集成电路产业链投资全景图乐晴智库

集成电路(integratedcircuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

▌我国在集成电路各个细分领域的现况

1)设计:细分领域具备亮点,核心关键领域设计能力不足,长期来看可透过海外合作、并购与产业链整合逐步提升高端关键芯片竞争力;

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,短期内可通过与非美海外企业合作,降低对美国的依赖;

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,判断可从政策扶持+海外并购两方面积极整合;

4)封测:最先能实现自主可控的领域,受贸易战影响较低,上市公司有望通过规模效应成为全球龙头;

5)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,未来可通过资本扩充+人才集聚向第一梯队进军。

总的来说,虽然部分领域有短期对策,但整体而言国内半导体从设计到制造端的发展仍是长期抗战;长期除了通过依靠资金支持与内需市场之外,也需要通过积极寻求国际合作等方式,强化自身在重要领域的技术实力。百度搜索“乐晴智库”获得更多行业报告。

▌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。

年美国IC设计公司占据了全球约53%的最大份额,ICInsight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设计公司在年的总销售额中占16%,与年持平。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50fablessIC设计公司中,中国公司数量明显上涨,从年1家增加至年10家,呈现迅速追赶之势。

年全球前十大FablessIC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。

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。

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。

▌设备

从下游判断:

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。

年6月,国务院颁发了《国家集成电路产业发展推进纲要》,提出设立国家集成电路产业基金——“大基金“,大基金首期实际募集规模.2亿,投资覆盖了集成电路全部产业链,截至17年9月,大基金累计投资55个项目,承诺出资亿元,实际出资亿元,其中芯片制造占比65%、设计业17%、封测业10%、装备材料业8%;

并且大基金引导地方政府投资,截至17年6月,由“大基金”撬动的地方集成电路产业投资基金(包括筹建中)达亿元。政策带动IC产业链的兴起,设备厂商景气度必然上升,据SEMI的统计显示,年,中国大陆占全球半导体设备销售量的15%,排在全球第3。

经测算,在建产线带来半导体设备投资额亿美元。

半导体设备主要由存量和增量市场拉动,目前中国新建产线投资是主要的新增半导体设备市场。

存量市场主要以中芯国际,华力微等国内现有产线的资本支出为主,增量来自于已经公布的国内计划新建的晶圆厂,-年中国大陆地区共有16条12寸在建晶圆线,投资的晶圆厂以Foundry(中芯国际,华力微,联电)和IDM(长江存储,合肥睿力,福建晋华)为主。

从营收判断:

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%。

17年全球半导体设备前十二大厂商(按营收排名)中包括三家美国(AppliedMaterials、LAMResearch、KLA-Tenor)、六家日本公司(TokyoElectron、迪恩仕、日立高新、HitachiKokusai、大福、Nikon)、一家荷兰公司(ASML)、一家韩国公司(SEMES),通过分析营收可知:

1)行业景气度持续向上:大部分厂商17年营收增长两位数以上,其中韩国的SEMES17年同比增长%;

2)从地域上来看,前十二大厂商10-20%比重营收来源于中国大陆,侧面说明中国半导体设备国产化率低,进口依赖程度高;并且,据SEMI统计,中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%。

国内半导体设备厂商起步晚,整体规模较小。

根据中国电子专用设备工业协会的统计,年我国前十大半导体设备厂商共完成销售48.34亿元,与国内设备市场规模相距甚远。

年体量最大的中电科和晶盛机电营收在10亿左右体量徘徊,根据SEMI公布的数据显示,年全球半导体设备销售额达.2亿美元,而中国企业占全球半导体设备市场的份额较小。

整体而言,在光刻机上,中国技术水平依然落后,国产化率极低,且高端的EUV光刻机只能从ASML采购。通过后期追赶,部分设备实现了从0到1国产化突破,部分国产设备市占率提升明显。

年之前我国半导体设备基本全靠进口,随后我国通过设立了“02专项“实现了部分设备国产化的道路,缩小了与国际领先水平的差距—介质刻蚀机方面:中微半导体进入7nm制程,成为台积电五大供货商之一;

硅刻蚀机方面,北方华创进入中芯国际28nm生产线;沈阳拓荆量产12英寸65nm的PECVD设备等。

封装制程工艺设备:刻蚀机、PVD、光刻机、清洗机等关键设备已经基本实现国产化,根据SEMI的数据显示,蚀刻设备国产化率从10年0%提升到16年的96%,封装PVD设备从12年0%提升到16年的68%。

国产设备已形成初步产业链成套布局,部分设备实现批量应用,预计部分设备在短期1-2年內可逐步实现订单转移。

国内设备在关键领域实现了产业链成套布局—曝光Liho、刻蚀ETCH、薄膜CVD、湿法WET、检测、热处理、测试等环节,且部分工艺制程能够满足国内客户的需求,目前已有多项产品已经批量出货,其中主要的厂商有北方华创、中微半导体、睿励科仪和上海盛美半导体等。

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。

▌材料

国内半导体材料领域的现况如下:

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%。

16年半导体材料市场规模亿美金,中国市场规模占比超过20%。根据SEMI数据,年半导体材料市场为亿美元,其中晶圆制造材料市场为亿美元、封装材料市场为亿美元,同比增长3.1%、1.4%。国内半导体半导体材料市场年总规模达亿人民币,在占全球半导体材料市场规模比重超过20%。

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——AirLiquid、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。

上市公司在部分细分领域上比肩国际领先,高端领域仍未实现突破。通过对比国内外供应商,我们可将半导体材料分为三大类:

(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。

(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。

已经实现国产化的半导体材料典例——靶材:

简单来说靶材是高速核能粒子轰击的目标材料,是溅射工艺中必备的重要原材料,按照化学成分,可以分为金属、合金及陶瓷靶材。

从市场规模来看,半导体靶材占半导体材料市场规模的3%,据SEMI数据测算,半导体靶材全球市场空间约为12.5亿美元,国内市场空间约为11亿人民币。

从市场格局来看,人才+资金+技术+客户认证壁垒导致靶材市场呈现垄断格局,以霍尼韦尔(美国)、日矿金属(日本)、东曹(日本)等为代表的溅射靶材生产商占据全球绝大部分市场份额。

从国内来看,通过政策的扶持(计划、02专项),国内高纯溅射靶材企业早实现0的突破,掌握先进技术,成为国际市场上不可忽视的力量——江丰电子、有研新财、安泰科技等。

技术比肩国际、但仍未大批量供货的产品—硅片:

技术部分比肩国际水平,但在大尺寸硅片生产及量产上与国外仍有差距。

硅片是集成电路的载体,硅片按照尺寸可分为4、5、6、8、12英寸等,不同尺寸,对设备和工艺的要求不同。从市场结构来说,硅片占据了原材料35%比例。

从全球格局来看,硅材料市场呈现垄断态势,根据ICinsight数据,16年全球前五大半导体硅片份额高达92%(信越化工27%、SUMCO26%、环球晶圆17%、Sitronic13%、LG9%),从产品规格来看,国际领先厂商掌握12英寸硅片生产技术——信越化工能实现nmSOI硅片的产品和,Sumco能提供nm的高纯度抛光硅片、退火晶片和外延片,nm的SOI硅片。

国内来看,大陆企业主要生产低端的6英寸的硅片,在高端领域,部分产品尺寸已经取得了可喜的进展,我们根据公司各大


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