广州市定昌电子

大家来读懂国产芯片实力和局势,我们还没有输?

2018-05-16 13:57:26
由 定昌电子 发表

半导体是电子产品的核心,信息产业的基石。半导体行业因具有下游应用广泛、生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险大等特点,产业链从集成化到垂直化分工越来越明确,并经历了两次空间上的产业转移。全球半导体行业大致以4-6年为一个周期,景气周期与宏观经济、下游应用需求以及自身产能库存等因素密切相关。2017半导体产业市场规模突破4000亿美元,存储芯片是主要动力。

 

供需变化涨价蔓延,创新应用驱动景气周期持续

半导体本轮涨价的根本原因为供需变化,并沿产业链传导,涨价是否持续还是看供需,NAND随着产能释放价格有所降低,DRAM、硅片产能仍吃紧涨价有望持续。展望未来,随着物联网、区块链、汽车电子、5G、AR/VR及AI等多项创新应用发展,半导体行业有望保持高景气度。

 

提高自给率迫在眉睫,大国战略推动产业发展

国内半导体市场接近全球的三分之一,但国内半导体自给率水平非常低,特别是核心芯片极度缺乏,国产占有率都几乎为零。芯片关乎到国家安全,国产化迫在眉睫。2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度。大基金首期投资成果显著,撬动了地方产业基金达5000亿元,目前大基金二期募资已经启动,募集金额将超过一期,推动国内半导体产业发展。

 

大陆设计制造封测崛起,材料设备重点突破

经过多年的发展,国内半导体生态逐渐建成,设计制造封测三业发展日趋均衡。设计业:虽然收购受限,但自主发展迅速,群雄并起,海思展讯进入全球前十。制造业:晶圆制造产业向大陆转移,大陆12寸晶圆厂产能爆发。代工方面,虽然与国际巨头相比,追赶仍需较长时间,但中芯国际28nm制程已突破,14nm加快研发中;存储方面,长江存储、晋华集成、合肥长鑫三大存储项目稳步推进。封测业:国内封测三强进入第一梯队,抢先布局先进封装。设备:国产半导体设备销售快速稳步增长,多种产品实现从无到有的突破,星星之火等待燎原。材料:国内厂商在小尺寸硅片、光刻胶、CMP材料、溅射靶材等领域已初有成效;大尺寸硅片国产化指日可待。

 

1、周期性波动向上,市场规模超4000亿美元

1.1、半导体是电子产品的核心,信息产业的基石

从晶体管诞生,再到集成电路

计算机的基础是1和0,有了1和0,就像数学有了10个数字,语言有了26个字母,人类基因有了AGCT,通过编码和逻辑运算等便可以表示世间万物。1946年的第一台计算机是通过真空管实现了1和0,共使用了18800个真空管,大约是一间半的教室大,六只大象重。

 

通过在半导体材料里掺入不同元素,1947年在美国贝尔实验室制造出全球第一个晶体管。晶体管同样可以实现真空管的功能,且体积比电子管缩小了许多,用电子管做的有几间屋子大的计算机,用晶体管已缩小为几个机柜了。

 

把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构,这便是集成电路,也叫做芯片和IC。集成电路中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

 

集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

 

 

 

1965年,戈登·摩尔(GordonMoore)预测未来一个芯片上的晶体管数量大约每18个月翻一倍(至今依然基本适用),这便是著名的摩尔定律诞生。1968年7月,罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔从仙童(Fairchild)半导体公司辞职,创立了一个新的企业,即英特尔公司,英文名Intel为“集成电子设备(integratedelectronics)”的缩写。

 

电子产品的核心,信息产业的基石

以智能手机为例,诸如骁龙、麒麟、苹果A系列CPU为微元件,手机基带芯片和射频芯片是逻辑IC;通常所说的2G或者4G运行内存RAM为DRAM,16G或者64G存储空间为NANDflash;音视频多媒体芯片为模拟IC。以上这些统统是属于半导体的范畴。

 

 

半导体位于电子行业的中游,上游是电子材料和设备。半导体和被动元件以及模组器件通过集成电路板连接,构成了智能手机、PC等电子产品的核心部件,承担信息的载体和传输功能,成为信息化社会的基石。


 

半导体主要分为集成电路和半导体分立器件。半导体分立器件包括半导体二极管、三极管等分立器件以及光电子器件和传感器等。


 

集成电路可分为数字电路、模拟电路。一切的感知:图像,声音,触感,温度,湿度等等都可以归到模拟世界当中。很自然的,工作内容与之相关的芯片被称作模拟芯片。除此之外,一些我们无法感知,但客观存在的模拟信号处理芯片,比如微波,电信号处理芯片等等,也被归类到模拟范畴之中。比较经典的模拟电路有射频芯片、指纹识别芯片以及电源管理芯片等。数字芯片包含微元件(CPU、GPU、MCU、DSP等),存储器(DRAM、NANDFlash、NORFlash)和逻辑IC(手机基带、以太网芯片等)。


1.2、集成电路工序多、种类多、换代快、投资大

简单的讲,电子制造产业包括:原材料砂子-硅片制造-晶圆制造-封装测试-基板互联-仪器设备组装。集成电路产业链主要为设计、制造、封测以及上游的材料和设备。


 

集成电路产业主要有以下特征:制造工序多、产品种类多、技术换代快、投资大风险高。

 

生产工序多:核心产业链流程可以简单描述为:IC设计公司根据下游户(系统厂商)的需求设计芯片,然后交给晶圆代工厂进行制造,这些IC制造公司主要的任务就是把IC设计公司设计好的电路图移植到硅晶圆制造公司制造好的晶圆上。完成后的晶圆再送往下游的IC封测厂,由封装测试厂进行封装测试,最后将性能良好的IC产品出售给系统厂商。

 

具体来说,可以细分为以下环节:

>IC设计:根据客户要求设计芯片

IC设计可分成几个步骤,依序为:规格制定→逻辑设计→电路布局→布局后模拟→光罩制作。规格制定:品牌厂或白牌厂的工程师和IC设计工程师接触,提出要求;逻辑设计:IC设计工程师完成逻辑设计图;电路布局:将逻辑设计图转化成电路图;布局后模拟:经由软件测试,看是否符合规格制定要求;光罩制作:将电路制作成一片片的光罩,完成后的光罩即送往IC制造公司。

 

>IC制造:将光罩上的电路图转移到晶圆上

IC制造的流程较为复杂,过程与传统相片的制造过程有一定相似主要步骤包括:薄膜→光刻→显影→蚀刻→光阻去除。薄膜制备:在晶圆片表面上生长数层材质不同,厚度不同的薄膜;光刻:将掩膜板上的图形复制到硅片上。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3,耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%;


 

IC封测:封装和测试

封装的流程大致如下:切割→黏贴→切割焊接→模封。切割:将IC制造公司生产的晶圆切割成长方形的IC;黏贴:把IC黏贴到PCB上;焊接:将IC的接脚焊接到PCB上,使其与PCB相容;模封:将接脚模封起来;

 

产品种类多。从技术复杂度和应用广度来看,集成电路主要可以分为高端通用和专用集成电路两大类。高端通用集成电路的技术复杂度高、标准统一、通用性强,具有量大面广的特征。它主要包括处理器、存储器,以及FPGA(现场可编程门阵列)、AD/DA(模数/数模转换)等。专用集成电路是针对特定系统需求设计的集成电路,通用性不强。每种专用集成电路都属于一类细分市场,例如,通信设备需要高频大容量数据交换芯片等专用芯片;汽车电子需要辅助驾驶系统芯片、视觉传感和图像处理芯片,以及未来的无人驾驶芯片等。



技术更新换代快。根据摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,从而要求集成电路尺寸不断变小。


 

芯片的制程就是用来表征集成电路尺寸的大小的一个参数,随着摩尔定律发展,制程从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、28纳米、22纳米、14纳米,一直发展到现在的10纳米、7纳米、5纳米。目前,28nm是传统制程和先进制程的分界点。


以台积电为例,晶圆制造的制程每隔几年便会更新换代一次。近几年来换代周期缩短,台积电2017年10nm已经量产,7nm将于今年量产。苹果iPhoneX用的便是台积电10nm工艺。除了晶圆制造技术更新换代外,其下游的封测技术也不断随之发展。

 


除了制程,建设晶圆制造产线还需要事先确定一个参数,即所需用的硅片尺寸。硅片根据其直径分为6寸(150mm)、8寸(200mm)、12寸(300mm)等类型,目前高端市场12寸为主流,中低端市场则一般采用8寸。晶圆制造产线的制程和硅片尺寸这两个参数一旦确定下来一般无法更改,因为如果要改建,则投资规模相当于新建一条产线。


 

投资大风险高。根据《集成电路设计业的发展思路和政策建议》,通常情况下,一款28nm芯片设计的研发投入约1亿元~2亿元,14nm芯片约2亿元~3亿元,研发周期约1~2年。对比来看,集成电路设计门槛显著高于互联网产品研发门槛。互联网创业企业的A轮融资金额多在几百万元量级,集成电路的设计成本要达到亿元量级。但是,相比集成电路制造,设计的进入门槛又很低,一条28nm工艺集成电路生产线的投资额约50亿美元,20nm工艺生产线高达100亿美元。

 

集成电路设计存在技术和市场两方面的不确定性。一是流片失败的技术风险,即芯片样品无法通过测试或达不到预期性能。对于产品线尚不丰富的初创设计企业,一颗芯片流片失败就可能导致企业破产。二是市场风险,芯片虽然生产出来,但没有猜对市场需求,销量达不到盈亏平衡点。对于独立的集成电路设计企业而言,市场风险比技术风险更大。对于依托整机系统企业的集成电路设计企业而言,芯片设计的需求相对明确,市场风险相对较小。

1.3、全球半导体产业转移与产业链变迁

半导体行业因具有下游应用广泛,生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险大等特点,叠加下游应用市场的不断兴起,半导体产业链从集成化到垂直化分工越来越明确,并经历了两次空间上的产业转移。

 

1.起源,美国,垂直整合模式

1950s,半导体行业于起源于美国,主要由系统厂商主导。全球半导体产业的最初形态为垂直整合的运营模式,即企业内设有半导体产业所有的制造部门,仅用于满足企业自身产品的需求。

 

2.家电,美国→日本,IDM模式

1970s,美国将装配产业转移到日本,半导体产业转变为IDM(IntegratedDeviceManufacture,集成器件制造)模式,即负责从设计、制造到封装测试所有的流程。与垂直整合模式不同,IDM企业的芯片产品是为了满足其他系统厂商的需求。随着家电产业与半导体产业相互促进发展,日本孵化了索尼、东芝等厂商。我国大部分分立器件生产企业也采用该类模式。

 

3.PC,美日→韩国、台湾地区,代工模式

1990s,随着PC兴起,存储产业从美国转向日本后又开始转向了韩国,孕育出三星、海力士等厂商。同时,台湾积体电路公司成立后,开启了晶圆代工(Foundry)模式,解决了要想设计芯片必须巨额投资晶圆制造产线的问题,拉开了垂直代工的序幕,无产线的设计公司(Fabless)纷纷成立,传统IDM厂商英特尔、三星等纷纷加入晶圆代工行列,垂直分工模式逐渐成为主流,形成设计(Fabless)→制造(Foundry)→封测(OSAT)三大环节。

 


 

4.智能手机,全球--->中国大陆

2010s,随着大陆智能手机品牌全球市场份额持续提升,催生了对半导体的强劲需求,加之国家对半导体行业的大力支持以及人才、技术、资本的产业环境不断成熟,全球半导体产业酝酿第三次产业转移,即向大陆转移趋势逐渐显现。

 

人力成本是产业链变迁和转移的重要动力

韩国和台湾地区的集成电路产业均从代工开始,代工选择的主要因素便是人力成本,当时韩国和台湾地区的人力成本相比于日本低很多,封测业便开始从日本转移到韩国、台湾地区。同样由于人力成本的优势,在21世纪初,封测业已经向国内转移,可以说已经完成了当年韩国、台湾地区的发展初期阶段。劳动力密集型的IC封测业最先转移;而技术和资金密集型的IC制造业次之,转移后会相差1-2代技术;知识密集型的IC设计一般很难转移,技术差距显著,需要靠自主发展。


1.4、4-6年周期性波动向上,突破4000亿美元

4-6年为1个周期性波动向上

费城半导体指数(SOX)由费城交易所创立于1993年,有20家企业的股票被列入该指数,为全球半导体业景气主要指标之一,其走势与全球半导体销售额的走势基本相同。

 

根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)数据披露,全球半导体销售额于1994年突破1000亿美元,2000年突破2000亿美元,2010年将近3000亿美元,预计2017年将会突破4000亿美元,半导体产业规模不断扩大,逐渐成为一个超级巨无霸的行业。


从全球半导体销售额同比增速上看,全球半导体行业大致以4-6年为一个周期,景气周期与宏观经济、下游应用需求以及自身产能库存等因素密切相关。

 


2017突破4000亿美元,存储芯片是主要动力

据WSTS数据,2017年世界半导体市场规模为4086.91亿美元,同比增长20.6%,首破4000亿美元大关,创七年以来(2010年为年增31.8%)的新高。

 

其中,集成电路产品市场销售额为3401.89亿美元,同比增长22.9%,大出业界意料之外,占到全球半导体市场总值的83.2%的份额。存储器电路(Memory)产品市场销售额为1229.18亿美元,同比增长60.1%,占到全球半导体市场总值的30.1%,超越历年占比最大的逻辑电路(1014.13亿美元),也印证了业界所谓的存储器是集成电路产业的温度计和风向标之说。

 

半导体分立器件(D-O-S)方面,市场为685.02亿美元,同比增长10.1%,占到全球半导体市场总值的16.8%,主要得益于功率器件等推动分立器件(DS)市场销售额同比增长10.7%以及MEMS、射频器件、汽车电子、AI等推动传感器市场(Sensors)销售额同比增长15.9%。


 

据ICInsights报道,DRAM2017年平均售价(ASP)同比上涨77%,销售总值达720亿美元,同比增长74%;NANDFlash2017年平均售价(ASP)同比上涨38%,销售总额达498亿美元,同比增长44%,NORFlash为43亿美元,导致全球存储器总体市场上扬增长58%。如若扣除存储器售价上扬的13%,则2017年全球半导体市场同比增长率仅为9%的水平。依靠DRAM和NAND闪存的出色表现,三星半导体在2017年第二季度超越英特尔,终结英特尔20多年雄踞半导体龙头位置的记录。


从区域上看,WSTS数据显示北美(美国)地区市场销售额为864.58亿美元,同比增长31.9%,增幅提升36.6%,居全球首位,占到全球市场的21.2%的份额,起到较大的推动作用。其他地区(主要为中国)销售额为2478.34亿美元,同比增长18.9%,占到全球市场总值的60.6%。


 

半导体带动上游设备创历史新高。据SEMI预测,2017年半导体设备的销售额为559亿美元,比2016年增长35.6%。2018年,半导体设备的销售额达到601亿美元,比2017年增长7.5%。


 

2、供需变化涨价蔓延,创新应用驱动景气周期持续

2.1、供需变化沿产业链传导,涨价持续蔓延扩展

本轮涨价的根本原因为供需反转,并沿产业链传导,从存储器中DRAM和NAND供不应求涨价导致上游12寸硅片供不应求涨价,12寸晶圆代工厂涨价,NOR涨价,12寸硅片不足用8寸硅片代替,导致8寸硅片涨价,8寸晶圆代工厂涨价,传导下游电源管理IC、LCD/LED驱动IC、MCU、功率半导体MOSFET等涨价,涨价持续蔓延。此外,2017Q4加密币挖矿芯片半路杀出抢12寸晶圆先进制程产能。


2.1.1、存储器:供不应求涨价开始,是否持续还是看供需

存储器主要包括DRAM、NANDFlash和NORFlash。其中DRAM约占存储器市场53%,NANDFlash约占存储器市场42%,而NORFlash仅占3%左右。DRAM即通常所说的运行内存,根据下游需求不同主要分为:标准型(PC)、服务器(Server)、移动式(mobile)、绘图用(Graphic)和消费电子类(Consumer)。NANDFlash即通常所说的闪存,根据下游需求不同主要分为:存储卡/UFD、SSD、嵌入式存储和其他。


 

存储器的涨价由供不应求开始,是否持续还得看供需。


DRAM

需求端:下游智能手机运行内存不断从1G到2G、3G、4G升级导致移动式DRAM快速需求增长,同时APP应用市场快速发展导致服务器内存需求增长。

 

供给端:DRAM主要掌握在三星、海力士、美光等几家手中,呈现寡头垄断格局,三星市占率约为45%。2016年Q3之前,DRAM价格一路走低,所有DRAM厂商都不敢贸然扩产。供不应求导致DRAM价格从2016年Q2/Q3开始一路飙升,DXI指数从6000点上涨到如今的30000点。DXI指数是集邦咨询于2013年创建反映主流DRAM价格的指数。


 

展望2018年上半年,因DRAM三大厂产能计划趋于保守,2018年新增投片量仅约5-7%,实质新产能开出将落于下半年,导致上半年供给仍然受限,整体市场仍然吃紧;SK海力士决议在无锡兴建新厂,最快产能开出时间落在2019年,我们预计在2018年上半年服务器内存价格仍然会延续涨价的走势。

 

2018Q1移动式内存价格可能会有较明显影响。在大陆智能手机出货疲弱的大环境影响下,虽然整体DRAM仍呈现供货吃紧的状态,但以三星为首率先调整对大陆智能手机厂商的报价,移动式内存的涨幅已较先前收敛,从原先的5%的季成长缩小为约3%。

 

NANDFlash

需求端:下游智能手机闪存存不断从16G到32G、64G、128G甚至256G升级导致嵌入式存储快速需求增长,同时随着SSD在PC中渗透率提升导致SSD需求快速增长。

 

供给端:2016和2017年为NANDFlash从2D到3DNAND制程转化年,产能存在逐渐释放的过程,主要厂商有三星、东芝、美光和海力士,三星同样是产业龙头,市占率约为37%。

 

展望未来,智能手机销售增速疲软,2018年上半年NAND需求恐不如预期,随着3D产能不断开出,市况将转变成供过于求,导致NANDFlash价格持续走跌的机率升高。

 

NORFlash

虽然NORFLASH市场份额较小,但是由于代码可在芯片内执行,仍然常常用于存储启动代码和设备驱动程序。需求端:随着物联网、智慧应用(智能家居、智慧城市、智能汽车)、无人机等厂商导入NORFlash作为储存装置和微控制器搭配开发,NORFlash需求持续增长。供给端:一方面由于DRAM和NAND抢食硅片产能,导致NORFlash用12寸硅片原材料供不应求涨价;另一方面,巨头美光及Cypress纷纷宣布淡出,关停部分生产线等,产生供给缺口,导致价格上涨。

 

经过近几年版图大洗牌,目前旺宏成为产业龙头,市占率约24%,CYPRESS(赛普拉斯)市场占有率约21%,美光科技市占率约20%,华邦电居第四位,大陆厂商兆易创新居第五,占有一席之地。从各家公司的产品分布上,最高端NORFLASH产品多由美光、赛普拉斯供应,应用领域以汽车电子居多;华邦、旺宏则以NORFLASH中端产品供应为主,应用领域以消费电子、通讯电子居多;而兆易创新提供的多为低端产品,主要应用在PC主板、机顶盒、路由器、安防监控产品等领域。

 

展望未来,随着iPhoneX采用AMOLED,需要再搭配一颗NORFlash,预期AMOLED智能型手机市场渗透率持续上升,对NORFlash需求的成长空间颇大。近年蓬勃发展的物联网IOT需要有记忆体搭载,以及车用系统也持续增加新的需求。兆易创新战略入股中芯国际,将形成存储器虚拟“IDM”合作模式,进一步加深双方合作关系,有助于保障长期产能供应,深度受益于NORFlash景气。

 

2.1.2、硅片:供需剪刀差形成,从12寸向8寸蔓延

硅片是半导体芯片制造最重要的基础原材料,在晶圆制造材料成本中占比近30%,是份额最大的材料。

 

目前主流的硅片为300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6英寸),其中12英寸硅片份额在65-70%左右,8寸硅片占25-27%左右,6寸占6-7%左右。近年来12英寸硅片占比逐渐提升,6和8寸硅片的市场将被逐步挤压,预计2020年二者合计占比由2014年的40%左右下降到2020年的30%左右,而更大尺寸450mm(18英寸)产能将在19年开始逐步投建。


 

硅片尺寸越大,单个硅片上可制造的芯片数量则越多,同时技术要求水平也越高。对于300mm硅片来说,其面积大约比200mm硅片多2.25倍,200mm硅片大概能生产出88块芯片而300mm硅片则能生产出232块芯片。更大直径的硅片可以减少边缘芯片,提高生产成品率;同时,在同一工艺过程中能一次性处理更多的芯片,设备的重复利用率提高了。

 

12英寸硅片主要用于高端产品,如CPUGPU等逻辑芯片和存储芯片;8英寸主要用于中低端产品,如电源管理IC、LCDLED驱动IC、MCU、功率半导体MOSFE、汽车半导体等。


 

硅片供给属于寡头垄断市场,目前全球硅晶圆厂商以日本、台湾、德国等五大厂商为主,包括日本信越、日本三菱住友SUMCO、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SKSiltronic,前五大供应商囊括约90%以上的市场份额。


 

硅片的下游客户主要以三星、美光、SK海力士、东芝/WD为代表的存储芯片制造商和以台积电、格罗方德、联电、力晶科技、中芯国际为代表的纯晶圆代工业者。

 

需求端:过去十年来硅片需求稳定增长。2016与2007年相比,制造一颗IC面积减少了24%以上,2016年IC面积0.044平方英寸/颗,而2007年0.058平方英寸/颗,1年约减少2~3%。但来自终端需求成长,带动硅片需求量平均每年成长5~7%,故整体硅片面积每年呈3~5%的成长。

 

供给端:扩产不及时。据DIGITIMES的数据,自2006年至2016年上半,半导体硅片产业历经长达10年的供给过剩,大多数硅晶圆供货商获利不佳,使得近年来供给端的动作相当保守,供应商基本没有扩充产能,2017年受到下游存储器、ASIC、汽车半导体、功率半导体等需求驱动,硅片呈现供不应求的局面,供需反转形成剪刀差,硅片厂去库存,硅片价格逐渐上升,从12寸向8寸蔓延。


12寸硅片

需求端:ICinsights数据显示全球营运中的12寸晶圆厂数量持续成长,2017年全球新增8座12寸晶圆厂开张,到2020年底,预期全球将再新增9座的12寸晶圆厂运营,让全球应用于IC生产的12寸晶圆厂总数达到117座。而如果18寸(450mm)晶圆迈入量产,12寸晶圆厂的高峰数量可达到125座左右;而营运中8寸(200mm)量产晶圆厂的最高数量则是210座(在2015年12月为148座)。根据SUMCO的数据,2016下半年全球300mm硅片的需求已经达到520万片/月,2017年和2018年全球300mm硅片的需求分别为550万片/月和570万片/月。预计未来三年300mm硅片需求将持续增加,2020年新增硅片月需求预计超过750万片/月,较2017年增加200万片/月以上,需求提升36%,从2017-2022年复合需求增速超过9.7%,值得注意的是,以上测算需求还没有考虑部分中国客户。


供给端:根据SEMI的预测,2017年和2018年300mm硅片的产能为525万片/月和540万片/月。由于2017年之前硅片供大于求,硅片产业亏多赚少,各大硅片厂扩产意愿低,所以全球硅片的产量增长缓慢。各大厂商以涨价和稳固市占率为主要策略,到目前为止仅有SUMCO预计在2019年上半年增加11万片/月和Siltronic计划到19年中期扩产7万片/月。我们预计未来几年12寸硅片的缺货将是常态。

 

涨价:12寸硅片供不应求,缺货成常态,硅片价格逐步上升,下游晶圆厂开始去库存。信越半导体及SUMCO的12寸硅片签约价已从2017年的75美元/片上涨至120美元/片,涨幅高达60%。未来几年硅片供给仍然存在明显缺口,我们预计涨价趋势将持续,2018年12寸硅片将进一步涨价20%-30%左右。

 

8寸硅片

需求端:2017年上半年8寸晶圆厂整体的需求较平缓,随着2017年第3季旺季需求显现,预期随着硅晶圆续涨,在LCD/LED驱动IC、微控制器(MCU)、电源管理IC(PMIC)、指纹辨识IC、CIS影响传感器等投片需求持续增加。虽然LCD驱动IC、PMIC、指纹辨识IC等已出现转向12寸厂投片情况,但多数上游IC设计厂基于成本及客制化的考虑,仍以在8寸厂投片为主。Sumco预计到2020年200mm硅片需求量将达574万片/月,比2016年底的460万片/月增加24.78%。

 

供给端:8寸晶圆制造设备产能持续降低,部份关键设备出现严重缺货,二手8寸晶圆制造设备也是供不应求。在此情况下,晶圆代工短期厂很难大举扩增8寸晶圆产能,8寸硅晶圆的扩产需到2018年-2019年才有产出,我们预计未来几年8寸硅片也将处于供给紧张状态。

 

涨价:2017年12英寸硅晶圆供不应求且价格逐季调涨,8英寸硅晶圆价格也在2017年下半年跟涨,累计涨幅约10%。在投片需求持续增加,但扩产有限下,预期2018年上半年8寸晶圆厂产能整体产能仍吃紧。根据ESM报道,预期随着硅晶圆续涨价,预计2018年第1季8寸晶圆代工价格将会调涨5~10%。

 

2.1.3、8寸晶圆产品:产品涨价蔓延

8寸硅晶圆短缺以及晶圆厂产能紧缺的影响逐渐向市场渗透,而电源IC、MCU、指纹IC、LED/LCD驱动芯片、MOSFET等皆为8寸产线。

 

根据国际电子商情报道,多家国内外原厂发布了自2018年1月1日起涨价的通知,主要集中在MOSFET、电源IC、LCD驱动IC等产品,有的涨幅达到了15%-20%。国内厂商,富满电子、华冠半导体、芯电元、芯茂微电子、裕芯电子、南京微盟等对电源IC、LED驱动IC、MOSFET等产品进行了调价,其中MOSFET涨幅较大。国际分立器件与被动元器件厂商Vishay决定自2018年1月2日起对新订单涨价,未发货订单价格也将于3月1日起调整。

 

MOSFET:延长交期

根据富昌电子2017年Q4的市场分析报告指出,低压MOSFET产品,英飞凌、Diodes,飞兆(安森美)、安森美、安世,ST,Vishay的交期均在延长,交期在16-30周区间。英飞凌交期16-24周,汽车器件交货时间为24+周。安世半导体交期20-26周,汽车器件产能限制。Vishay/Siliconix从5&6英寸晶圆厂转型成8英寸晶圆厂,货期也有改进。高压MOSFET产品,除IXYS和MS交期稳定之外,英飞凌、飞兆/安森美、ST、罗姆、Vishay皆为交期延长。


MCU:恐将缺货一整年

2017年12月,全球汽车电子芯片龙头大厂NXP(恩智浦)宣布,从2018年第一季度开始,MCU、汽车电子等产品将会进入涨价通道,涨价幅度5%-10%不等。此外,自2017年以来,全球多家MCU厂商产品出货交期皆自四个月延长至六个月,日本MCU厂更罕见拉长达九个月。2017年全球电子产品制造业营运大多相当红火,连日本半导体厂也出现多年不见正成长荣景,带动IC芯片等电子元件销量走升。预估后市于全球汽车电子、物联网应用需求不断爆发、持续成长,矽晶圆厂产能满载下,2018年全球MCU市场,恐将一整年持续面临供应短缺局面。

 

LCD驱动IC:涨价or缺货

根据WitsView预测,一方面,由于晶圆代工厂提高8英寸厂的IC代工费用,IC设计公司第一季可能跟着被迫向面板厂提高IC报价5~10%,以反映成本上升的压力。另一方面,随着物联网、车用电子以及智慧家居等需求兴起,带动电源管理与微控制器等芯片用量攀升,已经开始挤压8英寸晶圆厂LCD驱动IC的投片量。

 

近年来因面板厂的削价竞争,驱动IC价格大幅滑落,早已成为晶圆代工厂心中低毛利产品的代名词,当利润更佳的电源管理芯片或是微控制器的需求崛起,也刚好给了晶圆代工厂一个绝佳的调整机会,预估截至2018年第一季,晶圆代工厂驱动IC的投片量将下修约20%。中低端IT面板用驱动IC供应吃紧,驱动IC的交期普遍都拉长到10周以上,有可能连带影响面板的供货。

 

2.2、硅含量提升&创新应用驱动,半导体景气周期持续

本轮半导体景气周期以存储器、硅片等涨价开始,受益于电子产品硅含量提升和下游创新应用需求推动,我们认为半导体行业有望得到长效发展。

 

2.2.1、硅含量提升

按照ICInsights的预测,半导体所占电子信息产业的比例,将由2016年的25%提高到接近2017年的28.1%,将会有更多的元器件被半导体所取代或整合,或者更多的新功能新应用被新设备所采用,半导体对应电子产品的重要性越来越大,预计到2021年,半导体价值量在整机中的占比将上升到28.9%,提升空间广阔。

 

以电动汽车为例,据strategyanalytics2015数据,传统汽车的汽车电子成本大约在315美金,而插混汽车和纯电动汽车的汽车电子含量增加超过一倍,插混汽车大约703美金,纯电动汽车大约719美金。此外,汽车智能化还将进一步提高汽车电子的用量,从而推动半导体行业的发展。

2.2.2、创新应用驱动

根据SIA数据,2016全球半导体下游终端需求主要以通信类(含智能手机)占比为31.5%,PC/平板占比为29.5%,消费电子占比13.5%,汽车电子占比11.6%。

 

展望未来,半导体产业除了传统3C及PC驱动外,物联网、5G、AI、汽车电子、区块链及AR/VR等多项创新应用将成为半导体行业长效发展的驱动力。


 

物联网IOT:到2020年全球产业规模将达到2.93万亿美元

移动通讯商爱立信的数据显示,2015-2021年期间,全球基于蜂窝物联网和非蜂窝物联网的物联设备年复合增长率将分别达到27%、22%,增速约为传统移动电话的7倍。

 

物联网设备增长带动全球市场快速增长。据ICInsights等机构研究,2016年全球具备联网及感测功能的物联网市场规模为700亿美元,比上年增长21%。预计2017年全球物联网市场规模将达到798亿美元,增速为14%。2018年全球市场增速将达30%,规模有望超千亿美元。

 

市场调研机构Gartner数据显示,2017年全球物联网市场规模将达到1.69万亿美元,较2016年增长22%。在新一轮技术革命和产业变革带动下,预计物联网产业发展将保持20%左右的增速,到2020年,全球物联网产业规模将达到2.93万亿美元,年均复合增长率将达到20.3%。


5G:射频芯片和滤波器价值提升

据中国信息通信研究院预测,5G商用部署后,至2025年中国的5G连接数将达到4.28亿,占全球连接总数的39%。华为2018年抢先发布了首款3GPP标准的5G商用芯片和终端,2019年,华为将推出5G手机。5G时代频段和载波聚合技术会增加射频元件的使用数量,新技术提高了射频部分元器件的设计难度,带来元器件单机价值量提升。在半导体领域体现在射频芯片和滤波器两部分价值的提升。智能手机使用的RF前端模块与组件市场于2016年产值为101亿美元,到了2022年,预计将会成长至227亿美元。

 

人工智能AI&区块链:特殊应用芯片高速成长

人工智能芯片的发展路径经历了从通用走向专用,从CPU到GPU到FPGA再到ASIC。


《2016-2017中国物联网发展年度报告》显示2016年全球人工智能芯片市场规模达到23.88亿美金,预计到2020年将达到146亿美金,增长迅猛,发展空间巨大。

 

此外,以区块链为底层技术的加密货币带动挖矿芯片及其封装市场的增长。据预测,2017年若以主流28纳米流片的芯片数目来计算,2017年对应的芯片用量约为3.2亿个挖矿芯片,2017年全年矿机芯片封装市场约为9-11亿元之间。展望2018,往后还将出现12纳米制程以下的ASIC矿机芯片,根据DIGITIMES预估,2018年矿机芯片封测市场规模预估将成长至少四倍,逼近40亿元人民币以上。


以台积电为例,在iPhoneX出货量调降、中国对智能手机需求疲弱之际,加密货币相关业务或成为台积电营收贡献的及时雨,比特大陆2017年12月跃升为台积电的最大大陆客户。台积电预期虚拟货币相关特殊应用芯片,和其他具备核心深度学习、高速运算的绘图芯片等,将是台积电2018成长最强的领域。根据Gartner预测,快速崛起的深度学习处理器到2022年将成长至160亿美元市场规模。

 

汽车电子:电动化+智能化+网联化推动汽车电子含量显著提升

随着全球能源、环境、交通安全等问题日渐突出和消费者对汽车的舒适、便利、娱乐等的要求越来越高,汽车向电动化、轻量化、智能化、联网化发展。根据普华永道和思略特预测,从2025年开始,电动车将迅速发展;而到2028年,4/5级无人驾驶汽车将成为主流。

 


汽车电动化+智能化+网联化趋势下,汽车电子含量显著提升,主要来自于两方面:一是电动化带来功率半导体、MCU、传感器等增加;二是智能化和网联化带来车载摄像头、雷达、芯片等增加。在智能化带来的增量方面,自动驾驶级别每提升一级,传感器的需求数量将相应的增加,到L4/L5级别,车辆全身传感器将多达十几个以上。

 

以特斯拉为例,Autopilot2.0传感器包含12个超声波传感器,8个摄像头以及1个雷达。未来5年,随着汽车自动化级别的逐步提高,在雷达和摄像头模块的驱动下,ADAS/AD半导体市场将加速增长。英飞凌认为:2025年左右,L3自动驾驶车辆的单车半导体成本平均为580美元;2030年左右,L4/L5自动驾驶车辆的单车半导体成本平均为860美元。


 

据《中国汽车电子行业分析报告》数据显示,2013年,我国汽车电子市场规模为3120亿元,到2015年时,已增至3979亿元,呈现逐年快速增长态势。预计到2020年,我国汽车电子市场规模将达到7049亿元。