全球半導(dǎo)體制造市場及行業(yè)格局分析

1、全球半導(dǎo)體制造市場及行業(yè)格局分析科技基建，自主創(chuàng)芯半導(dǎo)體市場全球經(jīng)濟相關(guān)性半導(dǎo)體受全球經(jīng)濟影響波動較大，且相關(guān)性越來越強根據(jù)IHS Markit的統(tǒng)計，2017年，全球半導(dǎo)體市場的營收規(guī)模為4290億美元，較上年增長21.6%。 成長主要是由于存儲器市場的供不應(yīng)求導(dǎo)致價格上漲，僅存儲器部分的年增長率高達58.8%，非存 儲器部分年增長率為10.3%；作為資金與技術(shù)高度密集行業(yè)，半導(dǎo)體目前形成深化的專業(yè)分工、細分領(lǐng)域高度集中的特點，因此 半導(dǎo)體受全球經(jīng)濟影響波動較大，且相關(guān)性越來越強。預(yù)計未來幾年，全球經(jīng)濟仍將保持穩(wěn)定增長， 年增長率維持在3%左右，因此預(yù)計半導(dǎo)體市場的景氣度也如以前一樣，維持3

2、%左右的增長率。全球半導(dǎo)體營收預(yù)測及年增長率全球GDP及年增長率數(shù)據(jù)來源：IHS Markit, AMFT, 4Q17，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Gartner，西南證券整理0%1%1%2%2%3%3%4%65,00070,00075,00080,00085,00090,00095,00020152021F201620172018E2019F2020F全球GDP（十億美元）年增長率-5%0%5%10%15%20%25%010020030040050060020142015201620172018E2019F全球半導(dǎo)體營收預(yù)測（十億美元）2020F2021F年增長率半導(dǎo)體市場下游 應(yīng)用半導(dǎo)體下游應(yīng)用

3、市場情況手機和PC市場最大，汽車與IoT增速最高 2017年全球半導(dǎo)體收入增長是由于DRAM平均銷售價格的上漲，以及對于模擬，閃存和邏輯的強勁需求。WSTS預(yù)計2018年IC產(chǎn)業(yè)市場將達到4370億美元，比2017年增長7。IC領(lǐng)域的市場增長情況（以億美元計）數(shù)據(jù)來源：IC Insights，西南證券整理 手機和個人電腦目前仍是芯片業(yè)的 最大市場。根據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù)， 2017年全球手機和個人電腦IC銷售 額占IC市場總收入的45%，但是 2016-2021年均復(fù)合增長率分別為 高個位數(shù)和低個位數(shù)。相較之下， 汽車和物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模雖小，但是 增長勢頭強勁，預(yù)計2016-2021年

4、 均復(fù)合增長率將超過13%。汽車半導(dǎo)體器件正侵占晶圓代工廠的產(chǎn)能 根據(jù)德州儀器、IHS等公司的數(shù)據(jù)顯示，每輛汽車的半導(dǎo)體產(chǎn)品平均含量從1990年的62美元增長 到2013年的312美元，到2018年增長至350美元。IHS預(yù)計到2022年該數(shù)字預(yù)計將達到460美元。 多年來，博世、恩智浦、安森美半導(dǎo)體、瑞薩、意法半導(dǎo)體、德州儀器和其它有自家晶圓廠的 IDM廠商主導(dǎo)著汽車行業(yè)。通常，汽車芯片都是在200mm和300mm晶圓上制造的。數(shù)據(jù)來源：與非網(wǎng)，西南證券整理半導(dǎo)體市場汽車 電子半導(dǎo)體 產(chǎn)業(yè)鏈制造 牽頭半導(dǎo)體制造位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中游 從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，半導(dǎo)體材料和設(shè)備位于產(chǎn) 業(yè)上游，是整

5、個半導(dǎo)體行業(yè)的支撐產(chǎn)業(yè)，中游為半導(dǎo) 體的制造，其中集成電路的制造最為復(fù)雜，又可以分 為設(shè)計-制造-封測三個環(huán)節(jié)，而集成電路制造的資金和 技術(shù)壁壘是最高的。下游為半導(dǎo)體各類細分市場的應(yīng) 用，比如PC、通信、消費電子、汽車、工業(yè)應(yīng)用等。半導(dǎo)體 產(chǎn)業(yè)鏈制造 牽頭芯片制造整個產(chǎn)業(yè)鏈：設(shè)計-制造-封測數(shù)據(jù)來源：西南證券數(shù)據(jù)來源：華芯投資，西南證券整理 芯片制造全產(chǎn)業(yè)鏈示意圖 國家產(chǎn)業(yè)基金承諾投資產(chǎn)業(yè)鏈占比芯片 制造工藝 流程集成電路制造工藝流程 如今建設(shè)一條12英寸芯片生產(chǎn)線的投資已經(jīng)很高，少則30-50億美元，其中僅半導(dǎo)體設(shè)備的投資占70%以上。 根據(jù)2017年美國加 州UC Berkeley大 學的

6、理論數(shù)據(jù)，一條月產(chǎn)12英寸硅片，5萬片的生產(chǎn)線， 需要50臺光刻機，10臺大束流離子注 入機，8臺中束流 離子注入機，40臺 刻蝕機以及30臺薄 膜淀積設(shè)備等，估 計各類設(shè)備的總計臺(套)要超過500個。晶圓制造工藝流程圖數(shù)據(jù)來源：西南證券新建 產(chǎn)線制造資本支出新建產(chǎn)線資本支出中半導(dǎo)體設(shè)備支出占比高達80%新晶圓制造廠從建立到生產(chǎn)的周期大概為2年；一般在第20個月的時候開始進行設(shè)備搬入安裝、測試、試生產(chǎn)；一條新建產(chǎn)線最大的資本支出來自于半導(dǎo)體設(shè)備，資本支出占比高達80%，廠房建設(shè)占比僅20%。新建產(chǎn)線各項目時間節(jié)點規(guī)劃新建產(chǎn)線資本支出占比拆分數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：中國

7、報告網(wǎng)，西南證券整理芯片 行業(yè)運作 模式半導(dǎo)體芯片行業(yè)的三種運作模式：IDM、Fabless和Foundry數(shù)據(jù)來源：電子說，西南證券整理垂直 分工半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈垂直分工模式日趨成熟，產(chǎn)業(yè)鏈更加細化數(shù)據(jù)來源：與非網(wǎng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：臺積電，西南證券整理半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈口 上世紀60年代，早期企業(yè)都是IDM運營模式（垂直整合），這種模式涵蓋設(shè)計、制造、封測等整個 芯片生產(chǎn)流程，這類企業(yè)一般具有規(guī)模龐大、技術(shù)全面、積累深厚的特點，如Intel、三星等。 隨著技術(shù)升級的成本越來越高以及對IC產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率的要求提升，促使整個產(chǎn)業(yè)逐漸向設(shè)計、制造、 封裝、測試分離的垂直分工模式發(fā)展。這種垂直分工的模式首

8、先大大提升了整個產(chǎn)業(yè)的運作效率； 其次，將相對輕資產(chǎn)的設(shè)計和重資產(chǎn)的制造及封測分離有利于各個環(huán)節(jié)集中研發(fā)投入，加速技術(shù)發(fā)展，給新玩家一個進入行業(yè)的切入點，例如技術(shù)水平較低的封裝檢測、設(shè)計突出的Fabless等。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈垂直模式日趨成熟晶圓代工的出現(xiàn)降低了芯片行業(yè)準入門檻縱觀前十大半導(dǎo)體企業(yè)變化，IDM仍有強勁的生命力在上世紀90年代，全球半導(dǎo)體公司大多是日本公司，前十名企業(yè)中占據(jù)50%，而且全是IDM公司；2016年， 前十大半導(dǎo)體企業(yè)中出現(xiàn)了高通、博通等設(shè)計公司，表明晶圓代工+設(shè)計公司的發(fā)展模式在數(shù)字邏輯集成電路 領(lǐng)域中取得了巨大的成功；在2016年設(shè)計公司取得巨大成功的背景下，前十大半

9、導(dǎo)體公司中有7家是IDM公司，占比前十大收入的80%。數(shù)據(jù)來源：華潤微電子， 西南證券整理 全球前十大半導(dǎo)體公司演變情況設(shè)計 企業(yè)IDM企業(yè)設(shè)計 企業(yè)IDM企業(yè)全球設(shè)計公司2010年銷售收入為635億美元，2017年增長至1000億美元，年均復(fù)合增長率高達6.7%；全球IDM公司2010年2043億美元，2017年達到2636億美元，年均復(fù)合增長率高達為3.7%；不同的是設(shè)計公司7年來持續(xù)增長，而IDM公司是有降有增，這里面增長包含存儲器產(chǎn)品的漲價。代工廠的出現(xiàn)促進了半導(dǎo)體設(shè)計公司的發(fā)展數(shù)據(jù)來源：華潤微電子，西南證券整理-5%0%5%10%15%20%25%30%35%05001,0001,5

10、002,0002,5003,000201320162017201020112012全球Fabless企業(yè)銷售收入（億美元）20142015全球IDM企業(yè)銷售收入（億美元）Fabless增長率 國際上設(shè)計公司與IDM的規(guī)模對比晶圓 制造行業(yè) 特點晶圓制造行業(yè)特點：先進技術(shù)節(jié)點工藝制程掌握在少數(shù)幾個公司手中晶圓制造行業(yè)一個典型的特點就是先進技 術(shù)節(jié)點工藝制程掌握在少數(shù)幾個公司手中， 130納米技術(shù)全球有近30個公司可以量產(chǎn)， 但是到了14納米技術(shù)僅掌握在6個公司手 上，未來5納米技術(shù)水平預(yù)計只有三星、臺 積電、英特爾三家有能力實現(xiàn)量產(chǎn)；中芯國際是世界上為數(shù)不多的幾個可以提 供完整的從成熟制程到先進

11、制程的晶圓制 造解決方案的純晶圓代工廠之一。中芯國 際0.35微米到28納米工藝制程都已進入量 產(chǎn)，14納米FinFET工藝正在研發(fā)中。數(shù)據(jù)來源：中芯國際，西南證券整理 晶圓制造行業(yè)特點晶圓 代工全球 市場全球純晶圓代工營收預(yù)測數(shù)據(jù)來源：IHS Market，西南證券整理 據(jù)IHS Markit統(tǒng)計，2017年全球純晶圓代工市場營收為530億美元，同比增長7.1%。預(yù)計到2021年， 純晶圓代工市場營收將達到754億美元，2016年到2021年的年復(fù)合增長率為9.1%，超過同期全球半導(dǎo)體市場的2.8%。0102030405060708090201520162017201820192020202

12、15nm 28/22nm 0.15m8/7nm 45/40nm 0.18m10nm 65/55nm 0.25m16/14/12nm 90nm 0.35m20/18nm0.13/0.11m0.50m+全球純晶圓代工營收預(yù)測（單位：十億美元/年） 從技術(shù)節(jié)點演變角度來看，28/22 納米及以上相對成熟制程憑借高 性價比依然擁有較大的市場規(guī)模， 存量上基本保持不變或輕微下降， 但是由于28/22納米以下先進制程 的市場規(guī)模逐漸擴大，成熟制程 的市場占比會不斷下降?？偟膩?說，目前代工市場還是主要以成 熟制程為主，先進制程占比不斷 提高，2017年28/22納米及以下 先進制程市場占比僅38%，預(yù)計

13、到2021年可以達到56%。晶圓制造行業(yè)集中度不斷提高數(shù)據(jù)來源：IC Insights，西南證券整理 全球晶圓廠產(chǎn)能集中度不斷提高。2009年全球前五名晶圓廠總產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能比例僅36%，2017年這一比例上升至53%； 2009年全球前十名晶圓廠總產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能比例僅54%，2017年這一比例上升至72%；同樣，前十五名晶圓廠總產(chǎn)能占比從2009年的64%上升至2017年的80%， 前二十五名晶圓廠總產(chǎn)能占比從2009年的78%上升至2017年的89%。2009年全球集成電路晶圓廠集中度2017年全球集成電路晶圓廠集中度晶圓 制造行業(yè)集中度競爭 格局臺灣貢獻了全球最大的代工產(chǎn)能晶圓制造口

14、 臺灣貢獻了全球最大的代工產(chǎn)能，僅臺積電一家在2018年上半年就占據(jù)了全球晶圓代工市場的56.1%，聯(lián)華電子市占率為8.9%，兩者加起來總共占據(jù)了65%的市場規(guī)模； 中芯國際是我國最大的晶圓代工廠，占據(jù)了我國超過晶圓代工市場的58%。華虹半導(dǎo)體是全球領(lǐng) 先的200mm純晶圓代工廠，主要面向1微米到90納米的可定制服務(wù)，根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)，按2016年 銷售收入總額計算，華虹半導(dǎo)體是全球第二大200mm純晶圓代工廠。2018年上半年全球晶圓代工市場格局2017年中國晶圓代工場格局數(shù)據(jù)來源：中芯國際，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：中芯國際，西南證券整理臺積電, 56.1%格羅方德, 9.0%聯(lián)華電子, 8.

15、9%中芯國際,5.9%三星, 7.4%2.2% 世界先進, 1.5%力晶, 1.6% Towerjazz, X-Fab, 1.0%中芯國際, 58%華虹宏力, 16%華力半導(dǎo)體, 10%武漢新芯,華潤微電子, 6%7%先進半導(dǎo)體, 3%制程 分布產(chǎn)能 分布全球各地區(qū)產(chǎn)能分布情況2017年全球已經(jīng)安裝運行的晶圓廠總產(chǎn)能為17900千片/月（折合成200mm晶圓當量），其中 300mm產(chǎn)能為11600千片/月，占比64.8%，200mm產(chǎn)能為5000千片/月，占比27.9%。從各地區(qū)分布來看，臺灣排名第一，總產(chǎn)能為4000千片/月，其中300mm晶圓產(chǎn)能占比高達73%，28納米及以下制程占比為37

16、%；韓國排名第二，總產(chǎn)能為3600千片/月，其中300mm晶圓產(chǎn)能占 比高達86%，28納米及以下制程占比為81%；中國產(chǎn)能位居全球第五，總產(chǎn)能為2000千片/月， 其中300mm晶圓產(chǎn)能占比高達47%，28納米及以下制程占比為35%。2017年各地區(qū)晶圓廠不同制程產(chǎn)能分布情況2017年全球各地區(qū)全球晶圓產(chǎn)能情況（千片/月）0%20%40%60%80%100%120%20nm20nm-28nm28nm-65nm450040003500300025002000150010005000300mm200mm150mm折合成200mm晶圓當量65nm-90nm工藝技術(shù)的 設(shè)備的強勁需求，F(xiàn)oundry

17、也獲得了份額。這些設(shè)備是許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵組件。由于物聯(lián)網(wǎng) 浪潮為200毫米晶圓廠注入了新的活力，因此在物聯(lián)網(wǎng)運動開始之前，2012年的數(shù)據(jù)顯示200毫米 晶圓廠的數(shù)量有所下降。預(yù)計到2018年將恢復(fù)到2006年的水平。模擬器件, 14%分立器件, 17%Foundry, 43%邏輯+MPU, 21%MEMS及其 他, 3%模擬器件,存儲, 2%8%分立器件, 3%Foundry, 29%邏輯+MPU, 27%存儲, 32%MEMS及其 他, 1%總產(chǎn)能=5470k/月總產(chǎn)能=5430k/月數(shù)據(jù)來源：SEMI，西南證券整理4,9005,0005,1005,2005,3005,4005,500

18、200620122018200mm產(chǎn)能（千片/月）7%7%2006年全球200mm晶圓產(chǎn)能分布2018年全球200mm晶圓產(chǎn)能分布全球200mm晶圓產(chǎn)能變化情況200mm晶圓廠生命 周期05010015020025020132020EMCU市場需求（億美元）CAGR=5.5%01020304050607020132020E智能卡IC需求（億美元）CAGR=10.6%200mm晶圓廠強勁驅(qū)動力 智能卡IC 2013-2020年需求增長情況射頻IC 2013-2020年需求增長情況010020030040050060070020132020E射頻IC需求（億美元）CAGR=11.7%MEMS傳感器

19、需求（億美元）05010015020025020132020EMEMS傳感器需求（億美元）CAGR=9.6%MCU市場需求（億美元）數(shù)據(jù)來源：華虹半導(dǎo)體，西南證券整理200mm晶圓廠下游驅(qū)動力2,0001,8001,6001,4001,2001,000800600400200020132020E混合信號IC需求（億美元）CAGR=7.7%024681012141620132020ELED照明IC需求（億美元）CAGR=11.8%混合信號IC需求（億美元）LED照明IC需求（億美元）數(shù)據(jù)來源：華虹半導(dǎo)體，西南證券整理05010015020025030035020132020E自動駕駛IC需求（億

20、美元）CAGR=9.3%05010015020025020132020E圖像傳感器需求（億美元）CAGR=14.2%200mm晶圓廠強勁驅(qū)動力 自動駕駛IC 2013-2020年需求增長情況 圖像傳感器IC 2013-2020年需求增長情況200mm晶圓廠下游驅(qū)動力200mm晶圓廠關(guān)閉及其向300mm晶圓廠轉(zhuǎn)移情況 1999年到2018年間200mm晶圓廠總共關(guān)閉了76家，2008-2009 年金融危機期間關(guān)閉的大多數(shù)晶圓廠主要分布在美國、日本、歐洲 以及中東。從2016年開始，200mm晶圓廠關(guān)閉速度開始減緩。 2008年到2016年期間，總共有15座晶圓廠從200mm轉(zhuǎn)型至 300mm，邏

21、輯、存儲、Foundry總共有3個200mm晶圓廠轉(zhuǎn)型至300mm，而MPU只有三個。0246810121999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201801232010201620082009Foundry2011邏輯20122013存儲2015MPU1999年到2018年間200mm晶圓廠關(guān)閉數(shù)目2008-2016年間200mm晶圓廠轉(zhuǎn)型至300mm晶圓廠數(shù)目16517017518018519019520020520002001200220032004200520062007200

22、8200920102011201220132014201520162017201820192000-2019年200mm晶圓廠個數(shù)變化情況數(shù)據(jù)來源：SEMI，西南證券整理200mm晶圓廠轉(zhuǎn)移 情況02004006008001000120014001600MEMS20112012201320142015201620172018代工廠分立器件模擬芯片邏輯芯片存儲器200mm晶圓廠設(shè)備支出情況趨于滯緩從設(shè)備支出角度來看，從2011年開始，8英寸以及小于8英寸晶圓廠設(shè)備支出基本呈現(xiàn)負增長，說 明8英寸以及小于8英寸晶圓市場基本已經(jīng)邁入成熟期，晶圓廠擴建幅度有限；從200mm晶圓廠產(chǎn)品類型角度來看，代工廠的設(shè)備支出日益下滑，存儲器幾乎不再有設(shè)備支出， 主要由于存儲器的加工基本轉(zhuǎn)移至300mm晶圓廠，分立器件、模擬芯片等應(yīng)用未來將保持較為穩(wěn)定的設(shè)備支出，因此未來將成為200mm代工廠的主要營收來源。8英寸以及小于8英寸晶圓廠設(shè)備支出情況（百萬美元）200mm晶圓廠設(shè)備支出按產(chǎn)品類型劃分情況（百萬美元）50%40%30%20%10%0%-10%-20%-30%-40%