【芯调查】IC人才需要"两头"发力 有兵有将还要有情怀;比特大陆急单涌入 台积7纳米订单暴冲;半导体行业系列深度:道阻且长 行则将至

作者: 爱集微
2019-07-29 {{format_view(5419)}}
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【芯调查】IC人才需要

1.【芯调查】IC人才篇:需要“两头”发力 有兵有将还要有情怀

2.比特大陆急单涌入 台积7纳米订单暴冲

3.Intel高工:研发CPU需4年时间、外界应关注“疗效”而非只盯制程

4.半导体行业系列深度:道阻且长 行则将至

1.【芯调查】IC人才篇:需要“两头”发力 有兵有将还要有情怀

【编者按】中美贸易战,美国以芯片为筹码来遏制中国高科技产业以及经济的发展。在这样的背景下,中国亟需推动自主创新,做大做强自家芯片。然而,目前中国芯片发展存在诸多症结。为此,集微网设立【国产芯片如何破局】专题,分别从国产替代率、政府采购、产业生态篇、产品篇等多个角度进行深入剖析和展开,也欢迎分享宝贵建议!

近年来,随着我国半导体产业不断升温,人们对IC产业的关注度日益提高,资本集聚和战略重视下,整个产业得到了快速发展,但与此同时,在IC人才储备方面暴露出的短板也日益明显。

多位行业内人士在接受集微网记者采访时表示,高端人才和基础型人才缺乏仍是我国IC人才的主要问题所在,中国IC人才还没有形成金字塔式的正向发展的梯次结构,除了兵、将之外,投身半导体领域更需要一种情怀。

高端人才缺失需要多方面综合素质

高端IC人才决定了我国半导体产业发展的高度。从技术角度,有深厚行业积累,操盘过重大项目,有打大仗、打硬仗能力的人才缺乏。从管理角度,能够洞悉行业发展趋势,能够战略高度把握企业发展方向的人少。这是我国目前IC高端人才发展的现状。

一位行业人士告诉《集微网》记者:目前我国IC领域的高端人才一方面是由政府官员构成,有一定的行业管理经验和战略高度,能够熟悉政策和市场;另一方面是由工程师组成,这类人才技术能力不差,但是缺乏商业操盘的经验。

当然,这与我国真正发展集成电路产业时间较短有关。该人士表示,即便台湾地区有多年的IC发展过程,但台湾领军人才也不多,因为市场规模放在那里,使其成长受到一定制约。

而反观西方,在经历了长时间的发展之后,形成了一套比较成熟的人才筛选机制。西方大多数的半导体行业的领军人物体现出比较强的综合素质。在技术的基础上,更具备一些市场、营销甚至社会、心理学方面的综合能力。

在四川和芯微电子股份有限公司董事长邹铮贤看来,目前中国很多半导体公司,包括创业公司以及一些上市公司,其成长基本都取决于创始人的能力和素质。

“半导体市场商业变化快,领导者需要有对未来的洞察力,同时能够团结一批人,这不单纯是市场、技术、营销或是领导力的一种,而是一种综合能力,能够形成一种气氛和文化,这是高端人才需要具备的能力。”邹铮贤说。

IC咖啡创始人胡运旺也表示,高端人才包括很多方面和层次。比如芯片产品定义的高级人才短缺,中国公司的仿制能力很强,但能深刻理解整机需求,能分析整机未来发展趋势、竞争对手的发展,还能结合公司技术实力,创新性地去定义芯片的战略人才太少。所以国内的产品大多雷同,只好拼命打价格战,都活得非常艰难。

同时,芯片产品线管理的高级人才紧缺。一颗芯片从市场调研开始到产品下市,环节很多,每个环节都对技术与经验要求很高,要把整个环节串联成一个和谐的流水线,要保证方向、质量、成本、期限等按照计划完成,是非常复杂非常困难的事,因此太多公司的产品不断出现延期交付,以致于错过了产品的最佳时间窗口。而欧美外企几乎不培养中国人做这类岗位,因此这类人才奇缺。

此外,胡运旺表示,质量控制高级人才、管理跨国团队的高级人才也是稀缺资源。很多资深的工程师只能精通一两个技术甚至一两个环节,当他们晋升到了CEO的位置时,还有相当多的知识短板。而随着中国半导体企业跨国并购的增多,需要以中国团队为主力,去管理可能有大量的外籍员工的海外团队,因此如果缺乏现代化的管理方式、全球视野,将导致效率低下和文化对立。而现实恰恰是中国缺乏既有管理技巧又有全球视野的高级管理人才和企业领袖。

基层人才缺口大投身半导体需要一种情怀

与高端领军人才缺乏相比,更严重的是我国半导体产业基础性人才同样匮乏。如果说高端人才处于人才结构的金字塔顶层,那么“底座”的基层人才则是构建中国半导体产业的基石。

“如果说高端人才是打仗的将帅,那这些人手底下没有兵也是白搭。”邹铮贤说。

根据计算,到2020年我国集成电路行业大概需要70万左右的从业人员,但现在我国IC行业的人才只能满足一般的数量,还有近三四十万的缺口。

清华大学微电子学研究所所长魏少军此前在接受采访时表示,在一个团队当中,不仅需要优秀的领军人才,这些领军人才同样需要不同方面的基础性人才配合,才能形成梯次,凝聚战斗力。对于高端领军人才的缺乏,整个行业是有一定心理准备的,但是基础性的人才也存在这样大规模的缺口是比较出乎意料的。

基础性人才主要依赖于相关半导体专业院校的人才培养。但一方面,目前我国半导体相关专业本身培养的规模并不大,这些专业毕业的学生最终能够进入半导体领域的占比也较少。就业率低、待遇差、不够体面,使其大部分放弃了需要低调耕耘的半导体行业,而转投更加光鲜的互联网行业。

特别是对于半导体行业这个需要多学科融合的领域,不仅需要微电子、半导体相关专业的学生,也需要包括数学、化学、材料等多学科方面的人才,因此如何将更多的人才凝聚到这个行业是关键。

一位高校微电子专业的老师告诉记者,多年来,中国半导体产业发展取得了一定的成绩,近年来,随着国家的重视以及社会的广泛宣传,半导体相关专业在招生规模上得到一定程度的改观。

但相比于我国的航天等产业,进入半导体领域的学生普遍缺少一种情怀,特别对于同样属于国之重器的半导体领域,能够不计报酬和待遇,纯粹为理想和信念投身与此的人少之又少。

“当然,这需要我们不断进行引导,同时提升学校教学与实际的结合,让学生找到兴趣所在,同时能够吸引更多的人才到这个领域中来,那时候才是中国半导体产业真正的春天。”该人士表示。

目前在教育系统内,我国正在多项举措提升IC人才培养的数量和质量。包括扩大招生规模和指标,开展示范性微电子学院的建设,推动微电子一级学科的建设,加强校企联动等等。同时,企业方面也在积极同高校展开合作,探索产学研一体的联合人才培养方式。

邹铮贤告诉记者,现在他们公司正在同四川的高校进行合作,由企业提供教员和教材,学校提供场地,结合实践针对性地进行教学和培训,一段时间之后,利用在行业内的渠道,将学生推送出去,提供更广阔的实践空间。(校对/范蓉)


2.比特大陆急单涌入 台积7纳米订单暴冲


供应链传出,台积电7纳米产能供不应求之际,再获比特大陆急单,台积电为此紧急追加7纳米产能,公司高层近期更率队前往日本敲定关键设备,预计11月起每月增加1万片投片量,以因应急单需求,为业绩再添动能。

台积电向来不评论个别客户与订单动向。供应键透露,由于比特大陆急单涌进,而且以现金支付,台积电决定为比特币等特殊应用芯片业者,再扩增7纳米产能,加上各国第五代行动通讯(5G)布建比预期快,台积电可望上修今年资本支出,预估将超过110亿美元(逾新台币3,140亿元)。

台积电强调,今年实际资本支出会在10月举行的法说会对外公布。

据了解,为了因应这批7纳米急单,台积电负责12吋生产的高层近期专程赶赴日本敲定关键半导体设备,确定可紧急赶工交付,让台积电可在11月起每月增加1万片7纳米产能,预料这将使7纳米今年贡献台积电营收急速拉升,可能比日前法说会预估全年营收占比逾25%更高。

供应链指出,7纳米是台积电领先全球,也是完封三星独揽苹果新世代处理器、同时也是全球第一个代工生产应用于笔电和服务器的中央处理器的先进制程,加上全球手机芯片龙头高通也选择7纳米订单回归台积电,大陆最大IC设计厂华为也在7纳米制程大举冲刺市占,都让台积电7纳米产能塞爆。

近期比特币价格回升,挖矿热潮再起,也让矿机龙头比特大陆生意再度回温,紧急向台积电下单。不过,去年因比特币价格暴跌,连带冲击台积电三度修正营运目标,使得台积电在今年的法说会中,已不再对这项生意多做着墨,也相当谨慎看待虚拟货币。

据了解,比特大陆今年4月发表蚂蚁矿机新品“Antminer S17 Pro”,就已搭载台积电7纳米制程生产的芯片,且比特大陆也积极布建AI领域,在2017年还曾名列台积电前三大客户。经济日报


3.Intel高工:研发CPU需4年时间、外界应关注“疗效”而非只盯制程


处理器的设计和制造似乎让很多人感觉神秘,对此,Intel高级首席工程师Ophir Edlis在以色列对Forbes敞开了心扉。Edlis表示,开发一款处理器大约需要4年的时间,他指出,Intel需要提前4年判断未来市场的需求,确保满足客户,他认为那是一场挑战,尤其是对于他们这些做架构总师的人。

比如,虽然指数型的性能增长是必然的,但还要对大的行业方向留出提前量,比如人工智能,还要兼顾SoC、显示引擎、图形、核心数、内存控制器等各自的演进目标。

他强调,做设计时,功耗和应用场景是很重要的因素,比如在移动端狂堆参数会浪费成本,做出贵且不实用的家伙。

同时,Intel还会和笔记本厂商、主板厂商、操作系统伙伴、通信企业、显示屏厂商、内存制造商、软件开发者等保持沟通,协同各方,任何一个计算机外围设备的制造商都有机会向Intel建言献策。他提到,显示器厂商会的普遍想法是高带宽,但Intel一方面要考虑能否提供,还要考虑是否有必要提供,否则一味答应就是驯养浪费金钱的野兽。

在各模块互通有无并确认后就会开始成片的逻辑设计,即计算机编程阶段,保证在流片之前尽可能解决掉每个IP子集的逻辑BUG。但他指出,能耗、连接显示器、内存后的表现,通常只有在流片也就是形成硅晶体后才能看出深层次的问题,这又是漫长的过程。

期间,Edlis还谈及10nm延期的问题,他虽然不便多说,但认为先紧着低电压处理器的策略是正确的,因为更好做设计,也更能体现出制程工艺的优势。不过,他也反问为何外界都对10nm本身这么关心。在他看来,10nm不过是调节能效的一个开关,Intel还有很多类似效果的工具可以使用。

最后,说到i9-9900K与HEDT(桌面发烧平台)产品潜在的交叉问题,Edlis说四通道内存、更多的PCIe通道是HEDT的独特优势,实际上,以他专业视角来看,i9-9900K还不配给HEDT提鞋。快科技


4.半导体行业系列深度:道阻且长 行则将至

       半导体产业投资周期长,市场变化较快。从半导体发展史可以看到,美国作为半导体产业的开创者在全球市场占据了核心的产业地位和市场份额,但日本、韩国、中国台湾地区等后来者均抓住了产业低谷时的机遇,成就了各自在产业内的地位和影响力。对于国内半导体企业来说,国家高层的关注和政策倾斜一定程度上支持着国内半导体企业的追赶。国内领先企业有望利用自身优势努力追赶。

国产半导体振兴之路,道阻且长:半导体行业垂直分工模式的出现促进了产业链分工的全球化。美国作为半导体领域无可争议领先者,依然需要依赖全球各地的资源与技术。国内半导体产业真正意义的发展起步于上世纪九十年代,经过二十余年的发展初步具备规模:在芯片设计领域,华为海思的通信、安防芯片已经达到世界领先水平;IC制造领域,中芯国际14nm制程进入客户导入阶段,12nm研发取得突破。IC封测领域通过并购,产生了长电科技、华天科技、通富微电等一批领先的封测企业。但半导体产品众多,产业分工细致,加之国内半导体发展起步较晚,各个领域仍然有着较大不足。国内半导体发展壮大仍然需要时间的积累。

预计半导体行业下行周期会持续到2020年Q2:受到美国经济见顶回落和中国经济增速放缓的影响,预计2019年全球GDP增速将继续下降。2018年智能手机出货量自2010年以来首次出现了负增长,在5G网络尚未大规模商用之前,智能手机出货量下行压力将持续存在。智能手机芯片价值占整个半导体行业的25%左右,出货量的下降累及全球半导体市场。根据Gartner数据,2019年一季度全球半导体销售额和产能利用率均处低谷。存储芯片方面,根据DRAMexchange数据,DRAM和NAND闪存价格自2017年12月以来,连续14个月走低。受宏观经济下行和短期供给过剩的双重影响,我们预计半导体行业的下行周期将会持续到2020年Q2。

下行周期之下,带来宝贵追赶时机:半导体产业投资周期长,市场变化较快。从半导体发展史可以看到,美国作为半导体产业的开创者在全球市场占据了核心的产业地位和市场份额,但日本、韩国、中国台湾地区等后来者均抓住了产业低谷时的机遇,成就了各自在产业内的地位和影响力。对于国内半导体企业来说,国家高层的关注和政策倾斜一定程度上支持着国内半导体企业的追赶。国内领先企业有望利用自身优势努力追赶。

投资建议:1)IC设计产业是目前国内最主要的机会所在。一方面工程师红利仍然存在,像越南、印度等新兴发展中国家在基础设施、人才储备方面与国内差距较大。另一方面,5G的到来会催生大量物联网、车联网、VR、AI的需求,这块市场目前仍处于酝酿期,凭借国内资本、人才优势有望抢占先机。2)全球先进制程的发展速度开始放缓,国家政策的扶持降低了半导体企业的融资的难度,但是应当注重产业整合,淘汰落后产能,避免恶性竞争。3)建议关注北方华创、汇顶科技、兆易创新、长电科技。

风险提示:1)宏观经济下行压力短期难以消除,需求端未见起色。2)全球存储芯片市场供给面临短期过剩。3)5G大规模商用和物联网设备放量不及预期。4)汽车行业面临衰退,汽车电子需求不及预期。

01

半导体产业现状概述

  1947年,晶体管在美国贝尔实验室诞生,标志着半导体时代的开启。1958年集成电路的出现加速了半导体行业的发展。经过半个世纪,半导体行业已经非常成熟,形成了从半导体材料、设备到半导体设计、制造、封装测试完整的产业链。

1.1 垂直分工模式是未来趋势,促进半导体市场繁荣

  半导体行业目前主流商业模式有两种:一是IDM(Integrated Device Manufacturing)模式,以英特尔、三星、SK海力士为代表,从设计到制造、封测直至进入市场全部覆盖;另一种是垂直分工模式,上游的芯片设计公司(Fabless)负责芯片的设计,设计好的芯片掩膜版图交由中游的晶圆厂(Foundry)进行制造,加工完成的晶圆交由下游的封装测试公司(OSAT)进行切割、封装和测试,每一个环节由专门的公司负责。



  垂直分工模式的产生源于半导体行业资本密集型和技术密集型的特点。晶圆代工属于重资产行业,目前7nm制程的投资金额可达百亿美元量级,巨额的资本投入使得绝大多数半导体公司无力支撑如此高昂的开支。1987年台积电的成立标志着半导体行业从垂直化向分工化的变革。晶圆代工厂商通过集中产能优势,提高产能利用率、摊薄生产成本,降低了半导体行业的准入门槛,使得中小、初创型IC设计公司进入市场,半导体产业链的分工也从美国开始向全球分散,垂直分工模式的出现促进了半导体行业的繁荣。另一方面,半导体工艺的不断进步形成了晶圆代工行业的壁垒。

1.2 集成电路占比提升,存储芯片是景气风向标

  按产品来划分,半导体产品可分为集成电路、分立器件、光电器件和传感器四种。集成电路作为半导体的核心产品,又分为逻辑器件、存储芯片、微处理器和模拟电路四类,占据整个半导体行业规模八成以上。光电子器件、分立器件和传感器虽然应用广泛,但需求和单价与集成电路差距较大。



  2018年全球半导体市场规模为4607.63亿美元,同比增长7.4%。首次突破4500亿美元大关,创十年以来新高。其中,集成电路产品市场销售额为3897.97亿美元,同比增长8.09%,增速放缓,低于2017年的24.06%。

  集成电路市场销售额占到全球半导体市场总值85%的份额。模拟电路销售额为616亿美元,微处理器销售额为776亿美元,大规模IC销售额首次突破千亿,为1020.91亿美元。存储芯片产品市场销售额为1484.95亿美元,同比增长13.98%,占到全球半导体市场总值的32.22%。存储芯片是半导体市场景气程度最重要的风向标。

1.3 周期是半导体行业最重要特征,本轮下行或持续至2020Q2

  经过半个世纪的发展,半导体广泛渗透于信息、通信、计算机、消费电子、汽车等各个领域,半导体产品对人们的日常生活和消费形态产生了显著的影响。长期来看,半导体行业的增速波动与全球GDP波动的相关性呈现高度一致(2010至今,相关系数为0.57)。半导体行业存在受GDP增速影响的需求周期在行业内已成为共识。

  另一方面,半导体产业分工的出现使得行业出现了以核心企业的产能波动为主导的供给周期。存储芯片市场是典型的供给周期驱动市场。行业排名前3的三星、海力士和镁光市占率在95%以上,它们产能的变动直接影响存储芯片市场价格。以2013-2019年DRAM和NAND价格变动为例,从2013年开始,随着三星、海力士、镁光产能的扩张,价格持续下跌。2016年Q2受DRAM工艺从2D向3D转换产能不足的影响,存储器价格一路上涨。到2017年底,良率的回升和新建产能的投产使得供给充足,内存价格一路走跌。综上,以GDP增速表征的需求周期和行业龙头产能变化的供给周期两个因素共同叠加,构成了半导体周期。

  根据平安证券研究所宏观团队观点,预计2019年美国经济见顶回落,中国经济增速放缓,全球GDP增速可能会继续下降。另外,2018年智能手机出货量自2010年以来首次出现了负增长,2019Q1中国智能手机出货量增速同比下降11.9%。我们认为在5G网络尚未大规模商用之前,智能手机出货量下行压力将持续存在。智能手机出货量的下降直接影响到了全球半导体市场(2018智能手机半导体占比近25%),根据Gartner数据,2019年Q1全球半导体出货量和产能利用率均处低谷。存储芯片方面,根据DRAMexchange数据,DRAM和NAND价格自2017年12月以来,连续14个月走低。受宏观经济下行和短期供给过剩的双重影响,我们预计本轮半导体行业的下行周期将会持续到2020年Q2。从产业链来看,目前具备商用能力的5G手机芯片供应商只有华为和高通2家,支持SA独立组网的手机最早会在2020年Q2面世,5G手机的上市能够较大提升对存储芯片、大规模IC、模拟电路的需求。预计在2020年Q2之后,半导体下行周期将迎来反转。

1.4 我国半导体振兴之路道阻且长

  目前国内半导体需求旺盛,国内供给能力不足。以集成电路为例,2018年我国集成电路出口金额为860.15亿美元,进口金额为3166.81亿美元,贸易逆差同比增长11.21%。从2015年开始,集成电路进口金额连续4年超过原油成为我国第一大进口商品。集成电路领域严重的进口依赖,影响到我国的信息安全、金融安全、国防安全、能源安全。

  90年代以前,国内半导体主要应用于军事领域。设计、研发主要依靠国有企业和科研单位,生产依靠引进国外落后生产线。我国第一次对微电子产业制定国家规划是1990年启动的908工程,由当时国营江南无线电器材厂(简称742厂)和永川半导体研究所无锡分所合并成立了无锡华晶。直到8年后,国内的第一条6英寸生产线才完成验收正式投产。1996年,909工程启动,由上海华虹和NEC合资组建了华虹NEC,建成了国内的第一条8英寸产线。2000年,中芯国际的成立标志着国内半导体晶圆代工开始走向了世界舞台。2001年随着中国加入WTO,外资半导体企业大量进入,国内半导体行业进入快速发展期,经过近二十年的发展,尽管国内培育了大批半导体行业优秀人才,但由于半导体产业链复杂,产业分工细致,我们在各个领域与国外领先水平仍然有着较大差距。

  国内半导体产业相对落后的局面受到国家领导层的高度关注,国家相继出台一系列政策提振半导体产业发展,但振兴之路道阻且长。

  目前半导体行业正处于小幅下行周期。全球半导体制造企业2019年资本支出将出现较大幅度缩减。存储芯片方面,三星、SK海力士受内存价格下跌,资本支出大幅缩减。晶圆代工方面,除台积电和中芯国际资本支出增长外,格罗方德、联华电子和上海华虹资本支出均出现不同程度的缩减。对行业后进者来说,产业处于低谷是较为有利的追赶时机。

  美国虽然作为半导体产业的领导者,占据了核心的地位和市场份额,但日本、韩国、中国台湾地区等后来者均抓住了产业低谷时的机遇,诞生出了如三星、海力士、台积电等一批行业翘楚,从而奠定了上述国家在半导体行业的影响力。对于国内半导体企业来说,国家高层的关注和政策倾斜一定程度上支持着国内半导体企业,国内领先企业有望利用外部优势迎头赶上。



  但是半导体技术的积累和进步难以在短期实现突破。半导体行业经过了近七十年的发展,已经形成了全球化分工的产业链。美国作为半导体行业无可争议领先者,也必须在很多领域依赖全球各地的资源和技术来发展。国内半导体产业真正意义的发展起步于上世纪九十年代,尽管在各个领域具备了一定规模,依然面临诸多的挑战和限制。国内半导体行业的发展壮大需要时间的积累和资本的耐心,我们认为:

1。 国内半导体的发展并非简单的等同于人无我有,人有我强。半导体产业的发展依赖于全球资源和技术的相互配合。一个国家难以通吃整个产业链,在某个细分领域做精做强,形成互相依存的合作关系才是符合国情的发展战略。

2。 从全球市场的发展趋势和竞争力看,IC设计产业是目前国内最主要的机会所在。一方面工程师红利仍然存在,像越南、印度等新兴发展中国家在基础设施、人才储备方面与国内差距较大。另一方面,5G的到来会催生大量物联网、车联网、VR、AI的需求,这块市场目前仍处于酝酿期,凭借国内资本、人才优势有望抢占先机。

3。 重视未来可能存在较大市场空间的特种半导体。例如IGBT、Super-junction、化合物半导体等。特种半导体是未来物联网、汽车电子、高端制造的核心技术。此类特种半导体对于制程的要求较低,但是利润较高。

4。 先进制程的发展变成了寡头竞争:10nm以下制程的研发愈加困难,资本投入上升较大,制程发展速度开始放慢。目前全球制程竞赛的玩家只剩下了台积电、三星、英特尔三家,传统老牌格罗方德和联电已经放弃追赶,这给国内企业争取了时间。国家政策的扶持降低了企业融资的难度,但是应当避免过度投资,注重产业整合,淘汰落后产能,避免恶性竞争。

02

半导体细分行业梳理

2.1 芯片设计:美国领先地位明显,中国升至第三

2.1.1 IP授权、EDA软件属于利基市场

  半导体IP授权属于半导体设计的上游。IP主要分为软IP、固IP和硬IP。软IP是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的功能块,不涉及具体电路元件。固IP是以电路元件实现的功能模块。硬IP提供设计的最终阶段产品——掩膜。IP授权的出现源自半导体设计行业的分工,设计公司无需对芯片每个细节进行设计,通过购买成熟可靠的IP方案,实现某个特定功能。这种类似搭积木的开发模式,缩短了芯片开发的时间,提升了芯片的性能。全球半导体IP市场在2018年整体市场规模为49亿美元。其中ARM公司是IP领域绝对龙头,占41%市场份额。



  EDA设计软件包括电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具等。目前EDA设计软件领域集中度较高,Synopsys、Cadence和MentorGraphics三巨头占据了EDA设计软件市场95%以上的市场份额,Synopsys、Cadence等公司将自己的软IP集成在设计软件中,进一步增加了用户黏性,也提高了行业壁垒。

2.1.2 芯片设计国内进步较快,未来潜力最大

  芯片设计过程可以粗略的分为确定项目需求、系统级设计、逻辑设计、硬件设计四部分。IC设计行业中少数巨头企业占据了主导地位,其中美国IC设计行业处于领先地位。

从营收规模来看,全球前十大芯片设计公司总营收规模达到810亿美元,同比增长12%。其中博通同比增长15.6%,以217.54亿美元营收居首;高通同比下降了4.4%,以164.50亿美元继续位居第二。



从地区分布来看,2018年美国在全球芯片设计领域拥有59%的市场占有率,居世界第一;中国台湾地区市场占有率约16%,居全球第二;中国大陆则拥有12%的市场占有率,位居世界第三。日本、欧洲半导体公司以IDM模式居多。



以毛利率和营收规模两个维度来看,国内芯片设计上市公司与全球前十差距仍然较大。根据2018年IC Insights数据,2018年国内半导体设计公司销售收入约385亿美金,海思和紫光展锐(均未上市)合计销售额超过了100亿美金,占国内市场规模的26%,剩余1700余家半导体设计公司产生了280亿美金的收入。尽管差距明显,国内的芯片设计行业仍在高速成长,从过去二十年来看,国内半导体设计行业年复合增长速度超过40%,2018年的成长速度也达到了21.5%,相较于2007-2017年全球芯片市场4.4%的增长率,中国芯片市场的增长率一直在维持在20%以上。



2.2 晶圆代工:台积电一枝独秀,三星开始发力代工

  2018年,全球芯片代工产业市场规模为627亿美金,同比增长5.72%。国内芯片代工产业市场规模为60.16亿美元,同比增长11.69%。预计未来三年国内增速仍将领先全球,市场份额的快速增长表明目前全球集成电路产能正向大陆转移。

  从企业来看,2018年台积电以54.39%的市场占有率处于绝对领先的地位,在三星将晶圆代工部门从系统LSI业务部门中独立出来后,统计口径的改变让三星一跃成为第二。格罗方德和联华电子分列第三、第四。国内厂商中芯国际暂列第五。从制程工艺来看,顶尖工艺(7nm+10nm)目前占据13%的市场份额,主要用于CPU、GPU等超大规模逻辑集成电路的制造。主要用于存储芯片制造的14nm-28nm工艺占据了34%的市场份额;MCU/MPU、模拟器件、分立器件和传感器主要使用40nm以上工艺,占据了剩余的41%市场份额。

  制程的进步使得集成电路上的单个晶体管体积更小,能耗更低。单位面积的硅晶圆上能够容纳更多晶体管,提升了芯片性能。目前半导体制程工艺的进步已经越来越困难,具体原因有以下三点:

l 良品率的限制:每个硅原子直径大约0.1nm,在10nm制程下,每个间隔之间只有不到100颗原子。一个原子的缺陷就会严重影响到产品的良率。

l 短沟道效应:晶体管阈值电压随着晶体管尺寸的缩小而降低,导致沟道无法完全关闭造成漏电,提高了芯片功耗。

l 光刻机技术限制:目前7nm工艺用到的极紫外(EUV)光刻机需要设计出复杂的反射光路,经过多次镜面反射后,光源强度大大衰减,造成光刻胶曝光强度不足。

移动设备主导的半导体市场,更加注重功耗的降低。移动设备受锂电池续航所限,CPU功耗变得尤为重要。2011年左右,随着智能手机渗透率的迅速提高,消费电子的重心开始从PC端向移动端倾斜,传统PC芯片巨头英特尔在移动端的举步不前也导致了其制程发展在近5年放慢了脚步。台积电、三星得益于智能手机芯片庞大出货量,在制程工艺方面拼命追赶。从2011年落后英特尔一代制程到15年赶上,最终在17年实现反超。

  2019年4月台积电宣布5nm工艺已经准备就绪,将在2020年进行量产。三星则宣布2021年5nm量产,并且未来十年(2020-2030)将投资1200亿美金加强晶圆代工和系统LSI方面的竞争力。反观此前代工市场份额第二、第三的格罗方德和联华电子均宣布暂缓10nm以下制程的研发。目前顶尖制程的竞争就只剩下台积电和三星两家。领先厂商通过提前量产获取订单,分摊工厂折旧,进而继续研发下一代工艺,使得后进厂商在先进制程工艺上的投资低于预期回报而放弃竞争,以此扩大市场份额、形成壁垒。未来芯片代工领域马太效应会愈加明显。

2.3 封测:并购整合获得扩张,长电实力位列第一梯队

  半导体封测的技术含量相对较低,国内企业最早以此为切入点进入集成电路产业。国内封测企业通过外延式扩张获得了良好的产业竞争力,技术实力和销售规模已进入世界第一梯队。

  近年来,国内封测厂商借助并购潮进入了实力显著提升。2018年国内封测三巨头长电科技、华天科技、通富微电在全球行业中分别排名第三、第六、第七。在全球封测行业市场中,中国台湾地区、中国大陆和美国占据整个封测市场81%的份额,形成了三足鼎立的格局。



  在芯片制造产能向大陆转移的大趋势下,国内封测企业近水楼台,抢占了中国台湾、美国、日韩封测企业的份额。国内企业实现了远超同行增长率的快速壮大。预计未来三年,随着中国芯片封装市场规模的提升,国内企业的销售规模和技术水平也会得到进一步提升。



2.4 半导体材料:日欧垄断,国内自给率较低

  半导体材料可分为制造材料和封装材料。制造材料可以分为以下几类:硅片,靶材,CMP抛光材料、光刻胶、高纯试剂、电子特种气体、(光掩膜)。硅片、气体、光掩模和光刻胶四种材料占整体比例67%以上,其中硅片是半导体材料的核心。



  封装材料:包括引线框架、封装基板、陶瓷封装材料、包封材料、芯片粘结材料等,其中封装基板占比最大。在半导体材料领域,高端产品市场技术壁垒较高,国内企业研发投入和积累不足。



  我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,高端产品市场主要被美、日、欧、韩、台湾地区等少数国际大公司垄断,国内大部分产品自给率较低,基本不足30%,主要依赖于进口。



2.5 半导体制造设备:制造产能国内转移趋势利好国产设备商

  在2018年全球半导体设备市场区域分布情况中,中国市场逐步崛起:从半导体装备销售额情况看,从2014年开始,北美半导体设备投资逐年减少,日本基本维持稳定,整个半导体制造的产能转移到了韩国、中国台湾地区和中国大陆。随着众多晶圆代工厂在大陆投建,大陆设备市场增速将超过全球增速水平。



  半导体制造过程复杂,涉及到的设备包括硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助检测设备等。在制造设备中,光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为核心设备,分别占晶圆制造环节的约21%、18%和18%。



  光根据各细分设备市场占有率统计数据,在光刻机、PVD、刻蚀机、氧化/扩散设备上,CR3达90%以上。光刻机是半导体制造设备中价格占比最大,也是最关键的设备,被誉为是半导体产业皇冠上的明珠,每颗芯片诞生之初,都要经过光刻技术的锻造。光刻决定了半导体线路的精度,以及芯片功耗与性能。以核心设备光刻机为例,荷兰公司阿斯麦(ASML.O)是全球最大的半导体光刻机设备及服务提供商,在细分领域具备垄断地位,在高端光刻机市场占据75%以上份额。





半导体设备技术难度高、研发周期长、投资金额高、依赖高级技术人员和高水平的研发手段,具备非常高的技术门槛。目前国内厂商离全球领先企业差距较大。除中微半导体在蚀刻机领域成为全球一线供应商外,其他领域在三年内达到世界领先水平的可能性较低。



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投资建议

  国内半导体产业政策支持力度较大,但是通过产业政策支持获取的进口替代、自主可控需要经过较长时间的演进才能实现。目前半导体进口替代是国内资本市场较为火热的主题,短期估值偏高。我们建议关注细分领域内具有较强实力、市场份额有望进一步提升的标的。芯片设计我们建议关注汇顶科技、紫光国微;晶圆代工我们建议关注中芯国际、华虹半导体和台积电;在封装测试领域我们建议关注长电科技、日月光;在半导体设备方面我们建议关注北方华创。



汇顶科技(603160.SH)——指纹芯片新晋强者

  全球领先的指纹识别芯片设计公司。目前,汇顶科技产品和解决方案主要应用于华为、OPPO、vivo、小米、中兴、魅族、锤子、Amazon、Samsung、Nokia、Dell、HP、LG、ASUS、acer、TOSHIBA、Panasonic等国际国内知名品牌,覆盖低端至高端多系列产品。公司已成为安卓阵营全球指纹识别方案第一供应商。2019年Q1,公司营业收入12.25亿元(+114.39%),归母净利润4.14亿元(+2039.95%)。净利润的大幅度提升源于指纹芯片出货量的大幅度提升,而芯片边际成本迅速降低,预计19年公司业绩有望实现较大增长。

中芯国际(0981.HK)——国内晶圆代工龙头

  国内规模最大、技术最先进的晶圆代工企业。目前14nm制程已经可以量产,成功步入晶圆代工第二阵营。2019年Q1中芯国际实现营业收入45亿元(-13.81%),归母净利润8300万(-55.14%),公司18年全年研发费用38.3亿元(+37.22%)。中芯国际14nm制程的成功量产为公司未来两年业绩的上升提供保障。随着国家对于先进工艺的支持力度的加大和公司研发投入的上升,中芯国际有望在7nm制程突破,实现量产。

华虹半导体(1347.HK)——国内功率半导体晶圆代工领先者

  国内实力强劲的小尺寸晶圆代工企业,目前产能集中在8寸。公司在eNVM市占率第一,在分立器件和功率半导体代工领域国内领先。2018年公司营业收入63.85亿元(+20.91%),归母净利润12.57亿元(+32.46%)。华虹无锡12寸晶圆厂年底试产,预计能够带来80%的产能提升。

长电科技(600584.SH)——国内封测第一

  全球领先的集成电路封装测试企业。提供封装设计、产品开发及认证,以及从芯片中测、封装到成品测试及出货的全套专业生产服务。包括有自主知识产权的Fan-out eWLB、WLCSP、Bump、PoP、fcBGA、SiP、PA等封装技术。公司2018年收入238.6亿元(+0%);受到星科金朋产能利用率低下、提前偿还高息债导致支付高额利息及手续费以及计提大额应收账款/商誉减值影响,盈利同比大幅转亏9.39亿。1Q19营业收入45.1亿元(-17.8%),净亏损4,652万元。全球封测行业同时进入低谷,未来行业集中度有望进一步提升。国内作为最大的芯片消费市场,长电科技近水楼台,在行业下行期市占率有望实现进一步提升。

北方华创(002371)——国产半导体设备集大成者

  北方华创由七星电子和北方微电子重组而来,主营半导体设备、真空设备、锂电设备、精密电子元器件等四类业务,是国内半导体设备龙头企业。客户包括中芯国际、华力微电子、长江存储等国内一线半导体制造商。2019年Q1公司实现营业收入7.08亿元(+30.51%),归母净利润1991.38万元(+29.65%)。公司作为国内半导体设备龙头,拥有三大核心竞争优势:品类齐全(拥有芯片制造前段工艺的 7 大设备,国内公司中最齐全)、技术领先(28nm 设备已经量产,14nm 设备开始工艺验证,国内公司中最前端)、竞争格局良好(行业门槛高,国内几乎无相同体量相同赛道的竞争对手)。目前国内迎来晶圆厂投建高峰期,半导体设备需求快速上升。随着公司成熟工艺设备的放量,公司增长有望实现新高。

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风险提示

  半导体产业投资周期长,市场变化快。从历史发展进程看,日、韩、台的半导体发展经历了诸多曲折,而非一帆风顺。尤其在全球市场的下行周期趋势下,国内半导体企业存在较大的业绩压力。

1、宏观经济下行压力短期难以消除,需求端未见起色:2019年,受到美国经济下行和中国经济增速放缓的影响,预计全球GDP增速将继续下降。受到宏观经济下行影响,全球消费电子需求下降,预计半导体行业的下行周期将会持续到2020年Q2。

2、存储芯片市场短期面临供给过剩:DRAMexchange数据显示,DRAM和NAND闪存价格自2017年12月以来,连续14个月走低。消费电子尤其是智能手机需求的下降造成以DRAM和NAND闪存为主的存储芯片市场短期需求过剩。随着三星、镁光、SK海力士宣布减产15%-20%,预计存储芯片价格有望在2019Q4回升。

  3、5G大规模商用和物联网设备放量不及预期:预计全球主要国家和地区在2020年实现5G商用,但较高的5G部署成本造成初期资费较高,加之5G终端价格处于高位,5G市场的需求可能不及预期。目前物联网单模组成本仍然维持在5美金以上,物联网应用场景较为局限,造成物联网设备放量低于预期。

4、汽车行业面临衰退,汽车电子需求不及预期:2018年全球车市迎来拐点,欧美等主要市场销量纷纷下滑,中国市场更是出现28年来的首次负增长。全球汽车市场的衰退导致汽车电子需求不及预期。平安证券

半导体 行业

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