美国制裁近乎疯狂,突破芯片封锁,这6个人居功至伟

美国制裁近乎疯狂,突破芯片封锁,这6个人居功至伟,第1张

你很难想象我国的芯片产业走得有多艰难!

30年前,日本芯片全球占有率高达53%,美国仅37%,这辉煌让美国愤怒,美国将日本按在地上摩擦,逼迫日本连续签订两次不平等半导体条约,内部核心资料全被美国中情局带走。日本用22年时间,举国之力发展起来的支柱产业,就这样被美国搞垮了,经济被拖入泥沼,永无翻身可能。

类似的拙劣行径,美国人正在故伎重施,一系列所谓“制裁”正发生在华为、中芯国际等民族企业身上!

2019年5月15日,美国一纸禁令,限制美国企业为华为提供零部件和服务。时隔一年,第二轮“追杀令”升级,只要是使用了美国技术的企业,任何一家都不准为华为制造芯片,自此彻底掐断了华为的芯片代工之路。

作为芯片制造的关键设备,中芯国际早在2018年便耗资1.2亿美元从ASML定制了一台EUV光刻机,而美国却从中作梗,限制相关设备出口我国,时隔4年,这台光刻机才有机会交付。

前车之鉴,后事之师!面对美国封锁,我们势必要走出一条产业自强之路!

也恰是在这样的时代背景下,一群 科技 志士前赴后继,毅然决然踏上这条“中国芯”振兴之路。

一、中国半导体教父——张汝京

他,年少留学国外,学成后毅然归国报效中华。五次创业,被陷害,再重来,凭借一己之力把中国送进尖端芯片 科技 赛道,他就是中芯国际创始人——张汝京。

1997年张汝京离开最顶尖的芯片制造企业——德州仪器,回到中国开始创业。短短3年时间,势头直逼台积电。台积电坐不住了,利用关系收购了张汝京的公司。之后,张汝京又在中国香港注册了一家新公司——中芯国际。

这次,张汝京不仅从台湾带回300骨干,还像传教士一样,横穿美国东西两岸宣讲,召唤了100多位在美华人回国。他深知,在中国半导体产业,人才比资金更紧缺。

中芯国际用3年时间,将大陆芯片水平拉快了30年。

商场如战场,2002年,中国台湾向发送了撤资警告,否则就要赔款1500万台币。张汝京不予理会。气急败坏的台湾当局撤销了张汝京的台湾户籍,甚至把他列入通缉名单。

你方唱罢我登场,台积电也闻讯杀了过来,下手更狠。张汝京被迫离开中芯国际,还签下3年内不能从事芯片工作的竞业协议。离开的那一天,张汝京在厂区来回转悠了3小时,看着9年来为之付出一切的一草一木,心里五味杂陈,最后对着送行的工人说了三个字“别趴下”

3年期满,张汝京开着10年前那辆破旧的白色福特,再次回到芯片行业。中国芯片产业在他的带领下,已经完成了从低端到高端的跨越。这次,他转移了目光,将个人精力投向中国芯片的另一个弱项——“硅”元素。

当产能达到12万片每月后,张汝京将公司交给了国资的上海硅产业,继续奔赴另一个赛道——IDM。

2017年,倪光南院士代表国家,为张汝京颁发了中国半导体产业终身贡献奖。

二、芯片届的“堂吉诃德”——倪光南

倪光南,1939年出生。大学毕业时,以脉冲编码通讯为题,写出极其创新的观点,震惊导师。1981年,加拿大国家研究院寄来邀请,倪光南待了两年就回国了,拎着他自掏腰包购买的核心机器和电路芯片。要知道,彼时他在加拿大的年薪是4.3万加元,比国内工资高出整整70倍。

面对家人朋友的不理解,倪光南说:“如果我不回来,此后我所做的一切,不会对中国制造有所帮助”

1984年,一个商人敲响了倪光南的门,这个人就是柳传志。科学家和商人最大的区别是,一个终身立志振兴中国 科技 ,一个只想赚钱。

1985年,第一期联想式汉卡成功研发并投入市场,倪光南先后更新了8个型号,成为公司的核心技术。直到1994年,联想从一个初始资金只有20万的小公司,变成销售额高达47.3亿元的龙头企业。

极具前瞻性的倪光南主张由联想公司牵头,成立国家投资计划,研究中国自主制造芯片技术,但身为商人的柳传志不愿冒这个险,两人之间的矛盾不断升级。

1995年6月,柳传志决定放弃这颗“ 科技 棋子”,着手市场贸易。董事会当场宣布解除倪光南的一切职务,柳传志说得声泪俱下,感谢倪光南的付出,却绝口不提让倪光南留下。倪光南被迫离开后,他主持的一系列中国自主研发芯片计划也被迫叫停。

时至今日,全球芯片市场风云变幻,我们也看懂了倪光南的目光深远。如果当时走倪光南的技术路线,今天的联想和中国半导体产业,又会如何?

为了中国芯片,倪光南没日没夜奔走,82岁高龄的他,租住在北京的房子里,身边没有人照顾,只有他挚爱的科研相伴。一年超过300天沉浸在科研中,节假日都舍不得休息。

当被问到什么时候停下来,倪光南答到:“发现自己帮不上别人忙的时候”

三、芯片奇才——梁孟松

玩技术的人都有瘾。梁孟松就是一个典型的技术大佬,深耕半导体行业35年,取得四百多项发明专利。有人说他是半导体领域的科研狂人,而老东家却视他为“投奔敌营的叛将”。

从台积电到三星,再到中芯国际,每一次跳槽都引起业界震动;不仅改变了入职企业的发展轨迹,更是凭一己之力牵动着整个半导体行业的竞争格局。

梁孟松在中芯国际上任后,开启了一系列猛虎 *** 作。不到一年时间,将28nm制程的良品率从60%提升至85%以上;2019年,将14nm制程正式量产,良品率从3%飙升到95%以上;一年后,28nm、14nm、12nm,以及N+1技术均已进入规模量产;7nm技术的开发已经完成,5nm和3nm技术也在有序展开。

在梁孟松的带领下,中芯国际用3年时间走完台积电10年的路。

美团王兴CEO曾对梁孟松表达过敬意:“梁孟松先生将中芯国际的全部收入,分文未取,全部捐给了中国的教育基金会,不为挣钱,就是要争一口气,牛!”

我们将梁孟松的职业生涯摊开了看,会发现他的目标非常清晰,无关金钱无关职位,从始至终他想要的东西就只有一个——高端芯片开发项目的主导权。

四、中国 科技 界、政治界的双重战士——江上舟

江上舟的履历跟前几位不太一样,他四十岁完成博士学位,回国进入仕途,执政期间成绩斐然,一直身兼数职超负荷工作,朱镕基同志曾对他说:“将3万多搬迁农民安置好,你要白一半头发”。曾任三亚市副市长,上海市经济委员会副主任,上海市副秘书长等,是当时执政官员中少有的懂半导体的。

作为一名战略型科学家,他想的从来不是走哪一步,他下的是一整盘棋。

说到江上舟,还有一个不得不提到的人——张汝京。当年邀请张汝京到上海来建厂的人就是江上舟。2000年,张汝京带领300名半导体工程师来到上海,中芯国际就此成立。后来,台积电开始起诉中芯国际,纠缠不清的官司让中芯国际长期处于亏损状态,濒临破产。

2009年,张汝京被迫出局,江上舟放弃政府身份,临危受命,成为中芯国际董事长。此时的江上舟已经患癌7年,他的身体早已不允许他承担如此繁重高压的工作,但江上舟还是义无反顾挑起了这个担子。很快,中芯国际由亏损转到盈利,甚至还有能力收购武汉新芯。

出师未捷身先死,长使英雄泪满襟。

2011年6月27日,江上舟因肺癌去世,生命永远停在64岁。去世前一周,他还在用手机主持董事会。

五、中国芯片 历史 上“最强猎头”——俞忠钰

俞忠钰,1958年毕业于北京大学物理系,是新中国培养的第一代半导体专家。没有人比他更了解中国半导体产业的问题所在。当年他带队去国外顶尖的芯片制造公司——德州仪器考察,在接待团队清一色的外国人当中,欣喜地发现了一张中国面孔,这个中国小伙就是张汝京。

当时的中国半导体行业百废待兴,临走时俞忠钰专门拉着张汝京的手,给了他一封口头offer,“我们在北京等你!”

这一句话,改写了一个人的命运,也改写了整个中国芯片史的命运。

六、“芯”时代的扫地僧——邱慈云

从1984年到1996年,邱慈云在贝尔实验室工作了整整12年。贝尔实验室是这个世界上培育诺贝尔奖获得者最多的研究机构,邱慈云的离开让很多人大跌眼镜。

2001年在张汝京的邀请下,他加入中芯国际,开始了半导体事业。相比于CEO身份,邱慈云更像一位研究员。他说话谦逊,语气平和,但这些都难以掩盖他在半导体产业取得的突出成绩。

作为一名职业经理人,邱慈云曾经带领华虹NEC、马来西亚Silterra、中芯国际三家公司扭亏为盈,2019年,他出任上海新升CEO,带领其走向新征途。

邱慈云为人低调,网上关于他的个人报道几乎为零。

74岁的张汝京、82岁的倪光南、70岁的梁孟松、64岁的俞忠钰、66岁的邱慈云,还有生命永远定格在64岁的江上舟,他们都是“中国芯”振兴之路上的播种者。他们是灯塔,是火炬。

这群民族战士,生在中国最穷困的时代,却放弃优渥生活,毅然决然报效祖国。就算伤痕累累,头发花白,也要为“中国芯”战斗到底。我们正在穿越一条隧道,走下去,曙光就在前方。

数以万计的中国芯片人接过这簇火苗,立志让中国芯的光辉照亮华夏每一寸山河!

谨以此文致敬为复兴中华做出努力的每一位中国芯片人。

这里是,关注我,一起做快乐且自信的中国人~

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1.1 第三代半导体 SIC 材料的性能优势

SIC 材料具有明显的性能优势。 SiC 和 GaN 是第三代半导体材料,与第一 二代半导体材料相比,具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等 性能优势,所以又叫宽禁带半导体材料,特别适用于 5G 射频器件和高电压功率 器件。

1.2 SIC 器件的性能优势

SIC 的功率器件如 SIC MOS,相比于 Si 基的 IGBT,其导通电阻可以做的更 低,体现在产品上面,就是尺寸降低,从而缩小体积,并且开关速度快,功耗相 比于传统功率器件要大大降低。

在电动车领域,电池重量大且价值量高,如果在 SIC 器件的使用中可以降低 功耗,减小体积,那么在电池的安排上就更游刃有余;同时在高压直流充电桩中 应用 SIC 会使得充电时间大大缩短,带来的巨大 社会 效益。

根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大 概可以减少整车功耗 5%-10%;这样可以提升续航能力,或者减少动力电池成本。

1.3.制约产业发展的主要瓶颈在于成本和可靠性验证

行业发展的瓶颈目前在于 SIC 衬底成本高: 目前 SIC 的成本是 Si 的 4-5 倍, 预计未来 3-5 年价格会逐渐降为 Si 的 2 倍左右,SIC 行业的增速取决于 SIC 产业 链成熟的速度,目前成本较高,且 SIC 器件产品参数和质量还未经足够验证;

SIC MOS 的产品稳定性需要时间验证: 根据英飞凌 2020 年功率半导体应用 大会上专家披露,目前 SiC MOSFET 真正落地的时间还非常短,在车载领域才刚 开始商用(Model 3 中率先使用了 SIC MOS 的功率模块),一些诸如短路耐受时 间等技术指标没有提供足够多的验证,SIC MOS 在车载和工控等领域验证自己的 稳定性和寿命等指标需要较长时间。

1.4 SIC 产业链三大环节

SIC 产业链分为三大环节:上游的 SIC 晶片和外延→中间的功率器件的制造 (包含经典的 IC 设计→制造→封装三个小环节)→下游工控、新能源车、光伏风 电等应用。目前上游的晶片基本被美国 CREE 和 II-VI 等美国厂商垄断;国内方 面,SiC 晶片商山东天岳和天科合达已经能供应 2 英寸~6 英寸的单晶衬底,且营 收都达到了一定的规模(今年均会超过 2 亿元 RMB);SiC 外延片:厦门瀚天天 成与东莞天域可生产 2 英寸~6 英寸 SiC 外延片。

2.1 应用:新能源车充电桩和光伏等将率先采用

SiC 具有前述所说的各种优势,是高压/高功率/高频的功率器件相对理想的 材料, 所以 SiC 功率器件在新能源车、充电桩、新能源发电的光伏风电等这些对 效率、节能和损耗等指标比较看重的领域,具有明显的发展前景。

高频低压用 Si-IGBT,高频高压用 SiC MOS,电压功率不大但是高频则用 GaN。 当低频、高压的情况下用 Si 的 IGBT 是最好,如果稍稍高频但是电压不 是很高,功率不是很高的情况下,用 Si 的 MOSFET 是最好。如果既是高频又是 高压的情况下,用 SiC 的 MOSFET 最好。电压不需要很大,功率不需要很大, 但是频率需要很高,这种情况下用 GaN 效果最佳。

以新能源车中应用 SIC MOS 为例, 根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大概可以减少整车功耗 5%-10%;这样可以提升 续航能力,或者减少动力电池成本。

同时 SIC MOS 在快充充电桩等领域也将大有可为。 快速充电桩是将外部交 流电,透过 IGBT 或者 SIC MOS 转变为直流电, 然后直接对新能源 汽车 电池进行 充电,对于损耗和其自身占用体积问题也很敏感,因此不考虑成本,SIC MOS 比 IGBT 更有前景和需求,由于目前 SIC 的成本目前是 Si 的 4-5 倍,因此会在 高功率规格的快速充电桩首先导入。在光伏领域,高效、高功率密度、高可靠 和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势,因此基于性能更优异的 SIC 材料的光 伏逆变器也将是未来重要的应用趋势。

SIC 肖特基二极管的应用比传统的肖特基二极管同样有优势。 碳化硅肖特基 二极管相比于传统的硅快恢复二极管(SiFRD),具有理想的反向恢复特性。在 器件从正向导通向反向阻断转换时,几乎没有反向恢复电流,反向恢复时间小 于 20ns,因此碳化硅肖特基二极管可以工作在更高的频率,在相同频率下具有 更高的效率。另一个重要的特点是碳化硅肖特基二极管具有正的温度系数,随 着温度的上升电阻也逐渐上升,这使得 SIC 肖特基二极管非常适合并联实用, 增加了系统的安全性和可靠性。

2.2 空间&增速:SIC 器 未来 5-10 年复合 40%增长

IHS 预计未来 5-10 年 SIC 器件复合增速 40%: 根据 IHSMarkit 数据,2018 年碳化硅功率器件市场规模约 3.9 亿美元,受新能源 汽车 庞大需求的驱动,以及光伏风电和充电桩等领域对于效率和功耗要求提升, 预计到 2027 年碳化硅功率器件的市场规模将超过 100 亿美元,18-27 年 9 年的复合增速接近 40%。

SIC MOS 器件的渗透率取决于其成本下降和产业链成熟的速度 ,根据英飞凌和国内相关公司调研和产业里的专家的判断来看,SIC MOS 渗透 IGBT 的拐点可能在 2024 年附近。预计 2025 年全球渗透率 25%,则全球有 30 亿美金 SIC MOS 器件市场,中国按照 20%渗透率 2025 年则有 12 亿美金的 SIC MOS 空间。 即不考虑SIC SBD 和其他 SIC 功率器件,仅测算替代 IGBT 那部分的 SIC MOS 市场预计2025 年全球 30 亿美金,相对 2019 年不到 4 亿美金有超过 7 倍成长,且 2025-2030 年增速延续。

2.3 格局:SIC 器件的竞争格局

目前,碳化硅器件市场还是以国外的传统功率龙头公司为主 ,2017 年全球市场份额占比前三的是科锐,罗姆和意法半导体,其中 CREE 从 SIC 上游材料切入到了 SIC 器件,相当于其拥有了从上游 SIC 片到下游 SIC 器件的产业链一体化能力。

国内的企业均处于初创期或者刚刚介入 SIC 领域 ,包括传统的功率器件厂商华润微、捷捷微电、扬杰 科技 ,从传统的硅基 MOSFET、晶闸管、二极管等切入 SIC 领域,IGBT 厂商斯达半导、比亚迪半导体等,但国内 当前的 SIC 器件营收规模都比较小 (扬杰 科技 最新披露 SIC 营收 2020 年上半年 19.28 万元左右);

未上市公司和单位中做的较好的有前面产业链总结中提到的一些,包括:

泰科天润: 可以量产 SiC SBD,产品涵盖 600V/5A~50A、1200V/5A~50A 和1700V/10A 系列;并且早在 2015 年,泰科天润就宣布推出了一款高功率碳化硅肖特基二极管产品,是从事 SIC 器件的较纯正的公司;

中电科 55 所: 国内从 4-6 寸碳化硅外延生长、芯片设计与制造、模块封装实现全产业链的单位;

深圳基本半导体 :成立于 2016 年,由清华大学、浙江大学、剑桥大学等国内外知名高校博士团队创立,专注于 SIC 功率器件,也是深圳第三代半导体研究院发起单位之一,目前已经开始推出其 1200V 的 SiC MOSFET 产品。

3.1 天科合达

天科合达是国内第三代半导体材料 SIC 晶片的领军企业: 公司成立于 2006 年 9 月 12 日,2017 年 4 月至 2019 年 8 月在全国股转系统挂牌转让,2020 年 7 月拟在科创板市场上市。

公司成长速度极快,2017-2019 年公司收入由 0.24 亿增长至 1.55 亿元,两年 复合增长率 154%。

营收构成:SIC 晶片占比约为一半

公司营收由三部分构成:碳化硅晶片占比 48.12%,宝石等其他碳化硅产品 占比 36.65%,碳化硅单晶生长炉占比 15.23%。

设备自制:从设备到 SIC 片一体化布局

公司以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料,采用物理气相传输法(PVT)生长 碳化硅晶体,加工制成碳化硅晶片;其中的碳化硅晶体的生长设备-碳化硅单晶 生长炉公司也能完成自制并对外销售。

行业格局与公司地位

公司地位:2018 年,以导电型的 SIC 来看,天科合达以 1.7%的市场占有率 排名全球第六,排名国内导电型碳化硅晶片第一。

3.2 山东天岳

1、半绝缘 SIC 片的领军企业: 公司成立于 2010 年,专注于碳化硅晶体衬底 材料的生产;公司产品主要在半绝缘型的 SIC 片。公司投资建成了第三代半导 体材料产业化基地,具备研发、生产国际先进水平的半导体衬底材料的软硬件 条件,是我国第三代半导体衬底材料行业的先进企业。

2、成长能力: 据了解,公司收入从 2018 年收入 1.1 亿左右增加至 2019 年超 过 2.5 亿总收入(其中也有约一半是 SIC 衍生产品宝石等),同比增长 100%以 上。公司的 SIC 片主要集中在半绝缘型,而天科合达主要集中在导电型。

3、华为入股: 华为旗下的哈勃 科技 投资持股山东天岳 8.17%。

4、生产能力( 公司采用的是长晶炉的数量进行表征):山东天岳的产能主 要由长晶炉的数量决定,2019 年产线上长晶炉接近 250 台,销售衬底约 2.5 万 片,预计年底前再购置一批长晶炉,目标增加至 550 台以上;

5、销售价格: 2018 、2019 年公司衬底平均销售价格大数大约在 6300 元/ 片、8900 元/片,预计今年的平均价格将会突破 9000 元,价格变动的主要原因 是 2,3 寸小尺寸衬底、N 型等相对低价的衬底销售占比逐步降低,高值的 4 寸 高纯半绝缘产品占比逐步提升导致单位售价提高。

6、技术实力: 山东天岳的碳化硅技术起源于山东大学晶体国家重点实验 室,公司于 2011 年购买了该实验室蒋明华院士专利,并投入了大量研发,历经 多年工艺积累,将碳化硅衬底从实验室的技术发展成为了产业化技术;山东天 岳除 30 人的研发团队外,还在海外设有 6 个联合研发中心;公司拥有专利近300 项,其中先进发明专利约 50 多项,先进实用性专利约 220 项,申请中的 发明专利约 50 多项。

3.3 斯达 半导

1、斯达 半导 97.5%的收入均是 IGBT, 是功率半导体已上市公司中最纯正的 IGBT 标的,2019 收入 7.8 亿(yoy+15.4%),归母净利润 1.35(yoy+39.8%), IGBT 模块全球市占率 2%,排名全球第八;

2、斯达半导在积极进行第三代半导体 SIC 的布局。 公司 SiC 相关的产品 和技术储备在紧锣密鼓的进行:

3、公司在未来重点攻关技术研发与开发计划:

主要提到三项重要产品开发:1、全系列 FS-Trench 型 IGBT 芯片的研 发;2、新一代 IGBT 芯片的研发;3、SiC、GaN 等前沿功率半导体产品的研 发、设计及规模化生产:公司将坚持 科技 创新,不断完善功率半导体产业布 局,在大力推广常规 IGBT 模块的同时,依靠自身的专业技术,积极布局宽禁 带半导体模块(SiC 模块、 GaN 模块),不断丰富自身产品种类,加强自身竞 争力,进一步巩固自身行业地位。

4、公司和宇通客车等客户合作研发 SIC 车用模块

2020 年 6 月 5 日,客车行业规模领先的宇通客车宣布,其新能源技术团队 正在采用斯达半导体和 CREE 合作开发的 1200V SiC 功率模块,开发业界领先 的高效率电机控制系统,各方共同推进 SiC 逆变器在新能源大巴领域的商业化应 用。

宇通方面表示,“斯达和 CREE 在 SiC 方面的努力和创新,与宇通电机控 制器高端化的产品发展路线不谋而合,同时也践行了宇通“为美好出行”的发 展理念,相信三方在 SiC 方面的合作一定会硕果累累。”

我们在之前发布的斯达半导深度报告中测算斯达在不同 SIC 渗透率和不同 SIC 市占率情境下 2025 年收入d性,中性预计 2025 年斯达在国内的 SIC 器件市 占率为 6-8%。 预计 2023-2024 年国内 SIC 产业链如山东天岳、三安光电等更加成 熟后,SIC 将迎来替代 IGBT 拐点,但是 IGBT 和 SIC MOS 等也将长期共存,相 信国内的技术领先优质的 IGBT 龙头斯达半导能够不断储备相关技术和产品, 极拥抱迎接这一行业创新。

3.4 三安光电

1、公司主要从事化合物半导体材料的研发与应用, 以砷化镓、氮化镓、碳 化硅、磷化铟、氮化铝、蓝宝石等半导体新材料所涉及的外延片、芯片为核心 主业,产品主要应用于照明、显示、背光、农业、医疗、微波射频、激光通 讯、功率器件、光通讯、感应传感等领域;

2、公司主业 LED 芯片,占公司营收的 80%以上,LED 是基于化合物半导 体的光电器件,在衬底、外延和器件环节具有技术互通性;

3、公司专注于化合物半导体的子公司三安集成,2019 年业务与同期相比呈 现积极变化:

1)射频业务产品应用于 2G-5G 手机射频功放 WiFi、物联网、路由器、通 信基站射频信号功放、卫星通讯等市场应用,砷化镓射频出货客户累计超过 90 家,客户地区涵盖国内外;氮化镓射频产品重要客户已实现批量。生产,产能 正逐步爬坡;

2)2020 年 6 月 18 日公司公告,三安光电决定在长沙高新技术产业开发区 管理委员会园区成立子公司投资建设包括但不限于碳化硅等化合物第三代半导 体的研发及产业化项目,包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产 业链,投资总额 160 亿元,公司在用地各项手续和相关条件齐备后 24 个月内完成一期项目建设并实现投产,48 个月内完成二期项目建设和固定资产投资并实现投产,72 个月内实现达产;

3) 三安集成推出的高功率密度碳化硅功率二极管及 MOSFET 及硅基氮化 功率器件主要应用于新能源 汽车 、充电桩、光伏逆变器等电源市场,客户累计超过 60 家, 27 种产品已进入批量量产阶段。

4) 三安集成 19 年实现销售收入 2.41 亿元,同比增长 40.67%; 三安集成产品的认可度和行业趋势已现,可以预见未来在第三代材料 SiC/GaN 的功率半导体中发展空间非常广阔。

3.5 华润微

1、公司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经营能力的半导体企业 ,产品聚焦于功率半导体、智能传感器与智能控制领域;

2、产品与制造并行: 公司 2019 年收入 57 亿元,其中产品与方案占比43.8%,制造与服务占比 55%,制造与服务业务主要是晶圆制造和封测业务;产品与方案主体主要是功率半导体,占比 90%,包括 MOSFET、IGBT、SBD 和FRD 等产品;

3、公司目前拥有 6 英寸晶圆制造产能约为 247 万片/年,8 英寸晶圆制造产能约为 133 万片/年,具备为客户提供全方位的规模化制造服务能力;

4、SIC 领域积极布局:在 2020 年 7 月 4 日,公司进行了 SIC 产品的发布会,发布了全系列的 1200V/650V 的 SIC 二极管产品,公司有望通过 IDM 模式在 SIC 材料的各个功率半导体产品领域深耕并持续受益于产品升级和国产替代。

3.6 捷捷微电

1、公司是国内晶闸管龙头,持续布局 MOSFET 和 IGBT 等高端功率半导体器件。 按照公司年报口径,2019 年功率分立器件收入占比 75%,功率半导体芯片收入占比 23%; 公司的功率分立器件,50%左右业务是晶闸管 (用于电能变换与控制),还有部分二极管业务,其余是防护器件系列(主要作用是防浪涌冲击、防静电的电子产品内部,保护内部昂贵的电子电路);

2、公司于 2020 年 2 月 27 日与中芯集成电路制造(绍兴)有限公司(简称“SMEC”)签订了《功率器件战略合作协议》,在 MOSFET、IGBT 等相关高端功率器件的研发和生产领域展开深度合作;公告披露,捷捷微电方保证把SMEC 作为战略合作伙伴,最大化的填充 SMEC 产能,2020 年度总投片不低于80000 片,月度投片不低于 7000 片/月。

3、公司长期深耕晶闸管和二极管等分立器件,这些客户和 MOSFET 和IGBT 等相关高端功率器件有重叠, 公司从晶闸管领域切入到 MOS 后,在这两个产品大类上也将积极应用第三代半导体 SIC,为后续提升自身器件性能和产品竞争力做好准备。

3.7 扬杰 科技

1、公司是产品线较广的功率分立器件公司 。公司产品主要包括功率二极管、整流桥、大功率模块、小信号二三极管,MOSFET,也有极少部分的 IGBT 产品。按照公司年报口径,2019 年功率分立器件收入占比 80%,功率半导体芯片收入占比 13.8%,半导体硅片业务占比 4.55%。

2、公司第三代半导体 SIC 器件 目前收入较少。公司积极布局高端功率半导体,筹备建立无锡研发中心,和中芯国际(绍兴)签订保障供货协议 ,持续扩充 8 寸 MOS 产品专项设计研发团队,已形成批量销售的 Trench MOSFET 和SGT MOS 系列产品。

3、SIC 产品目前占比小: 公司 2020 年 9 月公告,目前主营产品仍以硅基功率半导体产品为主, 第三代半导体产品的销售收入占比较小, 2020 年 1-6 月,公司碳化硅产品的销售收入为 19.28 万元。

4、我们认为同捷捷微电一样,公司是中低端功率器件利基市场龙头,虽然目前 SIC 产品的占比较小,主要是由于国内产业链成熟度的拐点刚刚到来;未来公司将积极布局各种基于 SIC 材料的功率器件,从而提高其产品性能并实现市场占有率持续稳步提升,打开业务天花板和想象空间。

3.8 露笑 科技

1、传统主业是 电磁线产品: 公司是专业的节能电机、电磁线、涡轮增压器、蓝宝长晶片研发、生产、销售于一体的企业,公司主要产品有各类铜、铝芯电磁线、超微细电磁线、小家电节能电机、无刷电机、数控电机、涡轮增压器和蓝宝石长晶设备等产品。 公司是国内主要电磁线产品供应商之一,也是国内最大的铝芯电磁线和超微细电磁线产品生产基地之一。

2、SIC 长晶设备已经开始对外供货: 露笑 科技 基于蓝宝石技术储备,经过多年研发已快速突破碳化硅工艺壁垒,在蓝宝石基础上布局碳化硅长晶炉和晶片生产。碳化硅跟蓝宝石从设备、工艺到衬底加工有较强的共同性和技术基础,例如精确的温场控制、精确的压力控制、精确的籽晶晶向生长以及基片加工等壁垒。 公司在多年蓝宝石生产技术支持下成功研发出碳化硅自主可控长晶设备,并在 2019 年开始对外供货 SIC 长晶设备。

4、公司布局 SIC 的人才优势: 公司引进具有二十多年碳化硅行业从业经验的技术团队,开展碳化硅衬底及外延技术研究,加码布局碳化硅产业。2020 年 4月,公司发布非公开募集资金公告,拟募集资金总额不超过 10 亿元,用于新建碳化硅衬底片产业化项目、碳化硅研发中心项目和偿还银行贷款。 随着公司碳化硅产品研发并量产,公司有望取得一定的市场份额。

5、与合肥合作打造第三代半导体 SIC 产业园: 2020 年 8 月 8 日与合肥市长丰县人民政府在合肥市政府签署《合肥市长丰县与露笑 科技 股份有限公司共同投资建设第三代功率半导体(碳化硅)产业园的战略合作框架协议》。包括但不限于碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目,包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产,项目投资总规模预计 100 亿元。

……

(报告观点属于原作者,仅供参考。作者:华安证券,尹沿技)

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众所周知,这两年因为中兴、华为事件,所以国产半导体国产替代被大家喊得越来越凶。当然事实也确实是如此,毕竟半导体是目前 科技 领域最不可或缺的高 科技 ,一旦被人卡脖子,只有掌握在自己手中,才能不被人卡脖子,那么国产替代的机会在哪里?可以从两个方面来看

一、从技术难度低的先发展起,比如封测

我们知道半导体尤其是大家常说的芯片,有三个主要流程,分别是封测、制造、设计。其中封测的门槛最低,国内也表现较好。

所以我认为国产替代,首先是从封测开始,因为门槛低,同时封测属于相对来讲劳动密集型的,这样国内是有优势的,另外大陆也有封测三强,台湾日月光更是全球第一封测企业。

二、再发展制造业,这个是基础

而在封测之后,再要发展制造业,毕竟制造业都是基础,目前国内技术最落后的,其实说起来还是制造,像封测、设计领域其实较之国际水平,并不差,但制造就差多了。

以台积电为例,目前已经进入7nm,今年会是5nm,但中芯国际才14nm,离5nm至少3-5年吧,并且台积电还在进步,3-5年之后,中芯国际肯定追不上,只能达到台积电现在的水平。

而设计领域是目前国内企业最多的,毕竟设计门槛说高不高,说低不低,在使用ARM、RISC-V等构架之后,设计门槛低多了,再加上投入也少,直接设计出来交给代工企业来生产,这就行了。

所以总体来看,半导体国产替代其实各个环节都是机会,毕竟目前在所有领域都是较为落后的,甚至上下游的材料,设备方面都落后,所有的企业在任何领域,有扎实的基础,都会迎来大发展的。

半导体行业在2019年日子并不好过,整个行业的公司业绩都不太好,严重依赖半导体行业的韩国人均GDP还出现了下降,半导体需求低迷,各类芯片出货量大幅下降,产业链的各个环节都受到了明显的影响。

但随幐5G时代的加速到来,将成为半导体行业拐点的催化剂,5G网络需要全产业链的支撑,包括5G基站、高速PCB以及相关的元器件,5G建设期大概三至五年,会首先带来相关行业的需求复苏。而由5G带来的技术升级,对相关新应用的的驱动,将会带来半导体行业的拐点。

未来几年,半导体行业将会重新进来景气周期,在这个过程中,整个产业链都有望获得复苏,从而带来预期差修复机会,对各细分行业的龙头公司来说,更有可能分享到行业增长的红利,从而带来业绩驱动和估值提升的双重利多预期。

挖掘半导体行业的机会,主要从这几个角度来思考:

第一,是芯片设计行业,芯片设计行业属于芯片产业链中的高附加值部分,包括高通、华为海思、三星、ARM、英特尔等公司,主要就是抢占了芯片设计制高点,通过积累的技术专利,最大化获得行业红利。在A股上市公司中,也有部分芯片设计公司,虽然不能与国际 科技 巨头抗衡,但在各自的细分领域具有明显的垄断优势。

第二,是国产化替代,虽然国内有些半导体公司,实力和美国先进公司尚有一定差距,但从过去几年的情况来看,未来半导体行业将会全面推行国产化替代,只有这样,才不会被西方国家掐脖子,这为很多具有竞争力的国内芯片公司提供了非常好的市场机会,比如在视频芯片方面,国产SOC芯片公司可以很好的替代美国英伟达的芯片。

第三,需补短板的环节,在半导体行业,我们目前在芯片设计方面已经有了海思等实力强大的公司,但在生产环节则不具优势,目前最具竞争力的是中芯国际,已经可以量产14nm制程的芯片,但更高技术的晶圆代工则需要借助于荷兰ASML的光刻机。未来我国将会投入更多技术和资金进行扶持,所以在光刻机方面有研发的公司,有预期支撑。

第四,优势环节公司,虽然在半导体产业链中,我国目前依然有些环节需继续追赶,但也有优势环节。比如说半导体封装行业,我国上市公司中有几家公司都在全球十大封测之列,虽然封测行业的毛利率和净利率都不高,但它是半导体最终成品的必须环节,这些公司具有很高的市场份额,一旦行业复苏,会明显受益。

从这四个方面入手,寻找行业中盈利能力最强、市占率最高、且一直在持续对开发进行投入的公司,这些公司将会进一步巩固自身在行业中的地位,在新一轮半导体行业上升周期中,业绩将会出现明显的改善,会获得半导体行业复苏和全面国产化带来的机会。

去年美国抵制华为事件,以及后来中美贸易战,国内集成电路产业“缺芯少魂”现状日益明显!其实早在2014年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,部署充分发挥国内市场优势,营造良好发展环境,激发企业活力和创造力,带动产业链协同可持续发展,加快追赶和超越的步伐,努力实现集成电路产业跨越式发展。随着近几年政策支持力度加大,集成电路,以及国产芯片发也势如破竹!今年1月中旬,中芯国际14nm生产线正式投产,提前一年实现量产,12nm亦开始客户导入。据中芯国际官网报道,中芯南方集成电路制造有限公司已于2019年第三季度成功量产第一代14纳米FinFET工艺,这是国内第一条14nm工艺生产线,成为中国内地最先进的集成电路生产基地。据悉,中芯国际从2015年开始研发14nm,目前良品率已经达到95%,意味着提前一年《国家集成电路产业发展推进纲要》完成了重要发展目标。

现状:中国连续多年成为全球最大的集成电路市场,占全球市场的需求比例逐年增加,2014年超过了全球市场的一半,2017年达到了全球市场的56.2%。集成电路是中国最大的单一进口商品,从2013年起连续第六年超过2000亿美元,2018年更是突破3000亿美元,是价值最高的进口商品。不仅如此,世界排名前20的集成电路企业中,三分之一的企业超50%的业绩来自中国,三分之二的企业30%的业绩来自中国,因此中国对全球大多数集成电路企业来说也是无可替代的重要市场,可见半导体国产替代空间巨大!

下面一张是国信证券半导体产业图可供挖掘:

在半导体行业当中,目前我们最有可能成长为国际主流的就是半导体封测行业,因为它最接近制造业的特征,需要大规模投资和大量的设备,土地,资金,我国在这些方面最有优势。在技术方面,半导体封测的技术发展不如半导体设计行业那么快,设备可以快速采购和研发升级,容易在庞大的国内市场需求下扩大生产规模和市场占有率,所以,聚焦我国已经具有庞大生产基础和市场基础的半导体封测行业,可能该行业能够最快速的产生类似台积电一样的世界一流企业,中芯国际,长电国际是目前的市场龙头企业,也最有发展潜力!

我国封测业未来展望,高级封测终将成为主流

近几年的海外并购让中国封测企业快速崛起,获得了技术、市场并弥补了一些结构性的缺陷。但是封测行业马太效应明显,海外优质并购标的显著减少,未来通过并购取得先进封装技术与市占率可能性很小,自主研发+技术升级将会成为主流。 我国封测行业未来发展方向应该由“量的增长”向“质的突破”转化。

量的增长:传统封装行业的特点是重人力成本、轻资本与技术。 半导体产业链三个环节中,设计对技术积累与人才要求最高;制造对资本投入要求高;封装产业对资本与人才要求相对较低,而对人工成本在三个环节中最 敏感。最终体现为设计和制造的附加值最高,封测的利润附加值最低。我国大陆 2018 年设计和制造合计占半导体销售额的 66%,封测占比 34%。台湾企业在全球封测市场占有率最高,但是 2018 年封测行业营收占台湾半导体市场总营收只有 19%,更多是利润来自于制造和设计。封装行业对人力成本最敏感,大陆封测行业上市公司 2018 年每百万营收需要职工数为 2.06 人,头部四家封测公司(长电、华天、通富、晶方)平均为 1.59 人,同期 IC 设计行业和制造行业(中芯、华宏)分别为 0.75 和 0.74 人。

后摩尔时代,在物理尺寸即将走到极限、制程技术不能带来有效的成本降低时,半导体硬件上的突破将会更加依赖先进封装技术。 因为先进封装更加灵活,不局限于晶体管尺寸的缩小,而是可以灵活的的结合现有封装技术降低成本;研发投入和设备投入也没有半导体制造资本支出高,这将成为延续摩尔定律的关键。

“质的突破”:传统封测由于技术壁垒低、同业竞争激烈,利润提高空间非常小,未来我国封测行业应该向利润附加值更高的高级封测转化,资本支出将取代人力成本作为新的行业推动力 。下一个半导体发展周期将依靠 AI、5G、IOT、智能 汽车 等新兴应用,这些新兴应用都对电子硬件有着共同的要求:高性能、高集成、高速度、低功耗、低成本。先进封装技术是解决各种性能需求和复杂异构集成需求等硬件方面的完美选择。

由于先进封装涉及中道晶圆制造所用技术与设备,利润附加值增长的同时资本和技术的投入也是远高于传统封测,先进封装资本支出类似于“晶圆制造”。先进封装涉及到晶圆研磨薄化、重布线、凸点制作(Bumping)及 3D-TSV 等制程,在制程中需要用到刻蚀、沉积等前道设备,这必然意味着大规模的资本支出,同时也意味着半导体中下游产业链业务分界模糊,相互渗透和拓展。例如 TSMC 推出的 InFO 集成扇出型高级封装和 CoWoS 晶圆基底芯片封装技术提供了一种除了 IC 设计业务外承包整个 IC 制造的商业模式,成功让 TSMC 拿到了 3 代苹果公司的订单;Intel 与 AMD 也已经推出嵌入式多芯片互连桥接(Embedded Multi-chip Interconnection Bridge, EMIB)技术,并成功运用在商业量产上,也就是英特尔的第八代 Core G 系列处理器。台积电 2016 年仅InFO 资本投入达 9.5 亿美元,而日月光 2016 年资本支出预计仅约 8 亿美元。与传统封装不同,先进封装资本支出才是核心驱动力。

A股核心标的介绍

(一)长电 科技 :封测龙头,管理层优化及大客户转单驱动公司成长

长电 科技 作为全球 IC 封测环节中的第一梯队企业,其分立器件以及集成电路封装测试业务已经涵盖全球主要半导体客户,且在先进封装方面亦不断向国际先进水平靠拢。2019 年,公司大刀阔斧的进行管理层优化整合,由经验丰富的中芯国际团队负责公司的产能优化和业务整合。2019 年 9 月郑力先生接任公司 CEO 及董事职务,郑力先生之前是恩智浦全球高级副总裁兼大中华区总裁,并承担多个高级管理职务,凭借其在集成电路领域近 30 年的经验,将带领长电 科技 迈向新的台阶。

此外,2019 年以来,受中美贸易摩擦影响,华为海思相关订单呈现加速转向中国大陆趋势。而长电 科技 作为本土规模最大,技术路线最丰富的半导体封测企业,毫无疑问将会是这一轮华为转单的最大收益者。

(二)华天 科技 :CIS+存储+射频,多维布局抢占先机

华天 科技 作为是一家本土前三、世界前十的半导体封装公司,主营业务覆盖全面,从传统封测到先进封测等多个系列。华天 科技 近几年一直稳健扩张,财务结构良好,毛利率一直维持稳定。随着 2019 年三季度以来行业整体回暖,订单逐月增加,各厂产能利用率逐步提升。

 天水厂以中低端传统封装为主,包括引线框架、部分 BGA、MCM 和 FC 业务,2019Q2产能利用率回升至 90%,盈利稳定。

 西安厂主要以 QFN 和 BGA 等中端封测技术为主,Q1 产能利用率在 70%左右, 2019Q2满产。

 昆山厂主要业务是包括 WLP、Bumping、MEMS 和 TSV 等 2.5D-3D 高端封测技术,,,当前手机前置镜头 CIS 和安防镜头 CIS 封装订单饱满。随着全球市场恢复,国内市场在华为订单转移加持下恢复速度加快,高级封测需求量有望大幅度提升。

此外,南京新厂的产能扩充和海外先进封测业务拓展将会是华天 科技 最值得期待盈利增长点。公司南京基地主要部署存储器、MEMS、人工智能等高级封测产线,已于 2019年年初开工建设,预计 2020 年投产。海外并购公司 Unisem 拥有完整的 Bumping、SiP、FC、MEMS 等先进封装技术,公司财务状况良好,现阶段整合顺利。Unisem 主要客户包括 Broadcom、Qorvo、Skyworks 等公司,有望显著受益 5G 射频的芯片封装。

从华天 科技 各大业务布局来看:稳健扎实的传统封装是公司业绩的核心压舱石,而近年来积极部署的先进封装也正随着 CIS、存储和 5G 射频的景气高涨而开花结果,公司业绩正加速向前。

(三)通富微电:各大基地协同发力,AMD 合作渐入佳境

经过多年内生成长+外延并购的发展战略,公司现已具备六处生产基地,其产能规模及营收体量均跃居全球半导体封测行业前列,下游应用遍及手机终端、存储芯片、 汽车 电子、CPU、GPU 等众多领域。2018 年公司营收增长 10.79%,营收增速在全球前十大封测公司中排名第二,营收规模由 2017 年的全球第七上升至全球第六,行业地位进一步提升。

2019 年上半年,通富超威苏州、通富超威槟城实现逆势增长 32.16%的亮丽成绩;与此同时,通富超威苏州成为第一个为 AMD7 纳米全系列产品提供封测服务的工厂,第二季度末7纳米产品出货总量超出AMD预期8%,标志着苏州槟城两厂被纳入通富麾下之后,其业务能力日益精进。8 月 8 日,AMD 推出了全球首款 7 纳米芯片,谷歌与推特也宣布未来将会在数据中心的 CPU 部分采用 AMD 核心处理器的产品。通富超威苏州、槟城作为给 AMD 7nm 产品提供封测服务的两大基地,有望显著受益于 AMD 未来的营收增长。

(四)晶方 科技 :CIS 持续景气,多年深耕终结硕果

晶方 科技 是国内 WLP 先进封测技术的领军企业之一,主要专注于传感器领域的先进封测业务。产品应用于消费电子、安防、生物识别、 汽车 电子等诸多领域。目前公司是全球第二大能提供影像传感芯片晶圆级尺寸封装业务的服务商。2019 年 1 月,公司收购海外公司 Anteryon,其完整的晶圆级光学组件制造量产能力和技术与公司现有的WLCSP 封测形成良好的协同作用。

受“平安城市,天网工程,雪亮工程”驱动,我国视频监控市场增长率 15%左右,2020年有望达到 1683 亿。公司高阶 CMOS 封装产品有望持续受益于日渐增长的视频监控需求。此外 汽车 领域,ADAS 系统镜头数目的巨大需求量也是推动公司封测产片出货量增长的主要动力。据 HIS 数据,随着 ADAS 渗透率提升,2020 年全球 汽车 摄像头将达到8300 万枚,复合增速 20%。预计 汽车 电子、医疗 健康 、安防等其他应用将是未来 5 年市场成长新动能,作为主要下游封测厂商,晶方 科技 将优先受益。传感器封测市场中摄像头、指纹识别与 3D 传感仍占较大份额。目前,手机摄像头、指纹识别与 3D 传感渗透率增高,都加速图像传感器的发展,CIS 芯片封装需求快速增长将会是公司未来值得期待的看点。

受景气度高涨影响,公司当前产能呈现供不应求的状态。2019 年 12 月,晶方 科技 发布定增预案,拟募集资金不超过 14 亿,用于集成电路 12 英寸 TSV 及异质集 成智能传感器模块项目,项目建成后将形成年产 18 万片的生产能力;达产后预计年增 1.6 亿净利润。随着募投项目落地,公司业绩将被显著增厚。

(五)长川 科技 :显著受益于景气周期中封测环节 Capax 提升

长川 科技 作为一家专业的半导体设备公司,公司主要为集成电路封装测试企业、晶圆制造企业、芯片设计企业等提供测试设备,集成电路测试设备主要包括测试机、分选机、探针台、自动化生产线等,目前本公司主要产品包括测试机、分选机及自动化生产线。随着本轮半导体景气周期见底回升,以台积电为首的晶圆厂相济调高资本支出,大幅扩产以应对强劲的市场需求,按照半导体产业链的传导规律,晶圆厂的产能扩张也势必蔓延至中下游封装厂商。此外,在全球半导体产业向国内转移的过程中,对中国大陆来说,无论是晶圆厂还是封装厂都景气周期都将是强于全球行业周期。 与此同时我们也看到,随着长电/华天/通富/晶方的产能满载,其扩产意愿愈加迫切,故而我们认为长川 科技 作为国内领先的半导体封装测试设备供应商,将有望显著受益于此一轮半导体行业景气周期+国产化趋势。

投资建议

自 2019 年下半年以来,全球范围内新一轮半导体景气已基本确立并拉开帷幕。对于大陆 IC 从业者来说,华为转单与产业转移的逻辑将进一步强化本轮景气周期并使其在中国大陆的演绎更加淋漓尽致。封测环节作为本土半导体产业链中最为成熟的领域,其订单承接能力更具确定性。标的方面,我们看好封测环节的长电 科技 、晶方 科技 、通富微电、华天 科技 ,以及封测设备厂商长川 科技 。

半导体国产替代空间巨大,如何挖掘机会?

目前,中国


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