行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 半导体 证券 研究报告 2020 年 06 月 28 日 投资 评级 行业 评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 潘暕 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070005 panjiantfzq 陈俊杰 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070009 chenjunjietfzq 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 半导体 -行业研究周报 :从 um 级制造到 nm 级制造 2020-06-21 2 半导体 -行业研究周报 :中芯国际 A股再融资，硬核资产回归推动产业链上下游关注度 2020-06-08 3 半导体 -行业研究周报 :美光上调财测指引 ;持续推荐设备 /材料主线 2020-06-01 行业走势图 从 um 级制造到 nm 级制造 半导体制造行业报告 半导体制造行业有三大壁垒：技术壁垒、资金壁垒、人才壁垒。 技术壁垒： 摩尔定律推动着半导体制程的发展，同时行业集中度提升，越先进的制程，能生产的 公司 越少， 10nm 以下制程只剩下英特尔、三星、台积电三 家公司 。存储芯片市场也受到拥有先进制程的三星、美光、海力士的瓜分。 在制程发展中，需要解决功耗、频率、散热、尺寸等问题。成熟制程有 HKMG 工艺和 poly/SiON 工艺，先进制程有 FinFET 和 FD-SOI 工艺，且 7nm 以下工艺需要使用 EUV 光刻机。 资金壁垒： 半导体制造行业是资本密集型行业，半导体制造厂商需要持续不断投入工艺制程和产品结构的研发。 自 1990 年代 以来，半导体行业在研发强度方面一直领先于所有其他主要 工业领域 ，每年用于研发的支出平均约占总销售额的 15%。 IBS 的数据显示： 28nm 体硅器件的设计成本大致在 0.51亿 美元， 7nm 芯片需要 2.98 亿 美元 ， 5nm 则需要 5.42 亿美元，成本增速越来越快。 厂商的资本支出与其晶圆产能成正向关系 。 单看 纯晶圆代工厂，台积电、中芯国际、联电、格芯资本支出均在 代工厂前列， 它们 的晶圆产能都 进入了全球前十二名行列。 人才壁垒： 半导体制造行业是受研发和技术驱动的行业，对人才和技术极为看重。 2018 年毕马威曾联合 SEMI 发布了一份问卷调查数据，受访者皆为全球半导体的行业高管，其中有 64%的人认为人才风险是三大运营风险之一。中国集成电路产业人才白皮书 (2018-2019 年版 )预计中国 IC 制造行业人才 2021 年需求达到 24.6 万，比 2019 年多 10.2 万，因此半导体行业成为了国内引进人才最多的行业。中芯国际引进梁孟松，紫光集团旗下的长江存储，以及合肥长鑫的 DRAM 厂引进美光、 SK 海力士等大厂的人才。 市场需求方面，半导体制造企业面向受到摩尔定律主导的市场和超越摩尔定律的应用市场。 摩尔定律主导的市场是半导体市场的主战场，主要包括CPU、存储、矿机等市场。 超越摩尔定律的市场包括射频、功率器件、传感器等市场，而这些市场专业度更高，需要综合考虑性能、集成度和成本。根据 Yole 统计， 2017 年超越摩尔的应用领域对晶圆需求为 4500 万片（ 8英寸当量），预计到 2023 年需求会增长到 6600 万片， CAGR 10%。 5G、 IoT、车用半导体、 AI 等新兴领域给这 两个 市场注入了新的发展动力，这也是近年来半导体领域应用的主线。 中国半导体产业正处于产业升级的关键阶段，国内半导体制造公司崛起迎来机遇。 从国内半导体设计制造封测销售额看，半导体制造销售量在三者一直是最低者。 1.先进制程需要大量的工艺研发和资本投入，能负担大额成本投入的晶圆厂越来越少， 摩尔定律放缓给国内制造企业提供了赶超的机会 。2.下游应用细分化也是国内半导体制造企业的一大机会。 对于中低端 MCU、电源管理芯片等技术壁垒不高的细分市场，芯片专用化、性价比是重点。国内企业可以 在这些市场 找到突破口，积极布局渗透市场。 3. 终端品牌的国产化给上游供应链带来发展机会，终端需求向上 传导 可以带动整个供应链的国产化。 5G 带动了“华为产业链”的发展，进入华为产业链的中芯国际也将在产业链的影响下 有所收益 。 4.根据“中国制造 2025”重点领域技术路线图对 IC 制造产业的规划， 国产半导体制造产业的发展将围绕产能扩充与先进制程同步推进。国家集成电路大基金 的 投资 扶持 半导体 制造企业 的发展 。 风险提示： 疫情发展的不确定性；中美贸易战不确定性； 5G发展不及预期；宏观经济下行从而下游需求疲软 。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 半导体制造：半导体产业链中的王者 . 6 2. 半导体制造行业三大核心问题 . 6 2.1. 半导体制程发展之路：摩尔定律还能走多远？ . 6 2.1.1. 成熟制程 以 28nm 为代表 . 9 2.1.2. 先进制程 得先进制程者得天下 . 11 2.2. 晶圆尺寸 . 15 2.3. 晶圆产能 . 17 3. 半导体制造行业竞争逻辑 . 20 4. 制造行业长期成长逻辑 /未来增量空间 . 23 4.1. 长期成长逻辑 . 23 4.2. 近年来的主线， 5G、 IoT、车用半导体、 AI 提供大增量 . 31 5. 中国半导体制造业的机会在哪里？ . 35 6. 半导体制造厂商 . 37 6.1. 台积电 . 37 6.2. 三星 . 41 6.3. 英特尔 . 44 6.4. 格罗方德 . 45 6.5. 联电 . 48 6.6. 中芯国际 . 51 6.7. 华虹半导体 . 55 6.8. 晶圆代工企业估值对比 . 59 图表目录 图 1：摩尔定律晶体管数量的发展 . 6 图 2： DRAM 厂制程技术时程图 . 7 图 3： NAND 厂制程技术时程图 . 7 图 4：各制程节点的成本比较 . 8 图 5： 2015-2025 年半导体各制程需求 . 8 图 6： 28nm 与 40nm 制程的对比 . 9 图 7： Poly/SiON 工艺与 HKMG 工艺图 . 9 图 8： Poly/SiON 工艺与 HKMG 比较 . 10 图 9： poly/SiON vs. HKMG 性能与成本比较 . 10 图 10：各厂商导入 28nm 的时间 . 10 图 11：光刻机在半导体各产品制程的应用 . 11 图 12： 3D FinFET、 FD-SOI 和 2D palnnar 结构对比 . 12 图 13： FinFET 和 FD-SOI 对比 . 13 图 14：各厂先进制程发展 图 . 13 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 图 15： Intel、 TSMC、 Samsung 各制程晶体管密度对比 . 14 图 16： 7nm 以下先进制程市场份额 . 14 图 17：晶圆代工厂每片晶圆营收对比 . 14 图 18：晶圆尺寸发展历史 . 15 图 19：晶圆直径与面积对比 . 15 图 20：每个技术节点的晶圆每单位面积的生产成本 . 15 图 21：全球不同尺寸半导体硅片出货面积 . 16 图 22：全球不同尺寸半导体硅片出货面积占比 . 17 图 23：硅晶圆尺寸与制程对应 . 17 图 24： 200mm 硅片产能趋势 . 18 图 25： 300mm 硅片产能趋势 . 18 图 26： 300mm 硅片的产能及需求 . 18 图 27：根据制程节点分类的全球 200mm 当量硅片月产能 单位：百万 . 18 图 28：全球与中国大陆芯片制造产能扩张情况 . 20 图 29：晶圆厂平均产能利 用率 . 20 图 30：台积电与联电人才资源分布 . 20 图 31：各厂先进制程发展图 . 21 图 32：半导体研发支出年复合增长率 . 21 图 33：台积电、联电、中芯国际研发支出 单位：亿美元 . 22 图 34： 前五大半导体企业资本支出占比 . 22 图 35：纯晶圆代工厂的资本支出 单位：亿美元 . 23 图 36：半导体制造领域资本、技术、人才三者相互作用形成马太效应 . 23 图 37：半导体终端应用市场 . 26 图 38：全球智能手机出货量 . 26 图 39：全球数据中心服务器市场 单位 ：亿美元 . 27 图 40：逻辑器件营收变化及占比 . 27 图 41：存储器件营收变化及占比 . 28 图 42：存储市场细分营收变化 单位：亿美元 . 28 图 43：超越摩尔定律的器件对晶圆的需求量 . 29 图 44：电源管理芯片营收 按应用划分 单位：百亿美元 . 30 图 45： CMOS 传感器营收及增长 . 30 图 46： MEMS 传感器营收及增长 . 31 图 47：全球 5G 连接及占总蜂窝连接份额 . 31 图 48： 2019 年全球 5G 芯片组应用市场 . 32 图 49：全球 IoT 各细分 市场终端连接点数量 单位：亿个 . 32 图 50：汽车电子元件分布 . 33 图 51：汽车各部分半导体收入 . 33 图 52：汽车电子成本贡献及每辆车半导体用量 . 34 图 53：不同级别自动驾驶的传感器数量 . 34 图 54：全球 AI 芯片市场规模 及增速 . 35 图 55：国内半导体供需情况 . 35 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 图 56：中国半导体营收结构 单位：亿元 . 36 图 57：台积电历年营收及变化 . 37 图 58：台积电晶圆厂区 . 37 图 59：台积电晶圆 14 厂外观 . 38 图 60：台积电 12 寸厂内观 . 38 图 61： 2018 年台积电各晶圆厂客户及技术种类 . 38 图 62：台积电制程发展 . 39 图 63：台积电各制程营收占比 . 39 图 64： 28nm 及以下营收占比 . 39 图 65：台积电晶圆产能 12 寸当量 . 40 图 66：台积电研发支出及资本支出 . 40 图 67：台积电股价变化 单位：美元 . 40 图 68：台积电 PE-Band . 41 图 69：台积电 PB-Band . 41 图 70：三星晶圆制造业务发展史 . 42 图 71：晶圆制造业务营收 . 42 图 72： 2018 年三星晶圆制造营收与其他晶圆厂对比 . 42 图 73：三星电子晶圆厂分布 . 42 图 74：三星制程发展的技术支持 . 43 图 75：三星制程发展路线图 . 43 图 76：英特尔先进制程布局 . 45 图 77：格罗方德发展历程 . 45 图 78：格罗方德的营收变化 . 45 图 79：晶圆厂分布 . 46 图 80：格罗方德 FinFET 和 FD-SOI 两条技 术路线 .