2019年的約0.63美元（SIA Databook, 2020）。

除了降低每顆芯片單位成本的壓力外，公司還面臨著從每臺設(shè)備中獲得更多收益的巨大壓力——這對消費者來說是福音，因為他們可以用更低的成本獲得更大的計算能力。這種降低成本和提高性能的雙重壓力，推動了競爭對手之間的激烈競爭，并導致了我們今天看到的綜合巨頭。這種模式并不是半導體獨有的——資本密集型行業(yè)往往有利于規(guī)模，因為膨脹的固定成本可以在更高的年收入中分攤或分期償還。

毫不奇怪，小公司的銷售成本（COGS）占收入的百分比明顯較高，因為它們?nèi)狈εc大公司競爭的開銷和規(guī)模經(jīng)濟。這個趨勢在很大程度上與推動更大的整合一致，自2015年以來，平均每年的交易量延伸到688億美元（IC Insights, 2021）。

僅在2020年，就有三起大型收購案躋身行業(yè)前五大半導體收購案——英偉達以400億美元收購ARM控股公司，AMD以350億美元收購賽靈思，以及模擬器件公司（Analog Device）以210億美元吞下美信公司（Maxim）（IC Insights, 2021）。由于設(shè)計支出的激增和晶圓廠成本接近200億美元，只有擁有足夠?qū)嵙唾Y本的公司才能將固定成本分攤到水平足夠高的年收入和單位數(shù)量上。結(jié)果形成了贏家通吃的態(tài)勢，前五家公司（三星、英特爾、臺積電、高通和蘋果）的年利潤總額為355億美元，而行業(yè)其他公司的年利潤為287億美元（McKinsey & Company, 2020）（見圖6）。這樣的動態(tài)促使企業(yè)要么做大，要么破產(chǎn)，導致了過去幾年的快速整合期。根據(jù)麥肯錫2018年的一份報告, 2001年有29家公司提供先進的晶圓廠服務(wù)，而現(xiàn)在只有5家，其中只包括兩家主要的代工廠、幾家EDA公司和一家光刻機供應(yīng)商（ASML）。

近年來，整合的趨勢越來越快——最有價值的51家半導體公司的收購案有一半以上是在2015年以后發(fā)生的（Design and Reuse, 2021）。繼續(xù)整合似乎是可能的，但是，考慮到美國主要的半導體公司很少有保持獨立的情況，目前還不清楚會持續(xù)多久。圖7清楚地反映了這種勢頭，它描述了過去10年的半導體并購活動。在這個資本密集型的行業(yè)中，前10家半導體公司擁有55%的市場，小公司為了生存而掙扎，不得不通過發(fā)展來保持競爭力（Hertz, 2021）。

為了了解這個圖表的背景，有幾件事需要注意：

①這些是交易公告，所有的交易不一定都能落實。這可能有多種原因，包括被股東拒絕，管理層的抵制，以及得不到監(jiān)管部門的批準，就像2016年高通公司以近400億美元收購恩智浦（NXP）的失敗。

② 2011-2020年的基礎(chǔ)累積估值數(shù)據(jù)來自《麥克林報告》（IC Insights 2021 McClean Report） （ IC Insights, 2021）。2021年的基礎(chǔ)累積估值數(shù)據(jù)估計為220億美元，但只包括前8個月的并購公告報告（Design & Reuse, 2021）。

③我們借用了《麥克林報告》中的基準假設(shè)，最主要的假設(shè)是覆蓋范圍包括“半導體公司、業(yè)務(wù)部門、產(chǎn)品線、芯片知識產(chǎn)權(quán)（IP）和晶圓廠的購買協(xié)議，但不包括IC公司對軟件和系統(tǒng)級業(yè)務(wù)的收購……半導體資本設(shè)備供應(yīng)商、材料生產(chǎn)商、芯片封裝和測試公司以及設(shè)計自動化軟件公司之間的交易”。

在充分披露的情況下，雖然我們試圖模仿IC Insight對所有焦點交易的限制條件，但根據(jù)他們使用的限制條件，可能有一些交易不應(yīng)該被包括在內(nèi)，或者高估了個別交易的凈值，因為這些交易的一部分或交易本身可能屬于其中的一個限制類別。例如，在2016年，僅所有收購的總價值就超過了IC Insights估計的1030億美元的并購活動——很可能每筆交易的一部分或其中一筆交易本身沒有包括在IC Insight的凈估計中。他們對最終被監(jiān)管機構(gòu)拒絕的恩智浦收購案的價值估計也有差異——IC Insights估計這個交易的價值為385億美元，而我們引用的是在宣布收購時的估值470億美元。

對于本圖所要傳達的整體信息來說，這些錯誤并不重要，但為了準確起見，必須注意，任何單個交易的價值相對于任何特定年份的凈并購活動的比例可能過高。前面5個小節(jié)涵蓋了很多內(nèi)容；圖8給出了我們考察的5個主要行業(yè)動態(tài)的摘要。

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▊《一看就懂的半導體：適合所有人的科技指南》

[美] 科里·理查德（Corey Richard）?編著半導體的奧秘一冊盡覽！從科技了解應(yīng)用，從應(yīng)用認識產(chǎn)業(yè)，從產(chǎn)業(yè)探索未來。美國半導體行業(yè)資深資訊投資顧問傾力打造，中國物理學會半導體物理專業(yè)委員會秘書長翻譯。

這本書介紹與半導體有關(guān)的各種基礎(chǔ)知識，包括物理、材料和電路，分立元件和集成電路系統(tǒng)、應(yīng)用和市場，以及半導體的歷史、現(xiàn)狀和未來。這本書適合所有對半導體感興趣的讀者。中學生完全可以讀懂這本書，專業(yè)人士也可以從中了解到市場、投資和政策制定方面的信息。

撰? 稿? 人：楊健亭責任編輯：?李馨馨審? 核? 人：曹新宇