集成都电子通信工程大学路【新浦京www81707con】,为什么国产晶圆创建装备将迎历史性机会

原标题:民银智库研究第125期《半导体产业运行情况分析及风险提示》

投资要点,我国半导体产业是集国家力量发展的百年大计

原标题:集成电路:迎国产替代浪潮,设计领域机会凸显

大基金二期呼之欲出

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芯片应用领域扩大,半导体行业进入高景气周期确定。随着AI芯片、5G芯片、汽车电子、物联网等下游的兴起,全球半导体行业重回景气周期。存储器行业3D
NAND扩产导致应用领域扩大,全球晶圆厂扩建对芯片需求上升。
承接第三次产业转移,发展增速领先全球。目前全球前20大半导体公司被美国、欧洲、日本、韩国垄断,但从集成电路产业销售额看,2017年我国集成电路设计、制造、封测三个产业分别实现收入2073.5亿/1448.1亿/1889.7亿,同比+26.1%/+28.5%/+20.8%,显著高于全球市场增长率。中国作为世界半导体产业新的增长极,在全球晶圆制造设备市场份额仅有4%,成长空间较大。随着半导体产业向中国的转移,本土企业将通过自主研发提高技术水平,未来大陆将成为集成电路产业发展的核心地区。
全球晶圆厂兴建,半导体设备投资大增。过去两年全球共兴建十七座12寸晶圆厂,有十座设在中国大陆。2016-2017年中国大陆兴建晶圆厂潮将带来2018-2019年的设备投资潮,整个全球半导体设备产业将会出现前所未见的欣欣向荣局面。中国大陆预计于2019年成为全球设备支出最高地区,为国产半导体设备的崛起提供了发展机会。

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集成电路产业有望突围

内容提要

    设备国产化是必然选择:需求庞大+核心工艺遭遇国外技术封锁

来源:基业长青

□本报记者 杨洁

半导体产业是信息产业的基础,半导体材料是构成芯片所需集成电路的原料。我国半导体产业起步较晚,但凭借巨大的市场容量和生产群体,我国已成为全球最大的半导体消费国,约占全球半导体市场的1/3。2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度。与此同时,自给率低,高端产品不足成为我国半导体产业急需解决的问题。特别是核心芯片极度缺乏,国产率几乎为零,严重制约了产业发展。未来,国家将投入大量政策和资金支持,半导体产业有望在市场需求和政策推动下实现快速发展。

   
晶圆厂投资热潮带动半导体设备行业高增长:以格罗方德晶圆厂为例,一座晶圆厂总投资额中80%的金额用于购买设备。SEMI预计2018年中国设备增速将达49%(全球最高),为113亿美元。
技术封锁多年,全部依靠自主研发。目前我国半导体设备自制率不足15%,且集中于晶圆制造的后道封测(技术难度低);前道工艺制程环节的关键设备如光刻机(上微)、刻蚀机(中微)、薄膜沉积(北方华创、中微)等仍有待突破;但半导体核心设备特别是晶圆制造设备在实际采购中面临国外企业的技术封锁(瓦圣纳协议),全面国产化是必然选择。
封测环节已经国产化,制程环节依然薄弱。12
英寸晶圆先进封装、测试生产线设备的国产化率已经可以达到70%以上。12
英寸、90-28nm
制程的国产晶圆设备已进入国内外大规模集成电路主流生产线,但技术仍薄弱。
大基金扶持力度将加快。国家集成电路产业基金投资规模达6500亿,在上中下游布局的企业涵盖了IC设计、晶圆制造、芯片封测等领域,但对设备企业投资较少,只有少数几家例如长川科技(大基金持股比例7.5%)。我们认为,未来大基金等在设备方面的投资力度和政策扶持会加快,晶圆制造设备作为IC国产化的基石所在,会迎来订单高峰和政策支持的双重利好。

▌国内集成电路(IC)市场供需失衡,至2020年国产替代空间可达4000亿元

中国证券报记者独家获悉,国家集成电路产业投资基金第二期正在紧锣密鼓募资之中。目前方案已上报国务院并获批。

目 录

   
大陆带动全球半导体投资大增,国产设备市场空间超百亿根据CEPEA统计,2016年国产半导体设备在中国大陆市场占有率不足15%,其中IC设备占全部半导体设备销售的49%。在新建集成电路生产线的推动下,2018-2020年国产集成电路设备年均增长率将超过25%。
从设备需求端测算,2018-2020年国产晶圆制造设备市场空间增速分别为54%,78%和97%,2018-2020年累计市场空间达250亿元,CAGR为87%。
从兴建晶圆厂投资端测算,2018-2020年国产晶圆制造设备市场空间增速分别为157%,94%和31%,2018-2020年累计市场空间387亿元,CAGR为59%。平均每年超百亿的市场空间在机械行业中难得一见。

国内集成电路市场已增至万亿元规模,2020年将达到1.8万亿元

接近大基金的消息人士向中国证券报记者透露,大基金二期筹资规模超过一期,在1500亿-2000亿元左右。按照1∶3的撬动比,所撬动的社会资金规模在4500亿-6000亿元左右。加上大基金第一期1387亿元及所撬动的5145亿元社会资金,资金总额将过万亿元。

一、半导体产业内涵

   
建议关注标的:【北方华创】产品线最全(刻蚀机,薄膜沉积设备等)的半导体设备公司;【晶盛机电】硅片环节切磨抛整线能力具备,硅片抛光机技术有望延伸至晶圆制造环节;【长川科技】检测设备从封测环节切入到晶圆制造环节;【精测电子】拟与韩国IT&T合作,从面板检测进军半导体检测领域;其余关注【中微半导体】(拟上市,国产刻蚀机龙头)。

集成电路是半导体产业的核心,国内市场已达万亿元规模。集成电路(IntegratedCircuit,简称IC),也称作芯片,通常可分为存储器、逻辑电路、模拟电路、微处理器四大部分,是半导体产业最核心且技术含量最高的领域,市场份额占到80%以上,国内半导体市场的大部分即为集成电路。

目前中国集成电路产业发展已达到新的高度。清华大学微电子研究所所长、中国半导体行业协会IC设计分会理事长魏少军表示,中国集成电路领域相对完整,产业链逐渐形成。其中,封装测试与世界先进水平的差距大幅缩小,芯片设计相差不大,晶圆制造工艺差距在两三代左右。“进步很快。但在处理器、存储器等关键高端领域仍有很长的路要走。”

二、我国半导体产业运行情况分析

    风险提示:晶圆制造设备国产化进程不及预期;下游芯片需求量低于预期

中国作为集成电路下游应用领域的制造大国,对芯片的需求量极大,市场从2000年不足1000亿,到2015年已增至万亿以上,年复合增长率高达17.8%,而据CSIA预测,至2020年,国内集成电路市场规模将接近1.8万亿,保持年复合增速在10%以上。

□本报记者 杨洁

1.半导体产业供需情况

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四大应用驱动增长

2.半导体产业链运行情况

半导体产业景气持续,中国大陆作为全球最大半导体消费市场,将维持旺盛需求。

晶圆制造是大基金一期的重点投资领域。在大基金引导投资的过程中,各地投资建厂的积极性超乎想象。在政策与资本的双重驱动下,国内晶圆厂遍地开花。根据国际半导体产业协会的数据统计,预估在2017年-2020年间,全球将有62座新的晶圆厂投入营运。期间国内将有26座新的晶圆厂投入营运,占新增晶圆厂比重高达42%。

3.半导体产业区域分布

半导体产业的发展受下游应用领域的驱动,2017年,在云服务器建设的推动下,全球半导体市场突破4000亿美元大关,而据WSTS预测,随着汽车电子、AI、5G、物联网、云计算、大数据等下游创新应用领域大量涌现并蓬勃发展,半导体产业将持续景气行情并在今后维持着接近10%的年增长,全球市场也有望于2020年突破5000亿美元。

“从产业发展角度看,并不需这么多地方建晶圆厂,并且一些地方不具备建厂条件。晶圆厂遍地开花值得警惕,相当部分晶圆厂未来可能慢慢倒闭,或者被大厂合并。”魏少军表示。

4.半导体产业政策与金融支持

中国作为消费电子等下游应用领域的制造大国,是全球最大的半导体消费市场,对半导体的需求量极大,自2014年起便常年占据全球市场的60%以上,2017年进口高达2601亿美元,已远超同年原油进口(1623亿美元),同时贸易逆差达到1932亿美元。

陈大同表示,快速扩张的晶圆代工工艺与设计公司的需求不匹配情况应该警惕,造成部分产能过剩。“生产什么东西?应用在哪?”Foundry应该和Fabless通过虚拟IDM模式合作,解决需求问题。业内不少专家则认为,集成电路大宗战略产品如处理器、存储器应该采取IDM模式。从全球情况看,75%的产品通过IDM生产。英特尔、三星等公司是全球知名集成电路IDM公司,涵盖设计、制造、封测、产品销售各环节。但IDM投入成本极高,虚拟IDM的概念便应运而生。

三、我国半导体产业发展趋势

随着5G、新兴消费电子、汽车电子、AI、物联网等下游应用领域的进一步兴起,中国对芯片等半导体产品的需求将继续扩大。

据悉,大部分国内在建晶圆生产线将于2018年-2020年实现量产,随之而来的则是良率爬坡以及更为残酷的国际竞争格局。魏少军表示,“三星、美光、海力士等海外厂商近段时间把存储器价格抬得很高,同时疯狂投资建厂。我怀疑这是一种策略,把价格炒高,把钱赚到手。等我们量产的产品出来了,又来打压价格。因此,2019年国内企业产品量产后,将面对严酷的竞争形势。但这个痛苦的坎儿必须迈过去。”

1.半导体周期持续,市场继续扩大

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韦俊坦言,作为战略产业的产业资本要足够坚定,能够承压十年没有盈利甚至亏损的艰难局面。

2.产业链趋于完善,技术不断取得突破

国内集成电路自给率仅达10%,提高国产化率势在必行

根据全球五大硅晶圆供货商之一环球晶圆披露,目前全球主要半导体供应商产能规划,未来三年供给端年复合增速约为4.5%,不能满足下游制造快速增长的需求;上游硅片供不应求将成为常态。

四、**风险提示**

国内集成电路自给率仅为10%。与国内每年在集成电路产业庞大的市场需求不相符合的是,国内IC的自给率却极低,至2017年才仅达到10%,国内半导体市场每年近2000亿美元贸易逆差的大部分即为集成电路。

设备领域将受到有效拉动。中国电子专用设备工业协会副秘书长金存忠指出,2018年国内有望迎来装机大战。在新建集成电路生产线推动下,2018年-2020年国产集成电路设备销售的年均增长率将超过15%。到2020年销售额将达到50亿元左右。

一、半导体产业内涵

核心芯片领域严重依赖进口,亟需突破。国内芯片自给率低的问题在核心芯片领域尤为明显,在计算机、智能移动终端的CPU和存储器等通用芯片,国产占有率几乎为零。

对于新增的制造产能,中科院微电子所副总工程师赵超指出,应建立以应用行业为中心的整合新模式,设计、制造、封测、装备材料必须实现融合发展,让新增制造产能融合在应用中。这样不至于造成制造业价格动荡。在集成电路产业链实现从无到有之后,需要新的发展战略。

1. 半导体产品

国产替代需求迫切,空间超4000亿元。国内拥有庞大的芯片市场,但不能自主生产,只能每年从国外大量进口集成电路产品,缺少市场的定价权和话语权,导致国内中小企业面临巨大的生存压力,一旦断供,多数企业将难以为继,因此需要国内IC产业迅速发展,以满足国内市场需求。

工信部赛迪智库集成电路研究所副所长林雨分析,未来三年,物联网、5G、汽车电子、AI四大应用领域将是推动半导体市场发展的主要因素。市场调研机构Gartner数据显示,2017年全球物联网市场规模将达到1.69万亿美元,较2016年增长22%。在新一轮技术革命和产业变革带动下,预计物联网产业发展将保持20%左右的增速,到2020年,全球物联网产业规模将达到2.93万亿美元,年均复合增长率将达到20.3%。

半导体作为信息产业的上游,是信息产业发展的根本所在,具备技术密集和资本密集特性。从产品分类来看,半导体产品可分为集成电路、光电器件、分立器件、传感器等,其中集成电路包括逻辑器件、存储器、微处理器、模拟器件等。集成电路是半导体产业的核心领域,占整个半导体市场的80%以上,根据世界半导体贸易统计组织(以下简称WSTS)统计,2017年集成电路销售占比83.3%,光电器件占比8.8%,分立器件占比5.3%,传感器占比3%。

WSTS预测在2020年中国芯片自给率为15%,而根据国家对集成电路产业发展的规划,要求2020年国内芯片自给率达到40%,届时中国集成电路市场规模将接近1.8万亿元,国产替代空间达4000亿元以上。

截至2020年,全球范围内物联网终端安装数量预计将达到197.8亿个,较2015年增长332%。物联网终端安装数量快速增长,物联网终端设备所需芯片将同步快速增长。

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林雨认为,在物联网连接芯片单价不断降低的背景下,高速增长的物联网连接芯片需求,将推动物联网连接芯片市场规模较大幅度增长。

2. 半导体产业链

IC产业卡位大国崛起的关键节点,提高芯片国产化率势在必行

此外,5G时代可能提前来临。华为抢先发布了首款3GPP标准的5G商用芯片和终端,2019年,华为将推出5G手机。

半导体产业链从集成化到垂直分工不断深化,可分为核心产业链与支撑产业链:核心产业链包括设计、制造和封装测试(简称封测);支撑产业链提供设计环节所需的软件、IP以及制造封测环节所需的材料、设备。半导体下游应用领域则涵盖消费电子、通信、汽车电子、计算机等行业以及物联网、人工智能、5G、VR/AR等新兴工业领域。

集成电路产业是信息技术产业的核心,关系着国家的信息安全。集成电路是信息产业的核心和基础,对于国家信息安全的重要性不言而喻,而信息安全已上升到国家安全层面,与经济安全、政治安全、社会安全一道构成国家的整体防线。

据中国信息通信研究院预测,5G商用部署后,至2025年中国的5G连接数将达到4.28亿,占全球连接总数的39%。林雨表示,5G时代频段和载波聚合技术会增加射频元件的使用数量,新技术提高了射频部分元器件的设计难度,带来元器件单机价值量提升。在半导体领域体现在射频芯片和滤波器两部分价值的提升。

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然而国内在集成电路产业还存在基础差、起步晚、发展不均衡的问题,与国际巨头企业如英特尔、三星、高通还存在较大差距,在通用CPU、存储器、微控制器(MCU)和数字信息处理器(DSP)等通用集成电路和一些高端专用电路上,还存在多处技术空白。

汽车智能化发展加快,汽车电子产品重要性凸显。全球汽车电子市场未来几年将保持较快增速,且高于整车市场。

二、我国半导体产业运行情况分析

因此,提高芯片的国产化率将是未来国内集成电路产业发展的重要目标。

人工智能初创芯片公司相继获得大额融资。但对于人工智能的牵引作用,魏少军表示疑虑,“人工智能的发展仍在探索。”

1. 半导体产业供需情况

集成都电子通信工程大学路【新浦京www81707con】,为什么国产晶圆创建装备将迎历史性机会。中美贸易战,关键领域在芯片。近来,中美贸易战的话题热度很高,从起始到过程可以发现,我国受影响最大的还是在芯片领域。

根据IC
Insights统计数据,2017年半导体出货总量达9862亿颗,创历史新高。2018年将续写新高纪录,出货量有望突破1兆大关,达1.07兆颗,增长9%。2018年半导体成长的最大动能,仍来自于智能手机、汽车电子以及物联网相关产品。

(1)我国半导体消费占全球1/3

近期的“中兴事件”仅是冰山一角,国内每年在芯片领域的贸易逆差巨大且长期处于卡脖子的境地,即便是在发展最快、自给率最高的通信芯片领域,我们依然严重依赖进口,并且国内在芯片领域没有话语权将在芯片供应和价格上长期受制于人,因此推动国内芯片企业的发展以早日实现国产替代就成了迫在眉睫的事情。

产业结构逐渐完善

美国半导体产业协会数据显示,2017年我国半导体消费占全球半导体消费总额的32%,2018年上半年占比升至33%,我国已成为全球最大的半导体消费国。中国电子信息产业发展研究院(CCID)最新数据显示,2017年我国半导体产业市场规模为16708.6亿元,同比增长17.5%。同时,SIA披露数据显示,2018年6月,中国、美洲、欧洲、日本的芯片营收同比增速分别为30.7%、26.7%、15.9%、14.0%,中国也是半导体需求增速最快的国家。

产业升级离不开芯片产业的发展。改革开放以来,我国经济取得瞩目非凡的成就,现阶段我们的任务是进行产业升级,由大国向强国的转变,发展集成电路等战略新兴产业、实现向制造强国的转变将是新时期我国着力要实现的重大战略目标,有望为我国经济增长提供持久动力。

陈大同指出,近年来集成电路产业发展出现“天翻地覆”变化,《国家集成电路产业发展规划》以及国家大基金的推出起着关键作用。“大基金兼具国家战略的引导作用,并市场化运作,目前的成绩超预期,不少让产业发展头疼的事得到了解决。比如,已有六、七家企业规划建设生产12寸晶圆,只要两三家企业做出来,全球晶圆市场将被颠覆;对于“卡着脖子”的存储器领域,长江存储的3D
NAND闪存芯片已经出样,合肥和晋江的DRAM存储器值得期待。”

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魏少军介绍,目前中国集成电路自给率在27%左右,预计五年左右将翻一番。值得注意的是,在进口的2500亿美元集成电路产品中,1500亿美元甚至更多是花在CPU和存储器方面。这说明这些高端产品突破仍不明显。“进口依赖有一定缓解,但高端产品仍需突破。过去主要弥补中低端产品,未来还有很长的路要走。”

(2)半导体产能与自给率显著不足

政策、资本助力芯片产业的国产化进程

根据工信部和海关总署数据,2017年1-10月,集成电路产品进口金额高达2071.9亿美元,同比上涨14.5%,是同期原油进口额的1.57倍。原油同期进口额为1315.01亿美元。预计2017年全年集成电路进口额在2500亿美元左右。

与全球最大消费市场地位相比,我国半导体产品自给率显著不足。SEMI数据测算,相比于消费占比全球1/3,我国半导体产能仅占全球产能的12%。由于前期积累不足、技术壁垒高、高端人才稀缺、投资规模巨大等原因,作为尖端产业,中国半导体与世界先进水平相比还有相当大的差距,实现国产自主可控任重道远。

国家加大政策支持力度,将IC产业的发展上升到战略高度

魏少军认为,不应只看2500亿美元这个数字。中国是电子产品生产大国,全球众多电子产品在中国加工生产,使用集成电路产品多,属于正常现象。粗略估计,进口的集成电路产品三分之二随着整机出口,自用的产品大概在900亿美元-1000亿美元。从国内芯片设计行业销售额看,2015年-2017年分别约为150亿美元、240亿美元、300亿美元,每年增长率都在20%以上。

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中央及地方政府自2014年以来密集推出多项政策,加大力度扶持IC产业发展。

中国半导体行业协会副理事长于燮康介绍,集成电路的产业链长,流程复杂,有二百余个步骤。核心环节包括芯片设计、晶圆制造、封装测试三个方面。而关键设备和材料等提供支撑必不可少。经过多年发展,中国集成电路产业结构趋于完善。“以前封测占比达72%,设计和制造不到30%。2016年,中国集成电路产业收入4335.5亿元。其中,封测为1564.3亿元,占比36%。这个比例相对合理,设计的比重超过封测,制造方面不断提升。预计到2020年制造领域将超过封测领域。”

目前除封测领域外,我国半导体产业链上设备、材料、设计、制造等环节还严重依赖进口,实现国产自主可控目标难度很高。1)设备环节:SEMI数据显示,我国半导体设备厂商仅占全球市场份额的1%-2%,国内设备厂商目前无法与国外公司在技术上形成抗衡;2)材料环节:根据SEMI统计,我国占全球晶圆制造材料供应的10%以上,部分封装材料供应达到30%,但在高端领域仍未实现突破。3)设计环节:虽然华为海思等国内企业在细分领域已经取得成果,然而在高端关键芯片上,我国自给率几乎为0,依然严重依赖进口。4)制造环节:全球呈现高垄断格局,我国企业无论从规模还是技术方面,都与国际巨头有极大的差距。我国高端关键集成电路自给率几乎为0,约七成集成电路产品依靠进口,2017年进口数量为3769.89亿块,进口总额约2601亿美元,超过原油成为我国第一大进口商品。

2014年,国务院发布《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(简称“大基金”),将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度。2015年,国务院就集成电路产业规划了未来15年的发展技术路线,并初步预测了全球及中国集成电路市场未来的需求规模。

据介绍,在集成电路三大核心环节中,中国企业在封装测试方面与世界先进水平之间的差距大幅缩小,长电科技、华天科技、通富微电三大封测龙头均跻身全球前十位;芯片设计方面,华为海思与紫光展锐跻身全球前十;但在晶圆制造领域,与发达国家和地区企业的差距仍然不小。

2. 半导体产业链运行情况

政府在以提高芯片国产化率的基础上对IC产业提出一系列发展规划。国家在集成电路产业发展规划中提出到2020年,IC产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,企业可持续发展能力大幅增强;到2030年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展。

目前,以中芯国际为代表的中国大陆晶圆制造厂商已量产的最先进制程为28纳米,与全球先进主流制程16/14纳米和即将问世的10纳米相比相差2-3代。

目前,随着半导体市场不断壮大和技术水平日益提高,我国半导体产业已经形成了较为完善的产业链布局,各产业链环节均实现了一定程度的发展,但除了封装测试以外,各环节实力仍显薄弱。

国内成立专项基金,引领资本市场投入IC产业

“过去四年一个周期,现在一年一个周期。”于燮康感慨,中国企业奋力追赶,但海外芯片巨头不会停下脚步,英特尔、三星、台积电纷纷宣布规划7纳米、5纳米甚至已准备量产。

(1)半导体设备需求持续增长,设备自给率严重不足

中央及地方政府纷纷成立专项资金支持半导体产业发展,累计超过5000亿元。国家对IC产业除提供政策支持外还提供规模庞大的资金支持,中央及地方政府分别成立了国家集成电路产业投资基金(简称“大基金”)和地方产业基金来支持集成电路产业的发展。

按照《国家集成电路产业发展推进纲要》设定的目标,到2020年,中国晶圆制造16/14纳米制造工艺实现规模量产。魏少军认为,如果依旧遵循传统的架构,以跟随脚步进行发展,将始终落后于人。因此,从芯片设计底层架构进行创新尤为重要。

半导体设备种类繁多,适用范围涵盖前道工程晶圆制造和后道工程封装、测试等环节,其中晶圆制造设备占半导体设备总市场的70%-80%,封装、测试设备占比分别约为10%和7%。因此晶圆厂建设和产能扩张会带动半导体设备需求的相应增长。

据估算,“大基金”加上各地方政府产业基金以及吸收的社会资金,整体规模将超过5000亿元,主要投资于集成电路的设计、制造、封测和上游的材料、设备等环节。

同时,作为半导体产业支撑的设备与材料领域差距最大。国家大基金副总裁韦俊直言,“装备和材料领域的差距不是一般的大,甚至找不到合适的投资标的。”

我国半导体设备需求持续增长。SEMI统计数据显示,2017年全球半导体设备销售额为559.3亿美元,同比增长36%。中国为第三大半导体设备销售地区,2017年半导体设备销售额为75.9亿美元,同比增长17.5%,占全球半导体设备销售额的13.6%,仅次于韩国和台湾。2018年第一季度我国半导体设备支出额为26.4亿美元,同比增长38%。

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“最难的是材料。硅片我们有好几家在做,但集成电路制造涉及多种金属和化学耗材,海外企业真卡我们。国家在这些方面的支持力度须加强。”陈大同对中国证券报记者表示,装备方面,2006年启动的国家02专项(“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”项目)起到撒种子的作用,支持了不少设备公司,几乎每种半导体设备都有做,但市场竞争力差得很远。

面对巨大的市场,目前我国半导体设备自给率严重不足。根据电子专用设备协会统计数据,2017年我国半导体设备制造商销售收入为88.96亿元,国产半导体设备在全球的市场占有率为2.5%,国内市场占有率为16%,较2016年提升了5个百分点。半导体制造设备严重依赖进口,2017年我国进口半导体设备占比的前三名分别为化学气相沉积设备、等离子体干法刻蚀设备、引线建合机器,分别占比23%、18%、12%,其余进口量比较大的为氧化扩散炉、分布式光刻机和物理气相沉积设备。国内技术相对领先的半导体设备企业屈指可数,仅北方华创、中微半导体、沈阳拓荆、上海微电子、盛美半导体等少数几家企业有量产产品。而从全球竞争格局看,由于半导体设备属于制造业金字塔的塔尖部分,高进入门槛形成了高度垄断的竞争生态,市场集中度高,全球半导体设备前十大企业占据85%以上的市场份额。

大基金一期重点投资重资产的IC制造领域。

中国电子信息产业发展研究院总工程师乌宝贵指出,国产设备和材料产业滞后于市场发展需求,成为制约我国半导体产业发展的瓶颈,并给产业安全带来风险。“半导体行业进入纳米时代,微纳制造技术更多依赖于新材料和微观加工设备以实现技术突破,更加注重通过材料和设备与工艺的全产业链深度融合,实现产业技术更新换代。材料和设备的基础性作用凸显。”

国内设备企业布局多个领域。目前国产12英寸28nm集成电路关键设备(除光刻机外)已经进入主流生产线实现量产。2016年中芯国际北京厂使用国产集成电路晶圆设备加工的12英寸正式产品晶圆突破1000万片次,标志着国产集成电路设备在市场化大生产中得到充分的验证。2017年中微半导体设备研制的7nm等离子体刻蚀机已经在国际顶尖的集成电路生产线上量产使用,达到了国际最先进的水平。同时在封测领域,12英寸晶圆先进封装、测试生产线设备(17种)已经实现国产化,生产设备国产化率可达到70%以上。

国内每年在IC领域的投资额不断增加,到目前为止主要集中在IC制造领域。

并购整合机遇来临

(2)半导体材料市场规模稳步提升,国产替代不断推进

截至2017年底,大基金共决策投资62个项目,涉及46家企业,累计项目承诺投资额1063亿元,实际出资794亿元,分别占首期规模的77%和57%,已实施项目覆盖了集成电路设计、制造、封测、材料、设备等各环节,承诺投资占总投资的比重分别是20%、63%、10%、7%。

国家大基金董事长王占甫表示,截至2017年11月30日,大基金累计有效决策62个项目,涉及46家企业;累计有效承诺额1063亿元,实际出资794亿元。目前大基金在制造、设计、封测、装备材料等产业链各环节投资布局全覆盖,各环节承诺投资占总投资的比重分别为63%、20%、10%、7%。前三位企业的投资占比达70%以上,有力推动龙头企业核心竞争力提升。

半导体材料种类繁多,按照应用环节可分为晶圆制造材料和封装材料。两者市场规模占比分别为59%和41%(2017年WIND数据)。晶圆制造材料中,占比较高的依次为硅片、电子气体、掩膜版、光刻胶及配套试剂,其中硅片占比达31%;封装材料中占比较高的依次为封装基板、引线框架、键合丝、包封材料以及陶瓷基板。

大基金二期将加大对IC设计业的投资。

王占甫介绍,据初步测算,未来五年全行业总资金需求约为1.15万亿-1.4万亿元,对基金需求规模约为1700亿-2100亿元。

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目前大基金第二期已在募资中,预计规模将达1500~2000亿元,投资项目也将有所调整。

中国证券报记者获悉,大基金第二期方案已上报国务院并获批,正在募集阶段。大基金二期筹资规模将超过一期,在1500亿-2000亿元左右,资金更多将投向芯片设计领域。

WIND数据显示,2017年我国半导体材料销售额76.2亿美元,同比增长12%,增速高于全球其他主要市场水平;从占比来看,我国半导体材料全球市场占比从2007年的7.55%升至2017年的6.24%,连续十年稳定提高。

预估大基金在IC设计投资比重将增加至20~25%,以设计领域的发展带动整个产业链的整体前进,投资对象也将扩大到国家战略和具有发展潜力的新兴应用行业的芯片厂商,如智能汽车、智能电网、AI、5G、物联网等应用领域。

对于大基金第二期的投资方向,北京清芯华创投资公司投委会主席陈大同提出两方面建议:第一,应适当放宽投资标的,集成电路下游应用终端平台企业应该获得支持,有利于培育产业环境,拉动市场需求;第二,大基金第一期的子基金投资额度太少,只有100亿元,约7%;应该增加至15%,才能形成以大基金为航母,各具特色的子基金为护卫舰、驱逐舰的舰队,充分发挥大基金的龙头作用。陈大同所在北京清芯华创投资公司就管理着北京市集成电路产业基金旗下的设计与封测子基金。

个别产品或细分领域技术标准达到全球一流水平。目前我国半导体材料产业布局分散,企业规模偏小,技术水平偏低,大部分企业集中在低端产品领域。同时,依靠产业政策导向、产品价格优势,一些企业已经在国内占据一定的市场份额,并逐步在个别产品和细分领域有所突破。例如:靶材、封装基板、CMP抛光材料、湿电子化学品,引线框等部分封装材料产品技术标准达到全球一流水平,实现中大批量供货;电子气体、硅片、化合物半导体、掩模版等个别产品技术标准达到全球一流水平,实现小批量供货。

第二期资金开始募集意味着政府对集成电路产业的支持将一如既往,对产业发展的推动将进入新的阶段。

魏少军认为,大基金第二期可以设立并购整合基金,引导行业提高集中度,培育行业龙头。目前中国1380家芯片设计企业数量过多,单家企业竞争力不强。“所有设计企业的营收总和都不及英特尔一家公司一年的研发投入。未来5-10年,中国集成电路行业集中度将不断提升,留下200家设计企业比较合适。”

国产替代持续推进。以主要材料为例:硅片在制造材料中市场份额最大,占比达30%以上,其中12寸硅片占比63%,8寸硅片占比28%。面对硅片短缺、进口依赖、需求增长等各方面挑战,我国大力推进国产硅片项目。预计完全达产后,8寸、12寸硅片产能将分别至少增加300万片/月,随着8寸项目率先逐步投产,8寸硅片自给率将陆续提高,上海新阳12寸硅片正片已实现出货,晶圆厂上游硅片进口依赖问题将部分解决,成本端压力相应减轻,盈利能力有望进一步提升。

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大基金有助于解决制约产业发展的投融资瓶颈,但难以解决所有问题。比如,人才稀缺问题。国家大基金副总裁韦俊说,大基金曾委托第三方机构做过一个调研,2016年全国半导体行业从业人员约40万人。按照集成电路产业规划发展要求,到2020年行业至少需要80万人。“目前高校每年培养的与半导体沾边的大学生仅三万多人,人才缺口很大。”

(3)设计环节核心芯片依然依赖进口,企业国际竞争力提高

▌高端通用芯片领域国家布局,中小型企业助力中低端芯片国产化

魏少军介绍,在现有架构下,处理器领域国内企业十年内难以超越英特尔,研发投入的差距是一方面,人才不足也是重要因素。“全国从事处理器研发相关人员加起来少于2000人。”

设计是芯片的研发过程,是通过系统设计和电路设计,将设定的芯片规格形成设计版图的过程;芯片设计公司对芯片进行寄存器级的逻辑设计和晶体管级的物理设计后,将不同规格和效能的芯片提供给下游厂商。TrendForce数据显示,2017年我国IC设计业收入为2006亿元人民币,同比增长22%,占国内半导体行业总产值的38.76%。

IC产业链各环节发展阶段不同,重点关注设计和专业测试

多位专家对中国证券报记者表示,除了大基金及其所撬动的社会资金,集成电路作为先进制造业需要资本市场更多支持。近四年来,海外回归的半导体企业尚无一例进入中国资本市场。陈大同曾是豪威科技和展讯的创始人之一,进入投资领域后曾主导完成豪威科技的私有化,并试图将豪威科技注入A股上市公司。但受政策等因素影响最终未能成行。豪威科技是图像传感器芯片制造领域龙头企业,目前市占率仅次于索尼和三星,位列全球第三。

高端核心芯片国产化水平几乎为0。我国核心芯片主要依赖进口的难题仍然存在,高性能运算芯片CPU/GPU/FPGA以及高性能模拟芯片领域目前的国产芯片占有率仍几乎为0。中兴通讯受美国制裁事件使我国高端芯片设计制造水平严重不足的情况暴露无遗,凸显了加快高端芯片国产化的必要性和紧迫性。

IC产业一般分为设计、制造、和封测三个部分,通常也包括材料和设备等支撑产业,其中设计是技术含量及利润率相对较高的部分,制造则是资产占比最重、工艺要求最高的部分。

与传统制造业不同,集成电路产业运作系统复杂,16nm制程工艺集成约33亿个晶体管,设备动辄上亿元,生产线动辄百亿元。稍有不慎,巨额投入就会打水漂。但集成电路产业撬动能力可观,1美元的集成电路能带动的GDP相当于100美元。从全球范围看,经济强国大多倾举国之力发展这一战略产业。

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IC产业各环节在国内发展情况不同,其中设计市场最大、增长最快,但核心领域缺失;制造与国外差距较大,国家大力发展;封测发展最快,目前已成世界一流;材料和设备尚处于起步阶段。

国内IC设计厂商收入前十位中,海思半导体、清华紫先展锐、中关微电子占据前三强。其中,海思在全球营收前十的Fabless
IC厂商中排名第七名,2017年营收同比增长27.72%,并在技术上不断提高,已在其高端手机中采用10nm技术。清华紫先展锐以IC设计、存储和IT信息系统为主,在FPGA、智能卡等领域领跑国内市场。

可从发展要素、核心竞争力、行业壁垒、国产化进程和驱动力五大维度看国内IC产业各环节的赶超之路。

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材料、设备领域与国外技术差距较大,现阶段以国家支持发展为主。

(4)制造环节能力有所提高,技术水平和产业占比有待提升

半导体材料和设备方面严重依赖进口,在供需不平衡的情况下,国内通过启动大尺寸硅片项目和重点扶持国内大型设备厂商以实现这两个领域额突破。

制造环节是将经过设计环节精密设计的电路,通过光刻、离子注入、抛光等一系列工艺步骤转移到晶圆上来,从而制造出具备所需功能的芯片。全球半导体制造行业高度集中,台积电约占据60%市场份额,随着国内产能的快速扩张,我国已跻身全球半导体制造第二梯队。公开数据显示,我国芯片制造业2017年规模达到1440亿元,增速接近30%,是近十几年来增速最快的一年。

材料属于IC产业链的上游,包括硅片、掩模版、光刻胶、电子化学气体、封装基板、陶瓷基板等,广泛用于IC制造和封测,占整个半导体市场的10%左右。

差距有所缩小,但必须加快追赶步伐。由于缺乏先进制程技术,国内芯片设计完成后往往需要依靠台湾或国外代工厂生产。经过十几年的发展,我国晶圆制造工艺与先进水平的差距正在逐渐缩小。根据《电子工程世界》的数据,目前我国12英寸生产线的65/55纳米、45/40纳米、32/28纳米工艺产品已经量产;16/14纳米关键工艺技术已展开研发并取得一定的技术突破和成果;8英寸生产线的技术水平覆盖0.25微米-0.11微米。公开资料披露,作为国内规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业,中芯国际2018年将完成28nm的HKC+量产,同时2019年量产14nm
FinFET。但我国目前在建产线比国外主要竞争对手至少差两代以上,国际半导体制程不断突破,我国亟需加大力度追赶国际先进水平的步伐。根据IC
Insights公布的技术路线图,国际厂商半导体工艺已经到了7nm水平。Intel计划2018年实现10nm
FinFET量产,宣称堪比其他代工企业的7nm技术;台积电、三星、GlobalFoundries均计划在2018年完成7nm
FinFET技术的量产。

材料最主要的部分是硅片,占比超过30%,当前对用于芯片制造的硅片纯度要求为11个9,全球能提供高纯度、大尺寸(8&12英寸)单晶硅片的厂商极少,市场掌握在几家大厂商手中,前五的供应商占据95%以上的市场,而国内由于技术水平和工艺积累的薄弱性,目前在大尺寸硅片领域属于刚起步阶段。

制造环节比重有待提升。2017年国内IC设计、IC制造、IC封测分别实现销售收入2073.5、1448.1、1889.7亿元,占整个集成电路市场规模比例分别为38%、27%、35%。与世界设计、制造、封测结构合理占比的3:4:3相比,我国半导体制造环节有待提高。

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(5)封装测试环节拥有较强国际竞争力

随着半导体下游应用需求越来越多,硅片供应日趋紧张,2018年年初至今,大尺寸硅片涨价幅度达到20%,依然处于供不应求的状态。

封装测试是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封,使芯片电路与外部器件实现电气连接,为芯片提供机械物理保护,并利用集成电路设计企业提供的测试工具,对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。一方面,封装测试受益于半导体行业高速发展的联动效应而获得发展动力。另一方面,由于受到消费电子疲软以及基板、被动元件涨价等因素的影响,今年全球封测行业销售增速有所放缓,但整体仍呈稳定增长。WSTS数据显示,2016年全球封装市场和测试市场的市场规模分别为406亿美元和101亿美元,总规模507亿美元。WIND数据显示,2017年我国集成电路封测销售额1889.7亿元,同比增长21%。

在整个市场环境趋紧的情况下,各硅片厂商优先供应大晶圆厂,国内各中小制造厂和设计公司面临不利的竞争的局面。在此情况下,国内逐步推进多个大尺寸硅片项目,上海新昇的12寸硅片已于今年上半年量产,其他各硅片厂预计今明两年逐步量产。

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半导体设备广泛用于IC制造封测环节,包括光刻机、CVD、刻蚀机、离子注入机、切割减薄设备、键合封装设备、测试机、分选机、探针台等等,占整个半导体市场的13%,在半导体生产线上,设备的投资占比较大,约占整个产线投资的75%-80%。

封装测试是我国半导体产业链上最具国际竞争力的环节,最先实现自主可控。目前在全球封测市场中,中国台湾占比54%,美国17%,中国大陆12%,我国封测行业市场份额居全球第三。在我国半导体产业链中,封测占比最大,约占35%。另外,从企业层面看,我国企业在全球半导体封测行业中具有一定的竞争力。近年来,我国企业通过海外并购整合迅速壮大,通过外延并购和内生发展,封测企业实力得到显著提升。2017年全球封测前十大厂商中我国占据3位,长电科技、华天科技、通富微电分别排名第3,第6和第7位,营收分别增长12.5%,28.3%,32.0%,显著高于日月光等厂商的增长水平。

目前设备供应市场高度集中,主要掌握在AppliedMaterials、ASML、LamResearch、TokyoElectron、KLA-Tencor等在欧美日企业手中,全球前十的设备厂商,其销售额占全球的80%,国内的设备销售仅占7%左右。

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从技术水平上看,我国先进封装技术水平同步全球先进水平。当前中国大陆三强通过自主研发和兼并收购,技术能力基本与国际先进水平接轨,先进封装的产业化能力也已基本形成,BGA、WLP、SiP等先进封装均已实现量产。根据《2016年度中国IC封装测试产业调研报告》,我国部分主要封测企业的集成电路产品中的先进封装产品占比达到40%-60%。

IC设计领域国外垄断严重,国内发展迅速、加速赶超。

(6)下游市场需求强劲

传统IC设计领域目前为欧、美、日、韩及台湾企业所垄断。

受益于汽车电子、消费电子、物联网、人工智能等下游行业的快速发展,半导体芯片的应用范围急速扩大。智能手机的出货量增长和创新升级将带动指纹识别芯片和摄像头CIS芯片的需求增加,汽车电子的普及也将带动汽车半导体快速增长,此外还有物联网MCU微控制器等IC芯片开始快速增长,这些需求端的扩大都为8英寸和12英寸硅片带来新的增量。

据报道,2017年Fabless公司总营收超过1000亿美元,占全球IC销售额的27%。

从终端半导体应用份额结构来看,2017年全球半导体应用领域排名前三的行业是通信及智能手机(31.83%)、PC/平板(26.13%)、工业/医疗(14.51%),汽车电子占比9.11%。

以地区来看,美国企业的营收最高,占全球Fabless公司营收超过一半,达53%,若算上被新加坡安华高并购的博通,则占比可达60%以上;

2017年我国集成电路各应用市场中,计算机占比27.3%,网络通信占比30.9%,消费电子占比21%,工业控制占比13.1%,汽车电子占比3.7%。2017年计算机领域快速增长,一是因为存储器的价格回升,二是因为在我国计算机产量多年萎缩之后,2017年迎来了复苏性的增长。

台湾IC设计公司营收为全球第二,2017年占比为16%,约与2010年持平,主要企业有联发科等;

3. 半导体产业区域分布

中国大陆IC设计领域增长迅猛,2017年占全球营收比重突破一成,达到11%,是2010年的两倍,去年共有十家企业挤进全球IC设计公司前五十名,两家进入前十,分别是海思和紫光展锐以47.15亿美元和20.50亿美元的营收位列第七和第十位,其中海思的同比增长更是达到21%,仅次于NVIDIA和AMD,在Fabless企业中位居第三。

(1)全球产业第三次转移

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半导体产业于20世纪50年代起源于美国,第一次产业转移起始于20世纪60年代,美国将劳动密集型封的装业从制造业中分离出来,转移至成本更低的日本,日本后来凭借大规模生产技术取得低成本和可靠性优势,DRAM快速渗透全球市场。1986年,日本企业DRAM全球市场份额达到80%,成为世界半导体中心。第二次产业转移发生于20世纪90年代,全球范围内开始了以互联网为核心的技术革命,韩国、台湾、新加坡通过技术引进和劳动力成本优势,取代了日本DRAM的国际地位,1998年韩国成为DRAM第一生产大国。90年代后期,晶圆代工模式逐渐兴起,芯片设计与制造环节分离,以台湾为代表的晶圆代工厂改写了全球半导体产业制造模式。第二次产业转移后,半导体行业形成了世界范围内美国、韩国、台湾等国家和地区多头并立的局面。

专用芯片领域快速追赶,通用芯片差距较大。

半导体产业的两次转移均与新兴终端市场的兴起有关。目前智能手机、可穿戴设备、电动汽车、物联网等下游产品为下一次半导体产业全球迁移奠定了基础。我国由于具备市场、劳动力等多方面的优势,正在承接第三次半导体产业的转移。

以通信芯片、PC和智能移动终端等应用的CPU和存储器为代表的通用芯片在全球芯片消费市场上仍占主导地位,其芯片设计存在着技术壁垒高、产业集中等问题,目前仅掌握在以Intel、高通、三星为代表的少数企业手中,国内在这些领域,除通信芯片取得一定进展外,其他方面还很薄弱。

(2)国内产业集群初步形成

在专用芯片领域,国内目前在消费电子、人工智能等应用领域发展较快,主要为MCU、SoC及AI芯片等,未来有望率先实现国产化。

政策引导以及产业分工使全球半导体产业发展均形成了产业集群效应,如美国硅谷、日本九州、台湾新竹等都是各国半导体产业的优势区域。目前,我国虽然尚未形成半导体优势区域,但经过十几年的技术积累,已基本形成完成的产业链条,并形成了长三角、珠三角、京津环渤海与中西部四大主要产业聚落。

IC制造需国家重资本投入,将缩小与国外差距。

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IC制造是人类最顶尖的制造技术,其工艺水平已经达到原子级,也是IC产业链中工艺最复杂、技术壁垒最高、资金投入最大的一个环节。

4. 半导体产业政策与金融支持

IC制造至今仍遵循摩尔定律,每18个月左右芯片上所容纳的晶体管的数目翻倍,芯片的制造工艺也越来越精尖,如今最先进的制造工艺当属台积电的7nm制造工艺,而台积电也计划明年量产5nm工艺,其3nm工艺也在研发当中。

(1)半导体产业地位升至国家战略高度

国内目前规模最大、技术最先进的当属中芯国际,中芯国际已量产的最先进工艺是28nm,计划明年量产14nm,与台积电在技术节点上差了三代左右。

长期来看,在国家意志的推动下,半导体产业作为“国之重器”,产业崛起势在必行。我国已对半导体产业的发展路线制定了详细的目标,对设计、制造、封测等各个环节制定了明确的计划,同时为支持半导体产业发展给予了金融、行政、税收等全方位的支持。

IC制造的流程非常复杂,涵盖氧化、光刻、刻蚀、离子注入等上百个工艺步骤,其中用到多种材料和设备,材料方面包括硅片、光刻胶、电子化学气体、溅射靶材等,设备方面则包括光刻机、刻蚀机、离子注入机、CVD等,制造过程中所涉及的材料、设备及产线建设使得制造重资产化,一条产线的资金投入在数十亿到上百亿元不等。

2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度,给予相应政策支持、财税优惠,设立国家集成电路产业基金。提出到2020年,集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,企业可持续发展能力大幅增强。同年,集成电路首次在政府工作报告中与移动通信、大数据等产业列为新兴产业,报告中提出要赶超先进,引领产业发展。《中国制造2025》将半导体列为需要提升的关键领域,强调最终在市场终端打造集IC设计、IC制造、半导体材料与设备、IP与设计工具四者为一体的国际综合品牌的目标,另外,“加强海外并购”被纳入政府政策支持项目。

IC制造领域目前竞争格局极为稳定,当前市场占比最高的是台积电,占到全球市场的60%,国内规模最大的是中芯国际,营收仅为台积电的10%,全球占比6%,研发投入和毛利率也远远低于台积电。

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基于IC制造的技术壁垒高、人才需求量大、资本投入大等特点,该领域难以有新进者,而国内IC制造的发展则是以政府资金为主导扶持包括中芯国际、华虹宏力为主的制造企业,争取缩小与国际大厂的差距。

(2)国家集成电路产业基金撬动千亿产业资金

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2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》发布,提出设立国家集成电路产业基金(简称“大基金”)。9月24日,大基金成立,基金采取公司制形式,以风险投资方式运作,初期规模1200亿元,目前规模已达到1387亿元。

新浦京www81707con ,IC封测已成世界一流,看好专业测试引领行业发展新趋势。

从产业链角度看,大基金已覆盖整个半导体产业链,芯片制造业是一期投资重点。公开数据显示,截至2017年底,大基金累计有效决策投资67个项目,累计项目承诺投资额达1188亿元,实际出资818亿元,分别占一期募资总额的86%和61%,投资项目覆盖了集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料、生态建设等各个领域,实现了产业链完整布局。数据显示,截至2017年底,承诺投资中,芯片制造业、设计业、封测业和装备材料业的资金占比分别为65%、17%、10%、8%。人工智能、储存器、物联网应用是集成电路产业关注的重点方向。

IC封测在整个IC产业链中技术壁垒相对较低,也是IC产业链最先向大陆转移的一部分,而国内不管在政策还是资金上均大力扶持国内封测企业通过并购扩大规模获得先进封装技术。目前国内IC产业链中封测发展最快,已成世界一流,其中长电科技、华天科技、通富微电进入全球前十。

从公司角度看,大基金布局各细分领域企业。例如,大基金投资在芯片装备领域投资的上市公司北方华创,是国内最大的半导体装备企业。截至2018年7月27日,大基金已投资企业56家,投资芯片领域上市公司23家,其中A股上市公司19家,港股上市公司3家,美股上市公司1家,19家A股上市公司市值合计达3627.06亿元。

此外,IC测试独立代工的模式将产业更加细分化,减少了资金投入量,直接与设计厂商对接,提升了效率,这一模式将为国内封测行业发展注入新活力。2.2IC设计产值超2000亿元,将维持20%以上的高速增长,引领国内IC产业发展

从带动效应看,大基金撬动地方产业基金发展。在国家集成电路产业投资基金之外,多个省市也相继成立或准备成立集成电路产业投资基金,目前包括北京、上海、广东等在内的十几个省市已成立专门扶植半导体产业发展的地方政府性基金。根据国家集成电路产业基金的统计,截止2017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5145亿元。

IC设计营收已超2000亿元,将保持20%以上的年增长。

大基金二期规模将超1500亿。公开资料披露,今年财政已安排近百亿资金重点聚焦支持集成电路、新材料、工业互联网等领域。到2018年5月初,中央级政府专项基金已有17只,总量超8000亿元。其中,国家集成电路产业投资基金第二期方案已上报国务院并获批,二期募资规模将超过1500亿元。

IC设计相对轻资产,具有投资回报周期短、应用为导向、市场更加多元化等特点。市场偏向于投入短期能见效的领域,由此造成贴近大陆消费市场、轻资产的IC设计产业发展迅速。

三、我国半导体产业发展趋势

近年来IC设计领域增长最快,每年保持着20%以上的高增长。

半导体产业产业链长,涉及范围广泛,未来伴随物联网、智能化、新能源、信息安全等趋势,半导体产业有望迎来新一轮增长。

2005~2014年大陆IC设计、制造、封测环节的复合增速分别为24%、12%、14%。2017年国内IC设计领域营收达2073亿元,涨幅达26%。此外,国内IC设计行业企业数目增加迅速,特别是在2016年,IC设计公司较2015年增加了600多家,达到1362家,2017年增至1380家。

1. 半导体周期持续,市场继续扩大

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智能汽车、物联网、5G等新需求带动的新一轮半导体周期有望超越上一轮智能手机周期,半导体景气周期仍将持续。展望2018年,10纳米先进制造工艺将规模化量产,继续推动逻辑芯片更新换代,且存储器产能尚未有效释放,价格依然坚挺,汽车电子对芯片的市场需求也会带动模拟芯片等市场的发展,半导体市场将继续保持增长势头。根据CCID数据,未来三年按照复合增速9.5%计算,2020年我国半导体产业市场规模预计将达到21933.9亿元。

IC设计是IC产业的核心,引领整个产业链的发展。

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从集成电路制造流程上看,IC设计处于产业链的上游,是IC制造的关键,所有芯片的制造必须要有完整成熟的芯片设计。

2. 产业链趋于完善,技术不断取得突破

IC设计是芯片制造流程里面利润最高的一个环节,其销售额大约占整个IC产业销售的27%,而且自垂直分工的商业模式成熟以来,IC设计(Fabless公司)由于没有下游资本投入较大、空置风险较高的晶圆制造厂和封装测试厂,其利润率和成本风险远优于其他环节。

(1)半导体设备需求随晶圆厂建设而扩张

目前国内IC设计产业已超越封测成为IC产业链中占比最高的环节。

在巨大的供需缺口和国家政策的持续引导下,资源将积极投入设备市场,“十三五”期间,半导体晶圆制造厂建设将直接带动国内半导体设备制造业的扩张。2018-2019年将进入设备入场的高峰期,未来晶圆厂设备支出将陆续落实并持续增加。2018年7月SEMI公布的最新预测数据显示,2018年我国大陆地区半导体设备市场需求将达到118.1亿美金,2019年需求将达到173.2亿美金。预计到2019年,来自中国大陆的设备需求将占到全球的1/4,中国大陆地区将超过韩国和台湾成为全球最大的半导体设备市场。随着晶圆厂建设的持续推进,半导体设备市场需求将进一步提升。

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(2)资源重整是半导体材料未来发展重要趋势

CPU、存储器等高端通用芯片国家布局,中小企业助力中低端芯片国产化

随着代工制造、存储器、封测等生产线的持续大规模建设,国内半导体材料市场规模快速增长。同时,我国材料企业已经在国内市场占有一定的市场份额,并逐步在个别产品或细分领域挤占国际厂商的市场空间。半导体材料产业具有产品验证周期长和龙头垄断的特点,芯片生产商在成功认证材料供应商后会维持稳定合作关系。目前主流厂商已经认证使用国际龙头企业的材料,我国材料企业进入市场十分困难。在整体水平落后,进口率居高不下的情况下,我国半导体材料厂商未来除了加强研发生产,还需要在政府的支持和协调下,完成在当地主流芯片生产厂商的成功认证,从而逐步实现国产材料替代进口。未来对内实现资源重整将是半导体材料企业赢得市场的关键,在此政府也将发挥积极作用。

CPU、存储器等高端通用芯片领域,国外垄断严重,国家作产业布局。

(3)高端芯片设计实力继续提高,多样化细分领域不断出现

以通信芯片、PC和智能移动终端等应用的CPU和存储器为代表的通用芯片在全球芯片消费市场上仍占主导地位,其芯片设计存在着技术壁垒高、产业集中、市场生态垄断等问题,目前仅掌握在以Intel、高通、三星为代表的少数企业手中,如Intel控制全球90%以上的PC和服务器的CPU供应、高通则占据通信芯片和智能移动终端处理器的大部分市场、三星与少数厂商垄断了存储器的供应。

TrendForce预计,在提升自给率、政策支持、规格升级与创新应用等要素驱动下,未来我国IC设计仍将保持稳定发展态势,2018年行业将实现20%左右的增速,全年IC设计收入有望达到2400亿元。一方面,近十几年来,技术发展带动设计领域取得了非常明显的进步。从2004年全球IC设计公司前50名中没有中国企业到2016年海思与紫光展锐进入全球前10名以及北京豪威、中兴微电子、华大半导体、智芯微、汇顶科技等进入前50名,我国IC设计公司在高端领域积累了实力,未来在市场、政策和技术发展的支持下将持续壮大。另一方面,在电动汽车、智能驾驶、物联网等下游需求推动下,IC应用领域更加广泛,相应的订制化设计需求也将不断出现,IC设计企业将会的到更多机会,一些细分领域将出现越来越多的优秀IC设计企业。

国内在这些领域,除通信芯片取得一定进展外,其他方面还很薄弱,但已由政府引领,在高端CPU和存储器领域已有几大战线,开始全面布局产业链条。

(4)半导体制造迎来建设高峰

中小厂商提升定制化服务能力适应市场需求,加速赶超,助力中低端芯片国产化。

半导体制造转移趋势明确,我国迎来建设高峰。一方面包括台积电、联电、Global
Foundries等在内的多家海外晶圆代工企业将在大陆投放产线,另一方面国内晶圆代工厂包括中芯国际、华力微电子等在未来2年内也将有多条产线投产。SEMI数据显示,2017-2020年是我国晶圆厂大规模建设期,在此期间全球投产的62座晶圆厂中有26座设于大陆,占全球总数的42%,我国成为晶圆厂新建投资最大的国家。

IC设计除CPU、存储器等高端通用芯片外,还有一些诸如MCU、SoC等在消费电子、智能家电、汽车电子和物联网领域应用广泛,这类芯片技术门槛相对较低,国内在这些领域的多数是一些中小企业,这类企业开始慢慢积累技术研发实力,并不断提升相应需求和定制化服务能力,以适应新形势下的市场需求。

(5)先进封装行业快速发展

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半导体封装有传统封装和先进封装两种,半导体产业的工艺尺寸缩小和功能性升级促进了先进封装市场发展,封测需要与设计、材料设备相结合形成一体化解决方案,先进封装占比未来将越来越大。根据Yole
Development预测,全球先进封装市场将在2020年时达到整体集成电路封装服务的44%,年营业收入约为315亿美元;中国先进封装市场规模将在2020年达46亿美元,年均复合增长率为18%。Fan-out(扇出型)是增长速度最快的先进封装平台,增长速度达到了36%,紧随其后的是2.5D/3DTSV平台,增长速度为28%。MEMS
Consulting预测,至2022年扇出型封装的市场规模预计将超过30亿美元,而2.5D/3DTSV封装的市场规模到2021年预计将达到10亿美元。移动领域仍然是先进封装的主要市场,包括智能手机、平板电脑、可穿戴设备等终端产品。

▌技术研发水平和市场服务能力构成IC设计企业核心竞争力

(6)汽车电子、物联网、5G等下游消费带动产业发展

拥有核心技术和持续研发能力是IC设计企业成长的根本,拥有核心技术和知识产权是IC企业发展的核心竞争力。

汽车电动化、智能化提升汽车电子消费。首先,电动化将推动汽车电子消费,公开资料显示,紧凑型车中电子成本占比仅为15%,而纯电动车中汽车电子成本占比高达65%。其次,智能汽车的发展将推动汽车电子应用,目前ADAS系统(先进驾驶辅助系统)的渗透率不及5%,随着功能的进一步拓展完善,以及市场对高性能驾驶的追求,预计未来将以20%以上的速度增长,到2020年ADAS市场规模有望接近300亿美元,而ADAS中多种操作控制、安全控制、周边控制功能都需要集成电路等电子产品实现。IHS
and Strategy Analytics
预计我国车用集成电路市场规模2020年将达到114亿美元,占全球车用集成电路市场份额的23%。

IC设计是IC产业链中技术含量相对较高的环节,对技术和人才非常依赖,当今国际芯片巨头公司无不是在相关领域掌握核心技术,控制芯片架构、IP及指令集的供应,进而掌握全球的芯片供应,尤其是集成度高、规模大、运算能力强的芯片产品。

物联网带来新增庞大市场。IDC预计2020年全球物联网市场规模将增至3.04万亿美元,复合增长率达50%。物联网接入设备需要大量的传感器芯片、通信传输芯片及信息处理芯片,将激发起半导体市场大规模增量。我国半导体产业也将受益于物联网广阔的增量市场,从中获得可观的市场份额。

如Intel控制全球绝大部分PC处理器市场,而95%以上移动终端的处理器用的都是ARM的架构和IP。

5G应用升级带动电子行业升级。根据中国移动披露的5G建设时间表,到2020年达到全网万站规模,能够实现商用产品规模部署,预计5G牌照于2019年底至2020年初发放,按照4G渗透率增速,2022年5G用户渗透率有望达到60%左右。而随着5G技术的普及,一方面,手机终端将迎来又一次升级,基于5G通信的硬件创新将带来手机零组件的升级,如天线、射频器件、外观、高端显示、无线充电等领域将会要求匹配5G通信技术要求而创新升级。另一方面,5G基站设备替换升级带来PCB、光模块等上游材料需求的增长。以PCB为例,4G基站多采用FR4板材,5G基站多采用高频/高速PCB,天线/RRU/BBU对PCB需求总量约为4G基站下3-4倍,相关PCB需求增量空间扩大。

国内众多芯片公司在研发和生态积累上比较薄弱,因此其芯片产品大多也是用的是国外芯片巨头企业的知识产权,而拥有核心技术和自主知识产权的企业就能在市场上具有较强的竞争力,如寒武纪在AI芯片领域拥有自主指令集并已授权第三方芯片厂商使用,比特大陆更是依赖自己挖矿机芯片的超强算力占领全球70%以上的挖矿机市场。

四、风险提示

具备持续研发能力是国内IC设计企业参与市场竞争的基础。随着IC设计成本的增加、摩尔定律趋向极限以及下游应用对芯片产品的要求,传统芯片领域朝着低功耗、低成本、高性能三个方向发展。

1. 周期波动风险

如工业控制领域,对芯片的功耗水平要求很高,有些需要芯片在不更换电池的情况下可以稳定地运行十年左右,而在消费电子领域,则对包括芯片在内的各个零部件的成本管控非常严格,再如移动终端领域则对芯片的数据处理能力要求越来越高。

半导体产业下游应用广泛,产品种类多,受经济周期较大。半导体市场的增长率与GDP增长率呈现密切的正相关关系,宏观经济的波动影响半导体产品的消费。经济景气度越高,消费者在智能手机、个人电脑等电子产品上的消费需求越旺盛,成为半导体市场成长动力。相关研究显示,全球半导体行业大致以4-6年为一个周期,景气周期与宏观经济、下游应用需求以及自身产能库存等因素密切相关。

因此,在技术方面具备一定持续研发能力对国内IC设计企业至关重要,把握这些便能在市场上据有一席之地并有机会做到国产替代,甚至成长为巨头企业。

2. 国际贸易风险

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我国半导体产业发展目前仍高度依赖全球产业链,除封装测试外,自给率普遍较低,需要大量进口外国高端设备、材料和产品。而目前,我们正面临着复杂的国际贸易形势,贸易摩擦等问题会对行业和企业发展产生巨大影响,中兴事件的发生已为我们敲响了警钟。

IC设计企业的市场服务能力决定其竞争力

3. 技术创新风险

芯片应用场景愈趋广泛,对芯片厂商的需求响应和芯片定制化等市场服务能力要求越来越高。

半导体产业是典型的技术密集型产业,技术创新是企业得以持续稳健成长的核心要素。而对于我国企业而言,技术创新更是面对多方方面的挑战。一是项目本身的难度与复杂性,企业科研能力有限将导致技术创新活动达不到预期,如果无法通过测试或达不到预期性能要求甚至可能导致企业破产。二是技术专利侵权风险,以中芯国际为例,台积电曾指控中芯国际通过雇佣其前员工,获得商业机密,侵犯其八项技术专利。2005年,中芯国际与台积电达成和解,中芯国际支付台积电1.75亿美元罚款,并将中芯国际8%的股份授予台积电。随着我国相关产品的量产,国外半导体公司的反向工程团队会通过反向分析指控中国厂商侵犯专利。

随着下游应用领域的多样化发展,芯片的应用场景越来越多,对芯片的功能和性能提出更多和更高要求。

4. 人才短缺风险

就国内情况来看,虽然目前核心领域与国外差距还比较大,但IC设计作为直接与终端应用接触的环节,极为依赖产品的市场表现,在PC、手机市场已经趋向稳定的情况下,随着物联网、汽车电子以及家电智能化等其他方面应用的逐渐开发和落地,将给国内IC产业带来巨大的成长动力和空间,能够满足需求响应和提供定制化服务的国内芯片厂商则有望把握住新兴市场机会。返回搜狐,查看更多

首先,我国半导体产业起步晚,没有积累起具有深厚行业经验的高端人才,制约行业发展。其次,我国高校对半导体产业人才的培养不够扎实,人才培养与企业需求之间脱节。虽然国家把集成电路的专业提升到重要的地位,很多学校也把电子类专业单独出来成立独立学院,但是在未来很长一段时间内,国内人才短缺,尤其是高端人才短缺还将是一个普遍现状,其中晶圆厂制程工艺人才短缺现状尤为明显。

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