作為半導體產業的核心,集成電路占有83%的市場份額。由於其技術復雜性,產業結構高度專業化。隨著產業規模的迅速擴大,產業競爭加劇,分工模式進壹步細化。
目前市場產業鏈是IC設計、IC制造、IC封裝測試。
○核心環節,IC設計在產業鏈上遊,IC制造在中遊,IC封裝在下遊。
○全球集成電路產業轉移從封裝測試轉向制造,產業鏈各環節分工明確。
○從最初的IDM到無廠+代工廠+OSAT。
▲全球半導體產業鏈收入構成圖
①設計:
細分領域有亮點,核心關鍵領域設計能力不足。從應用類別(如手機到汽車)到芯片項目(如處理器到FPGA),中國高端關鍵芯片自給率幾乎為零,仍然高度依賴美國公司;
②設備:
自給率低,需求缺口大。目前中端設備已有突破,初步布局了壹整套產業鏈,但高端工藝/產品仍需攻克。中國本土半導體設備制造商僅占全球份額的1-2%,在沈積、刻蝕、離子註入、測試等關鍵領域仍嚴重依賴美國企業。
③材料:
在靶材等領域已達到國際水平,但在光刻膠等高端領域實現國產替代仍需較長時間。全球半導體材料市場443億美元,中國晶圓制造材料供應占比不到10%,部分封裝材料占比超過30%。在部分細分領域領先於國際市場,在高端領域尚未實現突破;
④制造業:
全球市場集中,臺積電占60%的份額,受貿易戰影響相對較小。大陸位列第二集團,全球產能擴張集中在大陸。代工行業呈現出非常明顯的頭部效應。在世界十大原始設備制造商中,臺積電占有60%的市場份額。這個行業受貿易戰影響較小;
(5)密封試驗:
第壹個可以獨立控制的字段。封裝測試行業國內企業整體實力較好,在國際上具有較強的競爭力。17年,長電+華天+通富整體全球市場份額達到19%,美國的主要競爭對手只有Amkor。這個行業受貿易戰影響較小。
壹.設計
從地理上看,目前全球集成電路設計仍由美國主導,中國大陸是重要參與者。2017年,美國IC設計公司約占全球最大份額的53%,IC Insight預測,在新博通將總部遷至美國後,這壹份額將攀升至約69%。臺灣省IC設計公司占2065,438+07年總銷售額的65,438+06%,與2065,438+00年持平。去年,聯發科、永璉和瑞宇的集成電路銷售額都超過了6543.8億美元,它們都躋身全球集成電路設計公司前20名。歐洲IC設計公司僅占全球市場份額的2%,日韓無晶圓廠模式並不流行。
與非美國海外地區相比,中國公司表現突出。全球前50大無晶圓廠集成電路設計公司中,中國公司數量大幅增加,從2009年的1家增加到2017年的10家,呈現快速追趕趨勢。2017全球十大無晶圓廠IC廠商中,美國占7席,包括高通、英偉達、蘋果、AMD、Marvell、博通、賽靈思;中國臺灣省的聯發科榜上有名,而中國大陸的海斯和紫光也榜上有名,分別排名第7和10。
2017全球十大寓言集成電路設計制造商
(百萬美元)
然而,雖然海思、紫光在中國大陸上榜,但我們可以看到,高通、博通、滿妹電子在中國的營收占比超過50%,國內高端ic設計能力嚴重不足。可見國內在核心芯片設計領域對美國公司的依賴程度之高。
自中美貿易戰爆發以來,從中興事件和華為事件中我們可以清楚地看到,國內設計公司在核心的高端通用芯片領域能夠提供的產品幾乎為零。
大陸高端通用芯片與國外先進水平的差距主要體現在四個方面:
1)國內外移動處理器差距比較小。
紫光展銳、華為海思在移動處理器方面已經進入世界前列。
2)中央處理器(CPU)是最難趕上的高端芯片。
英特爾幾乎壟斷了全球市場。國內相關企業約有3-5家,但均未實現商業化量產,大部分仍靠申請科研項目資金和政府補貼維持運營。雖然龍芯等國內CPU設計企業可以做出CPU產品,並可能在單個或部分指標上超越國外CPU,但由於缺乏產業生態支撐,無法與優勢產品抗衡。
3)國內和國外的記憶差距也大。
目前世界上主要有三種類型的存儲芯片,按銷量分別是DRAM、NAND Flash和Nor Flash。在內存和閃存領域,韓國三星和海力士,IDM工廠,有絕對優勢。到2017年底,這兩個領域的市場份額合計分別為75.7%和49.1%,中國廠商的競爭空間極其有限。武漢長江存儲曾嘗試研發3D Nand Flash(閃存)技術,但目前僅處於32層閃存樣品階段,而三星、Intel等全球公司。在Nor flash這個約34億美元的小市場,趙壹創新是全球主要參與廠商之壹,其他主流供應商為臺灣省王鴻、賽普拉斯、美光和臺灣省華寶。
4)高端通用芯片如4)FPGA和AD/DA國內外差別很大。
因為這些領域都屬於通用芯片,R&D投入大,生命周期長,很難在短時間內聚集經濟效益,所以在國內公司發展比較緩慢,甚至有些領域停滯不前。
總的來說,芯片設計的上市公司是國內最強的。如2017年,丁暉科技在指紋識別芯片領域超越FPC成為全球安卓陣營最大的指紋IC提供商,並成為消費電子細分領域全球第壹家國產設計芯片。士蘭威從集成電路芯片的設計業務開始,逐步搭建芯片制造平臺,並將技術和制造平臺延伸到功率器件、功率模塊、MEMS傳感器的封裝領域。但與國際半導體廠商相比,在高端芯片設計能力、規模和盈利能力等方面,還有很大的追趕空間。
第二,設備
目前我國半導體設備的現狀是低端工藝被國產替代,高端工藝有待突破,自給率低,需求缺口大。
關鍵設備技術壁壘高,美日技術領先。CR10的份額接近80%,呈現寡頭壟斷局面。半導體設備處於產業鏈的上遊,貫穿於半導體生產的各個環節。按照工藝流程可以分為四個板塊——晶圓制造設備、測試設備、封裝設備和前端相關設備。其中,晶圓制造設備占中國市場的70%。更具體地說,晶圓制造設備按照工藝主要可以分為八大類,其中光刻機、蝕刻機和薄膜沈積設備占據了半導體設備市場的大部分。同時,設備市場高度集中,光刻機、CVD設備、蝕刻機、PVD設備的產量集中在少數歐美日巨頭手中。
中國半導體設備國產化率低,本土半導體設備廠商的市場份額僅占全球份額的1-2%。
關鍵設備在先進工藝上尚未實現突破。目前全球集成電路設備研發水平為12英寸7nm,生產水平已經達到12英寸14nm;。國內的設備研發水平還停留在12英寸14納米,生產水平在12英寸65-28納米。壹般來說,先進工藝上國產設備與國內先進水平有2-6年的時間差;具體來說,65/55/40/28nm光刻機和40/28nm化學機械拋光機的國產化率還是0,而28nm化學氣相沈積設備和快速退火設備的國產化率很低。
第三,材料
半導體材料的發展歷程
▲各代代表材料的主要應用
▲第二代和第三代半導體材料的技術成熟度
細分領域實現了彎道超車,核心領域尚未實現突破。半導體材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料。在晶圓制造材料中,矽片機的矽基材料占比最高,為365,438+0%,其次是光掩模65,438+04%,光刻膠5%,其配套試劑7%。在封裝材料中,封裝基板占比最高,占40%,其次是引線框架16%,陶瓷基板11%,鍵合線15%。
日本和美國主導著全球半導體材料的供應。各細分領域主要玩家有:矽片-信越、Sumco、光刻膠-Tok、Shipley、電子氣空液、普萊克斯、CMP陶氏、3M、引線框架-住友金屬、鍵合線-田中貴金屬、封裝基板-松下電器、塑封材料-
(1)靶、封裝基板、CMP等。,我們的技術達到了國際先進水平,可以大批量供貨,可以馬上國產化。半導體材料被局部化的典型例子-目標。
(2)矽片、電子氣、掩模板等。,在技術上具有國際可比性,但尚未大量供應。
(3)光刻膠技術沒有取得突破,實現國產替代還需要很長時間。
第四,制造業
作為半導體產業鏈中至關重要的壹環,晶圓制造技術直接影響著半導體產業的先進水平。過去二十年,國內晶圓制造發展滯後,未來有望在國家政策和大資金的支持下快速趕超,這將有效提振整個半導體產業鏈的技術密度。
半導體制造在半導體產業鏈中有著卡口的地位。制造業是產業鏈中的核心環節,地位不言而喻。根據統計,行業內各環節的價值最大,毛利率也處於行業內較高水平。因為無廠+代工+OSAT已經成為壹種趨勢,代工在整個產業鏈中的重要性逐漸提升。可以說代工是刺刀,產能的輸出被制造企業控制。
IC Insights的數據顯示,全球前十大代工廠商中,臺積電占據了壹半以上的市場份額,前八名在2065438+2007年的市場份額接近90%。同時,代工制造主要集中在東亞,美國很少有這樣的公司,這也與產業轉移和產業分工有關。我們相信,通過資本投入和人才聚集,中國大陸有可能在未來十年超越OEM。
“中國制造”應該從下遊延伸到上遊。在技術轉移的路線上,半導體制造是“中國制造”尚未攻克的技術堡壘。中國是“制造大國”,但“中國制造”主要是整機產品。在最上遊的“芯片制造”領域,中國仍遠遠落後於國際領先水平。
在從下遊制造向“芯片制造”轉移的過程中,必然會湧現出壹批技術領先的晶圓代工企業。芯片貿易戰初期,美國對中國制造技術的封鎖和打壓首當其沖。在我們努力傳承“兩彈壹星”精神,努力做好自己的同時,如何處理好臺積電和UMC這兩個臺資先進企業的關系,也將對後續發展產生更大的蝴蝶效應。
五、密封性試驗
目前,中國大陸半導體行業在封裝測試行業中的影響力最強,市場份額極佳。龍頭企業長電科技/通富微電子/華天科技/方靜科技市場規模不斷提升。與臺灣省的公司相比,中國大陸封裝測試行業的整體增長潛力並不落後。臺灣省的知名集成電路設計公司,如聯發科、永璉和睿宇,已經逐漸將他們在當地的封裝和測試訂單轉移到大陸同行。臺灣省、美國和中國大陸的封裝測試產業呈現三足鼎立之勢。其中,長電科技/通富微電子/華天科技通過資本並購運作,市場份額位居全球前十(長電科技市場規模全球第三)。先進封裝技術水平與海外領先企業基本同步,BGA、WLP、SiP等先進封裝技術可成功量產。
中國大陸封裝測試行業企業整體實力良好,在國際上具有較強的競爭力。美國的主要競爭對手是Amkor,其在中國的業務收入約占65,438+08%。美國封裝測試行業市場份額壹般。前十大封裝測試廠商中,只有Amkor壹家。應該說貿易戰對整個封測行業的影響不大,短期、中期、長期來看,Amkor取代其業務的可能性較大。
封裝測試行業位於半導體產業鏈的末端,附加值低,勞動強度大,技術進入壁壘低。封裝測試領軍企業孫每年的研發支出約占收入的4%,遠低於世界領先的半導體IC設計、設備和制造企業。隨著晶圓代工廠臺積電向下遊封裝測試行業擴張,也將對傳統封裝測試企業構成更大威脅。
在2017-2018之後,中國大陸的密封與測試(OSAT)公司將保持高速增長。目前,長電科技/通富微電子已經能夠提供高端、高毛利的產品。在未來3-5年內,CAGR公司在中國大陸的增長速度將繼續超過全球同行。