2018集成电路国产替代趋势洞察报告.pdf

证券研究报告 |电子集成电路 国产替代趋势洞察报告 集成电路之综述篇 日期： 2018 年 05 月 29 日集成电路正处于高景气阶段，而中美贸易战特别是中兴事件将“中国芯”带进了全国的视野。集成电路被誉为“工业粮食”，未来 5G、人工智能、物联网等新兴领域都需要集成电路为基础，缺芯即会被卡脖子，所以 芯片国产化 将是国家的确定性战略 。在国家政策和大基金的扶持下，国产替代有望加速，具有长期投资价值。 投资要点： 集成电路处于高景气阶段 ： 从销售额来看， 2017 年 全球半导体市场规模首次突破 4000 亿美元，同比增长超过20%。集成 电路占半导体销售额的 80%以上， 2017 年销售额为 3431.86 亿美元，同比增长 24%，预计 2018 年销售额 还 将增长 9.5%，达到 3758.99 亿美元。未来， 5G、物联网、人工智能、工业机器人、智能穿戴等还将给集成电路带来新的增长动力。 从投资额来看， 2017 年全球资本支出同比增长 34%，达到新高 900 亿美元，预计 2018年将首次超过 1000 亿美元，达到 1026 亿美元，同比增长 14%。可见，不管是需求还是投资，集成电路均处于高景气阶段。 我国集成电路替代空间巨大 ： 在国家政策和大基金的支持下，我国集成电路市场规 模增长迅速 ， 2007-2017 年十年间行业产值的年均复合增长率为 16%，近三年更超过 20%。根据中国半导体行业协会统计， 2017 年我国集成电路产业销售额为 5411.3 亿元，同比增长 24.8%。 但我国集成电路的贸易逆差却在增大，大量的进口依赖表明国产替代空间巨大。 我国在政府和大基金的支持下正在加大集成电路投资：集成电路是信息产业的基础，被誉为“工业粮食”，我国政府早已认识到发展集成电路的重要性，近年发布了多份支持文件。 除 政策扶持外，还通过设立大基金提供资金支持。在政府和大基金的支持下，我国集成电路领域的投 资力度正在加大。预计 2018 年中国 本土 企业半导体设备投资额度将达到 58 亿美元。在晶圆厂建设方面，中国本土企业在中国地区的晶圆厂投资额超过了外国企业， 2017、 2018 年均超过 30 亿美元。 风险提示： 集成电路国产化 不及预期； 半导体行业景气度下滑 证券研究报告 行业研究报告 行业研究 Table_ProfitEst 盈利预测和投资评级 股票简称 12A 13E 13PE 评级 Table_IndexPic 电子 行业相对沪深 300 指数表 -3%4%11%18%25%32%170531 170630 170731 170831 170930 171031 171130 171231 180131 180228 180331 180430电子 沪深3 0 0数据截止日期： 2018 年 05 月 28 日相Table_DocReport 证券研究报告 |电子 目录 1、半导体概述 . 4 1.1 半导体材料介绍 . 4 1.2 半导体发展史 . 4 1.2.1 半导体产品演进史 . 4 1.2.2 全球半导体销售规模 . 5 1.2.3 半导体产业迁移史 . 7 1.2.4 全球半导体资本支出创新高 . 7 1.3 半导体产品分类及应用 . 8 2、集成电路介绍 . 9 2.1 集成电路发展史 . 9 2.2 集成电路在国民经济中具有重要地位 . 10 2.3 集成电路市场规模 . 11 2.3.1 集成电路行业处于高景气阶段 . 11 2.3.2 集成电路产品类型及应用领域 . 12 3、集成电路产业情况 . 14 3.1 集成电路产业链 . 14 3.1.1 集成电路原材料 . 14 3.1.2 集成电路设计环节 . 16 3.1.3 集成电路制造环节 . 17 3.1.4 集成电路封测环节 . 18 3.2 集成电路企业经营模式 . 18 4、 我国集成电路情况 . 19 4.1 我国集成电路自给率低 . 19 4.2 政府有意发展我国集成电路 . 21 4.3 我国集成电路投资力度加大 . 22 4.4 集成电路相关 A 股上市公司 . 23 图 1.半导体产品的发展史 . 5 图 2.全球半导体销售规模扩大 . 5 图 3.半导体行业与宏观经济 GDP 的近年波动情况 . 6 图 4.IC 市场成长率与全球 GDP 成长率的相关系数变化 . 6 图 5.半导体销售额集中度提高 . 6 图 6.半导体各区域销售额 . 7 图 7.全球半导体资本支出趋势 . 8 图 8.半导体各产品销售额（百万美元） . 8 图 9.半导体各产品销售额增速 . 8 图 10.半导体各应用领域占比 . 9 图 11.各应用领域 20162021 年的 CAGR . 9 图 12.集成电路价格随集成度提高而下降 . 10 图 13.集成电路销售额占半导体销售额的 80%以上 . 11 证券研究报告 |电子 图 14.全球半导体制造设备投资额高速增长 . 11 图 15.集成电路历年销售额 . 12 图 16.集成电路历年产品组成结构 . 13 图 17.2017 年集成电路产品组成结构 . 13 图 18.集成电路各产品销售额（百万美元） . 13 图 19.集成电路各产品销售额增速（ %） . 13 图 20.集成电路应用领域 . 13 图 21.集成电路产业链 . 14 图 22.硅晶圆市占率集中在五家企业 . 15 图 23.全球前 10 大半导体企业 . 16 图 24.2017 年各地区 IC 设计企业销售额占比 . 16 图 25. 2017 年我国 10 家 IC 设计企业进入全球前 50 . 16 图 26. 2017 年晶圆代工厂排名 . 17 图 27.各晶元代工厂的制程情况 . 17 图 28.2018Q1 前十大封测营收相对占比 . 18 图 29.集成电路经营模式 . 19 图 30.我国集成电路产值快速增长 . 20 图 31.我国集成电路贸易逆差扩大 . 20 图 32.各地区半导体设备投资额 . 22 图 33.中国大力建造晶圆厂 . 23 表 1.电路的集成规模发展 . 10 表 2.中国近年公布的硅片布局情况 . 15 表 3.我国集成电路主要相关政策 . 21 表 4.集成电路相关 A 股上市公司 . 23 证券研究报告 |电子 1、 半导体概述 1.1 半导体材料介绍 半导体是指常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料 。 按化学成分可分为元素半导体和化合物 半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第和第族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第和第族化合物（硫化镉、硫化锌等）、氧化物（锰、铬、铁、铜的氧化物） ,以及由 -族化合物和 -族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半 导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等 。 半导体具有以下五大特性：掺 杂性 、 热敏性 、 光敏性 、负电阻 温度 系数和 整流 效应。 掺杂性 ：在 形成晶 体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。 热敏性、光敏性： 在热辐射和光照条件下，导电性会产生明显的变化。 负电阻温度系数： 电阻率随着温度的升高而下降。 整流效应： 电导与所加电场的方向有关，即在两端加一个正向电压时导通，而若把电压极性反过来则不导通。 1.2 半导体发展史 1.2.1 半导体产品演进史 1947-1957年：半导体产业的“发明 阶段 ”。 1947年 12月 23日，人类第一个晶体管在贝尔实验室诞生， William Shockley被誉为晶体管之父。 在接下来的 10年中，晶体管技术 不断进步，包括随后发明的单锗晶硅、生长结型晶体管、接触型硅晶体管和固态晶体管开关等，德州仪器和贝尔实验室分别在1954年推出晶体管收音机和全晶体管计算机 。 并且， 1957年美国第一个轨道卫星“探测者”也首次使用了晶体管技术。这 10年间，半导体产业处于最激动人心的“发明时代”。 1958-至今 ：集成电路 的诞生和演进 。 1958年 8月， 德州仪器的 Jack Kilby将分离的晶 体管和器件集成到一个锗片上，向人类展示了第一片集成电路；次年， 仙童 半导体 公司 的 Robert Noycy发明了平面工艺技术，使得集成电路可量产化，从此半导体 从 “发明 阶段 ”进入了“ 商用阶段 ”。 1965年， Gordon Moore提出摩尔定律： 当价格不变时，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，性能也将提升一倍。 1967年，大规模集成电路出现； 1977年，超大规模集成电路面世，一个硅晶片中可集成 15万个以上的晶体管； 20世纪 90年代后期出现了甚大规模集成电路，每个芯片上元件数超过 100万个。 证券研究报告 |电子 图 1.半导体产品的发展史 1.2.2 全球半导体销售规模 商用以来，全球半导体销售额不断增长。根据 WSTS（ World Semiconductor Trade Statistics） 的统计数据， 2017年全球半导体市场规模首次突破 4000亿美元，同比增长超过 20%。半导体产值占 GDP的比重经过多年的增长后，从1995年以来基本维持在 0.4%-0.5%之间。 图 2.全球半导体销售规模扩大 0 .0 0 %0 .1 0 %0 .2 0 %0 . 3 0 %0 .4 0 %0 .5 0 %0 .6 0 %0 . 7 0 %-5 01 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 04 0 04 5 0全球半导体销售额（十亿美元，左轴） 半导体占 G D P 比重（ % ，右轴）半导体下游应用领域广泛，包括消费电子、汽车、工业、通讯等。所以，半导体行业与全球宏观经济情况密切相关。通过分析近年来半导体销售额增长率和 GDP增长率的波动情况，我们发现从 1997年开始，两者的变动趋势基本一致。根据 国际半导体权威研究机构 IC Insights的研究， 全球 GDP成长率与集成电路 市场的成长率 日益相关。 在 2010-2015年之间， 两者的 相关系数为0.92，预计 2016-2020年的相关系数将增加到 0.96，而在 2000年初期，两者之间的相关系数呈现相对较弱的 0.63，在 1990年代甚至是 -0.10。 证券研究报告 |电子 图 3.半导体行业与宏观经济 GDP的近年波动情况 - 2 %- 1 %0%1%2%3%4%5%6%- 6 0 %- 3 0 %0%30%60%90%120%150%1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016全球半导体同比增速（ % ，左轴） 全球 G D P 同比增速（ % ，右轴）图 4.IC市场成长率与全球 GDP成长率的相关系数变化 0 . 3 5- 0 .10 .6 30 .9 20 .9 6- 0 .200 . 20 .40 .60 .811 . 21 9 8 0 - 1 9 8 9 1 9 9 0 - 1 9 9 9 2 0 0 0 - 2 0 0 9 2 0 1 0 - 2 0 1 5 2 0 1 6 - 2 0 2 0 F韩国和台湾公司生产爬坡企业并购开始并购获得动量日本公司生产爬坡根据 IC Insights的数据， 2017年前 5大半导体企业的市占率为 43%，前 10大企业的市占率为 57%，前 25大企业的市占率为 77%，前 50大企业的市占率为88%。相比于 2007年的市占率分别提高了 10个、 11个、 10个、 12个百分点。 图 5.半导体销售额集中度提高 证券研究报告 |电子 1.2.3 半导体产业迁移史 半导体产业的起源在美国，之后大概经历了三次产业 地理 迁移。第一次是1980s由美国转移到日本 ,这期间笔记本电脑高速增长带动了对存储器的需求，产生了东芝、富士通等日本世界级半导体公司； 第二次是 1990s从日本转移到韩国、台湾， 这期间大规模集成电路开始生产，培育了三星、台积电等半导体公司； 第三次是 2010s正在进行的向中国大陆 的 转移。 图 6.半导体各区域销售额 A m e r i c a s67%E u r o p e23%J a p a n4%As i a P a c i f i c6%1977 年Am e r i c a s32%E u r o p e19%J a p a n39%As i a P a c i f i c10%1987 年Am e r i c a s33%E u r o p e21%J a p a n24%As i a P a c i f i c22%1997 年Am e r i c a s17%E u r o p e16%J a p a n19%A s i a P a c i f i c48%2007 年Am e r i c a s21%E u r o p e9%J a p a n9%As i a P a c i f i c29%C h i n a32%2017 年第一次迁移第二次迁移第三次迁移1.2.4 全球半导体资本支出创新高 证券研究报告 |电子 根据 IC Insights的最新报告，在 2017年全球资本支出同比增长 34%，达到新高 900亿美元之后，预计 2018年全球资本支出将首次超过 1000亿美元，达到1026亿美元，同比增长 14%，较前一次预测的 8%再次提高了 6个百分点。相比于 2016年， 2018年全球资本支出将增加 53%。 2017年半导体资本支出大幅增加主要来自于韩国三星，而 2018年资本支出继续增长主要是来自于中国地 区的投资。 图 7.全球半导体资本支出趋势 1.3 半导体产品分类及应用半导体产品可分为集成电路、光电器件、分立器件和传感器四类，其中规模最大的是集成电路。图 8.半导体各产品销售额（百万美元） 图 9.半导体各产品销售额增速-5 0 ,0 0 01 0 0 ,0 0 01 5 0 ,0 0 02 0 0 ,0 0 02 5 0 ,0 0 03 0 0 ,0 0 03 5 0 ,0 0 04 0 0 ,0 0 04 5 0 ,0 0 05 0 0 ,0 0 0分立器件 光电器件 传感器 集成电路- 6 0 .0 %- 4 0 .0 %- 2 0 .0 %0 .0 %2 0 .0 %4 0 .0 %6 0 .0 %分立器件 光电器件 传感器 集成电路 光电器件： 指把光和电这两种物理量联系起来，使光和电互相转化的半导体器件，即利用半导体的光敏特性或光生伏特效应制成的器件。产证券研究报告 |电子 品包括 光导管、光电池、光电二极管、光电晶体管 、 热敏电阻、温差发电器和温差电致冷器等 。 传感器： 一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 产品包括热敏元件、光敏元件、声敏元件、力敏元件等。 分立器件： 由单个半导体晶体管构成的具有独立、完整功能的器件，其本身在功能上不能再细分。产品包括二极管、三极管、晶闸管、场效应晶体管、 绝缘栅双极型晶体管 （ IGBT）等 。 集成电路： 通过采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起并制作在一块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型电子器件或部件。集成电路使电子元件向微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。产品包括 DRAM、闪存芯片、微控制单元、模拟芯片、逻辑芯片等。 半导体应用范围广泛，几乎渗透到生活的各