集成电路行业研究报告(二)

  • 时间:2021-07-04 00:05  来源:未知   作者:admin   点击:

  全球的集成电路产业链已经发展到了一个相对比较成熟的阶段,从上自下的各个产业链环节分工比较明确,产业链上的环节主要包括集成电路设计、集成电路制造和集成电路封测。

  随着集成电路行业的快速增长,中国集成电路的产业链价值也在不断的变化中。其中封装从最初的销售占比50.46%降低到了2018年的33.59%;集成电路设计成为增长速度最快的产业链上游,2020年前三季度的整体规模达到了2634.2亿元,占整个产业链的45%;销售占比在2016年超过的封测业成为集成电路产业链中的第一大产业,制造业的销售占比也从2011年的22.34%达到了2018年27.84%。

  图7:2011--2018年中国集成电路个产业链销售收入占比情况(资料来源:国海证券研究所)

  集成电路设计是指以集成电路、超大规模集成电路为目标的设计流程。相较于集成电路制造和封测,集成电路设计业是国内集成电路产业中最具发展潜力的领域,增长也最为迅速。中国近几年逐渐涌现了一批像是以华为海思、紫光展锐、兆易创新、寒武纪等为代表的优秀集成电路设计公司。

  这里简单介绍一下集成电路设计里的细分产业链EDA和IP,EDA 是电子设计自动化软件。EDA帮助芯片设计工程师从过去的手绘电路图升级到了通过芯片设计软件完成电路图,大大地节省了人力和缩短了设计周期,提高了设计效率。EDA的全球市场规模不大,2019年的市场规模为102.72亿美元。目前由Synopsys、Cadence和Mentor Graphic(均为美国企业)占据着超过60%的市场份额。国内EDA软件公司做得比较好的有华大九天,但是相较美企还是有很大的差距。根据方正研究院数据显示,2018年中国的EDA软件市场规模约为5亿美元。IP(IntellectualProperty)是知识产权模块,在EDA技术开发中有着十分重要的地位,EDA可以帮助芯片设计师提高设计效率,而IP核可以使芯片设计师避免重复劳动。通过专用集成电路、可编辑逻辑器件或数据块,将一些数字电路中常用的复杂功能和设计成可修改参数的模块,大大减轻了芯片设计师的负担。

  目前全球IP核主要由 ARM、Synopsys以及Cadence 提供,合计占比近 65%,其中ARM占全球市场40%的份额,远超其余玩家。我国的IP核心供应商有50家左右,行业集中度较低,普遍弱、小、散。仅有上海的芯原跻身全球前十,但市占率低于2%,与欧美“三巨头”相比还有很大差距。这一领域的全球市场规模也不大,根据IBS数据显示2018年全球半导体IP核市场规模为46亿美元。

  根据中国半导体行业协会公开信息显示,2019年国内芯片设计行业销售规模达到3063.5亿元,同比+21.6%,2010-2019年的CAGR达到了25.99%。集成电路设计未来的增长逻辑在于整个集成电路行业的快速发展,主要在国产替代、5G以及物联网带来的新一轮机遇。虽然国内的整个集成电路设计行业近几年迎来了高速发展的阶段,但中国集成电路设计公司众多且覆盖产品较为丰富,并不是所有的细分赛道都将迎来高速增长和较大的市场规模的。有些细分产品目前已经处在了饱和期,有些位于成长期。

  下面将会从国内几家具有代表性的集成电路设计企业中了解一下我国目前集成电路设计的营收状况,以及哪些公司的产品处在一个成长较好的赛道中。

  图13:中国集成电路设计相关上市公司(资料来源:格菲资本根据公开资料整理)

  图14:2010-2020年中国半导体设计产业销售规模(资料来源:安信证券研究中心)

  集成电路设备是集成电路产业进行晶圆制造加工(前道工艺设备)、封装测试(后道工艺设备)等的设备,价值含量高。芯片制造的工艺非常复杂的,其行业的发展离不开人才、技术和资本的支持。一条生产线道工序。首先,芯片代工厂需要先将“砂子”提纯成硅,再切成晶圆,然后加工晶圆。晶圆加工厂包含前后两道工艺,前道工艺包括了光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入,后道工艺就是芯片的封装。单单从前道工艺的设备来看,光刻机依赖进口,但不会影响到中国主流芯片产品的制造。光刻机大致分为两类分别是DUV深紫外线nm芯片)和EUV极紫外线nm以下芯片)。EUV光刻机这部分受美国禁令限制,中国市场目前没有。但是DUV光刻机并没有被限制,在正常供应中。目前8寸比12寸紧缺,12寸的90/55nm比7/5nm紧缺。所以,目前当务之急就是要替代由美系厂商把控的另外6道工序所需的工艺设备。

  在集成电路三大产业链中,中国集成电路制造是发展最慢的产业链,其重要原因除了打造集成电路生产线费用昂贵外,中国也缺少成熟工艺的产能,以中芯国际为例,其8英寸(等效产能)的产能只有台积电的10%-15%,差距是很大的,产能根本无法满足国内需求,提高成熟工艺的产能是集成电路制造的重中之重。导致台积电和中芯国际产能差距这么大的主要原因除了人才储备不足外,还有就是前面提到的先进设备的配置。

  目前,全球市场前五大晶圆厂分别是三星、台积电、美光、SK海力士、铠侠/WD,2019年这五家的全球市场份额为53.3%。在中国纯晶圆代工市场,中芯国际在中国大陆企业中排名第一,2018年的市场份额为18%;台积电在中国晶圆代工市场依旧是一家独大的位置,2018年的市场份额达到了56%。虽然中国的晶圆代工市场的规模不如全球前五大晶圆加工厂的规模大,但是受益于中国集成电路行业的快速增长以及国产替代的政策下,晶圆代工厂的产能逐渐向本土转移,使得国内的芯片制造产能的增速要高于全球芯片产能的增速。

  图15:中国集成电路制造和设备相关上市公司(资料来源:格菲资本根据公开资料整理)

  图16:中国半导体封测产业市场规模(资料来源:半导体行业协会、招商证券)

  集成电路封测属于半导体制造的后道工艺,主要是将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。相较于集成电路的设计以及晶圆制造环节,封装测试领域对技术要求相对较低,随着近几年的发展,我国在半导体行业在封测领域已经初步具备了全球竞争力。根据国际半导体产业协会SEMI数据,2017年时中国的长电科技已成为全球第三大封测厂商,市场规模为12%,排在第一和第二的分别是台湾的日月光(市场规模为19%),以及美国的安靠(市场规模为15%),通富微电和华天科技分别排在了全球第六和第七的位置。总体来看,集成电路封测领域全球的布局是中国台湾为主,中国大陆为辅的格局。

  虽然国内的集成电路封装测试领域发展较行业的上游设计和中游晶圆制造要完善很多,但作为行业的下游在一定程度上依旧受到上游、中游发展的制约,随着上游及中游的快速发展,势必也会带动封装测试行业的快速增长。此外,在先进封装技术方面,国内的整体发展水平还是略微落后于国外龙头企业的。根据毕克允《中国半导体封装企业的发展》报告指出,集成电路封装技术发展历程主要分为5个阶段,目前全球封装行业的主流处于在第三阶段(CSP、BGA封装为主)并向第四和第五迈进。虽然近几年国内封测厂商通过自主研发和收购等方面是掌握了第三、第四和第五阶段的部分先进封装技术,但主流仍处在第二和第三阶段与全球封装行业还是有一定差距的。此外,相对传统封装技术,拥有先进封装技术的产品单价、毛利率更高,国内的封装企业需要迈入这一领域才能形成核心竞争力。

  图17:中国集成电路封测相关上市公司(资料来源:格菲资本根据公开资料整理)

  集成电路材料部分主要包含硅晶圆、靶材、CMP材料、光刻胶、湿电子化学品、电子特种气体、光罩、封装基板、树脂等,主要应用在集成电路晶圆制造与封装环节。在集成电路材料领域,国产集成电路材料销售规模占全球比重不到5%,自给率较低且多为技术壁垒较低的材料,高端产品市场主要被欧美、日、韩等国家垄断。以半导体光刻胶为例,中国半导体光刻胶市场规模全球最大,市场规模约占全球比重的32%,但严重依赖进口。美日韩供应商占据着全球半导体光刻胶的主要市场份额,市占率超过了90%。另外,从集成电路材料的细分领域来看,由于子行业在技术上的差异较大,导致各个细分材料的行业龙头各不相同。全球前五的硅片厂商分别是日本信越化工、日本SUMCO、台湾环球晶圆、德国SILITRONIC和韩国LG SILITRONIC。基板龙头企业主要是日本的Ibiden、神钢和京瓷、韩国的三星机电、财经类英语词汇每日十词(316)循环播放,台湾地区的UMTC等公司。

  图18:中国半导体设备国产化情况(资料来源:盛美公司招股说明书、前瞻产业研究院)

  根据SEMI报告显示,2016年集成电路材料市场规模约440亿美元,其中晶圆制造材料市场规模为247亿美元,封装材料市场规模为196亿美元,相较2015年分别增长3.1%和1.4%。在晶圆制造领域中,硅片的市场规模占比最高,约为34.33%。在封测材料中,有机基板的产业价值最高,2016年占整个封测材料的42.27%。根据国内材料厂商的技术水平、全球竞争格局以及国产化等因素来看,前期成长确定性较高的为靶材、封装基板、CMP曝光材料、硅片等领域,光刻胶技术由于和海外一流水平差距较大,相对其他材料仍需较长时间实现国产替。

  图19:2013-2016全球晶圆制造及封装材料细分市场销售规模(单位:亿美元)(来源:SEMI、方正证券研究所)

  图20:中国集成电路材料相关上市公司(资料来源:格菲资本根据公开资料整理)www.ahj31.cn