一個朋友給筆者打電話:“中興停牌你知道不?美國政府禁止中興采購了”。此時筆者的注意力還集中在今年女生節(jié)新出的條幅上,不以為然的答道:"看到報道了,估計美國政府也就做做樣子吧"。然而兩天過后,事件發(fā)酵,先有中興網(wǎng)友爆出,除了不允許采購芯片之外,美國供應(yīng)商已經(jīng)全面停止對中興的技術(shù)支持:不再回復(fù)郵件,打電話過去,對方說,“你的郵件我就當(dāng)沒看到,電話以后也別打了,否則我會有麻煩?!苯又?,看到中興宣布正在配合美國政府申請出口許可,雖然這種申請通常會被駁回。再后來,聽說ARM這家英國公司,因為公司大部分研發(fā)放在美國,也被迫停止對中興的支持和商務(wù)合作。如此種種,讓筆者深吸一口涼氣,看來這次美國玩兒真的了。
對于這次事件的反應(yīng),有些人認(rèn)為沒什么大不了,努比亞沒了高通,不是還有中興微電子么,用自己的唄。有些人認(rèn)為,最好全部禁運,此刻正是國產(chǎn)芯片的好機會。但筆者卻認(rèn)為,若美國政府的斷貨制裁持續(xù)過久,會帶來中興乃至整機產(chǎn)業(yè)的滅頂之災(zāi)。所謂皮之不存毛將焉附,對于國產(chǎn)芯片而言,若失去國產(chǎn)整機廠作應(yīng)用支撐,又談何發(fā)展機會。所以,目前當(dāng)務(wù)之急是讓美國政府盡快解除禁運,度過眼下難關(guān),再圖將來。
雖然這些年,國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進,自給率逐年提高。華為海思最新的麒麟芯片可以和高通驍龍820一比高下;龍芯積累了十多年,也終于可以和北斗衛(wèi)星一起上天;隨便拆開一個藍牙音箱、機頂盒、冰箱洗衣機,里面的核心芯片已經(jīng)大部分是國產(chǎn)品牌。但不可忽視的現(xiàn)狀是,這些國產(chǎn)芯片的成功應(yīng)用大多在消費類領(lǐng)域。在對穩(wěn)定性和可靠性要求很高的通信、工業(yè)、醫(yī)療以及軍事的大批量應(yīng)用中,國產(chǎn)芯片距離國際一般水平差距較大。尤其是一些技術(shù)含量很高的關(guān)鍵器件:高速光通信接口、大規(guī)模FPGA、高速高精度ADC/DAC等領(lǐng)域,還完全依賴美國供應(yīng)商。
進入二十一世紀(jì)第二個十年,西方國家遏制中國,限制高技術(shù)產(chǎn)品出口中國的瓦森納協(xié)議依然生效。上述幾種芯片是限制出口的重災(zāi)區(qū)。如果想看看中國這幾個方向的真實水平,每年查查瓦森納協(xié)議的更新就可以了。而現(xiàn)代相控陣?yán)走_里面,他們都是必需品,只能通過”你懂的”渠道獲得。每生產(chǎn)一臺國產(chǎn)示波器,里面的ADC都需要美國政府的同意才能進口,同時要承諾不被轉(zhuǎn)做軍事用途。打開中興、華為出產(chǎn)的基站,電路板上除了幾顆數(shù)字基帶芯片是自產(chǎn)的,通信鏈路上RF,PLL,ADC/DAC乃至外圍測量電源電壓的芯片都見不到國產(chǎn)供應(yīng)商的身影。雖然整機廠通過自產(chǎn)基帶芯片掌握核心算法,但是,卻無法解決被國外芯片供應(yīng)商“卡脖子”的問題。了解整機產(chǎn)業(yè)的人都知道,一臺基站假如有100顆芯片,其中只要有1顆被禁運,整臺基站就無法交付。就算找到團隊重新設(shè)計,根據(jù)IC研發(fā)的固有規(guī)律,一顆芯片從設(shè)計、測試到量產(chǎn)至少要1年以上,高可靠性的工業(yè)級芯片需要時間更長。如果制裁持續(xù)1年,這期間中興的所有產(chǎn)品全面斷貨,合同無法履行,完全沒有收入,結(jié)果不言而喻。唇亡齒寒,就算國產(chǎn)ICer們一年后把芯片給中興做出來,又有什么用呢?這一次,美國政府是捏住了中興的脈門。
誠然,這些年來中國電子整機行業(yè)水平突飛猛進。華為超越愛立信成為世界第一大通信設(shè)備公司。逼的其他幾家公司只能不斷合并,最后中興得以擠進世界前四。聯(lián)影、邁瑞等國產(chǎn)大型醫(yī)療器械的產(chǎn)品水平直逼GE、飛利浦等巨頭。國產(chǎn)雷達完成主動相控陣的跨越式超越,052C/052D、殲16等高性能武器服役,其雷達制式和性能已經(jīng)直逼美國,超越歐洲和俄羅斯。就在軍迷們彈冠相慶,褲衩紅的不能再紅的時候,不能掩蓋的事實是缺”芯”的命門其實一直掌握在美國人手中。
縱覽歷史,中國電子整機產(chǎn)業(yè)的突破其實也是電子技術(shù)演進和世界分工變化的結(jié)果。電子設(shè)備的核心是算法、軟件和硬件。算法和軟件有其自身的特點,中國人依靠聰明和勤奮容易完成趕超。客戶需要一個feature,華為可以連夜派工程師加班編寫;都是4G基站,華為可以做到一鍵配置完成,而對手需要按照操作手冊一步步完成。早年的華為靠這些逐步建立起市場優(yōu)勢。而硬件隨著IC技術(shù)的發(fā)展,芯片集成的功能越來越多,實際上技術(shù)含量都集中到了芯片中。以前一塊電路板上上百個元件,調(diào)試和良率都是門檻,而現(xiàn)在變成一兩顆芯片。只要你能買到芯片,照著參考電路設(shè)計一下,八成能用。除了軍用的高端芯片,華為中興之流幾乎可以買到世界上最先進的商用芯片。盡管有瓦森納協(xié)議,但美國供應(yīng)商們在巨大的利益誘惑面前,也在幫助我們想辦法繞過限制。于是,買了一流的芯片,就有了一流的硬件,再加上勤奮鑄就的軟件和聰明凝聚的算法,打敗懶惰的歐洲通信商們就是順理成章的事情。于是中國成了世界工廠,有著世界上最大的半導(dǎo)體消費市場。但3月7日,美國政府的制裁來了,我們才發(fā)現(xiàn),世界領(lǐng)先的整機產(chǎn)業(yè)實際上是建立在沙子一般的地基之上,皇帝的新衣被人扒的一干二凈。
互聯(lián)網(wǎng)我們有BAT可以和facebook/google過過招,電子整機有華為中興可以對抗思科愛立信,IT行業(yè)里面為什么獨獨集成電路,沒有能跟美國抗衡的能力呢?這還要從IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的特點來說起。IC設(shè)計相對于互聯(lián)網(wǎng)和整機設(shè)備,有兩個重要特點,試錯成本高和排錯難度大?;ヂ?lián)網(wǎng)做一個app,可以一天出一個版本,有些bug沒關(guān)系,第2天就可以修復(fù),試錯和修改的成本幾乎為零。整機硬件的電路板設(shè)計周期在1天到1個月之間,生產(chǎn)周期在3天到2周之間,出了錯重新投板費用在幾百到幾千之間,最多數(shù)萬塊錢。而IC設(shè)計,不算架構(gòu)設(shè)計,從電路設(shè)計開始,到投片,最少要半年時間。投片送到工廠加工生產(chǎn),一般要2個月到3個月。最重要的是一次投片的費用最少也要數(shù)十萬元,先進工藝高達一千萬到幾千萬。如此高的試錯和時間成本對一次成功率的要求極高,不得不把流程拖長,反復(fù)驗證,需要多個工種密切配合,團隊中一個人出錯,3個月后回來的芯片可能就是一塊兒石頭。修改一輪,又三個月出去了。
與試錯成本高并存的是排錯難度大。互聯(lián)網(wǎng)編個軟件,調(diào)試起來幾乎可以在程序任意地方設(shè)斷點,查看變量當(dāng)時的狀態(tài)或者打出log。硬件電路板上,幾乎任何一根信號線可以拉到示波器上看波形。而一顆手指甲蓋大小的芯片,里面有上億個晶體管,而最終能在電路板上測量到的信號線卻只有十幾根到幾百根。如何根據(jù)這少得可憐的信息,推理出哪個晶體管設(shè)計錯誤,難度不言而喻。
兩大特點導(dǎo)致對IC從業(yè)人員的素質(zhì)要求極高,試錯周期長需要邏輯嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度,排錯難度大需要一套科學(xué)的實驗方法。而這兩方面,恰恰是國內(nèi)教育的軟肋。過分重視知識的記憶,而忽略邏輯和方法。所以當(dāng)軟件工程師們靠自己的聰明和勤奮,不斷快速迭代的時候,ICer們卻經(jīng)常遇到豬隊友的困惑,導(dǎo)致原地打轉(zhuǎn)。加班已經(jīng)不能再多,卻還是一次次的delay,上市時間依然落后。更有很多bug無法找到原因,反復(fù)投片實驗也無結(jié)果,最后只能以項目失敗收場。
高難度的產(chǎn)業(yè)背后蘊藏的是巨大的利益和商業(yè)價值。集成電路被譽為電子工業(yè)的糧食,除了對國家和行業(yè)安全有著巨大的意義,利潤率也隨著技術(shù)含量水漲船高。芯片本身的材料是二氧化硅,成本極低,上面凝聚的技術(shù)就決定了利潤。消費類芯片產(chǎn)品一般毛利率在30%~40%,工業(yè)用產(chǎn)品一般能在50%~60%以上,更有甚者,以高性能模擬芯片為主的美國Linear公司,平均毛利率能達到90%!很多我們無法設(shè)計的芯片,例如高端交換芯片,毛利率都在99%以上。一旦中美開戰(zhàn),即便沒有禁運,美國政府利用行政手段把自己電子武器的批量成本壓到我們的1/10是分分鐘的事情,細(xì)思極恐。
嘗試突破
我們一直努力,從未放棄。
高校。有些高性能關(guān)鍵器件芯片規(guī)模不大,看起來挺適合高校來作為突破的主力軍。但多年下來,業(yè)內(nèi)公認(rèn)是高校的水平不如工業(yè)界。這不是中國特有的,美國也這樣。這和前述集成電路產(chǎn)業(yè)的特點密切相關(guān)。高校的優(yōu)勢是出新idea,對于算法這類領(lǐng)域挺合適,仿真實驗看到結(jié)果快且準(zhǔn),仿出來有效果基本實際就會有效,頂多實現(xiàn)復(fù)雜度太高。芯片試錯成本高,流程長,參與協(xié)作的工種多,任何一個環(huán)節(jié)出問題,就看不到好結(jié)果。能把一個芯片做成業(yè)界普遍水平,不掉坑里,就已經(jīng)不容易,需要多年積累。學(xué)生們積累少,縱有好的idea,往往躲不過路上無數(shù)的暗坑,還沒看到idea的效果,就死在半路了。學(xué)校的特長是做更前沿的研究,適合彎道超車。而集成電路恰恰不好彎道超車,尤其是模擬芯片,你不解決100MHz的問題,到200MHz的時候那些問題還在。
仿制、抄襲。軍迷們引以為自豪的山寨能力,就是看美軍有什么,我們就抄一個。集成電路也可以抄,學(xué)名反向設(shè)計。雖然芯片很小,電路密度極大,但仍然可以通過顯微、照相等方式獲得他的全部版圖信息,然后復(fù)制一份,送到工廠生產(chǎn),似乎看起來就可以得到一模一樣的產(chǎn)品了。其實不然,版圖相當(dāng)于軟件編譯后的機器代碼,可讀性很差,無法了解其原理和架構(gòu)。而版圖提取本身存在物理誤差和人為錯誤,尤其對于高性能的模擬混合信號芯片,對工藝又非常敏感,稍有不一致都可能導(dǎo)致芯片性能和良率的巨大差異。而此時設(shè)計人員無法了解原理,定位錯誤猶如一個盲人在大海里撈針。軍工研究所普遍采用這種方法,每次反向猶如一場賭博,有時候做出來OK最好,一旦出現(xiàn)問題,基本束手無策。所以多年下來,除了電路比較簡單的射頻和功放芯片,上述高性能PLL,ADC等關(guān)鍵器件反向成功,能量產(chǎn)裝備的例子寥寥無幾。
科研項目。國家近十幾年來,一直通過863/973/核高基等國家級科研計劃對關(guān)鍵器件進行支持,投入巨大。后期也要求工業(yè)界和整機廠加入,以解決應(yīng)用脫節(jié)的問題。但這些年下來,真正能量產(chǎn)并轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品的成果寥寥。究其原因,一個是目標(biāo)脫節(jié)。IC界有個說法,實驗室測試通過只是邁出了一小步,到量產(chǎn)還有巨大的工作量??蒲许椖恐恍枰谠u審的時候能夠提供幾顆樣片,演示出所需性能即可拿到尾款。而工業(yè)級應(yīng)用需要在各種溫度和環(huán)境變化條件下保持性能穩(wěn)定,以及解決批量生產(chǎn)的良率問題。如何保證量產(chǎn)是需要從設(shè)計一開始就考慮的,有些科研單位選擇的架構(gòu)本身就決定了成果只能交差,而不能量產(chǎn)。二是指標(biāo)脫節(jié)??蒲许椖康牧㈨梿挝徊豢紤]國內(nèi)實際水平,盲目追趕世界領(lǐng)先水平。不管上一周期的項目是否完成,今年的指標(biāo)一定要更近一步。申請單位惡意競爭,不考慮自身實力,申請時競報指標(biāo),誰提的指標(biāo)高誰拿到項目,才不管2年以后如何交差。這樣的制度下,本來按照已有技術(shù)積累,做100MHz還能量產(chǎn),指標(biāo)競價完成后目標(biāo)變成500MHz,最后誰都搞不定。
人才引進。2000年前后,國家利用人才政策吸引海外留學(xué)人員歸國創(chuàng)業(yè)。這期間有陳大同、武平回來創(chuàng)立了展訊,魏述然回來創(chuàng)立了銳迪科等一批國產(chǎn)IC設(shè)計公司。這批公司一開始也許有想做工業(yè)級產(chǎn)品、關(guān)鍵器件的雄心,但很快發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)環(huán)境不合適,中國整機還沒有強大到今天華為中興的地位,市場容量小,技術(shù)可靠性要求高,design-in周期長,所以這批中成功活下來的這批企業(yè)都是靠消費類市場和08年附近一波中國山寨手機熱潮完成了原始積累,進入良性循環(huán)。然而對于引入工業(yè)級、關(guān)鍵器件的人才就沒有那么一帆風(fēng)順。
首先合適的人選就非常少。例如在美國,由于瓦森納協(xié)議的限制,華人無法進入ADI/TI等公司最核心的ADC產(chǎn)品研發(fā)部門,即使在他們設(shè)立在中國的研發(fā)中心,大陸工程師可以通過網(wǎng)絡(luò)看到絕大部分母公司的設(shè)計,但高性能的ADC產(chǎn)品除外。這簡直是90年代氣象局被玻璃房子鎖住超級計算機的另一個翻版。
2009年從美國ADI公司回來了一位李博士,通過非法手段帶回了高性能DAC產(chǎn)品的版圖,一下子提高了國產(chǎn)DAC產(chǎn)品的性能指標(biāo)。但2013年事件被曝光,遭到ADI和美國政府的抗議。李事件導(dǎo)致美國政府對華人參與關(guān)鍵器件研發(fā)的控制更加嚴(yán)格,并對往來中國的留學(xué)生進行更嚴(yán)格的審查,相繼查出Vanchip剽竊RFMD事件和天大教授張浩被FBI誘捕事件,不論是真是假,對海外留學(xué)生歸國從事關(guān)鍵器件研發(fā)造成了心里陰影,很多人為了保住往來美國的人身自由,放棄參與國內(nèi)高性能的關(guān)鍵器件研發(fā)工作的機會。
于此同時,在國際市場上,華為中興需要遵守國際知識產(chǎn)權(quán)的游戲規(guī)則,李的方法和產(chǎn)品無法被正規(guī)整機廠采用,實際上并沒有解決工業(yè)界的問題。相反華為中興對引入國產(chǎn)供應(yīng)商在知識產(chǎn)權(quán)上更加擔(dān)心,要求國產(chǎn)廠家自證清白,有的甚至到了要求國產(chǎn)供應(yīng)商的創(chuàng)始人不能有ADI/TI履歷的夸張地步,進一步導(dǎo)致國產(chǎn)替代進度的嚴(yán)重落后。最后,在沒有知識產(chǎn)權(quán)問題的軍用領(lǐng)域,由于受2013年被曝光的影響,到目前還沒有看到李博士的產(chǎn)品被裝備使用,甚是可惜。
整機廠自己努力。國內(nèi)真正算在高性能關(guān)鍵器件領(lǐng)域有所突破的應(yīng)該只有華為旗下的海思了。海思因為有華為不計成本的投入,麒麟的成就眾所周知,在高速光通信及交換芯片上也有突破,已經(jīng)在慢慢從低端蠶食broadcom等多年來構(gòu)筑的技術(shù)壁壘。但之前任總的一篇講話中,給海思的定位是備胎,任總要求華為一定要用最好的器件給客戶提供最好的性能,海思做不到性能最優(yōu)就不采用。實際上這個思路,筆者覺得是有問題的。芯片行業(yè)有個特點,很多問題在實驗室是測不出來的,必須在大規(guī)模應(yīng)用的時候才能發(fā)現(xiàn)、改進和提高。如果一看指標(biāo)不好就不用,那永遠沒有機會發(fā)現(xiàn)問題,那這個備胎永遠是個紙糊的,一上路就碎。實際上,正是華為終端部門被要求捏著鼻子也要用K3V2,才成就了今天的麒麟。
國家層面也看到了上述問題,2013年9月國務(wù)院副總理馬凱調(diào)研集成電路產(chǎn)業(yè),隨后國家出臺了新的集成電路產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃。改為成立產(chǎn)業(yè)基金,通過股權(quán)投資的方式對集成電路企業(yè)進行幫助。同時以紫光為首的國內(nèi)民營資本結(jié)合政府基金,開始了國際市場上的瘋狂掃貨。展訊、RDA、OmniVision等企業(yè)紛紛被收歸旗下。但時光轉(zhuǎn)到2015年,紫光和大基金系的掃貨開始遇到障礙,收購美光,西數(shù),試圖以此突破nandflash產(chǎn)業(yè)遇挫,華潤報價Farchild被拒。連飛利浦照明業(yè)務(wù)的收購也因為美國政府擔(dān)心功率半導(dǎo)體技術(shù)外泄而終止。回過頭來看,除了展訊這類本來就是國內(nèi)公司、OmniVision本來就是華人公司,國家通過收購的方式并未采購到貨真價實的核心技術(shù),更不要說可以有軍事用途的射頻、ADC等關(guān)鍵器件技術(shù),可以斷定美國人是不可能賣的。
如何破局?
對于突破集成電路高性能關(guān)鍵器件,筆者認(rèn)為有三個因素:有足夠的資金支持,有整機廠的通力合作和有耐心的團隊。
資金怎么解決,“十八大”要求讓市場在資源配置中起決定性作用。芯片研發(fā)是高投入高風(fēng)險,最后運氣好才有高產(chǎn)出?,F(xiàn)在政府通過大基金的方式來決定資源分配,并不一定總能選中最后的勝利者,而且有國有資產(chǎn)保值增值的壓力,道德風(fēng)險,都會讓其投資行為走形。另外,國資的大規(guī)模投入還會造成擠出效應(yīng),減少民營資本在產(chǎn)業(yè)中的投入量。
筆者認(rèn)為最好的方式還是吸引民間資本。民間資本只要有足夠大的市場,足夠大的利潤,他就會心動。而一開始團隊技術(shù)水平跟先進水平有差距,無法參與全球競爭,可以攫取的市場規(guī)模必然沒有那么大。這個時候應(yīng)該是國家出馬,通過補貼和獎勵整機廠商的方式,在不損害整機廠家成本競爭力的前提下,在初期允許國產(chǎn)芯片商賣一個高價,獲得超額利潤,彌補巨額研發(fā)的投入,吸引民間資本進入。后期,根據(jù)芯片累計裝備的數(shù)量,逐步減少補貼,最后達到市場定價,進入國際市場參與競爭。這種政策好處是錢肯定都花到有競爭力的市場主體中,誰最后裝備,誰做的東西能用,就補貼誰。當(dāng)然要注意防范騙補的問題。
至于研發(fā)風(fēng)險和選擇錯誤風(fēng)險,讓民間資本來去承擔(dān)。民資花自己的錢,自然會慎重選擇團隊,即使研發(fā)失敗,也能坦然接受。這樣一份國家補貼,可以吸引多份民間投資,只要其中一份兒成功量產(chǎn),國家就賺到了。
當(dāng)然所有的前提是我們還有一個強大的,有國際競爭力的整機產(chǎn)業(yè)。只有他們,才有動力去試用還在襁褓中的國產(chǎn)IC。筆者在推廣國產(chǎn)IC的過程中,最感動的就是這群整機廠家的技術(shù)人員,不需要任何的利益驅(qū)動,他們是發(fā)自內(nèi)心的愿意去幫助國產(chǎn)IC,有時上司都允許放棄了,他們還加班加點幫助國產(chǎn)供應(yīng)商查找問題。
塞翁失馬,焉知非福。也許多年后回過頭來看,這次中興事件對國產(chǎn)IC產(chǎn)業(yè)是個轉(zhuǎn)折點。但不管怎樣,當(dāng)下真心希望他能度過難關(guān)。
延伸閱讀:國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)究竟如何,這篇分析最全!
本文內(nèi)容來光大證券,作者光大電子楊明輝團隊。
摘要
周期性波動向上,市場規(guī)模超4000億美元
半導(dǎo)體是電子產(chǎn)品的核心,信息產(chǎn)業(yè)的基石。半導(dǎo)體行業(yè)因具有下游應(yīng)用廣泛、生產(chǎn)技術(shù)工序多、產(chǎn)品種類多、技術(shù)更新?lián)Q代快、投資高風(fēng)險大等特點,產(chǎn)業(yè)鏈從集成化到垂直化分工越來越明確,并經(jīng)歷了兩次空間上的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。全球半導(dǎo)體行業(yè)大致以4-6年為一個周期,景氣周期與宏觀經(jīng)濟、下游應(yīng)用需求以及自身產(chǎn)能庫存等因素密切相關(guān)。2017半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模突破4000億美元,存儲芯片是主要動力。
供需變化漲價蔓延,創(chuàng)新應(yīng)用驅(qū)動景氣周期持續(xù)
半導(dǎo)體本輪漲價的根本原因為供需變化,并沿產(chǎn)業(yè)鏈傳導(dǎo),漲價是否持續(xù)還是看供需,NAND隨著產(chǎn)能釋放價格有所降低,DRAM、硅片產(chǎn)能仍吃緊漲價有望持續(xù)。展望未來,隨著物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、汽車電子、5G、AR/VR及AI等多項創(chuàng)新應(yīng)用發(fā)展,半導(dǎo)體行業(yè)有望保持高景氣度。
提高自給率迫在眉睫,大國戰(zhàn)略推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展
國內(nèi)半導(dǎo)體市場接近全球的三分之一,但國內(nèi)半導(dǎo)體自給率水平非常低,特別是核心芯片極度缺乏,國產(chǎn)占有率都幾乎為零。芯片關(guān)乎到國家安全,國產(chǎn)化迫在眉睫。2014年《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新技術(shù)研發(fā)提升至國家戰(zhàn)略高度。大基金首期投資成果顯著,撬動了地方產(chǎn)業(yè)基金達5000億元,目前大基金二期募資已經(jīng)啟動,募集金額將超過一期,推動國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
大陸設(shè)計制造封測崛起,材料設(shè)備重點突破
經(jīng)過多年的發(fā)展,國內(nèi)半導(dǎo)體生態(tài)逐漸建成,設(shè)計制造封測三業(yè)發(fā)展日趨均衡。設(shè)計業(yè):雖然收購受限,但自主發(fā)展迅速,群雄并起,海思展訊進入全球前十。制造業(yè):晶圓制造產(chǎn)業(yè)向大陸轉(zhuǎn)移,大陸12寸晶圓廠產(chǎn)能爆發(fā)。代工方面,雖然與國際巨頭相比,追趕仍需較長時間,但中芯國際28nm制程已突破,14nm加快研發(fā)中;存儲方面,長江存儲、晉華集成、合肥長鑫三大存儲項目穩(wěn)步推進。封測業(yè):國內(nèi)封測三強進入第一梯隊,搶先布局先進封裝。設(shè)備:國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售快速穩(wěn)步增長,多種產(chǎn)品實現(xiàn)從無到有的突破,星星之火等待燎原。材料:國內(nèi)廠商在小尺寸硅片、光刻膠、CMP材料、濺射靶材等領(lǐng)域已初有成效;大尺寸硅片國產(chǎn)化指日可待。
1、周期性波動向上,市場規(guī)模超4000億美元
1.1、半導(dǎo)體是電子產(chǎn)品的核心,信息產(chǎn)業(yè)的基石
從晶體管誕生,再到集成電路
計算機的基礎(chǔ)是1和0,有了1和0,就像數(shù)學(xué)有了10個數(shù)字,語言有了26個字母,人類基因有了AGCT,通過編碼和邏輯運算等便可以表示世間萬物。1946年的第一臺計算機是通過真空管實現(xiàn)了1和0,共使用了18800個真空管,大約是一間半的教室大,六只大象重。
通過在半導(dǎo)體材料里摻入不同元素,1947年在美國貝爾實驗室制造出全球第一個晶體管。晶體管同樣可以實現(xiàn)真空管的功能,且體積比電子管縮小了許多,用電子管做的有幾間屋子大的計算機,用晶體管已縮小為幾個機柜了。
把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個管殼內(nèi),成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu),這便是集成電路,也叫做芯片和IC。集成電路中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。
集成電路發(fā)明者為杰克·基爾比(基于鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基于硅(Si)的集成電路)。當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)大多數(shù)應(yīng)用的是基于硅的集成電路。
1965年,戈登·摩爾(GordonMoore)預(yù)測未來一個芯片上的晶體管數(shù)量大約每18個月翻一倍(至今依然基本適用),這便是著名的摩爾定律誕生。1968年7月,羅伯特·諾伊斯和戈登·摩爾從仙童(Fairchild)半導(dǎo)體公司辭職,創(chuàng)立了一個新的企業(yè),即英特爾公司,英文名Intel為“集成電子設(shè)備(integratedelectronics)”的縮寫。
電子產(chǎn)品的核心,信息產(chǎn)業(yè)的基石
以智能手機為例,諸如驍龍、麒麟、蘋果A系列CPU為微元件,手機基帶芯片和射頻芯片是邏輯IC;通常所說的2G或者4G運行內(nèi)存RAM為DRAM,16G或者64G存儲空間為NANDflash;音視頻多媒體芯片為模擬IC。以上這些統(tǒng)統(tǒng)是屬于半導(dǎo)體的范疇。
半導(dǎo)體位于電子行業(yè)的中游,上游是電子材料和設(shè)備。半導(dǎo)體和被動元件以及模組器件通過集成電路板連接,構(gòu)成了智能手機、PC等電子產(chǎn)品的核心部件,承擔(dān)信息的載體和傳輸功能,成為信息化社會的基石。
半導(dǎo)體主要分為集成電路和半導(dǎo)體分立器件。半導(dǎo)體分立器件包括半導(dǎo)體二極管、三極管等分立器件以及光電子器件和傳感器等。
集成電路可分為數(shù)字電路、模擬電路。一切的感知:圖像,聲音,觸感,溫度,濕度等等都可以歸到模擬世界當(dāng)中。很自然的,工作內(nèi)容與之相關(guān)的芯片被稱作模擬芯片。除此之外,一些我們無法感知,但客觀存在的模擬信號處理芯片,比如微波,電信號處理芯片等等,也被歸類到模擬范疇之中。比較經(jīng)典的模擬電路有射頻芯片、指紋識別芯片以及電源管理芯片等。數(shù)字芯片包含微元件(CPU、GPU、MCU、DSP等),存儲器(DRAM、NANDFlash、NORFlash)和邏輯IC(手機基帶、以太網(wǎng)芯片等)。
1.2、集成電路工序多、種類多、換代快、投資大
簡單的講,電子制造產(chǎn)業(yè)包括:原材料砂子-硅片制造-晶圓制造-封裝測試-基板互聯(lián)-儀器設(shè)備組裝。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要為設(shè)計、制造、封測以及上游的材料和設(shè)備。
集成電路產(chǎn)業(yè)主要有以下特征:制造工序多、產(chǎn)品種類多、技術(shù)換代快、投資大風(fēng)險高。
生產(chǎn)工序多:核心產(chǎn)業(yè)鏈流程可以簡單描述為:IC設(shè)計公司根據(jù)下游戶(系統(tǒng)廠商)的需求設(shè)計芯片,然后交給晶圓代工廠進行制造,這些IC制造公司主要的任務(wù)就是把IC設(shè)計公司設(shè)計好的電路圖移植到硅晶圓制造公司制造好的晶圓上。完成后的晶圓再送往下游的IC封測廠,由封裝測試廠進行封裝測試,最后將性能良好的IC產(chǎn)品出售給系統(tǒng)廠商。
具體來說,可以細(xì)分為以下環(huán)節(jié):
>IC設(shè)計:根據(jù)客戶要求設(shè)計芯片
IC設(shè)計可分成幾個步驟,依序為:規(guī)格制定→邏輯設(shè)計→電路布局→布局后模擬→光罩制作。規(guī)格制定:品牌廠或白牌廠的工程師和IC設(shè)計工程師接觸,提出要求;邏輯設(shè)計:IC設(shè)計工程師完成邏輯設(shè)計圖;電路布局:將邏輯設(shè)計圖轉(zhuǎn)化成電路圖;布局后模擬:經(jīng)由軟件測試,看是否符合規(guī)格制定要求;光罩制作:將電路制作成一片片的光罩,完成后的光罩即送往IC制造公司。
>IC制造:將光罩上的電路圖轉(zhuǎn)移到晶圓上
IC制造的流程較為復(fù)雜,過程與傳統(tǒng)相片的制造過程有一定相似主要步驟包括:薄膜→光刻→顯影→蝕刻→光阻去除。薄膜制備:在晶圓片表面上生長數(shù)層材質(zhì)不同,厚度不同的薄膜;光刻:將掩膜板上的圖形復(fù)制到硅片上。光刻的成本約為整個硅片制造工藝的1/3,耗費時間約占整個硅片工藝的40~60%;
>IC封測:封裝和測試
封裝的流程大致如下:切割→黏貼→切割焊接→模封。切割:將IC制造公司生產(chǎn)的晶圓切割成長方形的IC;黏貼:把IC黏貼到PCB上;焊接:將IC的接腳焊接到PCB上,使其與PCB相容;模封:將接腳模封起來;
產(chǎn)品種類多。從技術(shù)復(fù)雜度和應(yīng)用廣度來看,集成電路主要可以分為高端通用和專用集成電路兩大類。高端通用集成電路的技術(shù)復(fù)雜度高、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、通用性強,具有量大面廣的特征。它主要包括處理器、存儲器,以及FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)、AD/DA(模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換)等。專用集成電路是針對特定系統(tǒng)需求設(shè)計的集成電路,通用性不強。每種專用集成電路都屬于一類細(xì)分市場,例如,通信設(shè)備需要高頻大容量數(shù)據(jù)交換芯片等專用芯片;汽車電子需要輔助駕駛系統(tǒng)芯片、視覺傳感和圖像處理芯片,以及未來的無人駕駛芯片等。
技術(shù)更新?lián)Q代快。根據(jù)摩爾定律:當(dāng)價格不變時,集成電路上可容納的元器件數(shù)目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,從而要求集成電路尺寸不斷變小。
芯片的制程就是用來表征集成電路尺寸的大小的一個參數(shù),隨著摩爾定律發(fā)展,制程從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90納米、65納米、45納米、32納米、28納米、22納米、14納米,一直發(fā)展到現(xiàn)在的10納米、7納米、5納米。目前,28nm是傳統(tǒng)制程和先進制程的分界點。
以臺積電為例,晶圓制造的制程每隔幾年便會更新?lián)Q代一次。近幾年來換代周期縮短,臺積電2017年10nm已經(jīng)量產(chǎn),7nm將于今年量產(chǎn)。蘋果iPhoneX用的便是臺積電10nm工藝。除了晶圓制造技術(shù)更新?lián)Q代外,其下游的封測技術(shù)也不斷隨之發(fā)展。
除了制程,建設(shè)晶圓制造產(chǎn)線還需要事先確定一個參數(shù),即所需用的硅片尺寸。硅片根據(jù)其直徑分為6寸(150mm)、8寸(200mm)、12寸(300mm)等類型,目前高端市場12寸為主流,中低端市場則一般采用8寸。晶圓制造產(chǎn)線的制程和硅片尺寸這兩個參數(shù)一旦確定下來一般無法更改,因為如果要改建,則投資規(guī)模相當(dāng)于新建一條產(chǎn)線。
投資大風(fēng)險高。根據(jù)《集成電路設(shè)計業(yè)的發(fā)展思路和政策建議》,通常情況下,一款28nm芯片設(shè)計的研發(fā)投入約1億元~2億元,14nm芯片約2億元~3億元,研發(fā)周期約1~2年。對比來看,集成電路設(shè)計門檻顯著高于互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品研發(fā)門檻?;ヂ?lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)企業(yè)的A輪融資金額多在幾百萬元量級,集成電路的設(shè)計成本要達到億元量級。但是,相比集成電路制造,設(shè)計的進入門檻又很低,一條28nm工藝集成電路生產(chǎn)線的投資額約50億美元,20nm工藝生產(chǎn)線高達100億美元。
集成電路設(shè)計存在技術(shù)和市場兩方面的不確定性。一是流片失敗的技術(shù)風(fēng)險,即芯片樣品無法通過測試或達不到預(yù)期性能。對于產(chǎn)品線尚不豐富的初創(chuàng)設(shè)計企業(yè),一顆芯片流片失敗就可能導(dǎo)致企業(yè)破產(chǎn)。二是市場風(fēng)險,芯片雖然生產(chǎn)出來,但沒有猜對市場需求,銷量達不到盈虧平衡點。對于獨立的集成電路設(shè)計企業(yè)而言,市場風(fēng)險比技術(shù)風(fēng)險更大。對于依托整機系統(tǒng)企業(yè)的集成電路設(shè)計企業(yè)而言,芯片設(shè)計的需求相對明確,市場風(fēng)險相對較小。
1.3、全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與產(chǎn)業(yè)鏈變遷
半導(dǎo)體行業(yè)因具有下游應(yīng)用廣泛,生產(chǎn)技術(shù)工序多、產(chǎn)品種類多、技術(shù)更新?lián)Q代快、投資高風(fēng)險大等特點,疊加下游應(yīng)用市場的不斷興起,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈從集成化到垂直化分工越來越明確,并經(jīng)歷了兩次空間上的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。
1.起源,美國,垂直整合模式
1950s,半導(dǎo)體行業(yè)于起源于美國,主要由系統(tǒng)廠商主導(dǎo)。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最初形態(tài)為垂直整合的運營模式,即企業(yè)內(nèi)設(shè)有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所有的制造部門,僅用于滿足企業(yè)自身產(chǎn)品的需求。
2.家電,美國→日本,IDM模式
1970s,美國將裝配產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到日本,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)镮DM(IntegratedDeviceManufacture,集成器件制造)模式,即負(fù)責(zé)從設(shè)計、制造到封裝測試所有的流程。與垂直整合模式不同,IDM企業(yè)的芯片產(chǎn)品是為了滿足其他系統(tǒng)廠商的需求。隨著家電產(chǎn)業(yè)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相互促進發(fā)展,日本孵化了索尼、東芝等廠商。我國大部分分立器件生產(chǎn)企業(yè)也采用該類模式。
3.PC,美日→韓國、***地區(qū),代工模式
1990s,隨著PC興起,存儲產(chǎn)業(yè)從美國轉(zhuǎn)向日本后又開始轉(zhuǎn)向了韓國,孕育出三星、海力士等廠商。同時,***積體電路公司成立后,開啟了晶圓代工(Foundry)模式,解決了要想設(shè)計芯片必須巨額投資晶圓制造產(chǎn)線的問題,拉開了垂直代工的序幕,無產(chǎn)線的設(shè)計公司(Fabless)紛紛成立,傳統(tǒng)IDM廠商英特爾、三星等紛紛加入晶圓代工行列,垂直分工模式逐漸成為主流,形成設(shè)計(Fabless)→制造(Foundry)→封測(OSAT)三大環(huán)節(jié)。
4.智能手機,全球--->中國大陸
2010s,隨著大陸智能手機品牌全球市場份額持續(xù)提升,催生了對半導(dǎo)體的強勁需求,加之國家對半導(dǎo)體行業(yè)的大力支持以及人才、技術(shù)、資本的產(chǎn)業(yè)環(huán)境不斷成熟,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)醞釀第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,即向大陸轉(zhuǎn)移趨勢逐漸顯現(xiàn)。
人力成本是產(chǎn)業(yè)鏈變遷和轉(zhuǎn)移的重要動力
韓國和***地區(qū)的集成電路產(chǎn)業(yè)均從代工開始,代工選擇的主要因素便是人力成本,當(dāng)時韓國和***地區(qū)的人力成本相比于日本低很多,封測業(yè)便開始從日本轉(zhuǎn)移到韓國、***地區(qū)。同樣由于人力成本的優(yōu)勢,在21世紀(jì)初,封測業(yè)已經(jīng)向國內(nèi)轉(zhuǎn)移,可以說已經(jīng)完成了當(dāng)年韓國、***地區(qū)的發(fā)展初期階段。勞動力密集型的IC封測業(yè)最先轉(zhuǎn)移;而技術(shù)和資金密集型的IC制造業(yè)次之,轉(zhuǎn)移后會相差1-2代技術(shù);知識密集型的IC設(shè)計一般很難轉(zhuǎn)移,技術(shù)差距顯著,需要靠自主發(fā)展。
1.4、4-6年周期性波動向上,突破4000億美元
4-6年為1個周期性波動向上
費城半導(dǎo)體指數(shù)(SOX)由費城交易所創(chuàng)立于1993年,有20家企業(yè)的股票被列入該指數(shù),為全球半導(dǎo)體業(yè)景氣主要指標(biāo)之一,其走勢與全球半導(dǎo)體銷售額的走勢基本相同。
根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織(WSTS)數(shù)據(jù)披露,全球半導(dǎo)體銷售額于1994年突破1000億美元,2000年突破2000億美元,2010年將近3000億美元,預(yù)計2017年將會突破4000億美元,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大,逐漸成為一個超級巨無霸的行業(yè)。
從全球半導(dǎo)體銷售額同比增速上看,全球半導(dǎo)體行業(yè)大致以4-6年為一個周期,景氣周期與宏觀經(jīng)濟、下游應(yīng)用需求以及自身產(chǎn)能庫存等因素密切相關(guān)。
2017突破4000億美元,存儲芯片是主要動力
據(jù)WSTS數(shù)據(jù),2017年世界半導(dǎo)體市場規(guī)模為4086.91億美元,同比增長20.6%,首破4000億美元大關(guān),創(chuàng)七年以來(2010年為年增31.8%)的新高。
其中,集成電路產(chǎn)品市場銷售額為3401.89億美元,同比增長22.9%,大出業(yè)界意料之外,占到全球半導(dǎo)體市場總值的83.2%的份額。存儲器電路(Memory)產(chǎn)品市場銷售額為1229.18億美元,同比增長60.1%,占到全球半導(dǎo)體市場總值的30.1%,超越歷年占比最大的邏輯電路(1014.13億美元),也印證了業(yè)界所謂的存儲器是集成電路產(chǎn)業(yè)的溫度計和風(fēng)向標(biāo)之說。
半導(dǎo)體分立器件(D-O-S)方面,市場為685.02億美元,同比增長10.1%,占到全球半導(dǎo)體市場總值的16.8%,主要得益于功率器件等推動分立器件(DS)市場銷售額同比增長10.7%以及MEMS、射頻器件、汽車電子、AI等推動傳感器市場(Sensors)銷售額同比增長15.9%。
據(jù)ICInsights報道,DRAM2017年平均售價(ASP)同比上漲77%,銷售總值達720億美元,同比增長74%;NANDFlash2017年平均售價(ASP)同比上漲38%,銷售總額達498億美元,同比增長44%,NORFlash為43億美元,導(dǎo)致全球存儲器總體市場上揚增長58%。如若扣除存儲器售價上揚的13%,則2017年全球半導(dǎo)體市場同比增長率僅為9%的水平。依靠DRAM和NAND閃存的出色表現(xiàn),三星半導(dǎo)體在2017年第二季度超越英特爾,終結(jié)英特爾20多年雄踞半導(dǎo)體龍頭位置的記錄。
從區(qū)域上看,WSTS數(shù)據(jù)顯示北美(美國)地區(qū)市場銷售額為864.58億美元,同比增長31.9%,增幅提升36.6%,居全球首位,占到全球市場的21.2%的份額,起到較大的推動作用。其他地區(qū)(主要為中國)銷售額為2478.34億美元,同比增長18.9%,占到全球市場總值的60.6%。
半導(dǎo)體帶動上游設(shè)備創(chuàng)歷史新高。據(jù)SEMI預(yù)測,2017年半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額為559億美元,比2016年增長35.6%。2018年,半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額達到601億美元,比2017年增長7.5%。
2、供需變化漲價蔓延,創(chuàng)新應(yīng)用驅(qū)動景氣周期持續(xù)
2.1、供需變化沿產(chǎn)業(yè)鏈傳導(dǎo),漲價持續(xù)蔓延擴展
本輪漲價的根本原因為供需反轉(zhuǎn),并沿產(chǎn)業(yè)鏈傳導(dǎo),從存儲器中DRAM和NAND供不應(yīng)求漲價導(dǎo)致上游12寸硅片供不應(yīng)求漲價,12寸晶圓代工廠漲價,NOR漲價,12寸硅片不足用8寸硅片代替,導(dǎo)致8寸硅片漲價,8寸晶圓代工廠漲價,傳導(dǎo)下游電源管理IC、LCD/LED驅(qū)動IC、MCU、功率半導(dǎo)體MOSFET等漲價,漲價持續(xù)蔓延。此外,2017Q4加密幣挖礦芯片半路殺出搶12寸晶圓先進制程產(chǎn)能。
2.1.1、存儲器:供不應(yīng)求漲價開始,是否持續(xù)還是看供需
存儲器主要包括DRAM、NANDFlash和NORFlash。其中DRAM約占存儲器市場53%,NANDFlash約占存儲器市場42%,而NORFlash僅占3%左右。DRAM即通常所說的運行內(nèi)存,根據(jù)下游需求不同主要分為:標(biāo)準(zhǔn)型(PC)、服務(wù)器(Server)、移動式(mobile)、繪圖用(Graphic)和消費電子類(Consumer)。NANDFlash即通常所說的閃存,根據(jù)下游需求不同主要分為:存儲卡/UFD、SSD、嵌入式存儲和其他。
存儲器的漲價由供不應(yīng)求開始,是否持續(xù)還得看供需。
DRAM
需求端:下游智能手機運行內(nèi)存不斷從1G到2G、3G、4G升級導(dǎo)致移動式DRAM快速需求增長,同時APP應(yīng)用市場快速發(fā)展導(dǎo)致服務(wù)器內(nèi)存需求增長。
供給端:DRAM主要掌握在三星、海力士、美光等幾家手中,呈現(xiàn)寡頭壟斷格局,三星市占率約為45%。2016年Q3之前,DRAM價格一路走低,所有DRAM廠商都不敢貿(mào)然擴產(chǎn)。供不應(yīng)求導(dǎo)致DRAM價格從2016年Q2/Q3開始一路飆升,DXI指數(shù)從6000點上漲到如今的30000點。DXI指數(shù)是集邦咨詢于2013年創(chuàng)建反映主流DRAM價格的指數(shù)。
展望2018年上半年,因DRAM三大廠產(chǎn)能計劃趨于保守,2018年新增投片量僅約5-7%,實質(zhì)新產(chǎn)能開出將落于下半年,導(dǎo)致上半年供給仍然受限,整體市場仍然吃緊;SK海力士決議在無錫興建新廠,最快產(chǎn)能開出時間落在2019年,我們預(yù)計在2018年上半年服務(wù)器內(nèi)存價格仍然會延續(xù)漲價的走勢。
2018Q1移動式內(nèi)存價格可能會有較明顯影響。在大陸智能手機出貨疲弱的大環(huán)境影響下,雖然整體DRAM仍呈現(xiàn)供貨吃緊的狀態(tài),但以三星為首率先調(diào)整對大陸智能手機廠商的報價,移動式內(nèi)存的漲幅已較先前收斂,從原先的5%的季成長縮小為約3%。
NANDFlash
需求端:下游智能手機閃存存不斷從16G到32G、64G、128G甚至256G升級導(dǎo)致嵌入式存儲快速需求增長,同時隨著SSD在PC中滲透率提升導(dǎo)致SSD需求快速增長。
供給端:2016和2017年為NANDFlash從2D到3DNAND制程轉(zhuǎn)化年,產(chǎn)能存在逐漸釋放的過程,主要廠商有三星、東芝、美光和海力士,三星同樣是產(chǎn)業(yè)龍頭,市占率約為37%。
展望未來,智能手機銷售增速疲軟,2018年上半年NAND需求恐不如預(yù)期,隨著3D產(chǎn)能不斷開出,市況將轉(zhuǎn)變成供過于求,導(dǎo)致NANDFlash價格持續(xù)走跌的機率升高。
NORFlash
雖然NORFLASH市場份額較小,但是由于代碼可在芯片內(nèi)執(zhí)行,仍然常常用于存儲啟動代碼和設(shè)備驅(qū)動程序。需求端:隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧應(yīng)用(智能家居、智慧城市、智能汽車)、無人機等廠商導(dǎo)入NORFlash作為儲存裝置和微控制器搭配開發(fā),NORFlash需求持續(xù)增長。供給端:一方面由于DRAM和NAND搶食硅片產(chǎn)能,導(dǎo)致NORFlash用12寸硅片原材料供不應(yīng)求漲價;另一方面,巨頭美光及Cypress紛紛宣布淡出,關(guān)停部分生產(chǎn)線等,產(chǎn)生供給缺口,導(dǎo)致價格上漲。
經(jīng)過近幾年版圖大洗牌,目前旺宏成為產(chǎn)業(yè)龍頭,市占率約24%,CYPRESS(賽普拉斯)市場占有率約21%,美光科技市占率約20%,華邦電居第四位,大陸廠商兆易創(chuàng)新居第五,占有一席之地。從各家公司的產(chǎn)品分布上,最高端NORFLASH產(chǎn)品多由美光、賽普拉斯供應(yīng),應(yīng)用領(lǐng)域以汽車電子居多;華邦、旺宏則以NORFLASH中端產(chǎn)品供應(yīng)為主,應(yīng)用領(lǐng)域以消費電子、通訊電子居多;而兆易創(chuàng)新提供的多為低端產(chǎn)品,主要應(yīng)用在PC主板、機頂盒、路由器、安防監(jiān)控產(chǎn)品等領(lǐng)域。
展望未來,隨著iPhoneX采用AMOLED,需要再搭配一顆NORFlash,預(yù)期AMOLED智能型手機市場滲透率持續(xù)上升,對NORFlash需求的成長空間頗大。近年蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)IOT需要有記憶體搭載,以及車用系統(tǒng)也持續(xù)增加新的需求。兆易創(chuàng)新戰(zhàn)略入股中芯國際,將形成存儲器虛擬“IDM”合作模式,進一步加深雙方合作關(guān)系,有助于保障長期產(chǎn)能供應(yīng),深度受益于NORFlash景氣。
2.1.2、硅片:供需剪刀差形成,從12寸向8寸蔓延
硅片是半導(dǎo)體芯片制造最重要的基礎(chǔ)原材料,在晶圓制造材料成本中占比近30%,是份額最大的材料。
目前主流的硅片為300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6英寸),其中12英寸硅片份額在65-70%左右,8寸硅片占25-27%左右,6寸占6-7%左右。近年來12英寸硅片占比逐漸提升,6和8寸硅片的市場將被逐步擠壓,預(yù)計2020年二者合計占比由2014年的40%左右下降到2020年的30%左右,而更大尺寸450mm(18英寸)產(chǎn)能將在19年開始逐步投建。
硅片尺寸越大,單個硅片上可制造的芯片數(shù)量則越多,同時技術(shù)要求水平也越高。對于300mm硅片來說,其面積大約比200mm硅片多2.25倍,200mm硅片大概能生產(chǎn)出88塊芯片而300mm硅片則能生產(chǎn)出232塊芯片。更大直徑的硅片可以減少邊緣芯片,提高生產(chǎn)成品率;同時,在同一工藝過程中能一次性處理更多的芯片,設(shè)備的重復(fù)利用率提高了。
12英寸硅片主要用于高端產(chǎn)品,如CPUGPU等邏輯芯片和存儲芯片;8英寸主要用于中低端產(chǎn)品,如電源管理IC、LCDLED驅(qū)動IC、MCU、功率半導(dǎo)體MOSFE、汽車半導(dǎo)體等。
硅片供給屬于寡頭壟斷市場,目前全球硅晶圓廠商以日本、***、德國等五大廠商為主,包括日本信越、日本三菱住友SUMCO、環(huán)球晶圓、德國Siltronic、韓國SKSiltronic,前五大供應(yīng)商囊括約90%以上的市場份額。
硅片的下游客戶主要以三星、美光、SK海力士、東芝/WD為代表的存儲芯片制造商和以臺積電、格羅方德、聯(lián)電、力晶科技、中芯國際為代表的純晶圓代工業(yè)者。
需求端:過去十年來硅片需求穩(wěn)定增長。2016與2007年相比,制造一顆IC面積減少了24%以上,2016年IC面積0.044平方英寸/顆,而2007年0.058平方英寸/顆,1年約減少2~3%。但來自終端需求成長,帶動硅片需求量平均每年成長5~7%,故整體硅片面積每年呈3~5%的成長。
供給端:擴產(chǎn)不及時。據(jù)DIGITIMES的數(shù)據(jù),自2006年至2016年上半,半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)長達10年的供給過剩,大多數(shù)硅晶圓供貨商獲利不佳,使得近年來供給端的動作相當(dāng)保守,供應(yīng)商基本沒有擴充產(chǎn)能,2017年受到下游存儲器、ASIC、汽車半導(dǎo)體、功率半導(dǎo)體等需求驅(qū)動,硅片呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,供需反轉(zhuǎn)形成剪刀差,硅片廠去庫存,硅片價格逐漸上升,從12寸向8寸蔓延。
12寸硅片
需求端:ICinsights數(shù)據(jù)顯示全球營運中的12寸晶圓廠數(shù)量持續(xù)成長,2017年全球新增8座12寸晶圓廠開張,到2020年底,預(yù)期全球?qū)⒃傩略?座的12寸晶圓廠運營,讓全球應(yīng)用于IC生產(chǎn)的12寸晶圓廠總數(shù)達到117座。而如果18寸(450mm)晶圓邁入量產(chǎn),12寸晶圓廠的高峰數(shù)量可達到125座左右;而營運中8寸(200mm)量產(chǎn)晶圓廠的最高數(shù)量則是210座(在2015年12月為148座)。根據(jù)SUMCO的數(shù)據(jù),2016下半年全球300mm硅片的需求已經(jīng)達到520萬片/月,2017年和2018年全球300mm硅片的需求分別為550萬片/月和570萬片/月。預(yù)計未來三年300mm硅片需求將持續(xù)增加,2020年新增硅片月需求預(yù)計超過750萬片/月,較2017年增加200萬片/月以上,需求提升36%,從2017-2022年復(fù)合需求增速超過9.7%,值得注意的是,以上測算需求還沒有考慮部分中國客戶。
供給端:根據(jù)SEMI的預(yù)測,2017年和2018年300mm硅片的產(chǎn)能為525萬片/月和540萬片/月。由于2017年之前硅片供大于求,硅片產(chǎn)業(yè)虧多賺少,各大硅片廠擴產(chǎn)意愿低,所以全球硅片的產(chǎn)量增長緩慢。各大廠商以漲價和穩(wěn)固市占率為主要策略,到目前為止僅有SUMCO預(yù)計在2019年上半年增加11萬片/月和Siltronic計劃到19年中期擴產(chǎn)7萬片/月。我們預(yù)計未來幾年12寸硅片的缺貨將是常態(tài)。
漲價:12寸硅片供不應(yīng)求,缺貨成常態(tài),硅片價格逐步上升,下游晶圓廠開始去庫存。信越半導(dǎo)體及SUMCO的12寸硅片簽約價已從2017年的75美元/片上漲至120美元/片,漲幅高達60%。未來幾年硅片供給仍然存在明顯缺口,我們預(yù)計漲價趨勢將持續(xù),2018年12寸硅片將進一步漲價20%-30%左右。
8寸硅片
需求端:2017年上半年8寸晶圓廠整體的需求較平緩,隨著2017年第3季旺季需求顯現(xiàn),預(yù)期隨著硅晶圓續(xù)漲,在LCD/LED驅(qū)動IC、微控制器(MCU)、電源管理IC(PMIC)、指紋辨識IC、CIS影響傳感器等投片需求持續(xù)增加。雖然LCD驅(qū)動IC、PMIC、指紋辨識IC等已出現(xiàn)轉(zhuǎn)向12寸廠投片情況,但多數(shù)上游IC設(shè)計廠基于成本及客制化的考慮,仍以在8寸廠投片為主。Sumco預(yù)計到2020年200mm硅片需求量將達574萬片/月,比2016年底的460萬片/月增加24.78%。
供給端:8寸晶圓制造設(shè)備產(chǎn)能持續(xù)降低,部份關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重缺貨,二手8寸晶圓制造設(shè)備也是供不應(yīng)求。在此情況下,晶圓代工短期廠很難大舉擴增8寸晶圓產(chǎn)能,8寸硅晶圓的擴產(chǎn)需到2018年-2019年才有產(chǎn)出,我們預(yù)計未來幾年8寸硅片也將處于供給緊張狀態(tài)。
漲價:2017年12英寸硅晶圓供不應(yīng)求且價格逐季調(diào)漲,8英寸硅晶圓價格也在2017年下半年跟漲,累計漲幅約10%。在投片需求持續(xù)增加,但擴產(chǎn)有限下,預(yù)期2018年上半年8寸晶圓廠產(chǎn)能整體產(chǎn)能仍吃緊。根據(jù)ESM報道,預(yù)期隨著硅晶圓續(xù)漲價,預(yù)計2018年第1季8寸晶圓代工價格將會調(diào)漲5~10%。
2.1.3、8寸晶圓產(chǎn)品:產(chǎn)品漲價蔓延
8寸硅晶圓短缺以及晶圓廠產(chǎn)能緊缺的影響逐漸向市場滲透,而電源IC、MCU、指紋IC、LED/LCD驅(qū)動芯片、MOSFET等皆為8寸產(chǎn)線。
根據(jù)國際電子商情報道,多家國內(nèi)外原廠發(fā)布了自2018年1月1日起漲價的通知,主要集中在MOSFET、電源IC、LCD驅(qū)動IC等產(chǎn)品,有的漲幅達到了15%-20%。國內(nèi)廠商,富滿電子、華冠半導(dǎo)體、芯電元、芯茂微電子、裕芯電子、南京微盟等對電源IC、LED驅(qū)動IC、MOSFET等產(chǎn)品進行了調(diào)價,其中MOSFET漲幅較大。國際分立器件與被動元器件廠商Vishay決定自2018年1月2日起對新訂單漲價,未發(fā)貨訂單價格也將于3月1日起調(diào)整。
MOSFET:延長交期
根據(jù)富昌電子2017年Q4的市場分析報告指出,低壓MOSFET產(chǎn)品,英飛凌、Diodes,飛兆(安森美)、安森美、安世,ST,Vishay的交期均在延長,交期在16-30周區(qū)間。英飛凌交期16-24周,汽車器件交貨時間為24+周。安世半導(dǎo)體交期20-26周,汽車器件產(chǎn)能限制。Vishay/Siliconix從5&6英寸晶圓廠轉(zhuǎn)型成8英寸晶圓廠,貨期也有改進。高壓MOSFET產(chǎn)品,除IXYS和MS交期穩(wěn)定之外,英飛凌、飛兆/安森美、ST、羅姆、Vishay皆為交期延長。
MCU:恐將缺貨一整年
2017年12月,全球汽車電子芯片龍頭大廠NXP(恩智浦)宣布,從2018年第一季度開始,MCU、汽車電子等產(chǎn)品將會進入漲價通道,漲價幅度5%-10%不等。此外,自2017年以來,全球多家MCU廠商產(chǎn)品出貨交期皆自四個月延長至六個月,日本MCU廠更罕見拉長達九個月。2017年全球電子產(chǎn)品制造業(yè)營運大多相當(dāng)紅火,連日本半導(dǎo)體廠也出現(xiàn)多年不見正成長榮景,帶動IC芯片等電子元件銷量走升。預(yù)估后市于全球汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求不斷爆發(fā)、持續(xù)成長,矽晶圓廠產(chǎn)能滿載下,2018年全球MCU市場,恐將一整年持續(xù)面臨供應(yīng)短缺局面。
LCD驅(qū)動IC:漲價or缺貨
根據(jù)WitsView預(yù)測,一方面,由于晶圓代工廠提高8英寸廠的IC代工費用,IC設(shè)計公司第一季可能跟著被迫向面板廠提高IC報價5~10%,以反映成本上升的壓力。另一方面,隨著物聯(lián)網(wǎng)、車用電子以及智慧家居等需求興起,帶動電源管理與微控制器等芯片用量攀升,已經(jīng)開始擠壓8英寸晶圓廠LCD驅(qū)動IC的投片量。
近年來因面板廠的削價競爭,驅(qū)動IC價格大幅滑落,早已成為晶圓代工廠心中低毛利產(chǎn)品的代名詞,當(dāng)利潤更佳的電源管理芯片或是微控制器的需求崛起,也剛好給了晶圓代工廠一個絕佳的調(diào)整機會,預(yù)估截至2018年第一季,晶圓代工廠驅(qū)動IC的投片量將下修約20%。中低端IT面板用驅(qū)動IC供應(yīng)吃緊,驅(qū)動IC的交期普遍都拉長到10周以上,有可能連帶影響面板的供貨。
2.2、硅含量提升&創(chuàng)新應(yīng)用驅(qū)動,半導(dǎo)體景氣周期持續(xù)
本輪半導(dǎo)體景氣周期以存儲器、硅片等漲價開始,受益于電子產(chǎn)品硅含量提升和下游創(chuàng)新應(yīng)用需求推動,我們認(rèn)為半導(dǎo)體行業(yè)有望得到長效發(fā)展。
2.2.1、硅含量提升
按照ICInsights的預(yù)測,半導(dǎo)體所占電子信息產(chǎn)業(yè)的比例,將由2016年的25%提高到接近2017年的28.1%,將會有更多的元器件被半導(dǎo)體所取代或整合,或者更多的新功能新應(yīng)用被新設(shè)備所采用,半導(dǎo)體對應(yīng)電子產(chǎn)品的重要性越來越大,預(yù)計到2021年,半導(dǎo)體價值量在整機中的占比將上升到28.9%,提升空間廣闊。
以電動汽車為例,據(jù)strategyanalytics2015數(shù)據(jù),傳統(tǒng)汽車的汽車電子成本大約在315美金,而插混汽車和純電動汽車的汽車電子含量增加超過一倍,插混汽車大約703美金,純電動汽車大約719美金。此外,汽車智能化還將進一步提高汽車電子的用量,從而推動半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。
2.2.2、創(chuàng)新應(yīng)用驅(qū)動
根據(jù)SIA數(shù)據(jù),2016全球半導(dǎo)體下游終端需求主要以通信類(含智能手機)占比為31.5%,PC/平板占比為29.5%,消費電子占比13.5%,汽車電子占比11.6%。
展望未來,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)除了傳統(tǒng)3C及PC驅(qū)動外,物聯(lián)網(wǎng)、5G、AI、汽車電子、區(qū)塊鏈及AR/VR等多項創(chuàng)新應(yīng)用將成為半導(dǎo)體行業(yè)長效發(fā)展的驅(qū)動力。
物聯(lián)網(wǎng)IOT:到2020年全球產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到2.93萬億美元
移動通訊商愛立信的數(shù)據(jù)顯示,2015-2021年期間,全球基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)和非蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)設(shè)備年復(fù)合增長率將分別達到27%、22%,增速約為傳統(tǒng)移動電話的7倍。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增長帶動全球市場快速增長。據(jù)ICInsights等機構(gòu)研究,2016年全球具備聯(lián)網(wǎng)及感測功能的物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模為700億美元,比上年增長21%。預(yù)計2017年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到798億美元,增速為14%。2018年全球市場增速將達30%,規(guī)模有望超千億美元。
市場調(diào)研機構(gòu)Gartner數(shù)據(jù)顯示,2017年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達到1.69萬億美元,較2016年增長22%。在新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革帶動下,預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展將保持20%左右的增速,到2020年,全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到2.93萬億美元,年均復(fù)合增長率將達到20.3%。
4、大陸設(shè)計制造封測崛起,材料設(shè)備重點突破
4.1、產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐步完善,三業(yè)發(fā)展日趨均衡
經(jīng)過多年的發(fā)展,通過培育本土半導(dǎo)體企業(yè)和國外招商引進國際跨國公司,國內(nèi)逐漸建成了覆蓋設(shè)計、制造、封測以及配套的設(shè)備和材料等各個環(huán)節(jié)的全產(chǎn)業(yè)鏈半導(dǎo)體生態(tài)。大陸涌現(xiàn)了一批優(yōu)質(zhì)的企業(yè),包括華為海思、紫光展銳、兆易創(chuàng)新、匯頂科技等芯片設(shè)計公司,以中芯國際、華虹半導(dǎo)體、華力微電子為代表的晶圓制造企業(yè),以及長電科技、華天科技、通富微電、晶方科技等芯片封測企業(yè)。
根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù),2017年中國半導(dǎo)體產(chǎn)值將達到5176億元人民幣,年增率19.39%,預(yù)估2018年可望挑戰(zhàn)6200億元人民幣的新高紀(jì)錄,維持20%的年增長速度,高于全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長率。
近年來,國內(nèi)半導(dǎo)體一直保持兩位數(shù)增速,制造、設(shè)計與封測三業(yè)發(fā)展日趨均衡,但我國集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)依然不均衡,制造業(yè)比重過低。2017年前三季度,我國IC設(shè)計、制造、封測的產(chǎn)業(yè)比重分別為37.7%、26%和35.5%,但世界集成電路產(chǎn)業(yè)設(shè)計、制造和封測三業(yè)占比慣例為3∶4∶3。
我國2016年設(shè)計業(yè)占比首次超越封測環(huán)節(jié),未來兩年在AI、5G、物聯(lián)網(wǎng),以及區(qū)塊鏈、指紋識別、CIS、AMOLED、人臉識別等新興應(yīng)用的帶動下,預(yù)估設(shè)計業(yè)占比將在2018年持續(xù)增長至38.8%,穩(wěn)居第一的位置。
制造產(chǎn)業(yè)加速建設(shè),尤其以12寸晶圓廠進展快速。2018年將有更多新廠進入量產(chǎn)階段,整體產(chǎn)值將有望進一步攀升,帶動IC制造的占比在2018年快速提升至28.48%。
封測業(yè)基于產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)、先進技術(shù)演進驅(qū)動,伴隨新建產(chǎn)線投產(chǎn)運營、中國本土封測廠高階封裝技術(shù)愈加成熟、訂單量增長等利多因素帶動,我們預(yù)計2018年封測業(yè)產(chǎn)值增長率將維持在兩位數(shù)水平,封測三巨頭增速將優(yōu)于全行業(yè)。
4.2、設(shè)計:自主發(fā)展,群雄并起
我國部分專用芯片快速追趕,正邁向全球第一陣營。專用集成電路細(xì)分領(lǐng)域眾多,我國能夠趕上世界先進水平的企業(yè)還是少數(shù),這主要有兩類。一是成本驅(qū)動型的消費類電子,如機頂盒芯片、監(jiān)控器芯片等。二是通信設(shè)備芯片,例如,華為400G核心路由器自主芯片,2013年推出時領(lǐng)先于思科等競爭對手,并被市場廣泛認(rèn)可。上述芯片設(shè)計能較好地兼顧性能、功耗、工藝制程、成本、新產(chǎn)品推出速度等因素,具備很強的國際競爭力。但是,在高端智能手機、汽車、工業(yè)以及其他嵌入式芯片市場,我國差距仍然很大。
高端通用芯片與國外先進水平差距大是重大短板。在高端通用芯片設(shè)計方面,我國與發(fā)達國家差距巨大,對外依存度很高。我國集成電路每年超過2000億美元的進口額中,處理器和存儲器兩類高端通用芯片合計占70%以上。英特爾、三星等全球龍頭企業(yè)市場份額高,持續(xù)引領(lǐng)技術(shù)進步,對產(chǎn)業(yè)鏈有很強的控制能力,后發(fā)追趕企業(yè)很難獲得產(chǎn)業(yè)鏈的上下游配合。雖然紫光展銳、華為海思等在移動處理器方面已進入全球前列。但是,在個人電腦處理器方面,英特爾壟斷了全球市場,國內(nèi)相關(guān)企業(yè)有3~5家,但都沒有實現(xiàn)商業(yè)量產(chǎn),大多依靠申請科研項目經(jīng)費和政府補貼維持運轉(zhuǎn)。龍芯近年來技術(shù)進步較快,在軍品領(lǐng)域有所突破,但距離民用仍然任重道遠。國內(nèi)存儲項目剛剛起步,而對于FPGA、AD/DA等高端通用芯片,國內(nèi)基本上是空白。
收購受限,自主發(fā)展。隨著萊迪思(以FPGA產(chǎn)品為主營業(yè)務(wù))收購案被否決,標(biāo)志著通過收購海外公司來加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思路已經(jīng)不太現(xiàn)實,越是關(guān)鍵領(lǐng)域,美國等國家對于中國的限制就會嚴(yán)格,只有自主發(fā)展,才是破除限制的根本方法。
海思展訊進入全球前十。根據(jù)ICInsights2017年全球前十大Fabless排名,國內(nèi)有兩家廠商殺進前十名,分別是海思和紫光集團(展訊+RDA),這兩者分別以47.15億美元和20.50億美元的收入分居第七位和第10位,其中海思的同比增長更是達到驚人的21%,僅僅次于英偉達和AMD,在Fabless增長中位居全球第三。
大陸設(shè)計業(yè)群雄逐鹿。根據(jù)《砥礪前行的中國IC設(shè)計業(yè)》數(shù)據(jù)顯示,2017年國內(nèi)共有約1380家芯片設(shè)計公司,較去年的1362家多了18家,總體變化率不大。而2016年,則是中國芯片設(shè)計行業(yè)突飛猛進的一年,相關(guān)設(shè)計公司數(shù)量較2015年大增600多家。
根據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù),2017年中國IC設(shè)計業(yè)產(chǎn)值預(yù)估達人民幣2006億元,年增率為22%,預(yù)估2018年產(chǎn)值有望突破人民幣2400億元,維持約20%的年增速。
2017年中國IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)廠商技術(shù)發(fā)展僅限于低端產(chǎn)品的狀況已逐步改善,海思的高端手機應(yīng)用處理芯片率先采用了10nm先進制程,海思、中興微的NB-IoT、寒武紀(jì)、地平線的AI布局在國際嶄露頭角,展銳、大唐、海思的5G部署也順利進行。
根據(jù)集邦咨詢預(yù)估的2017年IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與廠商營收排名數(shù)據(jù),今年前十大IC設(shè)計廠商排名略有調(diào)整,大唐半導(dǎo)體設(shè)計將無緣前十,兆易創(chuàng)新和韋爾半導(dǎo)體憑借優(yōu)異的營收表現(xiàn)進入排行前十名。
海思:受惠于華為手機出貨量的強勢增長和麒麟芯片搭載率的提升,2017年營收年增率維持在25%以上。
展銳:受制于中低端手機市場的激烈競爭,2017年業(yè)績出現(xiàn)回調(diào)狀況。
中興微電子:以通訊IC設(shè)計為基礎(chǔ),受到產(chǎn)品覆蓋領(lǐng)域廣泛的帶動,預(yù)估營收成長率超過30%。
華大半導(dǎo)體:業(yè)務(wù)涉及到智能卡及安全芯片、模擬電路、新型顯示等領(lǐng)域,2017年營收也將超過人民幣50億元。
匯頂科技:在智能手機指紋識別芯片搭載率的持續(xù)提升和產(chǎn)品優(yōu)異性能的帶動下,在指紋市場業(yè)績直逼市場龍頭FPC,預(yù)計今年營收增長也將超過25%。
兆易創(chuàng)新:首次進入營收前十名,憑借其在NORFlash和32bitMCU上的出色市場表現(xiàn),2017年營收成長率有望突破40%,超過人民幣20億元。
而在芯謀研究發(fā)布的2017年中國十大集成電路設(shè)計公司榜單上,比特大陸以143億元的年銷售額躍升第二,成為中國芯片設(shè)計業(yè)的年度黑馬。比特大陸是全球最大的比特幣礦機生產(chǎn)商,旗下的螞蟻礦機系列2017年銷量在數(shù)十萬臺,市場占有率超過80%。
2018年,中國IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)在提升自給率、政策支持、規(guī)格升級與創(chuàng)新應(yīng)用三大要素的驅(qū)動下,將保持高速成長的趨勢,其中,中低端產(chǎn)品市場占有率持續(xù)提升,國產(chǎn)化的趨勢將越加明顯。另一方面,資金與政策支持將持續(xù)擴大。大基金第二期正在募集中,且會加大對IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的投資占比,同時選擇一些創(chuàng)新的應(yīng)用終端企業(yè)進行投資。此外,科技的發(fā)展也引領(lǐng)終端產(chǎn)品規(guī)格升級,物聯(lián)網(wǎng)、AI、汽車電子、專用ASIC等創(chuàng)新應(yīng)用對IC產(chǎn)品的需求不斷擴大,也將為2018年IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)帶來成長新動力。
4.3、制造:產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,3代工+3存儲
晶圓制造產(chǎn)業(yè)向大陸轉(zhuǎn)移。在半導(dǎo)體向國內(nèi)轉(zhuǎn)移的趨勢下,國際大廠紛紛到大陸地區(qū)設(shè)廠或者增大國內(nèi)建廠的規(guī)模。據(jù)ICInsight數(shù)據(jù),2016年底,大陸地區(qū)晶圓廠12寸產(chǎn)能210K(包括存儲產(chǎn)能),8寸產(chǎn)能611K。本土的中芯國際、華力微以及武漢新芯的12寸產(chǎn)能合計為160K。
大陸12寸晶圓廠產(chǎn)能爆發(fā)。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計2017年至2020年間,全球投產(chǎn)的晶圓廠約62座,其中26座位于中國,占全球總數(shù)的42%。根據(jù)TrendForce統(tǒng)計,自2016年至2017年底,中國新建及規(guī)劃中的8寸和12寸晶圓廠共計約28座,其中12寸有20座、8寸則為8座,多數(shù)投產(chǎn)時間將落在2018年。預(yù)估至2018年底中國12寸晶圓制造月產(chǎn)能將接近70萬片,較2017年底成長42.2%;同時,2018年產(chǎn)值將達人民幣1,767億元,年成長率為27.12%。
晶圓代工三強:中芯國際、華虹半導(dǎo)體、華力微
在晶圓代工市場,大陸廠商面臨著挑戰(zhàn)與機遇。一方面,大陸設(shè)計公司在快速成長,本土設(shè)計公司天然有支持本土制造廠商的傾向;另一方面,制造業(yè)發(fā)展所需資金、人力與知識積累的門檻越來越高,在這些方面中國廠商與世界領(lǐng)先廠商的差距有拉大的趨勢。如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上穩(wěn)扎穩(wěn)打,逐步縮小與世界先進水平的差距,相當(dāng)考驗以中芯國際、華宏宏力、華力微為代表的大陸代工廠的經(jīng)營能力。
全球晶圓代工穩(wěn)步增長,行業(yè)集中高。ICInsight預(yù)計2016-2021年的純晶圓代工廠將年均以7.6%的復(fù)合增速增長,從2016年的500億美元增長到2021年的721億美元。純晶圓代工行業(yè)集中度很高,前四大純晶圓代工廠合計占據(jù)全球份額的85%,其中臺積電一家更是雄踞近60%的市場份額?;诰A代工行業(yè)高技術(shù)高投入的門檻,我們判斷晶圓代工行業(yè)格局短期不會有太大變化,但國內(nèi)中芯國際可能會是增速最快的一家。
國內(nèi)代工三強與國際巨頭相比,追趕仍需較長時間。從大陸市場來看,由于國內(nèi)市場的崛起,尤其是設(shè)計公司的快速發(fā)展,純晶圓廠在國內(nèi)的銷售額的增長迅猛。根據(jù)ICinsight預(yù)測,2017年大陸地區(qū)晶圓代工市場達到70億美金,同比增長16%,顯著高于全球平均增速。臺積電依然是一家獨大,占比高達47%。
國內(nèi)先進制程落后相差兩代以上。半導(dǎo)體晶圓制造集中度提升,只有巨頭才能不斷地研發(fā)推動技術(shù)的向前發(fā)展。世界集成電路產(chǎn)業(yè)28-14nm工藝節(jié)點成熟,14/10nm制程已進入批量生產(chǎn),Intel、三星和臺積電均宣布已經(jīng)實現(xiàn)了10nm芯片量產(chǎn),并且準(zhǔn)備繼續(xù)投資建設(shè)7nm和5nm生產(chǎn)線。而國內(nèi)28nm工藝僅在2015年實現(xiàn)量產(chǎn),且仍以28nm以上為主。
本土晶圓廠最先進量產(chǎn)制程目前仍處于28nmPoly/SiON階段,雖然在28nm營收占比、28nmHKMG量產(chǎn)推進及方面皆取得不錯的成績。中芯國際是國內(nèi)純晶圓制造廠龍頭,在傳統(tǒng)制程(≥40nm)已具備相當(dāng)?shù)谋容^優(yōu)勢,同時積極擴展28nm領(lǐng)域,但面臨最大的障礙是28nm良率不足的問題,一旦未來6-12個月內(nèi)取得突破,將為公司打開更廣闊空間,相應(yīng)的擴產(chǎn)力度和節(jié)奏都將大大提高。梁孟松入職中芯擔(dān)任聯(lián)合CEO,極大地提高了關(guān)鍵制程確定性。梁孟松早年是臺積電和三星的技術(shù)核心人物,臺積電的130nm、三星的45/32/28nm每一節(jié)點都有梁的突出貢獻。我們認(rèn)為在梁主導(dǎo)研發(fā)之后,將有效整合中芯現(xiàn)有資源,加快突破28nm的進程以及進軍14nm研發(fā)。但另一方面,臺積電(南京)、聯(lián)芯(廈門)、格芯(成都)等外資廠商的同步登陸布局也將進一步加劇與本土廠商在先進制程的競爭。
存儲器三強:長江存儲、合肥長鑫、福建晉華
存儲器分類、市場空間、競爭格局等相關(guān)內(nèi)容已在本文2.1節(jié)介紹(單擊此處跳轉(zhuǎn)查看)。2017年風(fēng)光無限的存儲器市場上,中國是買單的一方,無論是DRAM還是NAND閃存,現(xiàn)在的自給率仍然是零。目前大陸用于專門生產(chǎn)存儲器的12英寸晶圓廠都主要為外資企業(yè),包括SK海力士(無錫)、三星(西安)和英特爾(大連)。本土存儲項目剛剛起步,產(chǎn)線尚在建設(shè)當(dāng)中,主要包括武漢長江存儲、福建晉華集成、合肥長鑫存儲。
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原文標(biāo)題:中興事件之痛--誰扒掉了中國電子整機產(chǎn)業(yè)的皇帝新衣
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