中國半導體行業如何實現突圍
集成電路關乎國家信息安全的命脈，其進口額是石油進口額的兩倍，雖然中國大陸湧現了一批優秀的半導體企業，但與世界巨頭相比相差不少。而晶圓代工（Foundry）在半導體產業鏈中的中流砥柱，是代工廠商給了芯片“生命”，今天我們來分析中國半導體晶圓代工行業如何縮短差距？
全球硅晶圓代工行業情況
根據 IHS 的統計，2012-2017年全球硅晶圓代工行業營收CAGR約10.8% 。其中純晶圓代工產能佔比從24.1%增長至34.0%。預計，2018-2020年行業收入增速將維持在8%上下。從應用端來看，2017年半導體代工行業的主要客戶包括：智能手機等無線通訊產品、個人計算機和服務器用計算芯片、消費類產品、車用產品、工業用產品及有線通訊產品，收入分別達255 億、57.3 億、93.7 億、31.2 億、72.9 億、10.41億美金，分別佔全球硅晶圓代工收入的49%、11%、18%、6%、14%、2%。
全球硅晶圓代工從工藝來看可分為16nm及以下工藝、16-28nm 先進工藝、28-90nm 成熟工藝、90nm 以上8寸工藝、其他，2017年收入佔比分別為20%、19%、30%、28%、3%。從競爭格局來看，臺積電 2017 年收入323億美金，約佔全球 62%，聯電、SMIC收入分別約49.3 億、31.3 億，佔全球約9.5%、6%。臺積電在 16nm 及以上工藝節點領先主要競爭對手3年以上時間，處於絕對壟斷地位。
晶圓廠建設、擴產需要大量的資本開支投入，晶圓代工屬於資本密集型行業，根據IHS數據，近五年來，全球半導體代工廠商資本開支佔收入比例維持35%以上的高位，而研發在代工行業的重要地位。由於先進製程每遷移一次技術節點都伴隨著比成熟製程高數倍的投入，2017 年起臺積電開始10nm以上製程研發，支出明顯加大，帶動行業研發費用率上升。
晶圓代工驅動力轉到新應用
晶圓代工短期受手機及虛擬貨幣增速放緩拖累，2018-2020年智能手機出貨量年增速放緩至低個位數，虛擬貨幣價格相比去年大幅下跌，礦機芯片需求減退。成熟製程方面，客戶存在重複下單情況，代工廠商庫存較高，預計在未來五年，整個晶圓代工行業的驅動力由智能手機逐漸轉向 AI、5G、IoT、汽車等新應用。
人工智能（AI）涉及大量的數據處理任務，需要大量的10nm以上先進製程計算芯片。根據 IBS 的預測，到2025年，全球 10nm/7nm 製程硅晶圓代工出貨量將達220萬片，相比目前翻了一番。5G要帶來射頻前端芯片新的需求，GaN半導體在射頻器件中的滲透率不斷上升，根據Yole 預測，2017~2023 GaN 器件市場規模CAGR約23%，此外，5G 手機的增多也帶來芯片的需求。工業IoT需求量巨大，IoT半導體行業新的驅動力。電動汽車和自動駕駛需要大量的車載半導體，微處理器、模擬電路、邏輯芯片、以及分立器件都會受益於車載半導體市場規模的增長。預2017-2022年來自車用芯片的收入CAGR保持在8.6%。
中金預計未來 1-2 年內還很難對代工行業形成有力的需求刺激。從2016年起，代工行業增長基本由16 nm以下先進製程貢獻，28nm、 12 寸成熟製程、及因供不應求暫時樂觀的 8 英寸在未來 1-2 年內，甚至在更長期時間內都將面臨風險。
分析國內晶圓代工競爭格局
整個代工行業中，自 2015 年起先進製程營收規模佔據首要地位，統計TSMC、GF、UMC、Vanguard、中芯國際、華虹半導體六家主要晶圓代工廠商數據，2017 年全年來自28nm以上先進製程、28nm-90nm成熟製程、 8 寸晶圓的營業收入分別約205億、15.375億、143.5億美元，營收佔比分別達40%、30%、28%。臺積電利用技術優、規模優勢以及高額的利潤和良好的現金流支撐鉅額的資本開支和研發支出，不斷擴大領先地位，成為行業絕對的王者。中國大陸的長江存儲（IDM）、中芯國際資本開支躋身世界前十。
2017 年臺積電10nm營業收入佔比已達10%，14nm 以下晶圓市佔率達 100%，包攬 14nm 以下純晶圓代工所有訂單（不含存儲器），28nm先進製程市佔率達71%，12寸（40-90nm）成熟製程，目前前臺積電市佔率約50%，8寸（90nm-0.35um）成熟製程臺積電市佔率約41%，位居8寸硅晶圓代工榜首。
28nm先進製程各代工企業競爭激烈，聯電、格羅方德、中芯國際均有產線量產，華虹JV 也逐漸進入28nm陣營。但臺積電技術突破最早，並利用低價搶佔更多市場份額，加上整個製程擴產相對激進，供大於求，使其餘廠商毛利率承壓。12寸成熟製程各大廠商幾乎平分秋色。
根據SEMI的統8寸晶圓產能在2012-2014年變化不大，而在2015年後產能有所上升，2017年產能相比2015年上漲約7%，受上游硅片供給不足、中低端 MCU/PMIC需求增加及功率半導體大量轉向8英寸廠投片，2017 年底全球 8寸片已出現供需緊張。根據SUMCO的測算，8 英寸晶圓的需求量約在550萬片-560 萬片每月，供需緊張的局面仍將持續到2019年。
中國晶圓代工的機會與挑戰
2012-2017全球主要半導體代工企業中國區收入CAGR約25%，中國區收入佔全球比例從7.3%上升至13.4%，說明中國半導體設計企業成長快速。按中國區收入口徑統計，臺積電壟斷28nm以上先進工藝，2017年在中國大陸客戶的市佔率達到53%，。中芯國際、華虹集團兩大晶圓代工廠商合計市佔率達28%，與臺積電仍有不小差距。不過另一方面，也說明了我國大陸本土企業的市場增長空間仍然巨大，前景向好。一旦擁有先進的技術或差異化產品，加上地域優勢，很容易搶佔大陸的市場份額。
受產業政策推動，中國大陸半導體行業產能迅速擴張，根據IHS統計，截止2017年底，中國大陸境內已經建成的晶圓廠24座，佔全球總產能 18%在建晶圓廠7座（不含存儲器），建成後投產預計總產能較2017年比擴大46%，佔全球總產能達到 20%左右。
從技術角度，本土企業與全球龍頭差距仍大，中芯國際在28nm節點上落後，目前大力投入14nm及以上研發；華虹在實現28nm量產以後，在華力微二廠積極佈局14nm。先進製程上，臺積電處於絕對領先地位，三星位居其次。臺積電在2012年便攻克了28nm 製程，其7nm製程已於2018Q2開始風險生產，預計 2019 年收入佔比將超過20%。5nm預計在2020年推出。三星宣佈將於下半年投產7nm，5nm及以下的製程也在規劃中。
格羅方德、聯電位於第二梯隊,均未有繼續研發先進製程的計劃，格羅方德將繼續依靠14nm及22nmFD-SOI產品的差異化、多樣化提升自身實力，聯電積極擴產28nm（廈門廠）來鞏固競爭地位。我國的中芯國際在28nm製程落後上述國際大廠，但14nm平臺將於2019Q1底開始進行風險生產，中芯國際成為除臺積電外唯一致力於10nm以下芯片開發的純晶圓代工廠商。華虹集團藉助大基金的支持，也開始進行14nm研發。
中國晶圓代工發展戰略
中國半導體再次激進發展跟大基金的扶持密不可分，大基金一期在成立戰略是“以晶圓代工為核心”，並且進行配套產業鏈投資”，對中芯國際投資 120 億元，國家半導體產業基金連同上海半導體產業基金佔中芯南方股權49.9%，投資60億元進入華虹半導體，投資64億元進入三安光電。
中芯國際加速先進工藝與差異化戰略並舉，未來繼續加大研發投入，開發基於FinFET平臺上的更先進技術節點，先進製程分別在北京的B2廠主要做28nm和上海的中芯南方廠主要做 14nm 及以下工藝。除此之外，中芯國際設定在成熟製程平臺推進產品差異化戰略，目前擁有包括 CIS（圖像傳感器），RF（射頻），電源管理芯片、MCU。切入新的應用產品以及客戶渠道，進一步提高產能利用率，積極擴大產能，近 3 年來單月產能增加近16萬片，增幅達64%。
華虹半導體是國內少數擁有先進技術能夠代工IGBT 的廠商，深耕8寸製程，目前在上海擁有3座8英寸晶圓廠，主要生產做電源管理、分立器件、智能卡、高壓分立器件、射頻、MCU 、內嵌式存儲等。上海擁有一座12英寸(28/45nm)晶圓廠，在建1 座12 英寸(14/28nm)晶圓廠。此外，攜手大基金步入12寸領域，無錫在建設 12”成熟工，預計2019H2開始投產量化。
三安光電2015年6月股宣佈建立化合物半導體研發與生產，產品線路圖包括PA 產品、光電類產品、濾波器產品，產能已接近10kwpm，雖然沒有體量較大的客戶，但公司有可能小批量出貨給戰略合作伙伴。
從上述我們可以看出晶圓代工屬於資本密集型行業，中國企業要想縮短與國際巨頭的差距，就要集中研發及資本開支投入來縮短技術差距，然而技術的研發離不開人才的投入，因此晶圓代工企業要做好激勵體制以吸引海外高端人才及培養國內人才。隨著國家重視力度和投入越來越大，國產化替代趨勢也將會越來越強。
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