集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

據中商產業研究院數據庫顯示,2020年1-2月中國集成電路進口量為708.2億個,同比增長26.2%。出口量為327.2億個,同比增長13.6%。從金額方面來看,1-2月中國集成電路進口金額為43009百萬美元,同比增長5.3%。出口金額為15164.1百萬美元,同比增長8.9%。

根據臺積電最新公佈的營收數據顯示,2月,臺積電合併營收約為新臺幣934億,較上月減少了9.9%,但較去年同期增加了53.4%。臺積電累計1至2月營收約為新臺幣1970億,較去年同期增加了41.8%,增速為2016年以來的最高值。

集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

《國家集成電路產業發展推進綱要》提出到2020年集成電路全行業銷售收入年均增速超過20%,16/14nm製造工藝實現規模量產,並設立國家集成電路產業投資基金。大基金二期此前表示將重點佈局關鍵細分行業,護航產業鏈安全,壯大骨幹企業,推進產業鏈聯動,促進國產替代。

國家部委及多地方也密集出臺政策,推動集成電路產業發展。在行業景氣回升與政策支撐下,核心半導體設備材料、半導體設計、封測等細分產業鏈將加速發展。

根據半導體協會統計,2019年我國集成電路產業規模達到7591.3億元。根據中國產業信息網數據,預計到2020年將達到1.6萬億元。在國產替代進口的大趨勢下,我國集成電路產業規模增速明顯高於市場規模增速,但是仍存在缺口,國產替代還有廣闊的空間。

集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

集成電路設計是一切的基礎和關鍵,系根據終端市場的需求設計開發各類芯片產品,集成電路設計水平的高低決定了芯片的功能、性能及成本。近年來,我國的集成電路產業規模持續擴大,其中設計產業的佔比不斷上升,近7年複合增長率為25.7%,核心地位逐漸穩固。

根據中國產業信息網數據,預計到2020年,IC設計產根據中國產業信息網數據,預計到2020年,IC設計產業規模將達到3546.1億,佔比提升為39.35%。業規模將達到3546.1億,佔比提升為39.35%。

根據集成電路設計企業是否自建晶圓、封裝及測試生產線,集成電路設計企業主要可分為IDM模式和Fabless模式。IDM模式即一家公司能夠獨立完成設計、製造、封裝測試等各個環節,例如英特爾、美光、TI等。

集成電路設計行業中少數巨頭企業佔據了主導地位,其中美國IC設計行業仍處於領先地位。2018全球Fabless芯片設計公司前十名公司中,美國佔據6家(Qualcomm、Broadcom、AMD、Marvell、Media Tek、Nvidia),中國大陸只有海思,中國臺灣有3家。

全球前十大芯片設計公司總營收規模達到810億美元,同比增長12%。其 中 博 通 同 比 增 長15.6%,以217.54億美元營收居首;高通同比下降了4.4%,以164.50億美元繼續位居第二。

2018年美國在全球芯片設計領域擁有68%的市場佔有率,居世界第一;中國臺灣地區市場佔有率約16%,居全球第二;中國大陸則擁有13%的市場佔有率,位居世界第三。全球其他地區的份額僅佔3%!

2019年全球Fabless半導體代工需求為1260億美元,同比增長13.5%,其中中國市場需求為280億美元,同比增長21.7%。IDM廠商產能不足的時候外找代工廠,一些系統廠商自己做芯片,例如匯川(變頻器)、合肥陽光(電源)、英威騰(變頻器),這些終端系統商為了成本,保證供應鏈,自己設計芯片交給代工廠製造。

集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

半導體材料按生產流程可分為芯片製造材料和封裝材料兩大類,芯片製造材料包括硅片、光刻膠、掩膜板、光刻輔助試劑、化學品、電子氣體、靶材、拋光液及拋光墊等,封裝材料包括框架、基板、陶瓷封裝體、包封樹脂、鍵合絲、裝片材料等。隨著半導體下游應用擴大,上游材料銷售額也隨之提升。

2016-2018年全球半導體行業處於高景氣週期,根據SEMI統計,2018年全球半導體材料銷售額為519億美元,同比增長10.7%,其中半導體制造材料市場規模322億美元,封裝材料市場規模197億美元。

硅材料是最重要的半導體制造材料。2019年,隨著半導體行業整體景氣度下滑,硅片出貨量也出現同比下滑,預計2020年將會有5G手機換機高峰帶動整個行業的高景氣度發展,除此之外,物聯網、汽車電子也會刺激IC設計公司新產品的放量,從而從需求端刺激硅片投資加速,隨著行業景氣度回暖,硅片市場規模有望觸底回升,刻蝕用硅材料與硅片具備一定配比關係,也將帶動刻蝕用硅材料需求回溫。

大尺寸硅片為未來主流趨勢。半導體行業發展迅速,先進製程不斷研發成功,具體表現為芯片線寬不斷縮小,硅片尺寸不斷擴大。芯片線寬已經從65nm逐步發展到45nm、28nm、14nm,並實現了7nm先進製程的技術水平,同時由於硅片的大小能對集成電路的性能和效率產生較大影響,因此硅片也沿著大尺寸的趨勢發展。硅片已經從4英寸、6英寸、8英寸發展到12英寸,未來向18英寸突破,技術的不斷進步帶動新材料需求增長。

集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

集成電路設備是寡頭壟斷的高壁壘行業,包括前道製造設備與後道封測設備。前道集成電路製造設備可進一步細分為晶圓製造設備與晶圓加工設備。其中,晶圓製造設備採購方為硅片工廠,用於生產鏡面晶圓;晶圓加工設備採購方為晶圓代工廠/IDM,以鏡面晶圓為基材實現對於帶有芯片晶圓的製造;後道檢測設備採購方為專業的封測工廠,並最終形成各類芯片產品。

基於SEMI的統計數據,2018年全球晶圓加工設備總規模為521.5億美元,佔設備投資總額約81%,其中,刻蝕設備、光刻設備、薄膜沉積設備為前道工序三大核心設備;測試設備總規模為56.32億美元,佔比約9%;封裝設備總規模為40.13億美元,佔比約6%;其他前道設備(硅片製造)總規模為26.93億美元,佔比約4%。

集成電路晶圓製造設備部分供應商:

直拉/區熔單晶爐:晶盛機電、南京晶能、京運通、華盛天龍、上海漢虹、理工晶科、中國電科二所、北方華創等;切割機、滾圓機、截斷機:中電科45所;度儀、顆粒檢測儀、硅片分選儀:華峰測控、長川科技等;清洗設備:盛美半導體、北方華創等;海外供應商有日本SCREEN、日本東京電子、美國Lam Research等;硅刻蝕設備:北方華創;海外主要供應商為德國RENA。

內資供應商在太陽能單晶爐領域已具備完全競爭力,其中,綜合實力居前企業包括晶盛機電、南京晶能等。另一方面,國內集成電路領域能夠供應12英寸單晶爐的供應商目前數量尚小。

集成電路晶圓加工設備呈現典型的寡頭壟斷格局,總體來看,行業前十大設備供應商市場佔有率逾80%。光刻機市場尤為典型,荷蘭ASML基本實現了對於全球高端光刻機市場的壟斷。

我國集成電路晶圓加工設備行業仍處於發展初步階段的高速發展期,呈現較為明顯的地域集聚性,供應商主要集中於北京、上海、遼寧等城市。目前,國內集成電路12英寸、28納米制程主要設備已成功進入量產線,具體包括薄膜沉積設備、CMP拋光設備、刻蝕機、清洗設備、離子注入機等,其中,刻蝕機已具備一定的國際競爭力。

集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

從集成電路三大環節看,最“卡脖子”的是製造。集成電路製造技術含量高,資本投入大。目前以臺灣、美國、韓國企業處於領先地位。半導體制造是目前中國大陸半導體發展的最大瓶頸,國內龍頭目前落後世界領先水平工藝一代,大約5年時間。

高端CPU、GPU、FPGA等芯片用7nm及以下的工藝,低端芯片現在也逐漸從成熟工藝轉向先進工藝,所以,先進工藝是大陸半導體必須首先突破的“卡脖子”工程、是短板。

全球半導體硅片市場主要集中在幾家大企業,行業集中度高,技術壁壘較高。2018前5大硅片廠商合計95%市場份額,行業前五名企業的市場份額分別為:日本信越化學市場份額28%,日本SUMCO市場份額25%,德國Siltronic市場份額14%,中國臺灣環球晶圓市場份額為14%,韓國SKSiltron市場份額佔比為11%,法國Soitec為4%。

2019年Q3全球十大晶圓廠排名為:臺積電、三星、格羅方德、聯電、中芯國際、高塔、華虹、世界先進、力晶、東部高科。國內代工龍頭中芯國際排名第五,市場佔有率4.4%。中芯國際是中國大陸先進工藝的龍頭、華虹半導體是特色工藝龍頭。

集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

集成電路測試業在整個產業鏈中處於服務的位置,貫穿在集成電路設計、芯片製造、封裝以及集成電路應用的全過程,測試是集成電路產業鏈中重要的一環。近年來國內集成電路行業蓬勃發展,根據半導體協會統計,2019年我國集成電路產業規模達到7591.3億元,其中封裝測試產業市場規模達到2494.5億元。

封測行業在過去十多年中,因成本比較高,主要靠量推動發展,並是過去我國半導體產業4大推動力中產值最高的一塊,目前國內封測領域已經處於世界第一梯隊。

集成電路封裝測試包括封裝和測試兩個環節,封裝是保護芯片免受物理、化學等環境因素造成的損傷,增強芯片的散熱性能,實現電氣連接,確保電路正常工作;測試主要是對芯片產品的功能、性能測試等,將功能、性能不符合要求的產品篩選出來。

摩爾定律及先進製程一直在推動半導體行業的發展,封裝行業也需要新的技術來支持新的封裝需求,如高性能2.5D/3D封裝技術、晶圓級封裝技術、高密度SiP系統級封裝技術、高速5G通訊技術以及內存封裝技術等,這些將會成為接下來封裝行業跟進產業潮流的主流技術及方向。

根據Yole最新預測,從2018-2024年,整個半導體封裝市場的營收將以5%的複合年增長率(CAGR)增長,而先進封裝市場將以8.2%的複合年增長率增長,市場規模到2024年將增長至436億美元。另一方面,傳統封裝市場的複合年增長率僅為2.4%。

據SEMI報告預測,到2020年,全球新建晶圓廠投資總額將達500億美元。隨著大批新建晶圓廠產能的釋放,帶來更多的半導體封測的新增需求,引領我國半導體封測產業的復甦。

從臺積電月度數據來看,臺積電營收保持快速增長趨勢,主要得益於公司先進製程工藝的營收佔比提升以及產能利用率的提高。同時從中芯國際、華虹半導體的產能利用率來看,兩大代工廠的產能利用率都有了明顯提升,主要由於5G新應用帶來的需求好轉,代工廠的營收及產能利用率的提升將帶動其下游封測廠商發展。

我國集成電路起步較晚,但發展速度明顯快於全球水平,整體呈現蓬勃發展態勢。從下游應用來看,計算機、網絡通信和消費電子仍是我國集成電路最主要市場,合計佔整體市場比重超過80%。

集成電路:產業加速發展,國產替代空間廣闊

全球半導體產業發展總體上可以劃分為三個時代:1960s-1980s計算機時代,隨著技術的發展,摩爾定律得到快速驗證,使得計算機尺寸縮小,並能夠廣泛普及;1990s-2010s移動時代,筆記本電腦、智能手機等消費電子的大面積推廣,使半導體工業進入了新的移動時代;2010s以後將進入數據時代,智能化是未來產業發展的方向。

集成電路行業屬於國家鼓勵發展的高技術產業和戰略性新興產業,受到國家政策的大力扶持。中國政府大力主導推動整體產業發展,先後頒佈了《國家集成電路產業發展推進綱要》、《集成電路產業“十三五”發展規劃》、《關於集成電路生產企業有關企業所得稅政策問題的通知》等政策。

半導體產業是涉及多方面的,所有環節在短期全部國產化是不可能的,國產化的第一步是先擺脫“卡脖子”,然後才是全方位國產化。

根據全球半導體貿易統計組織(WSTS)數據,半導體銷售額從1999年的1494億美元增長至2018年的4688億美元。2020年隨著下游新應用的產生,包括存儲、面板顯示、傳感器等子板塊景氣度回升,新興行業應用的發展將帶來對半導體行業帶來前所未有的新空間,全球半導體產業有望迎來新一輪的景氣週期。

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