半导体严格意义上是指在常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料；而在投资上，我们会笼统得把半导体、芯片和集成电路视为同一样东西，它们本质上都是信息处理的元件材料，通过半导体的电导率变化来处理信息。
按产业链划分，半导体行业的上游为半导体材料和半导体设备；半导体中游按产品划分为集成电路和分立器件，按公司类型划分则有IC设计、IC制造和IC封测；半导体下游则是汽车、家电、移动通信、医疗、军工等细分行业。
（1）半导体上游
半导体上游主要分为半导体设备和半导体材料，其中半导体设备是支撑整个半导体行业发展的基石，是整个上游环节空间最广阔的领域。
1.半导体设备
半导体设备可以分为前道工艺设备和后道工艺设备。其中前道工艺设备为光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、清洗设备、涂胶显影设备和抛光设备等，前道设备价值量占据整个市场的80%-85%，光刻设备、刻蚀设备和等膜沉积设备是价值量最大的三个环节；后道工艺设备为封装设备和测试设备。
全球半导体设备市场规模呈现持续增长的趋势。根据SEMI数据显示，2017-2021全球半导体设备市场规模复合增长率为16%，其中2021年市场规模达到1026亿美元，同比增长44.1%，预计2022年将达到1140亿美元。
随着我国加大对半导体先进制程的研发投入，我国半导体设备市场规模快速增长。2017-2021年我国半导体设备市场规模复合增长率为38%，其中2021年市场规模同比增长58%，达到296亿元。
光刻机是价值量最大，且技术壁垒最高的领域。
光刻机按照光源波长进行划分可以分为可见光（g-line）、紫外光（i-line）、深紫外光（KrF、ArF）以及极紫外光（EUV），主流制造130-7nm芯片用的是ArF光刻机，而要实现先进5-3nm制程则只能通过EUV光刻机。
制造一台光刻机是十分有难度的，其涉及到十几万个零件，目前全球没有任何一家公司能够完成光刻机独立制造。像光刻机的龙头ASML采用了德国的蔡司镜头和日本的复合材料，瑞士的工业精密机床技术，以及美国提供的软件电源等，多厂商合作最后完成光刻机的组装。
光刻机不仅售价高，而且交付周期长。目前，一台光刻机的平均售价达到7200万美元，而对于更高制程的EUV光刻机售价就到达1.2亿美元。随着全球晶圆厂不断扩产，一台光刻机的交付周期大约在6-18个月，EUV光刻机受ASML独家垄断交付周期到达24个月以上。
刻蚀是半导体制造三大核心工艺之一，价值量占据市场20%以上。
刻蚀是指通过物理或者化学的方法有选择地在硅片表面去除不需要的材料的过程，可以分为干法刻蚀和湿法刻蚀，其中干法刻蚀是目前主流技术。
由于光刻机的波长限制以及存储器件从二维到三维的演变，等离子体刻蚀机已成为集成电路前道设备销售增长最快的设备，全球超过了相当于1400亿人民币的市场，我国达到约350亿人民币市场。一方面，光刻机由于波长的限制不能直接加工小于14nm的微观结构，更小的微观结构需要靠等离子体刻蚀和薄膜组合的“双重模板”和“四重模板”工艺来实现；另一方面，存储器件从二维到三维的演变，存储器叠层增加，高深宽比刻蚀需求提升。所以，近年来，刻蚀设备的价值量在不断增加。
在半导体前道工艺中，除了光刻、刻蚀外，还需要薄膜沉积，其价值量占据全部工艺20%左右。
薄膜沉积是指硅片衬底上沉积一层待处理的薄膜材料，不同的材料可以由多种工艺形成。薄膜沉积的技术可以分为物理工艺和化学工艺，物理工艺主要是物理气相沉积（PVD）和旋涂，化学工艺主要是化学气相沉积（CVD）和电镀，PVD和CVD是薄膜沉积的两大主流工艺。
根据数据显示，2017-2021年全球半导体薄膜沉积设备市场规模年复合增长率达到11.04%；未来随着晶圆厂扩产，预计年复合增速有望保持在10%以上。
在前道工艺中，除了光刻、刻蚀和薄膜沉积等价值量较高的环节外，还包括清洗、抛光、涂胶显影等，虽然这些工艺价值量不高，但同样不可或缺。
清洗是贯彻整个晶圆制造的工艺，其主要是去除晶圆制造中各工艺步骤中可能存在的杂质，避免杂质影响芯片良率和芯片产品性能，约占整个晶圆制造工序步骤的30%以上。根据清洗介质的不同，可以分为干法清洗和湿法清洗，其中湿法清洗是主流清洗方法。在湿法清洗的技术路线下，主流清洗设备用的是单片或槽式清洗设备，单片清洗设备的优势是良率高，缺点是效率较低；而槽式清洗设备则效率高成本低。
抛光是晶圆表面平坦化关键工艺，其起到保证芯片足够平坦从而不影响性能的作用。随着半导体制程演绎到一定程度，传统的机械抛光和化学抛光无法满足芯片生产的需要，从而应运而生CMP技术。CMP技术是目前唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的抛光技术，其涉及多学科的交叉，技术难度大，该领域由海外厂商占据绝大部分市场份额。
涂胶显影设备是光刻工艺中的另一个核心设备，需要与光刻机联机作业。涂胶显影机是光刻机曝光前光刻胶的涂覆和曝光后的图形显影，其对光刻工艺的细微曝光图案形成重要影响。
2.半导体材料
半导体材料贯彻了半导体生产的整个流程，其主要包括硅片、特种气体、掩膜版、光刻胶、靶材、CMP抛光液等。
全球半导体材料市场规模呈现缓慢上升的趋势。根据SEMI数据显示，2015-2021年全球半导体材料市场规模年复合增速达到6.8%。摩尔定律下，每隔18个月，芯片上的晶体管数目就会增加一倍，工艺难度和加工步骤相应增加，对半导体材料的性能和需求将不断增加。
在半导体材料中，最重要的是光刻胶。光刻胶是一类光敏感聚合物，在一定波长的光照下光子激发材料中的光化学反应，进而改变光刻胶在显影液中的溶解度，从而实现图形化的目的。
目前，我国无法制造出光刻机主要是因为光刻胶被“卡脖子”。光刻胶的研发是不断进行配方调试的过程，配方研发是通过几百个、几千个树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来，且难以通过现有产品反向解构出其配方，这对技术及经验积累有非常高的要求。目前，高端光刻胶生产的大量专利掌握在海外龙头企业，构成了专利壁垒；国内厂商还处于攻克ArF类光刻胶阶段。
（2）半导体中游
半导体中游按产品划分主要分为芯片和分立器件，其中芯片占据半导体销售绝大部分。
1.芯片
芯片主要分为模拟芯片和数字芯片。模拟芯片是指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号的集成电路；数字芯片是指是对离散的数字信号进行算术和逻辑运算的集成电路。
模拟芯片的产品种类包括两大类，信号链类芯片和电源管理类芯片，进一步细分可以分为Rf射频芯片、AD/DA（模数/数模）转换芯片和电源管理芯片。
模拟芯片的特点是产品生命周期长、价格波动小，对于产品的稳定性和成本具有较高的要求。模拟芯片注重满足现实世界的物理需求和实现特殊功能，其追求高信噪比、高稳定性、高精度和低功耗等特性，所以产品的生命周期一般可达5-10年。价格方面，由于模拟芯片的生命周期更长，且以成熟制程为主，所以成本和价格相较于数字芯片要低，价格波动要小。
数字芯片包括逻辑芯片、存储芯片和微处理器。逻辑芯片包括以CPU、GPU为代表的通用计算芯片、专用芯片和FPGA；存储芯片则包括RAM和ROM；微处理器包括MCU和MPU。
逻辑芯片一般是偏向于定制化，其性能、集成度和设计自由度相对较高，但同时，其研发周期更长、研发投入更多。随着人工智能和数字化时代到来，逻辑芯片将迎来较高的景气度。
微处理器是应用最为广泛的基础控制芯片，其性能参数对整个系统具有决定性作用。汽车电子是微处理器最大的下游应用，受益于2021年新能源汽车爆发，车规级MCU呈现供不应求的状态。在上游晶圆厂大幅扩产的情况下，该现象有所缓解。
2.分立器件
分立器件是半导体产品的另一大分支，其被广泛应用于消费电子、计算机、通信、汽车电子等领域。分立器件可以分为普通二极管、三极管、被动元件和功率器件，其中功率器件占据了分立器件主要地位。
功率器件包括功率二极管、功率晶体管和晶闸管。过去几年，受益于新能源汽车和光伏行业，功率器件IGBT成为最火爆的赛道之一。IGBT综合了MOSFET和BJT的优点，其既有MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、驱动功率小、开关损耗小的优点，又有BJT导电压低、通态电流大、损耗小的优点。
3.IC设计、IC制造和IC封测
按公司类型划分，半导体公司可以划分IC设计、IC制造和IC封测。
我国大部分半导体公司都是IC设计，这些公司只负责半导体芯片的研发和销售，采用的Fabless的经营模式。
由于半导体制造需要建立晶圆厂，购置半导体设备进行生产，属于重资产行业，对于半导体公司实力要求较高。目前，全球半导体制造领域台积电一家独大，占据超50%的市场份额。受缺芯事件影响，部分半导体公司由传统的Fabless经营模式转型为IDM，开始布局芯片制造领域，从而完善自身产业链。
IC封测是我国半导体的强势产业，与海外地区技术差距较小，存在“弯道超车”的可能性。根据Frost&Sullivan数据显示，2021-2025年中国大陆封测市场规模复合增速为7.50%，其中2025年市场规模有望达到3551亿元，占全球封测市场约为75.61%。
由于半导体行业纯在明显的周期性，封测行业受半导体需求影响严重。其中2022年为半导体行业的下行周期，下游厂商库存高企，导致封测公司订单量持续下滑。
后摩尔时代下，chiplet将会封测公司未来的主要增量。Chiplet设计有利于提高良品率，解决晶体管微缩工艺接近极限和制造费用高企的问题。
二、半导体行业投资机会
半导体行业是典型的周期成长行业，一方面，由于产品存在明显供需错配，导致价格经常暴涨暴跌，公司业绩呈现周期波动。一般半导体行业4年为一轮周期；另一方面，中国作为全球最大的半导体需求市场，在国产替代的浪潮下，行业内公司未来发展空间大，所以对于半导体领域投资的最佳策略是遵循波段持股。
半导体行业投资逻辑分为两条主线：1.寻找目前我国存在被“卡脖子”的领域，国产化率低的领域，下游行业景气度攀升的领域，这些半导体细分领域存在着较大的成长性；2.寻找周期反转的领域，这些领域由于过去一年下游企业高库存导致需求下降，产品价格暴跌。这些领域随着下游主动去库存，产品需求回升，公司业绩回暖。
（1）成长逻辑
半导体设备目前走得是一个成长性逻辑。在市场、国家战略、产业自主可控等多重因素的驱动下，中国大陆晶圆制造及其配套设备环节的加速发展势在必行。中国大陆晶圆产能的持续扩张，有望持续拉动上游配套半导体设备的市场需求。
半导体材料中的光刻胶领域存在明显的“卡脖子”现象，制约我国半导体设备光刻机的发展。目前，最先进光刻胶配方和工艺被海外国家掌握，存在专利壁垒；我国光刻胶领域处在ArF试验阶段，更为先进的EUV光刻胶领域还处于一片空白。
半导体制造环节关系着芯片供应安全。目前，半导体制造领域由台积电一家独大，行业内大部分公司业务仅涉及半导体研发和销售，无法完成半导体生产环节。近年来，各国陆续颁布产业扶持政策，支持晶圆厂本土化建设，半导体制造开启“军备竞赛”的竞争格局。
GPU作为数据计算的核心底座，在数字化驱动总需求的情况下，GPU领域将迎来高景气度。GPU作为支撑众多科技领域发展的底层核心，在商业计算、人工智能等诸多板块均有着较为广泛的使用，是科技行业的重要支撑。（2）周期逻辑。
由于半导体产品存在明显的供需错配，导致公司业绩呈现周期。2023年三季度，随着下游厂商主动去库存，部分产品将迎来需求回暖。
存储芯片由于标准化程度高，可替代性强，具备大宗商品属性，其价格变动可作为半导体景气度风向标。2023年，各大存储厂大幅下调当年资本开支，控制供给；而下游企业将于下半年开始主动去库存，存储芯片将迎来供需反转。
封测行业受半导体产品供需影响，同样存在明显的周期性。2022年为半导体行业的下行周期，下游厂商库存高企，导致封测公司订单量持续下滑。未来，随着5G、人工智能领域的快速发展，封测行业将迎来新一轮上行周期。
平台型半导体设备公司：北方华创；
刻蚀设备：中微公司；
薄膜沉积设备：拓荆科技
抛光设备：华海清科；
清洗设备：盛美上海；
涂胶显影机设备：芯源微；
光刻胶：彤程新材、南大光电；
3.半导体制造：中芯国际
4.GPU：寒武纪、龙芯中科、景嘉微；
（2）周期逻辑
1.存储芯片：兆易创新、佰维存储；
2.MLCC：三环集团；
3.半导体封测：通富微电、长电科技、华天科技；
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