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干货!全面解析中国半导体产业前景 - 半导体新闻 - 电子发烧友网

作者:admin 来源:未知 发布时间:2019-05-31 15:19

同时,基于人工智能、汽车电子、物联网、工业控制、5G通信等创新还在持续,从全球龙头近期财报及展望来看,全球半导体产业第四次转移大势所趋,中国半导体产业崛起天时、地利、人和!根据世界半导体贸易协会(WSTS)统计,2016年全球半导体市场规模同比增长1.1%达3389亿美元,其中集成电路市场规模为2767亿美元,占比达81.6%。进一步看细分占比情况,微处理器、逻辑芯片、存储器、模拟电路市场规模分别占半导体市场的19%、28%、22%、13%。从近期世界半导体贸易协会(WSTS)及美国半导体行业协会(SIA)的公布来看,2017年全球半导体产值增速连续上修,由上半年的11%上修至17%,存储器市场增速更是上修至50%。我们预计2017年全球半导体市场规模大概率超4000亿美元,存储器产值有望超1100亿美元,成为占比最高的集成电路细分品种。3、封装测试:是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封,使芯片电路与外部器件实现电气连接,并为芯片提供机械物理保护,并利用集成电路设计企业提供的测试工具,对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。从产值分布来看,电子设备及半导体产业产值呈倒金字塔分布,由下游电子产品半导体器件芯片半设备材料,产值越来越小,技术难度及行业壁垒越来越大。根据WSTS最新发布数据,2017年全球半导体销售额同比增长21.6%至4122亿美元,历史首次突破四千亿美元!其中Q4及12月同比增速仍保持在22%以上,尚未出现增速下行情况,我们预计2018年全球半导体仍将维持高景气度。全球半导体营收于2000年时超越2000亿美元门槛,历经10年时间,于2010年达3000亿美元纪录,如今随着半导体应用更为广泛,只花七年就可望再增加千亿美元规模。同时SEMI统计17年全球半导体设备支出达到570亿美元,较上半年的预测金额增加20.7%,同比增长达38%,主要动能来自存储器与晶圆代工增加投资,明年支出预估也从500亿美元上修至630亿美元,可望连续2年创新高纪录。目前全球晶圆厂预测追踪中的晶圆厂设厂计划,2017年有62座,2018年有42座,其中许多会在大陆,带动大陆近2年设备支出将大幅成长。硅片剪刀差是本轮半导体景气周期核心驱动因素,愈演愈烈。从目前来看剪刀差将愈演愈大,硅片大厂sumco等2018年报价提高,且2019年还会继续涨价;第三大厂环球晶2019年产能被包完,2020年产能已有大单,剪刀差至少持续至2020年。2016-2017年剪刀差的持续扩张,半导体硅片涨价对半导体芯片的价格传导、引发行业晶圆产能降阶抢夺,引发整个半导体产业链传导作用意义深远,很难去估量对行业所带来的巨变,因为这个剪刀差形成的时间周期从2008年以来,酝酿时间长达8年,并且从硅片涨价到传导半导体晶圆厂,从12寸蔓延到6寸,时间周期仅有3个月,剪刀差的开口扩张速率上行迅猛。具体到产能数据,17-19年保持缺口是确定性事件。我们结合各厂产能数据、扩产计划进行统计,按照19年扩产项目满产情况,保守估计17-19年缺口继续放大,月缺口至少达19、37、44万片!我们认为,在涨价的初期,硅片涨价最先传导到前端制造环节,再依次传导到后端制造的封装和测试环节,看好存储器、晶圆前端制造、易耗品,以存储器为代表的通用型芯片将成为最受益品种。为什么最看好存储器?评判本轮涨价品种谁是最大赢家,需要从需求周期、涨价周期和中国大陆12寸晶圆新增产能建设周期进行综合评估。最受益品种的关键在于需求和供给满足完整全闭环条件,存储器的必需性、通用性决定了厂商能够将上游晶圆制造成本上行有效传导给下游终端厂商、客户,而高性能需求升级、服务器升级、物联网、汽车电子等新需求的出现无疑再添一把柴,加速缺货和涨势的形成。我们可以清晰看到,从第一款半导体集成电路芯片发明以来,直接推动着信息技术发展,我们一共经历着3个完整的发展周期,目前正在进入第4个发展周期。1、第一波:1970s-1990s,全球半导体的硅含量从6%提高到23.1%,下游需求推动为个人电脑、大型机等,随后进入稳定期。这一时期,全球半导体销售产值从5亿美金到首次突破1000亿美金大关;3、第三波:2010年到2016年,全球半导体硅含量从21.1%提高到26.4%,下游需求推动的力量是智能手机为代表的移动互联网产品,随后进 入稳定期,在这一时期,全球半导体销售产值从2180亿美金增长至3300亿美金;存储器芯片是全球半导体硅含量提升周期的抓手:我们统计了1990-2016年以来,全球存储器芯片销售产值和全球半导体硅含量的关系,通过下图,我们可以认为存储器芯片是全球半导体硅含量提升周期的抓手,每一次硅含量提升周期的上升周期和下降周期基本和全球存储器产值相对应。在2016年底中国存储峰会上,大基金再次强调:中国的存储产业跟国际上还有很大的差距,尤其在存储芯片方面差距更大。中国这几年进口集成电路超过了石油,2015年集成电路进口额达到2307亿美元,其中存储进口占整个集成电路进口的1/4。中国有这么大的存储市场,如何发展中国存储产业,这是摆在我们产业界最大的课题。我们一直在呼吁n 要把存储器作为国家战略,因为中国有这么大的市场需求;从信息安全、产业安全角度考虑,我们也应该把存储器作为国家战略、要建设存储器产线。根据赛迪顾问数据,2015年,中国大陆半导体存储器的市场规模2842.7亿人民币,全球市场份额达到54.1%,而中国目前存储器几乎全部依赖进口。在企业级存储、消费级存储容量快速提升等因素驱动下,未来5年以上将保持超高成长性。大力发展存储器也是信息安全和产业安全的战略需要,唯有在存储器等核心芯片领域具备自主可控能力,才能确保国防及信息安全。而参考日本、韩国半导体崛起的经验,存储器领域也是国家半导体产业崛起的最佳切入点。1980年代开始,日本厂商以大量投资、大量生产的策略,通过采取基于DRAM的IDM商业模式在全球半导体市场获得了领先地位;韩国的半导体企业,在政府政策和大财团的推动下,集中所有的资源对储存芯片行业进行了投资,最终从日本企业手里拿到了世界第一的宝座。低功耗将成为物联网时代MCU核心竞争力:当前市面上各种移动电子产品最令人诟病的一点莫过于需要频繁充电,各家智能手机/手环厂商都在努力的降低功耗,提升续航能力。对于物联网世界里数量更为庞大的无线传感节点,功耗和续航时间更是直接关系到产品的可行性。通常这些节点需要24小时处于连接状态,这对MCU的功耗提出了非常高的要求。特别是一些像在隧道或者桥梁中的检测传感器,对电池续航能力的要求通常达到十年以上。因此,低功耗将成为MCU的核心竞争力。物理极限是硅材料限制所在。过去几十年半导体都是以硅材料为基础的工艺发展起来,在半导体工艺演进到28nm以下时,随着晶体管尺寸的缩小,源极和栅极间的沟道也在不断缩短,当沟道缩短到一定程度的时候,量子隧穿效应就会变得极为容易,现有的CMOS工艺已经逐渐接近硅基材料的物理极限,目前主流观点认为硅基材料的物理极限在5nm。一直以来依靠等比缩小驱动的集成电路技术发展模式将面临难以逾越的障碍,未来半导体技术要实现质的突破将转向依靠材料的创新。半导体技术密集的行业属性决定行业大部分时候是强者恒强的格局,马太效应显著,只有当全球半导体行业发展出现新的机遇时,行业追赶者才有机会崛起,即天时,半导体面临新的行业机遇往往来自:新需求、新工艺、新模式以及技术放缓;半导体属于高壁垒行业,在新需求(产品、市场)、新工艺、新模式的背景下,市场格局还没有定型,给新进入者和追赶者提供了较好的发展契机。技术壁垒一直是半导体落后者追赶领先者的障碍,行业技术进步放缓意味着追赶者与领先者的差距在缩小,行业追赶者在技术层面的技术劣势在逐步减小。以AI、物联网、汽车电子为驱动因素的第四波硅含量提升周期到来,带来新市场新机遇。过去十年,半导体行业主要围绕以手机为代表的各种移动终端发展。因为中国半导体起步晚,而海外龙头公司的竞争格局已经形成,想要追赶难度很大。而现在处于上一个需求周期进入成熟期,而新的需求将要爆发的时间点,给我们带来了更大的空间和更多的机会。摩尔定律的放缓有助于缩小技术差距。摩尔定律是20世纪60年代以来科技史快速发展的核心驱动力,IC电路的集成度和性能都遵循着摩尔定律快速发展,处于技术快速迭代期,这一时期追赶者与领先者差距难以缩小。(注:摩尔定律即,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。)近年来,一方面,受技术工艺,成本以及功耗等因素的制约,摩尔定律开始放缓。仅有三星、英特尔、台积电等少数巨头能够承担巨额研发维持摩尔定律进展,28/14 nm的高性价比拐点为大陆半导体产业的持续追赶带来长周期机遇。另一方面,集成电路产业开始更加贴近应用,物联网等一系列产业的兴起,将带来芯片的多元化需求,意味着眼于晶体管数量并不能完全满足市场需求。这给大陆的追赶者更长的学习时间窗口,有助于缩小与领先者的距离。2016年,中国半导体需求位居全球第一,超过1/3。但是中国半导体产业供需严重不匹配,供给方面,大陆供给全球的半导体产品和服务的市占份额仅为 4%,存在很大的供需缺口。巨大的供需缺口意味着巨大的成长和国产替代空间,将倒逼整个半导体行业的发展。目前集成电路自给率仅为三成,进口额高居不下:作为全球最大的集成电路消费国家,我国集成电路市场仍严重依赖进口。中国集成电路产值不足全球7%,而市场需求却接近全球1/3。2016年我国集成电路消费市场规模达11,986亿元,但当年国内集成电路产业销售额仅为4,336亿元,自给率仅为36%。2016年,中国集成电路进口额高达2271亿美元,连续4年进口额超过2000亿美元。同时集成电路出口金额为613.8亿美元,贸易逆差达1657亿美元。集成电路进口总额已超过同期原油进口额,成为我国第一大进口商品。政策支持不断。集成电路作为信息产业的基础和核心,是国民经济和社会发展的战略性产业,国家给予了高度重视和大力支持:2000年以来,国家先后出台《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》、《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》等鼓励政策,设立了国家科技重大专项,指导制定了《集成电路产业十二五发展规划》等,国内集成电路产业发展环境持续得到优化。为进一步加快集成电路产业发展,2014年6 月出台的《国家集成电路产业发展推进纲要》进一步突出企业的主体地位,以需求为导向,以技术创新、模式创新和体制机制创新为动力,突破集成电路关键装备和材料瓶颈,推动产业整体提升,实现跨越式发展。大基金引领万亿资金持续投入、加快转换产值。2014年国家集成电路产业投资基金成立正式拉开中国半导体集成电路领域的大投入,目前统计来看截止17H1一期规模达1387亿元,撬动地方产业基金达5145亿元,加上二期规模有望接近万亿,只以线性来看,将迎来5到10倍的转换效率提升。我们对目前大基金投资项目进行梳理,除表中所列外,近日大基金与长电科技、雅克科技、景嘉微等企业继续就入股、收购、募投项目等达成意向协议,有望快速落地。目前大基金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,实现了全产业链布局。地方集成电路产业投资基金总规模已接近4000亿。除了国家大基金扶持行业龙头,各地也纷纷推出地方版集成电路扶持政策,通过设立投资基金,重点支持地方龙头企业在集成电路领域进行整合做大,如上海集成电路产业基金合作备忘录已于2016年4月签约,首期募集资金285亿元,旨在推动上海路产业尤其是集成电路制造业加速发展,加大产业整合步伐,形成产业集聚;安徽提出2017年省内集成电路产值达300亿元以上,2020年总产值达600亿元,支持合肥等市建立集成电路产业发展基金等。据不完全统计,各地方政府的投资基金(已经成立+宣布设立)总计规模已接近4000亿元。国家和地方基金的落地实施极大带动了集成电路的投资与产业整合, 为产业发展破解融资瓶颈提供了保障,有力促进了集成电路行业的可持续良性发展。国家鼓励类产业政策和产业投资基金的落地实施,为本土集成电路及其装备制造业提供了前所未有的发展契机, 有助于我国集成电路装备业技术水平的提高和行业的快速发展。人才流入加速行业崛起,大陆对人才的吸引力也越来越强:半导体产业基础可以靠并购,但是产业先进则需要靠优秀人才。近年来,IC界海外人才纷纷回国工作、创业,为大陆大陆半导体发展注入了强大动力。中国大陆高素质人才占比不断提高,保障了充沛的人才供给。其中研究生占比,特别是理工科研究生占比不断提高。2004年,中国研究生毕业生数量是15万人左右,到2015年当年度研究生毕业数量达到55万人左右,研究生占比本科毕业生比例在7%左右;2004年中国理工类研究生数量是11.7万,占比研究生总数比例是78.12%,随着扩招,以及加入WTO后对于复合型人才的需求,理工类研究生占比比例维持在60%左右。另一方面,大陆对人才的吸引力也越来越强。相比于以前,中国大陆半导体经过了数十年的发展,已经形成了一个比较好的发展环境,出现了一些具有潜力的优秀公司,现在管理人才和技术人才来大陆有了更好的平台,更高的薪酬和福利。除先前展讯挖走联发科手机芯片部门前最高主管袁帝文之外,前华亚科董事长高启全跳槽到大陆紫光集团。此外大陆也积极引进硅谷、台湾的半导体人才,提供了相当具有薪酬和其他配套福利。半导体产业的发展,天时、地利、人和,缺一不可。而我们认为,中国大陆半导体产业已经到达一个向上突破的临界点。现在这个时点,中国半导体行业已经具备了天时地利人和,产业崛起大势所趋。※ 生产与制造主要模式在采购设备和原材料进行加工,对产品的设计和渠道没有大的话语权,拥有较低附加价值。 然而,我们会在此后分析,半导体产业具有独特的微笑曲线。过去十年左右,电子产业链国际分工中,大陆主要承担电子终端的组装,大陆半导体由于市场的天然优势,而在在技术、资金等生产要素存在明显的相对劣势,因此在半导体产业的国际分工中主要是封测领域比较突出。在美国完成产品设计、设备研发生产,原材料由日本提供,在美国、韩国、中国台湾完成制造生产,在台湾、新加坡完成封装测试,最后在中国完成模组和终端产品组装,是过去电子终端、半导体产业典型的国际分工模式。通过自主研发先进封装和海外并购整合,中国大陆封测市场迅速壮大,份额跃居全球第二。国内封测前三的公司是长电科技、通富微电、华天科技,其中长电科技在全球排在第六,长电蛇吞象收购星科金朋后一举成为全球第三大封测厂(日月光将和矽品合并),仅次于日月光和安靠,通富微电收购AMD封测子公司之后也成为全球封测厂商前十。产业并购方面:封测行业作为半导体行业的先锋,在大基金的助力下已经完成了一系列的产业并购。长电科技收购新加坡的星科金朋,华天科技收购美国的FCI,通富微电收购美国的AMD公司封测厂等,全球封测业务进一步向中国大陆聚集。在半导体产业飞速发展的背后,IC设计和制造方式一直在进行调整,IC设计公司快速兴起。在IC设计过程中,首先要进行规格制定,也就是根据下游产商的需求进行定制化的过程。定制化意味着优质的IC设计公司将具备很高的业绩弹性,一旦某个细分领域需求增加,相关公司将会在短期获得大规模增长。AI、IoT、汽车电子时代将带来海量终端应用,不同于互联网时代,物联网等产业具备长尾特性,应用领域更加广泛和发散,需求上具有少量多样的特点。这对于定制化服务的IC设计厂商来说,具有更多崭露头角的机会,IC设计公司在找到合适的客户和商机,即使是一个非常小的领域就足以让各家公司在营收和获利表现上迈上新的台阶。目前全球主要的晶圆厂产能主要分布在美国、韩国、日本、台湾和大陆,按照地域角度划分,截止2015年大陆拥有全球10%左右晶圆厂产能,但按照真实国产化率来算(三星、海力士、英特尔纷纷在华设厂),大陆本土公司拥有的晶圆厂占全球产能不到2%。中国大陆晶圆建厂高峰到来,2017-2020年拟新建晶圆厂占全球的42%:根据国际半导体协会(SEMI)所发布的近两年全球晶圆厂预测报告显示,2016至2017年间,综合8寸、12寸厂来看,确定新建的晶圆厂就有19座,其中大陆就占了10座。SEMI更预估2017年到2020年的四年间,将有26座新晶圆厂投产,成为全球新建晶圆厂最积极的地区,整个投资计划占全球新建晶圆厂的42%,成为全球新建投资最大的地区。目前大陆制造领域情况:12英寸集中扩建,8英寸订单满载,6英寸面临转型。整体来看目前大陆已投产12寸线月产能达46万片(含外资、存储器),全球占比约9%;已投产8寸线月产能达66万片(含外资),全球占比达12.8%。2016-2020年新增12寸线规划产能在100-110万片/月。由于Foundry厂的工艺进步迭代以及新工艺指数级的研发投入的提升,行业壁垒越来越高,导致行业集中度逐渐提升,台积电一家全球市占率超过50%,基本垄断了客户外包的最先进工艺的订单(苹果等),目前行业CR10》90%,非常集中。半导体材料市场概述。根据SEMI统计数据,2015年全球半导体材料市场规模达到434.2亿美,预计2016年市场规模达到436.8亿美元。中国半导体制造材料市场2011年已经超过北美成为全球第四大市场,之后一直保持高速增长,预计2017年将进入全球前三。2015年我国半导体材料整体产业规模超过220亿元,其中晶圆制造材料119亿元,封测材料102亿元,相比较国内半导体晶圆厂和封测厂巨大的需求,国内的半导体材料还有很大的供给缺口。整体来看我国半导体材料本土公司起步较晚,但发展很快,特别是在最近几年我国半导体材料行业在一些领域已经取得了突破性进展,比如靶材、抛光液等,已经达到国际水平。我国半导体硅片行业起步较晚,目前有十家左右硅片企业,技术达到200mm尺寸,主要有有研半导体、金瑞泓、上海新傲、南京国盛、河北普兴、上海新晟等,目前出具产业化能力。300mm硅片领域,国内上海新晟和有研半导体比较领先,上海新晟2015年开始推进40-28nm工艺300mm大硅片项目,预计今明两年开始逐步量产。光刻胶材料是微细加工技术的关键性材料,光刻胶按显示的效果,可分为:(1)正性光刻胶,显影时未曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相反,(2)负性光刻胶,显影时曝光部分溶解于显影液,形成的图形与掩膜版相同。溅射属于物理气相沉积技术的一种,它利用离子源产生的离子,在高真空中经过加速聚集,而形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体即为溅射靶材。半导体靶材的核心技术主要包括:(1)金属提出技术,纯度要求做到99.999%,(2)金属微观结构控制技术,(3)异种金属高端焊机技术,(4)精密加工、清洗和加工技术。SEMI上修今年全球半导体设备支出预估将达550亿美元,较今年上半年的预测金额增加20%,较去年则成长达37%,主要动能来自存储器与晶圆代工增加投资,明年支出预估也从500亿美元上修达580亿美元,可望连续2年创新高纪录。目前全球晶圆厂预测追踪中的晶圆厂设厂计划,2017年有62座,2018年有42座,其中许多会在大陆,带动大陆近2年设备支出将大幅成长。受益于晶圆投资建设高峰,中国半导体设备市场规模有望不断创新高。中国市场2016年半导体设备市场规模64.6亿美元,同比增长31.8%,全球增速最快,成为仅次于台湾和韩国的第三大半导体设备市场。大陆在半导体装备上的投资主要是国内公司加大了投入,其中领头的有中芯国际、华虹半导体等代工龙头,也有长江存储、合肥睿力(长鑫)、福建晋华等新兴存储项目。中国2017年预计市场规模为68.4亿美元,同比增长5.9%,市场规模排在韩国和台湾之后。2018年中国半导体设备的市场规模有望迎来爆发,达到110.4亿美元,同比增长61.4%,一跃成为仅次于韩国的第二大半导体设备市场。所需专用设备主要包括晶圆制造环节所需的光刻机、化学汽相淀积(CVD)设备、刻蚀机、离子注入机、表面处理设备等;封装环节所需的切割减薄设备、度量缺陷检测设备、键合封装设备等;测试环节所需的测试机、分选机、探针台等;以及其他前端工序所需的扩散、氧化及清洗设备等。这些设备的制造需要综合运用光学、物理、化学等科学技术,具有技术含量高、制造难度大、设备价值高等特点。从价值量占比来看,晶圆制造环节的工艺难度远高于封测的难度,因此晶圆制造设备的价值量也远高于封测设备,晶圆制造设备的价值量占比超过75%。国内半导体设备保持较快增速,有望加速国产替代。根据中国电子专用设备工业协会对国内35家主要半导体设备制造商的统计,2017年1-6月,半导体设备完成销售收入36.77亿元,同比增长27.6%,相当于去年全年半导体设备销售收入的64.1%。预计2017年全年主要半导体设备制造商销售收入将增长33%左右,达到76.5亿元左右。国产设备占比较低,进口替代空间大:2016年国产设备占国内半导体设备市场的份额约为13.35%,连续4年下滑。在进口设备种类方面,占进口金额比例较大的主要为CVD、刻蚀机、光刻机和键合机,前三者为制造环节的核心设备,技术门槛高,单台价值量大,键合机为封测环节用设备。同时我们也看到部分领域国产设备市占率提升明显,先进封装制程中的高端工艺设备、刻蚀机、PVD、光刻机、清洗机等关键设备已经基本实现国产化,产品性能达到国际先进水平。