2020年半導(dǎo)體制造業(yè)分析報告

2020年半導(dǎo)體制造業(yè)分析報告2020年3月Page5半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)鏈制造代工是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重點半導(dǎo)體制造是目前中國大陸半導(dǎo)體發(fā)展的最大瓶頸，電腦、手機SOC/基帶等高端芯片，國內(nèi)已經(jīng)有替代，雖然性能與國際巨頭產(chǎn)品有差距，但是至少陸設(shè)計公司代工，那么中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將會受到很嚴(yán)重影響。本文主要講半導(dǎo)體制造，涉及到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈有硅、代工廠。圖：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈資料來源：XXXX市場研究部硅片產(chǎn)業(yè)鏈硅是極為常見的一種元素，廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中。按照工藝類型，半導(dǎo)體硅片可分為拋光片、外延片和以硅片為代表的高端硅基材料。一般而言，8寸以下的集成電路產(chǎn)線用拋光片，及以下線寬的用外延片，是一種新型工藝。拋光片是應(yīng)用范圍最廣泛，用量最大、最基礎(chǔ)的產(chǎn)品，其他的硅片產(chǎn)品也實現(xiàn)了硅片表面的平坦化，可用于制作存儲芯片、功率器件及外延片的襯底材料。外延片是在拋光片襯底上生長一層單晶硅，這層單晶硅稱為外延層；在外延層上注入基區(qū)、發(fā)射區(qū)等等。因為，在雙極型器件和集成電路中，為了減小集電極串聯(lián)電阻，以降低飽和壓降與功耗?？捎糜谕ㄓ锰幚砥餍酒D形處理器芯片、二極管、功率器件的制造；集成電路中，主要是為了降低導(dǎo)通壓降與功耗，有時是為了隔離的需要。在CMOS-IC芯片中，比較多地傾向于采用襯底片，主要是為了減弱或者避免閂鎖效應(yīng)，同時也可以抑制短溝道效應(yīng)，這對于具有重要的意義，被用于射頻前端芯片、功率器件、汽車電子等領(lǐng)域。Page6絕緣體上硅還用于航天電子、導(dǎo)彈等武器系統(tǒng)的控制和衛(wèi)星電子系統(tǒng)的新型硅材料，實現(xiàn)了CMOS和雙極電路的全介質(zhì)隔離，具有無閉鎖、高速、低功耗、高封裝密度、抗輻射、耐高溫（度）優(yōu)點。圖圖資料來源：信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：信證券經(jīng)濟研究所整理硅片制造工序為：拉晶—切片—磨片—倒角—刻蝕—拋光—清洗—檢測，其中拉晶、拋光和檢測為硅片制造核心環(huán)節(jié)。圖：從硅礦到芯片制造流程資料來源：XXXX市場研究部上游硅片市場規(guī)模年全球硅片出貨面積達億平方英寸，同比年增長。年全球硅片銷售金額為同比年增長年增長。2016~2018全球半導(dǎo)體硅片市場銷售規(guī)模達。Page7圖：全球半導(dǎo)體硅片市場規(guī)模（億美元）資料來源：SEMI，XXXX市場研究部五大硅片廠壟斷市場全球半導(dǎo)體硅片市場主要集中在幾家大企業(yè)，行業(yè)集中度高，技術(shù)壁壘較高。2018前5大硅片廠商合計日本信越化學(xué)市場份額28%，日本市場份額，德國市場份額，中國臺灣環(huán)球晶圓市場份額為，韓國市場份額占比為，法國為。圖：2018前5大硅片廠商資料來源：SEMI，XXXX市場研究部半導(dǎo)體代工廠的三大指標(biāo)一是先進制程達到多少納米工藝制程反應(yīng)半導(dǎo)體制造技術(shù)先進性，目前能夠量產(chǎn)的最先進工藝是臺積電的5nm14nm14nm是指芯片內(nèi)部的晶體管的柵長，通俗講就是芯片內(nèi)部的最小線寬。Page8一般情況下，工藝制程越先進，芯片的性能越高，特別是數(shù)字電路。圖：全球主要半導(dǎo)體廠商工藝先進程度資料來源：公司公告，XXXX市場研究部的半導(dǎo)體代工廠收入來自及以下的先進工藝制程，這個比例將來會提升。圖：2018全球半導(dǎo)體代工廠按照工藝技術(shù)分布資料來源：Insights，XXXX市場研究部二是晶圓尺寸趨于大硅片目前，全球主要晶圓尺寸是6寸、8寸、圖：晶圓尺寸參數(shù)資料來源：Insights，XXXX市場研究部Page9生產(chǎn)功率半導(dǎo)體主要使用6英寸和8英寸硅片，微控制器使用8英寸硅片，邏輯芯片和存儲芯片則需要的變化，目前硅片正向大尺寸趨勢發(fā)展。年全球英寸硅片需求平均值要在萬片/8英寸硅片需求平均值在萬片月。就技術(shù)角度來看，英寸硅片需求主要被和輸?shù)囊蕾嚕龠M了固態(tài)硬盤（）對原有機械硬盤（HDD）的替代；傳感器在智能手機中的運用也起到了一定的作用。8英寸硅片被更多的運用在了汽車電子領(lǐng)域，如系統(tǒng)與車載娛樂的普及，加劇了市場對邏輯電路以及高精度元器件的需求，長期來看8英寸硅片也依然有巨大需求。圖圖資料來源：SEMI，信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：SEMI，信證券經(jīng)濟研究所整理三是產(chǎn)能決定短期業(yè)績一般情況下，半導(dǎo)體制造廠商不會輕易擴產(chǎn)，產(chǎn)能在1年左右的短期內(nèi)是穩(wěn)定的，當(dāng)半導(dǎo)體景氣度來臨，產(chǎn)能決定公司的收入。截至年Q3世界先進、華虹半導(dǎo)體。圖：2019Q3月產(chǎn)能，萬片月，等效8寸資料來源：公司公告信證券經(jīng)濟研究所整理工藝制程不是越先進越好一是上游IC是IC設(shè)計費用越來越高，代際設(shè)計費用增速也越來越高。例如芯片設(shè)計Page10成本超過3mate20芯片就是用臺積電的工藝制程，麒麟名半導(dǎo)體工程師組成的團隊歷時3年時間、經(jīng)歷超過次的工程驗證才成功應(yīng)用。的測算要是基于開發(fā)出GPU設(shè)計成本達億美元。從芯片設(shè)計經(jīng)濟效益看，是長期存在節(jié)點，5nm/3nm的功耗性能面積成本難達到平衡點，除非有超額的出貨量來均攤成本。圖：ICdesign費用($M)圖：IC設(shè)計費用構(gòu)成資料來源：，XXXX市場研究部資料來源：，XXXX市場研究部二是工藝逼近極限，中游投資增加但邊際效果下降50%勢就已經(jīng)逐漸衰微了。例如，當(dāng)處理器速度提升1倍，但用戶體驗到的速度達不到1倍。用戶體驗是一個完整系統(tǒng)，處理器性能發(fā)揮收到內(nèi)存、系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)等限制。后光刻系統(tǒng)已經(jīng)從DUV升級，投資成本急劇增加，例如三星產(chǎn)線投資額億美元升級的晶圓廠，需要8臺，每套系統(tǒng)億人民幣。另外，工藝升級晶體管升級也要創(chuàng)新，開創(chuàng)了FinFET，經(jīng)晶體管結(jié)構(gòu)，晶體管級的創(chuàng)新對代工廠的產(chǎn)線來說是徹底的改造。圖：以下晶體管結(jié)構(gòu)從FinFET到圖：EUV光刻機構(gòu)造資料來源：EETOP，XXXX市場研究部資料來源：EETOP，XXXX市場研究部三是客戶從代工廠穩(wěn)定性可靠性考慮。技術(shù)路線符合客戶需求——客戶希望代工廠的投入、發(fā)展方向符合客戶技術(shù)發(fā)展方向；對現(xiàn)有工藝差異化技術(shù)需求。Page擴大客戶投資價值——客戶希望從每一代技術(shù)中獲得更多價值，充分利用設(shè)計每個技術(shù)節(jié)點所需的大量投資。財務(wù)穩(wěn)健確保供應(yīng)——客戶希望代工廠的財務(wù)穩(wěn)健，以滿足未來十年芯片生產(chǎn)需求。考慮以上因素，格羅方德、聯(lián)電都放棄以下的開發(fā)。先進制程和特殊工藝雙向發(fā)展未來半導(dǎo)體工藝發(fā)展有兩個方向，一是繼續(xù)追求先進制程小型化，典型代表臺與環(huán)境的互動，例如華虹半導(dǎo)體、聯(lián)電、格羅方德、世界先進。圖：后摩爾時代半導(dǎo)體工藝發(fā)展方向資料來源:XXXX市場研究部半導(dǎo)體代工需求旺盛代工增速超半導(dǎo)體行業(yè)整體增速半導(dǎo)體廠商模式分為只有設(shè)計無制造的模式和有設(shè)計有制造的。Fabless、、系統(tǒng)廠商都是代工廠的客戶。圖：后摩爾時代半導(dǎo)體工藝發(fā)展方向資料來源:XXXX市場研究部Page12年中國大陸半導(dǎo)體代工市場規(guī)模預(yù)計在億美元同比增長。圖：中國大陸半導(dǎo)體代工廠市場規(guī)模（億美元）140120100中國代工市場（億美元）yoy20%18%16%14%12%10%02013201420152016201720182019e2020E資料來源:internationbusinessstrategies，XXXX市場研究部年全球半導(dǎo)體代工需求為中國市場需求為億美元，同比增長。圖圖16014012010016.0%14.0%12.0%10.0%8.0%525.0%20.0%15.0%10.0%5.0%yoyyoy6.0%4.0%2.0%00.0%00.0%2013201420152016201720182019e2020E2013201420152016201720182019e2020E資料來源：internationbusinessstrategies，XXXX市場研究部資料來源：internationbusinessstrategies，XXXX市場研究部DIM本，保證供應(yīng)鏈，自己設(shè)計芯片交給代工廠制造。圖圖資料來源：insights，XXXX市場研究部資料來源：insights，XXXX市場研究部Page132013~2019需求（對應(yīng)代工廠收入）增加。圖：中國大陸半導(dǎo)體代工廠市場規(guī)模（億美元）資料來源:internationbusinessstrategies，XXXX市場研究部代工廠排名年Q3際、高塔、華虹、世界先進、力晶、東部高科。國內(nèi)代工龍頭中芯國際排名第五，市場占有率。圖：全球前十大晶圓代工市占率2019Q3資料來源:公司財報，證券經(jīng)濟研究所整理Page14美國壟斷供應(yīng)亞太壟斷需求集成電路是半導(dǎo)體最大組成部分中長期看，作為科技制高點的半導(dǎo)體將成為國內(nèi)和全球貿(mào)易、科技的焦點，在實業(yè)和資本市場都將不會平靜。理解了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，才能把握科技發(fā)展趨勢。IntegratedCircuit稱ICGPUFPGANPU集成電路。圖：半導(dǎo)體產(chǎn)品分類年集成電路占半導(dǎo)體理器、模擬電路分別占40%、、、。圖圖WSTS，XXXX市場研究部WSTS，XXXX市場研究部亞太是集成電路需求大戶Page15中國臺灣地區(qū)擁有眾多IC子設(shè)備市場需求大。圖：2018全球集成電路銷售分布WSTS，XXXX市場研究部美國主導(dǎo)芯片供應(yīng)2018。IC設(shè)計公司按照是否擁有工廠，分為無晶圓工廠的模式，有晶圓工廠的IDM模式。圖：IC設(shè)計公司分類資料來源：XXXX市場研究部美國無晶圓廠芯片公司占據(jù)全球據(jù)全球分市場份額，兩者合計市場份額未。排名第二的是韓國，無晶圓廠、有晶圓廠全球市場份額分別為不到、，合計市場份額。第三名的日本，無晶圓廠、有晶圓廠全球市場份額分別為不到別為、，合計市場份額。Page16圖年圖年資料來源：ICInsights，XXXX市場研究部資料來源：ICInsights，XXXX市場研究部中國大陸，無晶圓廠、有晶圓廠全球市場份額分別為、不到，合計市場份額，中國大陸IC公司主要為無晶圓廠公司。圖：2018年全球IC公司市場份額（按照公司總部所在地劃分）資料來源：Insights，XXXX市場研究部行業(yè)前十主要在美國全球fabless芯片設(shè)計公司前十名公司中，美國占據(jù)6家，中國大陸只有海思，中國臺灣有3表：2018年全球fabless芯片設(shè)計前十名收入（百萬美元）收入（百萬美元）排名公司排名公司國家123456789QualcommBroadcom7,2046,5896,4943,5923,5903,5752,3111,9541,6161,18712BroadcomQualcommNvidia21,75416,45011,7167,8947,5736,4752,9312,9041,8181,5193MarvellMediaTekNvidia4MediaTek56Xilinx7MarvellXilinxAltera8LSICrop9NovatekRealtekPage17資料來源:DIGITIMESResearch，XXXX市場研究部龍頭英特爾、芯片龍頭德州儀器等。表：市值億美元以上的設(shè)計公司（20191025）市值（億美元）INTC.ONVDA.OAVGO.O(INTEL)(NVIDIA)(BROADCOM)2,3141,1991,1201,105QCOM.O高通公司(QUALCOMM)0KED.LADI.O英飛凌科技(ANALOG)超威半導(dǎo)體(AMD)恩智浦半導(dǎo)體NXPI.OXLNX.OMCHP.O(XILINX)微芯科技(MICROCHIP意法半導(dǎo)體MRVL.OMXIM.OSWKS.O邁威爾科技美信集成產(chǎn)品思佳訊解決方案(SKYWORKS)資料來源:，XXXX市場研究部上游設(shè)計領(lǐng)域機會從應(yīng)用領(lǐng)域看：消費、工業(yè)、車載難度提升從產(chǎn)品分類看：晶體管越多功能越多難度越大Page18圖：芯片按功能分類資料來源：XXXX市場研究部從公司角度看：合作伙伴越多越好主要在中低端領(lǐng)域，高端領(lǐng)域很少。因為，的價格占整機成本的比例非常小，價格低（最低1國產(chǎn)與進口成熟的國產(chǎn)，出現(xiàn)“越不用越不成熟，越不成熟越不用”的惡性循環(huán)。隊和配套的支持體系，以及廣泛的消費群體和應(yīng)用場景。我們在生態(tài)的邊界中論述過，芯片不同于其他硬件產(chǎn)品可以直接賣給客戶，大多、解決方案提供商越多、芯片設(shè)計公司的產(chǎn)品推廣力度就越大。從規(guī)模角度看：聚焦細(xì)分領(lǐng)域不做產(chǎn)品多樣化的公司況，規(guī)模是單領(lǐng)域的規(guī)模擴大，還是多領(lǐng)域的擴大。根據(jù)IC的統(tǒng)計，大部分公司營業(yè)利潤和收入之間沒有相關(guān)性。下圖說明通過擴大規(guī)模來提升利潤率的措施并不有效。Page19圖：大型半導(dǎo)體公司收入和營業(yè)利潤之間缺乏相關(guān)性資料來源：Insights，XXXX市場研究部多年前的德州儀器能夠供應(yīng)所有的半導(dǎo)體產(chǎn)品，而從2000年以來，德州儀器通過并購重組，重心聚焦模擬和電源產(chǎn)品，營業(yè)利潤率從年10%提升到年的。圖圖資料來源：，XXXX市場研究部資料來源：，XXXX市場研究部年NXP的高性能混合信號占比超達到全這兩個主要領(lǐng)域，該收入占比從年的提升到2018年的，相應(yīng)地，恩智浦的營業(yè)利潤率（調(diào)整商譽攤銷后）從年的逐漸上升到年的。Page20圖圖資料來源：，XXXX市場研究部資料來源：，XXXX市場研究部追求多樣化的并購，利潤率并未提升。為了增長和多樣化產(chǎn)品組合而進行收購的公司營業(yè)利潤率并未改善。英特爾在主營業(yè)務(wù)和服務(wù)器的微處理器基礎(chǔ)McAfeeWindRiverFPGA的，這些收購增加的收入占比達到來營業(yè)利潤率的增加，這也能解釋，為什么過去十年里，英特爾的估值并未獲得提升。圖圖資料來源：，XXXX市場研究部資料來源：，XXXX市場研究部提升營業(yè)利潤率，公司的價值能夠提升，是值得投資的標(biāo)的。而那些通過并購，來追求業(yè)務(wù)多樣化的公司，并沒有能帶來利潤率的提升，也就沒有價值的提升，不是較好的投資標(biāo)的。分析建議我們看好國內(nèi)的半導(dǎo)體上游的芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)，上游芯片設(shè)計公司越多，對下游我們在港股范圍內(nèi)推薦華虹半導(dǎo)體和中芯國際。中芯國際（0981.hkPage21公司是我國大陸最大半導(dǎo)體代工廠，全球第五；最先進工藝距離全球最先進的只落后2代。前兩大股東為大唐電信和國家集成電路基金。2017年技術(shù)型梁孟松加盟，年8月原臺積電研發(fā)處處長楊光磊加盟，有望帶領(lǐng)公司復(fù)制年英特爾的輝煌。年年技術(shù)型科再奇任英特爾9%再奇推動英特爾向物聯(lián)網(wǎng)及轉(zhuǎn)型，在IDM模式基礎(chǔ)上，引入代工服務(wù)。一是國內(nèi)半導(dǎo)體需求增速超過GDP速國產(chǎn)替換；三是貿(mào)易戰(zhàn)導(dǎo)致上游設(shè)計企業(yè)為了分散風(fēng)險，將訂單從競爭對手轉(zhuǎn)移至中芯國際。除了工藝的、RF芯片之外，公司的（今年下半年貢獻收入）8寸廠滿產(chǎn)，物聯(lián)網(wǎng)、CMOS圖像傳感器、WiFi芯片需求拉動寸業(yè)務(wù)增長。中芯國際才是真正的核心資產(chǎn)能夠成為國家半導(dǎo)體發(fā)展重大轉(zhuǎn)折點的中芯國際才是核心資產(chǎn)。核心資產(chǎn)不是的無限擴大，二是的關(guān)鍵突破。核心資產(chǎn)不是有了它更好，而是缺了它不行。市場上所謂的核心資產(chǎn)的缺乏或大陸缺少半導(dǎo)體制造，會動搖科技產(chǎn)業(yè)的根基。從這個角度看，中芯國際才是核心資產(chǎn)。由于中芯國際處于港股，大陸資本對中芯國際認(rèn)識不夠。同時，再加上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究的高壁壘，導(dǎo)致資本市場對中芯國際是被動型忽視的。貿(mào)易戰(zhàn)加速中芯國際成長，也加速資本市場對中芯國際的認(rèn)識最近一年，在貿(mào)易戰(zhàn)、美國對中國半導(dǎo)體發(fā)展各種限制的大背景下，市場逐漸意識到半導(dǎo)體制造才是核心資產(chǎn)，是不可或缺的資產(chǎn)。在這個邏輯下，中芯國際應(yīng)該享有比其它制造業(yè)更高的估值。一是中芯國際作為不可獲取的核心資產(chǎn)，相對于面板龍頭、家用電器龍頭、手機零部件龍頭，中芯國際的估值有很大提升空間。大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要崛起，從設(shè)計到代工、封測都要自主化，所以大陸的芯片設(shè)計公司尋求大陸代工是必然趨勢。無論是國內(nèi)芯片設(shè)計巨頭，還是芯片設(shè)計中受益。預(yù)計年收入分別為