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行業動態

半導體產業格局:強者將恒強

來源:內容來自「半導體設備工程師」,謝謝。

 

中國半導體產業鏈漸趨完善,產業生態體系逐步成形

 

目前我國垂直分工模式的芯片產業鏈初步搭建成形,產業上中下游已然打通,涌現出一批實力較強的代表性本土企業。集成電路是基礎性、先導性產業,涉及國家信息安全,做大做強集成電路產業已成為國家產業轉型的戰略先導。

 

近年來,中國集成電路技術水平與國際差距正在逐步縮小,產業已經進入快速發展的軌道。

 

其中主要包括:1)以華為海思、紫光展銳等為代表的芯片設計企業;2)以中芯國際、華虹半導體為代表的晶圓代工制造企業;3)以長電科技、華天科技、通富微電為代表的芯片封測企業;4)采用IDM模式的華潤微電子、士蘭微等。

 

漸趨完整的產業生態體系為實現半導體設備的進口替代并解決國內較大市場缺口提供了良好的基礎。

 

 

中國本土設備企業:機遇與挑戰并存,最“壞”的時代亦是最好的時代

 

設備制造業是半導體產業的基礎,是完成晶圓制造、封裝測試環節和實現集成電路技術進步的關鍵。

 

所需專用設備主要包括晶圓制造環節所需的光刻機、化學汽相淀積(CVD)設備、刻蝕機、離子注入機、表面處理設備等;封裝環節所需的切割減薄設備、度量缺陷檢測設備、鍵合封裝設備等;測試環節所需的測試機、分選機、探針臺等;

 

以及其他前端工序所需的擴散、氧化及清洗設備等。這些設備的制造需要綜合運用光學、物理、化學等科學技術,具有技術壁壘高、制造難度大、設備價值及研發投入高等特點。

 

 

全球半導體設備市場集中度高,美日歐五大巨頭引領全球半導體設備市場。

 

據Bloomberg數據,2017年全球五大半導體設備制造商分別為應用材料(AMAT)、阿斯麥(ASML)、拉姆研究(LamResearch)、東晶電子(TLE)、科磊(KLA),這五大半導體制造商在2017年以其領先的技術、強大的資金支持占據著全球半導體設備制造業超過70%的份額。

 

其中阿斯麥公司在光刻機設備上一家獨大,2013~2017年一直擁有18%以上的全球半導體設備市場份額,憑借在高端光刻機市場上的壟斷地位以及持續高額的研發投入,阿斯麥在設備市場上保持著較高的市場認可度。

 

與之并駕齊驅的是研發用于其他制造流程設備的應用材料與拉姆研究,兩家公司近五年來也保持穩健的市場份額增長。

 

應用材料公司在其強勢領域表現全面而穩定,一直占據著半導體設備銷售額前三的位置。

 

 

細分領域術業有專攻,全球設備行業龍頭各顯神通占據世界領先地位。

 

在半導體產業價值鏈中,光刻機作為產業的核心,占了半導體設備投資較大的份額,其中荷蘭ASML公司憑借領先的技術和優秀的產品,在45納米以下制程的高端光刻機市場中占據大部分以上的市場份額,而在EUV光刻機領域目前處于壟斷地位,市占率為100%(業內獨家)。

 

應用材料公司在除了光刻領域外的其他核心半導體設備領域有著較強的競爭力,在PVD設備上,應用材料作為行業龍頭占據了大部分的市場份額,在CVD和蝕刻設備上應用材料與拉姆研究、東京電子等企業競爭激烈,同時應用材料在CMP、檢查和量測(包括半導體、掩摸和光伏)、電鍍ALD、離子注入、外延工藝和RTP領域都有涉獵。

 

 

中國半導體設備的進口依賴問題較為嚴重,2017年國產化率僅為9%。半導體裝備業具有較高的技術壁壘、市場壁壘和客戶認知壁壘,由于我國半導體設備產業整體起步較晚,目前國產規模仍然較小。

 

據SEMI統計,2017年中國大陸半導體設備銷售額為82.3億美元,據中國電子專用設備工業協會數據,2017年中國國產半導體設備(不含光伏設備)48.07億元,據此計算中國半導體設備市場國產化率僅為9%。

 

國內設備市場仍主要由美國應用材料(AppliedMaterial)、美國泛林半導體(LamResearch)、日本東京電子(TokyoElectron)、日本愛德萬(Advantest)、美國科磊(KLA-Tencor)等國外知名企業所占據。

 

集成電路設備是集成電路產業發展的重要基石,專用設備的大量依賴進口不僅嚴重影響我國集成電路的產業發展,也對我國電子信息安全造成重大隱患。

 

 

中微半導體、北方華創、長川科技等一批本土設備制造商正在奮起直追,有望逐步實現進口替代。

 

本土企業中,包括上海中微半導體、北方華創、長川科技、北京華峰等業內少數專用設備制造商通過多年的研發和積累,已掌握了相關核心技術,擁有自主知識產權,具備一定規模和品牌知名度,占據了一定市場份額。

 

在02專項和大基金的扶持下,國內的半導體制造企業如:北方華創、中微半導體、沈陽拓荊等已經在技術上取得了一系列突破,多種半導體設備研制成功。

 

除了光刻設備突破不大之外,刻蝕和薄膜沉淀設備已經可以在12英寸28nm的產線上批量使用,還有一批14nm的設備已經進入產線工藝驗證階段。

 

雖然與國際上最新的7nm/10nm技術還有一定的距離,但是隨著中國半導體市場越來越大,國產半導體設備制造企業憑借著地理、服務、價格等優勢有望速度崛起,或將實現對國外領先公司的技術和業務的彎道追趕。

 

 

近年國產設備技術發展穩健,12英寸28nm晶圓關鍵設備(光刻機外)已進入主流生產線實現量產,其中刻蝕機已進入7nm產線。

 

據中國電子專用設備工業協會數據,2016年中芯國際北京晶圓廠使用國產集成電路晶圓設備加工的12英寸正式產品突破一千萬片次,標志著集成電路國產設備在市場化大生產線中得到充分驗證;

 

2017年中微半導體研制的7nm等離子刻蝕機已在國際頂尖的集成電路生產線上量產使用,達到了國際先進水平;12英寸晶圓先進封裝、測試生產線設備(17種)實現了國產化,設備國產化率達70%以上。

 

集成電路測試設備有望成為率先實現較大規模進口替代的環節。由于測試環節是貫穿集成電路生產過程的重要流程,測試設備制造企業在產業鏈中也占據著重要地位,是上中下游各類企業完成檢測工藝的有力支撐。

 

集成電路測試設備主要用于封裝測試產業環節,客戶包括下游封裝測試企業、晶圓制造企業和芯片設計企業,目前封裝測試業已成為我國集成電路產業鏈中最具國際競爭力的環節,測試設備有望率先受益于產能轉移。

 

 

目前國內廠商已掌握了測試設備相關核心技術,生產的測試機和分選機獲得長電科技、日月光等企業使用和認可,與國外知名企業相比,國內優勢企業對客戶需求更為理解,服務方式更為靈活,產品性價比更高,具有較強的本土優勢。

 

得益于國內需求、政策支持、資本、人才儲備,中國半導體制造具備突破的基礎。中國IC產業處于“前有追趕目標,后無潛在對手”的國際格局中,“全球最大半導體消費市場”的地位是中國“后發優勢”的重要基礎之一。

 

疊加國家戰略、資本實力、全球主流企業及國內外研發人才的儲備,推動硅材料、設計、制造、封裝測試及裝備實現國產化突破的基礎堅實而穩固。

 

本土設備企業機遇與挑戰并存,最“壞”的時代亦是最好的時代。我們認為,在芯片需求持續上升、國產化投資加快、國家戰略支持的大背景下,中國大陸本土半導體制造企業的崛起有望帶動一批本土優秀企業共同成長,國產設備有望借助大陸晶圓產線的密集投資而實現滲透率提升,迎來最好的時代。

 

但另一方面,全球設備產業呈少數海外巨頭壟斷格局,中外技術實力、企業體量差距較懸殊且進口替代時間窗口有限,未來5年或是本土半導體產能投資需求增長最快的階段,留給國產設備企業的時間窗口其實已不多。

 

我們認為總體上國產設備必然受益但產業鏈各環節的差異會很大。國產化須符合最樸素商業邏輯,即技術或配套實力優于進口,這樣才會有持續需求,光靠補貼和支持難以誕生優質企業。因此,本土設備企業也面臨最“壞”的時代,因為唯有技術準備充分的企業才能勝出。

 

 

新興藍海:汽車電子、人工智能直通未來,驅動行業不斷發展

 

汽車電子有望成為半導體行業未來最大成長動能,汽車半導體市場會是未來半導體領域強勁的芯片終端應用市場?,F階段,PC、手機行業已經較為成熟,不再是半導體的最大成長動能,取而代之的是許多新的應用領域,汽車電子是突出代表。

 

隨著每輛車中的半導體產品數量增加,車用半導體迅速成為半導體產業最重要的市場。

 

目前汽車已經成為新型電子技術的應用載體,半導體在汽車中得到了越來越多的應用。汽車半導體所涉及到的技術包括功率IC、IGBT、CMOS等,應用于車載娛樂系統、ADAS輔助駕駛系統、HMI顯示系統、電動馬達控制、燈光控制、電動車的電源管理系統等多處車載功能模塊或器件。

 

IHS數據顯示,2015年全球汽車半導體市場的總體規模約為290億美元,預計2013~2018年,車用半導體的產值將會以每年10.8%的速度快速增長。這一成長態勢來自于市場對于車用電子系統的需求日益增加。

 

 

人工智能浪潮勢不可擋,推動IC市場繼續成長。

 

物聯網、大數據、工業4.0、VR/AR和自動駕駛汽車等一系列新興市場正在加速人工智能(AI)的時代變革,半導體和半導體加工技術將在AI革命中發揮關鍵作用。

 

人工智能可被廣泛應用于汽車、娛樂、金融、教育、醫療、制造業、交通等各個行業。

 

展望未來,人工智能可稱為應對一些社會核心挑戰的強大工具,在醫療領域,人工智能將大幅提升我們分析人類基因組和為患者開發個性化治療方案的能力,甚至大大加快治愈癌癥、阿茲海默癥和其他疾病的進程。

 

在環保領域,人工智能能夠分析氣候特征并大規模降低能耗,幫助人類更好地監控和應對氣候變化問題。

 

人工智能甚至可以在地球以外地區發揮作用,他日或助力人類探索火星及外太空。

 

2016~2025年全球人工智能市場規模復合增速或達50.7%。據Statista估計2017年人工智能市場規模約12.5億美元,增速約達95%;到2025年市場規?;驅⑦_369億美元。

 

目前人工智能主要應用在圖像識別、物品識別、檢測和歸類還有自動化的地球物理學特征分析等。人工智能產業最大的一塊收入來自企業級的應用市場。

 

 

全球市場:周期回暖+創新驅動,半導體行業有望進入穩健成長期

 

半導體行業整體增速與全球GDP增速正相關,但波動更劇烈。半導體行業雖然有科技革命驅動,但也會受到全球經濟的影響。假如經濟下行,電子產品消費減少,半導體行業就會呈現衰落的態勢。 

 

通過數據,我們可以發現過去的十年,半導體市場的波動性較大,且與全球經濟的景氣度密切相關。

 

據Gartner數據,2008年經濟危機發生后,2009年全球GDP下降2.2%,半導體產業總產值下降10.7%;而隨著經濟復蘇信號的出現,2010年全球GDP增長4%,半導體產業總產值大幅增加31.8%。

 

我們認為,關注半導體產業也要關注全球經濟形勢,在目前歐美國家經濟回暖的趨勢下,未來全球半導體產業也會繼續保持良好的成長性。

 

 

2017年全球半導體銷售規模突破4000億美元,大增21.6%,2018年或突破4500億美元。

 

隨著全球經濟的逐步復蘇,PC、手機、液晶電視等消費類電子產品需求不斷增加,新興應用領域(物聯網、可穿戴設備、云計算、大數據、新能源、醫療電子和安防電子等)需求強勁,并且存儲器價格大幅上漲,據WSTS數據,2017年全球半導體銷售規模達到4,122億美元/yoy+21.6%,2014~2017年CAGR約為7.8%。

 

據WSTS預測,2018年全球半導體市場規模有望增長至4,512億美元/yoy+9.5%,市場景氣度有望延續,再創歷史新高。

 

半導體產業遵循螺旋式上升規律,新科技推動行業屢獲新生,目前半導體行業或處于一個上升期的起點。

 

可以看出,半導體行業雖然并不是始終增長,但是在過去10年內遵循一個螺旋式上升的過程,放緩或衰落后又會重新經歷一次更強勁的復蘇。

 

半導體行業在過去都遵循著摩爾定律,晶體管密度每隔18-24個月便會增加一倍,電子產品的性能也會提升一倍。

 

信息技術的進步是背后的主要驅動力,伴隨著電子產品在人類生活的更廣泛普及以及智能化,汽車電子和AI的革命為整個行業的下一輪進化提供了動力,半導體行業有望長期保持旺盛的生命力。

 

 

產品結構:2017年集成電路約占八成,存儲器是銷售規模增長的最大動因

 

2017年全球半導體市場中集成電路銷售額約占83%,集成電路銷售額同比增長24%,位居半導體細分產品中增速最高的板塊。

 

從產品的功能分,半導體市場主要分為集成電路、光電器件、分立器件和傳感器四大類。

 

據WSTS的數據,2017年集成電路、光電子、分立器件和傳感器的市場規模分別為3431億美元、348億美元、217億美元、126億美元,占比分別為83%、9%、5%、3%;相較于2016年,集成電路增長24%,傳感器增長16%,分立器件增長12%,光電器件成長9%。

 

 

存儲器市場回暖價格上漲是2017年全球半導體市場最大的增長動因。

 

進一步細分,集成電路包括邏輯芯片、存儲芯片、處理器芯片和模擬芯片四種。根據WSTS的數據,2017年邏輯芯片、存儲芯片、處理器芯片和模擬芯片市場規模分別為1022億美元、1240億美元、639億美元和530億美元,在整個集成電路市場的比例為30%、36%、19%、15%。

 

2017年邏輯芯片、存儲芯片、處理器芯片和模擬芯片的銷售額較2016年分別增長12%、62%、6%、11%。存儲芯片的增速十分亮眼,我們認為,供不應求的供需關系和全球壟斷的市場格局是推動存儲芯片屢創新高的原因。


 

2017年半導體銷售額一改過去兩年平穩的態勢,主要原因是DRAM與NAND的銷售額上揚。

 

2015年,由于PC市場低迷導致庫存過多,存儲器產品價格大跌,這種狀態一直持續到2016年第二季度。

 

此后隨著庫存的消化,2016年下半年存儲器市場緊俏,價格回升,帶動全球半導體市場逐步回升。

 

據WSTS數據,2017年存儲器銷售額高達1,240億美元,年增幅度高達61.5%,其中DRAM銷售大增76.8%、NANDFlash也大增47.5%;其他增幅較大的半導體器件包括整流器(rectifier)(同比增長18.3%)、diodes(同比增長16.4%)、傳感器和制動器(同比增長16.2%)。

 

 

半導體行業在2017年的高成長性是過去十年中是十分罕見的,除了存儲器供不應求導致漲價外,汽車電子與物聯網等新興行業需求也是背后重要的推手。

 

據WSTS估計,若剔除存儲器的影響,2017年其他半導體器件的合并銷售也成長將近10%。我們認為,這個成長速度相對于半導體行業的體量來說已經較為可觀:存儲器外其他器件的成長性反應了整個半導體行業在經歷了增速放緩后,又重新找到了動力。

 

2018年集成電路銷售有望持續增長,增速或達10%。WSTS預計2018年存儲器芯片市場的規模將增長11.6%,模擬芯片和邏輯芯片的市場規模也將分別增長8.1%和9.3%,處理器芯片的市場規模將增長7.1%。

 

雖然2018年存儲器芯片市場增速或將不如2017年強勁,但供給仍然偏緊,我們認為存儲器仍會帶動半導體市場繼續成長。

 

 

地區分布:中國既是全球最大消費市場,也是全球最大進口市場

 

過去二十年全球半導體市場消費格局不斷變遷,以中國市場為核心的亞太地區(除日本)2017年占比已達60%,中國占比32%。

 

分地區而言,受全球制造業產業重心轉移等因素影響,亞太地區(除日本)已成為2000~2017年間全球半導體市場增長最為迅猛的區域,2000年該地區僅僅占全球25%份額,2017年該地區半導體市場銷售規模達2488億美元,占全球市場規模的60%(中國占32%),其次為北美(22%)、歐洲(9%)和日本(9%)。

 

WSTS預測2018年亞太地區(除日本)仍將保持穩定增長,市場規模將達2681億美元。

 

 

中國已穩居為全球最大的半導體消費市場。近十余年來隨著全球集成電路市場逐漸步入成熟發展階段,全球產業增速有所放緩,然而與此同時,伴隨著我國經濟的高速發展,我國智能手機、平板電腦、汽車電子、工業控制、儀器儀表以及智能照明、智能家居等物聯網市場快速發展,尤其智能手機和平板電腦市場快速增長,我國對各類集成電路產品需求不斷增長,2017年我國半導體消費市場規模在全球市場中所占比已達32%。

 

 

2017年我國集成電路銷售規模已破5000億元,2011~2017年復合增速達19%。

 

我國集成電路市場雖起步較晚,但受益于國家大力支持及全球集成電路產業向我國轉移趨勢加快,我國集成電路產業發展速度明顯快于全球水平。

 

2008、2009年受到全球金融危機和全球半導體產業持續低迷的影響,我國集成電路市場規模連續兩年呈負增長,分別下降1%和11%。

 

2010年以后受益于世界消費能力釋放、全球半導體市場短暫復蘇及我國相關政策的支持,我國集成電路銷售收入大幅回升。2011~2017年中國集成電路銷售規模從1933億元提升至5411億元,復合年增長率達19%,市場增速可觀。

 

2017年中國集成電路產業銷售額同比增長25%;其中,集成電路制造業增速最快,2017年同比增長29%,銷售額達到1448億元,設計業和封測業繼續保持快速增長,增速分別為26%和21%,銷售額分別為2074億元和1890億元。(本段數據來源均為中國半導體行業協會)

 

 

我們預計 2018年中國集成電路產業銷售規模有望超過6000億元,2020年規模有望達9000億元級別。 根據《國家集成電路產業發展推進綱要》,到2020年中國集成電路全行業銷售收入年均增速超過20%。

 

在我國工業化和信息化融合持續深入、信息消費不斷升溫、智慧城市建設加速等多方因素的共同帶動下,同時隨著云計算、大數據、物聯網等領域的逐步成熟,考慮到過去四年增速保持20%以上,2011~2017年復合增速達19%,以及《國家集成電路產業發展推進綱要》的目標增速和國家集成電路產業投資基金的大力推動,我們認為2018~2020年中國集成電路產業銷售規模有望保持20%左右的增速。

 

 

中國是全球最大集成電路進口市場,作為電子信息產業的核心,“中國芯”的進口依賴嚴重影響我國信息產業安全,我國芯片的國產化需求強烈。

 

我國集成電路市場仍嚴重依賴進口,中國半導體行業協會統計2015年我國集成電路消費市場自給率僅為30%,約70%依賴進口。

 

2017年,集成電路產品進口金額達到2588億美元,已經替代原油成為我國第一大進口商品。

 

以英特爾(Intel)、三星(Samsung)、高通(Qualcomm)等為代表的國際先進企業在技術、產品、上下游和市場等方面擁有雄厚的綜合實力,占據著我國芯片市場主要份額。

 

 

產業趨勢:投資不斷攀高,行業日趨集中,業界強者恒強

 

集成電路產業是資本密集型、技術密集型產業。 

 

從工業上講,集成電路的集成度不斷提高,現已經發展到過億門電路數量級。一款芯片的設計和研發往往需要花費1~2年甚至更長的時間,企業需要為此投入大量的人力、物力、財力。

 

半導體產品的工藝和制造技術難度高、技術研發周期較長,這需要長時間的技術積累,短時間的高速增長難以實現技術趕超。受摩爾定律的約束,每個廠商都會持續推動創新,半導體的投資額最近幾年也不斷突破更高的水平。

 

據Gartner數據,2017年全球半導體資本支出為970億美金,創過去5年新高。Gartner預計,2018、2019年全球半導體資本支出將分別增長9.0%和5.0%,資本支出金額分別為1057.3億美元和1110億美元。全球半導體的資本支出的不斷增長,也是行業進入門檻較高的一種體現,民間資本往往并不青睞于投資這樣的領域,需要政府牽頭帶動。


 

據Gartner數據,2017年全球半導體行業資本支出營收占比為23.5%,占比較2016年提升1.8pct,整體行業的資本支出在提高。從2008年到2016年,除了09年金融危機時,行業的資本支出相較營收收入比例有所下調,行業的資本投入占收入的比例在20%附近波動。

 

這個比例說明企業會根據銷售額來制定資本支出計劃,未來行業的銷售額仍將繼續成長,我們認為行業的資本支出仍然將不斷成長。而小型企業因為投入較少拖慢研發,會漸漸被淘汰,大的企業會越來越有優勢,行業集中度會不斷提高。單一的小企業很難與行業巨頭抗爭,需要國家層面的統一建設,才能打破現有的行業格局。

 

 

 

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