「2021展望」半导体行业:突破技术封锁,国产替代在路上

摘要

在国家一系列政策支持下,半导体产业链各环节包括IC 设计、制造、封测、设备、材料等国产替代陆续取得突破。尤其在2019年全球半导体市场销售额4121 亿美元,同比下降了12.1%的不利情况下,中国2019年中国集成电路产业销售额为7562.3 亿元,同比增长15.8%,逆势增长。这说明中国内部市场需求仍旧旺盛,国产替代进程顺利。

从中长期维度上,围绕下游应用端以5G/新能源汽车/云服务器为主线,“国产替代”依然是2021年板块主要逻辑。

相关标的:

先进制程——中芯国际、华润微;

IC设计——韦尔股份、斯达半导、圣邦股份、兆易创新、澜起科技;

关键设备——北方华创、中微公司;

先进封装——通富微电、长电科技、华天科技;

关键材料——三安光电、上海新阳。


在国家一系列政策支持下,半导体产业链各环节包括IC 设计、制造、封测、设备、材料等国产替代陆续取得突破。尤其在2019 年全球半导体市场销售额4121 亿美元,同比下降了12.1%的不利情况下,中国2019 年中国集成电路产业销售额为7562.3 亿元,同比增长15.8%,逆势增长。这说明中国内部市场需求仍旧旺盛,国产替代进程顺利。

2020年前三季度,受PC 行业、显示驱动、存储、功率、电源管理IC等领域市场需求驱动,多家晶圆代工厂都发布8 寸产能满载的消息。同时5G、汽车电子市场增长更是驱动8 寸晶圆代工需求持续增长。据台媒中央社报道,8 英寸晶圆代工产能供不应求,不仅交期延长至4 个月,报价也传出将提高1 成,部分IC 设计厂决定跟进调涨产品售价,以应对成本提高。中芯国际还预测第四季度将延续前三季度的走势,维持CIS 图像芯片、图像信号处理器、射频物联网、BCD 电源管理以及专用存储器的强劲需求,在40 纳米、65/55 纳米以及0.15微米、0.18 微米工艺节点上的产能缺口依然较大。从产业格局和客户需求看,到明年上半年,整个行业的成熟产能都将比较紧张。

从中长期维度上,围绕下游应用端以5G/新能源汽车/云服务器为主线,“国产替代”依然是2021年板块主要逻辑

十四五规划对半导体产业链各个关键“卡脖子”环节将重点支持

高层讲话持续强调,产业链、供应链在关键时刻不能掉链子,这是大国经济必须具备的重要特征。本次中美科技争端深刻暴露出我国产业链、供应链存在的风险隐患,为保障我国产业安全和国家安全,下一阶段我们预计国家政策将加大力度打造自主可控、安全可靠的产业链和供应链,必要的产业备份系统有望加速形成!

半导体是科技发展的基础性、战略性产业,历史上针对其政策支持可以大致分为三个阶段:

1980-2000 年,主要通过成立国务院“电子计算机和大规模集成电路领导小组”、908 工程、909 工程等政策,这期间主要是开始建立国内的晶圆产线;

2000-2014 年,国发“18 号文”、01 专项、02 专项和各项税收优惠政策,这期间主要是发展产业链配套环节、鼓励研发创新、并给予税收优惠;

2014-至今,包括十三五国家战略新兴产业发展规划,集成电路和软件所得税优惠政策,国家大基金一、二期等,主要是从市场+基金方式全面鼓励和支持半导体产业的自主可控。

在11月3日的“十四五”规划总体纲要中提出,“加强基础研究、注重原始创新,优化学科布局和研发布局,推进学科交叉融合,完善共性基础技术供给体系。瞄准人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目”,集成电路与人工智能、量子信息等被列入战略性行业,相关产业规划将陆续出台。

“十四五”规划是第二个百年计划的开端,而半导体是数字经济产业转型、双循环等大的发展战略的基础性、先导性产业;我国每年在集成电路产业的贸易逆差巨大且长期处于被禁运的危险困境,即便是目前发展最快、自给率最高的IC 设计,国产化率和高端化升级也仍有很大空间,针对先进制程和其配套的设备和材料,更是急切需要解决“卡脖子”问题;十四五规划对半导体产业链各个关键“卡脖子”环节将重点支持,主要包括先进制程、高端IC 设计和先进封装技术、关键的半导体设备和材料、第三代半导体等领域,并且会在先进产线建设、税收优惠、鼓励研发创新和引导市场资源+成立基金进行投资等方面形成组合拳,来鼓励国产半导体产业各个关键环节的发展进步。

着力点之一:先进制程

在十四五规划中,政策一个重要的着力点就是加快先进制程的发展速度,推进14nm、7nm 甚至更先进制造工艺实现规模量产

目前国内在先进制程上还处于追赶状态,旺盛的国内需求加之资本推动仍促进了中国本土晶圆制造厂商的工艺稳步推进,国内涌现出了中芯国际、华润微电子、华虹半导体等专业晶圆代工厂,并且近些年已经出现明显的晶圆制造往大陆产业转移的趋势,包括台积电(南京)、三星(西安)、SK 海力士(无锡)、中芯国际(北京、上海、宁波、绍兴)、华虹(上海、无锡)、长存(武汉)、长鑫(合肥),先进的晶圆厂在国内建厂会带动国内相关技术人才、设备材料等配套的完善,十四五针对先进制程14nm 及以下的先进制程将会重点支持。

移动终端、汽车电子、数据中心、物联网应用将成为先进制程市场增长的主要驱动因素。英特尔预测,2017-2022年,数据中心逻辑芯片市场规模CAGR 将为30%左右。根据Gartner的统计和预测,全球汽车半导体市场2019 年销售规模达410 亿美元,预计2022 年有望达到651 亿美元,CAGR 近17%。此外,5G 手机换机潮和物联网的大发展也将会为先进制程半导体带来巨大的空间。

相关标的:中芯国际、华润微。

中芯国际是中国大陆第一家实现14 纳米FinFET 量产的晶圆代工企业,代表中国大陆集成电路自主制造的最先进水平;在特色工艺领域,中芯国际陆续推出中国大陆最先进的24 纳米NAND、40 纳米高性能图像传感器等特色工艺,与各领域的龙头公司合作,实现在特殊存储器、高性能图像传感器等细分市场的持续增长。

华润微是国内领先的功率半导体制造商,公司瞄准第三代半导体发展机遇,建立了国内首条6 英寸SiC 产线,规划产能可以达到1000 片/月。公司还积极拓展碳化硅产业链,入股国内排名第一的硅外延片供应商瀚天天成,完善产业链布局。

着力点之二:高端IC设计

IC 设计作为产业链的最上游,是产业附加值最高的环节,同时是半导体行业的基础,拥有极高的技术壁垒,需要大量的工程师资源投入才能产出。

进入数据时代,下游应用需求不断促进上游设计行业,近年在以智能手机、物联网、5G、可穿戴设备、大数据、人工智能、医疗电子和安防电子等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下,全球半导体产业恢复增长,催生了诸多新科技浪潮下的IC 设计公司为下游应用服务。

中国作为全球最大的半导体市场,对集成电路产品的需求保持高速增长,在IC 设计行业上,长年保持20%以上的增长速度。

IC 设计中,当前我国在各个领域都涌现出较为优秀的IC 设计公司,包括紫光展锐在移动通信芯片、IoT 芯片、射频芯片等领域具有先进技术优势;圣邦的电源管理芯片、斯达的IGBT、新洁能的MOSFET;韦尔股份在图像传感器领域位列全球前三;汇顶科技作为光学指纹识别芯片龙头,拥有全球75%以上的市场份额。

但芯片种类纷繁复杂,目前我国的IC 设计也需要向高端化升级。在各个赛道中,我们看好国产功率半导体厂商的国产替代效应。在下游应用领域对功率半导体需求不断增加的推动下,功率半导体市场空间将呈现稳定快速的增长,这为国内功率半导体企业的发展提供了很好的机会。

虽然国产厂商整体处于相对落后的位置,但我们也应看到,在各个细分领域,均存在具备相对优势的国内功率半导体企业。如刚收购了安世半导体的闻泰科技在MOSFET 领域已经具备了和国际巨头企业竞争的实力;斯达半导作为国内IGBT 领军企业,也已经进入到了该领域全球前十的行列;以及新洁能,在MOSFET和IGBT 领域同样具有不可小觑的实力。在当前国产替代的大背景之下,国内功率半导体相关企业将大有可为。

此外,可关注布局国内短板存储领域相关企业,如专注NOFFlash、SLCNANDFlash、MCU和生物识别芯片

相关标的:韦尔股份、斯达半导、圣邦股份、兆易创新、澜起科技。

韦尔股份是国内领先的消费类模拟芯片龙头,其中图像传感器业务位于全球前三,国内第一,下游客户包括手机端的HOVM,汽车端的奥迪/奔驰等,安防端的海康/大华等。公司核心聚焦光学赛道,中短期手机创新持续+国产替代+技术突破,中长期安防高清化、汽车ADAS渗透以及ARVR布局将带动公司持续成长。

斯达半导成立于2005年,是目前国内唯一一家进入全球前十的IGBT模块厂商,2018年市场份额为2.2%。公司同时在IGBT模块封装与芯片设计两个领域拥有丰富的技术积累,目前IGBT模块产品线覆盖600V-3300V,下游应用涵盖工控/电源、新能源汽车、光伏/风力发电、变频白色家电等多个领域,并成为汇川、英威腾、上海电驱动等下游客户IGBT模块的关键供应商。

圣邦股份是国内领先模拟IC设计厂商,营收稳健成长。圣邦股份是国内领先的模拟IC设计企业,自成立以来积极推进国产芯片替代,12-19年营收年复合增速高达19.6%,远高于同期全球市场增速,至19年末,公司拥有16大类1400余款在售产品,其中电源管理类芯片营收占比约69.5%,信号链芯片营收占比约为30.5%。

兆易创新:公司的业务布局覆盖“存储、控制、传感”领域,主营产品为NOFFlash、SLCNANDFlash、MCU和生物识别芯片,公司在NOFFlash市场排名全球前三。除存储外,兆易创新还在MCU和生物识别芯片领域有良好的布局,是国内最大的通用MCU供应商,累计出货量超过3亿颗,客户超过2万个。

澜起科技:是国内领先集成电路设计企业,世界内存接口芯片唯三产商之一,内存接口芯片市占率将近50%,公司毛利率高达74%,两个指标皆居行业首位。其产品包括DDR系列接口芯片(占总营收99%),高安全性的津逮服务器系列产品。公司预计在2020年内完成DDR5接口芯片、PCIe 4.0 Retimer量产版本研发,并将在近3年推出云端推理AI芯片。

着力点之三:先进封装

封测其实包括封装和测试两个步骤,在现在生产中,由于产业规划基本合并在一起。所以封装测试就成为整个集成电路生产环节中最后一个过程。

目前主流的封装技术还是BGA等,部分先进厂商为了满足新的芯片需求,研发出先进封装技术,例如芯片倒装、WLP、TSV、SiP 等先进封装技术。当下全球先进封装营收增速大于传统封装。根据Yole 最新预测,从2018-2024 年,全球半导体封装市场的营收将以5%的复合年增长率增长,其中,传统封装市场的营收CAGR为2.4%,而先进封装市场将以8.2%的复合年增长率增长。

封装产业的国产化程度是所有环节中最高的,未来十四五期间的重点在于支持先进封装技术的发展,包括3D 硅通孔技术和扇出型封装等;另外,功率半导体的封装环节的价值量高于逻辑芯片的封装,未来国内的功率器件厂商也要纷纷投资自己的封测基地,发展先进的封装技术。综合来看,十四五期间逻辑芯片的先进封装和功率器件的封装将是发力的重点。

2019 年全球封测业前十市占率超过80%,市场主要被中国台湾、中国大陆、美国占据。中国台湾日月光公司(不含硅品精密)营收达380 亿元,居全球半导体封测行业第一名,市场占有率达20.0%。美国安靠、中国长电科技分居二、三位,分别占14.6%、11.3%。前十大封测厂商中,包含三家中国大陆公司,分别为长电科技、通富微电、华天科技。

长电科技在2015 年获得大基金支持后,发起对星科金朋的收购,获得了在韩国、新加坡的多个工厂以及全部先进技术,成为世界第三大封装企业。在最近4 年研发拥有自主知识产权的Fan-out eWLB、WLCSP、Bump、PoP、fcBGA、SiP、PA 等封装技术,以及引线框封装。长电科技近年受惠于SiP、eWLB、TSV、3D 封装技术等皆具备世界级实力的先进封装技术,客户认可度和粘性得到较大提高。

通富微电收购AMD 苏州和AMD 槟城两家工厂后,继续承接了AMD 封测订单,具备了对高端CPU、GPU、APU 以及游戏主机处理器等芯片进行封装和测试的技术实力,获得了大量海外客户。

华天科技引入产业基金为公司未来发展提供重要的资金保障,对华天西安加大研发投入,优化产品结构,提高市场竞争力和行业地位等方面都起到积极促进作用。并于2018 年收购世界知名的马来西亚半导体封测供应商Unisem。Unisem 公司主要客户以国际IC 设计公司为主,包括Broadcom、Qorvo、Skyworks 等公司,其中近六成收入来自欧美地区。

着力点之四:关键设备

半导体生产的实现需要很多的工艺相互配合,主要的有光刻、蚀刻、金属工艺,化学气相沉积、离子注入工艺等,并且在材料端,也有硅片、光刻胶、抛光液等需要对其进行配套。

半导体专用设备行业为技术密集型行业,生产技术涉及微电子、电气、机械、材料、化学工程、流体力学、自动化、图像识别、通讯、软件系统等多学科、多领域知识的综合运用。半导体专用设备行业的国际巨头企业的市场占有率很高,特别是在光刻机、检测设备、离子注入设备等方面处于垄断地位,且其在大部分技术领域已采取了知识产权保护措施,因此半导体专用设备行业的技术壁垒非常高。

目前国内收入体量最大的半导体设备公司北方华创占全球设备份额也不足1%,国产化迫切;光刻胶95%以上的市场也都掌握在海外厂商手中,亟待解决卡脖子问题。

十四五规划将会对关键设备和材料进行专项支持动作。未来几年全球新建的60+座约有1/3 在中国大陆,半导体设备和材料是这些晶圆厂建设的重要基础,同时半导体设备和材料也是支撑国内半导体发展和保障国家安全的战略性和基础性产业。针对一些关键“卡脖子”设备和材料比如光刻机、大硅片、光刻胶等,政策的支持有利于我国半导体关键设备材料领域形成突破,加快产业化进程,增强产业本土配套能力,为我国半导体产业链自主可控提供坚实基础。

设备领域主要有中微公司、北方华创。

北方华创持续推进先进技术研发,核心设备量产、订单相继突破。2019年,北方华创12吋硅刻蚀机、金属PVD、立式氧化/退火炉、湿法清洗机等多款高端半导体设备相继进入量产阶段,8 吋硅刻蚀机、金属刻蚀机、深槽刻蚀机、金属PVD、立式氧化/退火炉、湿法清洗机等设备频频获得客户重复采购订单。北方华创为国内半导体设备龙头,产品几乎覆盖整个前道工艺,未来替代空间巨大。

中微公司主营业务是刻蚀设备和MOCVD。刻蚀机用于半导体制程,客户涵盖台积电、中芯国际、海力士、华力微、联华电子、长江存储等;MOCVD用于LED外延片制程,客户涵盖三安、华灿、干照等。

着力点之五:关键材料

半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品、抛光材料、光刻胶、湿法化学品与溅射靶材等。根据 SEMI 统计, 2018 年硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品的销售额分别为120.98 亿美元、 42.73 亿美元、40.41 亿美元、22.76 亿美元,分别占全球半导体制造材料行业36.64%、12.94%、12.24%、 6.89%的市场份额。

半导体硅片占比最高,为半导体制造的核心材料。第三代半导体材料具有明显的性能优势。SiC和GaN是第三代半导体材料,与第一二代半导体材料相比,具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等性能优势,所以又叫宽禁带半导体材料,特别适用于5G 射频器件和高电压功率器件。

“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2015年5月,中国建立第三代半导体材料及应用联合创新基地,抢占第三代半导体战略新高地;国家科技部、工信部、北京市科委牵头成立第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA),对推动我国第三代半导体材料及器件研发和相关产业发展具有重要意义。2019 年11 月,工业和信息化部关于印发重点新材料首批次应用示范指导目录(2019 年版)的通告中明确提出:对重点新材料首批次应用给予保险补偿,GaN 单晶衬底、功率器件用GaN 外延片、SiC 外延片、SiC 单晶衬底等第三代半导体产品进入目录。

我们预计,我国将在十四五规划期间,出台相关鼓励政策大力支持发展第三代半导体,即2021-2025 年期间,在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面,大力支持发展第三代半导体产业,以期实现产业独立自主。

在第一代及第二代半导体材料的发展上,我国起步时间远远慢于其他国家,导致在材料上处处受制于人,但是在第三代半导体材料领域国内厂商起步与国外厂商相差不多,有希望实现技术上的追赶,完成国产替代。相关标的:华润微,三安光电。

华润微是国内领先的功率半导体制造商,公司瞄准第三代半导体发展机遇,建立了国内首条6 英寸SiC 产线,规划产能可以达到1000 片/月。公司还积极拓展碳化硅产业链,入股国内排名第一的硅外延片供应商瀚天天成,完善产业链布局。

三安光电设立子公司三安集成,定位于化合物半导体研发制造公司,先后推出了GaN 及SiC 的晶圆代工服务,主要代工产品包括碳化硅肖特基二极管,氮化镓场效应晶体管等,未来随着技术的研发,还将拓展更多的产品种类。

此外,可关注积极布局光刻胶和超纯化学材料的上海新阳。上海新阳是中国集成电路制造和封测关键工艺材料的龙头企业,已是中芯国际、长江存储、合肥长鑫、长电科技、通富微电、华天科技等国内外半导体制造封测企业的核心供应商。拟定增14.5亿元布局光刻胶和超纯化学材料。

参考资料:

20201116-华安证券-十四五规划半导体专题:政策助力半导体产业实现跨越式发展

20201009-东方财富证券-电子设备行业专题研究:第三代半导体大有可为

20200901-国元证券-电子行业:存储芯片投资地图

20201029-方正证券-通富微电-大客户逻辑验证,业绩超预期

20201113-光大证券-上海新阳-投资价值分析报告:中国半导体关键工艺材料龙头企业-

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本文源自头条号:九方金融研究所

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