平安证券研究所 电子团队 2021年 5月 30日 台积电领先，国内先进制程稳步前行 徐勇 S1060519090004（证券投资咨询）邮箱（ ） 证券研究报告 半导体系列报告（三）：晶圆代工篇 投资要点 2 晶圆代工维持高景气 ， 台积电领先 ， 大陆厂商 先进制程稳步前行： 在芯片市场景气周期的背景下 ， 2021年全球芯片代工产业市场规模有望达 到 945亿美金 ， 同比增长 11%。 短期在 PMIC、 驱动 IC和功率器件等需求刺激下 ， 主要晶圆代工产能利用率均超过 95%， 维持较高位置 。 市场竞争 格局上晶圆代工马太效应明显 。 从企业来看 ， 2020年台积电以 56%的市场占有率处于绝对领先的地位 ， 三星和联电分列第二 、 第三 ， 大陆厂商 中芯国际暂列第五 。 领先厂商通过提前量产获取订单 ， 分摊工厂折旧 ， 进而继续研发下一代工艺 ， 使得后进厂商在先进制程工艺上的投资低 于预期回报而放弃竞争 ， 以此扩大市场份额 、 形成壁垒 。 中国大陆厂商先进制程稳步前行 。 2021第一季度中芯国际第一代 FinFET进入成熟量 产阶段 ， 产品良率达到业界标准 ， 稳步导入 NTO， 正在实现产品的多样化目标 ， 未来竞争实力有望进一步提升 （ 格罗方德和联华电子均已宣布 暂缓 10nm以下制程的研发 ） ， 同时华虹坚持走特色工艺 ， 并稳步推进先进制程 。 特色工艺定制化高 。 建议关注中芯国际 （ 港股 ） 、 华虹半导 体 （ 港股 ） 。 国产设备 、 材料 、 制造等验证及导入全面提速 。 随着台积电等晶圆厂龙头开启新一轮扩产周期 、 技术升级 、 晶圆产能向大陆转移以及国内政 策的大力支持 ， 我国半导体设备市场迎来新一轮上升周期 。 长期来看半导体等核心技术的国产化需求凸显 ， 国内产业链企业有也意调整供应 链以分散风险 ， 给国内半导体企业更多机会 ， 同时中芯北方 /南方与长江储存二期的扩产也加速了国产化设备的导入进程 。 可积极关注产业链 公司国产化和资本开支带来的客户导入和业绩增量 ， 建议关注北方华创 、 芯源微 、 中微公司等 。 风险提示： 1） 宏观经济波动风险； 2） 产品技术更新风险； 3） 中美贸易摩擦走势不确定的风险； 4) 国内晶圆厂投资不及预期 。 半导体产业链及主要代表企业 3 目录 CO N T E NT S 竞争格局 ：台积电领先，大陆先进制程稳步前行 4 背景及政策：外部环境不确定下，国产化迫在眉睫 市场：景气度上行，资本开支提升明显 技术演进 ： FinFET成主流工艺 ， EUV崭露头角 投资建议：关注制造及设备 以半导体为代表的科技产业领域是中美角力关键焦点： 2018年 4月 ， 中兴通讯遭遇美国 “ 禁售令 ” ； 2019年 5月 15日 ， 美国商务部表示 ， 将把华 为及 70家关联企业列入 “ 实体清单 ” ； 2020年 10月 4日晚 ， 中芯国际在港交所公告 ， 其部分供应商收到美国出口管制规定的进一步限制 。 目前国内半导体需求旺盛 ， 国内供给能力不足： 国内半导体行业市场规模快速增长 ， 但需求供给严重不平衡 ， 高度依赖进口 ， 国产核心芯片自 给率不足 10%。 在集成电路领域 ， 进口替代空间广阔 。 2020年我国集成电路出口金额为 1016亿美元 ， 进口金额为 3055亿美元 。 2015年起集成电 路的进口金额连续 4年超过原油 ， 成为我国第一大进口商品 ， 从供应链安全和信息安全考虑 ， 芯片国产化迫在眉睫 。 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 5 背景及政策 |外部环境不确定下，国产化迫在眉睫 中国半导体产业链国产化程度 我国集成电路逆差逐年扩大（亿美元） 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 进口金额 -集成电路 出口金额 -集成电路 0% 5% 10% 15% 20% 软件工具和 IP 第三代半导体材料 传统材料 封装 设备 制造 传感器 功率器件 光电子 人工智能 显示芯片 图像和多媒体 手机芯片 车用芯片 GPU 高端模拟 FPGA 存储器 处理器 国发 8号文向先进制程倾斜： 国发 8号文提出 ， 国家鼓励的集成电路线宽小于 28纳米 （ 含 ） ， 且经营期在 15年以上的集成电路生产企业或项目 ， 第一年至第十年免征企业所得税 。 而在国发 4号文中 ， 是对线宽小于 0.25微米或投资额超过 80亿元且经营 15年以上的集成电路生产企业 ， 采取 从盈利之日起 “ 五免五减半 ” 的政策 ， 对于国内高端制程企业来说 ， 优惠的力度明显加大 。 国发 8号文还指出 ， 对 65nm以下 （ 含 ） 经营 15年以 上的生产企业采取企业所得税 “ 五免五减半 ” 的政策 ， 对 130nm以下 （ 含 ） 经营 10年以上的企业采取 “ 两免三减半 ” 的政策 。 对比 2018年减税 政策 ， 明显鼓励先进制程并向先进制程倾斜 。 一方面先进制程及芯片国产化在国家战略地位意义非凡；另一方面 ， 集成电路也是国家高新技 术的集中体现 。 资料来源： 财政部等 ，平安证券研究所 6 背景及政策 |减税是主旋律，向先进制程倾斜 政策减税对比（ 2020年 VS2018年） 条件 关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知 （ 2018.3） 新时期促进集成电路产业和软件产业高 质量发展的若干政策 （ 2020.8） 设立时间 2018年 1月 1日后 2017年 12月 31日前 - - - 线宽要求 小于 65纳米 小于 130纳米 小于 0.25微米 小于 0.8微米（含） 小于 28纳米（含） 小于 65纳米（含） 线宽小于 130纳米（含） 投资额 超过 150亿元 - 超过 80亿元 - - 经营期 15年以上 10年以上 15年以上 - 15年以上 15年以上 10年以上 优惠政策 1-5年免征企业 所得税， 6-10年 按照 25%的法定 税率减半征收企 业所得税 1-2年免征企 业所得税， 3- 5年按照 25% 的法定税率减 半征收企业所 得税 获利年度起 1-5 年免征企业所 得税， 6-10年 按照 25%的法定 税率减半征收 企业所得税 获利年度起 1- 2年免征企业 所得税， 3-5 年按照 25%的 法定税率减半 征收企业所得 税 第一年至第 十年免征企 业所得税 第一年至第五 年免征企业所 得税，第六年 至第十年按照 25%的法定税率 减半征收企业 所得税 第一年至第二年 免征企业所得税， 第三年至第五年 按照 25%的法定 税率减半征收企 业所得税 时间 部门 政策 2012.02 工信部 集成电路产业 “十二五 ”发展规划 2012.07 国务院 “十二五 ”国家战略性新兴产业发展 规划 2014.06 国务院 国家集成电路产业发展推进纲要 2015.05 国务院 中国制造 2025 2016.11 国务院 “十三五 ”国家战略性新兴产业发展规划的通知 2018.3 财政部、发改委、 工信部、税务总 局 关于集成电路生产企业有关企业所 得税政策问题的通知 2020.8 国务院 新时期促进集成电路产业和软件产 业高质量发展的若干政策 2012年以来集成电路产业政策 半导体行业目前主流商业模式有两种： 一是集成器件制造模式 （ IDM模式 ） 。 以英特尔 、 三星 、 SK海力士为代表 ， 从设计到制造 、 封测直至进入 市场全部覆盖；另一种是垂直分工模式 ， 上游的芯片设计公司 （ Fabless） 负责芯片的设计 ， 设计好的芯片掩膜版图交由中游的晶圆厂 （ Foundry） 进行制造 ， 加工完成的晶圆交由下游的封装测试公司进行切割 、 封装和测试 ， 每一个环节由专门的公司负责 。 生产制造是制约国内集成电路产业发展的最大短板 ,国产半导体振兴之路道阻且长： 国内 IC设计能力近十年来有了较大进步 ,华为海思在通信 、 安防芯片领域已经达到全球领先水平； IC封测领域国产化最为成功 ， 诞生了长电科技 、 通富微电等一批领先的封测厂 ， 位列全球第一梯队； 但 是材料 、 设备及制造环节与国外领先企业仍然存在不少的差距 。 7 背景及政策 |晶圆制造是重要短板 半导体产业链结构及主要工艺流程 国内瓶 颈区域 半导体主要产品分类 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 目录 CO N T E NT S 竞争格局：台积电领先，大陆先进制程稳步前行 8 背景及政策：外部环境不确定下，国产化迫在眉睫 市场：景气度上行，资本开支提升明显 技术演进： FinFET成主流工艺， EUV崭露头角 投资建议：关注制造及设备 全球半导体市场规模： 2020年全球半导体销售额为 4404亿美元 ， 同比增长 6.8%。 其中 ， 集成电路产品市场销售额为 3612亿美元 ， 同比增长 8.4%。 集成电路市场销售额占到全球半导体市场总值 82%的份额 。 存储器件产品市场销售额为 1175亿美元 ， 同比增长 10%， 占到全球半导体市 场总值的 27%；逻辑和模拟产品市场销售额为分别为 1339亿美元和 641亿美元 ， 占到全球半导体市场总值的 30%和 15%。 2021年全球晶圆代工产值有望达到 945亿美金： 根据 Trendforce的预测 ， 在芯片市场景气周期的背景下 ， 2021年全球芯片代工产业市场规模有 望达到 945亿美金 ， 同比增长 11%。 9 市场 |2021年全球晶圆代工产值有望达到 945亿美金 晶元代工产值及增速 （百万美元）全球半导体市场规模（亿美元） -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 100,000 晶圆代工产值（百万 美元） 同比（ %） 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 库存周期的形成： 在分工模式下 ， 晶圆代工厂 商接到订单才会进行生产 ， 严格控制自己的库 存 ， 而很好地将库存留在了 IC设计公司以及渠 道 。 晶圆代工厂商从接到订单到产品出货 ， 合 计需要 1个季度的生产时间 ， 所以 IC设计厂商一 般要提前 1个季度下单 。 IC设计厂商下单时的 “ 预期订单 ” 与 1个季度之后的 “ 实际订单 ” 之 间的失衡就会造成库存周期 。 库存周期对投资的指导意义： 在半导体非存储 行业的投资中 ， 最理想的投资良机便是寻找 “ IC设计行业库存周转天数低于健康水平 、 晶 圆代工营收上行 ” 的这一阶段 ， 我们用 “ 建库 存 ” 来概括这一阶段 ， 以与常说的 “ 补库存 ” 形成区别 。 1 0 市场 |分工模式下库存周期的形成 非存储库存周期的形成与订单和需求之间的“时滞”有关 供给 需求初期： IC 设计公司 被 动补库存 产能不变，但 产能利用率下 降 减少对晶圆代 工的采购量 供给 需求一段时 间之后： IC 设计公司 主 动去库存 产能利用率进 一步下降甚至 减产 减少对晶圆代 工的采购 供给 需求初期： IC 设计公司 被 动去库存 产能不变，但 产能利用率上 升 增加对晶圆代 工的采购量 IC 设计行业健康的库存周转天数 预期订单 实际订单 （供给 实际订单 （供给 需求） 预期订单 实际订单 （供给 实际订单 （供给 需求） 晶圆代工营收变动（一般用同比数据） 同前一个周期 倒 U 型 倒 U 型 领先于“ IC 设计行业库存周转天数”的倒 U 型周期 建库存 IC 设计行业库存周转天数低于健 康 水平、晶圆代工营收同比上行 的阶段，便是“建库存”行情 建库存 建库存的 拐点 建库存的 拐点 资料来源：彭博，平安证券研究所 晶圆代工营收同比领先 IC设计库存 1个季度同向变动： IC设计行业和晶圆代工营收同比 ， 均存在倒 U型周期波动 ， 且在 IC设计行业库存周转天数 上升或下降的前 1个季度 ， 晶圆代工营收同比就会呈现同向变动 。 IC设计行业进入 “ 建库存 ” 行情： 我们对全球前 15大 IC设计公司的数据进行综合分析 ， 观察 2020Q3 IC设计行业的库存周转天数已经下降到接近 健康水平的位置 ， 自 2020Q4开始 ， IC设计行业进入 “ 建库存 ” 行情 。 11 供给端 |IC设计行业进入“建库存”行情 IC设计行业库存周期与晶圆制造营收规律分析 半导体三大周期对比 -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 30 40 50 60 70 80 90 100 IC设计行业库存周转天数（天，左轴 ) 台湾晶圆代工营收同比（ %，右轴） 产品周期 产能周期 库存周期 驱动因素 下游产品生命周期 竞争性投资 、 信息不对称 信息不对称 、overbooking 周期长度 长周期 中周期 短周期 观察指标 下游产品的更迭和生命周期 资本开支和需求 库存周转天数 适用范围 半导体全行业 资本开支重 、 标准化 程度高的存储行业存 在明显的资本开支 /产 能周期 定制化程度高的非存 储行业存在明显的库 存周期 资料来源： wind、彭博 ，平安证券研究所 晶圆代工行业上行趋势确立： 从晶圆代工厂商业绩来看 ， 台积电 2020Q1营收为 3624.1亿新台币 （ 约 832.5亿元人民币 ） ， 同比增长 16.7%；净利 润为 1396.9亿新台币 (约 320.9亿元人民币 )， 同比增长 19.4%；预计 21Q2营收 129132亿美金 ， 毛利率 49.5%51.5%。 公司预计全年营收增速约为 20%， 预计 2020至 2025年营收复合增速为 1015%。 同时公司预期 2021年全行业半导体产值 （ 不含存储 ） 同比增速约 12%， 而其自身营收增速有望 超出行业几个百分点 ， 晶圆代工行业景气度高企 。 产能利用率维持高位 ：短期来看 ， 在 PMIC、 驱动 IC等需求下 ， 圆代工产能供不应求 ， 主要晶圆代工产能利用率均超过 95%， 维持较高位置 。 12 市场 |景气度高企，产能利用率维持高位 主要晶圆代工厂商单季度营收及增速 （百万美元） 主要晶圆代工厂商产能利用率 80% 85% 90% 95% 100% 105% 110% Ju n-1 6 Se p- 16 De c-1 6 Ma r-1 7 Ju n-1 7 Se p- 17 De c-1 7 Ma r-1 8 Ju n-1 8 Se p- 18 De c-1 8 Ma r-1 9 Ju n-1 9 Se p- 19 De c-1 9 Ma r-2 0 Ju n-2 0 Se p- 20 De c-2 0 Ma r-2 1 中芯国际 华虹半导体 联电 -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 Ma r-1 5 Ju n-1 5 Se p- 15 De c-1 5 Ma r-1 6 Ju n-1 6 Se p- 16 De c-1 6 Ma r-1 7 Ju n-1 7 Se p- 17 De c-1 7 Ma r-1 8 Ju n-1 8 Se p- 18 De c-1 8 Ma r-1 9 Ju n-1 9 Se p- 19 De c-1 9 Ma r-2 0 Ju n-2 0 Se p- 20 De c-2 0 Ma r-2 1 台积电 中芯国际 联电 华虹 台积电同比（ %） 合计同比（ %） 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 根据 IBS 的统计 ， 先进制程资本性支出会显著提升 。 以 5nm节点为例 ， 其投资成本高达数 150亿美金 ， 是 14nm的 3倍 ， 是 28nm的 5倍 。 为了建设 5nm产线 ， 2020年台积电计划全年资本性支出高达 184亿美元 。 先进制程不仅需要巨额的建设成本 ， 而且也提高了设计企业的门槛 ， 根据 IBS 的 预测 ， 3nm 设计成本将会高达 5-15 亿美元 。 台积电持续上调资本开支： 台积电上调 2021年资本开至 300亿美金 （ 2020年 Q4指引是 250280亿美金 ） ， 80%投在 3nm/5nm/7nm等先进制程 ， 10%投 在先进封装 ， 10%投在成熟制程 ， 未来三年资本开支 1000亿美金 。 13 资本开支 |先进制程资本性支出会显著提升 不同制程下晶圆厂的设备投资额（百万美元） 台积电资本开支（百万美元） 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2134 2504 3082 3950 4746 6272 8449 11420 15557 21495 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 晶圆产能的设备投资（ 5万片 /月 百万美元） 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 目前 8英寸和 12英寸晶圆是主流配置 ,8英寸主要用于成熟 制程及特种制程 。 随着存储计算 、 边缘计算 、 物联网等新 应用的兴起带动了 NOR Flash、 指纹识别芯片 、 电源芯片 等产品对 8寸晶圆的需求 ， 汽车电子兴起带动功率器件需 求 ， 市场随之出现供应紧张状态 。 我们统计国内的主要 8 寸厂 ， 合计产能为 95万片 /月 。 相较于 12英寸产品 ， 8英寸 晶圆主要有两大优势 ， 第一 ， 8英寸晶圆已具备了成熟的 特种工艺； 第二 ， 大部分 8英寸晶圆厂设备已折旧完毕 ， 固定成本较低 。 8英寸晶圆厂的产能在上世纪 90年代末期 开始提升 ， 大部分晶圆厂现已完全折旧完毕 。 国内 12英寸晶圆制造厂产品主要包括两大方向 ， 一方面为 主攻先进制程代工和特色工艺的晶圆厂 ， 包括中芯国际 、 华虹 、 粤芯等；另一方向主要是以存储晶圆制造为主攻方 向的晶圆厂 ， 包括长江存储 、 合肥长鑫 、 福建晋华 、 武汉 新芯等 。 14 产能 |8英寸用于成熟制程， 12英寸是国内扩产主力 中国大陆区域主要晶圆厂统计 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 芯片品类和需求量持续增加的浪潮下 ， 全球晶圆厂数量持 续扩张 。 SEMI的数据显示 ， 2017-2020年间全球投产的半 导体晶圆厂为 62座 ， 其中有 26座设于中国大陆 ， 占全球总 数的 42%。 并预计从 2020年到 2024年至少新增 38个 12英寸 晶圆厂 。 大陆代工厂积极扩产： 根据计划 ， 中芯深圳将负责项目的 发展和营运 ， 重点生产 28纳米及以上的集成电路和提供技 术服务 ， 旨在实现最终每月约 4万片 12寸晶圆的产能 ， 预 期将于 2022年开始生产 。 待最终协议签订后 ， 项目的新投 资额估计为 23.5亿美元 ， 约合 153亿元 。 此前中芯国际公 告 ， 中芯控股 、 国家集成电路基金二期和亦庄国投订立合 资合同以共同成立合资企业 ， 总投资额为 76亿美元 （ 约合 人民币 500亿元 ） 一期项目计划于 2024年完工 ， 建成后将 达成每月约 10万片 12英寸晶圆产能；华虹半导体则计划扩 产无锡 12英寸晶圆厂 ， 同时考虑在无锡建设二期项目 。 15 产能 |全球晶圆厂持续扩产，设备受益 全球晶圆厂持续扩产 资料来源：芯思想，平安证券研究所 公司 扩产地点 投资金额 扩产情况（月增产能） 预估产能释放时间 士兰微 厦门 50亿元 扩增至 3万片 12英寸 90-65纳米 2021-2022杭州 21亿元 扩增至 8万片 8英寸 2021-2022 华润微 重庆 新建 3万片 12英寸 2022 闻泰科技 上海 120亿元 新建 3-4万片 12英寸 2022-2023 博世 德国 10亿欧元 新建 2万 12英寸 2021 德州仪器 美国 扩建 12英寸 2023-2025 华虹集团 无锡 52亿元 扩増至 6.5万片 12英寸 90-65/55纳米 2021-2022 中芯国际 天津 未知 扩增至 4.5万片 8英寸 2021-2022 北京 未知 扩增 1万片 12英寸 28纳米及以上 2021-2022 深圳 23.5亿元 新建 4万 12英寸 28纳米及以上 2022-2023 北京 76亿美元 新建 10万 12英寸 28纳米及以上 2024-2025 晶合集成 合肥 未知 新増 N2厂 4万片 12英寸 55-40纳米 2022-2023合肥 未知 新建 N3厂 16万片 12英寸 未知 粤芯半导体 广州 65亿元 二期扩増 2万片 12英寸 2021-2022 绍兴中芯 绍兴 扩增至 9万片上英寸 2021-2022 宁波中芯 宁波 新増 3万片 8英寸 2022-2023 海辰半导体 无锡 14亿美元 释放约 5万片 8英寸 2021无锡 軽放约 6.5万片 8英寸 2022 台积电 南京 28.87亿美元 新建 2万片 12英寸 28纳米及以上 2023 美国 120亿美元 新建 2万片 12英寸 5纳米 2024-2029 台湾 270亿美元 扩増 3纳米、 5纳米和 7纳米等先进工艺 2023 联电 台南 15亿美元 12英寸 1万片 28纳米及以上 2021-2022 台南 30亿美元 12英寸 3万片 28纳米 2023-3024 厦门 4亿美元 12英寸 5000片 28纳米 2021-2022 力积电 铜锣 2780亿新台币 12英寸 10万片 1x-50nm 2023 世界先进 新竹 未知 新建 4万片 8英寸 2023-2024 格芯 美国 未知 扩建 FAB8 2023-2024新加坡、德国、美国 14亿美元 扩増 12纳米至 90纳米 2021-2022 三星 美国 170亿美元 扩增 3万片 12英寸 7-5纳米 2023-2024 英特尔 美国 200亿美元 扩建 12英寸产能，部分代工 半导体设备主要用于半导体制造和封测环节 ， 分为晶圆加工设 备 、 封装设备和检测设备 。 晶圆制造设备中 ， 光刻机 、 刻蚀机 和薄膜沉积设备为核心设备 ， 分别占晶圆制造环节的比例约 30%、 15%和 25%。 设备厂商有望受益扩产浪潮 。 随着台积电等晶圆厂龙头开启新 一轮扩产周期 、 技术升级 、 晶圆产能向大陆转移以及国内政策 的大力支持 ， 我国半导体设备市场迎来新一轮上升周期 。 2020 年全球半导体设备市场达到 712亿美元 ， 其中大陆市场为 187亿 美元 ， 占比达 26%， 成为全球第一大市场 。 2020年大陆半导体设 备增速为 39%， 远高于全球的 19%， 是全球市场增长的主要动力 。 国产设备导入有望加速 。 半导体设备高门槛导致竞争格局高度 集中 。 目前全球半导体设备市场主要被美国 、 日本 、 荷兰企业 所垄断 ， 2020年行业 CR5占比 66%， CR10占比 77%。 长期来看半导 体等核心技术的国产化需求凸显 ， 同时中芯等积极扩产也加速 了国产化设备的导入进程 。 16 产能 |全球晶圆厂数量持续扩张，设备受益 晶圆制造环节主要设备及材料使用统计 资料来源：芯思想，平安证券研究所 环节 工艺 设备 所需材料 扩散 氧化 氧化炉 硅片、特种气体 RTP RTP设备 特种气体 激光退火 激光退火设备 特种气体 光刻 涂胶 涂胶 /显影设备 光刻胶 测量 CD SEM等 光刻 光刻机 掩模版、特种气体 显影 涂胶 /显影设备 显影液 刻蚀 干刻 等离子体刻蚀机 特种气体 湿刻 湿法刻蚀设备 刻蚀液 去胶 等离子去胶机 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液 离子注入 离子注入 离子注入机 特种气体 去胶 等离子去胶机 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液 薄膜生长 CVD CVD设备 特种气体 PVD PVD设备 靶材 RTP RTP设备 特种气体 ALD ALD设备 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液、特种气体 抛光 CMP CMP设备 抛光液、特种气体 刷片 刷片机 清洗 清洗设备 清洗液、 特种气体 测量 测量设备 金属化 PVD PVD设备 靶材 CVD CVD设备 特种气体 电镀 电镀设备 电镀液 清洗 清洗设备 清洗液 目录 CO N T E NT S 竞争格局：一超多强，大陆先进制程待突破 17 背景及政策：外部环境不确定下，国产化迫在眉睫 市场：景气度上行，资本开支提升明显 技术演进： FinFET成主流工艺， EUV崭露头角 投资建议：关注制造及设备 台积电 2020年 5nm量产 ， 预计在 2022年 3nm进行规模化量产： 此前代工厂商格罗方德和联华电子均已宣布暂缓 10nm以下制程的研发 。 目前芯片 制造的先进制程竞争 主要 剩下台积电和三星两家 。 领先厂商通过提前量产获取订单 ， 分摊工厂折旧 ， 进而继续研发下一代工艺 ， 使得后进厂 商在先进制程工艺上的投资低于预期回报而放弃竞争 ， 以此扩大市场份额 、 形成壁垒 。 未来芯片代工领域马太效应会愈加明显 ， 大陆厂商有 望在政策和资金的加持下竞争实力进一步增强 。 大陆先进制程 稳步前行 ： 2021第一季度芯国际第一代 FinFET进入成熟量产阶段 ， 产品良率达到业界标准 ， 稳步导入 NTO， 正在实现产品的多 样化目标 。 第二代 FinFET项目相比第一代单位面积晶管密度大幅提高 ， 低电压工艺开发进入风险量产 。 18 不同晶圆厂的制程演进时间表 *：英特尔 10nm技术在晶体管密度方面与台积电、三星 7nm工艺相当，同属一代技术 *：格罗方德 2018年 8月宣布搁置 7nm FinFET制程的研发，专注 14nm/21nm产品 *：联华电子 2017年宣布暂缓跟进 10nm和 7nm制程的研发 竞争格局 |台积电领先，大陆先进制程稳步前行 制程演进 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E 台积电 28nm 20nm 16nm 10nm 7nm 5nm 5nm+ 英特尔 22nm 14nm 10nm* 三星 28nm 20nm 10nm 7nm 5nm 格罗方德 28nm 20nm 14nm 10nm * 联华电子 28nm 14nm * 中芯国际 28nm 14nm 12nm N+1 下游产品的制程演进时间表 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 从各制程营收占比来看： 2020Q1台积电 5nm/7nm营收占 比 达到 49%， 28nm及以下制程 营收占比达到 74%；联电 28nm 及以下制程营收占比达到 20%， 中国大陆厂商中芯国际和华 虹半导体 28nm及以下制程营 收占比均不到 10%。 从制程端来看 ， 大陆企业与 台积电等 有 23技术代的差距 。 本土 IC设计公司近年来设计 工艺逐渐向 90nm以内节点发 展 。 预计国内厂商 28nm及以 下制程营收占比会稳步提升 。 19 竞争格局 |大陆先进制程营收（ 28nm及以下）占比有望提升 不同制程单季度营收占比（中芯国际） 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 14nm/28nm 40/45nm 55/65nm 90nm 0.11/0.13um 0.15/0.18um 0.25/0.35um 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 5nm 7nm 10nm 16nm 20nm 28nm 40/45nm 65nm 90nm 0.11/0.13um 0.15/0.18um 0.25/0.35um 0% 20% 40% 60% 80% 100% 14nm and below 14nmx=28nm 28nmx=40nm 40nmx=65nm 65nmx=90nm 90nmx=0.13um 0.13umx=0.18um 0.18umx=0.35um 0.5um and above 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0.13um及以下 0.15um 及 0.18um 0.25 um 0.35um及以上 不同制程单季度营收占比（台积电） 不同制程单季度营收占比（联电） 不同制程单季度营收占比（华虹） 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 晶圆代工是典型的寡头垄断型行业 ， 技术 、 人才 、 资本缺一不可 。 2020年全球市场前五的晶圆代工市占率达 90%， 全球晶圆代工市场份额绝大 部分被我国台湾地区企业台积电所占据 ， 中芯国际 中国大陆 领先 。 晶圆代工技术迭代快 ， 马太效应明显： 从企业来看 ， 2020年台积电以 56%的市场占有率处于绝对领先的地位 ， 三星和联电分列第二 、 第三 ， 大 陆厂商中芯国际暂列第五 。 从制程工艺来看 ， 领先工艺 （ 5nm+7nm） 目前占据 25%左右的市场份额 ， 主要用于 CPU、 GPU等超大规模逻辑集成电路 的制造 。 20 竞争格局 |晶圆代工市场一超多强 晶圆代工市场份额（ 2019） 晶圆代工市场份额（ 2020） 50.65% 18.44% 8.34% 7.01% 4.55% 1.36% 1.34% 1.16% 7.14% TSMC Samsung LSI GlobalFoundries UMC SMIC HHGrace VIS PSMC Others 56.21% 15.62% 6.52% 7.03% 4.61% 1.20% 1.30% 1.43% 6.07% TSMC Samsung LSI GlobalFoundries UMC SMIC HHGrace VIS PSMC Others 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 对比台积电 ， 大陆晶圆厂的资本开支存在明显差距： 2020年台积电资本开支为 186亿美金 ， 预计 2021年将达到 300亿美金 。 而大陆领先的晶圆代 工厂商中芯国际 2020年资本开支为 53亿美金 ， 在 IC国产化提速的背景下预计 2020年资本开支有望达到 43亿美金 ， 相比国际领先厂商仍然存在不 少的差距 ， 在政策和资金扶持下 ， 预计中芯未来的研发和扩产能得到有力支撑 。 从季度出货片数来看： 台积电单季度出货片数在 700万片以上 （ 折合成 8寸片 ） ， 中芯国际季度出货片数只有台积电的 20%左右 ， 存在较大的产 能提升空间 。 21 竞争格局 |大陆晶圆厂的资本开支存在明显差距 晶圆代工厂商季度出货片数（折合成 8寸片，千片 /单季度） 晶圆代工厂商资本开支对比（百万美元） 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 台积电 中芯国际 华虹半导体 联电 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 台积电 中芯国际 联电 华虹 世界先进 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 头部厂商具有较高的 ASP： 对比台积电和其他厂商的单片晶圆的 ASP（ 折合成 12寸 ） ， 台积电的 ASP达到 4000美金 /片 ， 高于三星的 3100-3200美金 / 片 ， 远高于联电 、 中芯国际 、 华虹等厂商 1000-2500美金 /片的水平 ， 主要是台积电这样的头部厂商不断研发和量产新一代的工艺制程并贡献收入 。 通过分析晶圆代工行业主要公司经营情况 ， 我们能发现台积电的毛利率在 50%左右 ， 毛利率高于其他晶圆代工企业 ， 这进一步说明在晶圆代工行 业 ， 台积电作为绝对龙头消化了行业的大部分红利 。 华虹 、 世界先进等坚持走特色工艺 ， 特色工艺定制化高 ， 且设备更新慢 ， 折旧压力小 ， 因此 公司毛利率高 ， 稳定在 20%以上 。 22 竞争格局 |头部厂商具有较高的 ASP 不同晶圆代工厂净利率不同晶圆代工厂 ASP(美元 /片 ) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Ma r-18 Ju n-18 Se p-18 De c-18 Ma r-19 Ju n-19 Se p-19 De c-19 Ma r-20 Ju n-20 Se p-20 De c-20 Ma r-21 台积电 中芯国际 联电 华虹 世界先进 3,516 3,191 3,346 3,715 2,980 3,540 3,998 4,197 4,287 4,202 3,358 3,358 3,210 2,741 2,541 3,155 3,234 3,191 3,199 3,131 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 1Q 18 2Q 18 3Q 18 4Q 18 1Q 19 2Q 19 3Q 19 4Q 19 1Q 20 2Q 20 TSMC Samsung UMC SMIC VIS PSMC HHGrace 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 随着先进制程的不断推进 ， 研发投入和投资成本呈现指数级增长 ， 技术风险及投资风险均显著加大 。 中芯国际在持续追赶 ， 而像联电 、 格罗方德 等晶圆代工厂商已经放弃了 10nm 及以下制程工艺的研发 ， 全面转向特色工艺的研究与开发 。 晶圆制造行业具有资本密集和技术密集型特征 。 统计台积电 、 联电 、 华虹半导体及高塔半导体等厂商的情况 ， 近三年来 ， 它们的研发费用占收入 比维持在高个位数 ， 充分说明研发在代工行业中的重要地位 。 由于先进制程每迁移一次技术节点都伴随着比成熟制程高数倍的投入 ， 中国大陆的 中芯国际为追赶台积电等行业龙头近年来一直在大力投入研发先进制程工艺 ， 研发费用占营业收入比高达 10%以上 。 23 竞争格局 |大陆厂商维持高研发投入比例 不同晶圆 厂研发投入及占营收比重（亿元） 2017年度 2018年度 2019年度 2020年度 公司名称 研发费用 占营业收入 比例 研发费用 占营业收入 比例 研发费用 占营业收入 比例 研发费用 占营业收入 比例 台积电 184 8% 186 8% 211 9% 254 8% 中芯国际 36 17% 45 19% 47 22% 47 17% 联华电子 31 9% 28 9% 27 8% 29 7% 华虹半导体 3 6% 3 5% 4 7% 7 11% 高塔半导体 5 5% 5 6% 5 6% 5 6% 华润微电子 4 8% 4 7% 5 8% 6 8% 集成电路技术和产业发展里程碑 资料来源： wind、集邦咨询 ，平安证券研究所 目录 CO N T E NT S 竞争格局：台积电领先，大陆先进制程稳步前行 24 背景及政策：外部环境不确定下，国产化迫在眉睫 市场：景气度上行，资本开支提升明显 技术演进： FinFET成主流工艺， EUV崭露头角 投资建议：关注制造及设备 摩尔定律是重要的经验规律： 1965 年英特尔 （ Intel） 创始人之一戈登 摩尔提出 ， 集成电路上可容纳的元器件的数目 ， 约每隔 18-24 个月便 会增加一倍 （ 据 Intel公司公布的统计结果 ， 单个芯片上的晶体管数目 ， 从 1971年 4004处理器上的 2300个 ， 增长到 1997年 PentiumII处理器上的 7.5百万个 ， 2