全球芯片产量降低,欧盟机制决策推出万亿半导体,产业链将发生变化eimkt

欧洲苦半导体禁令久矣

为了在铨球半导体产业争夺更多话语权,同时也保证欧洲半导体产业的自主性欧盟机制内部半导体产业合纵抗美的举措也开始逐步落地,

外媒報道为了打破美国的技术桎梏,欧盟机制17国决定在未来2-3年内投资1450亿欧元研究半导体技术,以当前的汇率计算这笔投入超过1万1千亿人囻币。

全球半导体产业正在经历新一轮的军备竞赛市场分析认为,中国作为全球最大的半导体市场随着大规模的资本和人力投入,有朢在全球产业链中占据更加重要的位置

欧盟机制半导体产业建立“攻守联盟”

过去30多年来里,欧洲一直致力于在全球半导体市场中发挥偅要作用但是截至目前,欧洲半导体企业在全球市场份额仅占10%在全球半导体产业竞争日益激烈的背景下,欧洲对此有理由感到失落

当今半导体产业格局的形成主要是由于半导体历史上的两次产业转移。第一次转移是从上世纪70年代开始由美国本土向日本转移,成就叻东芝、松下、日立等知名品牌;第二次转移是在20世纪90年代末期到21世纪初由美国、日本向韩国以及台湾转移,造就了三星、海力士、台積电、日月光等大型厂商

半导体产业每一次转移的过程都带动了当地科技与经济飞速的发展,但是值得注意的是半导体产业两次转移嘟指向了东亚地区,当地政府强力支持在半导体这种高资本长周期的产业中起到了至关重要的作用而欧洲由于没有强力政策支持,一直沒有抢到历史性的机遇

而当前的全球半导体产业格局更让欧洲感到焦虑。

据新浪财经援引英国《金融时报》最新消息欧洲地区的科技巨头以及部分国家的代表人士近期公开指责美国采取的限制行动,指出美国利用技术安全的名义禁止这些企业与中国合作,但是却对美企提供额外豁免让美企伺机在中国“站稳脚跟”,而欧洲企业却遭受巨额的经济损失

就在12月初,法国、德国、西班牙、意大利、比利時、爱沙尼亚、希腊、克罗地亚、马耳他、荷兰、葡萄牙、斯洛文尼亚、芬兰、罗马尼亚、奥地利、斯洛伐克和塞浦路斯在内的欧盟机制17個国家的电信部长签署了《欧洲处理器和半导体科技计划联合声明》

事实上,这一声明并不是第一次对外披露早在12月8日,路透社就披露了相关内容但是当时的报道,德国法国,西班牙和其他十个欧盟机制国家已经联手投资处理器和半导体技术这是互联网连接设备囷数据处理的关键,以赶超美国和亚洲

目前看来这一“攻守联盟”范围进一步扩大了。

路透社当时的报道指出在全球4400亿欧元(5330亿美元)的半导体市场中,欧洲所占份额约为10%而欧盟机制目前依赖国外制造的芯片。而在COVID-19大流行期间对外国芯片和其他产品的这种依赖已荿为人们关注的焦点。一些外国政府对安全的担忧也增加了人们对依赖汽车医疗设备,移动电话和网络以及环境监测所使用的外国芯片嘚担忧

这13个国家表示,他们将共同努力加强欧洲的电子和嵌入式系统价值链。他们在一份联合声明中说:“这将需要公共和私人利益楿关者共同努力以汇集投资并协调行动。”

欧盟机制数字业务主管Thierry Breton在一份声明中说:“集体方法可以帮助我们利用现有优势把握新机遇,因为先进处理器芯片对欧洲的工业战略和数字主权发挥着越来越重要的作用”他同时也指出,欧洲拥有多样化和减少关键依存关系嘚一切能力同时保持开放状态。因此我们需要制定雄心勃勃的计划,从芯片设计到向2nm节点发展的先进制造以区分和领先我们最重要嘚价值链。

根据媒体披露的联合声明签署成员国同意共同努力,以增强欧洲的电子产品和嵌入式系统的价值链这将包括加强处理器的特别工作和半导体生态系统,并在整个供应链中扩大工业影响力以便应对关键的技术、安全和社会挑战。同意巩固和建立在欧洲久经考驗的专业领域中的地位并致力于建立先进的欧洲芯片设计能力,通常也会为数据处理和链接打造拥有先进节点制造能力的工厂

声明指絀,半导体行业是一个在各个阶段都基于非常先进的技术的全球性行业价值链:从半导体制造设备、设计、生产、测试、封装到最终产品Φ的嵌入和验证半导体行业的研发支出占收入的百分比是所有行业中最高的——通常在15%到20%之间。由于研发支出相对较高因此在这┅方面占优势工业,在很大程度上取决于透明的全球贸易和公平的竞争环境

一个新的地缘政治,工业和技术现实正在重新定义竞争环境长期以来这一直是全球化的产业,但现在主要地区正在加强其本地半导体生态系统,避免过度依赖进口

为了确保欧洲的技术主权和競争力,以及我们解决关键的环境和社会挑战以及新兴的大众市场问题的能力我们需要加强欧洲开发下一代处理器和半导体的能力。

该宣言的签署国同意共同努力以增强欧洲的能力设计并最终制造出下一代可信赖的低功耗处理器。

这将需要欧盟机制预算、国家预算中的投资和私营部门的支持EuropeanRecovery and Resilience的20%资金也被用于数字化过渡,在接下来的2到3年中这个数字将高达1459亿欧元。

中国半导体产业机会多多

中国作为铨球最大的半导体市场随着大规模的资本和人力投入,有望在全球产业链中占据更加重要的位置

国内半导体产业政策环境优渥。

国内半导体产业政策主要经历三个阶段 年,主要通过成立国务院“电子计算机和大规模集成电路领导小组”、908 工程、909 工程等政策这期间主偠是开始建立国内的晶圆产线;

年,国发“18 号文”、01 专项、02 专项和各项税收优惠政策这期间主要是发展产业链配套环节、鼓励研发创新、并给予税收优惠;

2014-至今,包括十三五国家战略新兴产业发展规划集成电路和软件所得税优惠政策,国家大基金一、二期等主要是从市场+基金方式全面鼓励和支持半导体产业的自主可控。

华安证券分析师尹沿技指出在国家一系列政策支持下,半导体产业链各环节包括 IC 設计、制造、封测、设备、材料等国产替代陆续取得突破尤其在 2019 年全球半导体市场销售额4121 亿美元,同比下降了 12.1%的不利情况下中国 2019 年中國集成电路产业销售额为 7562.3 亿元,同比增长 15.8%其中,设计业销售额为 3063.5 亿元同比增长 21.6%;制造业销售额为 2149.1 亿元,同比增长 18.2%;封装测试业销售额 2349.7 億元同比增长 7.1%;这说明中国内部市场需求仍旧旺盛,国产替代进程顺利

尹沿技认为,我国每年在集成电路产业的贸易逆差巨大且长期處于被禁运的危险困境针对先进制程和其配套的设备和材料,更是急切需要解决国产化问题十四五规划针对半导体产业链各个关键“鉲脖子”环节,可能将会在产线建设、税收优惠、鼓励研发创新、成立集成电路一级学科、引导市场资源+成立基金方面形成组合拳来鼓勵国产半导体发展进步,并实现集成电路产业跨越式发展

中国对于半导体的投入力量巨大。SEMI日前发布了半导体设备市场年终预测报告據SEMI统计,中国大陆在晶圆代工和存储器业务投资持续押注下今年将首次跃居全球半导体设备消费市场首位,韩国则在存储器投资复苏和邏辑芯片投资增加的推动下有望在2021年领先全球。

国内半导体产业在技术上的追赶也全面展开第一上海近日的研报就指出,不同于之前市场的主要目光都集中在中芯国际的制程追赶上由于美国禁令的不断加剧,目前中国半导体行业已经开始从生产端向上游加速进行技术縋赶和替代目前这一趋势已经延续到半导体设备,并向半导体材料不断扩张

以从设备端为例,除了刻蚀环节和薄膜淀积环节其余流程包括离子注入整体仍然存在较明显的制程差距。可以预期在美国进行禁令限制的背景下,国产厂商基本可以完成40nm制程的产能建设并鈳能可以实现28nm的制程建设。

原标题:【半导体】从产业周期性看2018半导体投资重点

作者|太平洋证券分析师方竞

一、国内外半导体板块走势对比分析

2017年上半年国内半导体板块表现一般,截至2017年6月30日整体下跌13.16%。但从7月起开始强势反弹板块回暖趋势明显。进入9月初半导体行情再度启动,并一路走上截至11月10日,半导体板块更是创下叻近两年的新高相比年初上涨了53.3%。

下游需求方面以iPhone X为代表的旗舰机型引领消费电子产业链的跨年度行情,将给半导体产业链带来确定性的业绩驱动而汽车电子、AI等新兴应用需求开始崛起预示着未来数年内半导体产业将持续景气向好;

主题性投资方面,随着十九大的召開国家各项扶持政策的再度出台;大基金二期也预计于2018年年初出台。中国政府对半导体产业的重视程度将随着中国制造2025的推进持续加溫。半导体企业面临着前所未有的良好发展环境

对比费城半导体指数,该指数同样创下了近两年的新高相比年初上涨了42.69%,而且相比A股嘚半导体板块费城半导体指数的上涨更为平滑,充分体现了2017年全球性的半导体行情

二、全球产业格局改善,去周期化已成趋势

1. 2018年存储器增长动能不变半导体产业将持续景气

半导体板块的优异表现和产业的高速发展是分不开的,2017年全球半导体市场规模大幅增长以WSTS的数據为例,2017年年初WSTS预测2017年全年半导体销售收入同比增长6.5%。而2017年年中WSTS上调了2017年全年的预测至3966.5亿美元,同比增长17%相比年初上调了9.5个百分点,创下了自2011年起半导体产业的最高增速

WSTS不是唯一一家上调预测的行研机构,Gartner于10月份上调了半导体全年的增速至19.7%而IC Insights更是将全年增速上调臸22%。

细拆全球半导体市场规模可以看出半导体主要分为集成电路,分立器件光电芯片(LED芯片为主)以及传感器,四者占比分别为83%5%,9%3%。而集成电路又分为存储器逻辑芯片,微处理器和模拟芯片其中存储器占比最大,为半导体市场规模的29%存储器的市场规模变动将極大地左右半导体产业的增速。

WSTS的数据表明2017年存储器增速高达50.5%,成为半导体板块景气度向上的最大催化剂除此之外,像分立器件,模拟器件逻辑芯片等也同样有了较大的业绩改善。

对于存储器而言超过90%的产品为NAND和DRAM。二者在2017年价格持续暴涨其中NAND方面:自2016年Q3起,各大NAND厂商开始升级3D堆叠工艺而新工艺需要有一定良率爬坡的时间,使得NAND持续供应短缺DRAM方面,则是由于下游的智能机以及数据中心对DRAM的需求量超出预期而各大主流厂商的扩产节奏相对较慢,所以价格持续上涨

展望2018年,DRAM方面目前业内最受瞩目的两大待建的DRAM厂分别是海力士无錫以及三星平泽,其中海力士无锡的规划产能为100K/M预计2019年5月才能投产;而三星平泽过去是NAND厂区,现扩建DRAM产线预期从2018年8月开始投产,2018年年底产能约为50K虽然略有产能扩张,但对于DRAM的供需影响不大根据CINNO Research的预测,2018年DRAM产业的产出年增率将不超过20%而需求端在智能手机以及服务器嘚带动下将可维持20-23%的成长,整体来看2018年DRAM产能依旧吃紧

NAND方面,由于国际大厂均重点发展3D NAND其良率提升进展最能影响供给端情况。2017年Q3三星嘚3D NAND良率提升取得突破,使得其在手机存储、PC-SSD和Enterprise-SSD均有较大的份额增长2017年Q3单季出货量较Q2成长15%以上,平均销售单价环比增长近5%;而东芝则是受益于苹果拉货的影响单季营收成长近18%;美光与英特尔则良率改善较慢。进入2018年我们预计各大厂会陆续在良率方面取得突破,从而打破供不应求的态势但从需求角度来看,根据Gartner的预测2018年和2019年下游市场对NAND的需求量增速将分别达到43.8%和43.1%。所以我们预计2018年的NAND市场的单价将面臨回落,但整体增长动能不变

2. 产业集中度提升,扩产谨慎是本次存储大涨价的根本原因

让我们把时间拉长从历史上的供需关系以及资夲支出角度来看存储器产业,并以此为契机探讨一下半导体产业景气周期。

2010年正值金融危机的尾声,电子产业处于复苏阶段市场的需求在不断涌现,但是由于DRAM行业在此前产能扩张力度极大使得全行业呈现DRAM产能严重过剩的局面,各大厂商也纷纷收紧投资力度

2011年,三煋半导体在DRAM方面的CAPEX降到了低点仅维持在20亿美元左右。2012年台湾茂德退市,日本尔必达更是宣告破产DRAM产业一片萧条。在这样的一个DRAM历史罕见的寒冬季节中DRAM厂商整合力度加大,集中度有了显著改善同时各大DRAM厂谨慎经营,无大规模资产投入供应过剩的局面也悄然扭转。

2014姩DRAM行业出现了供应缺口。供给侧方面有各大厂商此前扩产谨慎的原因,也有海力士火灾产能未恢复这种突发因素的影响使得供给侧縮减。需求端方面智能机大爆发加之存储升级,下游市场开始变得火热在这样的大背景下,DRAM产业又开始新的一轮产能扩张

但此次扩張和过去所有不同,各厂商在2014年大扩产之后出于对产能过剩的担忧,立刻收窄了扩张规模使得供需缺口在2015年短暂平衡再度扩大。于是絀现了2017年的全年DRAM大涨价行情

可以看出,虽然存储是一个典型的周期性行业但也是最为悠久最为成熟的周期性行业。尤其是在产业集中喥提升之后格局相对稳定,各家扩产都会较为理性从此前的规模化低成本取胜,掐死对手的方式开始向稳定共赢,追求高毛利高ROE的產业生态转型

3. 半导体行业周期性弱化,供给需求稳步增长成为趋势

存储行业未来将持续景气那么半导体行业的整体情况又如何呢?我們从晶圆厂的供给需求角度来进一步分析对于晶圆厂而言,最理想的供需结构是晶圆厂的产能和硅片出货量以及下游芯片需求完美匹配

那么从供给端角度来看:首先让我们分析晶圆厂的成本结构,以台积电的Fab 12为例其成本结构中折旧占73%,物料成本占15%而物料成本中占比朂大的是硅片,占物料成本的29%相当于总成本的4.35%。所以硅片的价格波动并不会较大程度的影响晶圆厂的成本更多的是由于其不可替代性,展现出整个半导体产业的景气度趋势

通过下图中SEMI的统计数据,可以明显看出2012年之前硅片出货面积波动较大。而自2012年起硅片出货面積开始稳步增长,周期性有着明显的弱化

具体到2017年,硅片出货面积同比增长了8.2%而价格方面,由于DRAM的供不应求12寸硅片也随之涨价。2017年10朤台积电和信越签订的1-2年短期合约里,12英寸硅片价格达到120美元每片相比年初的75美元上涨60%。

在这样一个硅片大涨价的时期各大硅片厂卻没有随之盲目扩产。目前市场上仅有日本胜高SUMCO正式外公布了扩产计划公司于今年8月宣布投资4亿美元增产12寸硅晶圆,产能将在2019年开出預计新增11万片每月的产能,其CAGR为4.3%远低于客户要求的9.7%。

硅片行业的周期性弱化主要原因在于硅片企业在历经10余年的并购整合,产业集中喥已经大大提升尤其是在2016年,台湾环球晶以6.83亿美元并购SunEdison Semiconductor之后前五大硅片企业的市占率之和已达到92%。这也从另一角度验证了我们的观点在产业格局稳定的当下,各家的扩产都会较为理性进而追求高毛利高ROE。我们预计未来3-5年间由于最关键的原材料硅片产能扩张有限,使得半导体行业整体供给呈现缓步增长态势供不应求成为产业链常态,这也为半导体行业的价值量提升打下了基础

从需求端角度分析:2012年之前,半导体行业是由单一下游应用计算机驱动的需求变化剧烈,且容易和晶圆厂扩产节奏出现错配现象致使产能利用率出现波動。2012年起移动终端行业的崛起,使得半导体市场由过去的计算机行业单一下游驱动变为计算机+手机的双下游驱动。下游市场的分散化可以有效缓解需求端的波动性。所以晶圆厂的产能利用率也随之趋于平滑

而站在现在的时点往后看,半导体产业的两大支柱计算机及掱机市场的增速将放缓而一系列新应用将站出来继续引领半导体产业的发展。根据Gartner的数据年,半导体下游市场中复合增长率最快的分別是Storage(数据中心)Industrial(工业、医疗、安防等垂直应用)和Automotive(汽车电子),其复合增长率分别为10.8%9.8%和9.2%。而wireless(手机和基站)以及Compute(计算机)的增速将放缓复合增长率分别为4.1%和3.4%。

值得一提的是有两个当前极为火爆的应用,Gartner并未单列出来

首先是物联网,由于物联网是针对传统應用做升级横跨了多个应用领域。所以上图没有单列物联网的半导体销售额而是将其分拆在各个应用领域里,如:可穿戴设备放在Wireless栏目里车联网放在Automotive栏目里。

据Gartner统计2016年全球物联网设备的保有量为63.82亿台,2020年则将增加到204.15亿台而具体到芯片领域,2016年物联网应用的半导体銷售额为138.55亿美金而2020年则跃升到341.65亿美元。复合增长率高达25.31%

除了物联网之外,2017年科技界最热门的话题就是比特币虽然有部分国家启动了監管层面的控制,但依旧没有影响比特币一路飙涨的走势Coindesk最近一次公布的价格指数为7704.65$。刷新了历史新高

比特币行情持续火热,比特币礦机的处理器也供不应求由于比特币矿机处理器主要采用10nm,16nm的工艺所以在台积电代工生产。根据台积电三季度法说会的交流结果台積电2017年3Q在比特币方面的营收高达3.5亿-4.0亿美元。而2017年3Q整个台积电营收为83.3亿美元比特币营收占比达到4.2%-4.8%,而且预计四季度比特币的营收会持续攀升

台积电又是如何看待比特币的呢?台积电联席CEO刘德音解释称:“我们认为比特币是区块链的初级应用所以它值得重视,且会改变我們所熟知的合同与支付方式我们无法判断未来该业务的稳定度,但至少目前我们没有看到它有下滑的可能性”

由于晶圆厂的订单需要提前1-2个季度下好,而对于10-16nm这种相对紧缺的产能而言我们预计至少需要提前半年下订单。这也就意味着2018年上半年乃至前三季度比特币业務都将持续火爆。

随着上述新兴应用的爆发传统应用不断电子化,半导体下游市场将更加分散一方面半导体的需求端波动会更加平稳,可以避免制造业封测业的产能利用率波动另一方面,及时布局下游市场的企业可以提前卡位享受细分领域的高速增长。

三、晶圆厂加速落地是国内半导体产业最大发展机遇

1. 国内半导体市场发展的核心驱动力是GDP的增长

从宏观的角度来看半导体产业景气度和GDP增速密切相關。尤其是步入2010年以后电子产品的销售额在全球GDP的增长中扮演的角色越发重要,作为电子产业的支柱半导体增速和GDP增速的相关系数更昰达到了0.9。通过下图中IC insights的数据可以直观地看出半导体产业和GDP的增长的关联度

回到国内,随着供给侧改革的深化中国GDP在2018年取得了可观的增速。国际货币基金组织(IMF)于本月将中国经济今明两年增速预期上调至6.8%和6.5%这也是IMF今年第四次上调中国经济增长预期。中国经济发展好于预期也将极大地推动国内的半导体需求。

在国内经济形势强势增长的驱动下2005年中国成为全球半导体消费量最大的区域。且比例一路增长2015年,中国半导体消费的全球占比已经达到了58.5%

虽然中国是半导体消费大国,但中国更多是依赖海外的芯片供应商根据海关统计,2016年中國集成电路进口金额2270.7亿美元连续四年芯片进口额超过2000亿美元。而2016年中国集成电路出口金额613.8亿美元相比进口金额贸易逆差严重,表明中國的半导体产业自给率不高对海外芯片市场存在严重依赖。

为了实现半导体的自给中国政府也在近年来出台了一系列政策鼓励半导体產业发展:如发布《中国制造2025》,推出国家重大科技02专项,设立国家集成电路产业投资基金等在国家的大力支持下,中国集成电路产业近姩来发展迅速2016年中国集成电路产业实现销售额为4335.5亿元,同比增长20.1%远高于全球1.1%的增长速度。

2. 摩尔定律放缓国内晶圆厂后发优势凸显

国內半导体产业发展和经济形势密切相关,同时也不可避免地会受到摩尔定律的影响1965年,时任仙童半导体的工程师摩尔发表了论文预言叻半导体芯片的集成度每12个月增加一倍。后来摩尔离开仙童创办了英特尔并在1975年的论文中将翻倍的时间修正为24个月。

在摩尔定律地驱使丅芯片制程不断推进,特征尺寸(MOS器件的沟道长度)也随之减小从0.25um直至28nm,单位逻辑运算单元的生产成本在持续降低然而,当芯片制程演进至28nm以下时单位逻辑运算单元的生产成本不降反增。除此之外新制程开发的固定成本也随着芯片制程进步不断抬高,如多层掩膜嘚生产制备(28nm一层100万美元FINFET至少需要18层)、紫外光光刻机(一套EUV价格上亿)等。

在可变成本和固定成本都不降反增的情况下新一代工艺嘚产品无论销量和售价都要比以往产品大大提高才能实现盈亏平衡,新制程的研发难度大大增加摩尔定律也开始逐步放缓了它的脚步。2013姩ITRS(国际半导体技术发展路线图)正式修订沿用了快40年的摩尔定律,将其定义为每三年晶体管集成度翻倍

过去数十年间,半导体产业哽多是被摩尔定律驱动从而向前每一次摩尔定律的演进,都会带来巨额的固定资产投资以及产能的急剧扩张。从产能利用率来看周期性的波动相当明显。通过IHS提供的资料可以明显看出过去半导体制造产业一般以2-3个摩尔定律的时长为一周期在2000年,2004年2009年,2012年均出现叻极为明显的产能利用率波谷。

然而进入2013年摩尔定律的周期拉长为每三年集成度翻倍,晶圆厂的格局也从百家争鸣变成了一超多强的格局TSMC连续多年取得了接近60%的市场占有率。在这种产业格局趋于稳定的当下各厂商的产能扩张也趋于理性,产能利用率的波动性不再明显晶圆制造业的周期性开始明显下降。

在摩尔定律趋缓产能波动平缓的当下,各大厂商将经营重心放在稳定经营提升ROE及毛利率上。通過中芯国际财务数据可以明显看出其ROE水平自2013年起开始显著提升,2016年为9.07%已经超越了华虹半导体的8.65%。

虽然中芯国际在ROE水平上已经取得了较夶的进步和行业领军企业台积电依旧存在较大差距。原因则在于先进产能的缺失台积电2017年三季度法说会上表明,目前28nm及以下的先进制程占比在台积电已经达到了57%而中芯国际目前仅有28nm量产,工艺技术上存在一定差距

但随着摩尔定律的放缓,后发优势开始逐渐体现制程相对落后的企业可以有更长的时间周期用于提升工艺。中芯国际近年来加大了研发投入2016年研发费用营收占比为10.9%,高于台积电的7.5%而赵海军接任CEO之后,更是加大了对14nm的投入未来数年内中芯国际有望在先进制程上大大缩减和台积电的差距。

同时不可忽视的一点是2017年年内,Samsung、Intel等IDM厂商纷纷将Foundry厂独立对外开放产能,在28nm以下的先进制程方面和台积电开展竞争这会有力地削弱台积电在先进制程上的统治地位。峩们预计台积电会将更多的精力放在制程的PK竞赛上而忽视传统制程的产能扩张。从而给予国内晶圆厂在低阶制程上更多的发展和盈利的涳间

3. 中国晶圆厂扩产,不会从根本上改变半导体的供需结构

中国晶圆厂的技术投入加大资本投入也在扩张。目前国内已量产的12寸晶圆廠为12座总产能为56.9万片/月。其中中资厂产能仅为14.9万片/月

而目前大陆建设中的12寸晶圆厂共有14座,总产能为85.5万片/月其中,中资厂有9座产能共53.5万片/月;合资厂有3家,产能共10万片/月;而台企或外资的晶圆厂仅有两家产能为22万片/月。可以看出在半导体产业向大陆转移的确定性趋势中,中国半导体企业的话语权不断提升

随着晶圆厂的扩产,中国半导体制造业的产能也将在未来数年内取得爆发式增长但这也帶来了业内的忧虑。业内有较多声音担忧晶圆厂建设产能过剩那么这种观点究竟是否会成真呢?

结合IHS提供的数据我们可以看出,截止紟年4Q全球晶圆厂等效8英寸晶圆的产能为5,482,118片/月。后续随着全球Foundry厂的逐步量产2018年Q1-Q4的产能分别为:5,651,065片/月,5,704,898片/月5,772,413片/月,5,849,0595片/月取全年均值来看,同比增速为6.7%而往后数年的增速分别为5.2%,4.1%3.0%。

综合IHS的Foundry产能增速以及SEMI的Wafer出货量增速可以做出下图。

图中可以看出2012年之前Foundry的产能增速忣Wafer出货量增速差异较大,这也是半导体周期性的来源之一而进入2013年以后,Foundry的产能增速及Wafer出货量增速逐渐拟合但Wafer出货量增速依旧稍慢于Foundry嘚产能增速,所以才有了2017年的硅片大涨价而2018年,硅片出货量增速仍将慢于晶圆厂的产能增速但二者之间差距不大,可以看出未来在中國晶圆厂逐步达产之后全球的晶圆厂产能利用率将面临一定程度的下降,但仍处于健康状态而且到了2019年,硅片的出货量增速已经和晶圓厂产能增速基本一致所以我们认为,国内晶圆厂扩产不会从根本上改变半导体的供需结构。格局稳定供需平衡,价量齐升将依旧將贯穿未来数年的半导体制造业发展

4. 晶圆厂扩产给国内半导体产业带来的机遇

根据集邦咨询提供的资料,大部分在建晶圆厂将于2018年H2导入量产所以2017年底为设备采购高峰期,如格芯、华力二期、 SMIC 上海厂、 TSMC南京、长存、晋华、睿力、德淮、德科码南京等晶圆厂的设备采购已经接近尾声而2019年投产的晶圆厂及封测厂,将在2018年贡献增量的设备订单需求如联芯、晶合、士兰微、华宏无锡厂等。

北方华创和长川科技莋为国内设备厂商中的翘楚将会在此大潮中持续受益。但我们同样要看到国产半导体设备依旧较为弱势。根据SEMI提供的数据年,中国夶陆进口半导体设备市场分别为43.7亿美元49亿美元,与64.6亿美元而年中国半导体设备销售收入分别为40.52亿人民币,47.17亿人民币以及57.33亿人民币二鍺有较为明显的差距。不过无论如何中国半导体设备厂商已经完成了从0到1的第一步,往后随着半导体产业向大陆转移的确定性趋势强烮看好设备厂商的发展潜力。

随着各大晶圆厂和封测厂的投产材料也面临着快速增长的需求。以硅片为例2020年大陆将新增8吋硅片需求40万爿/月,新增12吋硅片需求约90万片/月建议关注的标的有:南大光电,上海新阳江化微,雅克科技江丰电子。

同时建议投资者重点关注佽新股深南电路,该公司拥有国内最大的封装基板产能封装基板是BGA,FC等封装用量最大的材料之一在国内封测厂向先进封装转型的当下,封装基板在2017年的需求量得到了极大的爆发同比2016年增长了96.3%。

晶圆厂扩产也势必带动下游的封测行业发展参照台湾的产业发展途径,从仩世纪90年代开始台湾封测厂商和台湾晶圆厂深入合作,充分发挥了产业链配套的优势形成了自身独有的行业壁垒。

以日月光为例日朤光和台积电在1997年结成了战略联盟,当IDM大厂或IC设计公司在台积电下单后由台积电代工制造的晶圆可以直接送至日月光封装测试,从而大幅缩短从生产到市场的时间从台积电和日月光台湾工厂的营收增速角度可以看到二者明显的关联性。

而对于国内封测产业而言和Foundry厂的罙度合作早已开始。无论是长电科技+中芯国际还是华天科技+武汉新芯,均充分发挥了国内半导体产业的协同效应不过由于过去本土晶圓厂的规模体量尚有不足,所以带动效应不强而随着后续晶圆厂的不断投产,国产封测厂也将开始驶上快车道建议关注:长电科技,華天科技通富微电。

本土晶圆厂的投产也将促进芯片设计业和晶圆厂的互动无论是高精尖的逻辑电路设计,还是注重工艺的模拟电路設计均需要和晶圆厂保持良好的互动关系。大陆晶圆厂的建设对芯片设计业也存在较强的促进作用建议关注标的有:兆易创新,圣邦股份韦尔股份。

EPC行业是晶圆厂建设背后的隐形冠军无论是十一科技(太极实业),亚翔集成还是至纯科技。均会在晶圆厂建设大潮Φ深度受益强烈建议关注这一确定性极强的半导体板块。

四、涨价和产能利用率提升将有力推动国内半导体产业链的业绩表现

1.成本价格角度:向下游传导涨价压力的时机已经成熟

以封测行业为例让我们从成本价格角度分析国内半导体产业的涨价趋势。

通过查看长电科技嘚公告可以了解到2016年不含星科金朋时,总成本里67.79%是材料费用折旧仅占10.62%。含星科金朋时折旧上升至14.35%,但材料费用依旧高企占据了约58.84%嘚比例。所以封装材料价格的波动会极大程度地影响封测厂的利润水平

根据SEMI 2017年的最新数据。封装材料的构成比例中占比最高的是封装基板(38.39%)。往后依次是引线框架(15.54%)包封材料(15.04%)和键合丝(13.94%)。

通过和行业协会的进一步沟通了解到占比最高的四种材料中(1)封裝基板是通过PCB工艺生产,原材料和PCB一致成本比例中35%是覆铜板,5%是铜箔4%是铜球。(2)引线框架成本中80%为铜;(3)包封材料的主要成本就昰环氧树脂;(4)键合丝当中50%是金丝;20%是铜丝;17%是镀钯铜丝。

通过上述分析可以看出,芯片封装的成本很大程度上会受到原材料价格波动的影响而原材料中,如封装基板、引线框架、键合丝等最重要的上游材料就是铜以及环氧树脂正如今年大宗商品的主旋律是涨价┅样,铜和环氧树脂的全年走势也是一路向上而国内半导体材料的自给率不高,定价权为海外供应商掌控以封装基板为例,国内仅有罙南电路珠海越亚,安捷利兴森快捷,芯智联五株科技六家公司具备量产能力,自给率不到20%在市场竞争不够激烈的情况下,半导體原材料厂商很快就将价格上涨的压力传递给了下游客户封测厂

原材料价格上涨给封测企业带来了较大的成本压力,也为后续的涨价提供了动力不过涨价究竟能涨多少,涨价幅度能否抵消原材料涨价的影响甚至于使企业获得更高利润,则更多的是取决于企业的议价能仂

2. 封测企业集中度大幅提升,议价能力加强

在竞争和成本的双重压力下封测产业在以看得到的速度快速整合。近年来华天科技并购flipchip、长电科技收购星科金朋、安靠收购J Device、日月光收购矽品等一系列的并购整合,大大提升了封测行业的集中度其中近期最具影响力的并购當属日月光并购矽品。

2017年11月24日商务部公告附加限制性条件批准日月光收购矽品。附加条件包括:(1)日月光和矽品在24个月之内保持独立競争格局(管理、财务、销售独立等);(2)日月光投资控股有限公司在限制期内(24个月)不行使除取得分红、财报信息之外的股东权利;(3)限制期内将无歧视地向客户提供服务报价等;(4)不会限制客户选择其他供应商。

根据Trendforce预计2017年全球封测业中日月光占比19.2%、矽品9.9%。若二者合并将诞生市占率为29.1%的封测行业巨无霸前五大封测厂市占率也将达到66.90%,相比2014年的52.38%提升了14.5%。封测行业的集中度再次提升将极夶改善封测行业的竞争格局。

参照硅片行业的发展史硅片企业历经10余年的并购整合,尤其是在2016年台湾环球晶以6.83亿美元并购SunEdison

Semiconductor之后,前五夶硅片企业的市占率之和已达到92%2017年更是受益于下游需求的爆发,硅片涨价幅度高达60%

那么映射到封测行业,同时得益于并购封测行业嘚集中度有了质的提升,再叠加重要原材料的涨价所以我们认为整个封测行业涨价动力已经成熟,各大封测厂将在2018年调涨部分封装产品向下游传导价格压力,从而迎来价量齐升的一年

3.究竟该涨多少,从ROE角度给出解答

首先我们对各个行业的ROE做一个横向对比

我们定义长電科技,华天科技通富微电,晶方科技大港股份(艾科半导体)为封测板块;扬杰科技,捷捷微电士兰微,苏州固锝华微电子,囼基股份为分立器件板块;中芯国际华虹半导体,先进半导体为晶圆生产板块;兆易创新圣邦股份等20家芯片设计公司为设计板块。

对標行业取典型的重资产行业如SW LED,SW印制电路板SW 被动元件。那么可以得到下图可以看出,半导体的封测、晶圆制造、分立器件三大板块嘚ROE位居倒数而理应是轻资产的半导体设计板块的ROE居然仅为10.58%,甚至低于SW PCB板块的11.5%

从个股角度来看,我们精挑各个板块具有代表性的龙头上市公司其中封测板块我们挑选长电科技、华天科技以及日月光,安靠科技(AMKR);晶圆厂我们挑选中芯国际、台积电;PCB我们挑选景旺电子;LED我们挑选三安光电以上8家个股做横向对比,国内三大厂长电科技华天科技,中芯国际的ROE再次位居倒数即便是以产能利用率高著称嘚华天科技,2016年 ROE也仅为7.96%国内半导体产业的ROE低已经是不争的事实。无论对比国内的PCB、LED行业还是对比海外大厂如日月光,安靠台积电等嘟远不如。

芯片制造领域台积电是绝对的霸主,技术优势可以带来高附加值的溢价所以它能获得高达24.41%的ROE并不足为奇。但是在封测领域国内厂商在技术实力,产能规模等各个角度已经达到国际一流水平为何却不如日月光,安靠科技等海外大厂先进的技术理应有更高嘚ROE表现。

前文我们分析了半导体封测的涨价可能性那么除了涨价之外,产能利用率的提升也能有效推高ROE以长电科技为例,公司未来几姩的产能扩张计划较为谨慎不会有太大的资本开支,更多的是与公司的折旧相匹配而且公司2018年的工作重心就在于导入新客户,挖掘新市场我们有理由相信,在一系列的提产能措施的推动之下长电科技的ROE将在2019年赶上国际大厂如日月光,安靠的水平并在后续通过大陆嘚成本优势,对其形成超越

最后,让我们再次重申我们的核心观点:在新进入者扩产力度对供需结构影响不大的前提下半导体产业竞爭格局会趋于稳定,从而周期性弱化

我们预计,未来半导体产业会通过良性竞争来获得更高的毛利净利水平;而相比海外大厂,国内半导体产业目前投资回报率还有较大差距通过低价竞争来获取市场,仍是国产替代的必经之路但随着国内半导体产业崛起,格局稳定の后未来涨价以及产能利用率提升将成为国内半导体产业的主旋律。这也将有效推动相关公司的业绩表现

推荐关注标的:晶圆生产:Φ芯国际,华虹半导体;半导体封测:长电科技华天科技;芯片设计:兆易创新,圣邦股份;分立器件:扬杰科技捷捷微电;半导体設备:北方华创,长川科技;半导体材料:江丰电子雅克科技;EPC:亚翔集成,太极实业

延伸阅读:中国大硅片布局

集成电路用硅片是淛造技术门槛极高的尖端高科技产品,全球只有大约10家企业能够制造其中前5家企业占有90%的市场份额。世界头两名集成电路用硅片制造商昰日本信越(Shin-Etsu)和SUMCO占全球60以上%;这两家企业生产的大尺寸硅片(200毫米和300毫米)则占全球的70%以上,形成绝对垄断和极高的技术壁垒

进入2015年以來,由于电子产品的需求大增导致硅片材料出现紧张,硅片价格一路攀升且涨价趋势正开始从12寸向8寸与6寸蔓延。晶圆制造商与硅片供應商开始签订 1~2 年短中期合约和3~5中长期合约

《推进纲要》发布以来,我国各地开始大兴晶圆制造项目截止2017年11月,我国12寸硅片需求量為45万片(包括三星西安、SK海力士无锡、英特尔大连、联芯厦门)随着晶合集成、台积电南京和格芯成都的陆续投产,加上紫光南京、长鑫合肥、晋华集成三大存储芯片厂的建成预估到2020年我国12寸硅片月需求量为80-100万片(当然要在一切顺利的情况下),抛开外资晶圆厂(三星覀安、SK海力士无锡、英特尔大连、联芯厦门、台积电南京、格芯成都)的产能国内的月产能大概就是40-50万片。

由于晶圆厂建好后可能要媔临无米下锅的局面,在此情况下中国各地又掀起了硅片生产厂建设高潮。

时值岁未笔者对我国的大硅片项目进行了整理。

重庆超硅半导体于2014年5月开工2016年4月投入试生产。2016年5月第一根IC级8英寸单晶硅棒成功拉出;2016年9月第一根IC级12英寸单晶硅棒成功拉出;2016年10月 第一批IC级单晶硅順利下线预示“极大规模集成电路用300毫米(含200毫米)单晶硅晶体生长与抛光硅片及延伸产品(一期)”项目正式建成,并举行产品下线儀式;2017年1月20日第一批200毫米硅片产品出厂发货

达产后将实现8英寸硅片年产600万片、12英寸硅片年产60万片的产能。

2017年8月云南城投集团与邛崃市人囻政府签署《成都超硅半导体生产基地项目》协议协议中商定将在邛崃市建设超硅半导体生产基地,项目总投资50亿元为该公司在国内投资建设的西南地区规模最大的生产基地。

上海新昇半导体科技有限公司成立于2014年6月总投资68亿元,一期总投资23亿元

新昇半导体第一期目标致力于在我国研究、开发适用于40-28nm节点的300mm硅单晶生长、硅片加工、外延片制备、硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺;建设300毫米半導体硅片的生产基地,实现300毫米半导体硅片的国产化

新昇半导体一期投入后,预计月产能为15万片12英寸硅片最终将形成12英寸硅片60万片/月嘚产能。

2016年4月12日由申和热磁投资的宁夏银和半导体科技有限公司在银川经济技术开发区奠基。项目总投资30亿元规划年产360万片8英寸半导體级单晶硅片及年产120万片12英寸半导体级单晶硅片。

2017年7月一期项目投资15亿元的“年产180万片8英寸半导体级单晶硅片项目”正式竣工投产。

2017年7朤双方约定将继续与合作方在2017年下半年启动投资60亿人民币的“年产360万片8英寸半导体硅抛光片项目”和“年产240万片12英寸半导体硅抛光片项目”(大硅片项目),计划通过新投资项目的实施形成8英寸和12英寸半导体大硅片的规模化生产。

2017年1月金瑞泓科技(衢州)有限公司举行开工儀式项目规划总投资50亿元,建成月产40万片8英寸硅片和月产10万片12英寸硅片的项目规模

项目计划分三期逐步实施。一期总投资约7亿元建設周期为2017年至2019年,用地100亩计划2017年建成月产10万片8英寸硅外延片项目;二三期项目总投资43亿元,用地120亩将形成月产30万片8英寸硅片项目生产線和月产10万片12英寸硅片项目生产线,填补国内12英寸硅片生产线的空白

目前一期项目主体厂房已经建成,年底完成月产10万片8英寸硅片项目项目建成后,立即投产一期项目投产后,将占据约20%的市场份额

2017年7月27日上午,郑州合晶硅材料有限公司年产240万片200mm硅单晶抛光片生产项目建设动员大会在郑州航空港经济综合实验区举行本次郑州合晶年产240万片200mm硅单晶抛光片生产项目计划总投资53亿元,占地153亩主要建设200毫米、300毫米硅材料衬底片和外延片生产基地。项目共分两期实施一期产能为200毫米硅材料衬底片20万片/月,二期产能为300毫米硅材料衬底片25万片/朤和外延片9万片

合晶集团位列全球第七大硅片供货商,也是全球前三大低阻重掺硅片供货商深耕硅片产业超过20 年,在两岸均设有制造基地包括台湾的杨梅厂及龙潭厂以及大陆上海合晶、扬州合晶及上海晶盟,公司主要产品为半导体级硅产品如衬底片、硅晶棒、双面抛咣片以及外延片等具备长晶、切片、研磨、抛光、清洗与外延一贯制程专业硅片生产。

2017年10 月 12 日晶盛机电、中环股份,无锡市政府签署戰略合作协议三方或以产业基金形式确定项目投资主体,共同在无锡宜兴启动建设集成电路用大硅片生产与制造项目项目总投资 30 亿美え,一期投资约 15 亿美元

预计2017年底开工。这一重大项目的落地填补了我国在大尺寸集成电路用硅片领域的空白。对无锡来说将形成完整的集成电路产业链、产业生态,必将有力推动无锡乃至江苏集成电路产业再上新台阶为无锡打造具有国际竞争力的先进制造业基地作絀重要贡献。

2017年12月9日奕斯伟硅产业基地项目签约仪式在西安举行。

约仪式上西安高新区与北京芯动能公司、北京奕斯伟公司三方共同簽署了硅产业基地项目投资合作意向书。根据意向书该项目总投资超过100亿元,由北京芯动能公司旗下北京奕斯伟公司作为主体统一规划、分期推进项目建成后将填补国家半导体硅材料产业空白,进一步完善陕西省集成电路产业链条

(北京奕斯伟科技有限公司(ESWIN)创办於2016年3月16日,企业愿景是成为物联网芯片领域全球领导者核心事业包括物联网及人机交互集成电路设计、封测和材料三大领域。产品广泛應用于显示器件、人工智能、车联网、可穿戴设备等领域ESWIN总部设在北京,在北京、成都、合肥、苏州、台湾设有研发中心同时在成都、合肥、苏州等地也拥有多个制造基地和产业园区,并在香港设有营销及技术创新平台产品覆盖欧、美、亚等全球主要地区。

奕斯伟的股东北京奕成科技有限公司成立于2016年3月21日而奕成科技的股东是徐宇博、王家恒、汤哲东、米鹏、方向明、王鑫等6个自然人股东,注册资金1100万元)

据悉,协鑫在电子级多晶硅发布后表示要进军硅片市场。

截止至2016年底我国具备8英寸硅片和外延片生产能力的公司合计月产能为23.3万片/月,实际产能利用率不足50%2016年全年我国仅仅产出120万片8寸硅片,只满足国内的10%的需求从目前已经公布的产能来看,8寸硅片月产能巳经达到140万片合计超过160万片,远远超过我国8寸硅晶圆的月需求80万片的规模

至于12寸硅晶圆片,目前我国还不具备12英寸硅片的生产能力┅直依赖进口,目前国内的总需求约为45万片/月预估到2020年我国12寸硅片月需求量为80-100万片。而目前我国规划中的12寸硅片月产能已经达到120万片巳经足够满足我国的需求量。

产线建了产能公布了,但是上游的材料呢

发展硅片产业应从上游抓起,从电子级多晶硅材料着手实现產品的高纯度,然后依次推动硅晶材料、拉晶、切片、清洗、抛光等产业链的协同发展资料显示,目前国内从事电子级多晶硅材料研发苼产的企业主要有青海黄河上游电子级多晶水电开发有限公司新能源公司、云南冶金云芯硅材股份有限公司、江苏鑫华半导体材料科技有限公司、洛阳中硅高新科技有限公司等黄河水电和云芯硅材分别有2200吨的产量和200多吨的产量。目前进入硅材料认证和试用的仅黄河水电和雲芯硅材两家企业其他三家也都发布了产品,但产品质量和稳定性还需进一步提升

凭心而论,我希望中国大陆能够掌握硅片的大工业囮生产技术但是截至目前,国产12寸硅片还没有一家能够量产资源如此分散,技术团队从哪里来别到时国外团队挖不来,就挖国内的牆角这样真得好吗?

有人说是大硅片的春天来了春天来了,也还有倒春寒呢!

原标题:重磅!不止是芯片!半導体全产业链分析

周期性波动向上市场规模超4000亿美元

半导体是电子产品的核心,信息产业的基石半导体行业因具有下游应用广泛、生產技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险大等特点,产业链从集成化到垂直化分工越来越明确并经历了两次空间上的產业转移。全球半导体行业大致以4-6年为一个周期景气周期与宏观经济、下游应用需求以及自身产能库存等因素密切相关。2017半导体产业市場规模突破4000亿美元存储芯片是主要动力。

供需变化涨价蔓延创新应用驱动景气周期持续

半导体本轮涨价的根本原因为供需变化,并沿產业链传导涨价是否持续还是看供需,NAND随着产能释放价格有所降低DRAM、硅片产能仍吃紧涨价有望持续。展望未来随着物联网、区块链、汽车电子、5G、AR/VR及AI等多项创新应用发展,半导体行业有望保持高景气度

提高自给率迫在眉睫,大国战略推动产业发展

国内半导体市场接近全球的三分之一但国内半导体自给率水平非常低,特别是核心芯片极度缺乏国产占有率都几乎为零。芯片关乎到国家安全国产囮迫在眉睫。2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度大基金首期投资成果显著,撬动了地方产业基金达5000亿元目前大基金二期募资已经启动,募集金额将超过一期推动国内半导体产业发展。

大陆设计制造封测崛起材料设备偅点突破

经过多年的发展,国内半导体生态逐渐建成设计制造封测三业发展日趋均衡。设计业:虽然收购受限但自主发展迅速,群雄並起海思展讯进入全球前十。制造业:晶圆制造产业向大陆转移大陆12寸晶圆厂产能爆发。代工方面虽然与国际巨头相比,追赶仍需較长时间但中芯国际28nm制程已突破,14nm加快研发中;存储方面长江存储、晋华集成、合肥长鑫三大存储项目稳步推进。封测业:国内封测彡强进入第一梯队抢先布局先进封装。设备:国产半导体设备销售快速稳步增长多种产品实现从无到有的突破,星星之火等待燎原材料:国内厂商在小尺寸硅片、光刻胶、CMP材料、溅射靶材等领域已初有成效;大尺寸硅片国产化指日可待。

设计:兆易创新紫光国芯,聖邦股份;制造:中芯国际;封测:长电科技华天科技;分立器件IDM:扬杰科技;设备:北方华创,长川科技;材料:上海新阳江丰电孓。

半导体行业景气度下降下游创新应用发展不及预期,国家政策支持减弱技术替代风险。

1、周期性波动向上市场规模超4000亿美元

1.1、半导体是电子产品的核心,信息产业的基石

从晶体管诞生再到集成电路

计算机的基础是1和0,有了1和0就像数学有了10个数字,语言有了26个芓母人类基因有了AGCT,通过编码和逻辑运算等便可以表示世间万物1946年的第一台计算机是通过真空管实现了1和0,共使用了18800个真空管大约昰一间半的教室大,六只大象重

通过在半导体材料里掺入不同元素,1947年在美国贝尔实验室制造出全球第一个晶体管晶体管同样可以实現真空管的功能,且体积比电子管缩小了许多用电子管做的有几间屋子大的计算机,用晶体管已缩小为几个机柜了

把一个电路中所需嘚晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上然后封装在一个管壳内,成为具囿所需电路功能的微型结构这便是集成电路,也叫做芯片和IC集成电路中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步

集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路

1965年,戈登·摩尔(GordonMoore)预测未来一个芯片上的晶体管数量大约每18个朤翻一倍(至今依然基本适用)这便是著名的摩尔定律诞生。1968年7月罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔从仙童(Fairchild)半导体公司辞职,创立了一个噺的企业即英特尔公司,英文名Intel为“集成电子设备(integratedelectronics)”的缩写

电子产品的核心,信息产业的基石

以智能手机为例诸如骁龙、麒麟、苹果A系列CPU为微元件,手机基带芯片和射频芯片是逻辑IC;通常所说的2G或者4G运行内存RAM为DRAM16G或者64G存储空间为NANDflash;音视频多媒体芯片为模拟IC。以上這些统统是属于半导体的范畴

半导体位于电子行业的中游,上游是电子材料和设备半导体和被动元件以及模组器件通过集成电路板连接,构成了智能手机、PC等电子产品的核心部件承担信息的载体和传输功能,成为信息化社会的基石

半导体主要分为集成电路和半导体汾立器件。半导体分立器件包括半导体二极管、三极管等分立器件以及光电子器件和传感器等

集成电路可分为数字电路、模拟电路。一切的感知:图像声音,触感温度,湿度等等都可以归到模拟世界当中很自然的,工作内容与之相关的芯片被称作模拟芯片除此之外,一些我们无法感知但客观存在的模拟信号处理芯片,比如微波电信号处理芯片等等,也被归类到模拟范畴之中比较经典的模拟電路有射频芯片、指纹识别芯片以及电源管理芯片等。数字芯片包含微元件(CPU、GPU、MCU、DSP等)存储器(DRAM、NANDFlash、NORFlash)和逻辑IC(手机基带、以太网芯爿等)。

1.2、集成电路工序多、种类多、换代快、投资大

简单的讲电子制造产业包括:原材料砂子-硅片制造-晶圆制造-封装测试-基板互联-仪器设备组装。集成电路产业链主要为设计、制造、封测以及上游的材料和设备

集成电路产业主要有以下特征:制造工序多、产品种类多、技术换代快、投资大风险高。

生产工序多:核心产业链流程可以简单描述为:IC设计公司根据下游户(系统厂商)的需求设计芯片然后茭给晶圆代工厂进行制造,这些IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上完成后的晶圓再送往下游的IC封测厂,由封装测试厂进行封装测试最后将性能良好的IC产品出售给系统厂商。

具体来说可以细分为以下环节:

>IC设计:根据客户要求设计芯片

IC设计可分成几个步骤,依序为:规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作规格制定:品牌厂或白牌厂的工程师和IC设计工程师接触,提出要求;逻辑设计:IC设计工程师完成逻辑设计图;电路布局:将逻辑设计图转化成电路图;布局后模擬:经由软件测试看是否符合规格制定要求;光罩制作:将电路制作成一片片的光罩,完成后的光罩即送往IC制造公司

>IC制造:将光罩上嘚电路图转移到晶圆上

IC制造的流程较为复杂,过程与传统相片的制造过程有一定相似主要步骤包括:薄膜→光刻→显影→蚀刻→光阻去除薄膜制备:在晶圆片表面上生长数层材质不同,厚度不同的薄膜;光刻:将掩膜板上的图形复制到硅片上光刻的成本约为整个硅片制慥工艺的1/3,耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%;

>IC封测:封装和测试

封装的流程大致如下:切割→黏贴→切割焊接→模封切割:将IC制造公司苼产的晶圆切割成长方形的IC;黏贴:把IC黏贴到PCB上;焊接:将IC的接脚焊接到PCB上,使其与PCB相容;模封:将接脚模封起来;

产品种类多从技术複杂度和应用广度来看,集成电路主要可以分为高端通用和专用集成电路两大类高端通用集成电路的技术复杂度高、标准统一、通用性強,具有量大面广的特征它主要包括处理器、存储器,以及FPGA(现场可编程门阵列)、AD/DA(模数/数模转换)等专用集成电路是针对特定系统需求设計的集成电路,通用性不强每种专用集成电路都属于一类细分市场,例如通信设备需要高频大容量数据交换芯片等专用芯片;汽车电孓需要辅助驾驶系统芯片、视觉传感和图像处理芯片,以及未来的无人驾驶芯片等

技术更新换代快。根据摩尔定律:当价格不变时集荿电路上可容纳的元器件数目,约每隔18-24个月便会增加一倍性能也将提升一倍,从而要求集成电路尺寸不断变小

芯片的制程就是用来表征集成电路尺寸的大小的一个参数,随着摩尔定律发展制程从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、28纳米、22纳米、14纳米,一直发展到现在的10纳米、7纳米、5纳米目前,28nm是传统制程和先进制程的分界点

以台积电为例,晶圆制造的制程每隔几年便会更新换代一次近几年来换代周期缩短,台积电2017年10nm已经量产7nm将于今年量产。苹果iPhoneX用的便是台积电10nm工艺除了晶圆制造技术更新换代外,其下游的封测技术也不断随之发展

除了制程,建设晶圆制造产线还需要事先确定一个参数即所需用的硅片尺寸。硅片根据其直径汾为6寸(150mm)、8寸(200mm)、12寸(300mm)等类型目前高端市场12寸为主流,中低端市场则一般采用8寸晶圆制造产线的制程和硅片尺寸这两个参数一旦确定下来一般无法更改,因为如果要改建则投资规模相当于新建一条产线。

投资大风险高根据《集成电路设计业的发展思路和政策建议》,通常情况下一款28nm芯片设计的研发投入约1亿元~2亿元,14nm芯片约2亿元~3亿元研发周期约1~2年。对比来看集成电路设计门槛显著高于互联网产品研发门槛。互联网创业企业的A轮融资金额多在几百万元量级集成电路的设计成本要达到亿元量级。但是相比集成电路淛造,设计的进入门槛又很低一条28nm工艺集成电路生产线的投资额约50亿美元,20nm工艺生产线高达100亿美元集成电路设计存在技术和市场两方媔的不确定性。一是流片失败的技术风险即芯片样品无法通过测试或达不到预期性能。对于产品线尚不丰富的初创设计企业一颗芯片鋶片失败就可能导致企业破产。二是市场风险芯片虽然生产出来,但没有猜对市场需求销量达不到盈亏平衡点。对于独立的集成电路設计企业而言市场风险比技术风险更大。对于依托整机系统企业的集成电路设计企业而言芯片设计的需求相对明确,市场风险相对较尛

1.3、全球半导体产业转移与产业链变迁

半导体行业因具有下游应用广泛,生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险夶等特点叠加下游应用市场的不断兴起,半导体产业链从集成化到垂直化分工越来越明确并经历了两次空间上的产业转移。

1.起源美國,垂直整合模式

1950s半导体行业于起源于美国,主要由系统厂商主导全球半导体产业的最初形态为垂直整合的运营模式,即企业内设有半导体产业所有的制造部门仅用于满足企业自身产品的需求。

2.家电美国→日本,IDM模式

1970s美国将装配产业转移到日本,半导体产业转变為IDM(IntegratedDeviceManufacture集成器件制造)模式,即负责从设计、制造到封装测试所有的流程与垂直整合模式不同,IDM企业的芯片产品是为了满足其他系统厂商的需求随着家电产业与半导体产业相互促进发展,日本孵化了索尼、东芝等厂商我国大部分分立器件生产企业也采用该类模式。

3.PC媄日→韩国、台湾地区,代工模式

1990s随着PC兴起,存储产业从美国转向日本后又开始转向了韩国孕育出三星、海力士等厂商。同时台湾積体电路公司成立后,开启了晶圆代工(Foundry)模式解决了要想设计芯片必须巨额投资晶圆制造产线的问题,拉开了垂直代工的序幕无产線的设计公司(Fabless)纷纷成立,传统IDM厂商英特尔、三星等纷纷加入晶圆代工行列垂直分工模式逐渐成为主流,形成设计(Fabless)→制造(Foundry)→葑测(OSAT)三大环节

4.智能手机,全球--->中国大陆

2010s随着大陆智能手机品牌全球市场份额持续提升,催生了对半导体的强劲需求加之国家对半导体行业的大力支持以及人才、技术、资本的产业环境不断成熟,全球半导体产业酝酿第三次产业转移即向大陆转移趋势逐渐显现。

囚力成本是产业链变迁和转移的重要动力

韩国和台湾地区的集成电路产业均从代工开始代工选择的主要因素便是人力成本,当时韩国和囼湾地区的人力成本相比于日本低很多封测业便开始从日本转移到韩国、台湾地区。同样由于人力成本的优势在21世纪初,封测业已经姠国内转移可以说已经完成了当年韩国、台湾地区的发展初期阶段。劳动力密集型的IC封测业最先转移;而技术和资金密集型的IC制造业次の转移后会相差1-2代技术;知识密集型的IC设计一般很难转移,技术差距显著需要靠自主发展。

1.4、4-6年周期性波动向上突破4000亿美元

4-6年为1个周期性波动向上

费城半导体指数(SOX)由费城交易所创立于1993年,有20家企业的股票被列入该指数为全球半导体业景气主要指标之一,其走势與全球半导体销售额的走势基本相同

根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)数据披露,全球半导体销售额于1994年突破1000亿美元2000年突破2000亿美元,2010年将菦3000亿美元,预计2017年将会突破4000亿美元半导体产业规模不断扩大,逐渐成为一个超级巨无霸的行业

从全球半导体销售额同比增速上看,全球半导体行业大致以4-6年为一个周期景气周期与宏观经济、下游应用需求以及自身产能库存等因素密切相关。

2017突破4000亿美元存储芯片是主要動力

据WSTS数据,2017年世界半导体市场规模为4086.91亿美元同比增长20.6%,首破4000亿美元大关创七年以来(2010年为年增31.8%)的新高。

其中集成电路产品市场銷售额为3401.89亿美元,同比增长22.9%大出业界意料之外,占到全球半导体市场总值的83.2%的份额存储器电路(Memory)产品市场销售额为1229.18亿美元,同比增長60.1%占到全球半导体市场总值的30.1%,超越历年占比最大的逻辑电路(1014.13亿美元)也印证了业界所谓的存储器是集成电路产业的温度计和风向標之说。

半导体分立器件(D-O-S)方面市场为685.02亿美元,同比增长10.1%占到全球半导体市场总值的16.8%,主要得益于功率器件等推动分立器件(DS)市場销售额同比增长10.7%以及MEMS、射频器件、汽车电子、AI等推动传感器市场(Sensors)销售额同比增长15.9%

据ICInsights报道,DRAM2017年平均售价(ASP)同比上涨77%销售总值达720億美元,同比增长74%;NANDFlash2017年平均售价(ASP)同比上涨38%销售总额达498亿美元,同比增长44%NORFlash为43亿美元,导致全球存储器总体市场上扬增长58%如若扣除存储器售价上扬的13%,则2017年全球半导体市场同比增长率仅为9%的水平依靠DRAM和NAND闪存的出色表现,三星半导体在2017年第二季度超越英特尔终结英特尔20多年雄踞半导体龙头位置的记录。

从区域上看WSTS数据显示北美(美国)地区市场销售额为864.58亿美元,同比增长31.9%增幅提升36.6%,居全球首位占到全球市场的21.2%的份额,起到较大的推动作用其他地区(主要为中国)销售额为2478.34亿美元,同比增长18.9%占到全球市场总值的60.6%。

半导体带動上游设备创历史新高据SEMI预测,2017年半导体设备的销售额为559亿美元比2016年增长35.6%。2018年半导体设备的销售额达到601亿美元,比2017年增长7.5%

2、供需變化涨价蔓延,创新应用驱动景气周期持续

2.1、供需变化沿产业链传导涨价持续蔓延扩展

本轮涨价的根本原因为供需反转,并沿产业链传導从存储器中DRAM和NAND供不应求涨价导致上游12寸硅片供不应求涨价,12寸晶圆代工厂涨价NOR涨价,12寸硅片不足用8寸硅片代替导致8寸硅片涨价,8団晶圆代工厂涨价传导下游电源管理IC、LCD/LED驱动IC、MCU、功率半导体MOSFET等涨价,涨价持续蔓延此外,2017Q4加密币挖矿芯片半路杀出抢12寸晶圆先进制程產能

2.1.1、存储器:供不应求涨价开始,是否持续还是看供需

存储器主要包括DRAM、NANDFlash和NORFlash其中,DRAM约占存储器市场53%NANDFlash约占存储器市场42%,而NORFlash仅占3%左右DRAM即通常所说的运行内存,根据下游需求不同主要分为:标准型(PC)、服务器(Server)、移动式(mobile)、绘图用(Graphic)和消费电子类(Consumer)NANDFlash即通常所说的闪存,根据下游需求不同主要分为:存储卡/UFD、SSD、嵌入式存储和其他

存储器的涨价由供不应求开始,是否持续还得看供需

需求端:下游智能手机运行内存不断从1G到2G、3G、4G升级导致移动式DRAM快速需求增长,同时APP应用市场快速发展导致服务器内存需求增长

供给端:DRAM主要掌握在三星、海力士、美咣等几家手中,呈现寡头垄断格局三星市占率约为45%。2016年Q3之前DRAM价格一路走低,所有DRAM厂商都不敢贸然扩产供不应求导致DRAM价格从2016年Q2/Q3开始一蕗飙升,DXI指数从6000点上涨到如今的30000点DXI指数是集邦咨询于2013年创建反映主流DRAM价格的指数。

展望2018年上半年因DRAM三大厂产能计划趋于保守,2018年新增投片量仅约5-7%实质新产能开出将落于下半年,导致上半年供给仍然受限整体市场仍然吃紧;SK海力士决议在无锡兴建新厂,最快产能开出時间落在2019年我们预计在2018年上半年服务器内存价格仍然会延续涨价的走势。

2018Q1移动式内存价格可能会有较明显影响在大陆智能手机出货疲弱的大环境影响下,虽然整体DRAM仍呈现供货吃紧的状态但以三星为首率先调整对大陆智能手机厂商的报价,移动式内存的涨幅已较先前收斂从原先的5%的季成长缩小为约3%。

需求端:下游智能手机闪存存不断从16G到32G、64G、128G甚至256G升级导致嵌入式存储快速需求增长同时随着SSD在PC中渗透率提升导致SSD需求快速增长。

供给端:2016和2017年为NANDFlash从2D到3DNAND制程转化年产能存在逐渐释放的过程,主要厂商有三星、东芝、美光和海力士三星同樣是产业龙头,市占率约为37%

展望未来,智能手机销售增速疲软2018年上半年NAND需求恐不如预期,随着3D产能不断开出市况将转变成供过于求,导致NANDFlash价格持续走跌的机率升高

虽然NORFLASH市场份额较小,但是由于代码可在芯片内执行仍然常常用于存储启动代码和设备驱动程序。需求端:随着物联网、智慧应用(智能家居、智慧城市、智能汽车)、无人机等厂商导入NORFlash作为储存装置和微控制器搭配开发NORFlash需求持续增长。供给端:一方面由于DRAM和NAND抢食硅片产能导致NORFlash用12寸硅片原材料供不应求涨价;另一方面,巨头美光及Cypress纷纷宣布淡出关停部分生产线等,产生供給缺口导致价格上涨。

经过近几年版图大洗牌目前旺宏成为产业龙头,市占率约24%CYPRESS(赛普拉斯)市场占有率约21%,美光科技市占率约20%華邦电居第四位,大陆厂商兆易创新居第五占有一席之地。从各家公司的产品分布上最高端NORFLASH产品多由美光、赛普拉斯供应,应用领域鉯汽车电子居多;华邦、旺宏则以NORFLASH中端产品供应为主应用领域以消费电子、通讯电子居多;而兆易创新提供的多为低端产品,主要应用茬PC主板、机顶盒、路由器、安防监控产品等领域

展望未来,随着iPhoneX采用AMOLED需要再搭配一颗NORFlash,预期AMOLED智能型手机市场渗透率持续上升对NORFlash需求嘚成长空间颇大。近年蓬勃发展的物联网IOT需要有记忆体搭载以及车用系统也持续增加新的需求。兆易创新战略入股中芯国际,将形成存储器虚拟“IDM”合作模式,进一步加深双方合作关系,有助于保障长期产能供应深度受益于NORFlash景气。

2.1.2、硅片:供需剪刀差形成从12寸向8寸蔓延

硅片昰半导体芯片制造最重要的基础原材料,在晶圆制造材料成本中占比近30%是份额最大的材料。

目前主流的硅片为300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6渶寸)其中12英寸硅片份额在65-70%左右,8寸硅片占25-27%左右6寸占6-7%左右。近年来12英寸硅片占比逐渐提升6和8寸硅片的市场将被逐步挤压,预计2020年二鍺合计占比由2014年的40%左右下降到2020年的30%左右而更大尺寸450mm(18英寸)产能将在19年开始逐步投建。

硅片尺寸越大单个硅片上可制造的芯片数量则樾多,同时技术要求水平也越高对于300mm硅片来说,其面积大约比200mm硅片多2.25倍200mm硅片大概能生产出88块芯片而300mm硅片则能生产出232块芯片。更大直径嘚硅片可以减少边缘芯片提高生产成品率;同时,在同一工艺过程中能一次性处理更多的芯片设备的重复利用率提高了。

12英寸硅片主偠用于高端产品如CPUGPU等逻辑芯片和存储芯片;8英寸主要用于中低端产品,如电源管理IC、LCDLED驱动IC、MCU、功率半导体MOSFE、汽车半导体等

硅片供给属於寡头垄断市场,目前全球硅晶圆厂商以日本、台湾、德国等五大厂商为主包括日本信越、日本三菱住友SUMCO、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SKSiltronic,前伍大供应商囊括约90%以上的市场份额

硅片的下游客户主要以三星、美光、SK海力士、东芝/WD为代表的存储芯片制造商和以台积电、格罗方德、联电、力晶科技、中芯国际为代表的纯晶圆代工业者。

需求端:过去十年来硅片需求稳定增长2016与2007年相比,制造一颗IC面积减少了24%以上2016姩IC面积0.044平方英寸/颗,而2007年0.058平方英寸/颗1年约减少2~3%。但来自终端需求成长带动硅片需求量平均每年成长5~7%,故整体硅片面积每年呈3~5%的成长

供给端:扩产不及时。据DIGITIMES的数据自2006年至2016年上半,半导体硅片产业历经长达10年的供给过剩大多数硅晶圆供货商获利不佳,使得近年来供給端的动作相当保守供应商基本没有扩充产能,2017年受到下游存储器、ASIC、汽车半导体、功率半导体等需求驱动硅片呈现供不应求的局面,供需反转形成剪刀差硅片厂去库存,硅片价格逐渐上升从12寸向8寸蔓延。

需求端:ICinsights数据显示全球营运中的12寸晶圆厂数量持续成长2017年铨球新增8座12寸晶圆厂开张,到2020年底预期全球将再新增9座的12寸晶圆厂运营,让全球应用于IC生产的12寸晶圆厂总数达到117座而如果18寸(450mm)晶圆邁入量产,12寸晶圆厂的高峰数量可达到125座左右;而营运中8寸(200mm)量产晶圆厂的最高数量则是210座(在2015年12月为148座)根据SUMCO的数据,2016下半年全球300mm矽片的需求已经达到520万片/月2017年和2018年全球300mm硅片的需求分别为550万片/月和570万片/月。预计未来三年300mm硅片需求将持续增加2020年新增硅片月需求预计超过750万片/月,较2017年增加200万片/月以上需求提升36%,从年复合需求增速超过9.7%值得注意的是,以上测算需求还没有考虑部分中国客户

供给端:根据SEMI的预测,2017年和2018年300mm硅片的产能为525万片/月和540万片/月由于2017年之前硅片供大于求,硅片产业亏多赚少各大硅片厂扩产意愿低,所以全球矽片的产量增长缓慢各大厂商以涨价和稳固市占率为主要策略,到目前为止仅有SUMCO预计在2019年上半年增加11万片/月和Siltronic计划到19年中期扩产7万片/月我们预计未来几年12寸硅片的缺货将是常态。

涨价:12寸硅片供不应求缺货成常态,硅片价格逐步上升下游晶圆厂开始去库存。信越半導体及SUMCO的12寸硅片签约价已从2017年的75美元/片上涨至120美元/片涨幅高达60%。未来几年硅片供给仍然存在明显缺口我们预计涨价趋势将持续,2018年12寸矽片将进一步涨价20%-30%左右

需求端:2017年上半年8寸晶圆厂整体的需求较平缓,随着2017年第3季旺季需求显现预期随着硅晶圆续涨,在LCD/LED驱动IC、微控淛器(MCU)、电源管理IC(PMIC)、指纹辨识IC、CIS影响传感器等投片需求持续增加虽然LCD驱动IC、PMIC、指纹辨识IC等已出现转向12寸厂投片情况,但多数上游IC設计厂基于成本及客制化的考虑仍以在8寸厂投片为主。Sumco预计到2020年200mm硅片需求量将达574万片/月比2016年底的460万片/月增加24.78%。

供给端:8寸晶圆制造设備产能持续降低部份关键设备出现严重缺货,二手8寸晶圆制造设备也是供不应求在此情况下,晶圆代工短期厂很难大举扩增8寸晶圆产能8寸硅晶圆的扩产需到2018年-2019年才有产出,我们预计未来几年8寸硅片也将处于供给紧张状态

涨价:2017年12英寸硅晶圆供不应求且价格逐季调涨,8英寸硅晶圆价格也在2017年下半年跟涨累计涨幅约10%。在投片需求持续增加但扩产有限下,预期2018年上半年8寸晶圆厂产能整体产能仍吃紧根据ESM报道,预期随着硅晶圆续涨价预计2018年第1季8寸晶圆代工价格将会调涨5~10%。

2.1.3、8寸晶圆产品:产品涨价蔓延

8寸硅晶圆短缺以及晶圆厂产能緊缺的影响逐渐向市场渗透而电源IC、MCU、指纹IC、LED/LCD驱动芯片、MOSFET等皆为8寸产线。

根据国际电子商情报道多家国内外原厂发布了自2018年1月1日起涨價的通知,主要集中在MOSFET、电源IC、LCD驱动IC等产品有的涨幅达到了15%-20%。国内厂商富满电子、华冠半导体、芯电元、芯茂微电子、裕芯电子、南京微盟等对电源IC、LED驱动IC、MOSFET等产品进行了调价,其中MOSFET涨幅较大国际分立器件与被动元器件厂商Vishay决定自2018年1月2日起对新订单涨价,未发货订单價格也将于3月1日起调整

根据富昌电子2017年Q4的市场分析报告指出,低压MOSFET产品英飞凌、Diodes,飞兆(安森美)、安森美、安世,STVishay的交期均在延长,交期在16-30周区间英飞凌交期16-24周,汽车器件交货时间为24+周安世半导体交期20-26周,汽车器件产能限制Vishay/Siliconix从5&6英寸晶圆厂转型成8英寸晶圆厂,貨期也有改进高压MOSFET产品,除IXYS和MS交期稳定之外英飞凌、飞兆/安森美、ST、罗姆、Vishay皆为交期延长。

MCU:恐将缺货一整年

2017年12月全球汽车电子芯爿龙头大厂NXP(恩智浦)宣布,从2018年第一季度开始MCU、汽车电子等产品将会进入涨价通道,涨价幅度5%-10%不等此外,自2017年以来全球多家MCU厂商產品出货交期皆自四个月延长至六个月,日本MCU厂更罕见拉长达九个月2017年全球电子产品制造业营运大多相当红火,连日本半导体厂也出现哆年不见正成长荣景带动IC芯片等电子元件销量走升。预估后市于全球汽车电子、物联网应用需求不断爆发、持续成长矽晶圆厂产能满載下,2018年全球MCU市场恐将一整年持续面临供应短缺局面。

根据WitsView预测一方面,由于晶圆代工厂提高8英寸厂的IC代工费用IC设计公司第一季可能跟着被迫向面板厂提高IC报价5~10%,以反映成本上升的压力另一方面,随着物联网、车用电子以及智慧家居等需求兴起带动电源管理与微控制器等芯片用量攀升,已经开始挤压8英寸晶圆厂LCD驱动IC的投片量

近年来因面板厂的削价竞争,驱动IC价格大幅滑落早已成为晶圆代工厂惢中低毛利产品的代名词,当利润更佳的电源管理芯片或是微控制器的需求崛起也刚好给了晶圆代工厂一个绝佳的调整机会,预估截至2018姩第一季晶圆代工厂驱动IC的投片量将下修约20%。中低端IT面板用驱动IC供应吃紧驱动IC的交期普遍都拉长到10周以上,有可能连带影响面板的供貨

2.2、硅含量提升&创新应用驱动,半导体景气周期持续

本轮半导体景气周期以存储器、硅片等涨价开始受益于电子产品硅含量提升和下遊创新应用需求推动,我们认为半导体行业有望得到长效发展

2.2.1、硅含量提升

按照ICInsights的预测,半导体所占电子信息产业的比例将由2016年的25%提高到接近2017年的28.1%,将会有更多的元器件被半导体所取代或整合或者更多的新功能新应用被新设备所采用,半导体对应电子产品的重要性越來越大预计到2021年,半导体价值量在整机中的占比将上升到28.9%提升空间广阔。

以电动汽车为例据strategyanalytics2015数据,传统汽车的汽车电子成本大约在315媄金而插混汽车和纯电动汽车的汽车电子含量增加超过一倍,插混汽车大约703美金纯电动汽车大约719美金。此外汽车智能化还将进一步提高汽车电子的用量,从而推动半导体行业的发展

2.2.2、创新应用驱动

根据SIA数据,2016全球半导体下游终端需求主要以通信类(含智能手机)占仳为31.5%PC/平板占比为29.5%,消费电子占比13.5%汽车电子占比11.6%。

展望未来半导体产业除了传统3C及PC驱动外,物联网、5G、AI、汽车电子、区块链及AR/VR等多項创新应用将成为半导体行业长效发展的驱动力

物联网IOT:到2020年全球产业规模将达到2.93万亿美元

移动通讯商爱立信的数据显示,年期间全浗基于蜂窝物联网和非蜂窝物联网的物联设备年复合增长率将分别达到27%、22%,增速约为传统移动电话的7倍

物联网设备增长带动全球市场快速增长。据ICInsights等机构研究2016年全球具备联网及感测功能的物联网市场规模为700亿美元,比上年增长21%预计2017年全球物联网市场规模将达到798亿美元,增速为14%2018年全球市场增速将达30%,规模有望超千亿美元

市场调研机构Gartner数据显示,2017年全球物联网市场规模将达到1.69万亿美元较2016年增长22%。在噺一轮技术革命和产业变革带动下预计物联网产业发展将保持20%左右的增速,到2020年全球物联网产业规模将达到2.93万亿美元,年均复合增长率将达到20.3%

5G:射频芯片和滤波器价值提升

据中国信息通信研究院预测,5G商用部署后至2025年中国的5G连接数将达到4.28亿,占全球连接总数的39%华為2018年抢先发布了首款3GPP标准的5G商用芯片和终端,2019年华为将推出5G手机。5G时代频段和载波聚合技术会增加射频元件的使用数量新技术提高了射频部分元器件的设计难度,带来元器件单机价值量提升

在半导体领域体现在射频芯片和滤波器两部分价值的提升。智能手机使用的RF前端模块与组件市场于2016年产值为101亿美元到了2022年,预计将会成长至227亿美元

人工智能AI&区块链:特殊应用芯片高速成长

人工智能芯片的发展路徑经历了从通用走向专用,从CPU到GPU到FPGA再到ASIC

《中国物联网发展年度报告》显示2016年全球人工智能芯片市场规模达到23.88亿美金,预计到2020年将达到146亿媄金增长迅猛,发展空间巨大

此外,以区块链为底层技术的加密货币带动挖矿芯片及其封装市场的增长据预测,2017年若以主流28纳米流爿的芯片数目来计算2017年对应的芯片用量约为3.2亿个挖矿芯片,2017年全年矿机芯片封装市场约为9-11亿元之间展望2018,往后还将出现12纳米制程以下嘚ASIC矿机芯片根据DIGITIMES预估,2018年矿机芯片封测市场规模预估将成长至少四倍逼近40亿元人民币以上。

以台积电为例在iPhoneX出货量调降、中国对智能手机需求疲弱之际,加密货币相关业务或成为台积电营收贡献的及时雨比特大陆2017年12月跃升为台积电的最大大陆客户。台积电预期虚拟貨币相关特殊应用芯片和其他具备核心深度学习、高速运算的绘图芯片等,将是台积电2018成长最强的领域根据Gartner预测,快速崛起的深度学習处理器到2022年将成长至160亿美元市场规模

汽车电子:电动化+智能化+网联化推动汽车电子含量显著提升

随着全球能源、环境、交通安全等问題日渐突出和消费者对汽车的舒适、便利、娱乐等的要求越来越高,汽车向电动化、轻量化、智能化、联网化发展根据普华永道和思略特预测,从2025年开始电动车将迅速发展;而到2028年,4/5级无人驾驶汽车将成为主流

汽车电动化+智能化+网联化趋势下,汽车电子含量显著提升主要来自于两方面:一是电动化带来功率半导体、MCU、传感器等增加;二是智能化和网联化带来车载摄像头、雷达、芯片等增加。在智能囮带来的增量方面自动驾驶级别每提升一级,传感器的需求数量将相应的增加到L4/L5级别,车辆全身传感器将多达十几个以上

以特斯拉為例,Autopilot2.0传感器包含12个超声波传感器8个摄像头以及1个雷达。未来5年随着汽车自动化级别的逐步提高,在雷达和摄像头模块的驱动下ADAS/AD半導体市场将加速增长。英飞凌认为:2025年左右L3自动驾驶车辆的单车半导体成本平均为580美元;2030年左右,L4/L5自动驾驶车辆的单车半导体成本平均為860美元

据《中国汽车电子行业分析报告》数据显示,2013年我国汽车电子市场规模为3120亿元,到2015年时已增至3979亿元,呈现逐年快速增长态势预计到2020年,我国汽车电子市场规模将达到7049亿元

2.2.3、半导体景气周期持续

美国半导体行业协会(SIA)数据显示,2018年1月全球半导体销售额增长22.7%达到创纪录的376亿美元,连续18个月实现增长其中,美国半导体销售额同比飙升40.6%创有史以来最大增幅;欧洲销售额增长19.9%,亚太及所有其咜地区销售额增长18.6%中国市场销售额增长18.3%,日本销售额增长15.1%

SEMI预估,2018年半导体产值年增率约5%至8%再创新高,2019年可望续增产值将首度站上5,000億美元大关。研究机构Gartner预期半导体市场2018年仍持续是个好年但相较于2017年成长将会趋缓,2018年预测约达到7.5%而在往后年成长将呈现持平的状态。

根据ICInsights数据显示在集成电路市场的四大产品类别:模拟、逻辑、存储和微元件中,年模拟市场增速最高达到6.6%而微元件市场仅为3.9%,整体集荿电路市场年复合增长率为5.1%

3、提高自给率迫在眉睫,大国战略推动产业发展

3.1、市场虽大自给率低芯片国产化迫在眉睫

中国半导体市场接近全球的1/3。根据WSTS数据2016年全球半导体销售额为3389亿美元,其中我国半导体销售额1075亿占全球市场的31.7%。中国为全球需求增长最快的地区2010年-2016姩,全球半导体市场规模年均复合增速为6.3%而中国年均复合增速为21.5%。随着5G、消费电子、汽车电子等下游产业的进一步兴起叠加全球半导體产业向大陆转移,预计中国半导体产业规模进一步增长

自给率水平低,核心芯片缺乏国产化迫在眉睫。在2014及2015年的统计中芯片进口就超过了2000亿美元超过了原油,成为中国进口量最大的商品根据ICinsights数据,2015国内半导体自给率还没超过10%16年自给率刚达到10.4%。预计15年到20年国内嘚半导体自给产值CAGR能达到28.5%,从而达到2020年国产化比例15%的水平

特别是核心芯片自给率极低。我国计算机系统中的CPUMPU、通用电子统中的FPGA/EPLD和DSP、通信裝备中的嵌入式MPU和DSP、存储设备中的DRAM和NandFlash、显示及视频系统中的DisplayDriver国产芯片占有率都几乎为零。

这种情况对于国家和企业而言都是非常不利的不管是从国家安全还是电子产业的发展而言,全力推动半导体产业目前已经成为了全国上下的一致共识整个行业的发展动力非常充足。

根据ICInsight的数据2016年全球20大半导体企业中,仍然以海外公司为主其中美国有8家,日本、台湾地区和欧洲各占3家韩国占2家,新加坡有1家沒有一家大陆半导体公司上榜。不管是设计制造还是IDM模式方面大陆半导体产业和国际先进水平仍然存在不小差距。

3.2、大国战略推动产业發展大基金撬动千亿产业资金

国内半导体发展大致可以分为三个阶段:

第一阶段为,称之为搭框架阶段1982年成立了国务院计算机与大规模集成电路领导小组,由于当时的国际环境比较好我们提出以市场换技术,以北京、上海、无锡为中心建立半导体产业基地尤其是90s的無锡华晶,成为国内瞩目的半导体标杆性企业

第二阶段为,18号文之后的15年商业化初步阶段。2000年国务院[18号文]出台《鼓励软件产业和集荿电路产业发展的若干政策》,到2011年国务院很快发布了关于《进一步鼓励软件和集成电路产业发展若干政策》的通知,就是4号文在税收和财政上给予半导体产业优惠政策,产业分工得以初步实现晶圆厂迎来一波建设浪潮,2000年后天津摩托罗拉投资14亿美元建成月产2.5万片嘚8英寸工厂,上海中芯国际投资15亿美元建成月产4.2万片的8英寸工厂到2003年,国内出现一批晶圆代工企业如上海宏力、苏州和舰(联电)、仩海贝岭、上海先进(飞利浦),北京中芯环球等

第三阶段为,以2014年发展纲要颁布为起点的15年进入跨越式发展推进阶段。2014年6月国务院颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》,提出设立国家集成电路产业基金(简称“大基金”)将半导体产业新技术研发提升至国镓战略高度。且明确提出到2020年,集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小全行业销售收入年均增速超过20%,企业可持续发展能力大幅增强;到2030年集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队实现跨越发展。

据集邦咨询统计截至2017年11月30日,大基金累计有效决策62个项目涉及46家企业,累计有效承诺额1,063亿元实际出资794亿元,分别占首期总规模的77%和57%投资范围涵盖IC产业上、下游。大基金在制造、设计、封测、设备材料等产业链各环节进行投资布局全覆盖各环节承诺投资占总投资的比重分别是63%、20%、10%、7%。

我们对大基金投资标的进行了汇总截至2018年1月19日,大基金已成为50多家公司股东涉及18家A股公司、3家港股公司,目前大基金持股市值超200亿

在国家集荿电路产业投资基金之外,多个省市也相继成立或准备成立集成电路产业投资基金目前包括北京、上海、广东等在内的十几个省市已成竝专门扶植半导体产业发展的地方政府性基金。根据国家集成电路产业基金的统计截止2017年6月,由“大基金”撬动的地方集成电路产业投資基金(包括筹建中)达5145亿元

目前大基金二期已经启动,募集金额有望超过一期一期规模为1387亿元。大基金总经理丁文武透露大基金將提高对设计业的投资比例,并将围绕国家战略和新兴行业进行投资规划比如智能汽车、智能电网、人工智能、物联网、5G等,并尽量对設备和材料给予支持推动其加快发展。

4、大陆设计制造封测崛起材料设备重点突破

4.1、产业生态逐步完善,三业发展日趋均衡

经过多年嘚发展通过培育本土半导体企业和国外招商引进国际跨国公司,国内逐渐建成了覆盖设计、制造、封测以及配套的设备和材料等各个环節的全产业链半导体生态大陆涌现了一批优质的企业,包括华为海思、紫光展锐、兆易创新、汇顶科技等芯片设计公司以中芯国际、華虹半导体、华力微电子为代表的晶圆制造企业,以及长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技等芯片封测企业

根据集邦咨询数据,2017姩中国半导体产值将达到5176亿元人民币年增率19.39%,预估2018年可望挑战6200亿元人民币的新高纪录维持20%的年增长速度,高于全球半导体产业增长率

近年来,国内半导体一直保持两位数增速制造、设计与封测三业发展日趋均衡,但我国集成电路产业结构依然不均衡制造业比重过低。2017年前三季度我国IC设计、制造、封测的产业比重分别为37.7%、26%和35.5%,但世界集成电路产业设计、制造和封测三业占比惯例为3∶4∶3

我国2016年设計业占比首次超越封测环节,未来两年在AI、5G、物联网以及区块链、指纹识别、CIS、AMOLED、人脸识别等新兴应用的带动下,预估设计业占比将在2018姩持续增长至38.8%稳居第一的位置。

制造产业加速建设尤其以12寸晶圆厂进展快速。2018年将有更多新厂进入量产阶段整体产值将有望进一步攀升,带动IC制造的占比在2018年快速提升至28.48%

封测业基于产业集群效应、先进技术演进驱动,伴随新建产线投产运营、中国本土封测厂高阶封裝技术愈加成熟、订单量增长等利多因素带动我们预计2018年封测业产值增长率将维持在两位数水平,封测三巨头增速将优于全行业

4.2、设計:自主发展,群雄并起

我国部分专用芯片快速追赶正迈向全球第一阵营。专用集成电路细分领域众多我国能够赶上世界先进水平的企业还是少数,这主要有两类一是成本驱动型的消费类电子,如机顶盒芯片、监控器芯片等二是通信设备芯片,例如华为400G核心路由器自主芯片,2013年推出时领先于思科等竞争对手并被市场广泛认可。上述芯片设计能较好地兼顾性能、功耗、工艺制程、成本、新产品推絀速度等因素具备很强的国际竞争力。但是在高端智能手机、汽车、工业以及其他嵌入式芯片市场,我国差距仍然很大

高端通用芯爿与国外先进水平差距大是重大短板。在高端通用芯片设计方面我国与发达国家差距巨大,对外依存度很高我国集成电路每年超过2000亿媄元的进口额中,处理器和存储器两类高端通用芯片合计占70%以上英特尔、三星等全球龙头企业市场份额高,持续引领技术进步对产业鏈有很强的控制能力,后发追赶企业很难获得产业链的上下游配合虽然紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列。但是在个人电脑处理器方面,英特尔垄断了全球市场国内相关企业有3~5家,但都没有实现商业量产大多依靠申请科研项目经费和政府补贴維持运转。龙芯近年来技术进步较快在军品领域有所突破,但距离民用仍然任重道远国内存储项目刚刚起步,而对于FPGA、AD/DA等高端通用芯爿国内基本上是空白。

收购受限自主发展。随着莱迪思(以FPGA产品为主营业务)收购案被否决标志着通过收购海外公司来加速产业发展的思路已经不太现实,越是关键领域美国等国家对于中国的限制就会严格,只有自主发展才是破除限制的根本方法。

海思展讯进入铨球前十根据ICInsights2017年全球前十大Fabless排名,国内有两家厂商杀进前十名分别是海思和紫光集团(展讯+RDA),这两者分别以47.15亿美元和20.50亿美元的收入分居苐七位和第10位其中海思的同比增长更是达到惊人的21%,仅仅次于英伟达和AMD在Fabless增长中位居全球第三。

大陆设计业群雄逐鹿根据《砥砺前荇的中国IC设计业》数据显示,2017年国内共有约1380家芯片设计公司较去年的1362家多了18家,总体变化率不大而2016年,则是中国芯片设计行业突飞猛進的一年相关设计公司数量较2015年大增600多家。

根据集邦咨询数据2017年中国IC设计业产值预估达人民币2006亿元,年增率为22%预估2018年产值有望突破囚民币2400亿元,维持约20%的年增速

2017年中国IC设计产业厂商技术发展仅限于低端产品的状况已逐步改善,海思的高端手机应用处理芯片率先采用叻10nm先进制程海思、中兴微的NB-IoT、寒武纪、地平线的AI布局在国际崭露头角,展锐、大唐、海思的5G部署也顺利进行

根据集邦咨询预估的2017年IC设計产业产值与厂商营收排名数据,今年前十大IC设计厂商排名略有调整大唐半导体设计将无缘前十,兆易创新和韦尔半导体凭借优异的营收表现进入排行前十名

海思:受惠于华为手机出货量的强势增长和麒麟芯片搭载率的提升,2017年营收年增率维持在25%以上

展锐:受制于中低端手机市场的激烈竞争,2017年业绩出现回调状况

中兴微电子:以通讯IC设计为基础,受到产品覆盖领域广泛的带动预估营收成长率超过30%。

华大半导体:业务涉及到智能卡及安全芯片、模拟电路、新型显示等领域2017年营收也将超过人民币50亿元。

汇顶科技:在智能手机指纹识別芯片搭载率的持续提升和产品优异性能的带动下在指纹市场业绩直逼市场龙头FPC,预计今年营收增长也将超过25%

兆易创新:首次进入营收前十名,凭借其在NORFlash和32bitMCU上的出色市场表现2017年营收成长率有望突破40%,超过人民币20亿元

而在芯谋研究发布的2017年中国十大集成电路设计公司榜单上,比特大陆以143亿元的年销售额跃升第二成为中国芯片设计业的年度黑马。比特大陆是全球最大的比特币矿机生产商旗下的蚂蚁礦机系列2017年销量在数十万台,市场占有率超过80%

2018年,中国IC设计产业在提升自给率、政策支持、规格升级与创新应用三大要素的驱动下将保持高速成长的趋势,其中中低端产品市场占有率持续提升,国产化的趋势将越加明显另一方面,资金与政策支持将持续扩大大基金第二期正在募集中,且会加大对IC设计产业的投资占比同时选择一些创新的应用终端企业进行投资。此外科技的发展也引领终端产品規格升级,物联网、AI、汽车电子、专用ASIC等创新应用对IC产品的需求不断扩大也将为2018年IC设计产业带来成长新动力。

4.3、制造:产业转移3代工+3存储

晶圆制造产业向大陆转移。在半导体向国内转移的趋势下国际大厂纷纷到大陆地区设厂或者增大国内建厂的规模。据ICInsight数据2016年底,夶陆地区晶圆厂12寸产能210K(包括存储产能)8寸产能611K。本土的中芯国际、华力微以及武汉新芯的12寸产能合计为160K

大陆12寸晶圆厂产能爆发。根據SEMI数据显示预计2017年至2020年间,全球投产的晶圆厂约62座其中26座位于中国,占全球总数的42%根据TrendForce统计,自2016年至2017年底中国新建及规划中的8団和12寸晶圆厂共计约28座,其中12寸有20座、8寸则为8座多数投产时间将落在2018年。预估至2018年底中国12寸晶圆制造月产能将接近70万片较2017年底成长42.2%;哃时,2018年产值将达人民币1,767亿元年成长率为27.12%。

晶圆代工三强:中芯国际、华虹半导体、华力微

在晶圆代工市场大陆厂商面临着挑战与机遇。一方面大陆设计公司在快速成长,本土设计公司天然有支持本土制造厂商的倾向;另一方面制造业发展所需资金、人力与知识积累的门槛越来越高,在这些方面中国厂商与世界领先厂商的差距有拉大的趋势如何在现有基础上稳扎稳打,逐步缩小与世界先进水平的差距相当考验以中芯国际、华宏宏力、华力微为代表的大陆代工厂的经营能力。

全球晶圆代工稳步增长行业集中高。ICInsight预计年的纯晶圆玳工厂将年均以7.6%的复合增速增长从2016年的500亿美元增长到2021年的721亿美元。纯晶圆代工行业集中度很高前四大纯晶圆代工厂合计占据全球份额嘚85%,其中台积电一家更是雄踞近60%的市场份额基于晶圆代工行业高技术高投入的门槛,我们判断晶圆代工行业格局短期不会有太大变化泹国内中芯国际可能会是增速最快的一家。

国内代工三强与国际巨头相比追赶仍需较长时间。从大陆市场来看由于国内市场的崛起,尤其是设计公司的快速发展纯晶圆厂在国内的销售额的增长迅猛。根据ICinsight预测2017年大陆地区晶圆代工市场达到70亿美金,同比增长16%显著高於全球平均增速。台积电依然是一家独大占比高达47%。

国内先进制程落后相差两代以上半导体晶圆制造集中度提升,只有巨头才能不断哋研发推动技术的向前发展世界集成电路产业28-14nm工艺节点成熟,14/10nm制程已进入批量生产Intel、三星和台积电均宣布已经实现了10nm芯片量产,并且准备继续投资建设7nm和5nm生产线而国内28nm工艺仅在2015年实现量产,且仍以28nm以上为主

本土晶圆厂最先进量产制程目前仍处于28nmPoly/SiON阶段,虽然在28nm营收占仳、28nmHKMG量产推进及方面皆取得不错的成绩中芯国际是国内纯晶圆制造厂龙头,在传统制程(≥40nm)已具备相当的比较优势同时积极扩展28nm领域,但面临最大的障碍是28nm良率不足的问题一旦未来6-12个月内取得突破,将为公司打开更广阔空间相应的扩产力度和节奏都将大大提高。

梁孟松入职中芯担任联合CEO极大地提高了关键制程确定性。梁孟松早年是台积电和三星的技术核心人物台积电的130nm、三星的45/32/28nm每一节点都有梁的突出贡献。我们认为在梁主导研发之后将有效整合中芯现有资源,加快突破28nm的进程以及进军14nm研发但另一方面,台积电(南京)、聯芯(厦门)、格芯(成都)等外资厂商的同步登陆布局也将进一步加剧与本土厂商在先进制程的竞争

存储器三强:长江存储、合肥长鑫、福建晋华

存储器分类、市场空间、竞争格局等相关内容已在本文2.1节介绍(单击此处跳转查看)。2017年风光无限的存储器市场上中国是買单的一方,无论是DRAM还是NAND闪存现在的自给率仍然是零。目前大陆用于专门生产存储器的12英寸晶圆厂都主要为外资企业包括SK海力士(无錫)、三星(西安)和英特尔(大连)。本土存储项目刚刚起步产线尚在建设当中,主要包括武汉长江存储、福建晋华集成、合肥长鑫存储

长江存储是由紫光集团与武汉新芯合作成立,首期投入超过600亿元预计未来还将追加300亿美元。2016年底动工国家存储器基地项目2017年2月宣布与微电子所联合研发的32层3DNANDFlash芯片顺利通过测试,目前已累积多个3DNAND专利有望2018年底顺利投产,预计2020年月产能将达30万片紫光还计划在成都囷深圳投资两条总产能14万/月的NANDFlash12寸生产线。但是紫光的NANDFlash制程节点仍落后国际大厂1-2代目前长江存储的重心放在3DNANDflash的开发上面,同时也在推进20/18nm的DRAM開发DRAM进度慢于NANDFLASH,预计DRAM最快将于2020年量产

合肥长鑫存储由兆易创新、中芯国际前CEO王宁国与合肥产投签订协议成立,项目预算金额为180亿元人囻币兆易创新负责研发19nm工艺制程的12英寸晶圆移动型DRAM,目标于2018年底前研发成功,实现产品良率不低于10%届时,合肥长鑫将成为中国第一家自主化大规模DRAM工厂将是世界第四家突破20nm以下DRAM生产技术的公司。

福建晋华项目由台联电提供技术专攻利基型DRAM(消费电子)已投资56.5亿元在晋江建设12寸晶圆厂,初期将导入32nm制程规划产能为每月6万片,预计2018年9月开始试产

4.4、封测:力争先进,三足鼎立

现代电子封装包含的四个层佽:零级封装——半导体制造的前工程芯片的制造,晶体管互连7-500纳米;一级封装——半导体制造的后工程芯片的封装,通常的封装是指一级封装封装体内互连20-500微米;二级封装——在印刷线路板上的各种组装,基板上互连100-1000微米;三级封装——手机等的外壳安装仪器设備内互连1000微米。

根据封装材料分类可分为金属封装体(约占1%):外壳由金属构成,保护性好、但成本高适于特殊用途;陶瓷封装体(約占2%):外壳由陶瓷构成,保护性好、但成本高适于特殊用途;塑料封装体(约占93%):由树脂密封而成,成本低占封装体的90%以上,被廣泛使用

目前主流市场封装形式粗略地可分为的两种:引线框架型和球栅阵列型。

在性能和成本的驱动下封装技术发展呈现两大趋势:微型化和集成化。微型化是指单个芯片封装小型化、轻薄化、高I/O数发展;而集成化则是指多个芯片封装在一起集成化并不是相互独立嘚,集成化可以根据不同的微型化组合形成多种解决方案

微型化发展出FOWLP,封装的“先进制程”

封装技术经历了引线框架(DIPSOPQFPQFN)→WBBGA(焊线正裝)→FCBGA(倒装)→WLP(晶圆级封装)的发展过程可容纳的I/O数越来越多,封装的厚度和尺寸越来越小FC和WLP属于先进封装。

WLP封装优点包括成本低、散热佳、电性优良、信赖度高且为芯片尺寸型封装,尺寸与厚度皆可达到更小要求等WLP封装另一项优势在于封装制程采取整批作业,因此晶圆尺寸越大批次封装数量越多,成本能压得更低符合晶圆厂由8吋转进12吋发展趋势,WLP专业封测厂利润空间也可提高

Fan-OutWLP技术是先將芯片作切割分离,然后将芯片正面朝下黏于载具(Carrier)上并且芯片间距要符合电路设计的节距(Pitch)规格,接者进行封胶(Molding)后形成面板(Panel)后续将封胶面板与载具分离,因为封胶面板为晶圆形状又称重新建构晶圆(ReconstitutedWafer),可大量应用标准晶圆制程在封胶面板上形成所需要的电路图案。由于封胶面板的面积比芯片大不仅可以采用扇入(Fan-In)方式制作I/O接点,也可以采用扇出(Fan-Out)方式制作如此便可容纳更哆的I/O接点数目。

集成化发展出SIP超越摩尔极限

随着摩尔定律发展接近极限,集成电路的集成化越来越高呈现出两种集成路径,一是moremoore即茬设计和制造端将多个功能的系统集成在一个芯片上,即SOC技术(Systemonchip)同时封测端发展出的FO-WLP技术正好可以用来封装SOC芯片;二是morethanmoore,即是在封测端将多个芯片封装成一个即SIP技术(SysteminPackage)。

SIP是从封装的立场出发对不同芯片进行并排或叠加的封装方式,将多个具有不同功能的有源电子え件与可选无源器件以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件优先组装到一起,实现一定功能的单个标准封装件SiP有效地突破了SoC在整合芯片途徑中的限制,极大地降低了设计端和制造端成本也使得今后芯片整合拥有了客制化的灵活性。

SIP封装并无一定形态SIP封装可根据不同芯片排列方式与不同内部结合技术的搭配,生产定制化产品满足客户定制化需求,例如采取多种裸芯片或模块进行平面式2D封装(MCM等)或3D(MCP、SatckDie、PoP、PiP等)封装其内部的互连技术可以使用引线键合(WireBonding),也可使用倒装焊(FlipChip)或硅通孔(TSV)等还可采用多功能性基板整合组件的方式,将不同组件内藏于多功能基板中(即嵌入式封装)最终实现功能整合。

TSV(ThroughSiliconVia)和WB金属线连接以及倒装FC中的bumping都是一种连接技术TSV在芯片间戓晶圆间制作垂直通道,实现芯片间垂直互联相比引线键合技术以及倒转片技术,TSV连线长度缩短到芯片厚度传输距离减少到千分之一;可以实现复杂的多片全硅系统集成;可以显著减小RC延迟,提高计算速度;显著降低噪声、能耗和成本

TSV最早应用于CIS封装,目前成本较高主要应用于图像传感器、转接板、存储器、逻辑处理器+存储器、RF模组、MEMS晶圆级3D封装等高端封装。未来若在成本控制方面有所突破相信TSV技术大有取代引线键合互联之势。

除了先FOWLP和SIP2.5D/3D集成电路封装还有一种先进封装技术称为嵌入式封装(EmbeddedDie),即在PCB板中的嵌入芯片智能手机Φ的DC/DC变换器是首款出货量显著嵌入式封装产品。嵌入式芯片适用的汽车、医疗和航空航天等领域为更长的认证时间和监管认证周期而进展缓慢。

先进封装技术(FC、FOWLP、SIP、TSV)重构了封测厂的角色FOWLP使得封测厂向上延伸到制造工序;SIP和TSV使得封测厂向下游延伸到微组装(二级封装)。

苹果iPhone7的A10处理器采用了台积电的FoWLP和SIP相结合的技术台积电内部称作InFoWLP技术。A10处理器是将应用处理器与移动DRAM整合在同一个封装中相比传统POP葑装,由于InFOWLP封装不使用基板可减少0.6厘米的厚度,为未来几年的移动封装技术立下新的标竿

苹果AppleWatchS系列芯片是最早大规模使用SiP技术的典型嘚应用。同时iPhone中也具备多个SiP模组在iPhone7中SiP模组多达5个。

从市场上看根据Yole数据,先进封装2016年至2022年的年复合增长率达到7%高于整个封装行业(3-4%),半导体行业(4-5%)PCB行业(2-3%)以及全球电子产品工业(3-4%)和全球国内生产总值(2-3%)。发展最快的先进封装技术是Fan-Out(36%)其次是2.5D/3DTSV(28%)。到2022年扇出预计将超过3亿美元,到2021年预计2.5D/3DTSV将超过1亿美元FC技术目前占比仍然是最大的,2017年达到19.6亿美元占先进包装收入的81%。随着Fan-Out封装的渗透提升到2020年预计FC市场份额将下降至74%。

具体看FOWLP市场FOWLP市场包括两个部分,一是单芯片扇出封装(coreFO)应用于原先Fan-in无法應用的通讯芯片、电源管理IC等大宗应用市场;二是高密度扇出封装(HDFO),FoWLP可作为多芯片、IPD或无源集成的SiP解决方案应用于AP以及存储芯片。洳台积电的InFO技术在16nmFinFET上可以实现RF与Wi-Fi、AP与BB、GPU与网络芯片三种组合

根据Yole数据,预计2017年FOWLP市场达到14亿美元2022年市场规模将上升到23亿美元,未来年复匼成长率达20%

国内封测三强进入第一梯队,抢先布局先进封装

中国半导体要赶上世界先进水平大约还需要十年时间但封装技术门槛相对較低,国内发展基础相对较好所以封测业追赶速度比设计和制造更快。中国半导体第一个全面领先全球的企业最有可能在封测业出现。

成长迅速大陆封测三巨头快速追赶。内生增长+外延并购双向驱动长电+华天+通富过去十年已经完成了基础框架搭建,内生稳步快速增長;2014年以来相继华天收购美国FCI,长电收购星科金朋通富微电收购AMD苏州和槟城两座工厂,完成规模体量的快速扩张

根据拓墣产业研究院10月份的报告显示,在专业封测代工的部分2017年全球前十大专业封测代工厂商营收,前五名依次为日月光、安靠、长电科技、矽品和力成后五名依次为:天水华天、通富微电、京元电、联测和南茂科技。长电科技、华天科技、通富微电组成大陆封测三强

封测产业高端化,技术上完成国产替代国内封测产业已经具备规模和技术基础。目前大陆厂商与业内领先厂商的技术差距正在缩小基本已逐渐掌握最先进的技术,大陆厂商的技术劣势已经不明显业内领导厂商最先进的技术大陆厂商基本已逐渐掌握,比如凸快技术、晶圆级封装和3D堆叠葑装等在应用方面,FC封装技术大陆三大封测厂均已实现批量出货WLP晶圆级封装也有亿元级别的订单,SiP系统级封装的订单量也在亿元级别

根据YoleDevelopment统计,2016年全球先进封装供应商排名中中国长电科技将以7.8%的市占率超过日月光、安靠(Amkor)、台积电及三星等,成为全球第三大封装供应商

从短期看,日月光合并硅品美国安靠收购日本J-Device,体量庞大长电目前处于对星科金朋的整合消化期,华天和通富距离第一梯队還有一段差距短期难以从规模上超越。从长远看国内封测技术已经跟上全球先进步伐,随着国内上游芯片设计公司的崛起下游配套晶圆建厂逻辑的兑现,辅以国家政策和产业资本的支持国内封测企业全面超越台系厂商,是大概率事件

4.5、设备:星星之火,等待燎原

半导体集成电路制造过程及其复杂需要用到的设备包括硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助设备等。

以IC集成电路用的300毫米(12団)大硅片为例生产工艺流程如下:拉晶—滚磨—线切割—倒角—研磨—腐蚀—热处理—边缘抛光—正面抛光—清洗—外延—检测。晶體生长设备直接决定了后续硅片的生产效率和质量是硅片生产过程中的重中之重。硅片尺寸越大纯度越高,对生产工艺和设备的要求吔就越高目前国产单晶炉生产的硅片良率在50%左右,进口单晶炉能达到90%以上国产设备在技术上还有较大提升空间。

晶盛机电是目前国内唯一能生产大尺寸单晶炉的厂商目前在半导体级别8英寸单晶炉领域已成功实现进口替代,12英寸单晶炉也进入小批量产阶段

在晶圆制造Φ,总共有七大生产区域分别是扩散(ThermalProcess)、光刻(Photo-lithography)、刻蚀(Etch)、离子注入(IonImplant)、薄膜生长(DielectricDeposition)、抛光(CMP,即化学机械抛光)、金属化(Metalization)共涉及7大类设备:扩散炉(氧化),光刻机刻蚀机,离子注入机薄膜沉积设备,化学机械抛光机和清洗机

根据SEMI的数据,以一座投资规模为15亿元美金的晶圆厂為例晶圆厂70%的投资用于购买设备(约10亿元美金),设备中的70%是晶圆的制造设备封装设备和测试设备占比约为15%和10%。晶圆制造设备中光刻机,刻蚀机薄膜沉积设备为核心设备,分别占晶圆制造环节设备成本的30%25%,25%

美日荷三国垄断,半导体设备行业集中度非常高

全球半導体设备十强里面只有美日荷三个国家的企业入围。2016年前五大厂商应用材料、ASML、LamResearch、TokyoElectron和KLA-Tencor合计市场份额高达92%其中应用材料AMAT市场占有率为24%。

荷兰ASML几乎垄断了高端领域的光刻机市场份额高达80%。ASML新出的EUV光刻机可用于试产7nm制程价格高达1亿美元。AMAT在CVD设备和PVD设备领域都保持领先LamResearch是刻蚀机设备领域龙头。

国产设备星星之火可以燎原

随着我国半导体产业持续快速发展国内半导体设备业呈现出较快发展的势头。在国家科技重大专项以及各地方政府、科技创新专项的大力支持下国产半导体设备销售快速稳步增长,多种产品实现从无到有的突破甚至有些已经通过考核进入批量生产,在国内集成电路大生产线上运行使用

中电科:在离子注入机和CMP(化学机械抛光机)领域能力较强。

>离子紸入机:2016年推出的45-22nm低能大束流离子注入机在2017年也在中芯国际产线进行验证验证通过后,将会批量出货进一步提高中芯国际产线离子注叺机国产化率。

>CMP:2017年11月21日电科装备自主研发的200mmCMP商用机完成内部测试,发往中芯国际天津公司进行上线验证这是国产200mmCMP设备首次进入集成電路大生产线。

北方华创:在氧化炉、刻蚀机、薄膜沉积设备和清洗设备领域能力较强

>氧化炉:2017年11月30日,北方华创下属子公司北方华创微电子自主研发的12英寸立式氧化炉THEORISO302MoveIn长江存储生产线应用于3DNANDFlash制程,扩展了国产立式氧化炉的应用领域

>刻蚀机:2016年研发出了14nm工艺的硅刻蚀機,目前正在中芯国际研发的14nm工艺上验证使用2017年11月,研发的中国首台适用于8英寸晶圆的金属刻蚀机成功搬入中芯国际的产线

>薄膜沉积設备:28nm级别的PVD设备和单片退火设备领域实现了批量出货,14nm级别的ALDALPVD,LPCVDHMPVD等多种生产设备正在产线验证中。

>清洗机:自研的12英寸单片清洗机產品主要应用于集成电路芯片制程2017年8月7日成功收购Akrion公司后,北方华创微电子的清洗机产品线将得以补充形成涵盖应用于集成电路、先進封装、功率器件、微机电系统和半导体照明等半导体领域的8-12英寸批式和单片清洗机产品线。

中微半导体:在介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机鉯及LED用MOCVD领域能力较强

>介质刻蚀机:目前已经可以做到22nm及其以下,14nm也在产线进行验证同时在推进5nm的联合研究。

>硅通孔刻蚀机:主要用于集成电路芯片的TSV先进封装

>MOCVD:公司的MOCVD达到世界先进水平,实现了对美国的VEECO和德国的爱思强产品的进口替代客户为三安光电等led芯片厂商。截止2017年10月其MOCVD设备PrismoA7机型出货量已突破100台。

上海微电子:国内唯一的一家从事光刻机研发制造的公司目前制造用光刻机只能做到90nm,与主流65nm鉯下还有较大差距不过,封装使用的光刻机达到1-2微米就可以使用,上海微电子研发制造的500系列步进投影光刻机面向IC后道封装和MEMS/NEMS制造領域,国内市场占有率达80%以上

盛美半导体:在清洗机领域能力较强。公司的SAPS技术最高可以应用于65nm制程的硅片清洗;TEBO技术可以实现对FinFET,DRAM,3DNAND实現覆盖16nm-19nm的制程,产品已经批量应用于上海华力微电子的产线此外,公司2017年5月在合肥投资3000万美元建立研发中心与合肥长鑫和兆易创新一起开发DRAM技术。

晶盛机电在半导体级8英寸单晶炉领域已成功实现进口替代捷佳伟创、北京京运通、天通吉成的产品主要应用于光伏产业。

此外长川科技在分选机、检测机领域能力较强。2016年公司拥有机台产能合计400台产量448台,销售426台产能利用率达112%,产销率95.9%实现产销两旺。

4.6、材料:先易后难冲刺大硅片

集成电路制造过程中,每一个环节都离不开化学材料按产业链工艺环节可以将半导体材料分为晶圆制慥材料和封装材料。

晶圆制造材料包括硅片、光罩、高纯化学试剂、特种气体、光刻胶、靶材、CMP抛光液和抛光垫等

近年随着出货片数成長,中国半导体制造材料营收也由2013年230亿美元成长到2016年的242亿美元年复合成长率约1.8%。从细项中可看出硅晶圆销售占比由2013年35%降到2016年的30%根据拓墣产业研究院预计,2017年中国半导体材料市场增长幅度将超过10%。

封装材料包括引线框架、封装基板、陶瓷封装材料、键合丝、包装材料、芯片粘结材料等其中封装基板是占比最大。由于中国IC产业的快速发展中国本土封装企业近年来呈现快速增长,带动中国半导体封装材料市场规模快速扩大智研咨询预计中国市场半导体封装材料2017年的市场规模为352.9亿元,相比于2015年的261.3亿元增长35.06%。

国内厂商在小尺寸硅片、光刻胶、CMP材料、溅射靶材等领域已初有成效比如8英寸硅片领域的金瑞泓、国盛电子和有研半导体,光刻胶相关领域的江化微靶材领域的江丰电子和阿石创,CMP抛光材料的安集微电子和鼎龙股份

在2016年中国半导体材料十强企业中,江丰电子、有研新材、上海新阳和江化微四家為上市公司

江丰电子:国内高纯溅射靶材的行业龙头,产品包括铝靶、钛靶、钽靶、钨钛靶等主要应用于超大规模集成电路芯片、液晶面板、薄膜太阳能电池制造的物理气相沉积(PVD)工艺,用于制备电子薄膜材料

有研新材:主要从事稀土材料、高纯材料和光电材料的苼产和经营,子公司有研亿金是国内少有的能够生产金属靶材的企业逐步占领了国内集成电路4-6英寸线市场的靶材,并正在进入8英寸线以仩市场

上海新阳:公司主导产品包括引线脚表面处理电子化学品和晶圆镀铜、清洗电子化学品,参股子公司上海新昇是内地唯一具备12英団大尺寸硅片制造能力的企业目前有效产能为2万片/月,已经实现试生产项目的目标是在2018年6月达到15万片/月的产能。目前公司已经与中芯国际、武汉新芯、华力微电子三公司签署了采购意向性协议,销售前景明确

江化微:公司主要生产超净高纯试剂、光刻胶及光刻胶配套试剂等专用湿电子化学品。

大尺寸硅片国产化指日可待

除了上海新昇之外国内还有宁夏银和、浙江金瑞泓、郑州合晶、西安高新区项目等企业计划或已开始建设12英寸大硅片的生产计划,且合计月产能超过百万片

在半导体行业景气度高企,物联网、5G、AI、汽车电子等创新應用驱动下国家政策大力支持,产业逐渐向国内转移国产化替代加速的大背景下,国内半导体产业快速发展相关公司有望深度收益。设计:兆易创新紫光国芯,圣邦股份;制造:中芯国际;封测:长电科技华天科技;分立器件:扬杰科技;设备:北方华创,长川科技;材料:江丰电子上海新阳。

公司是中国唯一的存储芯片全平台公司主要产品为NORFlash、NANDFlash及MCU,广泛应用于手持移动终端、消费类电子产品、个人电脑及周边、网络、电信设备、医疗设备、办公设备、汽车电子及工业控制设备等各个领域

牵手合肥产投,进军DRAM领域公司2017年10朤与合肥产投签署了《关于存储器研发项目之合作协议》,将开展19nm制程工艺存储器(含DRAM等)的研发项目预算约为180亿元人民币,目标是在2018年底湔研发成功

入股中芯国际,战略合作形成虚拟IDM2017年11月,公司参与认购中芯国际配售股份公司作为fabless厂与晶圆代工厂中芯国际战略合作形荿虚拟IDM,在产能上将有望优先获得中芯国际的支持从而提高公司产品的占有率。

收购思立微形成MCU+存储+交互解决方案。2018年3月公司收购國内市场领先的智能人机交互解决方案供应商思立微,其产品以触控芯片和指纹芯片等新一代智能移动终端传感器SoC芯片为主本次交易将┅定程度上补足公司在传感器、信号处理、算法和人机交互方面的研发技术,提升相关技术领域的产品化能力在整体上形成完整的MCU+存储+茭互系统解决方案,为上市公司进一步快速发展注入动力

我们认为公司牵手合肥产投,进军DRAM领域;入股中芯国际形成虚拟IDM,提高产能擴充能力;收购思立微形成MCU+存储+交互解决方案,为上市公司进一步快速发展注入动力建议关注。

风险提示:半导体行业景气度下降DRAM項目发展不及预期,收购思立微协同效应不及预期

5.2、紫光国芯:打造NAND龙头

紫光国芯是紫光集团旗下半导体行业上市公司。紫光集团有三個上市平台分别为紫光股份、紫光国芯和ST紫学。紫光国芯主要产品包括智能芯片、特种行业集成电路和存储器芯片

DRAM已量产。公司的DRAM存儲器芯片已形成了较完整的系列包括SDR、DDR、DDR2和DDR3,并开发相关的模组产品目前,公司的DDR4内存模组已经开始量产并且能够长期供货虽然目湔产品产量很小,市场份额不大但DRAM为国内稀缺,进口替代潜力空间大此外,公司开发完成的NANDFlash新产品也已开始了市场推广

依托长江存儲打造NAND龙头。2016年12月公司公告称紫光国芯拥有收购长江存储股权的权利;2017年7月,公司公告称长江存储的存储器芯片工厂项目投资规模较大目前尚处于建设初期,短期内无法产生销售收入公司认为收购长江存储股权的条件尚不够成熟,终止收购长江存储我们认为,随着條件成熟不排除公司重启收购的可能,届时有望成为国内NAND龙头

我们认为公司DRAM已量产,进口替代潜力空间大;未来有望收购长江存储荿为国内NAND龙头。建议关注

风险提示:半导体行业景气度下降,存储器业务发展不及预期

5.3、圣邦股份:模拟芯片龙头

公司是国内模拟芯爿龙头,专注于高性能、高品质模拟集成电路研发和销售公司的通用模拟IC产品性能优良、品质卓越,可广泛应用于智能手机、PAD、数字电視、DVD、数码相机、笔记本电脑、可穿戴式设备、各种消费类电子产品以及车载电子、工业控制、医疗设备、测试仪表等众多领域

募投加碼电源管理类和信号链类模拟芯片。2017年6月6日公司成功登陆深交所创业板,募集资金4.47亿元用于电源管理类模拟芯片开发及产业化项目、信号链类模拟芯片开发及产业化项目及研发中心建设项目等。

模拟芯片市场高速增长根据ICInsights数据显示,年整体集成电路市场年复合增长率為5.1%在集成电路市场的四大产品类别:模拟、逻辑、存储和微元件中,模拟芯片市场增速最高达到6.6%

公司发展进入快车道。一方面作为国镓重点培育和发展的战略性新兴产业的支撑和基础,集成电路产业未来发展空间巨大;另一方面公司经过多年发展,掌握了先进的模拟芯片设计与开发技术产品品质达到世界先进水平,同时还拥有丰富的上下游资源公司有望在未来广阔的模拟芯片行业市场抢占制高点。

我们认为公司募投加码电源管理类和信号链类模拟芯片将受益于模拟芯片市场高速增长,公司发展进入快车道建议关注。

风险提示:半导体行业景气度下降模拟芯片业务发展不及预期。

5.4、中芯国际:晶圆代工龙头

中芯国际是世界领先的集成电路晶圆代工企业之一吔是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业,提供0.35微米到28纳米不同技术节点的晶圆代工与技术服务公司之前凭藉高产能利用率推动收入和盈利双增长,目前已进入战略转型期为下一阶段的成长准备好技术和工厂。

技术:梁孟松效应开始显现28nm与14nm进展顺利。2017Q4营收中28nm占比已经提升至11.3%梁孟松上任后调整更新了FinFET规划,3DFinFET工艺将锁定高性能运算、低功耗芯片应用目前正在积极进行中。14nm则目前于2019姩上半年投产相关产品将具备更高性能、成本更低、技术导入更容易,也更容易融入设备中

工厂:中芯南方为14nm量产做好准备。2018年1月Φ芯国际增资中芯南方,持股比例变为50.1%国家大基金和上海集成电路基金分别拥有中芯南方27.04%和22.86%的股权,分别成为第二和第三大股东预计の后6月和12月会再次进行外部注资10亿美元。中芯南方产能就是专门为公司14nm准备目标是产能达至每月35000片晶圆。

此外公司营收来源越来越多樣化。2017年汽车和工业应用收入比2016年收入翻番未来成长动力包括:28nm、闪存、指纹识别传感器和电源管理芯片、汽车和工业应用等。

我们认為公司在2017年28nm产品明显放量标志着其技术及良率瓶颈期突破28nm营收贡献将逐渐增加,未来相当长时间成为公司营收增长的主要来源建议关紸。

风险提示:中国区晶圆代工竞争加剧28nm客户拓展不及预期。

5.5、长电科技:国内封测龙头

公司是国内半导体封装测试行业龙头企业通過并购星科金朋,公司跻身全球半导体封装行业前三同时形成了各具特色的七大基地。新加坡厂(SCS)拥有世界领先的Fan-outeWLB和高端WLCSP;韩国厂(SCK)拥有先進的SiP、高端的fcBGA、fcPoP;长电先进(JCAP)的主力产品有FO-WLP、WLCSP、fcBump;星科金朋江阴厂(JSSC)拥有先进的存储器封装;长电科技C3厂的主力产品有高引脚BGA、QFN产品和SiP模组;滁州厂以小信号分立器件、WB引线框架产品为主;宿迁厂以脚数较低的IC和功率器件为主

原长电稳定增长,星科金朋快速回升剔除收购星科金朋,近几年公司的营收、利润增长稳定在高端领域,长电先进在全球WLCSP和Bumping的产能和技术上继续保持领先优势;在中低端领域滁州和宿迁厂产品结构的进一步调整和产能利用率的提升。JSCK(长电韩国)得益于SIP等先进封装新产品开发进展顺利订单回流效果显著。星科金朋巳完成上海厂向无锡搬迁工作结束两地生产运营,将大幅降低相关费用盈利能力有望快速回升。

公司的封测龙头地位将更加稳固一方面,通过收购长电科技的规模优势和星科金朋的技术和客户优势实现互补,随着整合进程逐步完成协同效应逐渐显现。另一方面通过定增,大基金成为第一大股东中芯国际成为第二大股东,虚拟IDM形式初

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