A股半导体全景再复盘:硬科技,时代关键词

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我国半导体实力究竟如何呢?

过去三四年间,以“中兴事件”为引,波诡云谲的骇浪里,从产经一线到资本市场,一并拐入特定时空之中。硬科技,由此成为时代关键词。其中,尤以芯片为核心的半导体产业最受瞩目。

时至2021年最后一个季度,再做复盘,笔记记录如下:

(一)中国半导体行业概况

1、关于基本面的客观事实

2、中国半导体大事记

3、供需差+投资加码+国产替代+工程师红利=高增长

(二)产业链总览与核心细分环节

1、总览:产业链三环与两大支撑性行业

2、值得投资者重点关注的几个细分环节

(三)芯片设计

1、行业地位、概述与国产化情况

2、龙头公司简析

(四)晶圆制造

1、行业地位、概述与国产化情况

2、龙头公司简析

(五)封装测试

1、行业地位、概述与国产化情况

2、龙头公司简析

(六)半导体材料

1、行业地位、概述与国产化情况

2、龙头公司简析

(七)半导体设备

1、行业地位、概述与国产化情况

2、龙头公司简析


01

中国半导体行业概况


【1】关于基本面的客观事实

两个月前,股市三剑客之一的半导体如日中天,而一张“你算老几?”的微信截图流出,引发市场一片哗然。

事件原委不再赘述。不管怎么说,这又是资本市场的一次闹剧。从中我们还能汲取到的,就是在5G成功案例背后,“高端产业国产化”似乎成为卖方针对投资者把脉下药的良方。

给一个行业套上“卡脖子”、“国产替代”的标签,就觉得自己站在伦理制高点,情绪开始变得主观、自负、激昂起来,用这个市场最喜爱情感逻辑肆意耍起棍棒,挥向一切空头势力,全然不顾对与错。

那么我们普通投资者能做的,首先一定是搞清我国半导体的客观情况,尊重事实,盲目自信不可取。

我国半导体实力究竟如何呢?总的来说,由于起步晚、投资混乱、需求大、人才制度不完善、海外局势等问题,导致目前我国半导体行业存在人才缺乏、技术受限、高端产业链显著落后、依赖进口的事实。

美国半导体从上世纪四五十年代就开始发展,“晶体管之父”肖克利在1955年便回到家乡硅谷创业半导体公司,半导体行业的“黄埔军校”仙童半导体也在1957年成立。中国半导体在临近新世纪才有明显起步,如中芯国际成立于2000年4月,海思半导体成立于2004年10月,而对我国高端半导体产业具有重大推动作用的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》则在2005年12月才发布。

起步晚就失去了先发制人的机会,而国内代工路径依赖、投资混乱、人才待遇等问题也让我国在半导体技术方面受到限制,尤其是高端芯片设计能力和制造能力失配、核心技术缺失,预计相当长一段时期内都得不到明显改善。

最典型的莫过于晶圆制造工艺,现在中国只可以完成14nm级产品制造,同期国外已经实现7nm甚至5nm产品制造,整整落后2-3代。

从实际需求来看,中国和美国各自约占全球半导体器件消耗量的四分之一,十分庞大。而供给方面,我国半导体产业链的自给率只有17.5%,高度依赖进口,2020年中国一共花了2.4万亿元买芯片,约占国内进口总额的18%,是第一大进口品类,远超石油。

从上图看中国在全球市场的份额更加具体。在芯片设计方面,EDA/IP领域中国仅占3%,DAO领域占7%,逻辑芯片与存储器芯片领域更是少得可怜,与美国云泥之别;在晶圆制造方面,中国占比16%,但基本是中低端产品;在半导体产业链三环节中非核心的封装测试方面,中国占比38%;在半导体材料方面,中国占比13%,但是在SiC、GaN等第三代半导体材料发展上仍落后1-2代;在半导体设备方面,占比微乎其微。

再看我国半导体公司2020年市场份额排名,第一名海思半导体也只分到1.75%的全球蛋糕,而且在众所周知的事件下,今年出现大幅度下滑。除了海思,其他所有大陆半导体公司加起来一共占比全球4.94%,无一可称为国际巨头。

综上,我国半导体行业相比美日欧等发达国家呈现显著落后的客观事实,技术、产能、人才等诟病诸多。也因此,发展我国半导体产业、进行国产替代维护供应链安全早已刻不容缓。

【2】中国半导体大事记

了解了我国行业现状,我们先来细致的探究一下中国半导体过去究竟做了哪些事情,以求对我国半导体进程有一定脉络认知。

1990年11月17日,为促进中国半导体行业发展,中国半导体行业协会成立。在成立30年之际,协会结合网络投票情况和业内专家意见,推选出中国半导体行业30年的30件大事。我以时间为线,在此基础上进行精简,过滤“象征型”事件,列出个人认为对国内半导体发展最具实际意义的17件事。

(1)1990年8月,“908”工程启动

1990年8月,原机械电子工业部提出“908”工程建设计划。“908”工程是我国“八五”期间发展集成电路的重点建设工程,目标是建成我国第一条月产6英寸、1.2万片、1.2~0.8微米集成电路生产线。1993年,“908”工程主体承担企业华晶公司试制成功我国第一块256K DRAM。

(2)1992年,熊猫ICCAD系统研制成功

1992年,北京集成电路设计中心等单位成功研制熊猫ICCAD系统。这是我国第一个采用软件工程方法自行开发集成,具有完全自主知识产权、功能齐全的大型ICCAD系统,为促进我国集成电路设计业发展奠定了工程技术基础。

(3)2000年4月,中芯国际成立

2000年4月,中芯国际集成电路制造有限公司在开曼群岛注册成立,总部设在中国上海。2004年9月,中芯国际在中国大陆的第一座12英寸芯片厂于北京成功投产并进入正式运营阶段。2008年12月,中芯国际宣布第一批45纳米产品成功通过良率测试。2015年8月,中芯国际28纳米产品实现量产。2019年8月,中芯国际宣布14纳米FinFET制程已进入客户风险量产阶段。

(4)2000年6月,国务院印发《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》

2000年6月24日,国务院发布《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(国发18号文件)。国发18号文件从投融资政策、税收政策、产业技术政策、出口政策等方面给予支持,鼓励软件产业和集成电路产业发展。

(5)2003年起,外资半导体领军企业纷纷在中国大陆建厂

2003年,台积电(上海)有限公司落户上海松江科技园,从事8英寸芯片生产。2005年,SK海力士在无锡建设半导体制造工厂SK海力士半导体(中国)有限公司,主要生产12英寸芯片。2007年,英特尔大连工厂开工建设,2010年10月正式投产。2012年9月,三星电子在西安正式开工建设存储芯片项目,主要进行10纳米级的 NAND Flash量产,于2014年5月竣工投产。2016年7月,位于南京江北新区的台积电项目开工,2018年5月实现首批16纳米晶圆量产出货。

(6)2004年4月,展讯通信推出首颗TD/GSM双模基带单芯片

2004年4月,展讯通信(现已合并为紫光展锐)成功研制并推出全球首颗TD/GSM双模基带单芯片SC8800A,实现了移动通信终端核心技术的全面突破,为我国第一个国际通信标准 TD-SCDMA 走向世界奠定了基础。

(7)2004年10月,海思半导体公司成立

2004年10月18日,深圳市海思半导体有限公司成立,前身为华为集成电路设计中心。海思公司陆续推出业界首款支持LTE Cat.4的终端芯片巴龙710、全球首款7nm旗舰SoC麒麟980、全球首款全套WiFi6+芯片方案凌霄650、业界首款旗舰5G SoC芯片麒麟990 5G等处理器产品,成为中国大陆最大的芯片设计公司。

(8)2005年12月,国家集成电路科技重大专项实施

2005年12月,国务院发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,部署了核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品重大专项与极大规模集成电路制造装备及成套工艺重大专项。专项的实施极大地推动了我国高端通用芯片设计和集成电路装备、晶圆制造、封装测试、设备材料产业的发展。

(9)2008年,杭州中天微推出国产嵌入式CPU C-SKY系列

2008年,杭州中天微系统有限公司推出国产嵌入式CPU C-SKY系列。C-SKY系列实现了指令集、处理器架构及配套工具链的创新突破并规模化量产,累计授权芯片出货量达20亿颗。2018年,中天微被阿里巴巴收购并成立平头哥半导体。

(10)2014年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》

2014年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》(以下简称《纲要》)。《纲要》明确了“需求牵引、创新驱动、软硬结合、重点突破、开放发展”五项基本原则,提出到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。

(11)2014年10月,国家集成电路产业投资基金正式成立

2014年10月,国家集成电路产业投资基金正式成立。该基金重点投资集成电路芯片制造业,兼顾芯片设计、封装测试、设备和材料等产业,实施市场化运作、专业化管理。

(12)2014年起,国内封测企业开启大宗海外并购

2014年12月,长电科技发布公告,收购全球第四大半导体封装测试企业——星科金朋。此次收购后,长电科技成为全球第三大封测厂。2016年,通富微电收购了AMD位于苏州和马来西亚槟城的两大高端封测基地,获得了CPU、GPU、服务器等产品的高端封测技术和大规模量产平台。

(13)2019年7月,6家半导体企业在科创板首批上市

2019年7月22日上午,科创板正式开市,首批25家科创板企业正式上市交易。其中,半导体企业数量达6家,包括安集科技、中微公司、澜起科技、华兴源创、睿创微纳、乐鑫科技等。数据显示,截至2020年底,科创板共有42家半导体企业上市。

(14)2019年起,中国大陆存储器企业不断取得突破

2019年9月,长鑫存储推出与国际主流产品同步的10纳米级第一代8Gb DDR4芯片,一期设计产能每月12万片晶圆,标志着我国在内存芯片领域实现量产技术突破,填补了中国大陆DRAM的空白。2020年4月,长江存储发布两款128层3D NAND闪存,分别为128层QLC 3D NAND闪存和128层512Gb TLC(3 bit/cell)规格闪存芯片,在3D NAND闪存领域基本与国际先进水平保持同步。

(15)2020年7月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》

2020年7月,国务院发布《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》(国发〔2020〕8号,以下简称《若干政策》)。《若干政策》从财税、投融资、研发、进出口、人才、知识产权、市场应用、国际合作八个方面支持集成电路和软件产业高质量发展。

(16)2020年11月,北斗星通发布22nm北斗高精度定位芯片

2012年12月,我国正式公布北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(也称ICD文件),北斗的产业化、全球化正式拉开帷幕。2020年11月,北斗星通发布新一代22nm北斗高精度定位芯片,并首次在单颗芯片上实现了“基带+射频+高精度算法”的一体化。

(17)2020年12月,国务院学位委员会、教育部设置集成电路一级学科

2020年12月30日,国务院学位委员会、教育部印发了《国务院学位委员会教育部关于设置“交叉学科”门类、“集成电路科学与工程”和“国家安全学”一级学科的通知》,决定设置“集成电路科学与工程”一级学科(学科代码为“1401”)。这对构建支撑集成电路产业高速发展的创新人才培养体系意义重大,将推动集成电路在学科建设、人才培养方案上具备更多自主性。

【3】供需差+投资加码+国产替代+工程师红利=高增长

讨论完过去和现在,我们来研究投资者最为关心的未来。

虽然我国半导体行业起步较晚,历经坎坷,落后明显,但对于投资来说,现况差不意味着不能投资,甚至还很可能孕育着非常良好的投资机会。

实际上,过去的二十年间,我国半导体整体发展很快,年复合增速大约20%,已经远超全球平均水平。未来几年,私以为在供需差、投资加码、国产替代、工程师红利等多方面因素催化下预计将以更快增速成长。

(1)首先是供需差因素。疫情以后,随着各行各业复工,5G普及加快,新能源汽车持续火爆,半导体产业链整体供需情况也逐步失衡,景气度迅速上行,缺芯情况愈演愈烈,已持续近一年之久。

在此条件下,国内不少半导体公司量价齐增,今年业绩增长亮丽。国外亦是如此,高通预计5G手机出货量同比至少翻倍,美光DRAM、NAND的Bit需求增长预计在20%-30%之间,英飞凌预计电动车领域营收增长40%,CREE、日月光、ASML等产能供应仍十分紧张。

Gartner机构预计,缺芯情况会延迟到2022年的第二季度。而细究供需失衡的内在原因,Gartner研究副总裁盛陵海认为,造成当前全球芯片缺货的原因,既包含偶然因素,也有必然因素。

偶然因素,是过去发生的中美贸易摩擦、华为囤货和一些工厂的关闭,其中中美贸易纠纷导致一些国内企业进行了备货。市场出现缺货后,很多大型公司也提升了库存需求,从而造成整体需求量大大超过可以提供的产能。

而必然因素,是在整个半导体的周期中,大约三四年会产生一个周期,目前正处于一个供不应求的高峰周期。看上一波,2017年半导体景气,一众公司进行了大量投资,2019年产能释放,供过于求,企业又缩紧投资,造成了当下产能的不足。

(2)说到企业投资,就引到了我想表达的第二个因素,即投资加码。

在三十年大事记里可以看出,我国政府和企业对半导体行业已经做了很多投资布局,而目前这个周期节点和国际局势,投资必然加大,这有利于我国半导体一、二级市场的壮大和追赶。

从历史上看,台积电基本每10年出现一次资本开支跃升,19年其已经开启大幅资本投资,而在供应紧张的第二重影响下,今年台积电于1月、4月分别宣布将支出250亿至280亿美元、三年内1000亿美元的投资扩产。

再看国外。今年2月,欧盟19国推出了“芯片战略”,计划为欧洲芯片产业投资约500亿欧元(3860亿人民币),打造欧洲自己的半导体生态系统,为减少对非欧洲技术的依赖,欧盟还推出了“2030数字罗盘”计划,希望到21世纪20年代末,能生产全球20%的半导体尖端半导体;

5月11日,美国64家企业共同宣布成立美国半导体联盟(SIAC),以敦促美国国会通过520亿美元的“半导体激励计划”,同月13号,美国参议院正式批准了此项“半导体激励计划”;

美国批准的同一天,韩国政府发布了“K-半导体战略”,将在京畿道和忠清道规划半导体产业集群,集半导体设计、原材料、生产、零部件、尖端设备等为一体,旨在主导全球半导体供应链,到2030年,韩国政府和153家企业也会向半导体领域投资510万亿韩元。

(3)可以看出,以上说的两个因素不仅适用中国,也是世界半导体的趋势。而回到文章最初的“你算老几?”事件,无论二人如何争论,无论现在我国情况多么悲观,国产替代这一因素都确实是我国独有的,也正在发生的重大机遇。

面对自给率仅17.5%的困境,面对一年花2.4万亿元买芯片的巨大损失,面对技术几乎全面落后的不堪事实,面对以华为被轻易卡脖子为标志的供应链风险,我国半导体行业理所应当成为国产替代大背景下机遇最大、逻辑最清晰的受益者。

2020年国务院印发的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》指出,中国芯片自给率要在2025年达到70%,高增速不言而喻。而Gartner则预测,中国半导体公司在国内市场的份额将有机会突破30%。

(4)从人才上来说,工程师红利因素是我国半导体企业扩大利润的关键支柱。

据中新网报道,当前中国每年工学类普通本科毕业生超过140万人,成为推动中国经济高质量发展的重要力量,另据教育部统计数据显示,我国每年的本/硕/博毕业生数量呈逐年攀升之势,人才众多,而且便宜。

2020年12月30日,国务院学位委员会、教育部印发的《国务院学位委员会教育部关于设置“交叉学科”门类、“集成电路科学与工程”和“国家安全学”一级学科的通知》,决定设置“集成电路科学与工程”一级学科(学科代码为“1401”),这对构建支撑集成电路产业高速发展的创新人才培养体系意义重大,将推动集成电路在学科建设、人才培养方案上具备更多自主性。

留学生人才上,归国留学生占比较2004年的21.56%增长至近年来的80%左右,越来越多海外留学生人才回流。


02

产业链总览与核心细分环节


【1】总览:产业链三环与两大支撑性行业

半导体产业链分为三个环节,芯片设计、晶圆制造、封装测试。芯片设计可理解为将密密麻麻的晶体管设计成集成电路,晶圆制造是将设计好的集成电路制造出来,封装测试则是把制作出来的晶圆集成电路封装成型并进行测试。

半导体的制造过程极其复杂艰难,技术壁垒极高,需要硅片、光刻胶、特种气体、溅射靶材等多种材料,和光刻机、单晶炉等高端半导体设备的支持。

产业链的这三个环节和材料、设备两大支撑性行业的具体情况、地位、细分龙头公司等我们将在后文分五部分逐一研究。

另外,众所周知,半导体的市场规模和资金容量在所有行业中都是名列前茅,下游应用格外广泛,包括计算机、手机、消费电子、工业电子、汽车、通信、军工、航空航天等等,触及人类各项社会生活。

【2】值得投资者重点关注的几个细分环节

中国半导体产业链如此之大,如何甄别哪些细分环节是最值得关注的点,从而对我们的投资起到真实的帮助呢?

这件事情交给国家最合适,制定政策的专家们不仅深入了解行业亟待解决的问题,更是国家意志的助推者。从我国半导体发展大事记中可以知道,政府已经推出包括908、909工程、国发18号文、《国家集成电路产业发展推进纲要》、十三五规划在内的一系列政策支持,而最值得我们关注的,应当是十四五规划里对半导体产业重点支持的几个细分环节。

(1)晶圆制造方面,要加快先进制程的发展速度,推进14nm、7nm甚至更先进制造工艺实现规模化量产。

(2)芯片设计和封装测试方面,十四五计划将会针对存储芯片、嵌入式 MPU、DSP、AP领域、模拟芯片和高端功率器件进行重点支持和引导,并致力于解决这几个关键领域卡脖子问题。另外,逻辑芯片的先进封装和功率器件的封装将是发力的重点。

(3)关键设备和材料方面,十四五规划将会针对一些关键“卡脖子”设备和材料进行专项扶持,比如光刻机、大硅片、光刻胶等。

(4)第三代半导体国内外差距相对其他领域没有那么大,有实现弯道超车的机会,且国内产业链从上游到下游都已经涌现出一些优秀的公司,第三代半导体写入十四五规划,预期这一领域的国产厂商未来五年会是一个蓬勃发展的状态。


03

芯片设计


【1】行业地位、概述与国产化情况

芯片设计和晶圆制造均是半导体产业链中最核心的环节。

芯片设计位于产业链上游顶端,从开端就影响着芯片的功能、性能和成本,因而对企业研发实力要求极高,此环节的研发投入便占了整个半导体研发的53%,是典型的人才和智力密集型产业。

但这也带来了高附加值的好处,轻资产的模式使得行业整体毛利率在30%以上,是产业链中最赚钱的环节,且一旦掌握核心的底层架构技术,后续专利费就有可能达到设计成本的50%以上。

芯片设计流程主要可分为前端设计与后端设计,其中前端设计也叫逻辑设计,主要设计芯片的功能,后端设计也叫物理设计,主要设计芯片的工艺。

商业分工模式也可分为IDM模式和Fabless模式,即垂直整合模式和无晶圆厂模式。前者意味着半导体厂商从芯片设计,到芯片制造都由自己完成,前期投入大但可对产业链自主把控,代表企业例如英特尔、英飞凌;

后者意思是自身从事芯片设计工作,晶圆制造则交给台积电等代工厂商,资产更轻但容易受制于人,随着规模效应的扩大,Fabless模式日渐成为主流,代表企业例如英伟达、高通、华为等,今年一季度,全球前15大半导体公司中营收增长最高的四家AMD(93%)、联发科(90%)、高通(55%)、英伟达(51%)都是Fabless模式。

在前文我们知道,中国的芯片设计厂商占全球份额仅为个位数,与美国不可同日而语。华为海思虽是优秀的芯片设计公司,但无奈大陆晶圆制造产业落后太多,海思仍被扼住咽喉,遭受重创。

【2】龙头公司简析

紫光国微:智能安全芯片及国内特种 IC 双龙头,是国内最大的、领先的集成电路设计上市公司之一。子公司国微电子产品线齐全、技术实力强,是国内特种 IC 龙头企业,子公司紫光同芯是国内智能卡芯片龙头,市场渗透率进一步提高,子公司紫光同创是国内FPGA领导者,产品性能已经达到行业顶尖的千万门级,打破了海外寡头垄断,未来在FPGA国产化的进程中有望实现快速成长。

兆易创新:国内闪存芯片存储器及MCU微控制器设计双龙头,目前为全球排名第一的无晶圆厂NOR Flash供应商,SPI NOR Flash领域市占率全球第三。NOR Flash产品,公司基于成熟55nm工艺平台,针对市场新型应用、物联网、汽车应用、工业控制等领域持续推出具有竞争力产品;在MCU微控制器市场,2020年销售接近2亿颗。

卓胜微:国内射频芯片龙头,深耕射频前端领域,已在国内射频前端细分领域具有领先优势,是国内少数对标国际领先企业的射频器件提供商之一。

韦尔股份:国内图像传感器设计龙头,2019年成功收购了两个影像传感器CIS设计公司豪威和思比科,设计业务收入超过世界第十的芯片设计上市公司。并加大在分立器件、射频IC、模拟IC等领域研发力度,形成了以CIS业务为核心,多产品线协同发展的业务布局。

闻泰科技:耗资181亿收购的安世半导体是全球功率半导体龙头,产品主攻消费电子与汽车领域。其主要产品为逻辑器件、分立器件和MOSFET器件,是一家集设计、制造、封装测试为一体的半导体跨国公司,三大业务均位于全球领先地位,逻辑器件排名第二、二极管和晶体管排名第一、车功率MOSFET排名第二。

北京君正:收购全球车用DRAM存储芯片市占率15%的北京矽成,成为国内稀缺的汽车存储芯片领军企业。

新洁能:国内MOSFET领先企业,自建IGBT封测产线,产品已切入宁德时代、中兴通讯、飞利浦等众多国内外龙头厂商供应链,是国内少数掌握高端功率器件核心技术的厂商之一。未来致力于打造第三代半导体功率器件平台,积极研发新能源汽车用功率半导体。

景嘉微:A股极其稀缺的图形处理器芯片标的,主要应用于军事装备,在国内机载图显领域占据大部分市场份额,正由军用向信创及民用市场拓展。

富瀚微:安防芯片设计龙头。海思受到美国制裁被动退出市场,公司在下游客户供应链切换过程中抢占先机,实现海思产品80%的替代。2020年公司在安防前端ISP芯片领域市场份额达到60%-70%。

晶丰明源:国内率先实现LED照明驱动芯片国产化的芯片企业,出货量全球第一。掌握了LED照明驱动芯片设计的关键性技术,并推出了LED照明驱动的整体解决方案,突破了国外芯片企业对LED照明驱动芯片的垄断。

圣邦股份:国内模拟芯片龙头,模拟芯片两大产品线电源管理芯片和信号链模拟芯片并重,双轮驱动,受益于5G、工业驱动、人工智能和汽车升级。

思瑞浦:国产信号链模拟芯片龙头企业,综合性能已达国际标准。同时以信号链模拟芯片为主,并逐渐向电源管理模拟芯片拓展。

乐鑫科技:全球物联网WIFI-MCU芯片龙头企业,市场份额全球第一,硬件芯片成本控制能力一流,软件开发生态建设完备。

瑞芯微:多场景SoC提供者,平板、消费电子、OTT、支付、云计算、安防领域均有所布局,发力电源管理领域,自研电源性能和可靠性指标均处于市场领先水平。


04

晶圆制造


【1】行业地位、概述与国产化情况

晶圆制造是半导体产业最关键、市场份额最大的核心环节,在研发方面占整个半导体产业的13%,但资本投入却占据了64%,先进制程多达500多道工序,是典型的资本密集型产业。

中国大陆目前占比全球晶圆制造产能16%,预计在全球晶圆代工产业逐渐向中国大陆转移的趋势下,未来会持续增长,而重点在于何时赶上领先我国2-3代的世界先进技术。

产能最高的为中国台湾和韩国,占比超过一半份额,主要就是掌握最先进工艺的台积电和三星,两者规划在新建的5nm工艺晶圆厂总投资接近200亿美元,资本之大即使大国政府也要望而却步,因此形成了强有力的技术和资本壁垒。

【2】龙头公司简析

中芯国际:无可争议的国产芯片代工龙头,技术与规模均为国内第一,代表集成电路国产替代的最先进制造水平,市占率全球第四。成熟制程需求旺盛,但卡脖子的先进制程受到政治和企业博弈的限制,未见明显起色。

士兰微:国内功率半导体IDM龙头之一,公司投产国内IDM厂商第一条 12 英寸功率产线,不断发力功率半导体板块,坚定走IDM之路。现已形成器件(主要为功率半导体器件MOSFET、IGBT、二极管等产品)、集成电路(主要包括IPM、MCU、MEMS传感器、电源管理芯片、数字音视频电路等)、LED芯片及外延片等业务板块,是国内产品线最为齐全的半导体IDM厂商。

华润微:华润集团旗下的高科技企业,中国功率半导体领军企业,国内IDM龙头厂商之一,最大MOSFET供应商。是中国领先的拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化运营能力的半导体企业。SiC和GaN研产顺利,SiC二极管已实现小批量供货,SiC-MOSFET产品研发进入尾声,其产业化准备工作正有序推进,GaN 6寸和8寸产品同步研发中。

斯达半导:国内车规级IGBT行业龙头,全球IGBT模块市场排名第七,是国内唯一进前十的企业,市场优势地位显著。拟自建晶圆产线用于生产高压IGBT芯片及SiC芯片,项目达产后将形成年产36万片功率半导体芯片的生产能力,SiC模块产品已用于宇通新能源客车的核心电控系统之中。

赛微电子:2016年赛微通过收购瑞典Silex,获得全球领先工艺IP,切入MEMS纯代工赛道成为MEMS全球代工领头羊。公司目前可生产微流体、微超声、微镜、光开关等多种器件。


05

封装测试


【1】行业地位、概述与国产化情况

封测行业位于半导体产业链末端,封装和测试这两部分技术相对低端,价值量也偏低,属于劳动密集型行业。

因此,中国凭借低廉的劳动力优势,在封装测试领域通过资源整合和规模扩张将全球占比提升到了38%,是我国半导体行业国产化程度最高、与国外差距最小的环节。

【2】龙头公司简析

长电科技:国内封测龙头,全球排名第三。在全系列封测都具有领先优势,业务覆盖高/中/低端全品类,可为客户提供从设计仿真到中后道封测、系统级封测的全流程解决方案。

通富微电:全球第五大封测厂商,聚焦大客户战略,长期布局存储、微处理器等产品的先进封装技术。

华天科技:全球第六大封测厂商,深耕封测领域数年,涵盖引线框架类、基板类、晶圆级三大类封测产品。


06

半导体材料


【1】行业地位、概述与国产化情况

半导体制造过程相当复杂,涉及多达300种不同的材料,因此半导体材料也是整个产业链中细分领域最多的,其中不少都需要先进的技术和设备来生产,具有很高的技术和资本壁垒。

硅片,即晶圆,在半导体材料中价值占比超过三分之一,是最主要的材料。上一篇文章针对第一、二、三代半导体材料已经做了较为详细的探究,不再赘述。除了硅片,电子特种气体、光掩模、光刻胶及辅助材料占比均在10%-15%之间,也是重要的半导体材料。

我国在全球半导体制造材料市场占比为13%,略高于美国11%,但还是老问题,以中低端为主。国产硅片以6寸以下为主,8英寸及以上依赖进口,电子特种气体、光刻胶的国产化率也不足20%,其余溅射靶材、CMP抛光液等壁垒较高的材料也都大多依赖进口。

【2】龙头公司简析

三安光电:在LED芯片产销规模龙头地位稳固基础上,三安光电旗下子公司三安集成承接化合物半导体业务,布局GaAs、SiC、GaN、光通讯和滤波器五大板块,主要应用在新能源汽车、光伏、储能、服务器电源、矿机电源等领域,目前已成为国内稀缺的在第三代半导体方面全产业链布局的领军龙头。

比亚迪:比亚迪投入巨资布局第三代半导体材料SiC,目前己成功研发SiC MOSFET,旗下子公司比亚迪半导体是全球首家、国内唯一实现SiC三相全桥模块在新能源汽车电机驱动控制器中大批量装车的功率半导体企业。预计到2023年,比亚迪将在旗下的电动车中,实现SiC基车用功率半导体对硅基的全面替代。

中环股份:光伏与半导体双轮驱动,以光伏硅片为主,但半导体硅片产能提升很快,12英寸20年产能为7万片/月,21-23年将持续放量,产能预计将超过60万片/月。

立昂微:硅片产品尺寸较小,但具备抛光片-外延片-功率器件的一体化优势,毛利率超过40%。

南大光电:深耕半导体材料,成功自主研发出国内首支通过客户认证的ArF光刻胶产品,实现了国内ArF光刻胶从零到一的重大突破。业务上,改变了原有的单一MO源业务结构,将MO源和ALD、CVD前驱体业务整合成先进前驱体业务,并与电子特气、光刻胶及配套材料业务形成公司业务三大板块。

雅克科技:国内半导体材料平台型巨头,业务包括半导体化学材料,电子特气,光刻胶。产品覆盖半导体薄膜、光刻、沉积、刻蚀、清洗等核心环节。2020年收购LG化学彩色光刻胶,获得了彩色光刻胶和TFT光刻胶等成熟技术和量产能力,有效弥补国内彩色光刻胶生产的空白。

华特气体:公司研发出的20种进口替代产品已实现规模化生产。特气体也通过了全球最大光刻机供应商ASML公司的产品认证,并为中芯国际、华虹宏力等一线企业供货。

彤程新材:控股北京科华进入半导体光刻胶市场。北京科华是唯一列入全球光刻胶八强的中国光刻胶公司,同时也是国内销售额最高的光刻胶公司,打入中芯国际、长江存储、华虹半导体等国内厂商。

安集科技:国内抛光液龙头,国内市场份额超过20%,仅次于卡博特。

鼎龙股份:国内抛光垫龙头,成为长江存储的一供,对中芯国际也持续放量。

江化微:国内湿电子化学品龙头,打破国外企业限制壁垒,逐渐实现中低端市场的国产化替代。其超净高纯试剂、光刻胶配套试剂产品具备为平板显示、半导体、光伏等领域提供全系列湿电子化学品能力。

江丰电子:国内高纯溅射靶材行业龙头,横向纵向延申布局产业链。目前已可量产用于90-7nm半导体芯片的钽、铜、钛、铝靶材,其中钽靶材在台积电7nm芯片中已量产,5nm技术节点产品也已进入验证阶段。


07

半导体设备


【1】行业地位、概述与国产化情况

除了材料,半导体产业链的运转还少不了半导体设备的支持。

半导体设备主要包括硅片设备、热处理设备、光刻设备、刻蚀设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、抛光设备、清洗设备、检测设备这九类。其总投资约占晶圆厂建设投资的75-80%,且绝大多数设备存在相当高的技术壁垒,几乎是我国实现半导体产业链自主可控之路中最关键的领域。

而2020年我国半导体设备国产化率仅为16%,收入体量最大的半导体设备公司北方华创占全球设备份额也不足1%,任重而道远。

其中,光刻机是半导体生产设备中技术壁垒最高的设备,每一台都需要数百天的打磨,其作用光刻又是晶圆制造的核心环节,即将设计好的电路图从光刻版转印到晶圆表面的光刻胶上,便于后续通过刻蚀和离子注入等工艺实现设计电路。因此在光刻机领域具有垄断地位的荷兰企业ASML在全球半导体行业举足轻重,去年全年仅售卖258台光刻机,营收却高达一千多亿,真正的千金难求。

我国要想自主生产的话,就不仅仅是光刻机的问题,要涉及到上千家供应商,现在制作它的设备和材料主要是美国、德国、日本、中国台湾提供,美国为主,所以说得建成庞大的产业链,在这么多的高科技领域领先才能搞定光刻机。中芯国际在先进制程上难以进步的原因,起到决定性作用的就是美国对中芯购买ASML EUV光刻机的阻挠。

【2】龙头公司简析

北方华创:国产半导体设备的绝对龙头,平台属性强。深耕芯片制造刻蚀、薄膜沉积领域近20年,已成为国内领先的半导体高端工艺装备及一站式解决方案的供应商,客户覆盖中芯国际、华虹、三安光电、京东方等各产业链龙头。

中微公司:国内介质刻蚀设备和MOCVD设备双龙头,实行外延式发展战略,介质刻蚀机已打入 5nm 制程,技术接近世界级水准。

精测电子:检测设备龙头,对半导体测试领域设备实现全覆盖。在半导体膜厚、Memory、Driver IC三大领域深度布局,未来有望随着半导体设备业务放量迎来第二波黄金成长期。

华峰测控:测试机设备龙头,产品从模拟和混合信号测试设备拓展至SoC测试。技术接近世界一流水平,进入了封测龙头供应链,毛利达到80%。

晶盛机电:国内晶体硅生长设备龙头,国内高端市场占有率第一,在光伏、半导体硅片、蓝宝石、SiC等四个领域均有成熟布局。同时公司还延伸到切、磨、抛、外延等生长后处理阶段,成长为晶体制造一体化设备龙头。

芯源微:国内中高端涂胶显影设备领导者,成功打破了国外厂商垄断,是国内唯一能提供中高端涂胶显影设备的企业,下游客户覆盖国内大部分LED芯片制造企业和高端封装企业。

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