半导体为什么越来越不赚钱？如何打破半导体越来越不赚钱的魔咒？

根据全球半导体贸易统计协会(WSTS)预计 2019 年全球半导体销售额预计4120 亿美元, 同比下降 12.1%。从 1999 年至 2019 年 20 年间,全球半导体复合增速只有5.2%。如果仅从增长速度看,半导体行业并不是一个高增长的市场。另外,从每年的增速看,半导体行业增速不稳定。从规模的增速和稳定性看,半导体行业并不具有投资吸引力。

美国、日本韩国、欧洲的半导体产业发展远早于国内,整体已经进入成熟稳定阶段。另外,半导体是信息技术的基础,终端用户是计算机汽车通信,与宏观经济相关性较高,所以,从全球范围看,半导体行业的增速和 GDP 相关性高是合理的。从半导体产业内部看,由于并购增多, 芯片制造商数量越来越少,资本支出占营收比稳定,全球GDP 与半导体市场增速相关性越来越高。

收入高增长难以为继

上文已经论述,半导体行业整体增速慢, 所以行业内的个体的增速也较低。以美股大于 10 亿美元的34 家芯片设计公司为例, 英特尔、 AMD 电脑 CPU 两大巨头 5 年复合增长率只有 6.1%、4.1%。模拟芯片龙头 TI 德州仪器、过去 5 年复合增长率只有 4.9%。CPU和模拟芯片是技术壁垒最高的两大领域,龙头增速和行业增速基本一致。截至 2018 年连续两年增速超过10%的有 9 家公司, 占比 26%;连续三年增速超过 10%只有 4家,占比 12%。增长驱动有三种:

一是并购, 例如博通、微芯科技、赛普拉斯。

1) 5 年复合增长率最高的博通主要是靠收购带来增长,例如在2014~2018 期间它收购了 PLX、 Emulex、 原博通、 Brocade Communications Systems、 CA Technologies。

2)5 年复合增长28%的赛普拉斯,主要靠 2014 年收购 spansion 拉动, 到 2018年收入增长率只有 6.7%。5 年复合增速 22.6%的微芯科技,2016 年收购 Atmel当年收入增长 56.8%,2018年收购 Microsemi 当年收入增长 34.4%。

3) 5 年复合增速18.7%的 ADI(亚德诺) 主要靠 2017 年收购的Linear、 2018年收购的 Symeo,而其在 2012~2016 年的收入增速很不稳定,有2 年还是下降的。

二是需求短期爆发, 2016~2018年挖矿芯片带动英伟达收入增长, 2016~2017手机存储拉动增长的美光科技。

三是推出新品, 受到市场认可。例如 AMD 在 2017 年推出了 Radeo显卡和锐龙处理器, 到 2018 年 AMD 继续依靠升级的锐龙、霄龙、Radeon 显卡产品带动收入增长 23.3%。

销量增长无法长期对冲单价下降

芯片虽然是硬件里面技术含量最高的产品, 但是技术壁垒不高的芯片,也不一定是很赚钱的生意。大部分芯片企业的出货量小,芯片产品单价低,想要做大收入规模很难。与消费产品不同,除了特殊时期的存储器和处理器芯片,一般的芯片价格是逐渐走低的。芯片设计公司想要提升业绩的规模,只能靠提升销量,用销量的增幅对冲单价的下滑。但是芯片销量不可能无限增长,各种智能终端是由很多芯片组成的,不可能出现某一款芯片销量单独增长,毕竟长期看,过去20 年半导体行业复合增速只有5.2%。

案例一:乐鑫科技,主要做 wifi 和蓝牙芯片, wifi 和蓝牙技术解决方案。产品用于移动设备、家用电器、工业设备和对安全性能要求高的应用场景中。2018乐鑫的芯片收入 3.2 亿元,芯片销量 7597 万颗,芯片单价呈现下降趋势。要扩大规模,只能靠提升销量。

但是,由于蓝牙芯片技术壁垒不高,竞争激烈, 从事 TWS 蓝牙芯片的厂商不但有高通和 Cypress 等外商,还有来自中国台湾的原相、络达和瑞昱,中国大陆的恒玄、华为、钜芯、紫光展锐、杰理和中科蓝讯等厂商。想要提升销量就得降价,中长期看,销量增长无法对冲单价的下降。

2019 年 10 月,珠海杰理和中科蓝讯的TWS 蓝牙耳机芯片的售价已经杀到了 1.6 元人民币,而其他厂商的芯片还处于1.6 美元的阶段, 这两家厂商的蓝牙芯片月出货量高达 50KK、70KK

从宏观的行业角度看, 预计到 2023 年蓝牙设备出货量 54 亿部,假设每部设备使用 1 片蓝牙芯片,一共出货 54 亿颗蓝牙芯片,假设未来蓝牙芯片价格到 3元,市场规模只有 162 亿元。

案例二:圣邦股份, 主要做模拟芯片,有 16 大类 1200 余款产品,平均每颗芯片销售单价只有 0.3 元左右,且呈现下降趋势。2018 年销量 20.2 亿颗芯片,平均每款芯片销售量 169 万颗。

案例三:汇顶科技, 主要做指纹识别芯片和电容触控芯片。2018 年电容触控芯片销售量 10.7 亿颗,指纹识别芯片销售量12 亿颗,其中 83%来自手机。手机的销量决定了指纹识别芯片的市场规模,2018 年全球智能手机销量 14 亿部,从此角度看 2018 年指纹识别芯片市场饱和度达到 86%。指纹识别芯片的市场规模的天花板就是手机销量的天花板。

从单价看,汇顶科技整体芯片单价下降到2018 年的 6.33 元。公司近 3 年未公布指纹识别芯片的价格,从招股说明书发现,公司指纹识别芯片的价格从 2014年的61.1 元下降到 2015 年的 22.8 元,下降幅度达到 63%。

利润率很难提升

产品决定利润率,只要产品的种类不变,芯片设计公司的利润率很难提升,能够维持在一定的水平已经很不错了。虽然英特尔是 PC 处理器的龙头、 高通是手机处理器的龙头, 二者的毛利率也是从 2010 年至2018 年呈下降趋势(高通去掉专利费,毛利率也是下降的)。过去的 9 年间,大部分芯片设计公司的毛利率只能维持或者下降,原因有:

一是竞争激烈,最顶端的处理器芯片, 联发科、展讯等和高通竞争, AMD和英特尔竞争, 其他技术壁垒较低的芯片竞争更加激烈。

二是英特尔、高通的处理器是数字芯片,对工艺要求高,先进工艺带来高制造成本。

三是单一芯片产品出货量小,市场分散,单一设计企业无法形成对下游代工厂的议价能力,不能从成本端提升毛利率。例如乐鑫科技 wifi 与蓝牙芯片的毛利率从2018 上半年的 52.5%下降到 2019 年上半年的 47.6%。

只有个别公司的毛利率稳定向上突破,例如德州仪器、英伟达、 恩智浦、 2015年之后的美光科技、 美信、意法半导体、思佳讯。毛利率上升的公司有以下特征:

一是短期旧需求激增,例如美光科技,因为手机存储需求激增导致存储芯片价格上涨。

二是短期新应用需求出现,例如英伟达的GPU 用于比特币挖矿和人工智能计算。

三是德州仪器、恩智浦等模拟芯片设计公司,虽然营业收入微增,但是毛利率却在提升。

原因有:

1)电源管理、信号转换、汽车电子三大需求推动,ICinsights预测模拟芯片增速 6.9%超过芯片市场整体增速;

2)处理器、存储器等数字芯片需要经常提升工艺,例如10nm 到 7nm,导致制造成本高。而模拟芯片使用的工艺更新速度慢,成本随着产线折旧完成,利润率会逐渐提升

在此我们可以得出另一个结论:有自己的晶圆厂是模拟芯片设计厂商成长壮大的必要条件。从商业模式来看,高品质的模拟产品需要设计和工艺紧密结合,晶圆厂和设计商双方充分的交流才能开发出有特色、有竞争力的产品。

一方面是因为模拟芯片工艺更新慢,晶圆厂的使用时间超过折旧时间,这种自建晶圆厂的 IDM 模式有利于未来降低成本提升毛利率。另一方面,模拟芯片厂在设计和生产制造环节,都有多样性需求、定制化程度高,如果没有自身的晶圆厂,就无法在产品的质量、性能,甚至产能上得到保证。国外厂商一般会根据应用需求定义开发新的产品——设计、工艺、应用构成了一个产品定义的稳定三角,国内缺少代工厂的支持,很难形成设计和工艺结合的机会。