半导体代工系列：大洋育鲲鹏，代工出巨头.pdf

本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 Table_Summary 报告摘要 ： 代工环节孕育巨头，先进制程引领发展 晶圆制造 是集成电路产业链的核心环节之一，通过在硅单晶抛光片上制造出数以亿计的晶体管，以实现逻辑运算、数据存储等功能。制造工艺直接决定了芯片的性能水平。晶圆制造的商业模式可以分为 IDM 和晶圆代工两种，目前晶圆代工已经成为主流模式。 2013-2018 年，全球晶圆制造市场中，純晶圆代工厂商的销售额占比平均达到 86%。以代工为主的商业模式，承接全球 Fabless 订单和 IDM厂商的部分订单，是产业链中最易成就行业巨头的环节。通过对比各环节龙头公司可见，代工龙头台积电的营收体量远超其他环节的龙头公司，且增长主要靠自身驱动力实现 ，盈利能力远超封测环节，盈利稳定性高于设计环节。对于代工厂商而言，得先进制程者得天下。以全球代工巨头台积电的成功之道为佐证，能稳坐全球晶圆代工头把交椅，关键在于领创先进制程，并在此基础上灵活调整产能 。 制造需求大，国产替代正当时 大陆 晶圆制造国产化面临产能不足和先进制程落后两大困境。 2018 年，大陆 56%的晶圆代工销售额被台积电占据，大陆厂商中芯国际、华虹和武汉新芯的合计占比仅 28%。 2019 年，中芯国际和华虹半导体的合计年产能约为 342 万片（等效12 英寸），只占台积电年产能（ 1230 万片等效 12 英寸）的 28%，远不能满足目前大陆对晶圆制造产能的需求。作为大陆目前技术最先进的中芯国际，目前最先进的产能工艺为 14nm，而台积电已推进到 5nm，中芯国际在先进制程上与台积电至少相差两个身位。晶圆制造是资本密集型和技术密集型行业，需要高资本支出和高研发投入，国家政策和资金已大力支持，大基金一期已重点布局，但大陆龙头企业还有巨大成长空间，国家政策和资金有望继续扶持，支持龙头企业做大做强。支撑产业包括设备、材料、 IP&EDA 等环节大陆同样存在自给率低的现状，中美贸易摩擦使大陆晶圆制造环节短期承压，中长期受益国产化进程加速 。 国内两大代工龙头专注发展，有望贡献主要力量 1） 中芯国际：引领国产进程，大陆制造绝对龙头。中芯国际已是大陆技术最先进、规模最大、配套服务最完善、跨国经营的专业晶圆代工厂商，目前总营收的 94%来自 0.35m-45nm 工艺节点产品。最先进制程 14nm 产能逐渐放量，有望持续为中芯国际贡献营收。中芯南方 SN1 厂（中芯国际控股）在 2019 年实现第一代 14nm FinFET 的量产， 19Q4 产能达到 3 千片 /月，营收贡献占比约 1%。 20Q1产 能达到 4 千片 /月，营收贡献占比上升至 1.3%。第二代 14nm FinFET 技术平台也已经处于客户导入阶段。目前中芯国际是大陆第一家在逻辑芯片领域实现14nm FinFET 量产的晶圆代工厂商，代表了大陆在晶圆制造环节自主研发技术的最先进水平。现阶段，中芯国际已在科创板提交招股书，计划募集资金 200亿用于投资先进制程和补充流动资金，加快推进先进制程工艺的研发。 2） 华虹半导体：立足大陆集成电路市场，专注差异化工艺定制服务。华虹半导体是大陆第二大、全球第八大晶圆代工厂商，是大陆除中芯国际外最大的晶圆代工厂商，2019 年在全球晶圆代工领域的市占率达 1.5%。 2020Q1，公司营收 49.6%来 自于 0.35 m 及以上成熟制程。通过专注特色工艺，华虹半导体的盈利水平维持高位，2014Q2-2019Q4，华虹毛利率保持在 30%以上，净利率保持在 10%-20%之间。 Table_Invest 推荐 维持评级 Table_QuotePic 行业与沪深 300 走势比较 资料来源： Wind，民生证券研究院 Table_Author 分析师：王芳 执业证号： S0100519090004 电话： 021-60876730 邮箱： wangfangmszq Table_docReport 相关研究 1.【民生电子】行业事件点评：液晶面板价格企稳上扬，景气度有望持续提升 2.5g 创新持续，半导体国产空间大 -45%5%55%105%19/6/27 19/9/27 19/12/27 20/3/27 20/6/27沪深 300 电子 (中信 ) Table_Title 电子 行业研究 /深度报告 半导体 代工系列 ：大洋育鲲鹏，代工出巨头 深度研究报告 /电子 2020 年 06 月 29 日 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 Table_Page 深度研究 /电子 12英寸生产线建成投产，产能供给能力 大幅提升。 2019Q4，华虹半导体在无锡的12英寸（ 300mm）晶圆厂建成投产，计划产能 4万片 /月，目前已经实现 1万片 /月。 12英寸生产线的建成为华虹带来了更多的晶圆产能，能够满足客户日益增长的代工需求， 20Q1的月产能超过 20万片。 投资建议 作为半导体产业链的核心环节之一，国内 代工产业的发展与壮大势必将大力推动我国半导体全产业链的国产化进程，带来行业发展机遇。 建议关注半导体设备、材料、设计、封测环节具备国产化替代的优质公司，推荐材料公司深南电路，设计商兆易创新、澜起科技、韦尔股份 、卓胜微、汇顶科技 ，封测商 深科技、 通富微电。 建议关注 ： 1）半导体设备：中微公司、北方华创、至纯科技、华峰测控、精测电子、晶盛机电等。 2）半导体材料：华特气体、江丰电子、鼎龙股份、沪硅产业、上海新阳、安集科技等。 3）设计：北京君正、卓胜微、圣邦股份等。 4）封测：长电科技、华天科技、晶方科技、太极实业 。 4）制造：三安光电。 风险提示 中美贸易摩擦持续加剧的风险、新冠疫情恶化的风险、中国大陆技术发展不及预期的风险等 。 Table_ProfitDetail 盈 利预测与财务指标 代码 重点公司 现价 EPS PE 评级 6 月 24 日 2019 2020E 2021E 2019 2020E 2021E 002916 深南电路 167.09 3.63 5.05 6.32 46.00 33.09 26.44 推荐 603986 兆易创新 244.07 1.89 3.12 3.94 129.12 78.23 61.95 推荐 688008 澜起科技 106.08 0.83 0.92 1.18 128.47 115.30 89.90 推荐 603501 韦尔股份 206.68 0.54 1.71 2.18 383.38 120.87 94.81 推荐 300782 卓胜微 712.85 4.97 7.73 9.53 143.38 92.22 74.80 推荐 603160 汇顶科技 226.28 5.08 5.75 7.16 44.50 39.35 31.60 推荐 000021 深科技 23.71 0.24 0.41 0.54 99.00 57.83 43.91 推荐 002156 通富微电 24.29 0.02 0.37 0.6 1463.25 65.65 40.48 推荐 688012 中微公司 232.00 0.35 0.50 0.73 658.16 461.32 317.50 未评级 002371 北方华创 169.04 0.63 1.00 1.48 268.40 169.58 114.48 未评级 603690 至纯科技 41.16 0.43 0.74 1.12 96.67 55.43 36.76 未评级 688200 华峰测控 291.00 2.22 2.29 3.17 130.93 127.11 91.86 未评级 300567 精测电子 71.61 1.10 1.46 1.98 65.15 49.13 36.25 未评级 300316 晶盛机电 24.30 0.50 0.71 0.91 48.97 34.37 26.78 未评级 688268 华特气体 89.45 0.61 0.86 1.11 147.85 103.75 80.65 未评级 300666 江丰电子 58.44 0.29 0.37 0.47 199.18 158.50 125.22 未评级 300054 鼎龙股份 16.13 0.03 0.24 0.33 464.84 68.52 48.22 未评级 688126 沪硅产业 -U 33.20 -0.05 0.00 0.03 -687.37 25538.46 1216.12 未评级 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 Table_Page 深度研究 /电子 300236 上海新阳 61.05 0.72 0.29 0.37 84.37 208.01 166.21 未评级 688019 安集科技 356.01 1.24 1.66 2.45 287.15 214.21 145.29 未评级 300223 北京君正 104.17 0.29 0.31 0.57 358.84 332.60 182.15 未评级 300661 圣邦股份 300.40 1.70 1.69 2.40 176.83 177.28 125.29 未评级 600584 长电科技 31.04 0.06 0.41 0.74 561.30 76.15 41.89 未评级 002185 华天科技 13.66 0.10 0.22 0.29 130.47 61.67 46.57 未评级 603005 晶方科技 74.91 0.47 1.54 2.18 158.88 48.64 34.36 推荐 600667 太极实业 11.95 0.30 0.32 0.41 40.45 36.84 29.20 未评级 600703 三安光电 24.20 0.32 0.42 0.56 76.01 57.80 43.01 未评级 资料来源： 公司公告、民生证券研究院 ，“ 未评级 ” 公司使用 wind 一致预期 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 Table_Page 深度研究 /电子 目录 一、代工环节孕育巨头，先进制程引领发展 . 5 （一）亿万晶体管的安家之旅，制造实现蜕变 . 5 （二）专注代工实为幕后英雄， 承接全球订单成就行业巨头 . 8 （三）得先进制程者得天下 . 11 二、制造需求大，国产替代正当时 . 18 （一）从先进制程到产能，大陆需求大 . 19 （二）支撑产业自给率低，中美贸易摩擦倒逼国产化进程加速 . 25 1、高端设备依赖进口，本土企业有望逐步突破 . 26 2、材料自给率低，本土企业任重道远 . 30 3、 IP&EDA 国产化率低且替代难度大，国内企业已有布局 . 33 三、国内两大代工龙头专注发展，有望贡献主 要力量 . 35 （一）中芯国际：引领国产进程，大陆制造绝对龙头 . 36 （二）华虹半导体：立足大陆集成电路市场，专注差异化工艺定制服务 . 43 四、投资建议 . 46 五、风险提示 . 46 插图目录 . 47 表格目录 . 48 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 Table_Page 深度研究 /电子 一、 代工环节孕育巨头， 先进 制程 引领发展 （一） 亿万晶体管的安家之旅 ，制造实现蜕变 制造是集成电路 产业链 的 核心 环节之一 。 集成电路 产业链 包括多个环节，主要可以分为核心产业链和支撑产业链。核心产业链包括 IC 设计、 IC 制造和 IC 封测三个环节，支撑产业链包括半导体材料、设备、 EDA&IP 等 。 制造商承接全球 IC 设计商订单，为 IC 设计商制造芯片 ，随后由 IC 封测商完成封装和测试环节 。半导体材料供应商和设备供应商为 IC 制造商提供生产所需的设备和原材料，是制造环节的基础。 图 1： 制造是集成电路 产业链 的 核心环节之一 资料来源： 半导体制造技术 ， 芯事 ， 民生证券研究院 制造过程 通过在硅单晶抛光片上制造出数以 亿 计的晶体管，以实现逻辑运算、数据存储等功能。 制造过程使用薄膜沉积、光刻、掺杂和热处理四种最基本的工艺方法，通过大量的工艺顺序和工艺变化制造出特定 结构 。 晶体管是芯片的基本构成单元， 是一种类似于阀门的固体半导体器件，可实现开关、放大、稳压和信号调制等多种功能，主要分为双极性晶体管（ BJT）和场效应晶体管（ FET），集成电路芯片采用的是 金属氧化物 场效应晶体管结构 （ MOSFET） 。 MOSFET 由栅极（ Gate） 、漏极（ Drain）和源极（ Source）组成，通过在栅极上施加不同程度的电压以控制源极和漏极之间电子的流动，从而实现 特定 的功能。 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 Table_Page 深度研究 /电子 图 2： 晶体管 结构原理图 图 3：芯片由晶体管排列组合而成 资料来源： 晶体管原理 ， 民生证券研究院 资料来源： 中国科学院金属研究所 ，民生证券研究院 晶体管的制造涉及多道工序，技术含量高。 晶圆厂通过对硅单晶裸片进行初加工得到晶圆，之后将光罩上的电路图刻蚀到晶圆上。主要工序包括光刻胶覆盖、紫外曝光、离子注入、电镀、抛光等工序。 图 4： 晶圆制造主要工艺流程 资料来源： 中为咨询 ， 民生证券研究院 FinFET 是目前主流结构， GAA 有望延续摩尔定律。 随着晶体管的尺寸逐渐向细微化方向发展，在晶体管尺寸变小的同时漏电流的控制也变的愈发困难，当制造工艺推进到16/14nm 技术节点时，传统的平面型场效应晶体管（ Planar FET）结构已经无法继续使用，由胡正明教授提出的 鳍式 场效应晶体管（ FinFET）结构通过 将 晶体管立体化较好地解决了这个问题，此后 FinFET 结构被应用于 16/14nm 及以后工艺节点的制造。直到工艺节点发展至 3nm， FinFET 结构的晶体管尺寸已经缩小到极限，环绕栅极（ GAA）结构应运而生， GAA 结构可以实现栅极对沟道的四面包裹，从而有效解 决了栅极间距尺寸减小后带来的问题。目前主流的 GAA 结构的 鳍片形状 为纳米线，三星认为纳米线 GAA 的沟道宽本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 Table_Page 深度研究 /电子 度较小且制造工艺复杂，往往只能用于低功率设计，因此三星正在开发 鳍片形状为 纳米片的 GAA 结构（ MBCFET），并将率先在 3nm 工艺产品中采用，三星宣称其 GAA 技术相比 7nm 工艺而言，性能提升 35% 、功耗降低 50% 以及芯片面积缩小 45%。台积电方面也在对 GAA 相关技术进行研发和试产，但鉴于 FinFET 技术更为成熟且成本更低，台积电 3nm产品的首发可能还是选择 FinFET 结构。由于三星将在 3nm产品 上率先应用 GAA技术，且采用自主研发的 MBCFET（ Multi-Bridge Channel FET） 结构，和主流的纳米线GAA 结构有所区别， 3nm 节点可能成为台积电和三星技术路线的分化点。 图 5： 晶体管结构从平面向 GAA 结构发展 资料来源： 三星官网 ， 民生证券研究院 图 6： 三星将采用 鳍片形状为 纳米片的 GAA 结构 资料来源： 三星官网 ， 民生证券研究院 图 7： MBCFET（ Multi-Bridge Channel FET）制造示意图 资料来源： 半导体行业观察 ， 民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 Table_Page 深度研究 /电子 （ 二 ） 专注代工实为幕后英雄，承接全球订单成就行业巨头 晶圆制造的商业模式可以分为 IDM 和晶圆代工两种 ，目前晶圆代工已经成为主流模式 。 1） IDM（ Integrated Device Manufacture，整合设备制造商）模式：厂商同时完成设计、制造和封测环节，具备产业链整合优势，可以实现芯片设计和量产平台同步推进，但随着制造工艺迈上更先进的技术节点，不断攀升的研发和建厂成本给 IDM 厂商带来了巨大的资金和运营压力。 2）晶圆代工（ Foundry）模式：设计、制造和封测三个环节可以采取垂直分工的方式，由无晶圆设计厂商（ Fabless）、晶圆代工厂商（ Foundry）和封测厂商（ Outsourced Assembly and Test， OSAT）共同完成芯片生产， Foundry 专注于 晶圆代工领域，向全球承接委外订单可以充分利用其生产线，提升产能利用率，从而形成规模经济。随着先进制程的推进，对于资本密集型、技术密集型的晶圆制造环节，晶圆代工模式的优势凸显。 目前全球晶圆制造环节以代工模式为主， IDM 模式占比较低 。 2013-2018 年 ， 全球晶圆制造市场中，純晶圆代工厂商的销售额占比平均达到 86%。 图 8： 集成电路产业 存在 IDM 和 垂直分工两种 模式 资料来源： 半导体行业分析报告， 民生证券研究院 图 9： 晶圆制造以代工模式为主 资料来源： 商业新知 ， 民生证券研究院 14% 11% 10% 13% 19% 19% 86% 89% 90% 88% 81% 81% 0%20%40%60%80%100%2013 2014 2015 2016 2017 2018IDM厂商 纯晶圆代工厂商 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 Table_Page 深度研究 /电子 制造 环节采取以代工为主的商业模式， 承接 全球 Fabless 订单和 IDM 厂商的 部分 订单， 更易孕育大体量企业 。 选取 各环节的龙头 公司 博通（设计）、台积电（制造）、日月光（封测）、应用材料（设备）和信 越 化学（材料）进行比较，发现台积电的营收规模远超其他环节的龙头公司 ， 2019 年台积电营收规模为 357 亿美元，分别为博通、日月光、应用材料和信 越 化学的营收规模的 1.6 倍、 2.6 倍、 2.4 倍和 2.5 倍。 从体量的增速看， 2010-2019年台积电 、博通、日月光、应用材料和信 越 化学 的营收规模 CAGR 分别为 10.48%、 30.26%、8.79%、 4.84%和 2.05%。 需注意到，台积电规模 的 增长 主要 靠自身 驱动力实现，包括 自身产能的扩大和先进制程的发展， 而对于设计龙头 博通和 封测龙头 日月光 而言， 兼并 收购 对其体量的增长均产生不可小觑的推动力 ，应用材料和 信越化学 的营收规模增速有限 。 图 10： 2019 年全球 半导体产业链各环节市场规模 对 比 资料来源： SEMI， IC Insights，民 生证券研究院 图 11： 各环节龙头公司的营收对比（百万美元） 资料来源： wind， 民生证券研究院 注：博通和应用材料的财年结束日为每年的 10 月末、 11 月初。信越化学的财年结束日为每年的 3 月末，已经标准化处理成 1-12 月 1226 642 300 596 484 02004006008001,0001,2001,400设计 制造 封测 设备 材料 全球半导体产业链各环节市场规模（亿美元） 05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,0002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019台积电 博通 日月光 应用材料 信越化学 2010-2019 CAGR 台积电： 10.48% 博通： 30.26% 日月光 ： 8.79% 应用材料： 4.84% 信越化学 ： 2.05% 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 Table_Page 深度研究 /电子 图 12： 博通经过多次 兼并 收购扩大规模 资料来源： 博通官网 ， 民生证券研究院 图 13： 日月光 经过多次 兼并 收购扩大规模 资料来源： 日月光集团官网 ， 民生证券研究院 晶圆代工 的盈利能力远超封测环节，盈利稳定性高于设计环节。 以各环节的龙头公司博通（设计）、台积电（制造）和日月光（封测）为例： 1） 毛利率： 2019 年台积电、博通和日月光的毛利率分别为 46.1%、 55.2%和 15.6%。 由于 封测是集成电路产业链技术水平相对较低的环节， 因此 日月光 的 毛利率最低。 2019 年 台积电 的毛利率较 博通 低 9.1pct，但 2010-2019 年 台积电毛利率的稳定性高于博通。 2）净利率： 2012-2019 年，台积电的净利率稳定在 30%-35%左右 。 博通 与 并购相关的无形资产摊销费用较高， 导致净利率波动剧烈， 2014 年收购 LSI 后的净利率为 6.2%， 2016 年收购博通（ Broadcom）后的净利率为-13.1%， 2018 年因无形资产摊销费用下降加上美国税改获得税收优惠，净利率达到历史新高 58.8%。 日月光净利率水平维持在 5%-10%左右。