恰逢其时的是复旦微电子科创板IPO申请被受理,而利扬芯片作为专业集成电路测试服务提供商刚好通过科创板上市委审核,因此我们可以通过解读利扬芯片招股书得以了解行业更多的信息,同时也对公司存在的风险进行提示,以免投资者踩雷。
诞生于1987年的台积电开启了专业分工模式的先河, 半导体产业的模式也变为设计、制造和封装测试三个主要环节,即我们常说的Fabless模式、Foundry模式和OSAT模式,其中封装测试处于半导体产业链的后段。封装是将通过测试的晶圆加工得到独立芯片的过程,测试则是检测不良芯片的过程,该过程包括封装前的晶圆测试和封装后的成品测试,经成品测试合格的芯片将向终端用户销售:
独立第三方专业集成电路测试的价值是:第一由于专业测试是主动性进行新产品导入并提供相应的测试服务,因此对市场需求和部分客户个性化测试要求能快速反应;第二是可向客户提供中立的判断,而OSAT企业有可能出于自身利益而做出损害客户利益的事项;第三是专业测试服务提供商凭借在大量芯片测试和规模化量产实践中积累的经验帮助客户缩短投放市场的时间周期,自身产能调配灵活,测试效率较高。当然传统的封测一体化模式封装和测试均在场内进行,而专业第三方模式则是将封装和测试做到了分离,因此增加了物流时间和成本,也提高了芯片的成本:
作为半导体产业链的关键环节,测试服务贯穿于设计、制造、封装等全过程,是确保芯片良率和成本控制的重要举措。利扬芯片招股书比较详细的展示了晶圆测试和芯片成品测试的流程,其中晶圆测试环节是结合探针台和测试机等设备组成的测试系统对批量生产的晶圆进行测试;成品测试则是结合分选机和测试机等组成的测试系统对已完成封装的芯片进行测试。这儿透露两点信息;第一是晶圆测试发生在封装前,而且设备主要为探针台和测试机;第二是成品测试发生在封装后,设备主要为分选机和测试机,两过程所用设备有很大差异,因此结合长川 科技 和华峰测控等业务差异与设备差异,也就对这几家重要的设备厂商所处产业链位置有了更直观的了解:
在具体测试服务方面,利扬芯片主要提供晶圆测试、成品测试、晶圆减薄和晶圆切割服务,业务组成与京元电子类似。当然从利扬芯片的测试设备供应商来看,公司晶圆测试设备主要来自爱德万测试和泰瑞达,成品测试设备主要供应商是EPSON,晶圆减薄和晶圆切割设备主要来自Disco,国内设备还是难得一见,国产化率依旧面临很大挑战:
经过多年的技术积累,目前利扬芯片已拥有数字芯片、模拟芯片、混合信号芯片以及射频芯片等多种系统级芯片测试解决方案,下游领域主要面向5G通信(射频芯片、LNA、FPGA、PA和Switch)等、传感器(MEMS、生物识别、消防安全等)、智能可穿戴(物联网、人脸识别、智慧家居等)、 汽车 电子(车联网、自动驾驶和ETC等)、北斗应用(雷达、导航、定位等)、计算类芯片(AI、服务器、云计算)等诸多领域,技术上可提供8nm制程的集成电路测试。公司重要客户主要有汇顶 科技 、全志 科技 、国民技术等上市公司以及深圳比特微电子等公司,2019年前五大客户销售收入占营收比例为7639%,其中深圳比特微电子、汇顶 科技 和全志 科技 的营收占比分别为2875%、2742%和1212%,客户集中度较高且对重要客户存在一定依赖性。
利扬芯片将测试频率高于100MHz且通道数大于512Pin的测试系统划分为高端测试平台,目前SoC芯片、FPGA和AI等选用高端测试平台,因此高端平台具有较高溢价空间;终端测试平台主要用于MCU、触控、指纹和电源管理芯片等。从收入构成来看,公司芯片测试平台营收占比超过65%,其中芯片测试-高端测试平台收入占比从23%提升至323%,毛利率也从539%提升至773%,但晶圆测试毛利率较低:
集成电路第三方测试服务出现至今也有30多年,这一切都要归功于京元电子这家中国台湾的企业。
京元电子成立于1987年5月,公司位于中国台湾新竹,生产基地位于苗栗县。成立之初公司主要从事晶圆切割服务,这原本是封装工序中的一道重要工序,但随着晶圆级封装等先进技术的出现,晶圆切割已经成为边缘业务。2000年左右京元电子开启全球化进程,重要的事件有:2000年在美国成立分公司,2002年和2006年在苏州设立两家子公司,此外公司还在新加坡和日本设立分公司。目前京元电子在中国台湾建有108万平方米的工厂,无尘室面积达到1873万平方米,在苏州的工厂面积和无尘室面积分别达到446万平方米和102万平方米:
目前京元电子主要提供的测试服务项目有:晶圆针测、IC成品测试、预烧测试和封装及其他项目,产品线涵盖Memory、逻辑及混合信号、SoC、CIS、RF及无线、MEMS和显示屏驱动器等,拥有设备总数超过4000台。公司提供的封装技术有BGA、DFN、TSOP、LGA等成熟封装技术以及面向存储器的eMMC/Emcp等封装技术。京元电子是目前全球最大的专业第三方测试公司,晶圆针测量每月产能约为46万片,IC芯片成品测试量每月达到6亿颗:
财务方面,2018-2019年京元电子营收分别为20815亿新台币和25539亿新台币,2020年1-6月营收达到14660亿新台币,同比增长292%。从今年二季度营收构成来看,晶圆测试和产品测试营收占比分别为315%和397%,封装业务营收占比为164%,作为第三方集成电路测试服务供应商,测试服务业务占比超过70%:
在客户合作方面,作为全球最大的专业第三方集成电路测试服务供应商,京元电子与Marvell、东芝、博世、Qorvo、Maxim、Cypress、Novatek、Realtek、南亚等全球重要的半导体设计公司保持深度合作。
利扬芯片的技术水平在国内有一定积累,但与京元电子相比,在Pin数、同测数等指标上有较大差距:
最高Pin数和最大同测数是衡量晶圆测试技术水平的客观指标,一般情况下Pin数越大,同测数或Pin数极限是晶圆测试追求的技术目标,这种测试技术体现在:多同测之间的一致性难度增大,需要探针卡设计和测试程序算法优化;多同测时的并行测试效率的提升需要优化功能模块测试方法和测试程序算法。还比如Pad间距越小,探针之间的距离越小,不仅多同测时探针卡设计难度加大,还因为之间存在严重信号串扰,因此需要通过测试程序优化来解决串扰问题。当然利扬芯片45微米的Pad间距表明在测试技术上公司取得重大进展。
前文已经提到,第三方集成电路测试服务是封测一体化模式进一步分工后的产物,长电 科技 、通富微电等封测厂商是利扬芯片在中国大陆面临的主要竞争对手。除此以外利扬芯片的竞争者就是其他第三方测试服务供应商,这里面重要的竞争对手是京元电子在苏州的子公司京隆 科技 、复旦微电子子公司华岭股份以及胜科纳米(苏州)有限公司等。
京隆 科技 成立于2002年7月,是京元电子在中国的唯一测试子公司,目前该公司拥有446万平方米的工厂和102万平方米的无尘室,晶圆针测量每月达到6万片,IC成品测试量每月产能达到6000万颗,测试服务范围与京元电子一样,其中驱动IC和eFlash测试规模在中国大陆处于领先地位。
华岭股份成立于2001年4月,是复旦微电子旗下专业从事集成电路测试技术研发、芯片设计验证分析和产业化生产测试的子公司,目前拥有9000多平方米技术开发和测试厂房,拥有包括45nm、12英寸先进测试系统在内的国际主流先进测试设备100多台套,拥有测试通道1024pin、测试矢量深度128M的测试能力。当然从设备供应商来看华岭股份的设备主要来自爱德万测试、日本东京精密株式会社和泰瑞达等,国内设备还是难得一见。
华岭股份的前五大客户除了第二大是控股股东复旦微电子(营收占比1866%),其他客户与公司不存在关联关系,前五大客户销售收入占营收比例为5955%,客户集中度较低,对重要客户依赖性也较低。
总体来看华岭股份涉足集成电路测试服务业务时间较早,相较成立于2010年的利扬芯片,在客户资源和技术积累上有一定优势。当然从收入规模来看,2019年华岭股份营收146亿元,利扬芯片营收232亿元,两者有一定差距。
根据中国台湾工研院统计,集成电路测试成本约占IC设计营收的6%-8%,以此推算集成电路测试行业市场容量为18381亿元-24508亿元,利扬芯片与华岭股份2019年的营收分别为231亿元和146亿元,市场份额分别为095%-126%和060%-079%。2019年京元电子营收25539亿新台币,约合5874亿元,市场份额为2397%-3196%,总的来看集成电路测试市场空间较大,利扬芯片等第三方测试服务供应商的发展潜力较大。当然不容忽视的一点是长电 科技 等封测公司都对外提供晶圆测试和芯片成品测试,近几年台积电为代表的晶圆代工企业也加大了封测环节的布局,再加上行业龙头京元电子的存在,因此利扬芯片面临的竞争压力依然较大。
2015-2019年利扬芯片营收从058亿元增长至232亿元,归母净利润从016亿元增长至061亿元,营收与净利润分别增长3倍与281倍。2020年上半年公司营收与归母净利润分别为124亿元、027亿元,同比增长774%和3878%,2月份复工复产后公司生产经营正常,8nm先进制程芯片测试量较上年同期有所增加,公司与存量客户交易规模保持稳定或略有增长。此外5G商用推广下FPGA、射频等芯片测试量较上年同期增加,提升了营收规模。
即便面临较大的竞争压力,利扬芯片的营收与净利润保持持续增长,主要原因是当前随着集成电路制程演进和工艺的日趋复杂,制造过程中对参数的控制和缺陷检测等要求越来越高,对集成电路测试专业化需求提升;第二是随着物联网、AI和车联网等新应用场景的不断成熟,芯片的种类多样化,芯片设计也多样化,对应的测试方案也多样化,提升了市场对专业测试服务供应商的需求。此外利扬芯片和华岭股份等的专业化和规模化不断提升,出于成本等考虑Fabless公司甚至封测公司等也倾向于将部分测试服务业务交给独立第三方测试企业。笔者对利扬芯片2020-2021年的业绩做了预测,中性预测下2020-2021年营收331亿元、418亿元,归母净利润086亿元、104亿元,对应市值为86亿元、104亿元;乐观情况2020-2021年营收453亿元、668亿元,归母净利润118亿元、167亿元,对应市值118亿元、167亿元:
集成电路第三方测试服务需要投入巨大资本用于专业厂房建设和设备采购,比如京元电子在中国台湾建有108万平方米的工厂,无尘室面积达到1873万平方米,各类测试设备超过4000台。利扬芯片规模远不及京元电子,但也有2万多平方米的厂房(租赁为主),2017-2019年其资本开支达到154亿元、064亿元和151亿元,截止2019年底固定资产账面价值347亿元,拥有测试机、分选机、探针台和产品外观检测机分别为350台、266台、137台和11台,重资产模式面临高额的折旧费用。2017-2019年公司折旧与摊销费用分别为6496万元、14067万元和13109万元,虽然公司生产设备折旧年限5-10年,远高于京元电子的2-8年和3-5年,但若以新设备折旧年限8年和二手设备折旧年限4年重新调整,则公司主营业务毛利率要降低26到8个百分点,对公司经营业绩影响较大。换句话说公司存在通过拉长固定资产折旧年限调节利润的风险。
利扬芯片拟公开发行3410万股股份,募集资金中41亿元用于芯片测试产能建设项目,103亿元用于研发中心建设项目,05亿元用于补充流动资金。从2017-2019年的产销率及产能利用率等来看,公司晶圆测试产销率由922%提升至1023%,产能利用率由835%提升至905%;芯片成品测试产销率虽然由975%提升至1021%,但产能利用率由732%下降至625%,如果募投项目建成投产,产能过剩现象或将进一步加剧。其原因在于公司第一大客户深圳比特微电子从事矿机芯片和区块链芯片,而近几年比特币等泡沫逐渐破灭,区块链行业又存在各种风险,若这两大行业出现重大不风险,对公司会有较大影响。此外公司客户主为汇顶 科技 、全志 科技 等,前五大客户集中度较高,培育新客户又存在较长的周期,因此对公司业绩稳定性有一定影响:
利扬芯片在招股书中提到,深圳比特微电子实际控制人杨作兴在2019年12月被深圳南山区检察院以职务侵占罪批准逮捕,目前未有进一步消息,因此第一大客户的风险不可不防。
当然这段时间 财经 媒体对利扬芯片这家国内芯片测试第一股的关注度很高,很多媒体爆出公司营造经营假象(股市动态分析周刊文章《利扬芯片:营造经营假象 夸大募投产出》)、质疑研发投入和供应商为皮包公司(链牛 财经 《如果明天上会的利扬芯片能通过,科创板发审委就有严重问题》)等一系列问题,因此投资者也要关注这些负面问题。当然本文的目的是通过利扬芯片这家公司对第三方集成电路测试服务业务做个初步了解,毕竟在产业分红越发深化的背景下,即便利扬芯片最终成为芯片界的乐视,也会有其他类似公司崛起,产业发展的趋势是不可逆转的。
“川军团的豪杰们打拢了也凑不起这场仗,我的人凑不凑都不习惯这种仗。”
《我的团长我的团》其中的一句台词,面对一场必须接受的抗争,他们最后冲上去了。
2020年后,依仗半导体领域技术、规模、知识产权的优势,对面那个大国对我们 科技 企业的打压,几近无以复加,华为和中芯,作为我们芯片产业设计和制造环节的龙头,深受遏制,2021年初,我们的半导体设备龙头中微公司,也开始面对类似华为和中芯最初的那种境遇。
被全链条的这样针对,目的是很明显的。
受影响的绝不仅限于大陆的 科技 业。在过去的这两年, 科技 全球化带来的均衡价值链,以及其背后支撑所需的标准、规则、信用全部被破坏, 科技 创新也不可避免地被这种逆全球化趋势减缓。
华为缺芯后采取的库存囤积策略,在一段时间挤压了其他公司元器件需求的产能。其连锁反应使得更多的消费类电子企业,在供应链风险突增和疫情的双重影响下,纷纷调整了库存水位,抢芯片产能,于是全世界开始陷于芯片短缺的境地。
新技术及其实施规模,客观规律下总是在发展壮大的,尤其是全球的产业和政治都开始聚焦半导体领域时,也许有一天,芯片产能会过剩,随着其产业技术的革命性进步,芯片终会沙子价,但在目前的形势下, 以半导体为方向的地缘 科技 战略的重要意义在深化,这种趋势造成的资源瓶颈越来越紧张,一段时间内看不到向缓特征 。
本文汇集了一些行业现象和观点,探讨一下未来几年的半导体产业的发展趋势,当然限于水平,视界比较局限和狭隘,请大家指正:
1、半导体已成为现代生活以及世界商业和军事技术的关键,它必然成为 科技 争夺的焦点。
2、芯片供不应求的状态可能会延伸到未来5年。
3、半导体产业链各个区间,逐渐被领先地位的巨头企业把持,它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒,刻意保持与追逐者的差距。
4、半导体产业是典型的重资产行业,从砂子到电子,对基础学科和规模化工业的门槛要求很高。在未来几年,半导体设备和制造链条的规模增长速度,远远赶不上设计规模加大,5G和AI技术发展而造成的需求增长速度。
5、欧美日同时意识到半导体制造的链条瓶颈,主动性通过投资和合作,树立本土化思维,抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。
6、尽管我们距离世界先进的差距很大,尽管半导体是必须依赖全球化的 科技 产业,但我们似乎又拥有落后但相对齐全的半导体内循环产业链基础, 也许只有中国的半导体产业链兴起的那一天,才能出现芯片产能过剩甚至求买,打破芯片制造的桎梏,就像在艰难的全球疫情初期,中国制造为世界注入了力量 。
芯片无处不在,半导体已成为我们现代生活以及世界商业和军事技术的关键。在过去的20年里,半导体业发生了非凡的创新,使全体消费者和工业界受益。在过去20年的全球化进程中,半导体全球价值链,已经发展成为所有产业中,国际一体化程度最高的产业。
芯片产业有设备、材料、集成电路设计、晶圆代工和封装测试五大领域。即便如华为那样优秀的企业,也只能在设计环节拥有世界级的实力。
根据美国半导体行业协会的数据,2019年全球芯片产业营收4123亿美元,美国公司高达47%。而2019年中国进口芯片3040亿美元,超过石油成为进口商品的第一大品类,我们出口赚的外汇,主要用来购买芯片了。
过去十年中,美国半导体工业在研发领域投资 3120 亿美元,仅 2018 年就达 390 亿美元,这几乎是世界其他国家在半导体研发领域投资总额的两倍。不得不承认,美国在半导体产业中确实有着先足的优势:美国趋向于专注于半导体设计以及高端设备制造,拥有大量的泛半导体领域内的知识产权。这是他们可以将芯片政治化的资本。
但同时,半导体产业是世界产业中最复杂,地理位置最分散的价值链。打压我们,使得这条产业链开始非理性波动,过去几十年取得的产业效率被抹杀,美国深受反噬。
比如:有越来越多竞争对手,把不受美出口管制当作推销半导体产品的优势。当美商英伟达宣布将要收购Arm的时候,开放架构RISC-V开始备受青睐。
晶圆代工厂力积电董事长黄崇仁表示:未来五年晶圆代工产能会是兵家必争之地,没有产能的IC设计厂会营运很辛苦。
当下的缺芯现象已经开始令人乍舌:
1、某晶圆台企提前预售2021年二季度的8寸晶圆代工产能,竟然是以“竞标”的形式,价高者得之。竞标加价的幅度在30%-40%。
2、作为设计公司,联发科为了巩固电源管理IC产能,自掏腰包162亿元新台币采购半导体设备,租给晶圆代工厂抢产能。
3、由于芯片供应短缺,很多核心车载芯片花钱也买不到了。大众、丰田、福特、菲亚特、日产等全球知名车企纷纷宣布因为芯片缺货,将不得不减产,估计今年上半年全球 汽车 工业将减产450万辆。
云端服务、服务器、笔记本电脑、 游戏 及医疗 科技 需求成长,5G、物联网、 汽车 及人工智能(AI)快速发展,带动芯片需求的激增。缺芯已经开始影响到手机等消费类行业,后知后觉的车企当然是首当其冲的受害者。
供需不平衡将会导致半导体市场发生结构性转变,需求成长幅度大于产能增加幅度的结构性问题,短期内难以解决,半导体产能供不应求也许会影响到未来5年。
与其他暂时的商业现象不同的是:半导体产能供不应求不是景气循环周期性的问题,而是结构上的问题,这必须是全球产业界的合力才能解决的问题,至少在最近几年内,还无法对芯片产能产生乐观情绪 ,但这种供需现象,对迫切需要前行的大陆半导体来说,无疑是大好机遇。
EDA设计工具
EDA软件被美国的三大巨头Cadence、Synopsis及Mentor垄断,这一直是我们的芯片设计,无法完全去美化的最大短板。
设备
半导体设备技术壁垒极高,目前被美国、日本和荷兰的巨头垄断。这些龙头公司起步早,整个行业也被他们高度垄断、强者恒强,相应产品也已经成为事实上的行业标准。
材料
硅基材、CMP抛光材料、高纯试剂(用于显影、清洗、剥离、刻蚀)、特种气体、光刻胶、掩膜版、封装材料,这些半导体材料占据集成电路成本的20%。
经历相同的被遏制过程后,日本隐忍起来,转移到半导体产业链的上游,以匠人精神占据半导体高端材料的顶部。目前,日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。
芯片生产
世界五大晶圆厂产能,已经占全球市场的半壁江山,请注意,这5大晶圆厂没有我们的中芯国际。2020年12月,三星、台积电、镁光、SK、铠侠五家公司的总产能,占全球晶圆总产能的54%,而2019年时这个比例只有36%,集中度越来越高。
半导体的巨头把持着产业链的咽喉要道,它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒,始终保持与追逐者的差距,这种态势下,很难出现格局的打破者 。
比如台积电在芯片制造方向上,拥有一骑绝尘的技术,甚至需要担当起高规格元器件的研发生产任务。据传,苹果与台积电合作开发 Micro OLED 面板,其技术需求较以往的OLED 高很多,这个挑战需要依仗台积电的先进生产与封装技术,若顺利,台积电又将握有新一代关键性技术。
在时间面前,等待或放弃追赶,只能使差距大到望洋兴叹。 市场被高端玩家驾驭,下游用户只能受制于人。
半导体行业协会在12月表示,到2021年,全球芯片销售额将在2020年的4330亿美元规模上增长84%,而2019年到2020年的增长幅度为51%。
但预估全球晶圆代工产能,2021年产值成长只有6%,尽管这也是创新高。
加上新工艺的研发费用,每一座晶圆代工厂的建造成本都在几百亿美元以上。比如2018年中芯在上海建设的12英寸芯片生产线,投资超过100亿美元,2019年台积电正在建设的3纳米制程工厂,投资超过190亿美元。
16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元,上一代的28nm IC约为3000万美元,而7nm芯片则需要271亿美元。
具有领先技术、节点优势的顶级公司将蓬勃发展, 根据自己的意愿和上层影响力分配产能,这种状况,寄希望新生力量来打破,何其艰难 。
尽管硅谷是半导体行业的发源地,但由于高昂的建造成本和亚洲地区提供的大量激励措施,近几十年来,大部分工业投资都流向了亚洲。但在全球半导体产业发生变革后的今天,制造对半导体行业的发展显得越发重要。美日这些老牌半导体强国,重拾对半导体制造的重视。
美曾经邀请 Intel公司重拾代工业务,以期塑造本土企业芯片制造的向心力。台积电在各方影响下,将在亚利桑那州建设价值120亿美元的芯片制造厂,三星电子紧随其后,它将在得州投资100亿美元建立3nm生产线。
在日经产省极力的邀请下,台积电计划将在日本东京设立先进封测厂。消息称,双方将会成立合资公司来进行营运,出资各半。这座封测厂很有可能是台积电在台以外的首座封测厂。
半导体产能才是芯片链条的瓶颈,抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。
根据美国半导体行业协会的数据,2019年全球芯片产业营收4123亿美元,美国公司高达47%,而中国大陆芯片公司只占了5%。更需要认清的现实是:我国这5%的市场份额,还处于芯片产业链的低端。从芯片产业的基础软件、底层架构、光刻胶及配套试剂等芯片材料,再到高端显示芯片、大容量内存芯片、基础 *** 作系统、集成电路专用装备和高精度加工设备,中国依赖进口。
封锁带来的困局需要正视。
半导体是一个全球性的行业,没有任何一个国家能单独提供整个行业供应链。但我们不主动在产业链具备一定的实力,封锁不会自动解去。而我们的优势在于拥有庞大的市场以及相对完备的产业链配套的生态。
打破芯片产业技术封锁困局的关键在于人才培养,在于基础学科的进步。有数据指出:我国集成电路人才到2022年,芯片专业人才缺口仍将近25万。
面对前所未有的压力,只能正面迎战,躲避及退让是不可取的,首先是生存,坚持是关键。
我们有太多的期望,中国已经融入 科技 全球化体系,不可能走回头路。 只有国产化上形成突破,才能谈起全球化,甚至让芯片产业全球化,回到它本来应有的样子,这大概是我们被赋予的高阶使命吧 。
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