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全景拆解芯片产业链!

飞鲸投研   / 08月05日 18:50 发布

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最近,还没完全走出缺芯阴影,半导体行业又接连遭遇砍单、降价风暴,以及跌宕起伏的疫情和动荡不安的国际局势,不论是半导体供应链抑或是终端市场都不算平静。

芯片设计-圆晶代工-封装测试,构成了芯片的一条完整产业链。打个通俗的比喻,芯片设计环节就像房地产的图纸设计,圆晶代工就是施工建房,封测就是将毛坯房变为精装房。

飞鲸投研接下来将通过一系列的文章,为大家拆解芯片产业链,挖掘一下其中的投资逻辑。

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一、芯片行业发展历程、政策及市场规模

1.我国芯片产业由技术封锁到自主研发的发展历程

我国芯片产业的发展大致可分为四个阶段,分别是1956-1978年自力更生的初创期、1979-1989年改革开放后的探索发展期、1990-1999年重点建设时期、2000年以来的快速发展时期

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自2000年以来,我国的芯片产业进入了快速发展时期。在该时期内,国家及各级政府从财税、投融资环境、研究开发、进出口、人才等几个方面在国内市场加大了对芯片和相关软件产业的扶持力度,这些举措进一步优化了芯片产业发展环境,培育了一批具有实力和影响力的企业。

2.集成电路行业政策利好

2016年,国家陆续出台集成电路设计领域的重点布局事项和相关税收优惠政策。

2019年,国家再次对集成电路设计领域进行了税收优惠,随后开展了2019-2022制造业设计能力提升专项行动。

2022年1-6月,国家层面的半导体政策仅出台1项,即3月14日国家发改委等5部门联合发布的《关于做好2022年享受税收优惠政策的集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作有关要求的通知》。这项优惠政策自2020年7月开始实施,每年重新制定一次清单,今年是第三年。

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今年的清单制定工作呈现出两大趋势:
一是重视研发投入,对申报企业的高学历比例、研发人员比例、研发费用占比等均提出要求。

二是为芯片制造相关企业广开门路。对于逻辑电路、存储器、特色工艺集成电路生产、化合物集成电路生产,以及关键原材料、零配件生产等8类企业,仅有4项申报要求。

对于先进封装测试企业的要求与前者相类似,另有1项规划产能要求:先进封装测试(晶圆级封装、系统级封装、2.5维和3维封装)规划产能占总规划产能比例,按封装产品颗粒数或晶圆数(折合8英寸)计算不低于40%。


此外,对于芯片制造类,先进封装测试类的重大项目,则提出固定资产总投资额和规划产能的要求。


总体上看,芯片制造及相关企业的申报门槛相对较低,国家对增强芯片制造产业实力、提升自主科研创新能力的态度更加积极且坚决。

3.国内芯片行业在需求、政策的驱动下迅速扩张

受益于人工智能、物联网等新兴产业的崛起以及通信、计算机、消费电子、智能电网和医疗电子等应用领域需求带动,近年来全球集成电路市场规模整体呈现出不断扩大的态势。

2017-2021年,全球集成电路行业规模由3432亿美元增至3838亿美元,年复合增长率为2.83%,预计2022年全球集成电路行业规模达4080亿美元。

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2017年-2021年,中国集成电路市场规模由5411亿元增至10966亿元,年复合增长率达19.31%,远高于全球增速。预计到2022年,中国集成电路市场规模将达13085亿元,同比增速19.32%。

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二、芯片行业产业链全解

1.芯片行业产业链

集成电路产业链通常由芯片产品生产、芯片产品销售以及终端电子产品设计制造三个环节组成,进一步地,芯片产品生产分为芯片设计、晶圆代工、芯片封测(封装、测试)等三个部分。

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(1)芯片设计

芯片设计的两个核心工具IP核和EDA,二者也是芯片设计公司的上游供应商。

芯片设计行业是典型的技术密集型行业,是芯片行业整体中对科研水平、研发实力要求较高的部分,芯片设计水平对芯片产品的功能、性能和成本影响较大。因此,芯片设计的能力是一个国家在芯片领域能力、地位的集中体现之一。

(2)晶圆代工

晶圆制造过程主要包括7个相互独立的关键步骤,分别为热处理(氧化/扩散/退火)、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、金属化、化学机械抛光,最后量测合格的芯片才会进入封测环节。

全球芯片代工由中国台湾主导,台积电绝对垄断,全球市占率高达56.21%,良品率在90%以上。

(3)封装测试

①封装:将晶圆片进行切割、焊线、封装,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。

②测试:对封装完毕的芯片进行功能和性能测试,测试合格后,芯片成品即可使用。

封装环节价值占封测比例约为80%-85%,测试环节价值占比约15%-20%。在半导体产业链中,前两个环节中国都处于劣势,毕竟技术和资金壁垒高,先发优势明显,而封测的附加价值相对低,劳动密集度高,相应的进入壁垒就低,因此封测是国产化最高的环节。

2.芯片行业的运营模式

IDM、Fabless和Foundry分别代表着半导体芯片行业的三种运营模式,是依据其生产设计及制造能力不同而划分的。

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(1)IDM模式

回顾全球半导体历史,IDM模式开创了先河,像英特尔这样既设计又制造的就叫IDM。该模式为集成电路产业发展较早期最为常见的模式,但由于对技术和资金实力均有很高的要求,因此目前只为少数大型企业所采纳,如英特尔、三星、德州仪器、意法半导体等。

(2)Fabless模式:无晶圆制造的设计公司

Fabless是无生产线设计公司的简称,只搞设计的无晶圆厂半导体公司,生产交给像台积电这样的代工厂去做。

主要的优势:资产较轻,初始投资规模小,创业难度相对较小;企业运行费用较低,转型相对灵活。主要的劣势:与 IDM 相比无法与工艺协同优化,因此难以完成指标严苛的设计。

这种模式企业的典型代表有:高通、海思、联发科、博通等。

(3)Foundry模式:晶圆代工厂

随着1987年台积电的成立,一种全新的商业模式晶圆代工诞生,以台积电为代表的Foundry厂取得巨大成功。这种产业模式不用承担市场或产品设计缺陷等决策风险,缺点是投资规模较大,维持产线稳定运行的费用较高,而且需要持续投入以提高工艺水平,以保证不被市场淘汰。这类企业典型代表为:台积电、中芯国际、格罗方德等。

至此,主流的IDM模式被划分为Foundry(代工)+Fabless(设计)。 经过几十年的发展,Foundry越来越强大,Fabless越来越独立。

三、未来国产替代空间巨大

2020年我国集成电路产业进口额为3500.4亿美元,出口额为1166亿美元,贸易逆差达2334.4亿美元,进口替代的空间仍然非常大。可以预见,随着国家产业政策的引导和支持,未来我国集成电路制造企业的产能将进一步释放。

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我国集成电路生态迅速完善,奠定国产化的发展土壤。从产业链角度看,我国已经在多个关键环节实现了自主可控。

(1)芯片设计环节:从技术能力来看,华为海思等Fabless厂商已经进入世界前列;

(2)芯片制造环节:国产厂商已经具备世界竞争力,世界营收前十的晶圆厂中,中芯国际位居第五,华虹集团位居第六;

(3)芯片封装测试环节:我国在封装测试方面竞争力较强,世界营收前十的封装测试厂中,长电科技位居第三、通富微电位居第五,华天科技位居第六。

从市场角度看,一方面,国际技术竞争激烈,芯片全产业链的国产化替代大有可为;另一方面,下游电子产品市场发展迅速,推动了整个芯片产业的发展。

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四、总结

半导体行业是一个复杂产业,产业和技术壁垒比较高,越高的技术壁垒,越有价值越难复制的技术产生的回报才会越高,但整个半导体行业并不是高投资回报的行业,半导体行业需要相对比较长的投资周期才能产生投资回报。因此,飞鲸投研认为半导体行业属于长周期投资行业。

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来源:飞鲸投研


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赞(14) | 评论 (9) 08月05日 18:50 来自网站 举报