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半导体产业深度报告:国产边际提速,迎来穿越周期的成长新机遇
时间: 2020-06-04 02:38
半导体处于整个电子信息产业链的顶端,是各种电子终端产品得以运行的基础。被广泛的应用于PC,手机及平板电脑,消费电子,工业和汽车等终端市场。根据WSTS统计数据,2017年全球半

半导体处于整个电子信息产业链的顶端,是各种电子终端产品得以运行的基础。被广泛的应用于PC,手机及平板电脑,消费电子,工业和汽车等终端市场。根据WSTS统计数据,2017年全球半导体销售额已达4123亿美元,较1987年增长50倍,年复合增速达15%。

根据CSIA统计,1999年,中国大陆半导体销售额4285万美元,占全球比重0.04%。经过20年的发展,2019年,中国大陆半导体销售额占全球比重5%,约206.15亿美元,较1999年成长超过400倍。近5年中国大陆半导体销售额增速均超过20%,远高于全球半导体行业增速。

随着美国、西欧乃至日本等传统半导体强国再次将半导体产业的发展列为了重点发展的对象,中国大陆的发展面临着更激烈的竞争和封锁。而且摩尔定律的趋缓对研发投入和资本支出提出了更高的要求,先进半导体技术的壁垒越来越高,超越的难度越来越大。 但同时我们看到中国大陆拥有最大的下游应用市场、新兴应用领域层出不穷,国内各品类技术领先的企业可以依托巨大的下游市场,切入国内大客户或是高成长的新兴应用领域而获得快速成长。

一方面根据SIA统计,目前我国本土半导体销售额占全球市场份额不到7%,另一方面随着下游家电、PC、手机等产业崛起,根据WSTS统计,2019年国内市场半导体销售额达1423亿美元,占全球34.9%。供需形成巨大的不匹配,自给率仅有约20%。根据CSIA统计,2019年中国集成电路产业销售额为7562.3亿元,同比增长15.8%,其中,设计业销售额为3063.5亿元,同比增长21.6%,增速高于同期国内制造和封测行业增速。

中国集成电路进口比例依然较高,关键领域高端芯片本土占有率依然较低。海关统计2019年中国进口集成电路4451.3亿块,同比增长6.6%,进口金额3055.5亿美元,同比下降2.1%。出口集成电路2187亿块,同比增长0.7%,出口金额1015.8亿美元,同比增长20%。从出口金额来看,国内集成电路成长显著,但在关键下游领域例如计算机系统、通用电子系统、通信装备、存储设备等领域国内芯片在本土占有率依然较低,且部分关键芯片本土占有率几乎为0。

国内集成电路企业崛起迅速,部分领域具备替代能力。国内半导体产业经过20年的发展,在逻辑IC、模拟IC、分立器件等领域已涌现出许多具备全球先进技术水平的企业。短期内在消费电子应用领域所需的分立器件、WiFi/蓝牙芯片、CIS、MCU、电源管理以及部分中低端存储芯片已经具备较高替代能力,受益供应链替代需求,相关企业有望迅速成长。长期来看,“产学研”三方助力下国内集成电路设计能力成长趋势不变,有望在3-5年的时间维度内逐渐实现较高技术壁垒的射频前端发射/接收模组、各类存储芯片(NAND、DRAM、NOR)、MEMS芯片的国产化替代,届时国内的IC设计厂商也将会拥抱更大的行业空间。

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的简称,是从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)概念发展而来。EDA软件工具涵盖了IC设计、布线、验证、仿真等,是集成电路设计必需、也是最重要的软件工具,是IC设计最上游、最高端的产业之一。相对产值较小但又极其重要的关键环节,集中度高,根据ESD Alliance 统计,2018年整个EDA的市场规模仅为97.15亿美元,前三大厂商分别为Synopsys、Cadence和Mentor Graphics,三家市占率高达64.1%。

本土EDA软件企业产品研发进展迅速,蓄势待发。虽然目前国内的EDA软件企业在设计流程布局方面依然不够齐全,仅有较少的国产EDA软件企业可以提供全流程的集成电路设计和解决方案。目前本土EDA软件企业包括华大九天、芯愿景、芯禾科技、广立微电子、博达微科技、概伦电子、蓝海微科技、奥卡思微电等,其中华大九天已经可以提供四大板块的服务,包括全流程数模混合信号芯片设计系统、SoC后端设计分析及优化解决方案、FPD全流程设计系统、IP以及面向晶圆制造企业的相关服务以及液晶平板显示。

虽然国内的EDA设计软件行业市场集中度较低,同时可以提供全流程设计解决方案的EDA软件厂商较少,但是在部分单点仿真工具或者综合工具方面本土厂商已经具备一定竞争力,后续伴随着技术和产品的延伸布局,预计国内会在不久的将来涌现一批具备全球竞争实力的EDA软件厂商。

集成电路制造主要分为IDM和Foundry两种形式,早期半导体企业都是IDM运营模式(垂直整合),这种模式涵盖设计、制造、封测等整个芯片生产流程,如Intel、三星等。随着技术升级的成本越来越高以及对IC产业生产效率的要求提升,促使整个产业逐渐向设计、制造、封装测试分离的垂直分工模式发展。根据IC insights数据来看,全球晶圆制造产生仍然以存储厂商和晶圆代工厂商为主。

国内半导体产业起步较晚,因此诞生初期便积极接纳了垂直分化的模式,国内IDM模式企业暂时并未见到较好竞争力企业(长江存储、合肥长鑫处于快速追赶阶段),从全球半导体晶圆代工竞争格局来看,目前领先的厂商依然为中国台湾地区的台积电(TSMC),约占全球晶圆代工产能的56.1%,国内领先的代工企业中芯国际和华虹全球市占率依然较低,2019H1分别占比为5.7%和3.3%,距离行业领跑者依然存在较大差距。

从工艺节点布局来看,中国大陆的高端制程产能相比海外还存在一定差距,中国台湾地区、韩国、日本300mm晶圆占比和制程技术上占据优势地位,中国大陆和北美地区产能接近,技术稍显落后,欧洲及其他地区IC制造业实力较弱。以中国大陆地区和中国台湾地区领先的晶圆代工厂商台积电和中芯国际为例,台积电2018Q2逐渐开出7nm工艺节点产能,中芯国际2019H2才实现14nm的量产,工艺节点落后2代左右。

2016年5月长鑫存储技术有限公司成立,专注于DRAM领域(IDM模式)。2019年9月21日总投资约1500亿元的长鑫存储内存芯片自主制造项目在2019世界制造业大会上宣布投产,其与国际主流DRAM产品同步的10纳米级第一代8Gb DDR4首度亮相,一期设计产能每月12万片晶圆,投产的8Gb DDR4通过了多个国内外大客户的验证,2019年底正式交付,另有一款供移动终端使用的低功耗产品也即将投产。同时合肥长鑫预计2021年完成17nm技术研发。

对比来看,三星已在2019年开始1ynm制程量产,海力士和美光也将在2020年开始量产1ynm制程,因此合肥长鑫在技术节点上仍落后于业内主流厂商,但是已经赶上了目前市场产品的主流工艺节点(即1xnm)。产能规划方面,合肥长鑫目前 共规划有三期,全部完成后产能为36万片/月(12英寸),整体投资预计超过1500亿元,其中一期设计产能为12万片/月,目前已投入超过220亿元,产能已达到2万片/月,预计2020年第一季度末达到4万片/月,后续的扩产节奏则将视研发进程、产品良率和市场需求来决定。以三期全部达产后来看,我们测算届时合肥长鑫的市占率有望超过10%以上,成为全球第四大DRAM厂商。

长江存储于2016年7月在中国武汉成立,是一家专注于3D NAND闪存芯片设计、生产和销售的IDM存储器公司。长江存储是国家存储器基地项目实施主体公司,由紫光集团旗下紫光控股联合国家集成电路产业投资基金股份有限公司、湖北国芯产业投资基金合伙企业(有限合伙)和湖北省科技投资集团有限公司共同出资。其中紫光控股出资197亿元人民币,占51.04%,从而对长江存储形成控股。

与国际主要竞争对手相比,目前长江存储在技术上仍处于落后状态,但已经赶上了市场生产和销售的主流。具体来看,三星、海力士、东芝/西部数据、英特尔均已在2018年下半年实现了96层NAND Flash的量产,但2019年由于产品价格下跌,上述厂商均明显减缓了96层产品的扩产节奏,导致目前市场流通产品仍以64层/72层为主,为长江存储取得一定市场份额提供了机遇。2018Q4长江存储成功实现32层NAND量产;2019年9月2日宣布已开始量产基于Xtacking架构(自主研发)的64层256 Gb TLC 3D NAND Flash,以满足固态硬盘、嵌入式存储等主流市场应用需求;长江存储于4月13日宣布其128层QLC 3D NAND 闪存产品(型号X2-6070)研发成功,并已在多家控制器厂商SSD等终端存储产品上通过验证。

产能规划方面,根据集邦咨询数据,今年Q4长江存储产能在2万片/月(12英寸),到2020年底有望扩产至7万片/月,接近英特尔的产能水平。更长期规划来看,长江存储目标在2023年扩产至30万片/月产能,达到20%的全球市占率,并且良率也赶上世界主流水准,项目投资总金额高达240亿美元,若按此规划,届时长江存储有望成为全球第三大NAND Flash厂商。

不同于先进制程对于技术演进的持续追求、激烈竞争以及随之而来的巨额资本投入,成熟制程成本较低、下游分散、产品规模小,行业内企业众多。大陆晶圆制造厂目前以成熟制程为主,开办成本和技术要求相对较低,又享有贴近国内广阔市场需求的优势,随着物联网、可穿戴设备、汽车电子的发展,产能扩充持续进行。

国内成熟工艺代工仍然以中芯国际和华虹为主,中芯国际具有完善的成熟工艺节点制程的代工能力,可充分满足下游各类需求,未来中芯国际上海8寸厂、天津8寸厂、深圳8寸厂均在积极的推进产能扩产。除中芯国际和华虹之外、华润微、粤芯、上海先进(积塔半导体),士兰集昕微、燕东微电等国内现有成熟制程产线均有相应的产能扩产计划。后续晶圆代工环节国内代工需求依然旺盛,预计国内晶圆建厂和扩产的热潮将会至少持续2-3年。

作为大部分的电子产品中的核心单元主要材料,半导体在消费电子、通信系统、医疗仪器等领域有广泛应用。完整的半导体产业链包括半导体设计公司、半导体制造公司、半导体封测公司和半导体设备与材料公司,其中,半导体设备的主要应用阶段为半导体的制造与封测工艺流程。半导体的制造工艺流程包括晶圆制造、晶圆加工和封装测试三个部分:

晶圆制造:将半导体材料开采并根据半导体标准进行提纯后,通过一系列化学反应和表面处理,形成带有特殊粒子和结构参数的晶体,经过一系列处理后制成晶圆薄片(主要是硅晶圆),过程中主要运用单晶炉、CMP、清洗机等设备。

晶圆加工:制成晶圆后,在表面上形成器件或集成电路,其中,前端工艺线(FEOL)是晶体管和其他器件在晶圆表面上的形成,后端工艺线(BEOL)是以金属线把器件连在一起并加一层最终保护层。加工过程中主要运用光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、清洗机等设备。

封装测试:晶圆上的芯片需要经过多道工序才能分隔开,并要进行针对性的测试和封装,得到应用于不同电子单元、不同下游领域的成品芯片,过程中主要运用各类测试和封装设备。

不同过程所需投资额以及相应半导体设备不同。根据Gartner和SEMI等机构的统计,按工程投资分类洁净室投资占比约为20-30%左右,其余的70%主要为半导体相关设备采购。其中晶圆加工环节(即赋予晶圆相应的电学特性)所需设备投资价值占比最高,约占80%左右。封装测试环节和晶圆制造环节受先进制程工艺影响较小,对于设备精度需求相对较低,因此所需设备投资价值量占比较低,分别为20%和0.5%。

半导体行业发展已经上升到国家战略层面,政策持续推动国家半导体行业进步。国家政策支持力度空前,先后出台《国家集成电路产业发展推进纲要》、《鼓励集成电路产业发展企业所得税政策》等政策,从税收、资金等各个维度为半导体产业给予扶持。《纲要》明确提出到2020年,IC产业与国际先进水平的差距逐步缩小,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,实现跨越式发展。同时设立产业基金,帮助其并购国际大厂,或与国际大厂通过合资设立新公司方式进行合作。这一系列政策显示出国家扶持半导体产业的决心。

虽然不同设备类型在实际中的应用占比略有不同,但是半导体设备直接用在晶圆加工和封测当中,因此设备需求量和行业景气度和下游晶圆代工厂和封测厂商的资本支出息息相关,跟踪下游晶圆代工厂和封测厂商未来资本支出情况是跟踪行业景气度的重要“抓手”。

政策资金扶持下中国地区半导体设备需求逆周期增长显著。从目前的SEMI全球半导体设备销售额分地区统计来看,自2013年开始实现连续7年的同比增长,同时从2018年开始中国大陆基本上成为全球第二大半导体设备需求市场(2018年仅次于韩国地区,2019年仅次于中国台湾地区)。同时考虑到国内晶圆代工厂商建厂热潮的背景和国内封测厂商较高产能利用率的现状,预计未来大陆半导体需求依然将保持较高同比增长。

由于半导体设备技术壁垒较高,同时国内技术积累较弱,如果当纯的从零起步研发势必需要较长的研发周期而错过近几年高速放量的市场需求,而失去公司营收高速成长的机会。因此国内半导体设备厂商往往早期就由海外领先团队归国创业成立或者收购海外企业完成技术布局,目前国内也已经在刻蚀机、光刻机、清洗机、薄膜沉积设备等均已经实现了从“0”到“1”的突破,未来伴随着技术实力的进一步提升优化,中国半导体设备厂商也有望在国内多条产线实现从“1”到“N”,实现设备品类的拓展和份额的提升。

截至2019年12月31日,中国招标网披露的长江存储项目共招标各类设备6923台,其中中标设备数量一共为5011台,占比72.4%。中标设备分类别来看,薄膜沉积设备共中标347台(占招标总数81.8%)、测试设备547台(72.4%)、光刻设备23台(82.1%)、过程工艺控制设备293台(83.5%)、刻蚀设备204台(82.6%)、离子注入设备21台(70%)、清洗设备82台(93.2%)、涂布/显影/去胶设备57台(85.1%)、研磨抛光设备44台(66.7%)、氧化/扩散/热处理设备102台(82.9%)。

根据集邦咨询的数据,长江存储2019年底月产能为2万片,同时预计2020年底月产能达7万片,2023年底月产能有望达30万片。因此2020年新增约5万片月产能,是2016年12月-2019年12月的累计产能的2.5倍,2021-2023年平均每年新增7.7万片月产能。若简单假设产能规划的进度与设备中标的进度相一致,则可以大致推算长江存储带来的短期(2020年)设备订单空间为现有中标数量的约2.5倍,长期(2021-2023年)设备订单空间为每年新增现有中标数量的约3.7倍,累计总市场空间可达现有市场空间的15倍。

我们认为长江存储和合肥长鑫供应链将是2020年的重要投资主线,其有望在存储IC行业整体景气度回暖的背景下扩充产能并形成有意义的市场占有率,开启千亿美金级别存储IC市场的国产化替代大进程,同时对上游设备和材料领域的国内厂商释放明显的订单空间。

半导体材料是指用于半导体(集成电路)晶圆代工和封装的精细化工产品,是电子工业重要的支撑原材料之一。半导体材料的质量优劣直接会影响到最后集成电路的质量,因此相比于传统的电子化学品的质量要求更为严格。半导体材料相较于晶圆代工和半导体设备最大的不同在于行业本质上具有“化工”属性,市场竞争格局较为分散,寻找替换供应商较为容易,且目前主要的半导体材料供应商均以日本和美国厂商为主。

细分半导体材料领域来看,半导体硅片、掩模版、光刻胶领域以日本厂商为主,半导体硅片日本厂商信越化学和SUMCO合计市占率为53%,光刻胶日本厂商JSR和东京日化合计市占率49%,掩模板日本厂商Toppan和DNP合计市占率54%。电子特气、抛光液和抛光垫以美国厂商为主,其中抛光垫领域美国陶氏化学市占率高达76%,抛光液领域美国卡博特市占率高达36%,电子特气美国空气化工26%。

全球硅片竞争格局依然以日本厂商为主,国产替代任重道远。2018年全球半导体硅片(包括抛光片、外延片、SOI硅片)行业销售额合计为120.98亿美元,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27.58%,日本SUMCO市场份额24.33%,德国Siltronic市场份额14.22%,中国台湾环球晶圆市场份额为16.28 %,韩国SK Siltron市场份额占比为10.16%。硅产业集团(模拟合并新傲科技)占全球半导体硅片市场份额2.18%。前五大厂商全球市占率高达93%,以日本厂商为主,国内硅片技术和产能缺失格局依然难以破解。

国内硅片厂商大硅片技术布局起步较晚,目前大陆自主生产以4、6英寸硅片为主,主要应用场景仍然以光伏和低端分立器件制造为主,而8英寸和12英寸的大尺寸半导体硅片仍然高度依赖进口,目前国内在大硅片领域起步较早的为上海新昇,其12英寸硅片目前已经向中芯国际提供样片认证。公司的子公司(上海新昇)是目前开工时间最早且产能规划最大的12寸硅片生产产线。目前国内12英寸硅片供应商主要包括上海新昇,重庆超硅、中环股份等,8英寸硅片供应商主要包括重庆超硅、中环股份、金瑞泓、北京有研等。

全球半导体光刻胶的供应厂商主要集中日本,而非美国。目前光刻胶材料的全球主要供应商为东京日化(日本)、JSR(日本)、信越化学(日本)、住友化学(日本)和陶氏化学(美国)等,其中美国企业陶氏化学市占率仅为15%。光刻胶具备较高的技术壁垒和客户壁垒,因此行业整体集中度情况较高,前五市占率总和高达77%。细分品类来看,所有的细分品类均以日本企业为主,不存在美国“卡脖子”的现象出现。

旺盛需求下是国内长期依赖进口的行业现状,根据前瞻产业研究院数据,全球区域市场来看,中国半导体光刻胶市场规模全球占比最大,高达32%,市场需求旺盛。但是半导体光刻胶相比PCB光刻胶在分辨率,对比度、敏感度、粘滞性/粘附性、抗蚀方面均相比PCB光刻胶要求更高,目前我国已经在PCB重要类别湿膜及阻焊油墨进行了相当比例的国产化进度,但由于半导体光刻胶技术壁垒较高,目前国内仅在适用于6英寸的g线/i线光刻胶领具备一定国产替代能力,适用于8英寸硅片的KrF光刻胶,12英寸硅片的ArF光刻胶几乎依靠进口。

中国的光刻胶供应厂商主要有北京科华微电子、苏州瑞红,南大光电等,国内相关厂商技术追赶迅速,预计伴随KrF光刻胶、ArF光刻胶研发完毕顺利完成客户验证后,国产光刻胶将进入国产替代的高峰期。

电子特气是特种气体的重要分支之一,广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等电子工业的生产当中。电子器件生产过程中需要的电子特气种类丰富多样,按其本身化学成分可分为:硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、刻蚀用气体、化学气相沉积气等,整个晶圆生产过程一般需要至少450道工序且每一种气体应用在特定的工艺步骤中。

由于电子特气生产、分离、提纯以及运输供应均存在较高的技术壁垒,因此全球以及国内的市场份额占比仍然以美国、日本、法国厂商为主,其中美国厂商主要为美国空气化工和美国普莱克斯,非美替代方案主要包括日本太阳日酸、法国液化空气等。本气体企业均有和欧美气体企业一样上百年的历史,日本特气供给在行业内依然处于领先地位,其中太阳日酸的电子特气产品可以覆盖半导体制程中从沉积,清洗,蚀刻再到离子注入等不同环节,同时兼顾用于保护的惰性气体品类。

国内实现部分“0”到“1”突破,长期替代“土壤”肥沃。目前国内在半导体电子特气领域,部分产品已经实现了技术突破和国产替代,例如华特气体实现近20个产品进口替代,包括高纯六氟乙烷、高纯三氟乙烷、高纯二氧化碳、光刻气等进口替代;南大光电的高纯磷烷、砷烷在半导体离子注入环节得到了客户认证并实现供货;金宏气体的超纯氨产品纯度可达到7N级,硅烷科技高纯硅烷产品纯度可达8N级,成功打破进口垄断。同时我们认为电子特气国产替代“土壤”肥沃,主要体现在国内具备较低的运输成本和初步的技术突破(电子特气的技术壁垒主要体现在较好的提纯步骤当中)。

不同晶圆代工和封装环节所需的半导体材料不同,例如晶圆加工环节最初始的原材为硅片(6英寸、8英寸、12英寸等),硅片在半导体材料成本占比中最高约为38%。之后还需要对硅片进行清洗、沉积、氧化、涂胶、前烘、曝光、显影、刻蚀等操作,其中清洗环节需要使用高纯试剂和电子特气、沉积操作需要靶材材料、涂胶需要光刻胶等,曝光环节需要使用掩模版等。从晶圆代工过程来看,主要需要的晶圆制造材料包括硅片、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅料、湿化学品、电子特气、靶材和CMP抛光材料等。

不同半导体材料市场占比不同,根据SEMI统计,2018年硅片占全球半导体制造材料市场的38%,电子特气占13%,光掩膜占12%,光刻胶配套化学品占7%,抛光材料占7%,光刻胶占5%,湿法化学品和溅射靶材分别占比6%和2%。

半导体材料用于晶圆代工和半导体封测的实际生产当中,因此半导体材料整体用量与晶圆代工产能和半导体封测产能息息相关,晶圆代工和半导体封测产能越高,全球半导体材料需求规模也会越大。根据SEMI统计,2018年全球半导体制造材料市场规模约为329亿美元,全球半导体封测材料市场规模约为196亿美元。晶圆代工厂商和封测厂商资本支出可以实现其产能的提升,因此下游晶圆代工厂商和封测厂商资本支出情况是跟踪半导体材料行业景气度的重要“抓手”。因此伴随着国内晶圆建厂热潮后正式产能的逐渐开出,本土化半导体材料的需求也会大大提升。

在国内本土半导体材料需求量快速提升的同时,国产半导体材料企业的技术升级边际加速。在硅片、光刻胶、CMP抛光材料、湿法化学品细分领域均有领先厂商成功完成了下游晶圆厂商的验证并实现逐渐上量。同时在关键的硅片领域,12英寸国产硅片实现了初步突破,逐渐开出正片产能,8英寸国产硅片也实现下游晶圆厂的快速放量。长期来看,当前有时间节点正在进行的代工侧国产半导体材料加速验证、替代、上量进程将进一步实现边际加速,伴随着国产材料性能充分合格后,国产Fabless逐渐对国产材料实现“信任”过度,半导体材料将进入全面替代时代。

封装测试是集成电路制造的最后一个环节,主要是将晶圆代工厂商生产的集成电路晶圆进行CP测试(晶圆缺陷测试)、切割分片、焊线键合、电镀封装、通电电学测试、装箱等多个步骤加工得到独立芯片。封装作为封测的主要环节,其功能主要分为两类,一类是电学互联功能,通过金属Pin脚赋予芯片电学互联特性,便于后续连接到PCB板上实现系统电路功能,另一类是芯片保护功能,主要是对脆弱的裸片进行热扩散保护以及机械、电磁静电保护等。

根据中国半导体行行业协会的统计显示,2017年国内IC封测规模企业达96家,2018年中国封测行业市场规模达到2193.9亿元,2004-2018年年复合增速高达15%,远高于IC insight 2016年预测的5年全球封测行业年复合增速5%。根据芯思想统计,全球封测前十大企业,其中中国台湾独占5家、美国1家,中国大陆3家、长电、华天科技以及通富微电已经具备国际竞争实力。

(一)洞见未来:国产封测厂商先进封装技术实力领先,后续有望持续受益全球半导体东移趋势

半导体封装技术的演进方向始终围绕高密度、高I/O数、小型化趋势,目前全球半导体封装技术正处于第三阶段的成熟期,FC、QFN、BGA和WLCSP等主要封装技术大规模生产,部分产品已开始向第四阶段高级程度3D封装过渡。未来趋势:先进封装有两种发展方向,一种方向是减少封装面积,使其接近芯片大小同时减低成本,主要封装模式有FO-WLP封装,另一中方式是增加封装内部集成度,将多个芯片集成道同一封装当中,主要封装模式有SiP、3D封装。

2018年封装按出货量主要占比类型仍然为传统贴片封装类型以及以QFN为代表的引线框架类型封装产品,主要原因为两种封装方式技术成熟且成本较低,主要应用产品类型为贴片电容、贴片电阻等。根据Yole数据2017年全球先进封装产值达约200亿美元,伴随着技术进步带来的成本降低,先进封装将是未来封测行业的主要发展方向。预计FO-WLP以及2.5D/3D封装为未来增速最快的先进封装领域,2016-2022年出片量年复合增速可达31%和27%。

在SiP,Bumping、FC、Fanout等先进封装技术方面,长电已经具备国际巨头的技术实力,根据Yole数据显示,2017年长电科技实现先进封装市占率7.8%(全球排名第三)。同时国内技术处于快速提升期,国内本土封装企业大多以低技术含量的插件原件(第一阶段)和表面贴装(第二阶段)的封装为主,伴随着国内设计厂商对于先进封装模式的需求,国内厂商加快创新性步伐,目前长电科技、华天科技、通富微电已经在低成本FC、Fanout、WLCSP和高集成度TSV、SiP实现了技术突破。

封测行业作为半导体产业链中晶圆加工的下一环节,封测行业的地域转移趋势也与晶圆代工产能转移趋势相同。全球半导体行业实现过三次地区性转移,伴随着晶圆产能以中国台湾地区最为充沛,目前全球封测国际龙头也以中国台湾地区日月光、矽品为主。在大基金以及政策扶持下,我国17年后晶圆建厂热度逐渐升高,未来大陆封测产业有望伴随大陆晶圆厂的增加而逐渐成长,自主可控企业长电科技、华天科技分别位列2018年全球封测行业第三和第七。

国内半导体行业经过2019年的政策、资金扶持以及华为事件后积极寻求国产替代厂商,2019年中国半导体产业链进入高速成长阶段,从收入方面来看,半导体板块2019年实现营收同比增长27%,其中2020Q1即使在疫情影响之下,半导体板块依然保持较高增速,实现营收同比增长33%。同时对比前两年业绩增速来看,2019Q1同比增长10%,2018Q1同比增长2%,半导体板块企业国产替代已经步入“开花结果”阶段。

但是从本土自给率以及全球市占率这两大指标来看,目前现状距离国内制定的2025年自给率70%以及国内半导体产业具备全球的竞争力这两大目标依然具备较大的差距。根据BCG咨询机构预测和统计,2018年中国大陆集成电路设计厂商利用本土代工和封测厂商销售的半导体份额全球占比仅为3%,但是下游中国大陆企业销售终端全球占比23%,因此2018年中国大陆半导体自给率仅为14%,如果允许海外代工和封测的话,自给率指标提升至33%。

根据BCG咨询机构预计,中国大陆半导体自给率(使用本土的晶圆代工企业和封测企业)在2025年将达到25%-40%,如果考虑使用海外晶圆代工厂和封测厂的情况下这一比例将会提升至50%-60%左右,无论何种算法,中国半导体的整体产业规模均有2-3倍的成长,年复合增速高达10-17%。

对于第一个指标而言,薄弱环节主要体现在上游的集成电路制造、半导体设备和半导体材料环节,集成电路环节我们认为SMIC攻克14nm节点后,工艺节点相近的10nm有望于2020-2021年实现顺利攻克,同时存储产线长存和长鑫技术突破和产能爬升进展迅速。同时美国对华为第二次制裁后,国产半导体设备和半导体材料在国产厂商验证进度呈现边际加速趋势,伴随着相关技术指标实现稳定后,有望与晶圆代工厂商进一步深入合作,共同推进本土工艺节点进度。

对于第二个指标而言,目前我们已经看到国内部分集成电路设计企业在其细分领域初步具备全球竞争实力,比如海思(手机基带芯片),卓胜微(分立射频开关和低噪放),汇顶科技(指纹识别芯片),乐鑫科技(低功耗物联网芯片),澜起科技(内存接口芯片)等,该现象其实证实的是国内高校近二十年培养效果逐渐在实业领域开花结果,人才培养细水长流源远流长,考虑到集成电路行业知识密集型、技术密集型的行业本质特点,中国IC设计行业未来一片光明。

在中国半导体产业逐步实现从下游市场到上游核芯、设备、材料突破的过程中,我们认为半导体产业链投资可以把握两条主线:

一是关注国产替代背景下,国内各环节龙头的投资机会。产业链相关标的包括:北方华创、中微公司、长电科技、华天科技、通富威电、晶方科技、中环股份、沪硅产业、安集科技、南大光电等。

二是关注下游市场需求旺盛带来的相关领域芯片投资机会。产业链相关标的包括:卓胜微、澜起科技、韦尔股份、兆易创新、圣邦股份、汇顶科技、斯达半导、闻泰科技、华润微。

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