华为首家晶圆厂曝光!芯片制造要自给自足了?

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要知道,华为芯片是在2020年9月15日这一天正式断供的,距今已有9个多月的时间了。虽然在这期间“禁令”限制住了华为快速崛起的脚步,但是,有着先见之明的任正非似乎早已准备好了“B计划”。

6月26日消息,据DigiTimes援引知情人士称, 华为将在湖北省武汉市建立其第一家晶圆厂,预计从2022年开始分阶段投产。

该知情人士指出,华为这家工厂初期仅用于生产光通信芯片和模块,以实现半导体自给自足。

虽然这则消息目前尚未得到官方确认,但是有关“华为海思在武汉建厂”一事,早在2019年就已初见端倪,而当时一个名为“海思光工厂”的项目也是一度引发热议。

简单来说,海思工厂的新闻最早是由华为要在国内发债所引发的。根据其披露的《华为投资控股有限公司2019年度第一期中期票据募集说明书》显示,华为拟注册中期票据规模为200亿元,首期拟发行约30亿元,期限为3年,募集资金将用于补充公司本部及下属子公司营运资金。

也就是说,在该募集说明书中, 华为提出了拟建武汉海思工厂项目,总投资为18亿元。

无独有偶,当时武汉市自然资源和规划局网站发布了一份“华为技术有限公司华为武汉研发生产项目(二期)A地块规划设计方案调整批前公示”,里面恰巧也提到了这个项目是海思光工厂。不过,该项目一直搁浅,后续也再无消息。于是,这件事也就从公众面前淡去,逐渐不了了之。

虽然目前尚不清楚该方案和上述建厂一事之间是何种关系,但可以肯定的是, 华为一直都没有放弃海思半导体。

日前,华为董事兼高级副总裁陈黎芳在接受采访时表示,海思半导体在2020年的员工数量超过了7000人。其中,这7000名员工的薪资成本是一个非常庞大的财务负担,但得益于华为是一家私人控股的公司,不会受到来自股市的影响,因此不会放弃海思团队。

陈黎芳指出,他们内部仍继续在开发领先世界的半导体组件,海思部门不会进行任何重组或裁员的决定。“海思会继续开发半导体芯片,未来两三年还能应付自如。”

事实上, 这并不是华为第一次对外透露要坚持保留海思。 此前在HAS 2021华为全球分析师大会上,华为轮值董事长徐直军指出,“海思是华为重要的芯片设计部门,不是盈利的公司,对它没有盈利的诉求。现在是养着这支队伍,继续向前,只要我们养得起。这支队伍可以不断研究、开发,为未来做准备。”

值得一提的是,除了在武汉筹建晶圆厂之外, 华为海思也在“下血本”面向全球招聘芯片类博士, 主要涉及芯片研发设计、架构研发,以及光电芯片封装等几十个岗位。

从华为海思的招聘信息可以看出,在芯片方面,华为正在全力突破,而突破点则是芯片架构、新材料,以及光电芯片等。毕竟,在硅芯片方面要想全面突破难度有点大,但在光电芯片和新材料方面却相对容易一些,因为这两者都是全新的技术,不涉及美国技术。

根据公开资料显示,海思半导体成立于2004年,前身是创建于1991年的华为集成电路设计公司,后来随着麒麟系列处理器在华为手机的卓越性能表现,逐渐成为了全球最先进的芯片研发公司之一。然而,如今由于被制裁,海思先进工艺芯片无法再被生产,导致今年一季度公司营业额只有3.8亿美元,相比去年同期暴跌87%。

不过,根据最新消息称, 华为海思部门正在设计和研发3nm工艺芯片, 其产品代号暂命名为麒麟9010。虽然当下还无法生产,但研发工作将一直继续,确保华为海思团队的芯片研发水平不会停滞。

21ic家认为,华为怒保海思团队的决心和态度是理所当然的。毕竟,从当前电子产品行业来看,不论是上游供应链,还是下游终端厂商,芯片始终是决定产品竞争力的最核心的武器,华为手机曾靠麒麟芯片站稳高端,必然不会轻易放弃。

除此之外,海思团队不仅研发应用在华为手机上的麒麟处理器等,还负责包括车规级芯片、物联网芯片、监控芯片、网络设备、电视芯片等,这些均属于华为的重点业务范围,所以海思半导体无疑仍是华为的核心。

未来,如果武汉晶圆厂能够成功投产,那么华为相关网络设备中的高端光通信芯片和模块就能实现自给自足,不用依赖海外进口,这也算是解决了一个可能卡脖子的隐患。

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导 读 ( 文/ ittbank 授权发布 )

集成电路作为半导体产业的核心,市场份额达83%,由于其技术复杂性,产业结构高度专业化。随着产业规模的迅速扩张,产业竞争加剧,分工模式进一步细化。

目前市场产业链为IC设计、IC制造和IC封装测试。

○ 在核心环节中,IC设计处于产业链上游,IC制造为中游环节,IC封装为下游环节。

○ 全球集成电路产业的产业转移,由封装测试环节转移到制造环节,产业链里的每个环节由此而分工明确。

○ 由原来的IDM为主逐渐转变为Fabless+Foundry+OSAT。

▲全球半导体产业链收入构成占比图

① 设计:

细分领域具备亮点,核心关键领域设计能力不足。从应用类别(如:手机到 汽车 )到芯片项目(如:处理器到FPGA),国内在高端关键芯片自给率几近为0,仍高度仰赖美国企业;

② 设备:

自给率低,需求缺口较大,当前在中端设备实现突破,初步产业链成套布局,但高端制程/产品仍需攻克。中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%,在关键领域如:沉积、刻蚀、离子注入、检测等,仍高度仰赖美国企业;

③ 材料:

在靶材等领域已经比肩国际水平,但在光刻胶等高端领域仍需较长时间实现国产替代。全球半导体材料市场规模443 亿美金,晶圆制造材料供应中国占比10%以下,部分封装材料供应占比在30%以上。在部分细分领域上比肩国际领先,高端领域仍未实现突破;

④ 制造:

全球市场集中,台积电占据60%的份额,受贸易战影响相对较低。大陆跻身第二集团,全球产能扩充集中在大陆地区。代工业呈现非常明显的头部效应,在全球前十大代工厂商中,台积电一家占据了60%的市场份额。此行业较不受贸易战影响;

⑤ 封测:

最先能实现自主可控的领域。封测行业国内企业整体实力不俗,在世界拥有较强竞争力,长电+华天+通富三家17 年全球整体市占率达19%,美国主要的竞争对手仅为Amkor。此行业较不受贸易战影响。

一、设计

按地域来看,当前全球IC 设计仍以美国为主导,中国大陆是重要参与者。2017 年美国IC设计公司占据了全球约53%的最大份额,IC Insight 预计,新博通将总部全部搬到美国后这一份额将攀升至69%左右。台湾地区IC 设计公司在2017 年的总销售额中占16%,与2010年持平。联发科、联咏和瑞昱去年的IC 销售额都超过了10 亿美元,而且都跻身全球前二十大IC 设计公司之列。欧洲IC 设计企业只占了全球市场份额的2%,日韩地区Fabless 模式并不流行。

与非美国海外地区相比,中国公司表现突出。世界前50 fabless IC 设计公司中,中国公司数量明显上涨,从2009 年1 家增加至2017 年10 家,呈现迅速追赶之势。2017 年全球前十大Fabless IC 厂商中,美国占据7 席,包括高通、英伟达、苹果、AMD、Marvell、博通、赛灵思;中国台湾地区联发科上榜,大陆地区海思和紫光上榜,分别排名第7 和第10。

2017 年全球前十大Fables s IC 设计厂商

(百万美元)

然而,尽管大陆地区海思和紫光上榜,但可以看到的是,高通、博通和美满电子在中国区营收占比达50%以上,国内高端 IC 设计能力严重不足。可以看出,国内对于美国公司在核心芯片设计领域的依赖程度较高。

自中美贸易战打响后,通过“中兴事件”和“华为事件”我们可以清晰的看到,核心的高端通用型芯片领域,国内的设计公司可提供的产品几乎为0。

大陆高端通用芯片与国外先进水平差距主要体现在四个方面:

1)移动处理器的国内外差距相对较小。

紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列。

2)中央处理器(CPU) 是追赶难度最大的高端芯片。

英特尔几乎垄断了全球市场,国内相关企业约有 3-5 家,但都没有实现商业量产,多仍然依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。龙芯等国内 CPU 设计企业虽然能够做出 CPU 产品,而且在单一或部分指标上可能超越国外 CPU,但由于缺乏产业生态支撑,还无法与占主导地位的产品竞争。

3)存储器国内外差距同样较大。

目前全球存储芯片主要有三类产品,根据销售额大小依次为:DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。在内存和闪存领域中,IDM 厂韩国三星和海力士拥有绝对的优势,截止到2017年,在两大领域合计市场份额分别为75.7%和49.1%,中国厂商竞争空间极为有限,武汉长江存储试图发展 3D Nand Flash(闪存)的技术,但目前仅处于 32 层闪存样品阶段,而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产 64 层闪存产品;在Nor flash 这个约为三四十亿美元的小市场中,兆易创新是世界主要参与厂家之一,其他主流供货厂家为台湾旺宏,美国Cypress,美国美光,台湾华邦。

4)FPGA、AD/DA 等高端通用型芯片,国内外技术悬殊。

这些领域由于都是属于通用型芯片,具有研发投入大,生命周期长,较难在短期聚集起经济效益,因此在国内公司层面发展较为缓慢,甚至有些领域是停滞的。

总的来看,芯片设计的上市公司,都是在细分领域的国内最强。比如2017 年汇顶 科技 在指纹识别芯片领域超越FPC 成为全球安卓阵营最大指纹IC 提供商,成为国产设计芯片在消费电子细分领域少有的全球第一。士兰微从集成电路芯片设计业务开始,逐步搭建了芯片制造平台,并已将技术和制造平台延伸至功率器件、功率模块和MEMS 传感器的封装领域。但与国际半导体大厂相比,不管是高端芯片设计能力,还是规模、盈利水平等方面仍有非常大的追赶空间。

二、设备

目前,我国半导体设备的现况是低端制程实现国产替代,高端制程有待突破,设备自给率低、需求缺口较大。

关键设备技术壁垒高,美日技术领先,CR10 份额接近80%,呈现寡头垄断局面。半导体设备处于产业链上游,贯穿半导体生产的各个环节。按照工艺流程可以分为四大板块——晶圆制造设备、测试设备、封装设备、前端相关设备。其中晶圆制造设备占据了中国市场70%的份额。再具体来说,晶圆制造设备根据制程可以主要分为8 大类,其中光刻机、刻蚀机和 薄膜沉积设备这三大类设备占据大部分的半导体设备市场。同时设备市场高度集中,光刻机、CVD 设备、刻蚀机、PVD 设备的产出均集中于少数欧美日本巨头企业手上。

中国半导体设备国产化率低,本土半导体设备厂商市占率仅占全球份额的1-2%。

关键设备在先进制程上仍未实现突破。目前世界集成电路设备研发水平处于12 英寸7nm,生产水平则已经达到12 英寸14nm;而中国设备研发水平还处于12 英寸14nm,生产水平为12 英寸65-28nm,总的来看国产设备在先进制程上与国内先进水平有2-6 年时间差;具体来看65/55/40/28nm 光刻机、40/28nm 的化学机械抛光机国产化率依然为0,28nm化学气相沉积设备、快速退火设备、国产化率很低。

三、材料

半导体材料发展历程

▲各代代表性材料主要应用

▲第二、三代半导体材料技术成熟度

细分领域已经实现弯道超车,核心领域仍未实现突破,半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。晶圆制造材料中,硅片机硅基材料最高占比31%,其次依次为光掩模版14%、光刻胶5%及其光刻胶配套试剂7%。封装材料中,封装基板占比最高,为40%,其次依次为引线框架16%,陶瓷基板11%,键合线15%。

日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。各细分领域主要玩家有:硅片——Shin-Etsu、Sumco,光刻胶——TOK、Shipley,电子气体——Air Liquid、Praxair,CMP——DOW、3M,引线架构——住友金属,键合线——田中贵金属、封装基板——松下电工,塑封料——住友电木。

(1)靶材、封装基板、CMP 等,我国技术已经比肩国际先进水平的、实现大批量供货、可以立刻实现国产化。已经实现国产化的半导体材料典例——靶材。

(2)硅片、电子气体、掩模板等,技术比肩国际、但仍未大批量供货的产品。

(3)光刻胶,技术仍未实现突破,仍需要较长时间实现国产替代。

四、制造

晶圆制造环节作为半导体产业链中至关重要的工序,制造工艺高低直接影响半导体产业先进程度。过去二十年内国内晶圆制造环节发展较为滞后,未来在国家政策和大基金的支持之下有望进行快速追赶,将有效提振整个半导体行业链的技术密度。

半导体制造在半导体产业链里具有卡口地位。制造是产业链里的核心环节,地位的重要性不言而喻。统计行业里各个环节的价值量,制造环节的价值量最大,同时毛利率也处于行业较高水平,因为Fabless+Foundry+OSAT 的模式成为趋势,Foundry 在整个产业链中的重要程度也逐步提升,可以这么认为,Foundry 是一个卡口,产能的输出都由制造企业所掌控。

代工业呈现非常明显的头部效应 根据IC Insights 的数据显示,在全球前十大代工厂商中,台积电一家占据了超过一半的市场份额,2017 年前八家市场份额接近90%,同时代工主要集中在东亚地区,美国很少有此类型的公司,这也和产业转移和产业分工有关。我们认为,中国大陆通过资本投资和人才集聚,是有可能在未来十年实现代工超越的。

“中国制造”要从下游往上游延伸,在技术转移路线上,半导体制造是“中国制造”尚未攻克的技术堡垒。中国是个“制造大国”,但“中国制造”主要都是整机产品,在最上游的“芯片制造”领域,中国还和国际领先水平有很大差距。

在从下游的制造向“芯片制造”转移过程中,一定要涌现出一批技术领先的晶圆代工企业。在芯片贸易战打响之时,美国对我国制造业技术封锁和打压首当其冲,我们在努力传承“两d一星”精神,自力更生艰苦创业的同时,如何处理与台湾地区先进企业台积电、联电之间的关系也会对后续发展产生较大的蝴蝶效应。

五、封测

当前大陆地区半导体产业在封测行业影响力为最强,市场占有率十分优秀,龙头企业长电 科技 /通富微电/华天 科技 /晶方 科技 市场规模不断提升,对比台湾地区公司,大陆封测行业整体增长潜力已不落下风,台湾地区知名IC 设计公司联发科、联咏、瑞昱等企业已经将本地封测订单逐步转向大陆同业公司。封测行业呈现出台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态,其中长电 科技 /通富微电/华天 科技 已通过资本并购运作,市场占有率跻身全球前十(长电 科技 市场规模位列全球第三),先进封装技术水平和海外龙头企业基本同步,BGA、WLP、SiP 等先进封装技术均能顺利量产。

封测行业我国大陆企业整体实力不俗,在世界拥有较强竞争力,美国主要的竞争对手为Amkor 公司,在华业务营收占比约为18%,封测行业美国市场份额一般,前十大封测厂商中,仅有Amkor 公司一家,应该说贸易战对封测整体行业影响较小,从短中长期而言,Amkor 公司业务取代的可能性较高。

封测行业位于半导体产业链末端,其附加价值较低,劳动密集度高,进入技术壁垒较低,封测龙头日月光每年的研发费用占收入比例约为4%左右,远低于半导体IC 设计、设备和制造的世界龙头公司。随着晶圆代工厂台积电向下游封测行业扩张,也会对传统封测企业会构成较大的威胁。

2017-2018 年以后,大陆地区封测(OSAT)业者将维持快速成长,目前长电 科技 /通富微电已经能够提供高阶、高毛利产品,未来的3-5 年内,大陆地区的封测企CAGR增长率将持续超越全球同业。

最近的华为事件,让大家知道了芯片的重要性,但是芯片并不是只有手机芯片一个,其余很多行业比如电脑、航天、数控机床等等都是需要用到芯片,而整个芯片的全产业链具体要包括三个部分: 芯片设计、芯片制造以及芯片的封测 ,三者缺一不可,只有三方面都具备了,才可以生产出一个真正的芯片。

所以说华为的海思虽然可以设计出芯片,但是我国大陆的芯片制造目前最高只能到12纳米的(能量产的只有28纳米的),目前最高精度的7纳米芯片只有韩国三星以及台积电可以生产,假设台积电放弃给华为代工,那么华为的高端手机就得废了,所以台湾还是有牛逼的企业。

目前国内的芯片设计十大龙头企业为:华为海思、清华紫光展锐、中兴微电子、华大半导体、智芯微电子、汇顶 科技 、士兰微、大唐半导体、敦泰 科技 和中星微电子。

不过真正厉害点也就前两家,华为海思就不说了,大家都了解,说一下第二家清华紫光展锐,紫光展锐目前是三星手机处理器和基带芯片除其自产品之外的最大供应商,你买的三星中低端手机系列,里面的芯片大部分都是紫光展锐的。2017年国内的芯片设计产值上华为海思半导体以361亿元销售额排名第一;清华紫光展锐以110亿元排名第二;中兴微电子以76亿元排名第三。

半导体产业制造与面板产业相似,属于资产和技术密集型产业,设备需求量大、技术含量高、附加值高。单厂投资在百亿量级,资料显示一条最先进12英寸晶圆生产线需投资约450亿元,而台积电的打算投建的3纳米工厂投资预计为200亿美元。目前国内芯片制造企业整体实力比较弱,重点上市公司就只有两家:中芯国际以及华虹半导体等。

2017年国内的集成电脑制造中产值中,前五大里,只有就只有第二的中芯国际以及第五的上海华虹为中国自己的企业,第三的SK海力士也是韩国企业。在芯片制造方面,我国的技术仍然比较弱后。

芯片封测是芯片的最后一个环节,在封测产业中,国内厂商江苏新潮 科技 、南通华达微电子、长电 科技 、华天 科技 和通富微电等等都属于较优秀的企业,目前封测产业是国内半导体产业链中技术成熟度最高的领域。

国内各个芯片的各方面都有龙头企业,但是真正在国际上闯出名声有一战之力的目前也就是芯片设计中的华为海思半导体,而最薄弱的环节为芯片制造环节,这个与国际上的差距最大。

半导体芯片是一个需要高投入、规模效应的产业,投资周期长,风险大,政府从2013年开始对半导体产业从芯片研发到制造开始了一条补芯之路。 芯片,专业上也称集成电路,被喻为国家的工业粮食,是所有整机设备的“心脏”,其重要性不可衡量。自2013年开始,我国每年进口的芯片价值超过2000亿美元,已经超过石油,成为最大宗的进口产品。2017年达到2500多亿美元,国内芯片产业的年销售额为5000多亿人民币。

根据《中国制造2025》,到2020年我国芯片自给率将达到40%,2025年将达到50%,未来10年我国将是全球半导体行业发展最快的地区,至2030年左右,随着全球集成电路厂商在中国建厂,我国成为全球半导体生产和应用中心将是大概率。

截至2017年年底,国家大基金成立三年多,累计项目承诺投资额1188亿元,实际出资818亿元,分别占一期总规模的86%和61%,二期拟募集1500亿~2000亿元人民币,都是用来支持国内芯片的发展。同时资本市场也为助力芯片上市公司发展,大基金一期以IC制造为主,具体分布为:集成电路制造67%,设计17%,封测10%,装备材料类 6%,目前已上市集成电路设计公司超过20家,有70家半导体和元器件行业上市公司。

芯片产业链主要为设计、制造、封测以及上游的材料和设备5大部分。

大基金一期的项目进度情况

1、设计类领域上市公司:兆易创新、景嘉微、紫光国芯、北京君正、中科曙光、中颖电子、富瀚微、圣邦股份

2、制造类领域上市公司:士兰微、三安光电、中芯国际(港股)

3、设备类领域上市公司:至纯 科技 、北方华创、长川 科技 、晶盛机电、精测电子

4、封测领域上市公司:长电 科技 、通富微电、晶方 科技 、华天 科技 、太极实业

5、材料领域上市公司:江丰电子、南大光电、江化微、鼎龙股份、晶瑞股份、上海新阳、中环股份等。

从产业整体看,晶圆制造中芯国际、华力二期28nm芯片生产线已经开始建设投产,将继续往14nm等先进工艺延伸;晶圆封装国内中高端先进封装的占比已超过30%;设备材料也在关键领域取得了一定的突破。

这里只是提供了一个思路和看法,实战中要结合基本面和技术面相互判断,有不全之处希望多总结和交流。

根据半导体产业协会(SIA)统计,2016年全球半导体产业产值达3389亿美元,创下 历史 新高,同比增长1.1%。据世界半导体贸易统计协会(WSTS)预测,2017全球半导体产值将来到3778亿美元,较2016年跳增11.5%。国外芯片巨头已经纷纷扩张产能,分割市场。

全球市场中,我国对半导体的市场需求最为突出,2014年我国半导体市场需求全球占比就达到了56.6%,位列第一。与此形成鲜明对比的是,全球芯片市场由英特尔、高通和三星等国际巨头把持,我国企业竞争力不强,产品供需缺口较大,CPU及存储芯片更是几乎完全依赖于进口,存储芯片已经成为我国半导体产业受外部制约最严重的基础产品之一,因此存储芯片国产化也成为了我国半导体发展大战略中的重要一步。

在各类集成电路产品中,中国仅移动通信领域的海思、展讯能够比肩高通、联发科的国际水准。本土集成电路供需存在很大的缺口。

在集成电路中,PC、服务器的CPU 芯片以及手机等移动终端中需求量最大的存储芯片更是几乎完全依赖于进口。赛迪智库集成电路研究所的研究报告指出,CPU 和存储器占据国内集成电路进口总额的75%。2013-2016 年间,存储芯片进口额从460 亿美元增至680 亿美元,2017 年将突破700 亿美元。存储器已经成为我国半导体产业受外部制约最严重的基础产品之一, 因此存储器国产化也成为了我国半导体发展大战略中的重要一步。

在这一领域可以关注的上市公司是: 全志 科技 、紫光国芯、北京君正、汇顶 科技 、兆易创新和长电 科技 。

全志 科技 主要产品为智能终端应用处理器和智能电源管理芯片。

紫光国芯为IC设计企业,主要产品包括智能芯片产品、特种集成电路产品和存储芯片产品。

北京君正为IC 设计企业,其主营业务为微处理器芯片、智能视频芯片及整体解决方案的研发和销售,是智能可穿戴设备产业链相关上市公司中唯一的处理器生产企业。

汇顶 科技 从事智能人机交互的研究与开发,主要向市场提供面向手机、平板电脑等智能终端的电容屏触控芯片和指纹识别芯片。

兆易创新的主要产品分为闪存芯片产品及微控制器产品。

 芯片产业主要包括:设计、制造、封装与测试

(3)、芯片封装与测试:中电广通、精测电子、华天 科技 。

国产芯片行业的龙头公司有:中新赛克,紫光股份,恒为 科技 ,淳中 科技 ,新大陆,雄帝 科技 ,新北洋,苏州科达,合众思壮,朗科 科技 等等公司。

看想了解哪一块市场的,ic产业链太长了各家专注点不同,紫光,展讯,华为海思,中兴都是巨头。消耗量跟终端产品的价格决定了公司的利润率跟销售额。

目前, 汽车 ,手机,数码影像以及其他3c产品是大规模又有利润的市场,可喜的是国内ic行业一直在进步,在逐渐占领这些利润较高又量大的行业。

整个ic行业最难得的是ip,也就是soc厂商需要研发跟购买授权的地方,这部分还有待改善加强,希望寒武纪这类公司能走出一条特色道路来。

据说广州粤芯12寸晶圆6月份投产。


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