全球半导体材料行业市场规模稳步上升

➢ 全球半导体材料行业市场规模呈现出稳步上升趋势，半导体材料是半导体产业链中的重要一环。根据SEMI数据，2020年全球半导体材料行业市场规模为555亿美元，2021年增长至643亿美元，同比增长15.86%。近两年，受益于5G和新能源行业的迅速发展，半导体产业市场需求大幅提升，半导体材料市场规模快速上升。

➢ 从半导体细分领域来看，集成电路一直是半导体行业的主要细分领域。2021年全球集成电路市场规模达到4630.02亿美元，同比增长28.2%，占全球半导体市场规模的83.29%；全球光电子器件、分立器件、传感器市场规模分别为434.04、303.37、191.49亿美元，占比分别为7.81%、5.46%、3.44%。

 图：全球半导体材料市场规模

图：全球半导体行业细分市场占比（2021年）

我国集成电路高度依赖进口，国产替代空间巨大

➢ 中国集成电路仍以进口为主，国产替代空间巨大。根据国家统计局公告，2022年中国集成电路进口量为5384亿个，同比下降15.3%，进口金额为27663亿元，同比下降0.9%；出口数量总额2734亿块，同比下降12%，贸易逆差2650亿块，同比下降18.4%。2017-2022年进口数量总额29571亿块，出口数量14841亿块，贸易逆差14730亿块。2017-2021年我国集成电路进口数量及金额逐年增长，进口规模远超出口规模，总体仍高度依赖进口。

➢ 中国集成电路必将走上独立自主创新之路，国产替代周期将缩短。美国BIS于2022年10月7日出台管制新规，管制措施适用于将美国设备或零部件出口到中国国内的特定先进逻辑或存储芯片晶圆厂，主要是16/14nm以下节点的逻辑集成电路、128层以上的NAND存储器集成电路、18nm及以下的DRAM集成电路，进一步限制中国集成电路产业发展。短期来看对整个产业链存在较大影响，但长期来看中国集成电路产业必将走上独立自主创新之路，管制新规将进一步催化设备及材料端国产化趋势，预计相关国产材料及设备能够得到更多的验证资源和机会，缩短国产替代周期。

图：中国集成电路进出口数量对比（单位：亿个）

我国集成电路市场规模增速较快

➢ 电子气体是集成电路、显示面板、光伏能源等半导体行业生产制造过程中不可或缺的关键性材料，被广泛应用于清洗、刻蚀、成膜、掺杂等工艺。目前经济新常态下更加强调经济结构的优化升级，集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆、 新能源汽车、航空航天、环保、医疗等产业对中国经济增长的贡献率将愈加突出。特种气体作为上述产业发展不可或缺的关键性材料，其市场规模将保持持续高速发展。

➢ 我国集成电路市场规模增长迅速。据中国半导体行业协会数据，2015-2021年我国集成电路销售额增长速率基本维持在15%以上，2021年达到10458.3亿元，同比增长18.2%。国内半导体市场发展迅速，在建及未来规划建设的产能为特种气体提供了广阔的市场空间。随着信息化、智能化技术的快速发展，半导体芯片及器件产品在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、新能源汽车、消费类电子等领域得到广泛应用，集成电路市场规模实现快速增长。

图：中国集成电路行业销售额

晶圆厂扩产加速，推动原材料需求上升

➢ 受益于晶圆厂的新增和新建，材料需求将逐步上升。根据SEMI数据，2020年至2024年间将有众多晶圆厂投产，包括25座8英寸晶圆厂和60座12 英寸晶圆厂，其中中国是新增数量最多的国家。

➢ 中国新增16座8英寸和30座12英寸晶圆厂，新增数量远超其他国家。新建8英寸晶圆厂方面，2021-2022年中国新建数量分别为11座和5座，新建数量远远超过其他国家和地区。预计2024年中国国内的12英寸晶圆厂市场份额上升至20%，相较于2015年增长12%，产能达到150万片/月。

➢ 晶圆厂的扩产将刺激上游半导体材料行业的市场需求。根据IC insights预计，2022年全球新投产10座12英寸晶圆厂，将带来全球晶圆产能8.7%的增幅，高于21年的8.5%，并预计2022年全球晶圆厂的产能利用率仍将超过90%，预计为93%。

图：全球新增晶圆厂数量（2020-2024年）

显示面板领域具备稳定增长空间

➢ 在显示面板领域，随着中国显示面板行业不断发展，全球显示面板产能逐渐向国内转移。根据DSCC统计数据，2019年中国显示面板产能全球市场份额约70%，2020年约占74%，预计在2025年产能占比将达到92%。2019年我国显示面板市场规模达1740.7亿元，随着国内市场面板出货量稳定提升以及OLED面板渗透率的进一步提高，未来面板行业仍具备稳定的增长空间。

➢ 近年来全球半导体显示面板产业平稳发展，市场前景广阔。受益于下游电视、显示器、笔记本电脑、平板电脑、手机等消费类电子产品 以及商显、车载、工控、医疗等专显产品庞大需求的推动，据中商产业研究院数据，2021年全球半导体显示面板产业产值达1367亿美元，其中LCD产值957亿美元，OLED产值407亿美元，预计2023年全球半导体显示面板产业产值将达1709亿美元。

图：全球显示面板产能份额占比

图：全球半导体显示面板产业产值

光伏装机量攀升，将带动电子特气需求量提升

➢ 我国重点支持光伏电池行业发展，为了推动光伏电池行业全面、协调、可持续健康发展，政府出台了多项规范性与鼓励性政策，如《“十四五”现代能源体系规划》《“十四五”工业绿色发展规划》等，未来国家产业政策的支持将会不断推动光伏电池行业的进步。

➢ 我国光伏发电市场储备规模较强，光伏产业规模稳步增长，光伏新增装机容量一直居全球首位，光伏迎来广阔的成长空间。据国家能源 局数据，2022年我国光伏新增装机容量达87.41GW，同比增长59.27%。光伏新增装机容量的持续增长将为光伏电池行业提供广阔发展空间。在太阳能电池领域，根据国家统计局数据，2022年，我国太阳能电池产量343.64GW，同比增长46.8%。据亿渡数据，2021年光伏在电子特气下游应用领域中占比为6%，在全球光伏装机容量快速增长的背景下，其对电子特气的需求量也将会持续增长。

图：中国光伏新增装机容量

图：中国光伏电池产量及增长情况

ChatGPT催生算力需求，有望拉动半导体及配套产业需求增长

➢ ChatGPT自推出以来，受到市场广泛关注。根据国信证券发布的《人工智能行业点评-ChatGPT对算力的需求究竟如何？》报告，估计ChatGPT每30字的问题需要消耗计算资源0.12PetaFLOP/S。根据Similarweb的数据，23年1月份当前ChatGPT日活约1300万人，每人平均1000字左右的问题，因此合计产生约130亿字（173.3亿个token），假设24小时平均分配任务，需要的A100 GPU数量为173.3亿*2*3000亿/（20%*24小时*3600秒）=601.75 PetaFLOP/S，由于访问流量存在峰值，假定访问峰值是一天均值的5倍，因此共需要602台DGX A100服务器能够满足当前的访问量。

➢ ChatGPT需求激增，对算力资源的消耗将成数倍增长。推动ChatGPT算力需求增加的因素有：1）用户渗透率不断提升，自ChatGPT推出以来，很快便在全世界范围内引起了广泛关注，月活用户数在上线后两个月便突破了一亿，目前正快速增长。2）版本升级使得算力需求激增：GPT-2拥有15亿参数，GPT-3则拥有1750亿参数，GPT-4则使用了1.5万亿个参数，后续版本的参数将进一步增加，而训练参数的增加使得其对算力的需求将激增。3）应用场景的扩展也将大幅带动ChatGPT需求：目前，热点落地场景主要包括ChatGPT+科研、ChatGPT+办公、ChatGPT+视频创作、ChatGPT+学习等，如Bing搜索在集成ChatGPT后用户量出现显著增长。应用场景的不断扩展将推动ChatGPT需求不断提升。综上所述，我们认为ChatGPT需求的不断增长将带来巨大的算力需求，进而需要更多的硬件支撑，而硬件需求的增加又将会同步带动其全产业链产品需求提升，电子特气作为半导体生产中的重要原料，其需求量也有望随着ChatGPT需求增长而增加。

图：NVIDIA DGX™ A100组件 

资料来源：NVIDIA英伟达官网、国信证券经济研究所整理

图：NVIDIA DGX™ A100组件各参数情况