ballbet贝博体育app下载半导体制造产业链梳理|小松千春|

　　半导体制造是目前中国大陆半导体发展的最大瓶颈✿✿ღ，电脑CPU✿✿ღ、手机SOC/基带等高端芯片✿✿ღ，国内已经有替代小松千春✿✿ღ，虽然性能与国际巨头产品有差距✿✿ღ，但是至少可以“将就着用”台积电✿✿ღ。✿✿ღ。

　　而半导体制造是处于“0~1”的突破过程中✿✿ღ，假如海外半导体代工厂不给中国大陆设计公司代工✿✿ღ，那么中国的半导体产业将会受到很严重影响✿✿ღ。

　　抛光片是应用范围最广泛✿✿ღ，用量最大✿✿ღ、最基础的产品✿✿ღ，其他的硅片产品也都是在抛光片的基础上二次加工产生的✿✿ღ。抛光片去除了表面残留的损伤层小松千春✿✿ღ，实现了硅片表面的平坦化✿✿ღ，可用于制作存储芯片✿✿ღ、功率器件及外延片的衬底材料✿✿ღ。

　　外延片是在抛光片衬底上生长一层单晶硅✿✿ღ，这层单晶硅称为外延层;在外延层上注入基区✿✿ღ、发射区等等✿✿ღ。

　　因为✿✿ღ，在双极型器件和集成电路中✿✿ღ，为了减小集电极串联电阻✿✿ღ，以降低饱和压降与功耗✿✿ღ。可用于通用处理器芯片✿✿ღ、图形处理器芯片✿✿ღ、二极管✿✿ღ、IGBT功率器件的制造;SOI硅片能够减少寄生电容和漏电现象✿✿ღ，消除闩锁效应✿✿ღ。

　　在MOSFET及其集成电路中✿✿ღ，主要是为了降低导通压降与功耗ballbet贝博体育app下载✿✿ღ，有时是为了隔离的需要✿✿ღ。在CMOS-IC芯片中✿✿ღ，比较多地倾向于采用SOI衬底片✿✿ღ，主要是为了减弱或者避免闩锁效应✿✿ღ，同时也可以抑制短沟道效应✿✿ღ，这对于ULSI具有重要的意义✿✿ღ，被用于射频前端芯片✿✿ღ、功率器件✿✿ღ、汽车电子等领域✿✿ღ。

　　绝缘体上硅还用于航天电子✿✿ღ、导弹等武器系统的控制和卫星电子系统的新型硅材料✿✿ღ，实现了CMOS和双极电路的全介质隔离✿✿ღ，具有无闭锁✿✿ღ、高速✿✿ღ、低功耗✿✿ღ、高封装密度✿✿ღ、抗辐射✿✿ღ、耐高温(300度)优点✿✿ღ。

　　硅片制造工序为:拉晶—切片—磨片—倒角—刻蚀—抛光—清洗—检测✿✿ღ，其中拉晶✿✿ღ、抛光和检测为硅片制造核心环节✿✿ღ。

　　2018年全球硅片销售金额为114亿美(其中中国大陆半导体硅片9.96亿美元)✿✿ღ，同比2017年增长30.65%✿✿ღ，其中每平方英寸单价为0.89美元✿✿ღ，较2017年增长21%✿✿ღ。

　　全球半导体硅片市场主要集中在几家大企业✿✿ღ，行业集中度高✿✿ღ，技术壁垒较高✿✿ღ。2018前5大硅片厂商合计95%市场份额✿✿ღ，行业前五名企业的市场份额分别为:日本信越化学市场份额28%✿✿ღ，日本SUMCO市场份额25%✿✿ღ，德国Siltronic市场份额14%✿✿ღ，中国台湾环球晶圆市场份额为14%✿✿ღ，韩国SKSiltron市场份额占比为11%✿✿ღ，法国Soitec为4%✿✿ღ。

　　工艺制程反应半导体制造技术先进性✿✿ღ，目前能够量产的最先进工艺是台积电的5nm✿✿ღ，国内半导体代工厂最新先进的是中芯国际的14nm✿✿ღ。此处的14nm✿✿ღ、5nm是指芯片内部的晶体管的栅长✿✿ღ，通俗讲就是芯片内部的最小线宽✿✿ღ。

　　从工艺制程组成看ballbet贝博体育app下载✿✿ღ，全球40%的半导体代工厂收入来自40nm及以下的先进工艺制程✿✿ღ，这个比例将来会提升✿✿ღ。

　　生产功率半导体主要使用6英寸和8英寸硅片✿✿ღ，微控制器使用8英寸硅片✿✿ღ，逻辑芯片和存储芯片则需要12英寸硅片✿✿ღ，因此随着半导体技术的发展和市场需求的变化✿✿ღ，目前硅片正向大尺寸趋势发展✿✿ღ。

　　2018年全球12英寸硅片需求平均值要在600-650万片/月✿✿ღ，而8英寸硅片需求平均值在550-600万片/月✿✿ღ。

　　就技术角度来看✿✿ღ，12英寸硅片需求主要被NAND和DRAM所驱动✿✿ღ，从市场角度来讲ballbet贝博体育app下载✿✿ღ，智能手机的存储量逐渐增长以及对数据传输的依赖✿✿ღ，促进了固态硬盘(SSD)对原有机械硬盘(HDD)的替代;传感器在智能手机中的运用也起到了一定的作用✿✿ღ。8英寸硅片被更多的运用在了汽车电子领域小松千春✿✿ღ，如ADAS系统与车载娱乐的普及✿✿ღ，加剧了市场对逻辑电路以及高精度元器件的需求✿✿ღ，长期来看8英寸硅片也依然有巨大需求✿✿ღ。

　　一般情况下✿✿ღ，半导体制造厂商不会轻易扩产✿✿ღ，产能在1年左右的短期内是稳定的✿✿ღ，当半导体景气度来临✿✿ღ，产能决定公司的收入✿✿ღ。

　　截至2019年Q3✿✿ღ，全球主要半导体代工厂产能排名:台积电✿✿ღ、联电✿✿ღ、中芯国际✿✿ღ、世界先进✿✿ღ、华虹半导体✿✿ღ。

　　一是上游IC设计费用越来越高✿✿ღ。先进制程满足为设备提供了良好的功耗比✿✿ღ，但是IC设计费用越来越高✿✿ღ，代际设计费用增速也越来越高✿✿ღ。例如7nm芯片设计成本超过3亿美元✿✿ღ，华为mate20麒麟980芯片就是用台积电的7nm工艺制程✿✿ღ，麒麟980是由超过1000名半导体工程师组成的团队历时3年时间✿✿ღ、经历超过5000次的工程验证才成功应用✿✿ღ。

　　IBS的测算要是基于3nm开发出NVIDIAGPU设计成本达15亿美元✿✿ღ。从芯片设计经济效益看✿✿ღ，7nm是长期存在节点✿✿ღ，5nm/3nm的功耗性能面积成本难达到平衡点✿✿ღ，除非有超额的出货量来均摊成本✿✿ღ。

　　14nm之前✿✿ღ，每18个月进步一代的制程✿✿ღ，性价有50%的提升✿✿ღ，14nm之后✿✿ღ，趋势就已经逐渐衰微了✿✿ღ。

　　例如✿✿ღ，当处理器速度提升1倍✿✿ღ，但用户体验到的速度达不到1倍✿✿ღ。用户体验是一个完整系统✿✿ღ，处理器性能发挥收到内存✿✿ღ、系统软件✿✿ღ、网络等限制✿✿ღ。

　　工艺尺寸的升级需要光刻系统配合✿✿ღ，7nm后光刻系统已经从DUV转向EUV升级✿✿ღ，投资成本急剧增加✿✿ღ，例如三星7nm产线亿美元升级Hwaseong的晶圆厂✿✿ღ，需要8台EUV✿✿ღ，每套EUV系统15亿人民币✿✿ღ。

　　另外✿✿ღ，工艺升级晶体管升级也要创新✿✿ღ，14nm开创了FinFET✿✿ღ，3nm需要GAA经晶体管结构✿✿ღ，晶体管级的创新对代工厂的产线来说是彻底的改造✿✿ღ。

　　技术路线符合客户需求——客户希望代工厂的投入✿✿ღ、发展方向符合客户技术发展方向;对现有工艺差异化技术需求✿✿ღ。

　　扩大客户投资价值——客户希望从每一代技术中获得更多价值✿✿ღ，充分利用设计每个技术节点所需的大量投资✿✿ღ。

　　财务稳健确保供应——客户希望代工厂的财务稳健✿✿ღ，以满足未来十年芯片生产需求✿✿ღ。考虑以上因素✿✿ღ，格罗方德✿✿ღ、联电都放弃14/12nm以下的开发✿✿ღ。

　　未来半导体工艺发展有两个方向✿✿ღ，一是继续追求先进制程小型化✿✿ღ，典型代表台积电✿✿ღ、三星✿✿ღ、英特尔✿✿ღ、中芯国际;二是聚焦特色工艺的满足多样化需求✿✿ღ，实现人与环境的互动✿✿ღ，例如华虹半导体✿✿ღ、联电✿✿ღ、格罗方德✿✿ღ、世界先进✿✿ღ。

　　半导体厂商模式分为只有设计无制造的Fabless模式和有设计有制造的IDM✿✿ღ。Fabless✿✿ღ、IDM✿✿ღ、系统厂商都是代工厂的客户✿✿ღ。

　　2019年中国大陆半导体代工市场规模预计在110亿美元同比增长14.6%✿✿ღ。2019年全球Fabless半导体代工需求为1260亿美元✿✿ღ，同比增长13.5%✿✿ღ，其中

　　中国市场需求为280亿美元✿✿ღ，同比增长21.7%✿✿ღ。DIM厂商产能不足的时候外找代工厂✿✿ღ，一些system厂商自己做芯片✿✿ღ，例如汇川(变频器)✿✿ღ、合肥阳光(电源)✿✿ღ、英威腾(变频器)✿✿ღ，这些终端系统商为了减低成本✿✿ღ，保证供应链✿✿ღ，自己设计芯片交给代工厂制造✿✿ღ。

　　半导体代工增速超半导体行业增速✿✿ღ，2013~2019年✿✿ღ，全球半导体增长34%✿✿ღ，而Fabless需求(对应代工厂收入)增加83%✿✿ღ。

　　2019年Q3全球十大晶圆厂排名为:台积电✿✿ღ、三星✿✿ღ、格罗方德✿✿ღ、联电✿✿ღ、中芯国际✿✿ღ、高塔✿✿ღ、华虹✿✿ღ、世界先进✿✿ღ、力晶✿✿ღ、东部高科✿✿ღ。

　　中长期看✿✿ღ，作为科技制高点的半导体将成为国内和全球贸易✿✿ღ、科技的焦点✿✿ღ，在实业和资本市场都将不会平静✿✿ღ。理解了半导体产业✿✿ღ，才能把握科技发展趋势✿✿ღ。

　　在深入研究半导体行业之前✿✿ღ，我们首先明确行业基本概念✿✿ღ。半导体包括光电子✿✿ღ、传感器✿✿ღ、微电子;其中的微电子是重中之重✿✿ღ。集成电路(IntegratedCircuit✿✿ღ，简称IC)是微电子中的核心✿✿ღ，CPU✿✿ღ、GPU✿✿ღ、FPGA✿✿ღ、NPU等都属于此类ballbet贝博体育app下载✿✿ღ，一块芯片上包含很多晶体管✿✿ღ。广义芯片指光电子✿✿ღ、传感器✿✿ღ、微电子产品✿✿ღ，狭义芯片单指集成电路✿✿ღ。

　　2018年集成电路占半导体84%份额✿✿ღ，在集成电路中✿✿ღ，存储器✿✿ღ、逻辑电路✿✿ღ、微处理器✿✿ღ、模拟电路分别占40%✿✿ღ、28%✿✿ღ、17%✿✿ღ、15%✿✿ღ。

　　从芯片需求看✿✿ღ，亚太地区占60%的市场需求✿✿ღ，一是因为日本✿✿ღ、韩国✿✿ღ、中国大陆✿✿ღ、中国台湾地区拥有众多IC下游产业✿✿ღ，是全球工厂;二是亚太地区人口众多✿✿ღ，电子设备市场需求大✿✿ღ。

　　2018年美国芯片公司依然主导了整个芯片市场✿✿ღ，全球市场份额占比超过50%✿✿ღ。IC设计公司按照是否拥有工厂✿✿ღ，分为无晶圆工厂的fabless模式✿✿ღ，有晶圆工厂的IDM模式ballbet贝博体育app下载✿✿ღ。

　　2019年全球Fabless半导体代工需求为1260亿美元✿✿ღ，同比增长13.5%✿✿ღ，其中中国市场需求为280亿美元✿✿ღ，同比增长21.7%✿✿ღ。

　　DIM厂商产能不足的时候外找代工厂✿✿ღ，一些system厂商自己做芯片✿✿ღ，例如汇川(变频器)✿✿ღ、合肥阳光(电源)✿✿ღ、英威腾(变频器)✿✿ღ，这些终端系统商为了减低成本✿✿ღ，保证供应链✿✿ღ，自己设计芯片交给代工厂制造✿✿ღ。

　　半导体代工增速超半导体行业增速✿✿ღ，2013~2019年✿✿ღ，全球半导体增长34%✿✿ღ，而Fabless需求(对应代工厂收入)增加83%✿✿ღ。

　　2019年Q3全球十大晶圆厂排名为:台积电✿✿ღ、三星✿✿ღ、格罗方德✿✿ღ、联电小松千春✿✿ღ、中芯国际✿✿ღ、高塔✿✿ღ、华虹✿✿ღ、世界先进✿✿ღ、力晶✿✿ღ、东部高科✿✿ღ。

　　美国无晶圆厂芯片公司占据全球68%分市场份额✿✿ღ，而美国有晶圆厂芯片公司占据全球46%分市场份额✿✿ღ，两者合计市场份额未52%✿✿ღ。

　　排名第二的是韩国✿✿ღ，无晶圆厂✿✿ღ、有晶圆厂全球市场份额分别为不到1%✿✿ღ、35%✿✿ღ，合计市场份额27%✿✿ღ。第三名的日本✿✿ღ，无晶圆厂半导体产业链✿✿ღ，✿✿ღ、有晶圆厂全球市场份额分别为不到1%✿✿ღ、9%✿✿ღ，合计市场份额7%✿✿ღ。欧盟的无晶圆厂BALLBET全站app✿✿ღ，✿✿ღ、有晶圆厂全球市场份额分别为2%✿✿ღ、7%✿✿ღ，合计市场份额6%✿✿ღ。

　　中国大陆✿✿ღ，无晶圆厂小松千春✿✿ღ、有晶圆厂全球市场份额分别为13%✿✿ღ、不到1%✿✿ღ，合计市场份额3%✿✿ღ，中国大陆IC公司主要为无晶圆厂公司✿✿ღ。

　　2018全球fabless芯片设计公司前十名公司中✿✿ღ，美国占据6家✿✿ღ，中国大陆只有海思✿✿ღ，中国台湾有3家✿✿ღ。

　　细分领域龙头市值都超过百亿美元晶圆制程✿✿ღ，✿✿ღ，CPU龙头英特尔✿✿ღ、GPU龙头英伟达✿✿ღ、模拟芯片龙头德州仪器等✿✿ღ。

　　3.车载类的因为认证要求和时间长✿✿ღ，难度大✿✿ღ。例如MCU在消费✿✿ღ、物联网领域有替代✿✿ღ，替代办法是将MCU里面集成wifi✿✿ღ、蓝牙功能✿✿ღ，但用于车载很难✿✿ღ。

　　从产品分类看✿✿ღ，分为数字✿✿ღ、模拟与数模混合✿✿ღ、射频✿✿ღ、功率器件✿✿ღ、光电器件✿✿ღ、传感器与微机电系统集成电路✿✿ღ。我们以四个角度看国内的投资机会:

　　从上到下芯片含的晶体管个数越少✿✿ღ、功能趋于单一化✿✿ღ、工艺越简单✿✿ღ、单价相对降低✿✿ღ，国内的设计企业的难度越小✿✿ღ。例如国内指纹识别芯片✿✿ღ、只有一个器晶体管的二极管✿✿ღ、三极管等✿✿ღ。

　　我们以最典型✿✿ღ、通用的应用在汽车小松千春✿✿ღ、家电✿✿ღ、工业设备等领域的MCU为例✿✿ღ，国内MCU主要在中低端领域✿✿ღ，高端领域很少✿✿ღ。

　　因为✿✿ღ，MCU的价格占整机成本的比例非常小✿✿ღ，MCU价格低(最低1元左右)✿✿ღ，国产MCU与进口MCU的价格差距已经不足以驱动高端用户选择新公司的✿✿ღ、不成熟的国产MCU✿✿ღ，出现“越不用越不成熟✿✿ღ，越不成熟越不用”的恶性循环✿✿ღ。

　　国内投资机会在于具有优质合作伙伴的公司✿✿ღ，因为国内有MCU应用大市场✿✿ღ。消费电子✿✿ღ、工业控制✿✿ღ、汽车电子✿✿ღ、物联网✿✿ღ、人工智能等✿✿ღ，在中国都有大量的开发团队和配套的支持体系✿✿ღ，以及广泛的消费群体和应用场景✿✿ღ。

　　我们在生态的边界中论述过✿✿ღ，芯片不同于其他硬件产品可以直接卖给客户✿✿ღ，大部分需要经销商✿✿ღ、方案商来销售✿✿ღ，需要很多的合作伙伴✿✿ღ。其逻辑是:应用需求越多✿✿ღ、解决方案提供商越多✿✿ღ、芯片设计公司的产品推广力度就越大✿✿ღ。

　　随着半导体行逐渐成熟✿✿ღ，格局趋于稳定✿✿ღ，通过并购增加扩大规模成为主要手段✿✿ღ。因为✿✿ღ，理论上半导体具有规模效应✿✿ღ，规模越大✿✿ღ，边际成本降低✿✿ღ。但是✿✿ღ，这要分情况✿✿ღ，规模是单领域的规模扩大✿✿ღ，还是多领域的扩大✿✿ღ。

　　根据ICInsights的统计小松千春✿✿ღ，大部分公司营业利润和收入之间没有相关性✿✿ღ。下图说明通过扩大规模来提升利润率的措施并不有效✿✿ღ。

　　聚焦细分领域的并购ballbet贝博体育app下载✿✿ღ，营业利润率提升✿✿ღ。那些通过收购和剥离✿✿ღ，聚焦细分领域✿✿ღ，实现业务专业化的公司✿✿ღ，利润率会提升✿✿ღ。最典型的是模拟芯片的龙头德州仪器✿✿ღ，40多年前的德州仪器能够供应所有的半导体产品✿✿ღ，而从2000年以来✿✿ღ，德州仪器通过并购重组✿✿ღ，重心聚焦模拟和电源产品✿✿ღ，营业利润率从2005年10%提升到2018年的45%✿✿ღ。

　　2018年NXP的高性能混合信号占比超达到96%✿✿ღ，这项收入主要来自汽车和安全这两个主要领域✿✿ღ，该收入占比从2009年的52%提升到2018年的96%✿✿ღ，相应地✿✿ღ，恩智浦的营业利润率(调整商誉摊销后)从2011年的6.2%逐渐上升到2018年的44.2%✿✿ღ。

　　追求多样化的并购✿✿ღ，利润率并未提升✿✿ღ。为了增长和多样化产品组合而进行收购的公司营业利润率并未改善✿✿ღ。英特尔在主营业务PC和服务器的微处理器基础上✿✿ღ，在新领域中展开收购✿✿ღ，例如收购安全性业务的McAfee✿✿ღ，嵌入式软件的WindRiver✿✿ღ，FPGA的Altera✿✿ღ，这些收购增加的收入占比达到14%✿✿ღ，但是✿✿ღ，并没有带来营业利润率的增加✿✿ღ，这也能解释✿✿ღ，为什么过去十年里✿✿ღ，英特尔的估值并未获得提升✿✿ღ。

　　综上✿✿ღ，那些能够聚焦主业进行规模扩张的公司✿✿ღ，可以通过扩大规模来降低成本✿✿ღ，提升营业利润率✿✿ღ，公司的价值能够提升✿✿ღ，是值得投资的标的✿✿ღ。而那些通过并购✿✿ღ，来追求业务多样化的公司小松千春✿✿ღ，并没有能带来利润率的提升✿✿ღ，也就没有价值的提升✿✿ღ，不是较好的投资标的✿✿ღ。