《電子技術(shù)應(yīng)用》
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供應(yīng)鏈角度談?wù)摗靶酒拧?

2021-12-29
來源: 阿浦美股
關(guān)鍵詞: 芯片 半導(dǎo)體

  全球“芯”慌情形持續(xù)蔓延,,直接原因為幾大國際芯片生產(chǎn)商接連遭遇火災(zāi)、地震,、寒潮等自然災(zāi)害,,部分工廠被迫停工,產(chǎn)量下降,,加上5G基建和換機潮,、智能汽車、碳中和等推動需求激增,,導(dǎo)致嚴重的供需失衡,。

  有媒體報道,僅2021年3月29日至4月3日的5天時間,,臺積電已宣布三次漲價,,分別為12寸晶圓價格上漲25%;驅(qū)動芯片代工價格上漲,;今年年底訂單全線上漲,。在如今芯片完全賣方主宰的時期,我們從供應(yīng)鏈上下游對“芯片慌”的產(chǎn)生進行全面的分析,。

  1. 芯片供需現(xiàn)狀

  1.1 半導(dǎo)體下游行業(yè)應(yīng)用情況

  半導(dǎo)體是需求推進的市場,,半導(dǎo)體行業(yè)下游行業(yè)表現(xiàn)出:主要驅(qū)動力推動,著力發(fā)展新興領(lǐng)域的形勢,。推動半導(dǎo)體行業(yè)增長的三個主要驅(qū)動力是智能手機,,個人計算機和輕型車輛(汽車和輕型卡車)。

  由于新冠疫情的流行使得公眾工作,、學(xué)習的方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變,,對于電子產(chǎn)品的需求快速增加,應(yīng)用NAND最為廣泛的筆記本電腦,、平板電腦和服務(wù)系統(tǒng)銷售行業(yè)增長快速,。半導(dǎo)體新興領(lǐng)域DRAM和NAND閃存或?qū)⒊蔀?021年增長最快的兩個產(chǎn)品領(lǐng)域。

  但由于現(xiàn)階段電子設(shè)備如手機、電腦的發(fā)展水平已較為先進,,近些年來智能手機需求增長逐步放緩,,再進行技術(shù)創(chuàng)新比較困難,取得突破性進展所需時間較長等因素影響,。預(yù)計未來,,計算應(yīng)用程序和智能手機主要將向5G新興技術(shù)過渡。

  高通,、三星和聯(lián)發(fā)科等許多片上系統(tǒng)(Soc)MPU供應(yīng)商將更多的注意力轉(zhuǎn)向了64位嵌入式處理器,,引發(fā)了嵌入式處理器熱潮,。這些處理器集成了安全功能和AI加速功能,,用于自動駕駛車輛、自動駕駛無人機和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的圖片,、視頻功能,。同時汽車、工業(yè)設(shè)備和家用產(chǎn)品等領(lǐng)域自動化程度的提高,,推動嵌入式處理器的發(fā)展,。在越來越多的應(yīng)用程序中,嵌入式處理器正在處理自動操作的AI機器學(xué)習功能,,而無需人工干預(yù)或控制,。

  但汽車市場目前正面臨許多半導(dǎo)體產(chǎn)品的短缺。從2020年初開始,,汽車產(chǎn)量的減少導(dǎo)致半導(dǎo)體公司轉(zhuǎn)向其他應(yīng)用產(chǎn)品,。惠譽國際評級(Fitch Ratings)表示,,短缺可能會中斷數(shù)月的汽車生產(chǎn),,但預(yù)計大部分損失的生產(chǎn)將在2021年下半年得到彌補。

  同時大型并購浪潮成為趨勢,,近些年半導(dǎo)體行業(yè)的并購活動受到大型IC公司推動,,這些大型IC公司希望在新興領(lǐng)域和高增長市場中提高地位,希望進入:嵌入式機器學(xué)習和人工智能,、自動駕駛,、全電動汽車、云計算數(shù)據(jù)中心,、連接物聯(lián)網(wǎng)的傳感器和系統(tǒng)等領(lǐng)域或增加市場份額,。行業(yè)整合在2021年乃至未來的并購協(xié)議中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

  1.2 半導(dǎo)體行業(yè)供需影響因素

  2020年第四季度以來,,全球半導(dǎo)體行業(yè)出現(xiàn)了罕見的“芯片荒”事件,,從一開始單純的汽車芯片供不應(yīng)求到現(xiàn)在行業(yè)整體的芯片短缺。

  日前,蘋果公司表示2021年春季的蘋果新品發(fā)布會將推遲至4月召開,,專業(yè)人士表示這與目前芯片短缺的行業(yè)狀況密切相關(guān),。在中國,小米中國區(qū)總裁盧偉冰表示:2021年芯片缺貨,,不是缺,,而是極缺。(甚至因此不敢承諾小米手機今年不會面臨缺貨情況,。

  而事實也正如盧偉冰所言,,)小米旗下紅米K40上市當日被搶購一空,至今仍一機難求,。面臨芯片短缺問題的遠不止這兩家公司,,中國的OPPO、VIVO,,日本的索尼等等都面臨類似的境況,。

  導(dǎo)致一種產(chǎn)品的短缺原因無非是供給不足或需求擴張,目前芯片短缺的原因則是二者兼?zhèn)洹?/p>

  就需求端而言,,造成芯片短缺主要有以下幾個方面的原因:

  首先是疫情導(dǎo)致的芯片需求暴增,。新冠疫情的爆發(fā),改變了大家的生活辦公方式,,世界各國開始采用線上辦公,、授課。僅在疫情開始全球爆發(fā)的2020年第二季度全球筆記電腦的銷售量就增加了73.49%,。

  除筆記本電腦外,,平板電腦、智能手機,、網(wǎng)絡(luò)攝像頭,、PC顯示器、PC耳機甚至是鼠標和路由器等和線上辦公,、線上授課有關(guān)的一系列產(chǎn)品的銷量都呈現(xiàn)暴增的態(tài)勢,。其中最夸張的當屬網(wǎng)絡(luò)攝像頭,該類產(chǎn)品在2020年第二季度的銷量同比增長179%,。

  上述各項產(chǎn)品都是中高端芯片的主要消費者,。因此疫情之下,半導(dǎo)體市場非但沒有遭受打擊,,反而迎來了一次激烈的增長,。

  其次是各大公司囤積芯片。智能產(chǎn)品的生產(chǎn)者為了規(guī)避芯片等半導(dǎo)體行業(yè)波動所帶來的風險通常會選擇囤積一定數(shù)量的芯片,,以保證自己產(chǎn)出的穩(wěn)定,。

  以華為為例,,2019年該公司半導(dǎo)體采購支出為208.04億美元,是德州儀器當年全年營業(yè)收入的144.64%,。由于“孟晚舟事件”和美國一直來不太友好的態(tài)度,,華為的管理層敏銳的嗅到了緊張氣息。截止2020年5月,,華為正式被制裁之時,,該公司已經(jīng)囤積了價值1800億元的芯片,這與當時耐克公司的市值旗鼓相當,。

  在業(yè)內(nèi)囤積芯片的也不止華為一家,,蘋果、三星,、戴爾,、聯(lián)想等諸多大型公司也都進行了芯片的囤積。業(yè)內(nèi)人士表示,,囤積芯片在業(yè)內(nèi)已經(jīng)不只是常態(tài),,更是“戰(zhàn)爭”,大多數(shù)知名公司都會囤積三個月的用量,,更有甚者會提前備好公司半年的芯片用量。

  最后我們來討論汽車芯片的現(xiàn)狀,。近兩年新能源汽車發(fā)展勢頭猛烈,,相較于傳統(tǒng)燃油汽車,新能源汽車的平穩(wěn)運行需要更多的半導(dǎo)體支持,,與此同時對良品率的要求更高,。

  據(jù)特斯拉公布的數(shù)據(jù),一輛特斯拉的Model 3就使用了價值1500美元的半導(dǎo)體設(shè)備,,這高昂成本的背后必然是由科技程度高且數(shù)量基數(shù)巨大的半導(dǎo)體產(chǎn)品來支撐,。

  理論上講,汽車芯片中大多數(shù)設(shè)備使用的是90nm-0.13um的技術(shù),,該項技術(shù)已成熟多年,,但為何時至今日依舊會面臨產(chǎn)量不足,這與汽車芯片超高要求的良品率以及突然“暴增”的需求密不可分,。

  通常而言,,手機芯片的不良率要求為200ppm(百萬分之二百,即萬分之二),,但汽車芯片的不良率要求則為1ppm,,而真正生產(chǎn)過程中這個要求則是0,畢竟廠商百萬分之一的概率對用戶而言就是100%。

  面對如此高的良品率,,其中生產(chǎn)的困難程度可想而知,。同時,,由于2018年電動汽車銷售量下降,2019年全球半導(dǎo)體行業(yè)不景氣,,加上2020年上半年疫情的影響,,導(dǎo)致許多汽車公司停工停產(chǎn)。在高良品率和高需求的雙重壓力下,,汽車芯片存在著較大的缺口,。

  就供給端而言,今年全球主要的芯片制造廠商可謂是多災(zāi)多難,。

  一方面是天災(zāi),,半導(dǎo)體主要產(chǎn)地遭受了不同程度的自然災(zāi)害,致使芯片生產(chǎn)陷入困境,。目前美國是世界上最重要的芯片設(shè)計和制造地區(qū)之一,,但2020年第二季度以來,新冠肺炎疫情在美爆發(fā),,其極大地影響了相關(guān)工廠的運行,。

  同時在2021年第一季度,美國的重要芯片產(chǎn)地得克薩斯州又遭遇了百年難遇的冰雪和風暴潮,,導(dǎo)致該州水電供應(yīng)中斷,,致使許多位于該州的晶圓廠被迫停工。

  除美國外,,另一個芯片的主要制造地區(qū)臺灣的日子也并不好過,。今年臺灣遭遇56年難遇的大旱,而芯片的制造,、刻蝕的過程又需要大量干凈的水源用于生產(chǎn)線的清潔等,,因而臺灣的臺積電、聯(lián)發(fā)科等公司的芯片制造也受到不小的影響,,同時成本也在大幅增加,。

  日本也是半導(dǎo)體的主要產(chǎn)地之一,而日本半導(dǎo)體巨頭工廠瑞薩電子工廠遭遇重大火災(zāi),,工廠核心設(shè)施“無塵室”作為本次火災(zāi)的起火點受損較重,,部分設(shè)備也有不同程度的損壞。

  另一方面就是人禍了,,資本逐利的本性和囤積居奇以及高價售出的事情在經(jīng)濟發(fā)展史中并不罕見,。在“芯片荒”之下,許多擁有雄厚財力的公司也同樣在大量采購,,以備“不時之需”,。據(jù)報道,蘋果公司已經(jīng)定下臺積電年產(chǎn)能80%的產(chǎn)品,。

  除了囤貨,,芯片工廠及其上游產(chǎn)業(yè)遭受疫情影響停工停產(chǎn)或者由于其他因素在運輸環(huán)節(jié)遇到問題導(dǎo)致供應(yīng)鏈斷裂等問題,,也是“芯片荒”的一個重要原因。

  同時在今年年初,,比特幣的價格上漲幅度尤為明顯,。比特幣價格越高,挖礦的吸引力越大,,導(dǎo)致消耗更多的電能和計算機芯片,。

  2017年初,比特幣價格僅為1000美元左右,,當時估計比特幣開采每年消耗約10太瓦時電力,;四年后,其價格上漲約50倍,,用電量上漲8-9倍,。挖礦對計算機芯片的需求也是造成芯片短缺的又一原因。

  1.3 半導(dǎo)體行業(yè)特點與宏觀經(jīng)濟特征

  目前,,半導(dǎo)體行業(yè)仍處于高速成長期,。故雖然近期出現(xiàn)了“芯片荒”,但據(jù)各大預(yù)測咨詢公司的數(shù)據(jù)顯示,,未來半導(dǎo)體行業(yè)的前景仍較為樂觀,。

  從長期來看,全球半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展遵循螺旋式上升的規(guī)律,,呈現(xiàn)周期性變化,。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要受全球宏觀經(jīng)濟變化、半導(dǎo)體技術(shù)革新,、下游行業(yè)景氣度、供需匹配錯位的影響,。

  半導(dǎo)體行業(yè)與全球宏觀經(jīng)濟的景氣度高度相關(guān),。

  在經(jīng)濟繁榮時期,由于企業(yè)和消費者方面的支出增加,,芯片行業(yè)蓬勃發(fā)展,。而在經(jīng)濟低迷時期,由于企業(yè)信息技術(shù)預(yù)算削減,、以及消費者推遲購買最新產(chǎn)品,,導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)品需求下降。根據(jù)wind數(shù)據(jù),,1999-2019年全球半導(dǎo)體銷售額由1494億美元增至4090億美元,,復(fù)合年增長率(CAGR)為5.16%。

  近十年來,,半導(dǎo)體行業(yè)的增長速度受宏觀經(jīng)濟下行影響,,出現(xiàn)約5次周期性波動,,具體體現(xiàn)在:(1)2001年美國互聯(lián)網(wǎng)泡沫;(2)2008年,,全球經(jīng)濟危機,;(3)2012年歐債危機;(4)2015年電腦,、手機換機需求下降(5)2019年貿(mào)易摩擦,。

  半導(dǎo)體行業(yè)波動性與GDP關(guān)聯(lián)度越來越高。

  根據(jù)IC Insights 的數(shù)據(jù)顯示,,進入21世紀后,,全球半導(dǎo)體銷售收入規(guī)模增速與GDP的相關(guān)性越來越高,2010-2015年的相關(guān)系數(shù)高達0.93,,預(yù)計未來仍維持現(xiàn)有水平,,相關(guān)系數(shù)逐步趨近于1。

  此外,,由于半導(dǎo)體產(chǎn)品在各行業(yè)中應(yīng)用滲透率提高,,半導(dǎo)體行業(yè)的周期性受各行業(yè)需求影響也更為多樣,全球GDP數(shù)據(jù)作為宏觀經(jīng)濟的表征指標,,可以進一步反映半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的下游需求的變化,。

  半導(dǎo)體先進制程技術(shù)進入后摩爾時代,迭代速度放緩,。

  一直以來,,生產(chǎn)成本的下降和盈利能力的提升推動著半導(dǎo)體企業(yè)不斷追求更加先進的工藝節(jié)點。這是由于供給端和需求端存在相互促進發(fā)展作用,,半導(dǎo)體供給側(cè)的進步滿足市場對于新一代,、高性能產(chǎn)品的追求,從而使得創(chuàng)造出新的需求,;而需求端技術(shù)的發(fā)展進一步促進半導(dǎo)體供給端產(chǎn)品的更新迭代,。

  半導(dǎo)體的先進制程從1987年以來的1um到2015的14nm的發(fā)展一直符合摩爾定律,即:每兩年微處理器的晶體管數(shù)量翻一倍,。但隨著工藝節(jié)點的不斷縮小,,半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展變得愈加困難。

  2015年后,,制程發(fā)展開始乏力,,摩爾定律開始失效,半導(dǎo)體制程技術(shù)進入后摩爾時代,。

  一方面,,根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)“一代設(shè)備,一代工藝,,一代產(chǎn)品”的經(jīng)驗,,半導(dǎo)體設(shè)備要超前半導(dǎo)體產(chǎn)品制造開發(fā)出新一代的產(chǎn)品,,高昂的設(shè)備更替成本加大了制造商的制造支出。

  另一方面,,發(fā)展技術(shù)難度的不斷提高的同時,,單位面積芯片的制造成本下降空間越來越小,甚至有所增加,。這都導(dǎo)致企業(yè)盈利水平下降,,經(jīng)濟效益不佳。

  半導(dǎo)體產(chǎn)品供需關(guān)系存在錯位,。

  由于半導(dǎo)體技術(shù)一直在追趕摩爾定律,,產(chǎn)品的壽命相對較短,當更新的應(yīng)用程序被開發(fā)時,,對應(yīng)的就是原有技術(shù)的過時,;當技術(shù)進步時,先進產(chǎn)品的需求就會出現(xiàn)上升,,導(dǎo)致產(chǎn)能緊張,。

  另一方面,由于芯片制造周期長,,供需難以匹配,,當供不應(yīng)求時若半導(dǎo)體制造商加大生產(chǎn),容易由于市場景氣度變化的影響使得供應(yīng)過剩,、庫存增加,,進而導(dǎo)致半導(dǎo)體產(chǎn)品價格下跌和市場需求的進一步下滑。

  下游重大技術(shù)變革是推動行業(yè)持續(xù)增長的內(nèi)在動力

  重大技術(shù)變革是推動行業(yè)持續(xù)增長的內(nèi)在動力,。近年來,,全球半導(dǎo)體行業(yè)在2017年經(jīng)歷了噴井式增長,到2018年創(chuàng)造歷史新高,。自2018年下半年開始,,受到汽車、消費電子,、智能手機等產(chǎn)品需求增長放緩的影響,加上技術(shù)升級迭代遇到瓶頸,,全球半導(dǎo)體行業(yè)開始進入下行周期,。

  2019年對半導(dǎo)體行業(yè)來說是艱難的一年,中美貿(mào)易摩擦升溫,,導(dǎo)致半導(dǎo)體需求市場大幅下滑,,據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織(WSTS)統(tǒng)計,全年銷售額為4121億美元,,同比下降12.1%,。然而,,半導(dǎo)體行業(yè)的每一次重大低迷都隨著新技術(shù)的到來而結(jié)束。

  2020年,,受到全球疫情的影響,,居家學(xué)習及辦公對電子設(shè)備的需求強勁,對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求提出更高的要求,,各國大力推進5G的基礎(chǔ)建設(shè),。2020年全球芯片銷售增長5.1%,達到4330億美元,。

  5G,、人工智能、物聯(lián)網(wǎng),、汽車電子等一系列新技術(shù)給予了半導(dǎo)體行業(yè)新的動能,,全球半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)從周期性低迷中恢復(fù),預(yù)計2021年芯片銷售額將加速增長8.4%,。

  半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)出如下特點:

 ?。?)行業(yè)增速快,產(chǎn)品,、技術(shù)迭代升級快,。

  (2)前期研發(fā)費用高,,甚至經(jīng)營性現(xiàn)金流為負數(shù),。

  (3)成熟時收入快速增長,,現(xiàn)有財務(wù)指標幾乎無法反映公司真正的價值,。

  (4)跨國公司易受全球經(jīng)濟波動和政策禁令的影響,。

 ?。?)大客戶占比過大,易受個別客戶或供應(yīng)商的影響,。

 ?。?)制程越來越小,投資額越來越高,,只有幾家寡頭在此領(lǐng)域,,進入門檻高。

 ?。?)半導(dǎo)體材料是此行業(yè)的支撐產(chǎn)業(yè),。

  2020-2024年全球半導(dǎo)體市場將以4%的年復(fù)合增長率加速增長。這種增長的76%是由亞太地區(qū)貢獻的。2019年到2024年全球半導(dǎo)體市場將逐漸增長908億美元,,2020年增長了2.86%,。這個市場是碎片化的,因為只有幾家寡頭占據(jù)了這個市場,,這個狀況對市場產(chǎn)生了消極的影響,。

  2. 芯片生產(chǎn)工藝流程

  2.1 半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

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  2.2 半導(dǎo)體行業(yè)的主要業(yè)務(wù)模式

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  2.3 芯片設(shè)計主要流程

  IC設(shè)計指的是將客戶對系統(tǒng)、邏輯與性能的設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為具體的物理版圖,,即把產(chǎn)品從抽象到具體,,一步步轉(zhuǎn)化為有邏輯的電路規(guī)劃圖,直至最終物理實現(xiàn)的過程,。

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  IC的設(shè)計過程可分成兩個部分:前端設(shè)計(也稱邏輯設(shè)計)和后端設(shè)計(也稱物理設(shè)計),,這兩個部分并沒有統(tǒng)一嚴格的界限。一般而言,,前端設(shè)計指的是將客戶的實際需求進行編碼翻譯,,進而形成實際電路的元器件,并用門級網(wǎng)表示的過程,;后段設(shè)計主要負責布局布線,,以及進行各類檢測測試,使得最終生成可以送交晶圓廠流片的GDS2文件,。涉及到與工藝有關(guān)的設(shè)計都可稱為后端設(shè)計,。

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  3. 供應(yīng)鏈角度解讀“芯片之難”

  3.1 整車制造

  3.1.1 IDM運作模式

  IDM是半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)一種歷史較久的運作模式,被稱為國際整合元件制造商模式,。IDM廠商的經(jīng)營范圍涵蓋了IC設(shè)計,、IC制造、封裝測試等多個環(huán)節(jié),,甚至會延伸到下游電子終端,。IDM是早期多數(shù)集成電路企業(yè)采用的模式,目前僅有極少數(shù)企業(yè)能夠維持,。

  采用這一模式的一般是美國,、日本和歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。比較典型的廠商有英特爾,、三星,、德州儀器、東芝,、意法半導(dǎo)體等,。IDM的市場份額如下所示:

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  IDM企業(yè)的優(yōu)勢主要集中在以下三點:

  (1)資源整合優(yōu)勢,。從IC設(shè)計到IC制造所需的時間較短;

  (2)綜合利潤較高,。根據(jù)“微笑曲線”原理,,最前端的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)與最末端的品牌,、營銷具有最高的利潤率,,中間的制造、封裝測試環(huán)節(jié)利潤率較低,。

 ?。?)技術(shù)積累優(yōu)勢。絕大多數(shù)IDM企業(yè)都有自己的IP(知識產(chǎn)權(quán)),,技術(shù)開發(fā)能力比較強,,具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

  但同樣的,,IDM的弊端在近年來也愈發(fā)明顯:

 ?。?)企業(yè)目標搖擺。在過去的十幾年里,,在看到晶圓代工業(yè)務(wù)的逐步成熟,,所帶來的高效率和良好的業(yè)績之后,多家IDM大廠先后進入晶圓代工業(yè),,以尋求更好的發(fā)展機會,。

  (2)靈活性不足,。IDM不如晶圓代工靈活,,在應(yīng)對市場快速變化方面效率較低。

  3.1.2 IDM模式下投資分析

  全球集成電路市場的60%由IDM所掌握,,而IDM的一條龍能力,,向來是檢驗一個國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)水準的標桿,故IDM的重要性不言而喻,。本部分就IDM模式進行投資探討,。

  投資動向

  (1)市場指數(shù)

  美股IDM市場指數(shù)趨勢基本向好,。

 ?。?)投資動態(tài)

  英特爾宣布IDM2.0戰(zhàn)略

  3月24日,英特爾新任CEO帕特-基辛格宣布啟動“IDM2.0”戰(zhàn)略,。該戰(zhàn)略的主要內(nèi)容包括:投資 200億美元在亞利桑那州建設(shè)兩座晶圓廠,,用于提升產(chǎn)能并加大代工業(yè)務(wù)。接下來英特爾還將組建獨立的代工服務(wù)部門,,意成為全球主要芯片代工商,。

  正如基辛格所說:“借助 'IDM2.0‘戰(zhàn)略,英特爾將以其富有深度和廣度的軟硬件平臺設(shè)計出最好的產(chǎn)品,并為代工客戶提供下一代工藝創(chuàng)新,?!?/p>

  碳化硅IDM企業(yè)基本半導(dǎo)體完成B輪融資

  財聯(lián)社1月6日訊,從基本半導(dǎo)體獲悉,,近日,,該公司完成數(shù)億元人民幣B輪融資,由聞泰科技領(lǐng)投,,深圳市投控資本,、民和資本、屹唐長厚,、四海新材料等機構(gòu)跟投,,原股東力合資本追加投資。

  第三代半導(dǎo)體快速成長,,IDM模式成超車方向

  有很多特殊的半導(dǎo)體產(chǎn)品更適用IDM而不是代工模式,,因為有些模擬器件沒有代工工廠(集成代工制造)足以勝任。譬如5G通訊中用到的氮化鎵(GaN),,5G射頻芯片必須用到第三代半導(dǎo)體,,僅快充芯片在中國市場就非常龐大,這種高功率芯片做得好的有Skyworks(思佳訊),、Qorvo,、Sumitomo(住友)、Murata(村田),、NXP(恩智浦),、AVAGO(安華高)等,都是IDM公司,。

  國際IDM廠全面喊漲

  雖然新冠肺炎疫情仍持續(xù)干擾全球市場,,不過各大調(diào)研機構(gòu)幾乎一致看好,即2021年整體市場需求將優(yōu)于2020年水平,,再加上2020下半年消費,、車用及5G等芯片拉貨量大增,使國際IDM大廠接單量爆滿,,產(chǎn)能供給遠不及訂單量,,有望推動2021年營運更上一層樓。

  IDM整車制造投資前景

 ?。?)投資評級

  在新冠疫情的影響下,,強勢拉動了電子消費品的需求。北美半導(dǎo)體設(shè)備出貨指數(shù)創(chuàng)下歷史新高,,以半導(dǎo)體為代表的細分板塊在全球主要市場均呈現(xiàn)領(lǐng)先趨勢,,“缺芯漲價”幾乎成為貫穿全年的主題,。在這種情形下,IDM因其能夠保障生產(chǎn)節(jié)奏和供貨安全而被看好,。

  從中長期的角度看,,新能源汽車的發(fā)展、5G技術(shù)的落地等可進一步拉動對電子元器件的需求,并預(yù)計將在2021年持續(xù)看漲,。缺貨漲價態(tài)勢下,,IDM的話語權(quán)會被重置,IDM可憑借自有產(chǎn)能優(yōu)勢,,保證下游客戶供給,從而搶占市場,建議關(guān)注英特爾,、三星、德州儀器的后續(xù)發(fā)展,。

 ?。?)風險因素

  一是疫情影響反復(fù),二是市場需求可能不及預(yù)期,。

  2020年的疫情,,對產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏和市場需求產(chǎn)生了很大的影響。首先考慮2020年上半年,,因為在家工作與學(xué)習,,使得數(shù)據(jù)中心和云服務(wù),以及筆記本電腦的相關(guān)芯片需求量暴增,,但手機市場則較為慘淡,。

  而對比下半年,疫情緩解,,經(jīng)濟復(fù)蘇,,消費者走出家門,此時,,手機市場又開始上漲,,與此同時,上半年火爆的數(shù)據(jù)中心市場開始疲軟,,相應(yīng)的處理器和存儲芯片市場行情明顯不如上半年,。在這些紛繁復(fù)雜且難以預(yù)測的因素影響下,相對于晶圓代工,,IDM的業(yè)績時好時壞,,顯得沒那么穩(wěn)定,這成為了投資的一大風險,。

  3.2 芯片設(shè)計

  3.2.1 無晶圓廠特點

  無晶圓廠(Fabless)主要是指不從事生產(chǎn),、無半導(dǎo)體廠房的無廠半導(dǎo)體公司,。無晶圓廠公司依賴晶圓代工公司(如臺積電、聯(lián)電等晶)生產(chǎn)產(chǎn)品,,因此產(chǎn)能,、技術(shù)都受限于晶圓代工公司,但由于不必興建及運營晶圓廠,,很大程度降低了公司成本,。

  3.2.2 無晶圓廠行業(yè)現(xiàn)狀

  根據(jù)IC Insights發(fā)布的報告,預(yù)測2020年無晶圓廠的IC銷售額將達到全球總銷售額的32.9%,,創(chuàng)歷史新高,。銷售額增長率也有望達到22%,近1300億美元,。

  2020年第三季度全球最大的五家無晶圓廠(分別是高通(Qualcomm),,博通(Broadcom),英偉達(NVIDIA),,聯(lián)發(fā)科(MediaTek)及超微半導(dǎo)體(AMD)),,其中英偉達、聯(lián)發(fā)科及超威的營收增長均超過了50%,。

  相較而言,,IDM廠商2020年的增長額僅為6%。盡管其銷售額約為2670億美元,,約為無晶圓廠商的兩倍多,,但其增長速度近幾年明顯放緩,無晶圓廠商正在全力搶占市場,。

  3.2.3 行業(yè)變化

  芯片應(yīng)用行業(yè)的不斷發(fā)展及新應(yīng)用市場的興起,,不但推動了芯片設(shè)計行業(yè)的發(fā)展,也為芯片設(shè)計提出了不少挑戰(zhàn),。如人工智能市場的出現(xiàn),,要求芯片在處理能力、內(nèi)存延遲及實時連接等方面的提升,;各公司爭奪的數(shù)據(jù)中心市場,,要求芯片能擁有更高的速度、更低的延遲,;智能汽車行業(yè)的發(fā)展則要求芯片擁有更高的良品率,、更低的錯誤等。

  3.2.4 投資風險

  最大的風險在于代工廠供不應(yīng)求,。由于無晶圓廠沒有制造工廠,,所有的產(chǎn)品生產(chǎn)均依靠代工廠商,在現(xiàn)有市場供不應(yīng)求的情況下,,不少無晶圓廠也出現(xiàn)了缺貨漲價等現(xiàn)象,。

  如:博通通知客戶至少提前6個月的時間下訂單,;超微半導(dǎo)體多個產(chǎn)品也均顯示缺貨。同時由于貿(mào)易環(huán)境的原因,,使得一些公司轉(zhuǎn)單臺積電,,臺積電供不應(yīng)求也使得一些無晶圓廠出現(xiàn)了缺貨現(xiàn)象。

  3.3  晶圓制造

  3.3.1 晶圓制造技術(shù)概覽

  晶圓制造是將設(shè)計版圖制成光罩,,將光罩上的電路圖形信息轉(zhuǎn)移至硅片上,,在晶圓上形成電路的過程。

  晶圓的制造工藝雖然很復(fù)雜,,但絕對難度并不是很高,。其核心難度在于半導(dǎo)體產(chǎn)品對晶圓的純度要求很高,純度需要達到99.999999999%或以上,。而在進行硅的進一步提純工藝中,光刻技術(shù)的難度很高,,這是晶圓制造最大的一個門檻,,同時更突出表現(xiàn)在高端光刻機的全球短缺與壟斷。

  3.3.2 2021年全球晶圓制造發(fā)展情況

  晶圓市場的需求持續(xù)高漲,。根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)顯示,,2018年全球晶圓產(chǎn)能為1945萬片/月,預(yù)計到2022年全球晶圓產(chǎn)能將上升至2391萬片/月,,年復(fù)合增長率為5.3%,。

  2021年第一季度晶圓制造行業(yè)收入增速約20%。2020年,,全球前五大廠商總產(chǎn)能占全球晶圓產(chǎn)能的54%,,前五大純晶圓代工廠(臺積電、聯(lián)電,、格芯,、中芯國際、力晶)占全球晶圓產(chǎn)能的24%,。

  據(jù)估計,,2021年第一季度全球前十大晶圓代工廠營收將達225.9億美元,同比增長20%,。2021年第一季度全球晶圓代工產(chǎn)能緊張,,營收均同比有所增長,近期各晶圓廠更需要重新調(diào)配產(chǎn)能供給以滿足汽車需求,。

  2021年供需缺口大幅攀升,,漲價有望延續(xù)。消費電子和汽車行業(yè)正在進入硅含量急速提升周期,。盡管晶圓代工廠加大資本開支,,但大部分用于先進制程及12寸產(chǎn)能,。成熟制程擴產(chǎn)仍然較為緩慢,8寸仍是關(guān)鍵漲價環(huán)節(jié),。導(dǎo)致部分產(chǎn)品供需緊張有可能持續(xù)到2022年底甚至2023年,。

  產(chǎn)能緊張導(dǎo)致晶圓制造商資本開支密集上升。2021年第一季度晶圓代工行業(yè)收入增速約20%,,產(chǎn)能滿載,。諸多晶圓制造商均已公開宣布將在2021~2023年之間進行大規(guī)模的半導(dǎo)體設(shè)備投資,AMAT展望,,全球正在踏入一輪新的10年以上的半導(dǎo)體投資周期,。

  3.3.3 芯片短缺下晶圓制造特點

  (1)終端企業(yè)恐慌性下單,,制造了虛高的訂單量,,在未來1到2年內(nèi)可能使得晶圓供給大于晶圓需求。

 ?。?)全球分布式供應(yīng)鏈受到?jīng)_擊,,供應(yīng)鏈可能收縮。如:車企與手機廠商自制晶圓,,供應(yīng)鏈趨向集中化,。

  (3)以臺積電為代表的晶圓制造商紛紛漲價,,此舉調(diào)節(jié)了市場晶圓供需,,有利保障高端晶圓優(yōu)先生產(chǎn)。

 ?。?)日本豐田汽車的業(yè)務(wù)連續(xù)性計劃(BCP)(維護供應(yīng)鏈,,減少地震海嘯核電站事故影響),定期囤積關(guān)鍵零部件的舉動可能會被諸多終端企業(yè)效仿,。如:大眾汽車嘗試跳過零部件供應(yīng)商,,直接向芯片制造商采購芯片,并建立芯片定期儲存制度,。

 ?。?)晶圓行業(yè)龍頭優(yōu)勢明顯,,話語權(quán)持續(xù)提升,。在原材料價格上漲,、代工產(chǎn)能緊張等因素的背景下,龍頭廠商的優(yōu)勢愈發(fā)凸顯,。龍頭能夠依靠規(guī)模優(yōu)勢,,獲得各方資源的傾斜,有能力通過漲價平衡供需,,同時還能保證交貨期,,形成良性循環(huán),從而進一步擴大市占率,,集中優(yōu)勢更加顯著。

  3.3.4 全球晶圓供需不平衡不充分原因概覽

 ?。?)全球疫情導(dǎo)致的晶圓廠商錯誤預(yù)判,芯片廠商或減產(chǎn)或停產(chǎn)(暴風雪,,防疫要求),或轉(zhuǎn)產(chǎn)(芯片利潤結(jié)構(gòu)和需求結(jié)構(gòu)改變,,偏向消費電子)。

 ?。?)晶圓生產(chǎn)周期長,工藝復(fù)雜,,擴產(chǎn)難,,行業(yè)壁壘高,。

 ?。?)以臺積電為代表的幾家供應(yīng)商壟斷全球晶圓供應(yīng)。

 ?。?)疫情以來,消費電子和新能源智能汽車單車芯片需求量(種類和數(shù)量)極大升高,。

  3.4 半導(dǎo)體材料設(shè)備

  3.4.1 半導(dǎo)體設(shè)備

  前道工藝設(shè)備(晶圓加工設(shè)備)(光刻機、刻蝕機,、薄膜沉積設(shè)備,、清洗設(shè)備等),,后道工藝設(shè)備(封裝測試設(shè)備)

  圖為前道晶圓制造七大步驟:

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  3.4.2 全球設(shè)備廠商

  全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商主要集中在美國日本,、荷蘭,。

  美國:AMAT,、拉姆研究(LRCX),、科天(KLAC),、泰瑞達(TEL)

  覆蓋設(shè)備:刻蝕機、離子注入機,、薄膜沉積設(shè)備、掩模版制造設(shè)備,、檢測設(shè)備、測試設(shè)備,、清洗設(shè)備。

  日本:東京電子,、DNS、愛德萬,、日立高新

  覆蓋設(shè)備:刻蝕機、薄膜沉積設(shè)備,、清洗設(shè)備、熱處理設(shè)備,、涂膠機,、顯影機,、退火設(shè)備,、測試設(shè)備、清洗設(shè)備,、中低端光刻機(尼康、佳能),。

  荷蘭:阿斯麥(光刻機龍頭)

  3.4.3 2013-2021市場份額前五的設(shè)備公司(僅含美股公司)

  到2020年市占率前五的設(shè)備公司分別為應(yīng)用材料公司(AMAT)、拉姆研究(LRCX),、阿斯麥(ASML)、泰科電子(TEL),、科天(KLAC)

  3.4.4 材料設(shè)備發(fā)展展望

  根據(jù)SEMI年終報告顯示:2020年全球設(shè)備規(guī)模為689億美元,,同比增加16%。5G,、新能源汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展必會帶動半導(dǎo)體行業(yè)不斷擴大,。

  未來趨勢將呈現(xiàn)出:新材料推動半導(dǎo)體器件革新,模塊化降低芯片設(shè)計門檻,,以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體迎來應(yīng)用大爆發(fā),,6G,芯片制造商加速擴張戰(zhàn)略在AloT市場,,AI+LoT=a lot人工智能技術(shù)+物聯(lián)網(wǎng)等等的趨勢,。

  4. 芯片短缺的應(yīng)對方案及未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展

  由于天災(zāi)人禍頻發(fā),,加之半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)能不足所導(dǎo)致的芯片荒現(xiàn)象,已經(jīng)影響了諸多領(lǐng)域的生產(chǎn),,行業(yè)內(nèi)各家龍頭企業(yè)“八仙過海”,,希望能在市場上占得先機獲取優(yōu)勢地位。

  但目前而言,,各家公司無論是新建晶圓廠,還是“跨領(lǐng)域研發(fā)”都不能夠快速化解全球市場目前所面臨的棘手問題,,因而希望投資者們能夠理性觀望,。

  但是無論是新晶圓廠的建造還是新領(lǐng)域的擴展,在半導(dǎo)體領(lǐng)域,,設(shè)備和材料都是不可或缺的,。

  對投資者而言,與其猜測是因特爾能夠搶占先機,?還是臺積電可以快速擴產(chǎn),?亦或是高通能早日得到研發(fā)成果?不如靜看行業(yè)內(nèi)剛需的設(shè)備與材料,,尤其是材料公司顯得尤為關(guān)鍵,。

  畢竟想要大量生產(chǎn)芯片一定離不開高品質(zhì)的材料,所以就目前形勢而言AMAT,、LRCX,、ASML等材料與設(shè)備公司更加值得關(guān)注。

  總體而言,,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是一個資金密集型,、技術(shù)密集型和人才密集型的高科技產(chǎn)業(yè),也是支撐國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性,、戰(zhàn)略性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),。

  受益于5G、消費電子,、新能源汽車等下游需求增長等因素的影響,,芯片短缺將為大部分半導(dǎo)體公司迎來較好的發(fā)展機會,對投資者亦如是,。

 

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