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2014年中国半导体市场投资分析报告(下)

2.3先进封装技术引领发展趋势,投资机会就在当下

  半导体封测技术在过去几十年时间里一直紧随半导体设计和制造技术的发展不断演进,其技术的进步主要体现在两个维度:一是IC的I/O引脚数不断增多,二是IC的内核面积与封装面积之比越来越高。

  最初的DIP(双列直插式封装)芯片封装技术I/O引脚数量很少,一般不超过100个,Intel早期的CPU4004、8008、8086、8088等都采用了DIP封装。而到了BGA(球形触点陈列)封装技术不仅大大增加了芯片的I/O引脚数,可以达到1000个,而且还提高了引脚之间的间距,能够提高最终产品生产的良率,Intel集成度很高的CPU Pentium、Pentium Pro、Pentium Ⅱ都选择的这一技术。

  当芯片制程来到40nm及以下时,传统的Wire Bonding和Flip Chip技术难以实现芯片与外部的连接。而Copper Bumping技术则能将原来100-200um的Pitch降低到50-100um的Pitch,从而成为了先进制程的唯一选择,从而成为了全球封测大厂必争之地。

  据YoleDeveloppement预计,2017年全球CopperBumping市场规模将达到2300万片/年(12英寸晶圆折算,后同),对应2012年不到500万片/年的市场规模年复合增长率高达38%。这主要受益于Bumping技术本身市场规模年复合20%以上的快速增长,以及Copper Bumping技术对其他材料Bumping技术的逐渐替代,Copper Bumping占比将从2012年的37%提升到2017年的69%。按12英寸Copper Bumping芯片250美元价格估计,届时市场规模将达近60亿美元。

  在CopperBumping领域全球IDM大厂Intel技术最为领先,产能近300万片/年,占全球一半以上;专业代工封测大厂中Amkor技术优势明显,基本能够做到直径40~50um水平,产能近90万片/年;日月光在这一领域快速追赶,近两年产能快速上量。国内封测厂商中长电先进领跑,年产能约为48万片/年,华天西钛紧随其后,预计今年年底产能达6万片/年。

  图:CopperBumping市场规模快速提升(12英寸晶圆折算)

  另外,随着芯片体积的不断缩小,对IC 封装的内核面积与封装面积之比也提出了越来越高的要求。最初的DIP 封装后产品大约是裸芯片面积的100 倍。而后来提出了CSP 封装标准,即产品面积不大于裸芯片面积的1.2 倍,这样能够大大提高PCB 上的集成度,减小电子器件的体积和重量,一些较为先进的BGA 封装技术已经能够达到这一标准。现在为了能够进一步提高内核面积与封装面积之比,IC封装技术开始由原来的平面封装向2.5D 和3D 封装技术演进。

3D 封装技术是Moore 定律延续的最优选择。随着芯片制程工艺的不断缩小,现在已经快接近理论极限值,要想依靠制程工艺的继续减小来延续摩尔定律变得越来越困难。而3D 封装技术通过将更多芯片裸片立体封装进入同一块芯片内,能够快速使芯片内晶体管数量成本增加,从而使Moore 定律得以延续。

在过去几年,3D 封装技术快速演进,从最初比较单一的图像传感器和记忆体逐渐向具有系统性功能的逻辑电路和微处理器发展。并且新品啊之间的垂直互联最小间距也大幅缩小,由几百微米迅速缩减到数十微米。

据YoleDeveloppement 估计,2012 年全球3D TSV晶圆产值为39 亿美元,渗透率仅为1%左右。未来五年受益于记忆体和逻辑IC 对3D TSV 技术的大量应用,预计3D TSV 渗透率将从现在的1%左右提高到9%,产值达到近400 亿美元,年复合增长率为58%。对应3D TSV 封装技术也将高速增长,预计市场规模将从2012 年的8 亿美元增长到2017 年的93 亿美元,年复合增长率为64%。

目前,国内的半导体封测厂如长电科技、华天科技、晶方科技在这些先进封装技术上都已经完成了布局。预计在2013-14 年,这些先进封装技术开始进入高速渗透期, 市场规模快速提升,将给这些具备先进封装技术的半导体封测厂带来巨大投资机会,投资机会在当下。

图:国内封测厂完成先进封装技术布局

3. IC 设计领域潜在投资机会巨大

  3.1IC设计领域发展最快,初现具备全球竞争力公司

  受益于国内下游终端需求巨大和政府政策大力支持,国内IC 设计产业一直高速迅猛发展,是半导体产业链各环节增速最快的一个领域。据中国半导体协会统计,2013 年国内IC 设计市场规模已经达到809 亿,较2004 年增长了近10 倍,年复合增长率为29%,是国内半导体行业增速的2.5 倍。并且近几年在智能机渗透率快速提升的刺激下,国内IC 设计领域市场规模更是一路高奏凯歌。

  在国内集成电路三个环节中,2004 年IC 设计占比最少仅有15%,市场规模只有制造环节的45%。不过经过这十年的高速发展,2013 年IC 设计环节占比已经上升到了32%,市场规模比制造环节高出35%。

  图:IC设计领域过去十年增速最快

  IC 设计领域之所以获得如此高速的增长,主要是得益于在国内巨大需求刺激下涌现出了一批具有国际竞争力的IC 设计公司。据IC insights 统计,2013 年全球前25 大FablessIC 设计公司中,中国厂商华为海思和展讯占据两席。其中华为海思以13.55 亿美元的销售额排在第12 位,展讯以10.7 亿美元的营收排在行业第二位,并以48%的同比增速成为增长最快的公司。现在在竞争异常激烈的Fabless IC 设计领域,这些国内优秀的设计厂商已经初具竞争力,甚至直接对国际大厂直接造成威胁。

  表:全球前25大Fabless IC设计公司

  3.2中国IC设计厂的崛起,未来投资机会巨大

  受益于中国大陆终端市场的蓬勃发展和国内政府的大力支持,中国IC设计领域市场规模实现了持续快速增长。在这一发展过程中,中国本土IC设计厂商也实现了快速崛起,经过激烈的竞争已经逐渐涌现出一些具备全球竞争力的公司。并且未来还将有更多优秀的IC设计公司在A股市场上市,给投资者创造巨大的投资机会。

  3.2.1华为海思的崛起,冲击IC第一阵营

  经过数量的高速发展,华为海思已经成长为一家具备国际竞争力的IC设计厂商。2004年华为成立子公司华为海思,是无线网络、固定网络、数字媒体等领域的系统级芯片( SoC ) 供应商。2009年,华为推出了一款K3处理器试水智能手机,这也是国内第一款智能手机处理器。不过,当年华为同MTK一样押错了宝,选择支持WM操作系统。这款处理器性能平平,主要被用在一些山寨智能机上。

  海思处理器真正为众人所知是在2012年成功推出海思K3V2之后,搭载K3V2的华为D1成为世界上第一款发布的4核手机,一步登天跻身顶级智能手机处理器行列。

  不过,发布后海思由于上市很晚、发热较大、图形兼容性差,让华为D1的销量不尽如人意。

  图:海思发展历程

 不过,华为海思又经过两年的蛰伏不断地进步,先是设计出4G基带芯片并完成2G、3G、4G全覆盖,可媲美高通;然后完成了手机芯片中最难的基带芯片与应用处理器芯片的系统集成,做出了单芯片解决方案;最后找到了更为先进的晶圆代工工艺,把40nm工艺升级到28nm。

6月6日,海思成功发布八核处理器芯片麒麟Kirin920,再次成为手机芯片舞台的焦点。麒麟Kirin 920内置了4个Cortex-A15核心和4个Cortex-A7核心,搭配Mali-T628的GPU,并且支持LTE Cat 6全球频段和HIFI音质以及2560×1600的分辨率屏。这一配置使得麒麟Kirin 920超越联发科MTK6595,性能水平直指高通骁龙800的水平。并且海思还强调配置该芯片的华为手机将于三季度推出,直接与MTK6595正面对决。根据海思最新公布的Roadmap,麒麟系列将在2015年成功迈入64位处理器时代。

根据ICInsights 的统计,2013 年华为海思实现销售收入13.6亿美元,较2012 年增长了15%,近五年年复合增长率为24%。未来,随着华为智能终端出货量的高速增长以及海思芯片在内部占比的快速提高,华为海思销售收入将有望迎来爆发式增长。因此,考虑到最近发布的麒麟Kirin920 芯片以及华为公司的强大实力,我们认为华为海思未来将有望冲击全球手机芯片第一阵营。

  3.2.2展讯与锐迪科强强联合,未来投资机会巨大

展讯和锐迪科是中国本土最优秀的两家IC 设计厂商,展讯在TD-SCDMA 基带芯片技术领先,锐迪科则在射频IC 上有优势。据中国半导体协会统计,2012 年展讯和锐迪科分别以43.8 亿元和24.6 亿元排在中国十大IC 设计厂商中第2 位和第3 位。

展讯和锐迪科分别于2007年和2010年在美国纳斯达克上市公司。展讯上市之初受制于国内3G迟迟不发牌发展非常不顺08、09连续两年下滑,股价更是从上市之初的15美元下跌到1美元以下。2009年初李力游替代公司创始人武平出任公司CEO,迅速提高公司内部的执行力和外部与客户的沟通,并且搭乘国内3G牌照发放之势,公司再度迎来爆发式增长。营业收入从2009年的1.05亿美元增长到2013年的10.7亿美元,五年增长超10倍。

展讯在2012年上半年首次成功推出智能机SoC芯片SC8810,现在在超低端智能手机芯片领域优势明显。目前,公司已经成功研发出WCDMA SoC芯片SC7710和TD-LTE基带芯片SC9610,今年年初公司再度高调宣布进军平板电脑市场,同时推出一款针对平板电脑的四核芯片SC5735。

锐迪科在射频IC领域技术优势领先,主要产品包括RF IC、PA、基带芯片、蓝牙IC等。公司营收整体保持快速增长,2013年实现营业收入3.45亿美元,过去5年的CAGR为31%。去年收入下滑主要是由于受到汇率影响导致印度在内的发展中国家进口订单减少。

2013 年7 月和11 月,清华紫光集团分别发布公告以17.8 亿美元和9.1 亿美元收购展讯和锐迪科。如果展讯和锐迪科完成合并,那么简单相加13 年合并收入为14.2 亿美元,将超越华为海思成为国内最大IC 设计厂商,在全球排到第11 位。更为重要的是,展讯和锐迪科的强强联合将实现优势互补形成协同效应。除了前面提到的展讯TD-SCDMA 和锐迪科的RF 是各自强向外,展讯软件研发实力强大但IC 研发实力薄弱, 而锐迪科则强于IC 研发没有真正的软件开发力量。

  目前,紫光集团由清华大学全资持股的清华控股有限公司拥有51%的股份,得到清华大学的资金资助。而另外49%股份被私营企业健坤投资集团有限公司持有,该公司实际控制人赵伟国目前担任紫光集团的主席兼首席执行官,为整个计划的策划人。根据紫光集团的战略目标,未来将以集成电路产业为核心,把紫光集团打造成世界级芯片巨头。

  目前,展讯已经完成私有化在纳斯达克退市,锐迪科还在私有化进程中,两家公司有望在紫光集团下完成合并。紫光集团旗下现在拥有紫光股份和紫光古汉两家A股上市公司,紫光股份主营为IT产业,紫光古汉主营为医药。市场之前普遍认为展讯与锐迪科完成合并之后可望会通过注入紫光股份来完成A股上市。不过,目前紫光集团不断减持紫光股份,所以我们认为两家公司合并以后直接在A股上市的概率最大。届时,展讯与锐迪科合并后的公司将成为A股最大半导体上市公司,并且具备较强的国际竞争力,将给A股投资者创造巨大的投资机会。

  4. 晶圆制造领域快速追赶,利好全产业链

  晶圆制造环节是半导体产业链中至关重要的一环,制造工艺高低直接决定了半导体产业先进程度。过去15年国内晶圆制造环节发展滞后,未来在政府资金直接支持之下有望进行快速追赶,将利好半导体行业全产业链。

  4.1晶圆代工盈利丰厚,寡头垄断格局早已形成

  半导体产业链上各环节的盈利情况与其他制造行业产业链存在巨大的差异。一般的制造行业符合微笑曲线,上游设计环节盈利能力最高,中游制造环节次之,下游组装环节盈利能力最低。但是IC产业链却并不相同,中游制造环节盈利能力高于上游设计环节,是整个产业链中最高的一环。

  晶圆制造环节之所以能获得如此高的盈利,主要是得益于晶圆制造厂具有极高的资本壁垒和技术壁垒。晶圆制造企业为了能够紧跟技术的发展每年都需要投入巨资,台积电近两年的资本支出金额高达近百亿美元,占公司营收的近50%。另外两家IDM大厂Intel 和三星半导体每年的资本支出也都是在百亿美元以上,其中绝大部分都是投到了制造环节。此外,晶圆制造环节也是高技术密集型,台积电2013 年研发费用支出也已经达到了16 亿美元。

  在极高的资本壁垒和技术壁垒双重作用下,现在全球晶圆代工行业早已经形成寡头垄断格局。行业龙头台积电2013 年营收为199 亿美元,占据晶圆代工行业半壁江山,市占率高达46%。全球其他主要代工厂还有GlobalFoundries、联电、三星半导体、中芯国际等厂商,前五大厂商合计市占率高达79%。

 4.2国内晶圆制造发展滞后,有望获得政府大力支持

在过去15 年,中国半导体产业发展非常不均匀,大力支持IC 设计环节发展,而过度轻视IC 制造环节。全球半导体产业链,晶圆制造占整个半导体产业链中产值最高,占比高达58%。而在国内,晶圆制造在三个环节中占比却最小,仅有24%。这一产业链发展的不均匀严重影响了国内整个半导体产业链的健康发展。

以前面提到的华为海思最近发布的Kirin920 芯片为例,该芯片才首次采用28nm 制程。而联发科在2013 年3 月发布的MT6572 就已经开始采用28nm 制程,高通最新发布的骁龙810/808 更是采用了下一代20nm 制程。中国大陆制造环节发展的滞后也就直接影响了IC 设计环节的发展,使得本土IC 厂商与世界龙头IC 厂商竞争不再同一条起跑线上。

不过,新一轮政府对半导体产业的支持方式已由原来的单纯政策支持转变为政策和资金共同支持。我们认为晶圆制造环节有望成为政府后续扶持国内半导体产业发展的重点领域,本次成立的1200 亿国家集成电路产业扶持基金中40%投入芯片制造与封装,其中绝大部分资金可能会分配到晶圆制造领域。这样将有利于半导体产业链的健康发展,利好全产业链。

4.3 中芯国际将挑起集成电路产业崛起重任

中芯国际作为国内唯一具有全球竞争力的晶圆制造龙头,未来将挑起国内集成电路产业崛起重任。过去三年,中芯国际收入和利润都实现了持续快速增长,2013 年营业收入和净利润分别达到20.7 亿和1.7 亿美元,同比分别增长21.6%和660%。这主要是受益于国内对芯片的持续强劲需求和中芯国际45nm 制程工艺在2012 年三季度成功大规模量产。中国区域贡献销售收入8.3 亿美元,同比增长43%,占比由12年的34%大幅提升到13 年的40%。

2012 年三季度,中芯国际40/45nm 制程工艺成功大规模量产,收入占比迅速提升。2013 年三季度和四季度占比已经达到了15%以上,全年40/45nm 制程贡献收入12%。国内芯片设计厂商一直受制于中芯国际无法提供高制程工艺技术,只能找台积电、联电进行代工,这也就限制了国内集成电路产业的发展。

从晶圆代工龙头制程工艺大规模量产时间来看,曾经的台湾双雄台积电和联电在65nm 制程上还基本保持同步,而到28nm 制程差距已经拉大到了2.5 年,这充分说明了晶圆制造行业规模效应突出强者恒强的逻辑。所以,晶圆制造厂商一旦拉开差距, 希望依靠自身内生增长来实现追赶基本不可能。

在65nm 制程上,中芯国际比台积电晚了2 年,而45nm 制程差距拉大到3.5年。不过,中芯国际在28nm 上尽力追赶,今年1 月宣布正式开始量产并接到了部分高通手机芯片订单,预计今年下半年收入占比会迅速提升,与台积电的差距缩短到3 年。

随着制程的缩小和晶圆尺寸的增大,晶圆制造厂投资金额呈指数式增长。8英寸工厂需要10亿美元,12英寸工厂需要25-30亿美元,未来到18英寸工厂投资额将高达100-120亿美元,这将是大部分晶圆厂无法承受的金额。

  未来,我们认为为了支持国内集成电路产业的发展,国家将给予中芯国际更多政策和资金方面的支持。去年,中芯国际在北京政府的大力支持之下与中关村发展集团和北京工业发展投资管理有限公司合资成立中芯北方集成电路制造(北京)有限公司,注册资本12亿美元,中芯国际占55%。中芯国际北京“二期”生产线投资额将达72亿美元,其第一阶段投资35.9亿美元,新增一条12寸产能为35000片/月,工艺技术节点为40nm-28nm的集成电路生产线,2013年年底已经封顶,2014年下半年开始引入设备。

  预计到今年年底,中芯国际北京和深圳Fab都将会投产,产能将分别达到6k/月和10k/月。届时公司总产能将达到271k/月,较去年年底产能234k/月增长16%,并且28nm产品营收占比将快速提升。

  5. 投资建议

  在全球半导体行业高景气周期持续,国内政策扶持力度加大,越来越多优秀半导体公司在A股上市三大投资逻辑的支持之下,A股半导体行业的投资机会已经来临,未来3-5年将是A股半导体行业重要投资周期。

  封测环节占据国内集成电路产业主导,行业属性利于国内封测厂实施追赶。A股上市的封测企业质地优秀,完成先进封装技术布局,符合未来封装行业趋势,投资机会已经来临,建议重点关注:长电科技、华天科技、晶方科技。

  IC设计环节过去十年在政策支持和终端市场需求强劲的双重动力推动下实现了持续快速增长,未来将会有一批国内最优秀具备国际竞争力的IC设计公司有望在A股上市,建议关注:展讯、锐迪科、澜起科技、美新半导体。

  晶圆制造环节过去发展严重滞后,直接影响国内半导体产业发展。未来,国家为了进一步扶持国内集成电路产业发展,将会加大对晶圆制造环节的政策和资金支持力度。中芯国际作为国内最大全球第五大的晶圆代工企业,将挑起国内集成电路崛起重任,成为政府主要支持对象,建议关注。

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