半导体产业深度报告:制造业巅峰,晶圆代工赛道持续繁荣

半导体产业深度报告:制造业巅峰,晶圆代工赛道持续繁荣,第1张

台积电开启晶圆代工时代,成为集成电路中最为重要的一个环节。 1987 年,台积电的成立开启了 晶圆代工时代,尤其在得到了英特尔的认证以后,晶圆代工被更多的半导体厂商所接受。晶圆代工 打破了 IDM 单一模式,成就了晶圆代工+IC 设计模式。目前,半导体行业垂直分工成为了主流, 新进入者大多数拥抱 fabless 模式,部分 IDM 厂商也在逐渐走向 fabless 或者 fablite 模式。

全球晶圆代工市场一直呈现快速增长,未来有望持续 。晶圆代工+IC 设计成为行业趋势以后,受益 互联网、移动互联网时代产品的强劲需求,整个行业一直保持快速增长,以台积电为例,其营业收 入从 1991 年的 1.7 亿美元增长到 2019 年的 346 亿美元,1991-2019 年,CAGR 为 21%。2019 年全球晶圆代工市场达到了 627 亿美元,占全球半导体市场约 15%。未来进入物联网时代,在 5G、 人工智能、大数据强劲需求下,晶圆代工行业有望保持持续快速增长。

晶圆代工行业现状:行业呈现寡头集中。 晶圆代工是制造业的颠覆,呈现资金壁垒高、技术难度大、 技术迭代快等特点,也因此导致了行业呈现寡头集中,其中台积电是晶圆代工行业绝对的领导者, 营收占比超过 50%,CR5 约为 90%。

晶圆代工行业资金壁垒高。 晶圆代工厂的资本性支出巨大,并且随着制程的提升,代工厂的资本支 出中枢不断提升。台积电资本支出从 11 年的 443 亿元增长到 19 年的 1094 亿元,CAGR 为 12%。 中芯国际资本性支出从 11 年的 30 亿元增长到了 19 年的 131 亿元,CAGR 为 20%,并且随着 14 nm 及 N+1 制程的推进,公司将显著增加 2020 年资本性支出,计划为 455 亿元。巨额投资将众多 追赶者挡在门外,新进入者难度极大。

随着制程提升,晶圆代工难度显著提升。 随着代工制程的提升,晶体管工艺、光刻、沉积、刻蚀、 检测、封装等技术需要全面创新,以此来支撑芯片性能天花板获得突破。

晶体管工艺持续创新。 传统的晶体管工艺为 bulk Si,也称为体硅平面结构(Planar FET)。 随着 MOS 管的尺寸不断的变小,即沟道的不断变小,会出现各种问题,如栅极漏电、泄漏功 率大等诸多问题,原先的结构开始力不从心,因此改进型的 SOI MOS 出现,与传统 MOS 结 构主要区别在于:SOI 器件具有掩埋氧化层,通常为 SiO2,其将基体与衬底隔离。由于氧化 层的存在,消除了远离栅极的泄漏路径,这可以降低功耗。随着制程持续提升,常规的二氧 化硅氧化层厚度变得极薄,例如在 65nm 工艺的晶体管中的二氧化硅层已经缩小仅有 5 个氧 原子的厚度了。二氧化硅层很难再进一步缩小了,否则产生的漏电流会让晶体管无法正常工 作。因此在 28nm 工艺中,高介电常数(K)的介电材料被引入代替了二氧化硅氧化层(又称 HKMG 技术)。随着设备尺寸的缩小,在较低的技术节点,例如 22nm 的,短沟道效应开始 变得更明显,降低了器件的性能。为了克服这个问题,FinFET 就此横空出世。FinFET 结构 结构提供了改进的电气控制的通道传导,能降低漏电流并克服一些短沟道效应。目前先进制 程都是采用 FinFET 结构。

制程提升,需要更精细的芯片,光刻机性能持续提升。 负责“雕刻”电路图案的核心制造设备是光刻机,它是芯片制造阶段最核心的设备之一,光刻机的精度决定了制程的精度。第四 代深紫外光刻机分为步进扫描投影光刻机和浸没式步进扫描投影光刻机,其中前者能实现最 小 130-65nm 工艺节点芯片的生产,后者能实现最小 45-22nm 工艺节点芯片的生产。通过多 次曝光刻蚀,浸没式步进扫描投影光刻机能实现 22/16/14/10nm 芯片制作。到了 7/5nm 工艺, DUV 光刻机已经较难实现生产,需要更为先进的 EUV 光刻机。EUV 生产难度极大,零部件 高达 10 万多个,全球仅 ASML 一家具备生产能力。目前 EUV 光刻机产量有限而且价格昂 贵,2019 年全年,ASML EUV 销量仅为 26 台,单台 EUV 售价高达 1.2 亿美元。

晶圆代工技术迭代快,利于头部代工厂。 芯片制程进入 90nm 节点以后,技术迭代变快,新的制程 几乎每两到三年就会出现。先进制程不但需要持续的研发投入,也需要持续的巨额资本性支出,而 且新投入的设备折旧很快,以台积电为例,新设备折旧年限为 5 年,5 年以后设备折旧完成,生产 成本会大幅度下降,头部厂商完成折旧以后会迅速降低代工价格,后进入者难以盈利。

2.1摩尔定律延续,技术难度与资本投入显著提升

追寻摩尔定律能让消费者享受更便宜的 力,晶圆代工是推动摩尔定律最重要的环节。 1965 年, 英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔提出,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目, 约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,这也是全球电子产品整体性能不断进化的核 心驱动力,以上定律就是著名的摩尔定律。换而言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔 18- 24 个月翻一倍以上。推动摩尔定律的核心内容是发展更先进的制程,而晶圆代工是其中最重要的 环节。

摩尔定律仍在延续。 市场上一直有关于摩尔定律失效的顾虑,但是随着 45nm、28nm、10nm 持续 的推出,摩尔定律仍然保持着延续。台积电在 2018 年推出 7nm 先进工艺,2020 年开始量产 5nm, 并持续推进 3nm 的研究,预计 2022 年量产 3nm 工艺。IMEC 更是规划到了 1nm 的节点。此外, 美国国防高级研究计划局进一步提出了先进封装、存算一体、软件定义硬件处理器三个未来发展研 究与发展方向,以此来超越摩尔定律。在现在的时间点上来看,摩尔定律仍然在维持,但进一步提 升推动摩尔定律难度会显著提升。

先进制程资本性投入进一步飙升 。根据 IBS 的统计,先进制程资本性支出会显著提升。以 5nm 节 点为例,其投资成本高达数百亿美金,是 14nm 的两倍,是 28nm 的四倍。为了建设 5nm 产线, 2020 年,台积电计划全年资本性将达到 150-160 亿美元。先进制程不仅需要巨额的建设成本,而 且也提高了设计企业的门槛,根据 IBS 的预测,3nm 设计成本将会高达 5-15 亿美元。

3nm 及以下制程需要采用全新的晶体管工艺。 FinFET 已经历 16nm/14nm 和 10nm/7nm 两个工艺 世代,随着深宽比不断拉高,FinFET 逼近物理极限,为了制造出密度更高的芯片,环绕式栅极晶 体管(GAAFET,Gate-All-Ground FET)成为新的技术选择。不同于 FinFET,GAAFET 的沟道被 栅极四面包围,沟道电流比三面包裹的 FinFET 更加顺畅,能进一步改善对电流的控制,从而优化 栅极长度的微缩。三星、台积电、英特尔均引入 GAA 技术的研究,其中三星已经先一步将 GAA 用 于 3nm 芯片。如果制程到了 2nm 甚至 1nm 时,GAA 结构也许也会失效,需要更为先进的 2 维 、 甚至 3 维立体结构,目前微电子研究中心(Imec)正在开发面向 2nm 的 forksheet FET 结构。

3nm 及以下制程,光刻机也需要升级。 面向 3nm 及更先进的工艺,芯片制造商或将需要一种称为 高数值孔径 EUV(high-NA EUV)的光刻新技术。根据 ASML 年报,公司正在研发的下一代极紫 外光刻机将采用 high-NA 技术,有更高的数值孔径、分辨率和覆盖能力,较当前的 EUV 光刻机将 提高 70%。ASML 预测高数值孔径 EUV 将在 2022 年以后量产。

除上面提到巨额资本与技术难题以外,先进制程对沉积与刻蚀、检测、封装等环节也均有更高的要 求。正是因为面临巨大的资本和技术挑战,目前全球仅有台积电、三星、intel 在进一步追求摩尔定 律,中芯国际在持续追赶,而像联电、格罗方德等晶圆代工厂商已经放弃了 10nm 及以下制程工艺 的研发,全面转向特色工艺的研究与开发。先进制程的进一步推荐节奏将会放缓,为中芯国际追赶 创造了机会。

2.2先进制程占比持续提升,成熟工艺市场不断增长

高性能芯片需求旺盛,先进制程占比有望持续提升。 移动终端产品、高性能计算、 汽车 电子和通信 及物联网应用对算力的要求不断提升,要求更为先进的芯片,同时随着数据处理量的增加,存储芯 片的制程也在不断升级,先进制程的芯片占比有望持续提升。根据 ASML2018 年底的预测,到 2025 年,12 寸晶圆的先进制程占比有望达到 2/3。2019 年中,台积电 16nm 以上和以下制程分别占比 50%,根据公司预计,到 2020 年,16nm 及以下制程有望达到 55%。

CPU、逻辑 IC、存储器等一般采用先进制程(12 英寸),而功率分立器件、MEMS、模拟、CIS、 射频、电源芯片等产品(从 6μm 到 40nm 不等)则更多的采用成熟工艺(8 寸片)。 汽车 、移动 终端及可穿戴设备中超过 70%的芯片是在不大于 8 英寸的晶圆上制作完成。相比 12 寸晶圆产线,8 寸晶圆制造厂具备达到成本效益生产量要求较低的优势,因此 8 寸晶圆和 12 寸晶圆能够实现优 势互补、长期共存。

受益于物联网、 汽车 电子的快速发展,MCU、电源管理 IC、MOSFET、ToF、传感器 IC、射频芯 片等需求持续快速增长。 社会 已经从移动互联网时代进入了物联网时代,移动互联网时代联网设备 主要是以手机为主,联网设备数量级在 40 亿左右,物联网时代,设备联网数量将会成倍增加,高 通预计到 2020 年联网 设备数量有望达到 250 亿以上。飙升的物联网设备需要需要大量的成熟工艺 制程的芯片。以电源管理芯片为例,根据台积电年报数据,公司高压及电源管理晶片出货量从 2014 年的 1800 万片(8 寸)增长到 2019 年的 2900 万片,CAGR 为 10%。根据 IHS 的预测,成熟晶 圆代工市场规模有望从 2020 年的 372 亿美元增长到 2025 年的 415 亿美元。

特色工艺前景依旧广阔,主要代工厂积极布局特色工艺。 巨大的物联网市场前景,吸引了众多 IC 设计公司开发新产品。晶圆代工企业也瞄准了物联网的巨大商机,频频推出新技术,配合设计公司 更快、更好地推出新一代芯片,助力物联网产业高速发展。台积电和三星不仅在先进工艺方面领先布局,在特色工艺方面也深入布局,例如台积电在图像传感器领域、三星在存储芯片领域都深入布 局。联电、格罗方德、中芯国际、华虹半导体等代工厂也全面布局各自的特色工艺,在射频、 汽车 电子、IOT 等领域,形成了各自的特色。

5G 时代终端应用数据量爆炸式提升增加了对半导体芯片的需求,晶圆代工赛道持续繁荣。 随着对 于 5G 通信网络的建设不断推进,不仅带动数据量的爆炸式提升,要求芯片对数据的采集、处理、 存 储 效率更高,而且也催生了诸多 4G 时代难以实现的终端应用,如物联网、车联网等,增加了终 端对芯片的需求范围。对于芯片需求的增长将使得下游的晶圆代工赛道收益,未来市场前景极其广 阔。根据 IHS 预测,晶圆代工市场规模有望从 2020 年的 584 亿美元,增长到 2025 年的 857 亿美 元,CAGR 为 8%。

3.15G 推动手机芯片需求量上涨

5G 手机渗透率快速提升。手机已经进入存量时代,主要以换机为主。2019 年全球智能手机出货量 为 13.7 亿部,2020 年受疫情影响,IDC 等预测手机总体出货量为 12.5 亿台,后续随着疫情的恢 复以及 5G 产业链的成熟,5G 手机有望快速渗透并带动整个手机出货。根据 IDC 等机构预测,5G 手机出货量有望从 2020 年的 1.83 增长到 2024 年的 11.63 亿台,CAGR 为 59%。

5G 手机 SOC、存储和图像传感器全面升级,晶圆代工行业充分受益。 消费者对手机的要求越来越 高,需要更清晰的拍照功能、更好的 游戏 体验、多任务处理等等,因此手机 SOC 性能、存储性能、 图像传感器性能全面提升。目前旗舰机的芯片都已经达到了 7nm 制程,随着台积电下半年 5 nm 产 能的释放,手机 SOC 有望进入 5nm 时代。照片精度的提高,王者荣耀、吃鸡等大型手游和 VLOG 视频等内容的盛行,对手机闪存容量和速度也提出了更高的要求,LPDDR5 在 2020 年初已经正式 亮相小米 10 系列和三星 S20 系列,相较于上一代的 LPDDR4,新的 LPDDR5 标准将其 I/O 速 度从 3200MT/s 提升到 6400MT/s,理论上每秒可以传输 51.2GB 的数据。相机创新是消费者更 换新机的主要动力之一,近些年来相机创新一直在快速迭代,一方面,多摄弥补了单一相机功能不 足的缺点,另一方面,主摄像素提升带给消费者更多的高清瞬间,这两个方向的创新对晶圆及代工 的需求都显著提升。5G 时代,手机芯片晶圆代工市场将会迎来量价齐升。

5G 手机信号频段增加,射频前端芯片市场有望持续快速增长。射频前端担任信号的收发工作,包 括低噪放大器、功率放大器、滤波器、双工器、开关等。相较于 4G 频段,5G 的频段增加了中高 频的 Sub-6 频段,以及未来的更高频的毫米波频段。根据 yole 预测,射频前端市场有望从 2018 年 的 149 亿美元,增长到 2023 年的 313 亿美元,CAGR 为 16%。

3.2云计算前景广阔,服务器有望迎来快速增长

2020 年是国内 5G 大规模落地元年,有望带来更多数据流量需求 。据中国信通院在 2019 年 12 月 份发布的报告,2020 年中国 5G 用户将从去年的 446 万增长到 1 亿人,到 2024 年我国 5G 用户 渗透率将达到 45%,人数将超过 7.7 亿人,全球将达到 12 亿人,5G 用户数的高增长带来流量的 更高增长。

5G 时代来临,云计算产业前景广阔。 进入 5G 时代,IoT 设备数量将快速增加,同时应用的在线 使用需求和访问流量将快速爆发,这将进一步推动云计算产业规模的增长。根据前瞻产业研究院的 报告,2018 年中国云计算产业规模达到了 963 亿元,到 2024 年有望增长到 4445 亿元,CAGR 为 29%,产业前景广阔。

边缘计算是云计算的重要补充,迎来新一轮发展高潮。 根据赛迪顾问的数据,2018 年全球边缘计 算市场规模达到 51.4 亿美元,同比增长率 57.7%,预计未来年均复合增长率将超过 50%。而中国 边缘计算市场规模在 2018 年达到了 77.4 亿元,并且 2018-2021 将保持 61%的年复合增长率,到 2021 年达到 325.3 亿元。

服务器大成长周期确定性强。 服务器短期拐点已现,受益在线办公和在线教育需求旺盛,2020 年 服务器需求有望维持快速增长。长期来看,受益于 5G、云计算、边缘计算强劲需求,服务器销量 有望保持持续高增长。根据 IDC 预测,2024 年全球服务器销量有望达到 1938 万台,19-24 年, CAGR 为 13%。

服务器半导体需求持续有望迎来快速增长,晶圆代工充分受益。 随着服务器数量和性能的提升,服 务器逻辑芯片、存储芯片对晶圆的需求有望快速增长,根据 Sumco 的预测,服务器对 12 寸晶圆 需求有望从 2019 年的 80 万片/月,增长到 2024 年的 158 万片/月,19-24 年 CAGR 为 8%。晶圆 代工市场有望充分受益服务器芯片量价齐升。

3.3三大趋势推动 汽车 半导体价值量提升

传统内燃机主要价值量主要集中在其动力系统。 而随着人们对于 汽车 出行便捷性、信息化的要求逐 渐提高, 汽车 逐步走向电动化、智能化、网联化,这将促使微处理器、存储器、功率器件、传感器、 车载摄像头、雷达等更为广泛的用于 汽车 发动机控制、底盘控制、电池控制、车身控制、导航及车 载 娱乐 系统中, 汽车 半导体产品的用量显著增加。

车用半导体有望迎来加速增长。 根据 IHS 的报告,车用半导体销售额 2019 年为 410 亿美元,13- 19 年 CAGR 为 8%。随着 汽车 加速电动化、智能化、网联化,车用芯片市场规模有望迎来加速, 根据 Gartner 的数据,全球 汽车 半导体市场 2019 年销售规模达 410.13 亿美元,预计 2022 年有望 达到 651 亿美元,占全球半导体市场规模的比例有望达到 12%,并成为半导体下游应用领域中增 速最快的部分。

自动驾驶芯片要求高,有望进一步拉动先进制程需求。 自动驾驶是通过雷达、摄像头等将采集车辆 周边的信息,然后通过自动驾驶芯片处理数据并给出反馈,以此降低交通事故的发生率、提高城市 中的运载效率并降低驾驶员的驾驶强度。自动驾驶要求多传感器之间能够及时、高效地传递信息, 并同时完成路线规划和决策,因此需要完成大量的数据运算和处理工作。随着自动驾驶级别的上升, 对于芯片算力的要求也越高,产生的半导体需求和价值量也随之水涨船高。英伟达自动驾驶芯片随 着自动驾驶级别的提升,芯片制程也显著提升,最早 Drive PX 采用的是 20nm 工艺,而最新 2019 年发布的 Drive AGX Orin 将会采用三星 8nm 工艺。根据英飞凌的预测,自动驾驶给 汽车 所需要的 半导体价值带来相当可观的增量,一辆车如果实现 Level2 自动驾驶,半导体价值增量就将达到 160 美元,若自动驾驶级别达到 level4&5,增量将会达到 970 美元。

3.4IoT 快速增长,芯片类型多

随着行业标准完善、技术不断进步、政策的扶持,全球物联网市场有望迎来爆发性增长。GSMA 预 测,中国 IOT 设备联网数将会从 2019 年的 36 亿台, 增到 到 2025 年的 80 亿台,19-25 年 CAGR 为 17.3%。根据全球第二大市场研究机构 MarketsandMarkets 的报告,2018 年全球 IoT 市场规模 为 795 亿美元,预计到 2023 年将增长到 2196 亿美元,18-23 年 CAGR 为 22.5%。

物联网的发展需要大量芯片支撑,半导体市场规模有望迎来进一步增长 。物联网感知层的核心部件 是传感器系统,产品需要从现实世界中采集图像、温度、声音等多种信息,以实现对于所处场景的 智能分析。感知需要向设备中植入大量的 MEMS 芯片,例如麦克风、陀螺仪、加速度计等;设备 互通互联需要大量的通信芯片,包括蓝牙、WIFI、蜂窝网等;物联网时代终端数量和数据传输通道 数量大幅增加,安全性成为最重要的需求之一,为了避免产品受到恶意攻击,需要各种类型的安全 芯片作支持;同时,身份识别能够保障信息不被盗用,催生了对于虹膜识别和指纹识别芯片的需求; 作为物联网终端的总控制点,MCU 芯片更是至关重要,根据 IC Insights 的预测,2018 年 MCU 市 场规模增长 11%,预计未来四年内 CAGR 达 7.2%,到 2022 年将超过 240 亿美元。

4.1 国内 IC 设计企业快速增长,代工需求进一步放量

国内集成电路需求旺盛,有望持续维持快速增长。 国内集成电路市场需求旺盛,从 2013 年的 820 亿美元快速增长到 2018 年的 1550 亿美元,CAGR 为 13.6%,IC insight 预测,到 2023 年,中国 集成电路市场需求有望达到 2290 亿美元,CAGR 为 8%。但是同时,国内集成电路自给率也严重 不足,2018 年仅为 15%,IC insight 在 2019 年预测,到 2023 年,国内集成电路自给率为 20%。

需求驱动,国内 IC 设计快速成长。 在市场巨大的需求驱动下,国内 IC 设计企业数量快速增加,尤 其近几年,在国内政策的鼓励下,以及中美贸易摩擦大的背景下,IC 设计企业数量加速增加,2019 年底,国内 IC 设计企业数量已经达到了 1780 家,2010-2019 年,CAGR 为 13%。根据中芯国际 的数据,国内 IC 设计公司营收 2020 年有望达到 480 亿美元,2011-2020 年 CAGR 为 24%,远 高于同期国际 4%的复合增长率。

国内已逐步形成头部 IC 设计企业。 根据中国半导体行业协会的统计,2019 年营收前十的入围门槛 从 30 亿元大幅上升到 48 亿元,这十大企业的增速也同样十分惊人,达到 47%。国内 IC 企业逐步 做大做强,部分领域已经形成了一些头部企业:手机 SoC 芯片领域有华为海思、中兴微电子深度 布局;图像传感领域韦尔豪威大放异彩;汇顶 科技 于 2019 年引爆了光学屏下指纹市场;卓胜微、 澜起 科技 分别在射频开关和内存接口领域取得全球领先。IC 设计企业快速成长有望保持对晶圆代 工的强劲需求。

晶圆代工自给率不足。 中国是全球最大的半导体需求市场,根据中芯国际的预测,2020 年中国对 半导体产品的需求为 2130 亿美元,占全球总市场份额为 49%,但是与之相比的是晶圆代工市场份 额严重不足,根据拓墣研究的数据,2020Q2,中芯国际和华虹半导体份额加起来才 6%,晶圆代 工自给率严重不足,尤其考虑到中国 IC 设计企业数量快速增长,未来的需求有望持续增长,而且, 美国对华为等企业的禁令,更是让我们意识到了提升本土晶圆代工技术和产能的重要性。

4.2政策与融资支持,中国晶圆代工企业迎来良机(略)

晶圆代工需求不断增长,但国内自给严重不足,受益需求与国内政策双重驱动,国内晶圆代工迎来 良机。建议关注:国内晶圆代工龙头,突破先进制程瓶颈的中芯国际-U、特色化晶 圆代工与功率半导体 IDM 双翼发展的华润微华润微、坚持特色工艺,盈利能力强的华虹半导体华虹半导体。

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(报告观点属于原作者,仅供参考。作者:东方证券,蒯剑、马天翼)

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全球半导体行业经历了三次迁移

自发展以来,全球半导体产业格局在不断发生变化。当前,全球半导体产业正在经历第三次产能转移,行业需求中心和产能中心逐步向中国大陆转移。

全球半导体行业正在快速增长

2021年,全球半导体市场快速增长,共销售了1.15万亿片芯片,市场规模达到5560亿美元,创历史新高,同比大幅增长26.2%。整个半导体市场并未受到2021年新冠疫情大流行的负面影响。强劲的消费需求推动所有主要产品类别实现两位数的增长率(光电除外)。

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,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%。其中,集成电路又可细分为逻辑电路、存储器、处理器和模拟电路,2021年这四个产品占比分别为27.85%、27.67%、14.43%、13.33%。2021年存储器、模拟电路和逻辑电路都实现较大的增长。

此外,2021年全球光电子器件、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%。

全球半导体行业企业开展多方面竞争

半导体行业高度全球化,大量国家/地区的企业在半导体生产的多个方面展开竞争,从半导体设计到制造,再到ATP(组装、测试和封装)。

据美国研究机构Gartner发布的报告显示,2021年全球半导体行业排名前十的企业分别是三星(Samsung)、英特尔(Intel)、SK海力士(SK Hynix)、美光(Micron)、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、联发科技(MediaTek)、德州仪器(TI)、英伟达(NVIDIA)、超威半导体(AMD)。其中,三星(Samsung)超过英特尔(Intel),成为顶级芯片销售商。2021年三星的半导体收入激增31.6%,达到759.5亿美元。英特尔的收入下降到第二位,只增长了0.5%,达到731亿美元,销售额在前25家公司中增长最慢。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国半导体行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

全球半导体产业向亚太转移,我国半导体产业融入全球产业链

全球半导体市场规模06年达到247.7亿美元。主要应用领域包括计算机、消费电子、通信等。在电子制造业转移和成本差异等因素的作用下,全球半导体产业向亚太地区转移趋势明显。我国内地半导体产业发展滞后于先进国家,内地企业多位于全球产业链的中下游环节。我国半导体产业成为全球产业链的组成部分,产量和产值提高迅速,但是产品技术含量和附加值偏低。

2007年半导体产业大幅波动,长远发展前景良好

半导体产业的硅周期难以消除。2007年上半年,在内存价格上升等因素作用下,全球半导体市场增速明显下滑。至2007年下半年,由于多余库存的降低、资本支出的控制,半导体市场开始回升。预计2008年,半导体产业增速恢复到一个较高的水平。长远来看,支撑半导体产业发展的下游应用领域仍然处在平稳发展阶段,半导体产业的技术更新也不曾停滞。产品更新与需求形成互动,推动半导体产业持续增长。

我国半导体市场规模增速远快于全球市场

我国半导体市场既受全球市场的影响,也具有自身的运行特点。

我国半导体应用产业中,PC等传统领域仍保持平稳增长,消费电子、数字电视、汽车电子、医疗电子等领域处于快速成长期,3G通信等领域处于成长前期。我国集成电路市场规模增速远快于全球市场,是全球市场增长的重要拉动元素。2006年,我国集成电路市场已经成为全球最大市场。

我国半导体产业规模迅速扩大,产业结构逐步优化

我国半导体产业规模同样快速提高。在封装测试业保持高速增长的同时,设计和制造业的比例逐步提高,产业结构得到优化。在相关管理部门、科研机构和企业的共同努力下,我国系统地开展了标准制定和专利申请工作,有效地保障本土企业从设计、制造等中上游产业链环节分享内地快速增长的电子设备市场。

分立器件、半导体材料行业是我国半导体产业的重要组成部分

集成电路是半导体产业的最大组成部分。分立器件、半导体材料和封装材料也是半导体产业的重要组成部分。我国内地分立器件和半导体材料市场和产业也处于快速增长之中。

上市公司

我国内地半导体产业上市公司面对诸多挑战。技术升级和产品更新是企业生存发展的前提。半导体材料生产企业有较强的定价能力,在保持产品换代的前提下,有较大的成长空间;封装测试公司整体状况较好;分立器件企业发展不均。

全球半导体产业简况

根据WSTS统计,2006年全球半导体市场销售额达2477亿美元,比2005年增长8.9%;产量为5192亿颗,比2005年增长14.0%;ASP为0.477美元,比2005年下降4.5%。

从全球范围来看,包括计算机(Computer)、通信(Communication)、消费电子(ConsumerElectronics)在内的3C产业是半导体产品的最大应用领域,其后是汽车电子和工业控制等领域。

美、日、欧、韩以及中国台湾是目前半导体产业领先的国家和地区。2006年世界前25位的半导体公司全部位于美国、日本、欧洲、韩国。2005年,美国和日本分别占有48%和23%的市场份额,合计达71%。韩国和台湾的半导体产业进步很快。韩国三星已经位列全球第二;台积电(TSMC)的收入在2007年上半年有了很大的提高,排名快速升至第6,成为2007年上半年进入前20名的唯一一家台湾公司,这从一个侧面反映了台湾代工业非常发达。

中国市场简况

中国已经成为全球第一大半导体市场,并且保持较高的增长速度。2006年,中国半导体市场规模突破5800亿,其中集成电路市场达4863亿美元,比2005年增长27.8%,远高于全球市场8.9%的增速。我国市场已经达到全球市场份额的四分之一强。

在市场增长的同时,我国半导体产业成长迅速。以集成电路产业为例,2006年国内生产集成电路355.6亿块,同比增长36.2%。实现收入1006.3亿元,同比增长43.3%。我国半导体产业规模占世界比重还比较低,但远高于全球总体水平的增长率让我们看到了希望。

中国集成电路的应用领域与国际市场有类似之处。2006年,3C(计算机、通信、消费电子)占了全部应用市场的88.5%,高于全球比例。而汽车电子1.3%的比例,比起2005年的1.1%有所提高,仍明显低于全球市场的8.0%。与此相对应的是,我国汽车市场销量呈增长态势,汽车电子国产化比例逐步提高。这说明,在汽车电子等领域,我国集成电路应用仍有较大成长空间。

我国在国际半导体产业中所处地位

我国半导体市场进口率高,超过80%的半导体器件是进口的。国内半导体产业收入远小于国内市场规模。

2006年国内IC市场规模达5800亿,而同期国内IC产业收入是1006.3亿。

我国有多个电子信息产品产量已经位居全球第一,包括台式机、笔记本电脑、手机、数码相机、电视机、DVD、MP3等。中国已超过美国成为世界上最大的集成电路产品应用国。但目前国内企业只能满足不到20%的集成电路产品需求,其他依赖进口。

中国大陆市场的半导体产品前十名的都是跨国公司。这十家公司平均21%的收入来自中国市场。这与中国市场占全球市场规模的比例基本吻合。2006年这十家公司在中国的收入总和占到中国大陆半导体市场规模的34.51%。上述两组数字从另一个侧面反映出跨国公司占有国内较高市场份额。国内半导体市场对进口产品依赖性高。

虽然我国半导体进口量非常大,但出口比例也非常高。2005年国内半导体产品有64%出口。这种现象被称为“大进大出”,主要是由我国产业链特点造成的。

总的来看,我国IC进口远远超过出口。据海关统计,2006年我国集成电路和微电子组件进口额为1035亿美元,出口额为200亿美元,逆差巨大。

由于我国具有劳动力竞争优势,国际半导体企业把技术含量相对较低、劳动密集型的产业链环节向我国转移。我国半导体产业逐渐成为国际产业链的一环。产业链调整和转移的结果是,我国半导体产业在低技术、劳动密集型和低附加值的环节得到了优先发展。2006年,我国IC设计、制造和封装测试业所占的比重分别是18.5%、30.7%和50.8%。一般认为比较合理的比例是3:4:3。封装测试在我国先行一步,发展最快,规模也最大,是全球半导体产业向中国转移比较充分的环节。而处于上游的IC设计成为最薄弱的环节。芯片制造业介于前两者之间,目前跨国公司已经开始把芯片制造逐步向我国转移,中芯国际等国内企业发展也比较快。

这样的产业结构特点说明,国内的半导体企业多数并未直接面对半导体产品的用户—电子设备制造商和工业、军事设备制造商,甚至多数也没有直接分享国内市场。更多的是充当国际半导体产业链的一个中间环节,间接服务于国际国内电子设备市场。这种结构,利润水平偏低,定价能力不强,客户结构对于企业业绩影响较大。究其原因,还是国内技术水平低,高端核心芯片、关键设备、材料、IP等基本依赖进口,相关标准和专利受制于人。国内企业发展也不够成熟,规模偏小,设计、制造、应用三个环节脱节。

与产业链地位相对应,我国大陆的企业多为Foundry(代工)企业,这与台湾的产业特点相类似。国际上大的半导体跨国公司多为IDM形式。

2007全球半导体市场波动,未来增长前景良好

半导体产业长期具有行业波动性

硅周期性依然将长期存在。这是由半导体产业所处的位置决定的。半导体产业本身具有较长的产业链环节。

同时,半导体产业本身是电子设备大产业链的一个中间环节。下游需求和价格变动等外在扰动因素、产业技术升级等内在扰动因素必然在整个产业链产生传导作用。传导过程存在延时,从而导致半导体公司的反应滞后。半导体产业只有提高自身的下游需求预见性,及早对价格、需求和库存等变动做出预测,从而尽量减小波动的幅度。但是,半导体产业的波动性将长期存在。

2006年全球手机销售量增加21%

2006年全球手机销售量为9.908亿部,同比增长21%,其中,2006年四季度售出2.84亿部,占全年28.5%。

Gartner预测2007年手机销量为12亿部,比2006年增加2亿部。手机市场增长平稳。手机作为个人移 动终端,除了通信和已经得到初步普及的音乐播放功能外,将集成越来越多的功能,包括GPS、手机电视等等。3G的逐渐部署也极大促进手机市场的增长。手机用芯片包括信号处理、内存和电源管理等。图9反映了手机用内存需求的增加情况。

2006至2011年全球数字电视机市场将增长一倍

iSuppli预测,从2006年至2011年全球数字电视机半导体市场将增长一倍,从71亿美元增至142亿美元。

数字电视机的芯片应用包括输入/输出电路、驱动电路、电源管理等方面。带动数字电视机增长的因素有多种,包括平板电视价格下降,新一代DVD播放机普及,高清电视推广等。此外,许多国家的政府都宣布了从模拟电视切换到数字电视广播系统的计划。例如,2009年2月17日,全美模拟电视将停播,全部切换为数字电视广播。

中国内地半导体产业的“生态”环境

中国大陆半导体产业作为国际产业链的一个环节,企业形态以代工型企业(foundry)为主,产业结构偏重封装测试环节,半导体制造快速发展,未来我国半导体产业与国际产业大环境的联系将愈发密切。

总的来看,国内企业规模和市场份额相对较小,产品单一,企业发展和技术水平还不够成熟稳定,行业处于成长期。下游通信、消费电子、汽车电子等产业同样是正在上升的市场,发展程度低于国际先进水平,发展速度快于国际平均水平。各种因素共同作用,使得我国半导体产业发展并非完全与国际同步,具备自身的产业“生态环境”,具有不同的发展特点。

2007年上半年,虽然全球市场增速只有2%,但我国内地依然保持了较高的增长速度。上半年中国集成电路总产量同比增长15.2%,达到192.74亿块。共实现销售收入总额607.22亿元,同比增长33.2%。收入增长与2006上半年的48%相比有所回落,部分是受国际市场的影响,但相当大的程度还是国内产业收入基数增大等因素及内在发展规律所致。

我国半导体市场和产业规模增长远快于全球整体增速

受益于国际电子制造业向我国内地转移,以及国内计算机、通信、电子消费等需求的拉动,我国内地半导体市场规模的增长远快于全球市场的增长速度,已经成为全球半导体市场增长的重要推动区域。

作为半导体产业的重要组成部分,国内集成电路产业规模也是全球增长最快的。上世纪90年代初,我国IC产业规模仅有10亿元,至2000年突破百亿元,用了近10年时间;而从2000年的百亿元增至2006年的千亿元,只用了6年时间。今年年底,中国集成电路产业收入总额有望超过全球8%,提前实现我国“十一五”规划提出的“到2010年国内集成电路产业规模占全球8%份额”的目标。

我国半导体应用产业处在高速发展阶段

PC、手机等传统领域发展依然平稳,同时多媒体播放GPS和手机电视为手机等移 动终端带来了新的增长点。

我国数字电视、3G、汽车电子、医疗电子等领域发展进程有别于国际水平,未来几年内将进入高速发展阶段,有力促进国内半导体需求。

抢占标准制高点,充分利用国内市场资源

其实,从目前的角度来看,我国市场规模的快速增长,国内企业在某种程度的程度还不是直接受益者。这是由国内半导体产业在国际产业链中所处的位置所决定的。这一情况在逐步改善,其中最重要的一点,就是我国在标准和专利方面取得突破。

国内的管理部门、专家团队、科研机构和企业已经具有了产业发展的规划能力和前瞻性。在国内相关发展规划的指导下,产业管理部门、科研机构和企业的共同努力,促使3G通信标准TD-SCDMA、数字音视频编解码标准AVS标准、数字电视地面传输国家标准DTMB等系列国内标准出台;手机电视标准虽然尚未明确,但CMMB等国内标准已经打下了良好的基础。这些国有标准虽然未必使国内公司独享这些领域的半导体设计和制造市场,但是标准的制定主要是依靠国内科研机构和企业。在标准制定的过程之中,这些科研机构和企业已经系统地实现了相关技术,研发出了验证产品,取得先入优势。标准制定的同时,国内科研机构已经开展专利池的建设。这样,国内半导体产业就具备了分享这些领域的国内市场的有利条件。我们有理由相信,国内数字电视、消费电子等产业进一步发展,已经对国内半导体产业等上游产业具有了昔日不可比拟的带动能力,本土半导体公司可以更加直接的“触摸”到国内半导体应用产业了。

产业链结构缓慢向上游迁移

自有标准体系的建立,使国内半导体产业的发展具备了一定的优势。身处有利的“生态环境”内,我国半导体产业发展前景良好。目前,我国半导体产业结构已经在逐渐发生变化。2002年,中国IC设计、制造和封装测试业所占的比重分别为8.1%、17.6%、和74.3%,2006年,这一数字变为18.5%、30.7%和50.8%。设计、制造、封装测试三业并举,我国半导体产业才能产生更好的协同作用,国际公认的合理比例是3:4:3。我国半导体产业比例的改变,说明我国集成电路产业在向中上游延伸,但距离理想的比例还有差距。设计和制造业需要更快的提高。

芯片设计水平和收入逐步提高

从集成电路产业链的角度来看,只有掌握了设计,使产业链结构趋于合理,才能掌握我国IC产业的主动权,才能进入IC产业的高附加值领域。近年来,我国集成电路的设计水平不断提高。20%的设计企业能够进行0.18微米、100万门的IC设计,最高设计水平已达90纳米、5000万门。

虽然我国半导体产业很多没有直接分享国内3G、消费电子等领域的高成长。但是,这些领域确实对我国IC设计业的发展提供了良好的发展契机。例如,鼎芯承担了中国3G“TD-SCDMA产业化”国家专项,并在2006年成为中国TD产业联盟第一家射频成员;展讯通信(上海)有限公司是一家致力于手机芯片研发的半导体企业,2006年的销售额达3.32亿元。内地排名第一的芯片设计企业是珠海炬力集成电路设计有限公司(晶门科技总部位于香港),MP3芯片产品做的比较成功,去年的销售额达到了13.46亿美元。中星微电子和展讯通信公司先后获得国家科技最高奖—国家科技进步一等奖。

芯片生产线快速增长

我国新建IC芯片生产线增长很快。从2006年至今增加了10条线,平均每年增加6条。已经达到最高90纳米、主流技术0.18微米的技术水平。12英寸和8英寸芯片生产线产能在国内晶圆总产能中所占的比重则已经超过60%。跨国企业加快了把芯片制造环节向国内转移的速度,Intel也将在大连投资25亿兴建一座芯片生产厂。

建成投产后形成月产12英寸、90纳米集成电路芯片52000片的生产能力,主要产品为CPU芯片组。目前我国大尺寸线比例仍然偏小,生产线的总数占全世界的比例也还小于10%。“十一五”期间我国IC生产线有望保持快速增加。


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