我们想让你知道的是 :
在 2020 年新冠肺炎蔓延下,人们的生活型态受到冲击,企业相继寻找能够与疫情共存的方法,包括电子商务、远距办公、智能生产、金融科技等,间接加速了数位经济的崛起,而半导体作为数位化的核心材料,其重要性逐渐被各国所重视,甚至成为了各家必争的战略物资。本文将会带你了解半导体产业的概况以及如何透过简单的宏观指标判断半导体循环,寻找最恰当的投资时机。

当您在阅读本文的同时,我们也在 操盘人必看 新增了半导体的图组,让投资人可以随时追踪目前的半导体循环。

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一、为什么要投资半导体产业?

科技创新是带动经济增速的主要动能,而半导体是科技发展的重要核心,也是台湾最重要的产业之一,从 1970 年代开始,台湾从半导体封测起家,在经历了与美国多年的技术转让,慢慢形成“设计-制造-封测”一条龙的半导体基地,台积电所开启的“垂直分工模式”也让台湾的半导体产业在全球获得重大的成功,台积电便占了台湾加权指数将近三成的比例,而科技主导的现象不仅只存在于台股,S&P 500 的科技板块( Information Technology )也占了整体市值 27% 之多( 半导体占科技的 15% ),在适当时间于投资组合中配置半导体可以有效提高整体长线的投报率。

下图主要比较美国纳斯达克和费城半导体的绩效表现,可看到从 2009 年初以来(截至 2021/10/25)的总回报率分别为 8.3 倍 和 14.3 倍,投资 SOXX 可以产生优于 QQQ 的超额报酬,即使排除掉 2020 年的疫情因素,截至 2020/1/1 的总报酬分别为 4.5 倍 和 7.35 倍,SOXX 仍然是胜出者,透过了解半导体的循环性,除了厘清其投资风险外,也有助于提升我们的胜率。

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二、半导体简述及产业上下游概况

进入投资前,首先我们可以了解一下什么是半导体、半导体产业的特性,以及它的地位在近几年逐渐变的重要的原因:

半导体是一种介于导体与绝缘体之间的物质,包括硅、锗、砷等,可以借由加入少许杂质(第三或第五族元素)来改变材料的电导系数,在设计元件上能更有效地运用半导体的特性。其中使用最广泛的第一代半导体运用的材料就是硅,因其资源丰富相对容易取得,且硅氧化后的性能稳定,成为了半导体元件制作的第一选项。不过近年在 5G 的高频高速和电动车的需求下,带动了化合物半导体逐渐成为显学,包括第二代的砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)到第三代的氮化镓(GaN)及碳化硅(SiC)也都是目前市场上常提到的主流材料。

半导体生产是一个极其复杂的过程,包括电路设计、光罩、芯片制造、芯片封装及测试等,需要较长的前置时间(lead time),从最初的研究到成品平均可能就要花三到五年的时间,加上科技产品日新月异与多元的功能下,厂商必须得做到更多的芯片差异化,这也让过去第一代半导体厂逐渐从传统的 IDM 垂直整合模式转变成轻晶圆厂(Fablite)甚至是无晶圆厂(Fabless)的模式,使半导体的上下游分工愈加分明。 但第三代半导体的技术主要仍是由国际 IDM 大厂所把持,包括 Cree、意法半导体、英飞凌、罗姆半导体等,主要原因是第三代半导体不需要像一代厂投入大量的资本支出,因此纯代工的需求相对较小。

而半导体被广泛应用于各类电子产品上,包括家电、个人电脑、手机、汽车、资料中心、游戏机等,甚至在医疗和军用产品都需要用到半导体,在这个数位化的时代早已是不可或缺的资源,也是各国科技发展的关键技术。

我们可以将半导体产业细分为上游的 IP 及 IC 设计,中游的 IC 制造(晶圆代工)及半导体设备,以及下游的 IC 封装及测试。

  1. 上游: 主要是先由工程师针对客户需求来设计芯片的电路图,包括芯片的规格制定、逻辑合成、平面配置、绕线等等,即所谓的 IC 设计,完成后的设计图或程式码就是“硅智财( Intellectual Property )”。由于产品周期缩短,加上 IC 设计复杂度增加,出现了专门做硅智财授权或是销售 EDA 工具给 IC 设计业者的企业,即是 IP 设计,包括 ARM、Synopsys、Cadence 等公司。而 IC 设计公司( Design House )除了设计电路图外,也包括芯片销售,因此这些拥有自己芯片品牌的大厂也较被大众所知,例如 Qualcomm、Broadcom、Nvidia、联发科等。

  2. 中游: 在上游的 IC 设计公司完成设计图后,会交给中游的代工厂进行代工制造,透过光罩将 IC 的电路设计图复制到硅晶圆上,最后再经过加工处理于晶圆上做出晶体管的架构,而这就是晶圆代工,相关代工厂商包括台积电、联电、三星电子、格罗方德、中芯国际等。由于代工制造的过程包括氧化、沉积、微影、光阻、蚀刻等步骤,各流程都需要有相应的设备和原材料才能够进行,也形成了庞大的半导体设备市场,相关厂商包括 ASML、Applied Materials、威力科创等。

  3. 下游: 最后就是将代工厂完成的晶圆交给下游的封装厂进行侦测、切割、打线接合、封胶和检测,最后封装好后就是我们所谓的积体电路( IC ),也就是芯片( chip ),相关封测厂商包括日月光、硅品、Amkor 等。

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三、半导体周期

了解完半导体产业的概况后,我们要知道是什么影响了半导体的周期变化,从过去来看,半导体周期可分为产品周期库存周期两种,以下我们以“半导体设备出货金额同比”作为参考指标:

  • 产品周期(约 10 年): 半导体周期的每个起点都是由下游的杀手级科技产品所带动,例如 90 年代的个人电脑、2000 年代的手机和笔记型电脑、2010 年代的智能型手机和平板电脑,和近几年崛起的 5G 手机、AI 和电动车。每当新的科技应用崛起时,就会让芯片的需求量出现跃升性的增速,而这带动的将是约 10 年的半导体大周期,即产品周期。

  • 库存周期(约 3-4 年): 在每个产品周期中也会伴随着数个小的库存循环,库存循环主要是源自半导体上游产能与下游需求的产能和信息不对称,由于晶圆厂从扩厂到芯片量产通常需要 1 ~ 2 年以上的时间,当新的产品应用出现或景气从谷底复苏时,短线的供给和库存无法应付突然爆出的需求,造

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