
顶层设计的确瞄向了国家战略安全这一方向,但落脚到这个产业中,产业和资本的高度还是无法达成统一,因为各自的诉求不同。以中微公司创始人尹志尧为代表的产业从业者固然可以做到十年磨一剑,将刻蚀设备做到全球一线水平,但狂热资本的不断涌入,更多的是看到科创板、注册制等的实施带来的短期套利空间,毕竟相比以往如今上市的门槛和难度大幅降低。
集成电路是一个技术密集型、知识密集型和资本密集型的产业,如果放到国产替代和国家安全的角度还是一个政策密集型的产业,如果将这四种重要的要素实现深度整合,当然是最理想的状态,但如果这四种要素中任何一个对集成电路产业的理解与认知出现偏差甚至误区,则会出现很大的问题,20年前的"汉芯一号"造假事件如此,武汉弘芯项目烂尾也是如此。
武汉弘芯一开始就对这个行业的理解有所误区,比如一开始就定下的不切实际的目标。武汉弘芯项目原计划投资1280亿元,主要投资目标是建成一条月产能3万片的14nm逻辑工艺生产线、月产能3万片的7nm及以下逻辑工艺生产线以及相应的晶圆级先进封装生产线,但在2017年国内最好的晶圆代工厂中芯国际刚搞定28nm HKMG工艺不久,直到2019年才在梁孟松的带领下搞定了14nm FinFET工艺。
2017年全球晶圆厂中有能力量产14nm及以下FinFET工艺的也就台积电、英特尔、三星和格芯,其中台积电和三星将技术节点推进到10nm,格芯是12nm,英特尔是14nm++ FinFET工艺,与格芯的12nm相当:
行业龙头也刚推进到14-10nm,武汉弘芯一开始就要上马14nm,就当是国内集成电路的产业基础,可能吗?
2017年国内技术达不到,资本目的不纯,政府对集成电路产业认知较浅,武汉弘芯项目如何推进?
可惜了蒋尚义的一腔热血。
武汉的集成电路产业基础还是相当薄弱,更没法与江苏和上海这两个产业集聚地相比,将之比喻为荒漠中的绿洲也不为过。
按申万行业分类,目前在A股上市的湖北半导体企业有盈方微和台基股份两家,其中台基股份主要从事大功率半导体器件的生产与销售,是一家功率半导体企业。但盈方微在湖北荆州,台基股份在湖北襄阳,均不在武汉。
在新三板上挂牌的湖北半导体企业是思存 科技 (839113.OC),公司主要研发与销售多种类别的Wi-Fi模块及相关解决方案。公司在技术上得到高通的支持, 2019年营收与净利润分别达到2.50亿元和0.08亿元,业务规模与盈利能力较弱。
东芯通信(430670)是位于合肥市的一家从事LTE基带芯片研发、销售及提供解决方案的供应商,但目前由于4G网络已经成为过去,公司业绩也一落千丈,2019年营收仅有0.15亿元,净利润亏损0.12亿元,已经连续四年亏损。
过去的终究要过去。
在光模块及光芯片领域武汉具有一定优势,光迅 科技 、华工 科技 具有较强的技术实力,其中光迅 科技 是国内少有的业务涉及光芯片、光器件和光模块产业链的企业,而且公司依靠大股东烽火集团旗下的烽火 科技 ,产品可以很好的切入终端。但是在目前火热的高通量光模块领域公司相比中际旭创和新易盛有所滞后,相比已经研发出1000G光模块的华为以及Finisar等国外巨头差距更是明显:
合肥与武汉在存储器领域的竞争优势相当明显。武汉长江存储在3D NAND领域已经形成一定规模,技术上4月份推出的X2-6070是业内首款128层QLC规格的3D NAND,拥有业内已知型号产品中最高单位面积存储密度、最高I/O传输速度和最高单颗NAND闪存芯片容量的存储器件。技术上与海力士、三星、铠侠等差距也就1-2代,如果公司能及时推出196层甚至256层3D NAND,技术上的差距已经相当小了。另外武汉新芯(XMC)除了Nor Flash等存储器件,自有晶圆厂也可以为客户提供55nm制程的低功耗逻辑和射频等工艺。
在DRAM领域合肥长鑫实现了重大突破,公司现有产品主要有DDR4内存芯片、LPDDR4X和DDR4模组,而且在中低端消费电子领域实现商业化。不过目前三星、海力士等已经将技术延伸到DDR5,在技术上还有一代的差距。
在半导体设备领域领域,武汉精测电子和合肥芯碁微是具有代表性的企业。精测电子是从事TFT-LCD/OLED等平面显示信号测试技术研发、开发、生产与销售的企业,在平面显示信号测试领域位于国内领先水平。不过公司目前将业务向半导体检测延伸,未来公司有望形成平面显示+集成电路检测双主业格局。
合肥芯碁微主要从事以微纳直写光刻技术为核心的直接成像设备及直写光刻设备研发、制造及销售,但目前公司的直写光刻机主要用于PCB,在平面显示领域有一定布局。由于技术自身局限,合肥芯碁微的直接成像技术还不能很好的应用于硅基半导体器件深亚微米节点的制造。
综上所述,从目前集成电路产业布局来看,除了长江存储和合肥长鑫的存储器件,武汉和合肥的集成电路产业发展水平总体逊于江苏和上海,但以光迅 科技 为代表的光模块企业、以精测电子、合肥芯碁微为代表的设备制造企业在个别领域具有一定规模。
除了合肥长鑫,合肥的集成电路产业亮点不多,但如果从产业链布局来看,合肥的产业基础要略好于武汉。
集成电路产业链主要分为设计、制造和封测,目前武汉和合肥在设计领域存在明显短板。武汉昊昱微电子是从事功率半导体及模拟半导体设计的企业,公司基于CMOS、BiCMOS、BCDMOS等工艺开发了HYM533低功耗8位四路DAC、音频功放IC等器件;合肥比较具有代表性的设计企业有合肥芯谷微电子、合肥恒烁半导体等设计企业,而且这些企业由"最牛风投机构"合肥市政府投资,部分设计企业颇具特色,但相比圣邦股份、兆易创新等企业,差距太明显。
在封测领域合肥的基础要好得多,而武汉则一片空白。封测领域合肥目前拥有合肥合晶和合肥速芯两家封测企业,其中成立于2000年的合肥合晶覆盖TO、SOT和DIP封装技术;成立于2018年12月的合肥速芯是集成电路行业咨询公司摩尔精英旗下封测企业,拥有QFN、BGA、SiP等封装技术:
当然合肥速芯的竞争力还来自于摩尔精英在集成电路行业中的资源整合能力,这一点可能是合肥合晶所不拥有的。
在制造领域武汉和合肥均有晶圆厂,其中合肥长鑫和长江存储各有一座300mm晶圆厂,主要是这两家企业均采用了IDM模式,这也是三星和海力士等存储器龙头的典型模式。除此以外PowerChip和XMC(武汉新芯)分别在合肥和武汉拥有一座300mm晶圆厂,产能较小,而且主要以成熟节点为主。
合肥集成电路产业的优势是打通了设计、制造和封测,武汉虽然有武汉新芯这样的晶圆代工厂,但封测还有短板。
当然在光模块等领域武汉有独特的竞争优势。
有人曾将中国半导体投资者归纳为无知者无畏型、无耻者无畏型和既无知又无耻型三类,其中无知者无畏型主要是地方政府,出于各种目的往往会出现"义和团"式的"造芯运动",典型代表就是武汉弘芯这个烂尾项目。无耻者无畏型主要是产业内企业"杠杆"式的"堵芯",怀着撞大运的心理借着主业的成功赌博式发展集成电路这个副业。既无知又无耻型就是那些暴躁狂热的资本,他们对产业规律视而不见,搞跨界投机式的"骗芯"。
一级市场如此,二级市场同样炒作投机之风盛行,最典型的就是中芯国际上市前后的炒作以及半导体板块的暴涨暴跌,让一众投资者吃了闷瘪。
集成电路行业是一个大投资、重积累、长周期、慢回报和高风险的行业,科创板和注册制的推出只是解决了一个资本顺利退出的通道,但产业本身特征是无法在资本加持下能改变的,如果只是抱着投机甚至赌或骗的心态闷头扎入集成电路行业,可能自己怎么没的都不知道。
65nm制程的SoC芯片设计及流片成本2850万美元,16nm的设计及流片费用高达1.06亿美元,足可以让很多中小型设计企业倒闭好多次了。
建设近三年,投资7亿余的芯片制造大厂——武汉弘芯,现在却传出了因资金链断裂而出现烂尾的消息。目前,武汉弘芯把全新进口的荷兰光刻机抵押给银行。
武汉弘芯半导体制造有限公司再017年11月成立,总部位于中国武汉临空港经济技术开发区。建立以来,一直被视为当地的重点半导体项目,由武汉弘芯为主导建立的武汉弘芯半导体制造产业园,也是2018年武汉单个投资最大的项目。在2020年市级重大在建项目计划中,半导体项目位居世界第一,总额投资也是世界第一。而且,武汉弘芯不仅引进了国内唯一能生产7纳米芯片的核心设备ASML高端光刻机,预计建成晶圆级先进封装生产线。也任命台积电前CTO蒋尚义为总经理兼首席执行官。
看来,这个投资重大的项目对我国半导体产业发展是至关重要的。可惜,这一切都没能如意进行下去,投资千亿的项目现在却面临资金断裂的风险,也就是陷入烂尾与停摆的状态,必然对我国芯片产业发展有重要影响。
武汉弘芯投资了近1180亿的半导体项目。但是由于疫情的影响,导致大的资金缺口出现,使企业面临资金链断裂的风险,不得不把全新进口ASML抵押给银行。要知道这一台ASML,是双级沉浸式光刻机,也是国内唯一具备生产7nm芯片的能力。即便不是最先进的,但对于我国半导体设备还处于紧缺的状态是非常宝贵的机器。要知道能从荷兰进口光刻机是很困难,英特尔、三星、台积电都未必能拿到全部产能。
根据报道,武汉弘芯原本计划是购置大约3650套设备,根据东西湖区统计局的分析报道,在2020年的新冠疫情肺炎让武汉封城长达76天,造成后续设备都无法顺利进行装机。再加上现在中美贸易战的持续升温,购买美国半导体设备的困难程度也随之增强。在专案一期生产线上仅仅存在300多台套设备,一直都是订购阶段与进厂的阶段。
武汉弘芯也未能把尾款给付清。台媒报道,之前的帆宣系统就是迟迟未收到尾款,于是只能把卖给弘芯的特种气体设备从厂区撤走。
我国在科技领域上也处在被美国全方位打压阶段,芯片又是在推进领域中被卡脖子的重要环节。
我国现在正遭美国在科技领域的全方位打压,芯片又是我国在推进领域里面被卡脖子的环节。半导体行业本就是一个高门槛,需要资金长期投入的产业。在保障资金链的前提下,地方政府应该火眼金睛,做好功课,避免钱哗哗流出去,最后换回一堆吃灰的废铜烂铁。这是一种比浪费粮食更为可耻一种行为!
导 读 ( 文/ ittbank 授权发布 )集成电路作为半导体产业的核心,市场份额达83%,由于其技术复杂性,产业结构高度专业化。随着产业规模的迅速扩张,产业竞争加剧,分工模式进一步细化。
目前市场产业链为IC设计、IC制造和IC封装测试。
○ 在核心环节中,IC设计处于产业链上游,IC制造为中游环节,IC封装为下游环节。
○ 全球集成电路产业的产业转移,由封装测试环节转移到制造环节,产业链里的每个环节由此而分工明确。
○ 由原来的IDM为主逐渐转变为Fabless+Foundry+OSAT。
▲全球半导体产业链收入构成占比图
① 设计:
细分领域具备亮点,核心关键领域设计能力不足。从应用类别(如:手机到 汽车 )到芯片项目(如:处理器到FPGA),国内在高端关键芯片自给率几近为0,仍高度仰赖美国企业;
② 设备:
自给率低,需求缺口较大,当前在中端设备实现突破,初步产业链成套布局,但高端制程/产品仍需攻克。中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%,在关键领域如:沉积、刻蚀、离子注入、检测等,仍高度仰赖美国企业;
③ 材料:
在靶材等领域已经比肩国际水平,但在光刻胶等高端领域仍需较长时间实现国产替代。全球半导体材料市场规模443 亿美金,晶圆制造材料供应中国占比10%以下,部分封装材料供应占比在30%以上。在部分细分领域上比肩国际领先,高端领域仍未实现突破;
④ 制造:
全球市场集中,台积电占据60%的份额,受贸易战影响相对较低。大陆跻身第二集团,全球产能扩充集中在大陆地区。代工业呈现非常明显的头部效应,在全球前十大代工厂商中,台积电一家占据了60%的市场份额。此行业较不受贸易战影响;
⑤ 封测:
最先能实现自主可控的领域。封测行业国内企业整体实力不俗,在世界拥有较强竞争力,长电+华天+通富三家17 年全球整体市占率达19%,美国主要的竞争对手仅为Amkor。此行业较不受贸易战影响。
一、设计
按地域来看,当前全球IC 设计仍以美国为主导,中国大陆是重要参与者。2017 年美国IC设计公司占据了全球约53%的最大份额,IC Insight 预计,新博通将总部全部搬到美国后这一份额将攀升至69%左右。台湾地区IC 设计公司在2017 年的总销售额中占16%,与2010年持平。联发科、联咏和瑞昱去年的IC 销售额都超过了10 亿美元,而且都跻身全球前二十大IC 设计公司之列。欧洲IC 设计企业只占了全球市场份额的2%,日韩地区Fabless 模式并不流行。
与非美国海外地区相比,中国公司表现突出。世界前50 fabless IC 设计公司中,中国公司数量明显上涨,从2009 年1 家增加至2017 年10 家,呈现迅速追赶之势。2017 年全球前十大Fabless IC 厂商中,美国占据7 席,包括高通、英伟达、苹果、AMD、Marvell、博通、赛灵思;中国台湾地区联发科上榜,大陆地区海思和紫光上榜,分别排名第7 和第10。
2017 年全球前十大Fables s IC 设计厂商
(百万美元)
然而,尽管大陆地区海思和紫光上榜,但可以看到的是,高通、博通和美满电子在中国区营收占比达50%以上,国内高端 IC 设计能力严重不足。可以看出,国内对于美国公司在核心芯片设计领域的依赖程度较高。
自中美贸易战打响后,通过“中兴事件”和“华为事件”我们可以清晰的看到,核心的高端通用型芯片领域,国内的设计公司可提供的产品几乎为0。
大陆高端通用芯片与国外先进水平差距主要体现在四个方面:
1)移动处理器的国内外差距相对较小。
紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列。
2)中央处理器(CPU) 是追赶难度最大的高端芯片。
英特尔几乎垄断了全球市场,国内相关企业约有 3-5 家,但都没有实现商业量产,多仍然依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。龙芯等国内 CPU 设计企业虽然能够做出 CPU 产品,而且在单一或部分指标上可能超越国外 CPU,但由于缺乏产业生态支撑,还无法与占主导地位的产品竞争。
3)存储器国内外差距同样较大。
目前全球存储芯片主要有三类产品,根据销售额大小依次为:DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。在内存和闪存领域中,IDM 厂韩国三星和海力士拥有绝对的优势,截止到2017年,在两大领域合计市场份额分别为75.7%和49.1%,中国厂商竞争空间极为有限,武汉长江存储试图发展 3D Nand Flash(闪存)的技术,但目前仅处于 32 层闪存样品阶段,而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产 64 层闪存产品;在Nor flash 这个约为三四十亿美元的小市场中,兆易创新是世界主要参与厂家之一,其他主流供货厂家为台湾旺宏,美国Cypress,美国美光,台湾华邦。
4)FPGA、AD/DA 等高端通用型芯片,国内外技术悬殊。
这些领域由于都是属于通用型芯片,具有研发投入大,生命周期长,较难在短期聚集起经济效益,因此在国内公司层面发展较为缓慢,甚至有些领域是停滞的。
总的来看,芯片设计的上市公司,都是在细分领域的国内最强。比如2017 年汇顶 科技 在指纹识别芯片领域超越FPC 成为全球安卓阵营最大指纹IC 提供商,成为国产设计芯片在消费电子细分领域少有的全球第一。士兰微从集成电路芯片设计业务开始,逐步搭建了芯片制造平台,并已将技术和制造平台延伸至功率器件、功率模块和MEMS 传感器的封装领域。但与国际半导体大厂相比,不管是高端芯片设计能力,还是规模、盈利水平等方面仍有非常大的追赶空间。
二、设备
目前,我国半导体设备的现况是低端制程实现国产替代,高端制程有待突破,设备自给率低、需求缺口较大。
关键设备技术壁垒高,美日技术领先,CR10 份额接近80%,呈现寡头垄断局面。半导体设备处于产业链上游,贯穿半导体生产的各个环节。按照工艺流程可以分为四大板块——晶圆制造设备、测试设备、封装设备、前端相关设备。其中晶圆制造设备占据了中国市场70%的份额。再具体来说,晶圆制造设备根据制程可以主要分为8 大类,其中光刻机、刻蚀机和 薄膜沉积设备这三大类设备占据大部分的半导体设备市场。同时设备市场高度集中,光刻机、CVD 设备、刻蚀机、PVD 设备的产出均集中于少数欧美日本巨头企业手上。
中国半导体设备国产化率低,本土半导体设备厂商市占率仅占全球份额的1-2%。
关键设备在先进制程上仍未实现突破。目前世界集成电路设备研发水平处于12 英寸7nm,生产水平则已经达到12 英寸14nm;而中国设备研发水平还处于12 英寸14nm,生产水平为12 英寸65-28nm,总的来看国产设备在先进制程上与国内先进水平有2-6 年时间差;具体来看65/55/40/28nm 光刻机、40/28nm 的化学机械抛光机国产化率依然为0,28nm化学气相沉积设备、快速退火设备、国产化率很低。
三、材料
半导体材料发展历程
▲各代代表性材料主要应用
▲第二、三代半导体材料技术成熟度
细分领域已经实现弯道超车,核心领域仍未实现突破,半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。晶圆制造材料中,硅片机硅基材料最高占比31%,其次依次为光掩模版14%、光刻胶5%及其光刻胶配套试剂7%。封装材料中,封装基板占比最高,为40%,其次依次为引线框架16%,陶瓷基板11%,键合线15%。
日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。各细分领域主要玩家有:硅片——Shin-Etsu、Sumco,光刻胶——TOK、Shipley,电子气体——Air Liquid、Praxair,CMP——DOW、3M,引线架构——住友金属,键合线——田中贵金属、封装基板——松下电工,塑封料——住友电木。
(1)靶材、封装基板、CMP 等,我国技术已经比肩国际先进水平的、实现大批量供货、可以立刻实现国产化。已经实现国产化的半导体材料典例——靶材。
(2)硅片、电子气体、掩模板等,技术比肩国际、但仍未大批量供货的产品。
(3)光刻胶,技术仍未实现突破,仍需要较长时间实现国产替代。
四、制造
晶圆制造环节作为半导体产业链中至关重要的工序,制造工艺高低直接影响半导体产业先进程度。过去二十年内国内晶圆制造环节发展较为滞后,未来在国家政策和大基金的支持之下有望进行快速追赶,将有效提振整个半导体行业链的技术密度。
半导体制造在半导体产业链里具有卡口地位。制造是产业链里的核心环节,地位的重要性不言而喻。统计行业里各个环节的价值量,制造环节的价值量最大,同时毛利率也处于行业较高水平,因为Fabless+Foundry+OSAT 的模式成为趋势,Foundry 在整个产业链中的重要程度也逐步提升,可以这么认为,Foundry 是一个卡口,产能的输出都由制造企业所掌控。
代工业呈现非常明显的头部效应 根据IC Insights 的数据显示,在全球前十大代工厂商中,台积电一家占据了超过一半的市场份额,2017 年前八家市场份额接近90%,同时代工主要集中在东亚地区,美国很少有此类型的公司,这也和产业转移和产业分工有关。我们认为,中国大陆通过资本投资和人才集聚,是有可能在未来十年实现代工超越的。
“中国制造”要从下游往上游延伸,在技术转移路线上,半导体制造是“中国制造”尚未攻克的技术堡垒。中国是个“制造大国”,但“中国制造”主要都是整机产品,在最上游的“芯片制造”领域,中国还和国际领先水平有很大差距。
在从下游的制造向“芯片制造”转移过程中,一定要涌现出一批技术领先的晶圆代工企业。在芯片贸易战打响之时,美国对我国制造业技术封锁和打压首当其冲,我们在努力传承“两d一星”精神,自力更生艰苦创业的同时,如何处理与台湾地区先进企业台积电、联电之间的关系也会对后续发展产生较大的蝴蝶效应。
五、封测
当前大陆地区半导体产业在封测行业影响力为最强,市场占有率十分优秀,龙头企业长电 科技 /通富微电/华天 科技 /晶方 科技 市场规模不断提升,对比台湾地区公司,大陆封测行业整体增长潜力已不落下风,台湾地区知名IC 设计公司联发科、联咏、瑞昱等企业已经将本地封测订单逐步转向大陆同业公司。封测行业呈现出台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态,其中长电 科技 /通富微电/华天 科技 已通过资本并购运作,市场占有率跻身全球前十(长电 科技 市场规模位列全球第三),先进封装技术水平和海外龙头企业基本同步,BGA、WLP、SiP 等先进封装技术均能顺利量产。
封测行业我国大陆企业整体实力不俗,在世界拥有较强竞争力,美国主要的竞争对手为Amkor 公司,在华业务营收占比约为18%,封测行业美国市场份额一般,前十大封测厂商中,仅有Amkor 公司一家,应该说贸易战对封测整体行业影响较小,从短中长期而言,Amkor 公司业务取代的可能性较高。
封测行业位于半导体产业链末端,其附加价值较低,劳动密集度高,进入技术壁垒较低,封测龙头日月光每年的研发费用占收入比例约为4%左右,远低于半导体IC 设计、设备和制造的世界龙头公司。随着晶圆代工厂台积电向下游封测行业扩张,也会对传统封测企业会构成较大的威胁。
2017-2018 年以后,大陆地区封测(OSAT)业者将维持快速成长,目前长电 科技 /通富微电已经能够提供高阶、高毛利产品,未来的3-5 年内,大陆地区的封测企CAGR增长率将持续超越全球同业。
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