专栏名称: CITICS电子研究
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【中信电子】电子行业半导体行业深度研究报告:基石产业,长效风口

CITICS电子研究  · 公众号  ·  · 2017-11-14 12:33

正文

——作者:徐涛、胡叶倩雯  联系人:晏磊


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投资要点

 

  • 基石产业:集成电路是全球科技制造业的翘楚,市场空间达3400亿美元,行业景气度创6年新高。从历史数据来看,全球半导体市场约4-6年为一个周期,过去6年行业增速徘徊在±3%左右,从2016Q4开始,市场显著回暖,据IC Insights,2017年全球半导体销售额有望较2016年增长22%,达到4135亿美元,超过20%的增速在过去10年也只有3次,我们认为2016年是全球新一轮集成电路景气周期的起点。

  • 长效风口:集成电路产业历经数次转移,面向制造、面向终端、面向市场为必然趋势,昭示产业终将向大陆转移。半导体集成电路产业于1950s起源于美国,全球性的产业转移主要经历了两次:1)1970s,家电市场兴起,日本集成电路产业迅速赶超,孵化了索尼、东芝等厂商;2)1990s,PC兴起,存储技术换代以及日本金融危机影响,产业开始转向韩国,孕育出三星、海力士等厂商;而晶圆代工环节则转向台湾,台积电、联电等厂商崛起。进入2010s,智能手机、移动互联网爆发,随之物联网、云计算、人工智能等快速成长。中国成为世界最大的集成电路消费国,需求转移将带动制造转移,新一轮产业转移已然开启,中国半导体产业迎来黄金时代。

  • 黄金时代起点:国家意志推动,产业处于属于大陆的黄金时代起点。客观层面,我国下游终端市场完备,但IC供给严重依赖进口,年进口金额万亿超原油;主观层面,发展半导体产业已列入国家安全战略部署,政策及资本环境持续向好。全行业收入规模未来5年有望达20%的复合增速;资源向龙头集中,“设计(海思、展锐等)+制造(中芯国际、华虹华力)+封测(长电科技、华天科技、通富微电)”的闭环全产业链加速崛起。

  • 黄金十年:打造各细分领域中国芯龙头。(1)设计:加速成长,实现赶超。我国优质Fabless厂商,如华为海思、紫光展锐等加速崛起,2016营收分别约39.78亿美元、19.12亿美元,在全球Fabless厂商中分列第7和第10,在移动处理芯片、基带芯片领域跻身世界一线厂商。(2)制造:持续投入,缩小差距。Fabless产业崛起为大陆代工厂提供广阔市场空间。中芯国际在规模、盈利能力、技术等方面持续逼近台联电等国际二线厂商。目前28nm已量产,但较台积电主流10nm技术差距五年以上,仍需持续投入每年约百亿美元,时间十年,缩小差距,此外,在存储方面,国内近期布局存储项目包括定位NAND和DRAM的长江存储以及专攻DRAM的合肥长鑫、福建晋华。其背后分别由紫光集团、兆易创新、台联电提供技术支撑,预计2018-2019年试产。(3)封装:合纵连横,先进封装工艺已有突破。长电科技、华天科技和通富微电均已突破先进封装技术能力,三家合计收入体量280亿元,逼近日月光330亿元水平,随着制造产业向大陆转移,封测业有望实现赶超。(4)设备及材料:配合制造,逐步完善。半导体设备业需配合国内IC制造业成长,受认可周期比制造业更长,国内新建晶圆制造产线国产设备率已由5%上至7%-10%;国产大硅片项目则将实现零的突破,预计2018年量产,具有重要战略意义。

  • 风险因素:下游需求波动风险;技术变革风险。

  • 投资建议:基石产业,长效风口。中国正站在万亿人民币集成电路产业向大陆转移的黄金十年的起点。产业转移将带来产业链全环节的全面投资机会,包括设计、制造、封装、设备材料领域都将有全球级的新龙头公司诞生,我们给予集成电路行业“强于大市”评级,重点关注各细分领域龙头。




基石产业:全球先进制造业翘楚,2万亿市场



半导体是常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,因其可受控制的导电性成为电路中极为重要的材料。集成电路(IC、Integrated Circuit)是采用一定的工艺,将包含常用电子元件及布线的电路制作在半导体晶片或介质基片上,成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路的载体称为芯片,由于含义相近,“芯片”与“集成电路”、“IC”在表达中常混用。



 行业概览:从沙子到芯片,成就全球制造业翘楚


沙子中含有的硅元素为当今集成电路工业基本原料。硅以化合物形式广泛地存在于自然界,最常见便是以二氧化硅(SiO2)形式存在于砂砾、岩石当中。硅单质则是当今主流集成电路工业最为常用的材料,常见芯片均由硅单质为基础制造而来。从沙子到芯片,需经历以下一系列生产步骤。

多次提纯制造极高纯度硅晶圆片。沙子经一系列还原、提纯制成晶圆,即制作硅基集成电路所采用的电子级纯度硅片。硅砂首先提炼还原为纯度约98%的冶金级粗硅,再经数次提纯,得到电子级高纯度多晶硅(纯度达99.9999999%以上,9~11个9),经过熔炉拉制得到单晶硅棒,再经切片、抛光制成晶圆。晶圆包括6吋、8吋、12吋等类型,是对应晶圆直径的简称,其实际直径分别为150mm、200mm和300mm,当前高端市场12吋为主流,中低端市场则一般采用8吋。

晶圆表面经特殊工艺层层制作微小电路。晶圆表面经过光罩、护膜、长晶圆、切片、研磨、氧化、蚀刻、扩散、离子植入、化学气象沉积、电极金属蒸煮等反复一系列工艺,按照IC设计图制作出极微小的电路结构。加工后的晶圆经切割得到许多相同的晶粒,晶粒再经封装测试引出引脚、加以密封、剔除废品,成为平常所见的芯片,广泛应用于各种电子设备中。




集成电路制造技术代表着当今世界微细制造的最高水平。台积电为代表的世界一流厂商已在集成电路工艺上走到7nm水平,意味着单个晶体管器件栅极宽度仅为7nm。ASML单台先进EUV光刻机价格超1亿美元,中低端光刻机亦需约1亿元人民币,建设一条12吋集成电路生产线则需投资约400~1000亿元人民币。集成电路制造集人类超精细加工技术之大成,因此集成电路产业是一个国家高端制造能力的综合体现,是全球高科技国力竞争的战略必争制高点。

芯片强则产业强,芯片兴则经济兴,没有芯片就没有安全。在信息时代,集成电路是核心基石,电脑、手机、家电、汽车、高铁、电网、医疗仪器、机器人、工业控制等各种电子产品和系统都离不开集成电路,集成电路已成为现代工业的“粮食”。由于存在的普遍性,集成电路已涉及到国家信息安全问题。发展“中国芯”、硬件“去IQT(Intel、Qualcomm、TI)”大势所趋,发展集成电路产业已经被提升为国家安全战略布局。



产业趋势:产业专业,分工细化



集成电路产业有两大显著趋势,空间上,产业经历了美国——日本——韩台——大陆的转移过程半导体集成电路产业于1950s起源于美国,全球性的产业转移主要经历了两次:1)1970s,家电市场兴起,日本集成电路产业迅速赶超,其家电产业与集成电路产业良性互动,并孵化了索尼、东芝等厂商;2)1990s,PC兴起,存储技术换代以及日本金融危机影响,产业开始转向韩国,孕育出三星、海力士等厂商;而晶圆代工环节则转向台湾,台积电、联电等厂商崛起。进入2010s,智能手机、移动互联网爆发,随之带动物联网、大数据、云计算、人工智能等产业快速成长。人口红利促使中国成为世界最大的集成电路消费国,需求转移或将带动制造转移,全新的一轮产业转移已然开启,制造强国或将指日可待。



产业模式上,集成电路产业经历了从IDM模式向垂直分工模式的转化。全球集成电路产业有两种商业模式,一种为IDM(Integrated DeviceManufacture,集成器件制造)模式,即设计、制造、封装测试一体,另一种是垂直分工模式,即设计、制造、封装测试分别由不同公司承担。集成电路产业初期,IDM模式是唯一一种商业模式,1987年台湾积体电路公司成立后,开启了晶圆代工(Foundry)模式,拉开了垂直代工的序幕。集成电路制造因具有规模经济性,适合大规模生产;另一方面,集成电路产业为重资产重技术的行业,产线建设成本极高,沉没成本高,相关技术门槛也较高。Foundry的出现使得IC设计门槛大大降低,无产线的设计公司(Fabless)纷纷成立,促进了垂直分工模式的繁荣。出于规模经济、建设维护成本、拓展经济效益等方面的考量,以英特尔、三星为首的传统IDM厂商纷纷加入晶圆代工行列,垂直分工模式逐渐成为主流。






市场空间:3400亿市场空间,有望进入新一轮景气


集成电路市场空间达3400亿美元,大概率进入新需求景气周期从历史数据来看,全球半导体市场大概4~6年为一个周期。从2016Q4开始,全球半导体市场规模数据出现显著回暖,2017H1全行业市场规模为1878亿美元,同比增长19.3%。据IC Insights最新统计预测,受惠于集成电路板块DRAM和Flash市场需求强劲,2017年全球半导体销售额有望较2016年增长22%,达到4135亿美元。集成电路产品在全球半导体市场中占比81.64%,由此计算,集成电路板块市场空间达到近3400亿美元。



上游设备交易额创历史新高根据SEMI报告,2017年第二季度全球半导体设备交易额达到141亿美元,同比增长35%,环比增长8%,创历史新高,这预示着下游制造、封测厂商对全球半导体市场高景气度认同,以及基于该判断下的积极扩产意愿



按使用终端分类,智能手机为最大应用2016年全球半导体下游终端需求主要以通信类(含智能手机)(31.5%)、PC/平板(29.5%)、工业/国防(13.9%)、消费电子(13.5%)、汽车电子(11.6%)为主,其中PC/平板持续小幅下滑,消费电子较为平稳,主要增长动力在于智能手机、工业、汽车电子等领域。



按集成电路器件分类,最大细分市场为存储器和逻辑电路。从晶圆用量上来看,DRAM、NAND Flash等存储器件晶圆需求占比最高,达35%,12吋及8吋逻辑芯片占比其次,达31%。存储器则成为行业主要增长驱动力。根据调研机构IC Insights预估,2017年全球半导体产业收入预计同比增长22%,其中DRAM预计同比增长55%,NAND Flash预计同比增长35%。同时IC Insights分析认为,存储也将是未来数年平均市场增速最高的板块,预计2016-2021的CAGR将达到7.3%。



景气起点:需求驱动全球半导体行业迎来新一轮周期



全球半导体产业增速创六年新高,新景气周期有望启航。根据全球半导体贸易统计组织统计数据,2017H1全球半导体销售额达1905亿美元,同比+21%,增速再创近六年来新高。据IC Insights最新统计预测,受惠于DRAMFlash市场需求强劲,2017年全球半导体销售额有望较2016年增长22%,达到4135亿美元。存储芯片需求暴增、12英寸逻辑芯片需求维持、8英寸芯片需求复苏是本轮景气周期开启的主要逻辑。


存储:需求暴增驱动行业增长,价格上涨持续


终端、云端应用增长爆炸,存储器销售额预计增长58%,达1220亿美元终端方面,手机存储升级、PC固态硬盘渗透率提升是拉动需求主因。2016下半年以来各大手机厂商RAM、Flash容量纷纷升级,以苹果手机为例,iPhone7 Plus起运行内存由2GB升至3GB,苹果全线手机闪存最低配置由16GB升至32GB,iPhone8起闪存最低配置升至64GB,最高至256GB;安卓厂商则纷纷推出6GB运行内存机型,主流机型64GB闪存已较为寻常。PC固态硬盘(SSD)相较机械硬盘(HDD)具有读写速度快、防震动、无噪音、轻薄、节能等一系列优点,SSD取代HDD是未来趋势,当前限制因素主要是SSD成本偏高。根据中国闪存市场,2015年PC市场SSD渗透率为25%,2017年已达40%。云端方面,企业级SSD存储需求是重要成长点,应用包括视频安防、云端服务器等领域。以监控存储需求为例,每台1080P设备每天大概产生40GB的存储需求,每年达14TB。云端服务器市场客户包括Facebook、亚马逊(Amazon)、百度、阿里巴巴、Google等,2017年市场规模1840万台。HDD由于容量大、成本低目前仍是云端市场主流,约占80%,中长期来看,随着3D NAND 技术逐渐成熟,SSD取代HDD速度或将加快,届时对NAND Flash需求或爆发,恐再次出现供不应求现象。IC Insights预计2017年存储器市场同比增长58%,销售额达1220亿美元。



NANDFlash、DRAM为存储器市场主力军,NORFlash市场小但机会大。按照市场规模看,DRAM约占存储器市场53%,NANDFlash约占存储器市场42%,二者合计份额达95%,为存储器市场主要构成产品。根据ICInsights最新预测,2017年NAND Flash销售额预计年增44%,DRAM销售额预计年增74%,拉动作用极其明显。NOR Flash主要机会在于市占率约25%的赛普拉斯、市占率近20%的美光陆续退出市场,而物联网、工控应用等市场需求依旧旺盛,对于现有玩家而言填补市场机会巨大。从长期角度来看,NANDFlash仍为未来市场主要方向。根据中国闪存市场预估,2020年NANDFlash市场规模上看650亿美元。



NAND Flash存储价格上涨分化,部分产品短期价格有所回调。2017年Q1至Q3 NAND Flash延续了2016年的涨势,2017年初至10月128GbMLC涨幅达44%。在大趋势上涨之下,自2017Q3开始,NAND Flash部分产品价格涨势放缓并有所回调,其中64GB MLC价格于2017Q3下降8%左右。NANDFlash下游嵌入式存储eMMC及SSD价格总体呈上涨趋势,Q3以来同样呈微幅震荡态势。后期NANDFlash价格走势仍不明朗



NAND存储器技术处于变革关键时间点,未来价格关注3D产能情况。NAND存储器制程转换遭遇瓶颈,采用3D堆叠技术为主要解决方案。3D产能目前三星投产率、良率最高,其64层3D-NAND三季度已进入量产阶段,3D产出占投产量达50%,其他厂商亦在Q3有所放量,粗略估计2017Q3全球新增产能超20万片/月,新增产能对NAND Flash供应紧缺的压力有所缓解。同时,3D NAND Flash存储密度高,单位容量成本低:据中国闪存市场网估计,3D NAND技术下每GB成本约0.1美金,较2D结构至少低30%。在48层3D TLC架构下,1TB SSD成本已低于2D TLC架构,3DNAND较2DNAND更为经济。另一方面,NANDFlash下游需求增长空间仍大:智能手机及SSD渗透率提升仍构成NAND Flash的巨大需求。供给产能的缓解与需求空间的提升对NAND Flash价格构成相反影响,未来价格变化依旧有待观察。




DRAM价格继续走强,维持上涨态势。DRAM价格于2017Q2有所回调,2017Q3后则继续维持2016年以来涨势,2017年初至10月,DDR3 4G 1600MHz价格上涨25%左右。拉动DRAM价格上涨原因主要有:(1)需求端来看,终端云端需求不减:终端智能手机内存容量升级,云端服务器、数据中心的强劲需求均拉动DRAM需求的增长。(2)供给端来看,DRAM厂产能增加有限:三大DRAM厂(三星、海力士、美光)产能增加空间已相当有限,接近满载,从产能规划来看,2018年新增投片量仅约5-7%,源于现有工厂产能的重新规划,资本支出倾向于保守,仅SK海力士决议在无锡兴建新厂,最快产能开出时间落在2019年。需求供给两侧来看,预计2018年DRAM价格仍将维持上涨态势。



NORFlash价格季涨10%~15%,供不应求涨势延续。由于NORFlash市场较小,2016年以来NORFlash巨头美光及Cypress纷纷宣布淡出,退至较高端车用及工控市场,主要供应转入旺宏、华邦电、兆易创新等厂商,一时间供给不及需求,涨价幅度迅速扩大。由于芯片内执行的特性,NORFlash尚无法被完全取代,未来市场机会较大。兆易创新目前全球NORFlash市占率排名第六,与台厂采用IDM模式8寸和12寸晶圆产线均扩产谨慎不同,兆易创新采用12寸晶圆Fabless代工模式,主要代工厂从武汉新芯向中芯国际逐步转移,未来理论产能较为充足,大幅受益于产品价格上涨。




12英寸逻辑:需求平稳,巨头把控竞争壁垒高



智能手机、PC为主要应用,12英寸逻辑芯片下游需求平稳。当前,基于12英寸晶圆制造的逻辑芯片需求集中于智能手机CPU、基带芯片、PC的CPU、GPU等。智能手机方面增长平稳,2017H1全球手机智能手机厂商总出货量达3.474亿台,同比增长4.3%,略高于预期的3.6%。在市场增长放缓的背景下,消费者对智能手机仍然保持了旺盛的需求。根据IDC,预计2018/2019/2020年全球手机出货量为15.88/16.48/17.11亿部,智能手机未来仍将保持3%以上的稳定增长。PC方面,尽管过去几年全球PC出货量持续下滑,IDC预测未来五年在笔记本及二合一设备带动下,PC市场将持续平稳,2016-2020年CAGR预计为-0.8%。



竞争壁垒高,主要市场多由巨头把持12英寸晶圆通常用于90mm及以下先进制程芯片,目前英特尔最新第八代处理器采用14nm工艺,苹果公司最新A11仿生芯片采用了台积电10nm工艺。先进的制程工艺产生了较高的技术壁垒,新进厂商追赶仍需若干年时间,导致市场份额多由海外巨头公司把持。除存储厂商多采用的IDM模式以外,12英寸逻辑芯片制造商多为设计、制造、封装测试相分离的Fabless模式。研发费用投入来看,2016年英特尔研发费用达127.4亿美元,高通达51亿美元,IDM及Fabless的两大龙头公司研发费用远超其他,相比之下国内厂商研发投入普遍在10亿美元以下,短期内难以超越,国外厂商技术壁垒仍将长期存在。



8英寸:指纹双摄驱动需求复苏,产能难扩



消费电子、物联网微创新不断,指纹双摄拉动中低端8寸晶圆市场需求复苏。
随着物联网(IoT)的兴起,传感器、微机电(MEMS)元件、模拟IC、电源IC以及其他相关半导体元件市场需求愈加旺盛。消费电子方面微创新如指纹识别、双摄等需求亦十分旺盛。物联网相关应用芯片以及消费电子相关芯片不需使用最先进制程,很适合采用8寸晶圆。其中,指纹、双摄需求快速增长,是近期拉动8寸晶圆需求复苏的主要驱动力。据旭日大数据,2015年全球智能手机指纹识别渗透率25%,2016年渗透率达43%,2017年指纹识别将成为智能手机标配,完成向中低端安卓机的渗透,预计全年增速约50%,渗透率达61%,为8寸传感器芯片带来约9.3亿颗需求。2017年双摄迎来行业爆发,随着iPhone7 Plus导入,国内厂商纷纷效仿,渗透率有望从2016年的5%,升至2017年的15%,为8寸传感器芯片带来2.43亿颗的需求。



当前,日韩台湾晶圆代工厂换代升级,8寸产能易降难扩日韩、台湾等一线代工厂普遍加码12寸设备,布局先进制程制造,8寸生产主力逐渐转移至国内。国内8寸晶圆产线扩产,主要以国际厂商产线转换下来的二手设备为主,具有成本优势,极少购进全新设备。二手设备供应相对有限,从而产能扩充受到限制。



长效风口:黄金时代起点,下个十年集成电路聚焦大陆


以史为鉴:成功路径再复制,"市场+持续投入"驱动产业转移


历史经验来看,韩国政府助力三星反周期投资,成就液晶面板全球霸主。1990年代,三星的液晶面板业务在韩国政府支持之下高负债运营,连续亏损时间长达9年。三星先后从韩国政府获得超过60亿美元政策贷款进行反周期投资,在1995~1996 年面板行业第二次衰退周期中建成第一条3代线,1997年亚洲金融危机爆发后,三星继续投建3.5代线,一举成为行业翘楚。

三星DRAM业务依托政府背书稳居龙头地位:1980年代DRAM 市场景气不佳,到1986年底,三星半导体累计亏损达3亿美元,尽管美日多家公司缩减产能或退出市场,三星仍依靠政府的扶持进行逆周期投资。2000-2010年间,三星电子从韩国政府获得的税收减免共计约87 亿美元。2014年,三星电子在DRAM全球市场获得了39.6%的市场份额,2016年,三星电子在全球移动DRAM市场份额达64.5%,龙头地位无可撼动。



从三星的经验来看,集成电路产业需时以十年计,数以每年千亿计的高投入,而国内刚刚站在投入起点(1)集成电路产业需要时间跨度上长达十年的长期持续投入。三星半导体业务从上世纪80、90年代起持续由政府扶持进行投资,近十年来,三星半导体资本支出稳定处于高位。(2)集成电路产业需要资金量的极大投入。横向对比三星、英特尔、台积电,三星资本支出近五年均为最高,均超100亿美元,资金量巨大,因而能够保持产业巨头优势。我国大基金于2014年成立,目前仅仅成立三年时间,投资资金约千亿人民币,从韩国成功经验来看,欲培育出一批国际先进企业,仍然需以十年,以每年千亿计的持续投入。


黄金起点:大陆芯片产业正站在承接转移黄金十年的起点




目标远大,10年成长周期近年来集成电路扶持政策密集颁布,融资、税收、补贴等政策环境不断优化。尤其是20146月出台的《国家集成电路产业发展推进纲要》,定调“设计为龙头、制造为基础、装备和材料为支撑”,以201520202030为成长周期全力推进我国集成电路产业的发展:目标到2015年,集成电路产业销售收入超过3500亿元;到2020年,集成电路产业销售收入年均增速超过20%;到2030年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展。



“产业+资本”成为产业发展重要手段,集成电路产业基金累计支持资金超过5000亿元201410月,中国成立国家集成电路产业投资基金(简称“大基金”),“大基金”首批规模达到1200亿元,加之超过6000亿元的地方基金以及私募股权投资基金,中国有望以千亿元基金撬动万亿元资金投入集成电路行业。据我们统计,国家集成电路产业基金,再加上各地方的配套产业基金,整体规模将超过5000亿元,主要投资于设计、制造、封装测试、设备&材料等主要环节。截至2016年底,国家集成电路大基金共决策投资43个项目,累计项目承诺投资额818亿元,实际出资超过560亿元。已实施项目覆盖了集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料、生态建设等各环节。




看好我国集成电路产业持续增长,产业结构良性调整在国家战略、政府背书的背景之下,我们看好中国集成电路产业的持续发展。我们预计如果全行业在未来5年内保持20%左右的复合增速,2021年行业收入将超过1万亿元。同时,产业结构步入良性调整,设计产业保持高速增长,重点晶圆制造企业盈利能力进一步优化,封测业实现两位数增长。



黄金十年:打造各细分领域中国芯片龙头


从整个集成电路产业链来看,产业主要包括IC设计、晶圆制造、封装测试等环节,而其上游又包括半导体材料,以及制造设备等。IC设计国内主要公司有华为海思、紫光展锐、澜起、豪威电子、华大半导体等,晶圆制造公司主要有中芯国际、华虹宏力、紫光国芯等,封装测试公司主要有长电科技、华天科技、通富微电等。



设计:需求导向,以点带面,逐步突破


IC设计可分为基于12英寸晶圆以及基于8英寸晶圆两类。基于12英寸晶圆制造的逻辑芯片需求集中于智能手机CPU、基带芯片、PC的CPU、GPU等;基于8英寸晶圆的芯片需求集中于MCU、指纹识别、电源管理、影像传感器等。

12英寸IC设计方面,巨头把控竞争壁垒较高。高通、博通、联发科、苹果等厂商实力最强,大陆厂商海思崛起。高通公司2016财年营业收入达235.5亿美元,芯片制造业务154.7亿美元,净利润57亿美元。联发科2016年营业收入86亿美元。据IC Insights估算,苹果公司芯片业务收入达65亿美元。华为海思、紫光展锐作为中国大陆IC设计第一梯队厂商,正在迅速发展、追赶中,2016年海思半导体营收约39.78亿美元,年增11.8%,而展锐营收为19.12亿美元,年增8.1%。

IC设计面向终端、面向市场成为必然,国内厂商优势明显。IC设计业以需求为导向,才能够更好服务于下游客户。海思、展锐等移动处理芯片、基带芯片厂商依靠近些年中国智能手机市场爆发迅速崛起,跻身世界IC设计十强,海思芯片已全面应用到华为智能手机当中,三星、小米等厂商亦采用了自研芯片,相比之下竞争对手及行业龙头高通业务遭受压力,面临被博通收购的境遇。现今中国为全球最大的终端需求市场,因而国内IC设计业有巨大发展优势。


8英寸IC设计方面,大陆厂商汇顶科技发展迅猛指纹识别方面,IC设计公司数目众多,仅台系厂商就包括义隆电、盛群、敦泰、神盾等,2016年初瑞典供货商FPC市占率独霸市场,市占率高达80~90%,受汇顶成功抢占中国市场影响,2017年初FPC市占率已跌至50%。瑞典FPC公司2016年全年营收66.38亿瑞典克朗,约合人民币53.8亿元,相比之下汇顶科技2016年营收30.8亿元。2017H1汇顶科技营业收入达18.4亿元人民币,净利润4.8亿元;而瑞典FPC公司2017H1营业收入15.1亿瑞典克朗,约合人民币12.2亿元,净利润约合人民币1.2亿元。汇顶科技已超越FPC成为全球安卓阵营最大指纹芯片供应商。MCU方面,大陆MCU生产较国外差距较大,但受益于ARMcortex内核降低了开放门槛,大陆厂商已开始加速追赶。


制造:立足逐步缩小差距,存储项目全面布局


12英寸代工制造厂商方面,台积电、三星为行业巨头,大陆厂商追赶仍需时日苹果A10A11系列芯片均全部由台积电代工;高通近两年主要由三星代工,最新骁龙835芯片便由三星10nm工艺制造。2017年台积电Capex预计为100亿美元,2016年净利润达102.33亿美元。而中芯国际2016年净利润3.77亿美元,华虹半导体2016年净利润1.29亿美元。由此可见大陆代工厂商与国际巨头相比,追赶仍需较长时间。从工艺制程来看,台积电走在行业最前,目前已大规模生产10nm制程芯片,7nm制程预计于2018年量产;中芯国际是大陆最为领先的代工厂商,目前中芯国际具备28nm制程生产能力,与台积电相比仍具有5年左右的技术差距。



8英寸晶圆代工制造方面,大陆厂商中芯国际、华虹半导体与台厂产能相差不大当前,日本、韩国、中国台湾晶圆厂普遍换代升级转为12寸晶圆产线,海外8寸晶圆厂产能大减,促使8寸晶圆供不应求。国内8寸晶圆产线扩产,主要以国际厂商产线转换下来的二手设备为主,具有成本优势,极少购进全新设备。由于二手设备供应相对有限,产能扩充仍受到限制。目前,8寸晶圆厂产能普遍被指纹识别订单挤爆,产能爆满。台积电在台湾拥有48寸晶圆厂,在大陆、美国分别拥有18寸晶圆厂;联电在台湾拥有68寸晶圆厂,在大陆拥有1座;世界先进在台湾拥有38寸晶圆厂。中芯国际、华虹半导体分别拥有4座和38寸晶圆厂,处于国内领先地位。产能方面来看,台积电8寸晶圆产能约32万片/月,中芯国际8寸晶圆产能约22.9万片/月,华宏半导体8寸晶圆产能15.9万片/月,产能差距不大。未来随着海外厂商逐渐抛弃8寸产线,8寸晶圆制造份额还将继续向国内转移。



中芯国际28nm良率提升,积极研发14nm,奋力追赶台联电相较于台积电的遥遥领先,中芯国际在规模、盈利能力、技术等多方面与台联电等二线大厂的距离正在缩小:台联电/中芯国际收入比已从20044X缩减到2016年的1.6X2012年后中芯国际毛利率已经赶超台联电;在40nm工艺上,台联电2009年量产,中芯国际2013年量产;而28nm工艺上,台联电2014年量产,中芯国际2016年量产,目前中芯国际28nm良率70%左右,国际成熟技术良率90%左右。中芯国际同时在研发14nm技术,在梁孟松担任中芯国际联席CEO后,中芯国际技术或将加速突破。中芯国际在28nm14nm的突破将为中国晶圆代工行业注入全新的生命力,拉近与台湾的差距。



存储芯片方面,NANDFlash技术处于变革关键时间点,三星领先优势明显、一家独大,其他厂商追赶尚待时日NAND存储份额由三星、海力士、东芝/闪迪、美光/英特尔四家占据。目前存储器制程转换遭遇瓶颈,采用3D堆叠技术为主要解决方案。3D产能目前三星一家独大,良率最高,其3D产出占投产量50%左右,其他厂商量产过程中多受良率问题困扰,追赶三星尚需时间。美光、英特尔正在研发3D Xpoint技术,技术目前尚未成熟


NORFlash国际大厂退出,国内厂商机会来临由于NORFlash市场较小,2016年以来NORFlash巨头美光及Cypress纷纷宣布淡出,退至较高端车用及工控市场,主要供应转入旺宏、华邦电、兆易创新等厂商,一时间供给不及需求,涨价幅度迅速扩大。由于芯片内执行的特性,NORFlash尚无法被完全取代,未来市场机会较大。兆易创新目前全球NORFlash市占率排名第六,与台厂采用IDM模式8寸和12寸晶圆产线均扩产谨慎不同,兆易创新采用12寸晶圆Fabless代工模式,主要代工厂从武汉新芯向中芯国际逐步转移,未来理论产能较为充足,大幅受益于产品价格上涨。


大陆存储项目三足鼎立、布局加速,催化国产替代进程2014年至2017年初,大陆半导体领域的投资额超过7700亿人民币,其中3500亿投资流向了存储器行业,占总投资额45%,催化存储器方向国产替代进程。目前国内存储项目已形成三足鼎立之势,包括紫光集团与武汉新芯合作成立的长江存储、兆易创新与中芯国际前CEO王宁国打造的合肥长鑫、以及台联电提供技术的福建晋华项目。其中,紫光集团与武汉新芯公司合作成立的长江存储投入超过600亿元,预计未来还将追加300亿美元。长江存储于2016年底动工国家存储器基地项目,20172月宣布与微电子所联合研发的323DNANDFlash芯片顺利通过测试,目前已累积多个3D NAND专利,有望2018年底顺利投产,预计2020年月产能将达30万片。紫光还计划在成都和深圳投资两条总产能14/月的NAND Flash 12寸生产线。合肥长鑫项目专攻DRAM,已于2017Q2动工,目前兆易创新已与合肥产投签订协议,由兆易创新负责研发19nm工艺制程的12英寸晶圆存储器,项目预算金额为180亿元人民币,目标于2018年底前研发成功,实现产品良率不低于10%。福建晋华项目同样专攻DRAM生产,已投资56.5亿元在晋江建设12寸晶圆厂,计划20189月试产。





封装测试:合纵连横,大陆厂商已有突破



集成电路产业重要一环,应运而生四个阶段封装技术路径受性能驱动和成本影响,封装技术路径大致可分为四个阶段:第一阶段为上世纪80年代以前,封装的主体技术是针脚插装;第二阶段从上世纪80年代中期开始,表面贴装技术成为最热门的组装技术,改变了传统PTH插装形式,通过微细的引线将集成电路芯片贴装到基板上,大大提高了集成电路的特性,而且自动化程度也得到了很大的提高;第三阶段为上世纪90年代,随着器件封装尺寸的进一步小型化,出现了许多新的封装技术和封装形式,其中最具有代表性的技术是球栅阵列、倒装芯片和多芯片组件等,这些新技术大多采用了面阵引脚,封装密度大为提高,在此基础上还出现了芯片规模封装和芯片直接倒贴技术。第四代封装技术以SiPWLPTSV为代表,在凸点技术和通孔技术的基础上,进一步提高系统的集成度与性能。



封装测试厂商方面,台湾厂商技术成熟,大陆厂商已有突破日月光2016年销售额为84.8亿美元,净利润6.69亿美元,封装测试业务部分销售额47亿美元,折合人民币约339亿元。相比之下大陆封装制造业三大公司长电科技、华天科技、通富微电三者销售额之和在2016年合计达到280亿(长电科技180亿,华天科技50亿,通富微电49亿),比量台厂仍然占优。封装技术方面目前已发展四代,在最高端技术上制造封测已有融合,台积电于2007年布局封测业务,已建立起CoWoSInFO两大先进封测生态系统,苹果A11芯片即由台积电InFO技术直接封装。比较高端方面日月光技术比较成熟,拥有先进的FC+Bumping等技术,核心应用场景为高通等先进制程芯片,且受惠于与台积电天然关系,大订单无忧。大陆封测细分领域已有突破,长电科技通过2015年收购星科金朋获得FC+Bumping能力以及扇出型封装技术,主要掣肘在于客户资源。在大陆12英寸制造发展水平尚低背景之下,封测业发展受到一定限制,大陆封装产线仍以8英寸为多。中低端8英寸方面华天科技、通富微电等国内厂商优势明显。



设备:配套制造,产业链仍在起步初期


美国半导体设备保持优势Gartner统计,2016年全球半导体晶圆级制造设备市场规模达374亿美元,前5大半导体设备厂商占据了67.6%市场份额,其中应用材料(美国)市场份额达20.7%,拉姆研究(美国)13.9%,阿斯麦(荷兰)13.6%,东京电子(日本)13.0%,科磊(美国)6.4%


国产替代需较长认可周期,价格服务优势明显受益于晶圆制造产业向大陆转移、以及相应的封测业产线扩展迅速,提供生产设备类公司采购订单增加,此类企业包括北方华创,长川科技等。目前中芯国际等本土晶圆厂国产设备比例在5%左右,主流设备仍来自国外,由于实现国产替代需良率超越国外厂商,设备替代也需逐步进行,产品受认可需较长时间的验证,因而行业发展周期较长。北方华创与中芯国际、上海华虹、华力、武汉新芯等本土晶圆厂长期紧密合作,逐步提升相关产线的设备国产化率,目前中芯国际B3新建产线国产设备率达7-10%,同时配合中芯国际进行14nm产线工艺研发,其优势在于价格较海外便宜30%,并拥有根据客户需求改变的本土服务优势。


材料:细分众多,大硅片等关键领域突破势在必行



集成电路制造材料包括硅晶圆、掩模、电子气体、工艺化学品、光刻胶、抛光材料、靶材、封装材料等这些材料中我国有一批相关的企业,我国也拥有生产这些材料的有色金属、有机、无机化工产业基础、以及矿产资源禀赋,但集成电路制造用材料的技术要求技术、品质做到极致、产品价格还需具有经济性,我国在向高端领域演进面临困境,综合实力不足。这其中体现较为明显的为对纯度、品质要求极高的硅晶圆行业。


硅晶圆为集成电路基础材料,行业市场份额高度集中,全球产能集中于五家企业相较于芯片制造行业及晶圆代工业相对分散的份额,硅晶圆行业世界前五占比92%,形成寡占的竞争格局,厂商议价能力强。其中,日本信越化学占比27%、日本SUMCO占比26%,两家日本厂商份额合计53%,超过一半,中国台湾环球晶圆2016年收购美国SunEdison半导体晋升第三,占比17%,德国Siltronic占比13%,韩国LG Siltron占比9%。此外还有法国Soitec、中国台湾台胜科、合晶、嘉晶等企业,份额相对较小。



2016Q4开始,晶圆价格持续上涨,12寸晶圆价格每季上涨10%左右2017Q312寸抛光硅晶圆价格达80美元左右,较2016Q4上涨60%8寸硅晶圆平均每季5%~10%左右涨幅,自2017Q2开始,Q3Q4延续趋势,业界认为8寸硅圆涨价情形将持续至2018年底。2017上半年12寸涨幅大于8寸晶圆,下半年涨势延续,后期预计8寸晶圆涨幅将扩大。



大厂联合锁产能保证供应,大陆芯片厂存在一定风险,国产大硅片势在必行硅晶圆属芯片制造核心必需原材料,为保证供应充足,芯片大厂与硅片厂往往签订长单锁定产能,强强联合保证产能优先供应。此举使得芯片小厂供货不确定性大大增加,以大陆厂商为代表的的芯片小厂将有潜在缺货风险。根据IC Insights201612月全球晶圆产能(折算为8寸晶圆)为1711.4万片/月,其中中国大陆产能为184.9万片/月,约占10.8%,然而大陆8寸以上硅晶圆90%依赖进口。因而实现硅晶圆国产化替代,保障大陆厂商硅晶圆供应势在必行。目前上海新阳参股子公司上海新昇是内地唯一具备12英寸大尺寸硅片制造能力的企业,已进入试生产阶段,预计2017年底小规模量产,预计产能7-8万片/月,预计20186月实现量产,产能达到15万片/月。上海新昇已与大陆集成电路制造龙头中芯国际、上海华力等客户签订意向订单,这些客户表示在大硅片品质达到要求的情况下将优先采购上海新昇的大硅片。





集成电路板块相关公司梳理


IC设计





上市公司方面,A股上市公司中数字IC设计企业包括兆易创新、紫光国芯、富瀚微、全志科技、纳思达、汇顶科技等兆易创新受益于全球NORFlash 芯片供应紧张、价格持续上涨,增厚公司利润,其MCU业务是公司又一赢利点。紫光国芯有望整合长江存储项目,存储器芯片国产化进展可期。富瀚微为国内安防芯片龙头,与海康威视长期深度合作,其高清 ISP 产品国际领先,积极布局IPC SoC产品,成长空间广阔。全志科技为国内应用处理器芯片设计龙头,目标市场定位在以高清视频为中心的智能移动终端,在未来的图像智能时代具有很大的应用潜力。纳思达为国内打印机芯片、通用耗材芯片龙头。汇顶科技为全球指纹识别芯片龙头公司。模拟IC设计企业标的主要有圣邦股份与万盛股份(硅谷数模)。圣邦股份是目前A股产品线较为全面的模拟IC设计公司,是模拟IC设计的稀缺标的;万盛股份计划收购硅谷数模,后者主要开发模拟与混合信号多媒体芯片,在高清音视频传输等专业细分领域世界领先。


非上市公司方面。华为海思、紫光展锐、CEC等为国内第一梯队设计公司海思的产品覆盖无线网络、固定网络、数字媒体等领域的芯片及解决方案,紫光展锐由展讯通信与锐迪科合并而来,致力于移动通信和物联网领域芯片研发、设计。目前海思与展锐分列全球IC设计企业第7与第10。此外还包括华大半导体(CEC旗下)、中兴、大唐、南瑞、瑞芯微等企业。



晶圆制造




国内集成电路设计公司较多,而晶圆制造公司相对较少,上市企业包括中芯国际,华虹半导体等中芯国际为世界领先的集成电路晶圆代工企业之一,2016年世界排名第四,也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业,目前28nm量产良率达70%左右,14nm积极研发当中。华虹半导体则是全球领先的纯晶圆代工厂,2016年世界排名第八,专注于研发及制造8寸晶圆,目前在智能卡芯片、MCU 及功率器件市场需求旺盛。


非上市公司方面,包括武汉新芯、华力微电子等武汉新芯目前由紫光集团收购,布局大规模存储器领域;华力微电子为大陆第一条全自动12英寸Foundry生产线,集中于12英寸55nm以下业务。


封装测试



封装测试企业包括长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技,均为上市公司其技术水平、产业规模发展迅速,三者销售额之和在2016年合计达到280亿(长电科技180亿,华天科技50亿,通富微电49亿),同时期日月光封装业务部分的销售额约合人民币339亿人民币。随着半导体制造产业向中国大陆转移,封装测试业势必迎来大发展。长电科技为国内封测龙头,收购星科金朋后企业规模扩大,在技术、体量、客户结构上具有显著优势。华天科技在指纹识别芯片封装中的TSV技术具有量产优势,现已引进汇顶、FPC、海思等多家指纹识别客户,CIS芯片封装方面拥有格科微、Aptina、OmniVision等大客户,产能不断释放背景下助推业绩持续扩张。


设备材料




生产设备类公司主要包括北方华创,长川科技,晶盛机电,均为上市公司北方华创为国内领先的半导体制造设备公司,与中芯国际、上海华虹、华力、武汉新芯等本土晶圆厂长期紧密合作,逐步提升相关产线的设备国产化率。长川科技为国产半导体测试设备龙头,具有长电科技、华天科技、士兰微、日月光等一流IC设计和封测客户。


材料类公司包括上海新昇、有研半导体上海新昇是内地唯一具备12英寸大尺寸硅片制造能力的企业,其参股母公司上海新阳为大陆12英寸大硅片制造稀缺投资标的。公司已进入试生产阶段,预计2017年底小规模量产,预计产能7-8万片/月,预计2018年6月实现量产,产能达到15万片/月。上海新昇已与大陆集成电路制造龙头中芯国际、上海华力等客户签订意向订单。有研半导体为北京有色金属研究总院旗下公司,具备8英寸硅晶圆生产能力。


行业评级与投资策略



维持行业“强于大市”评级




大陆集成电路产业虽然基础薄弱,但是拥有巨大的成长空间,移动终端时代产业链重构的背景下,产业转移的条件已经成熟,在政策扶持和技术赶超的双轮驱动之下,行业有望进入成长快车道。我们认为“政策扶持和技术赶超”两大逻辑将会驱动行业实现跨越性赶超。(1)政策扶持:我们预计国家将持续出台全新的半导体产业扶持政策,并且国家、地方集成电路产业基金及私募股权基金规模有望持续扩大。(2)技术赶超:中芯国际在28nm工艺上良率持续提升,14nm技术有望取得突破;封测大厂在FC、Bumping、WLCSP、2.5D/3D TSV等先进封装技术率先布局,深度受益于CIS、MEMS、RFID和指纹识别的创新浪潮。我们预计在政府政策扶持和技术创新浪潮的驱动之下,中国大陆集成电路产业将进入长期加速的增长通道,维持集成电路行业“强于大市”评级。



重点公司推荐



半导体板块建议优先从两个领域关注A股上市公司(1)细分龙头:产业资金扶持之下,国内细分行业龙头优先受益,如扬杰科技、北方华创、富瀚微等。(2)技术赶超:深度布局先进装工艺的龙头封装公司,如长电科技、华天科技等。




风险因素



行业层面:集成电路扶持政策低预期的风险和半导体景气下行的风险。




公司层面:技术研发低预期和客户拓展低预期的风险。




重点公司推荐





兆易创新




富瀚微




长电科技




华天科技




北方华创




扬杰科技







完整版请详见中信证券外发报告

《电子行业半导体行业深度研究报告:基石产业,长效风口》



【中信证券研究部  电子行业研究团队】


徐涛

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晏磊

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胡叶倩雯

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