来点高精尖的东西 也是国内被卡脖子的东西

  2020年注定是不平凡的一年――贸易争端、全球性新冠疫情,不可否认,世界格局正在悄然发生着变化。今年注定是被记录民族奋斗史中的一页重写,虽然我们打败了疫情,现在回头去收拾“旧山河”,才发现该卡脖子的还是依旧被卡着,这种难受劲,中国后期一定会重点解决的。

随着中国物联网,人工智能化浪潮的来临,芯片的重要性不言而喻。中国现在可以说是全球的工厂也不为过,全世界超过一半的智能电视和智能产品诸如手机,电脑等都是中国生产的。但是我们的利润却不高,因为很多的核心技术都是别的国家的,就拿芯片来说吧中国有90%的芯片都是从国外进口的.

这里要说的就是中国的国产芯片产业,根据 SEMI 统计,2017-2020 年全球约有 63 座晶圆厂新建,其中约有 26 座晶圆厂位于中国大陆。新冠之前,我国正在撸起袖子加油干,正在红红火火的投入到建厂大潮之中。

一、下面先来看下芯片的种类:


来点高精尖的东西 也是国内被卡脖子的东西

二、根据产业链划分,芯片从设计到出厂的核心环节主要包括 6 个部分:

(1)设计软件,芯片设计软件是芯片公司设计芯片结构的关键工具,目片的结构设计主要依靠 EDA(电子设计自动化)软件来完成;

(2)指令集体系,从技术来看,CPU 只是高度集合了上百万个小开关,没有高效的指令集体系,芯片没法运行操作系统和软件;

(3)芯片设计,主要连接电子产品、服务的接口

(4)制造设备,即生产芯片的设备;

(5)圆晶代工,圆晶代工厂是芯片从图纸到产品的生产车间,它们决定了芯片采用的纳米工艺等性能指标;

(6)封装

测试,是芯片进入销售前的最后一个环节,主要目的是保证产品的品质,对技术需求相对较低。


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总体来看,在指令集、设计等产业环节中绝大多数技术壁垒比较高的环节,中国芯片产业地位非常薄弱,与欧美芯片产业企业存在较大差距,而在圆晶代工、封装测试等技术要求相对不高的环节,中国凭借其劳动力优势,则有望率先崛起,成为有希望赶超世界平均水平的领域。

三、芯片的各个细分领域龙头有哪些呢?

国内存储芯片设计龙头是兆易创新;

国产GPU龙头是景嘉微;

扬杰科技是我国半导体分立器件龙头;

中芯国际是我国内地晶圆代工龙头;

三安光电是全球LED芯片龙头;

士兰微是国内IDM优质企业;

北方华创是国产半导体设备龙头;

至纯科技为A股唯一一家高纯工艺系统集成供应商;

晶瑞股份是国内微电子化学品领先企业;

中科曙光是国内高性能计算的龙头企业;

紫光国芯是紫光集团旗下半导体行业上市公司,是目前国内领先的集成电路芯片设计和系统集成解决方案供应商;

北京君正是嵌入式处理器芯片领先企业;

中颖电子是国内优质的IC设计公司;

汇顶科技是全球生物识别芯片领先企业;

长电科技是国产半导体封测龙头;

 如果要问半导体制造中最昂贵的化学品是什么,光刻胶、抗反射涂层(ARC)和聚酰亚胺(polymide)是当之无愧的前三名。的确,在成本效益地位愈发突出的今天,挑选到价廉物美的光刻胶是光刻工程师的一项重要技术活。

四、具体看A股芯片产业链优秀公司

兆易创新:国产存储龙头

作为国产存储龙头,兆易创新位列全球Nor flash市场前三位,且随着日美公司的退出,市场份额不断提高;存储价格不断高涨,公司的盈利能力亮眼。

公司打造IDM存储产业链。2017年10月,公司和合肥市产业投资控股(集团)有限公司签署了存储器研发相关合作协议,合作开展工艺制程19nm存储器的12英寸晶圆存储器(含DRAM 等)研发项目,即合肥长鑫,目前研发进展顺利。

江丰电子:国产靶材龙头

超高纯金属及溅射靶材是生产超大规模集成电路的关键材料之一,公司的超高纯金属溅射靶材产品已应用于世界著名半导体厂商的最先端制造工艺,在16 纳米技术节点实现批量供货,成功打破美、日跨国公司的垄断格局,同时还满足了国内厂商28 纳米技术节点的量产需求,填补了我国电子材料行业的空白。

公司与美国嘉柏合作CMP项目,并已于2017年11月获得第一张国产CMP研磨垫的订单。

北方华创:国产设备龙头

北方华创作为设备龙头,深度受益本轮晶圆厂扩建大潮,公司业务涵盖集成电路、LED、光伏等多个领域,多项设备进入14纳米制程。

公司产品线覆盖刻蚀机、PVD、CVD、氧化炉、清洗机、扩散炉、MFC等七大核心品类,下游客户以中芯国际、长江存储、华力微电子等国内一线晶圆厂为主。

紫光国芯:存储设计+ FPGA

公司是国内的存储芯片设计龙头,公司的布局包括收购山东华芯持有的西安华芯51%股权,合计持股增至76%,实现跻身国内存储器设计第一梯队的目标。目前,公司新开发的DDR4产品正在验证优化中。公司近期开始发力FPGA。

高德红外:红外芯片龙头

作为国内唯一掌握二类超晶格焦平面探测器技术的厂商,高德红外已研制成功工程化产品,意味着在光电“反导”、“反卫”等空白领域实现新的突破。同时,大批量、低成本核心器件的民用领域推广、应用,也奠定了中国制造红外芯片在国内乃至国际上红外行业的竞争地位。

上证资讯了解到,2017年,公司军品订单受军改影响有部分延期,而最新的消息是延期订单将恢复,同时不影响2018年度新的采购计划。

华泰证券认为,垂直分工已成为半导体行业经营模式的发展方向。主要是以下三个部分:设计、制造、封测。收入分别约占产业链整体销售收入的27%、51%和22%。

芯片设计公司

中国前十强依次为华为海思、清华紫光展锐、中兴微电子、华大半导体、智芯微电子、汇顶科技、士兰微、大唐半导体、敦泰科技和中星微电子。

重要公司:

第一名:海思

各位用的华为手机里面就有大量的海思处理器和海思基带芯片,另外买的智能电视,安防系统也有海思的芯片,海思在长时间内将是中国最大的芯片设计公司,未来将随着华为集团的增长而上升。世界第一名高通,2016年营收154亿美元,是海思的3.5倍。

第二名:紫光展锐

展讯,锐迪科合并之后成立,目前是三星手机处理器和基带芯片除自家产品之外的最大供应商,你买的三星手机,主要是中低端系列,里面的芯片是紫光展锐的。

第三名:中兴微电子

主要是自家的通信设备用的部分芯片,手机芯片也还是外购。

第四名:华大半导体

是中国电子信息产业集团有限公司(CEC)整合旗下集成电路企业而组建的集团公司。在智能卡及安全芯片、智能卡应用、模拟电路、新型显示等领域占有较大的份额。目前华大半导体旗下已经有三个上市企业,包括A股上海贝岭和港股公司中电控股、晶门科技。

第五名:智芯微电子

是国网信息产业集团全资子公司,涉及芯片传感、通信控制、用电节能三大业务方向,致力于成为以智能芯片为核心的高端产品、技术、服务和整体解决方案提供商。

第六名:汇顶科技

是一家上市公司,该公司在指纹识别芯片领域已经做到了世界第二,在全球范围内仅次于给苹果提供指纹识别芯片的AuthenTec。

第七名:士兰微电子

LED照明驱动IC是其主要业务收入之一,还给家电企业提供变频电机控制芯片。

第八名:大唐半导体

以智能终端芯片、智能安全芯片、汽车电子芯片为核心的产业布局。

第九名:敦泰科技

于2005年在美国成立,致力于人机界面解决方案的研发,为移动电子设备提供最具竞争力的电容屏触控芯片、TFT LCD显示驱动芯片、触控显示整合单芯片(支持内嵌式面板的IDC)、指纹识别芯片及压力触控芯片等。

第十名:中星微电子

占领全球计算机图像输入芯片60%以上的市场份额。2005年,中星微电子在美国纳斯达克证券市场成功上市, 2016年初,中星微推出了全球首款集成了神经网络处理器(NPU)的SVAC视频编解码SoC,使得智能分析结果可以与视频数据同时编码,形成结构化的视频码流。该技术被广泛应用于视频监控摄像头,开启了安防监控智能化的新时代。

重点上市公司有:紫光国芯、兆易创新(存储器)、汇顶科技、士兰微(IDM)、大唐电信、全志科技、中颖电子(家电MCU、锂电等)、北京君正、艾派克、富瀚微等。

芯片制造领域

半导体产业制造与面板产业相似,属于资产和技术密集型产业,设备需求量大、技术含量高、附加值高。单厂投资在百亿量级,资料显示一条最先进12英寸晶圆生产线需投资约450亿元,台积电的3纳米工厂投资预计200亿美元。重点上市公司有:中芯国际、华虹半导体等。

存储芯片领域

目前国内三大存储器厂商正处于紧锣密鼓的施工阶段,预计2018上半年陆续进入设备安装阶段,新一轮的设备入厂调试安装大戏即将上演。

长江存储:2016年3月,总投资约1600亿元人民币的国家存储器基地在武汉启动。四个月后“长江存储”集团正式成立,紫光集团参与了长江存储的二期出资。据武汉新芯介绍,长江存储的注册资本分两期出资。一期由国家集成电路产业投资基金、湖北国芯产业投资基金和武汉新芯股东湖北省科技投资集团共同出资,在武汉新芯集成电路制造有限公司(即“武汉新芯”)的基础上建立长江存储。二期将由紫光集团和国家集成电路产业投资基金共同出资。长江存储将以芯片制造环节为突破口,集存储器产品设计、技术研发、晶圆生产与测试、销售于一体,预计到2020年形成月产能30万片的生产规模,到2030年建成每月100万片的产能。

晋华存储器集成电路生产项目就坐落在泉州晋江的集成电路产业园,由福建省电子信息集团和泉州、晋江两级政府共同投建,总规划面积594亩,一期投资370亿元,建设内容包括晶圆制造、产业链配套等,预计2018年9月形成月产6万片12寸先进制程内存晶圆的生产规模。项目建成后将填补我国主流存储器领域空白。据悉,作为国家重点支持的DRAM存储器生产项目,晋华项目已纳入国家“十三五”集成电路重大生产力布局规划重大项目清单,并获得国家专项建设基金支持。

合肥长鑫:是由北京兆易创新(GigaDevice)与合肥市政府合作的存储器项目。投资72亿美元(约新台币2,166.46亿元),兴建12寸晶圆厂以发展DRAM产品,未来完成后,预计最大月产将高达12.5万片规模。

封测领域

重点上市公司有:长电科技(龙头)、华天科技(财务指标优秀)、通富微电、太极实业(DRAM封测、洁净室)、深科技等。

集成电路设备

中国仅有4家位列全球规模以上晶圆制造装备商,占比7%:根据Gartner发布的全球规模以上晶圆制造装备商的报告显示,其统计范围共有58家装备公司,中国仅占4席,分别是北方华创、中微半导体、盛美半导体和Mattson(2016年被亦庄国投收购),其他分别位于日本21家,欧盟13家,美国10家,韩国7家,以色列3家。

重点上市公司有:高端IC 工艺装备龙头北方华创、检测设备领先企业长川科技(覆盖制造和封装全领域)、高纯工艺龙头至纯科技(光刻、刻蚀等,这些环节都会用到化学品和特种气体,对纯度具有很高的要求。至纯科技就是控制气体的纯度的)和单晶设备龙头晶盛机电等。

半导体材料

中国半导体制造材料产业保持持续增长态势。2016年中国半导体材料企业销售收入256亿元。预计2018年之后中国将成为全球第三大市场。材料供应链的本土化不仅有利于制成成本的控制、服务的快速及时响应、技术的安全可控,所带来的产业协同效应好处更多。

重点上市公司有:随着试剂纯化和运输技术的不断突破,湿电子化学品在短期内放量比较确定,建议重点关注国内龙头晶瑞股份,江化微;靶材是目前国内半导体材料最先打入半导体核心产业链的子行业,建议重点关注国内靶材龙头江丰电子;大尺寸硅片也是未来方面比较确定的一个领域,建议关注已经处于试产认证阶段先锋公司的上海新阳。此外,在光刻胶领域的南大光电、CMP抛光垫领域的鼎龙股份等有望率先技术突破,早日实现进口替代。

五、光刻胶产业链的解析

 光刻胶向来是中国芯片国产化的一道大坎。根据中国产业信息网数据显示,我国 PCB光刻胶产值占比为94.4%, 而 LCD 和半导体用光刻胶产值占比分别仅为 2.7%和 1.6%。在高端EUV光刻胶市场,中国产业依旧是刚入局的小白,尽管难度很高,中国还是开始了国产替代计划。2014年,国家集成电路产业投资基金成立,首期募集资金规模达1387亿元。近期在国家大基金二期扶持产业发展时,国家开始加大对光刻胶企业的扶持,共募资3387亿,目标是要打造一个完整的半导体生态。

  光刻胶又称光致抗蚀剂,是光刻工艺的关键化学品,主要利用光化学反应将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上。在目前比较主流的半导体制造工艺中,一般需要40步以上独立的光刻步骤,贯穿了半导体制造的整个流程,光刻工艺的先进程度决定了半导体制造工艺的先进程度。

  如果说光刻是半导体工业的核心动力,那么光刻胶就是启动这台机器的引燃剂。

  光刻胶经过几十年不断的发展和进步,应用领域不断扩大,衍生出非常多的种类,按照应用领域,光刻胶可以划分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显示(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用途光刻胶。其中,PCB光刻胶技术壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶代表着光刻胶技术最先进水平。

  目前,全球前五大光刻胶厂商占据全球市场约 87%的市场份额。其中,日厂占大,美厂占小,半导体光刻胶国产化还暂时处在一个有心无力的阶段,想必各位对去年的断供事件记忆犹新,其一是美国断了中国的芯片,其二就是日本断了韩国的光刻胶,即使是三星这样的大厂,面对日本的断供依旧束手无策。

  日本的光刻胶行业在全球属于龙头领跑的状态,日本 JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率合计达到 72%。其中,在高端半导体光刻胶市场上,全球的 EUV 和 ArF i 光刻胶主要是 JSR、陶氏和信越化学等供应商,占有份额最大的是 JSR、信越化学,TOK 也有研发。

  每家的竞争优势有所不同,以下是一些简单介绍:

  1) JSR:全球最大的,技术是最领先的,客户服务的对象主要倾向于三大家:Intel、三星和台积电。JSR 以技术引领整个光刻胶技术发展。产品跨度非常大,从现有的 I-line、KrF、ArF、ArF i、EUV光刻胶,都有产品。下游行业也不仅限于 IC,如封装行业、其他的行业。

  2) TOK:专注于做光刻胶及配套试剂,目前在行业里 G、I 线,KrF 和 ArF 都有些市场份额,但是在高端技术上落后于 JSR、陶氏和信越化学。

  3) 陶氏:光刻胶事业部已经并到杜邦,光刻胶只是杜邦的一种产品。客户是 Intel、 IBM 体系,在美国和新加坡、中国台湾地区的占有率高,但在大陆市场占有率不是很高。在低端的 6 寸市场的份额较大。

  4) 富士电子材料在主流的 IC 的份额不是很大,其实是在 OLED,包括平板显示部分的市占份额很大。

  5) 信越化学也是跟 JSR、陶氏一样,都是大化工企业,不光供应光刻胶,也供应 Wafer,供应其他这些材料,主要产品包括 KrF、ArF,ArF immersion 光刻胶,EUV 也在开发。

  光刻胶的国产化一直是半导体从业人员的梦想,为了挣钱也为了国家。实现了国产化之后,能防止“卡脖子”也能挣大钱。在整个科技商业大潮中,新冠疫情始终无法要了全球科技大企的命――疫情总会过去,隔离也总会结束,全球的商业工厂都将学会如何与疫情相处。

其实早在去年六月,这场光刻胶替代加速的战役已经开始了,在今年的2月和3月,股市已经有过两次比较明显的波动,股市就像经济的晴雨表,看懂了股市也就看懂了世界,其中A股光刻胶指数涨幅一度达到8.14%,要是从2019年8月份算起,涨幅达到了221%,这是近期《福布斯》杂志上的一段评论:电子化学品国产化,目前看来已经是大势所趋,有前期基本面支撑,二级市场投资者也愿意买单,光刻胶的短中期市场表现需留意PCB等中低端产品的国产替代进程,长期则是能否与国内半导体芯片产业深度捆绑,突破技术壁垒扩大产能。

  简而言之,国内下游半导体企业全都采用国产的上游设备、材料、软件系统,从而构建一个研发生态,形成配套效应,下游提出需要,上游快速跟进研发;上游研发新技术,下游快速适用。

  目前我国半导体光刻胶生产和研发企业主要有五家,分别为苏州瑞红(晶瑞股份子公司)、北京科华、南大光电、容大感光、上海新阳。

  1)苏州瑞红:于 1993 年开始生产光刻胶,承担了国家重大科技项目 02 专项“i 线光刻胶产品开发及产业化”项目,目前 i 线光刻胶量产,KrF 光刻胶处于研发过程。

  2) 北京科华:6 寸的 G 线、I 线市场份额较高;8 寸、12 寸里面 I-line、KrF 都有突破,目前份额较小;ArF干法光刻胶已经处于研发及客户认证阶段。

  3) 晶瑞股份:子公司瑞红在光刻胶领域深耕多年,率先实现了 i 线光刻胶的量产,可以实现 0.35μm 的分辨率。目前光刻胶产品已有几家 6 寸客户使用,2018 年进入中芯国际天津工厂 8 寸线测试并获批量使用;公司未来重点发展 248nm,将着力发展相关业务。

  4) 南大光电:于 2017 年开始研发“193nm 光刻胶项目”,并承担“ArF 光刻胶产品的开发和产业化”02 专项项目。公司已在宁波经济开发区建设 25 吨 KrF 光刻胶生产线,预计三年达产销售。

  5)上海新阳:在已立项研发用于逻辑与模拟芯片 ArF 光刻胶基础上,增加用于存储器芯片的半导体厚膜光刻胶(KrF)的研发立项;

  6)容大感光:公司原规划于2018年年底建成1000吨的光刻胶生产线,但直至2019年底仍未实现。

  2019年12月,容大感光对外表示,已经建立了基本的光刻胶研发、测试平台。未来将会进一步加大对研发的投入,扩大平板显示、发光二极管(LED)、集成电路芯片领域光刻胶的生产产能,实现公司大亚湾工厂千吨级TFT、OLED、mini-LED、micro-LED、IC用光刻胶产品的量产。

  任何事物都需一分为二地看待,疫情给全球人民带来了灾难,也给部分国产企业带来的商机,至于能跑多快,能追多远,也需要看各企业的自家修为。对于广大投资散户来说,现在光刻胶或许不失为一个入局的好时机,国产化替代这是短期内势在必行的事情,况且国家大基金扶持也明显向光刻胶倾斜。然而股市有风险,不建议盲目入局,股神巴菲特曾说过不要在股市投入超过个人财富总额的6%,我对这句话的理解是,即使赔到一无所有,6%不会对个人生活产生重大影响。财富不可一日拥有,国家也不可能一日强盛,每个半导体人都应该记得:日、美加起来拥有光刻胶七成以上的市场,在科技水平方面,甩了中国好几条街,中国人需要在实业上努力。

补充资料:

1、发光二极管简称为LED。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。

当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光,氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

2、IC芯片(Integrated Circuit Chip)是将大量的微电子元器件(晶体管、电阻、电容等)形成的集成电路放在一块塑基上,做成一块芯片。IC芯片包含晶圆芯片和封装芯片,相应 IC 芯片生产线由晶圆生产线和封装生产线两部分组成。

3、LCP(工业化液晶聚合物)

工业化液晶聚合物(简称LCP)起初是美国DuPont公司开发出来的溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺(Kevlar®)。由于这种类型的聚合物只能在溶液中加工,不能熔融,只能用作纤维和涂料,是一种特种工程塑胶原料。

4、集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件,采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微IC芯片小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。

5、MO源即高纯金属有机源,是利用先进的金属有机化学气相沉积(以下简称“MOCVD”)工艺生成化合物半导体材料的关键支撑原材料,因而又被称为MOCVD的“前驱体”。MO源的质量直接决定了最终器件的性能,因此MOCVD工艺对MO源的质量要求很高,其中纯度是衡量MO源质量的关键指标。
MO源合成的化合物半导体是由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料,据其所含元素的数量可分为二元系(如氮化镓GaN)、三元系(如氮化镓铟InGaN)和四元系(如磷化铝镓铟InGaAlP)。尤其是由元素周期表中Ⅲ-Ⅴ族元素生成的化合物(如氮化镓GaN、磷化铝镓铟InGaAlP、砷化镓铝AlGaAs 等),因其具有电子迁移率高、禁带宽度大、光电特性好等优异的特性,被广泛运用在LED、新一代太阳能电池(包括砷化镓太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池)、相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等领域。
生产MO 源的工艺过程
MO源是制备LED的核心原材料之一,目前90%以上的Ⅲ-Ⅴ族MO源都被用来生产LED外延片,外延片生长为LED产业链中技术难度最大、附加值最高的环节。此外,MO源逐渐进入新一代太阳能电池领域如非晶硅薄膜太阳能电池、砷化镓太阳能电池等;在相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等其他高科技领域的应用也令人期待。


MO 源主要上下游分析
LED行业是MO源最重要的应用领域,也是带动目前MO源行业发展的主要动力,MO源在LED领域的应用占到了MO源整体应用的90%以上,因此MO源的产品价格影响与LED行业的景气度息息相关。从2012年开始,全球LED行业的增长速度开始放缓,每年的增长率均低于5%,造成LED行业的景气度下降,从而带动MO源的产品市场价格开始下跌。
全球MO源行业重点企业简介
陶氏化学Dow目前陶氏化学是全球最大的MO源供应商,包括台湾晶电在内的企业都是它的客户。2009年MO源的最大供应商美国的罗门哈斯被陶氏化学公司收购,但MO源占公司业务的比重较小。
阿克苏诺贝尔AkzoNobel全球装饰漆产业的领军者,世界上最大的功能涂料制造商。其MO源占公司业务比重较小,生产基地为美国、台湾、韩国等地区。
赛孚思SAFC2007 年赛孚思收购了英国老牌MO 源生产厂商Epichem, 之后Ephichem 的M O 源业务成为公司的核心业务。赛孚思主要供应美国企业。
南大光电公司是全球主要的MO源生产商,在国内市场处于领导地位,目前在中国是唯一一家半导体前驱体供应商,在国际市场上亦具有较强影响力。


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