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晶圆制作职业深度陈述:供需协同发力晶圆制作国产化迎年代时机

来源:安博电竞注册中国官网    发布时间:2023-06-08 19:45:18

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  集成电路是半导体工业的中心组成,逻辑电路(CPU)、微处理器(MPU)、模仿电路(Analog Circuit)和存储器(Memory)占有了半导体商场的半壁河山,据WSTS 核算,2019 年集成电路出售额达 3,304 亿美元,占全球半导体工业出售额的 80.77%,是名副其实的半导体支柱型产品。集成电路工业以芯片运用为终究意图,首要可分为规划、制作、封测三大环节,其间晶圆制作环节是将规划地图制成光罩,将光罩上的电路图形信息搬运至硅片上,在晶圆上构成电路的进程。

  晶圆制作需求开宣告合适出产各种芯片产品的工艺架构以完结批量出产,全体制作工艺杂乱,整个制作流程大约触及到300-400道工序,首要有晶圆清洗、热氧化、光刻、刻 蚀、离子注入、退火、涣散、化学气相堆积、物理气相堆积、化学机械研磨、晶圆检测 等环节。晶圆制作所需设备品种广泛,设备精密度、资料功用、厂房建造(洁净室等) 要求高,全体出产难度高、本钱投入大、技能壁垒高,是半导体工业桂冠上的一颗明珠, 亦是各国半导体工业争相抢夺的工业高地。

  先进工艺为矢。关于晶圆制作而言,先进工艺是最要害的、最顶级的要素之一,也是引领职业开展的重要航标,而先进工艺往往由逻辑电路所驱动。晶圆制作职业在阅历数十年的开展后,现在现已进入后摩尔年代,跟着先进光刻技能、3D 封装技能等不断涌现, 各种先进工艺不断改进和完善,集成电路已由本世纪初的 0.35 微米的CMOS 工艺开展至 nm 级FinFET 工艺。现在,全球最早进的、可完结量产的晶圆制作工艺现已在 EUV 技能的支撑下到达 7nm,台积电的 5nm 也将于 2020 年下半年完结量产出货,其 3nm 技能则有望在 2022 年前后进入商场。

  特征工艺为羽。先进工艺引领职业开展的一起,特征工艺技能为晶圆制作供应了多元化 空间。近年来,跟着新式运用如超高清视频、5G、OLED、IoT 等终端设备的全方位昌盛与开展,对逻辑电路以外的其他集成电路和半导体器材类型都提出了更高的要求。以 面板中的静态随机存储器SRAM 为例,显现技能的继续晋级推动SRAM 的存储上限早年期的 10Mb、64Mb 不断演化至现在最早进的 128Mb,驱动着工艺节点的不断晋级, 将静态随机存储器的工艺节点早年期的 80~55/40nm 晋级至现在先进的 28nm;而嵌入式非挥发性存储芯片 eNVM 因广泛运用于轿车电子、消费电子、工业及无线通讯范畴中,工艺节点从 0.18μm 敏捷开展到 40nm,向着面积更小、速度更快的方向行进。

  本钱投入和办理为弓弦。在摩尔定律的推动下,元器材集成度的大幅前进要求集成电路线宽不断缩小,导致出产技能与制作工序愈为杂乱,制作本钱呈指数级上升趋势,尤其在光刻环节,光刻机的精度决议了电路线宽的巨细,因而光刻机成为推动晶圆制作开展的要害,现在光刻机阅历了五代开展现已到了 EUV 阶段,本钱继续进步。光刻环节以外,晶圆制作企业也能够选用多重模板工艺,重复屡次薄膜堆积和刻蚀工序以完结更小的线宽,但这将使得薄膜堆积和刻蚀次数显着添加,意味着集成电路制作企业需求投入更多且更先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜堆积设备等,构成巨额的设备投入。依据IBS核算,跟着技能节点的不断缩小,集成电路制作的设备投入呈大幅上升的趋势。以5nm技能节点为例,其投本钱钱超150亿美元,是14nm工艺的两倍以上,28nm工艺的四倍左右。本钱的投入和出产的办理,不只晶圆制作企业出产经营的重要环节,更是晶圆制作职业中坚持抢先方位的重要保证。

  晶圆制作首要有两种首要的方式,一种是全面掩盖各个环节、能够独立完结从芯片规划、出产和出售各个环节的 IDM 方式,一种是仅担任晶圆制作环节,不触及规划和封测的Foundry 方式:

  IDM方式(IntegratedDeviceManufacture,笔直整合制作):掩盖工业链的集成电路规划、制作、封装测验等一切环节,具有集成电路规划部分、晶圆厂、封装测验厂,可自行规划、出产、封测芯片产品,具有自有品牌的公司。IDM 是前期半导体公司的首要方式,因为归于典型的重财物方式,对研制才能、资金实力和技能水平要求较高,能够坚持 IDM 方式的公司较少,现在选用 IDM 方式典型玩家有Intel、三星。

  Foundry方式,晶圆代工:仅供应集成电路制作环节,能够完结芯片制作但一般不具有芯片规划才能。Foundry 的诞生首要源于集成电路工业链的专业化——集成电路工业链在开展进程中逐渐构成了Fabless(无晶圆规划公司)、Foundry(晶 圆代工)、封测公司,别离依照各自企业的优势和禀赋专精其间一部分出产环节, 完结技能、本钱等的高效运用。因为晶圆制作环节难度大、本钱投入大,Foundry 相同归于重财物方式,与 IDM 相似,能够长时刻坚持较高的本钱开支和承当较重的经营办理本钱的企业较少,现在全球首要的 Foundry 工厂有台积电、Global Foundry、联华电子和中芯世界等。

  IDM 和Foundry 两种晶圆制作方式各有差异,但都是半导体工业开展的产品,一起存在的还有只担任芯片规划的Fabless、只担任封测的封测厂方式,这些出产方式各有好坏, 在多年开展下也培养出了一批全球龙头企业。

  半导体工业链搬运伴跟着专业化开展,是IDM、Foundry等方式昌盛的底层逻辑。早年史开展进程来看,自 20 世纪 60 年代半导体工业在美国发源以来,全球半导体工业因工业链进一步细化和运用商场需求改变,阅历了两次工业搬运,催生 Foundry、Fabless、封测公司等半导体企业方式。

  从商场规划来看,占有了首要逻辑电路、存储器出产的 IDM 方式(Intel、三星等)的商场规划较大,据 IC insights,IDM 方式 2019 年全球出售额虽较 2018 年有所下降,但也超 2,500 亿美元。

  一起,经过与无晶圆厂规划公司等客户构成共生联系,晶圆代工企业能在榜首时刻获益于新式运用的添加盈余,近年来商场规划继续添加。自 20 世纪 80 年代台积电创始晶圆代工方式诞生以来,晶圆代工商场经过 30 多年开展,已成为全球半导体工业中不可或缺的中心环节。依据 IC Insights,2018 年世界晶圆代工商场规划达 576 亿美元,同比添加 5.11%。

  IDM、Fabless+Foundry 已成为半导体工业的首要出产方式。依据 Gartner 数据显现, 在 2020Q1 全球半导体供货商收入排名中,英特尔和台积电算计占有超 47%的比例,别离以 IDM 和Foundry 方式出产。别的,因为 Foundry 的存在,一些芯片规划公司得以出产制作自己的产品完结规划出售、成为全球半导体职业中的重要组成,如高通、AMD 等。一起部分IDM 企业在国内也选用代工方式运营。

  半导体芯片是科技立异的硬件根底,站在 5G+AI 这新一轮全球科技立异周期的起点, 从中长时刻维度动身,半导体芯片将是科技立异开展确认的方向之一,全球半导体出售额、芯片出货量继续添加。未来,在 AI、HPC、IoT 等需求的驱动下,全球半导体将迎来新的快速开展周期。在这个进程中,作为半导体职业的中心环节之一的晶圆制作将会在商场需求继续添加、工业链专业化、比赛格式改变的拉动下完结踏上新的开展台阶。

  芯片品类和需求量继续添加的浪潮下,全球晶圆厂数量继续扩张。依据 IC Insights,9 座 300mm 晶圆厂方案于 2019 年投产,是自 2007 年开设 12 座以来最多的一年,其间有 5 座在我国大陆。2020 年则有 6 座晶圆厂方案投产。2019 年和 2020 年一切投产的工厂首要用于存储器的出产和晶圆代工。

  晶圆产能继续开出,增速逐渐平稳。据IC Insights 估量,2020 年全球晶圆产能添加达1,790 万片(200mm 等效),2021 年添加 2,080 万片,并估计这部分新产能首要来自三星、SK Hynix 和我国大陆公司(例如长江存储、中芯世界等)。一起,IC Insights 核算2000~2010 年间全球晶圆产能( 200mm 等效晶圆)复合添加率为 7.09%,估计2014~2024 年复合添加率为 6.04%,增速逐渐平稳。

  其间,功率&化合物半导体的产能将在服务器、新能源等需求的驱动下快速添加,据 SEMI 2019 年盯梢的 804 个设备和出产线mm 等效晶圆)。到 2024 年,将有 38 条新的设备和出产线投入运营,推动装机容量累计添加 20%,到达每月 970 万片(200mm 等效晶圆)。而我国将会是首要的扩产地,功率半导体和化合物半导体产能在 2019~2024 年间别离添加 50%、87%。

  从产品视点看,存储和代工厂供应了全球首要的晶圆产能。据 IC Insights,按 200mm 等效晶圆的月度已装机产能来看,2019 年存储器和代工厂产能别离占全晶圆产能供应的 38.23%、36.39%,一起这两大类晶圆制作品类也是 2019~2024 年全球晶圆扩产的主力军,估计别离占未来 5 年月度新增装机产能的 44.58%、27.71%。

  集成电路的成功与否很大程度上取决于IC制作商能否继续供应更好的功用、更多的功用和更低的本钱。跟着干流CMOS 工艺到达其理论、有用和经济的极限,下降IC 本钱(按功用或功用)的本钱成为未来 IC 比赛的首要着力点。虽然开发本钱很高,但运用更小的节点仍可为每个晶圆带来更大的收益。依据 IC Insights,许多 IC 公司现在正在规划依据 10nm 和 7nm 工艺技能的高功用 CPU、MPU 等。而逻辑电路全球龙头 Intel 也在逐渐推动其 10nm 级以下产品的研制。

  在Foundry比赛中,具有抢先工艺的制作具有显着的优势。在 2019 年,台积电是仅有 运用 7nm 制程技能的纯晶圆代工制作企业。因为抢先的Fabless 企业排队选用 7nm 工艺制作最新规划,台积电每片晶圆的总收入显着添加。与 2014 年比较,把握了更先进制程工艺的台积电在 2019 年的每片晶圆收入更高(+13%)。比较之下,GlobalFoundries、UMC 和 SMIC 的 2019 年每片晶圆收入与 2014 年比较别离下降了 2%,14%和 19%。一起,继续演进的晶圆制程工艺为 Foundry 的比赛优势不断添砖加瓦,如联电(UMC) 于 2018 年 8 月宣告抛弃对 12nm 以下制程的研制,格罗方德(Global Foundries)也于 2 个月后宣告无限期推迟对 7nm 制程的探究,并将在未来以 14nm 为主。现在,全球榜首队伍的 Foundry 中仅有台积电已完结 5nm 产品的量产,三星电子则预备越过4nm 直接研制 3nm 制程。现在第二队伍的Foundry 中仅有中芯世界还在活跃开发更先进的制程和产品。

  除了代工和逻辑电路外,三星,美光,SK Hynix 和Kioxia / WD 等存储器供货商都在运用先进的工艺来制作其 DRAM 和闪存组件。而无论是哪种产品,现在全球半导体现已开展到只要极少数的公司能够开发前沿工艺技能并制作前沿芯片的境地。

  一方面,先进制程为晶圆制作职业逐渐挑选出顶级企业,另一方面,老练制程也为工艺落后的企业供应了久远的开展空间。比如 CIS、Wifi、射频等未来物联网的首要芯片运用老练制程现已满意满意要求,未来先进制程+老练制程将是干流方向。

  从按制程的产能视点看,先进制程引领着产能扩张方向。据 IC Insights,2017~2019 年间 10~20nm 是月度装机产能的首要部分,2019 年估计可达 32.61%,但 2019~2023 年小于 10nm 的产能则可达 24.74%,是未来 4 年占比添加最多的部分。在先进制程不断加大占比的时分,老练制程占比亦将长时刻坚持安稳。此外,2019 年在纯晶圆代工厂的产品结构中,40nm 的产品占有干流,达 47%。

  制程添加的一起晶圆直径也在不断扩张,从6英寸(150mm)到8英寸(200mm),从8英寸到12英寸(300mm),晶圆直径的扩展有助于进步出产功率,下降单位本钱。据IC Insights,2020 年估计 300mm 的新增晶圆厂将达 10 座。但一起因为并非一切半导体器材都能够运用 300mm 晶圆所能供应的本钱节省优势,6、8 英寸晶圆厂可经过制作多品种型非逻辑电路产品(例如专用存储器,显现驱动器,微操控器,RF 和模仿电路,以及依据MEMS 的产品,例如加快度计,压力传感器等)来盈余,未来 6、8 英寸晶圆厂还将占有必定商场方位。

  从区域视点来说,区域商场规划和添加潜力纷歧。美国作为传统半导体强势区域,在 IDM 出售额比例为 51%和无晶圆厂出售额比例为 65%的巨大商场推动下,美国公司在 2019 年占有了全球IC 商场总量的 55%。与美国较大的商场相对应的,我国大陆是 2018-2019 年间仅有坚持出售增速的区域。在 2019 年DRAM 和NAND Flash IC 出售下滑的推动下,总部坐落韩国的韩国公司(首要是三星和SK Hynix),出售额下降了 32%,在一切首要国家/区域中体现最差。

  不同区域的干流制程、代工厂商场也有较大不同,三星和台积电是现在仅有的两个可加工10nm 工艺的区域。韩国和日本在20nm 至≥10nm 的商场中均占有很大比例,其间绝大部分用于出产NAND Flash 和DRAM。在20nm-≥10nm 的产能中,我国台湾也占有很大比例,其间大约一半用于晶圆代工服务,另一半用于 DRAM 等出产。现在在我国大陆的先进(28nm)产能简直完全由三星,SK 海力士,英特尔和台积电等公司具有和操控。

  我国Fabless 公司的鼓起为晶圆代工供应了更多的时机。跟着曩昔十年来我国 Fabless 公司(例如海思)的兴起,我国商场对代工服务的需求也有所添加。2018-2019 年间我国商场是纯晶圆代工出售仅有添加的区域,2018 年较 2017 添加了 42%,到达 107 亿美元,增速较当年全球商场的 5%快;2019 年则添加 6%,比上一年纯晶圆代工商场总量下降 2%的成果高出 8 个百分点。

  12英寸产能相同反映了我国大陆是未来的时机之地。2019 年按 Fab 总部和所在地核算,我国大陆的企业比例较 2018 进步了 2%,同期除了韩国添加 1%以外其他国家及区域均呈下滑趋势,我国大陆作为未来半导体中心区域的开展趋势清晰。

  除产能外,本钱开支相同是反映晶圆制作开展的重要方针。2017 年以来全球半导体本钱开支均坚持在 900 亿美元以上的高位,2019 年在台积电开销激增的推动下,代工范畴的本钱开销增幅最大,跃升了 17%。据 IC Insights 猜测,到 2020 年晶圆代工范畴将再次成为开销添加最大的范畴,达 8%占比,占当年全球本钱开支比重达 29%,如台积电估计 2020Capex 为 160 亿美元,中芯世界则为 43 亿美元。

  据 SEMI,2021 年全球晶圆厂设备开销将添加 24%,到达创纪录的 677 亿美元。存储器晶圆厂将以 300 亿美元的设备开销抢先全球半导体范畴,而抢先的逻辑和代工厂估计将以 290 亿美元的出资排名第二。另一方面, 2020 年 DRAM 晶圆厂的出资在 2020年下降 11%之后,下一年将激增 50%,而在先进逻辑和代工厂的开销,在本年下降 11%之后,到 2021 年将添加 16%。

  因为集成电路具有重财物、技能壁垒高、经营办理难度大等特征,阅历多年的大浪淘沙, 现在全球集成电路工业已从 21 世纪初的群雄逐鹿开展成寡头比赛,以 200mm 等效晶圆产能为衡量标准,2019 年的职业集中度显着高于 2009 年,前 5 名玩家算计占比高达54%,而 2009 年仅为 36%。

  2019 年全球前五大半导体厂商中,虽然比较 2018 年并无大幅新增产能,但三星以存储IDM+Foundry 的双半导体出产方式在全球月度已装机产能稳居榜首,月产近 300 万片200mm 等效晶圆,而台积电作为纯晶圆代工供货商以 250 万片/月的产能位居第二。早年五半导体厂商来看,存储厂商占有四席。

  依据集邦咨询旗下拓墣工业研究院剖析,2020 年第二季晶圆代工厂的营收排名中,台积电以估计 101.05 亿美元的营收稳居榜首,远超三星、格芯、联电和中芯世界的总和。

  一方面是晶圆代工商场的继续扩张,一方面是技能比赛的不断加深。据三星估计,2022 年全球晶圆代工商场将超越 800 亿美元,7nm 以下的先进制程占比不断添加。一起,跟着制程进步,如 130nm→7nm,能参加比赛的厂商不断削减,现在 7nm 以下的供货商仅有三星和台积电,凸显先进工艺的重要性。

  台积电是当时世界上最大的纯晶圆代工厂,制程、产能、营收长时刻占有全球榜首的方位, 是名副其实的代工龙头。

  台积电把握着世界最早进的晶圆制作工艺:现在 7nm 产品已量产出货,5nm 产品量产预备现已完结,5nm EUV 工艺也将在本年下半年量产。一起,下一代先进制程 3nm 估计 2021 年试投产,2nm 及更先进的制程已在研制途径上。

  台积电具有着世界最巨大的晶圆制作产能:2019 年台积公司及其子公司所具有及办理的年产能超越 1,200 万片 12 英寸等效晶圆,台积电在我国台湾设有三座 12 英寸超大晶圆厂(GIGAFABR Facilities)、四座 8 英寸晶圆厂和一座 6 英寸晶圆厂,并具有南京公司 12 英寸晶圆厂、WaferTech 美国子公司的一座 12 英寸晶圆厂、我国大陆公司松江 8 英寸晶圆厂产能。

  技能优势往往建立在满意的研制投入、厂房建造上,更先进的设备如 EUV 光刻机往往消耗巨大,自 2019Q2 以来台积电的本钱开支继续高速添加,季度同比增速均在 40%以上,2020Q1 更是到达了 1,925.6 亿新台币。2020 年全年台积电估计本钱开支可达150~160 亿美元。技能优势带来更强的商场需求,台积电自 2019 年 Q3 以来晶圆出货量康复正添加,2020Q1 在全球疫情延伸的状况下完结了高达 32.65%的添加,ASP(12 英寸晶圆)也到达了 3,524.79 美元。

  当时台积电最早进的工艺为 7nm 制程,首要用于出产手机处理器、基带芯片、高功用运算等对功用及功耗要求均十分高的产品,客户首要包含华为、苹果、高通、AMD 和MTK。因为苹果 iPhone 11 系列出售状况优于预期,A13 运用处理器委由台积电以 7nm 制程量产,2020Q1 的营收连续 2019Q4 占比到达 35%,预期 2020Q2 高端制程的产能依然严重。

  除技能优势外,台积电还以办理优势著称。以集中式晶圆厂制作办理体系超级制作渠道(Super Manufacturing Platform, SMP)和谐办理四座超大晶圆厂的运作,一方面前进了产品的一起度和牢靠性,一起为台积电供应更大的产能弹性来习惯需求改变,缩短良率学习曲线与量产时刻,以及供应较低本钱的产品从头认证流程。

  产能上,台积电现在具有三座 12 吋超大晶圆厂——Fab 12、Fab 14 及 Fab 15。2019年,这三座超大晶圆厂的总产能已超越 800 万片 12 英寸等效晶圆,可出产 0.13μm-7nm全代代以及其半代代规划的芯片。5nm 已于 2020 年上半年进入量产阶段,首要由台积电第四座超大晶圆厂 Fab 18 出产。一起保存部分产能做为研制用处,像 3nm、2nm 等更先进制程的技能开展,未来将继续推动先进制程开展。

  联华电子(UMC)是世界第四的纯晶圆代工厂(2019,ICInsights),首要在特别技能上晶圆制作服务。公司现在的最早进制程为 14nm,全体落后台积电 1~2 代,但公司专心特别技能,在老练制程上具有必定的比赛优势。

  联华电子的本钱开支在 2018 年到达 2015 年以来的高峰 28 亿美元后,2019 年出现缩短形状,为 19 亿美元,同比-32.14%,方案 2020 年将继续下滑至 10 亿美元(其间 12英寸产能将占 85%,为 8.5 亿美元)。产能则仅在 2019 年 10 月完结 USJC 收买后2019Q4 有 11.63%的同比添加,2019Q1 以来的其它季度阶段均以小于 2%的起伏添加。

  坐落台南的Fab12A 于 2002 年进入量产,现在首要出产先进 14nm 制程产品,P1&2、P3&4 以及 P5&6 厂区组成超越 87,000 片/月的产能;

  Fab12i 为联华电子特别技能中心,首要供应 12 英寸特别制程产品以习惯客户多样化的运用产品,现在产能达 50,000 片/月。

  最新的 12 英寸晶圆厂是坐落我国厦门的联芯厂USCXM,已于 2016 年Q4 开端量产。其总规划产能为 50,000 片/月。

  2019 年 10 月,联华电子获得坐落日本的公司USJC 一切的股权,产能达 33,000片/月的十二英寸晶圆厂,供应最小至 40nm 的逻辑和特别技能。

  除了 12 英寸厂外,联华电子具有七座 8 英寸厂与一座 6 英寸厂,每月总产能超越 75 万片 8 英寸等效晶圆。

  联华电子在亚洲地舆区域多元挑选的制作服务,客户能够涣散其制作危险,一起仍在同一区域内的出产,更能保证联华电子在我国台湾总部最及时的工程援助。

  中芯世界是全球第五大、国内技能最早进、规划最大的晶圆代工企业,具有 0.35μm- 14nm 多种技能节点晶圆代工才能,现在 14nmFinFET 先进制程已成功量产并完结收入,N+1 工艺现已进入客户导入阶段,在技能工艺、产能和营收上现已跻身世界一流晶圆代工企业队伍。

  先进制程技能+产能继续推动,增资中芯南边加快生长空间扩容。中芯南边是为中芯世界 14nm 及以下先进制程研制和量产方案而建造的、具有先进制程产能的 12 英寸晶圆厂(上海 300mmFab)。开发 14nm 及以下产能是公司的一项战略性的决议方案,可强化在先进制程产品制作的抢先商场方位。

  技能继续晋级。中芯南边 14nm 已完结量产,现在正在开发愈加先进的 N+1 和N+2 工艺(中芯世界内部代号),其间 N+1 工艺在上一年四季度现已完结流片,现在处于客户产品验证阶段,估计本年四季度危险量产。从 N+1 工艺比 14nm,功用进步20%,功耗下降 57%,逻辑面积缩小 63%,SoC 面积缩小 55%,除了功用进步起伏低于 7nm 工艺,功耗和安稳性上都与 7nm 工艺附近。

  产能活跃扩张:2020 年中芯世界将逐渐扩展 FinFET 产能,至 2020 年年末将达月产 15000 片。本钱开支方面,下流需求继续加强为公司进行扩产带来足够动力,公司 2020Q1 本钱开支连续 2019Q4 添加态势,达 7.77 亿美元,同比+75.4%,环比+57.9%。半导体制作公司产能与对下流需求的判别高度相关,依据 2020Q1 老练制程产能满载,先进制程工艺推动顺畅,在通讯、手机、轿车、消费电子等范畴运用继续拓宽,公司对未来充满信心,将 2020 全年本钱开支方案上调 11 亿美元至 43 亿美元,估计较 2019 年的 20 亿美元添加 115%。

  此前,公司的本钱开支首要用于晶圆厂的设备及设备,此外还有部分用于建造职工生活区等。正是因为晶圆厂的继续出资,使得公司产能在曩昔年份中继续添加。公司 2020Q1宣告将上调 11 亿美元 Capex,估计首要用于上海 300mmFab 和老练制程出产线的设备和设备置办与建造,咱们估计 14nm 先进制程产能将加快扩展,老练制程也将在不断康复的下流需求中收益。

  需求微弱,产能满载。现在,中芯世界在上海、北京、深圳等地具有 7 座晶圆厂,2020年 Q1 总产能达 47.6 万片/月(8 英寸等效)。按产能核算,公司全球职业排名第五,我国排名榜首。中芯世界供应从 0.35μm-14nm 制程的产品,包含逻辑/射频/非易失存储/图画传感器等在内干流渠道的晶圆代工服务。

  华虹半导体是由原上海华虹 NEC 和上海宏力半导体新设兼并而成的,从属华虹集团,是我国大陆区域第二大的晶圆代工厂。华虹半导体具有 1.0μm-90nm 技能节点出产工艺,首要专心于特征工艺,在智能卡及微操控器等多种快速开展的嵌入式非易失性存储器运用范畴中,依据高度的安全性、牢靠性、本钱效益及技能精密度享誉商场。在功率器材技能方面公司亦具有强壮的才能和丰厚的量产阅历。

  公司自建造我国大陆榜首条 8 英寸集成电路出产线起步,现在在上海金桥和张江共有三条 8 英寸出产线(华虹一、二及三厂),月产能约 18 万片,一起在无锡高新技能工业开发区内建有一座 12 英寸晶圆厂(华虹七厂),月产能规划为 4 万片。华虹七厂于 2019年正式完工并迈入出产运营期,成为我国大陆抢先的 12 英寸特征工艺出产线 英寸功率器材代工出产线 英寸出产线nm FSI 工艺渠道产品投片,未来将有力支撑公司在 5G、IoT 等范畴的扩张。未来跟着无锡 12 英寸厂产能开端开出,公司“8 英寸+12 英寸”战略将进入施行+报答期。

  存储商场规划巨大,未来占比继续进步。因为 PC、智能手机、可穿戴设备、服务器等多种终端产品中都需求运用存储器来完结信息的存储,存储器逐渐开展成半导体商场上占比最大的产品,按 WSTS 核算,2019 年存储器商场规划达 1,059.07 亿美元,占比达25.89%,一起近年来在服务器需求继续添加下,WSTS 预期存储芯片在半导体中的规划和比重将继续加大,2020 年估计可达 1,223.58 亿美元、占比达 28.72%。存储器中,又以 DRAM、NAND FLASH 为价值最高的品类。

  存储器工业特征显着,IDM 方式适者生存。存储器具有强周期、重财物、高营收、长投入、规划经济显着的工业特征,阅历了近半世纪的开展后全球存储器工业格式不断洗牌,三星、SK 海力士、美光科技等成为赢家,DRAM 中三家龙头企业(三星电子、SK 海力士、美光科技)占有超 95%的比例,NAND FLASH 格式相对较好,前三龙头(三星电子、铠侠、西部数据)算计占比约 67.2%,美光科技、海力士则别离具有 13.3%、9.7%的比例。纵观工业特征和商场格式,咱们以为最合适存储器开展的方式是能够整合规划、试产、投产、封装的 IDM 方式,更能习惯强周期产品的改变。

  存储芯片制程进步趋缓,本钱管控催生工艺晋级:DRAM 位元供应的添加来历以工艺前进带来的密度进步为主,以产能扩张带来的投片量进步为辅。可是近年来 DRAM 在进入 20nm 制程今后,制程进步开端遇到瓶颈,现在先进的 DRAM 器材均在 18nm-15nm区间。干流厂商出于本钱和研制难度的考虑,对工艺的界说现已不是详细的线宽,而是期望经过两代或三代 1Xnm 节点去晋级 DRAM,并测验运用 EUV 技能,由此称为 1Xnm、1Ynm、1Znm。2020 年 3 月,三星宣告现已完结了依据 EUV 技能的 10nm 级 D1x DDR4模块出货并已完结客户验证,并估计将从下一年开端批量出产依据 D1a 的 DDR5 和LPDDR5,这将使 12 英寸晶圆的出产功率进步一倍。此外,美光也于 2019 年宣告开端量产第三代 10nm 级的 1z nm DRAM 芯片,1z nm 工艺与上一代的 1y nm 8Gb DRAM比较,出产功率进步了 27%,耗下降了 40%。

  三星:三星半导体在全球具有七大出产基地,别离坐落韩国器兴、华城、安阳、平泽、美国奥斯汀、我国姑苏、我国西安。到 2019 年 12 月,三星具有最多的晶圆产能,每月可出产超 290 万片 200mm 等效晶圆,约占全球总产能的 15%,其间约三分之二用于制作 DRAM 和 NAND 存储芯片。现在正在进行的首要建造项目为平泽 P2、我国西安二期的新晶圆厂。

  SK 海力士:SK 海力士在韩国利川与青州、我国无锡与重庆设有四个出产基地。按全球晶圆总产能核算,SK 海力士排第四,每月晶圆产能挨近 180 万晶圆(占全球总产能的 8.9%)。其间 80%以上用于制作 DRAM 和 NAND 闪存芯片,即约 96万片/月以上。SK 海力士于 2019 年完结了在韩国清州市新 M15 晶圆厂的建造以及在我国无锡的新晶圆厂(C2F)的建造。其下一个大型晶圆厂项目是坐落韩国利川的 Fab M16 工厂。

  关于 DRAM,SK 海力士方案活跃应对继续扩张的 64GB 以上的高容量服务器模组商场,并扩展 10nm 第二代产品(1y nm)的出售来改进收益性。此外,公司对 10nm 第三代产品(1z nm)也将于下半年正式投入批量出产以及公司还活跃应对估计全面生长的 GDDR6 和 HBM2E 商场。关于 NAND 闪存,公司方案继续添加 96 层产品的出售比重。128 层产品也将在第二季度正式投入批量出产。别的,公司方案在榜首季度出售比重到达 40%的 SSD 的比例再次扩展并向数据中心的 PCIe SSD 为主将进行多元化产品组合以及改进收益性而继续尽力。

  美光科技:按全球晶圆总产能核算,美光具有第三大产能,晶圆数量略多于180万,占全球产能的 9.4%。美光在 2019 年的产能添加得益于其在新加坡的工厂开设的新 300mm 晶圆厂。该公司还收买了坐落犹他州 Lehi 的 IM Flash 合资工厂中的英特尔持有的股份。美光科技方案在 2020 年在弗吉尼亚州的马纳萨斯开设第二家晶圆厂。

  美光曾在 2019 年 8 月宣告成为全球首家选用 1z nm 制程技能,以量产 16GbDDR4 产品。美光台中厂已成为扮演 1z nm 高量产的重要供应人物,现阶段由台、日两大 DRAM 出产据点各自分工量产,在广岛厂出产 1z nm 的低功率存储器产品,而台中厂则担任量产高速运算的 16 Gb DDR4 存储器,可运用于桌上型核算机、NB 以及资料中心等范畴,也便是 2020 年美光 DRAM事务的重点项目。

  国内 DRAM 接力者——合肥长鑫:作为国产 DRAM 长距离跑比赛的接棒人(榜首棒为奇梦达),合肥长鑫存储自 2016 年立项以来快速推动 DRAM 的研制与量产,2018 年年末即完结与世界干流 DRAM 产品同步的 10nm 级、榜首代 19nm 8GB DDR4 的交样,随后在 2019 年 9 月 20 日宣告 19nm 8GB DDR4 投产,一期方针产能达 12 万片/月。这标志我国在内存芯片范畴完结量产技能打破,具有了这一要害战略性元器材的自主产能。

  国产 NAND Flash 领军者——长江存储:长江存储于 2020 年 4 月推出 128 层 QLC 3DNAND 技能,意味着我国存储技能现已在快速追逐进程中,未来或将在技能+产能上应战三星、海力士等传统龙头。现在公司产能 12 英寸晶圆厂的 3D NAND Flash 产能尚处于爬高期,公司将尽快将 64 层产能爬高至 10 万片/月,并如期(二期)建成 30 万片/月产能。6 月 20 日,由长江存储施行的国家存储器基地项目二期已开工。跟着二期项目未来逐渐达产,我国 NAND Flash 有望完结由技能再到产能的新打破。

  英特尔(Intel)建立于 1968 年,并于 1971 年推出世界榜首款微处理器 4004,拉开了核算机和互联网革新的前奏,而引领了一个年代的英特尔也在半个多世纪的开展中逐渐成为逻辑电路的全球龙头,虽然商场比例不再是公司的方针,但据Mercury Research,2019 年 Q4 其 x86 处理器全球比例占比仍旧高达 84.4%。

  英特尔在制程上稍逊于台积电和三星,7nm 工艺方案于 2021 年完结研制量产,现在正在推动 10nm 工艺在 CPU 上的运用,方案其工艺节点技能可坚持每两年一次晋级,首先是从 2019 年的 10nm 工艺、晋级到 2021 年的 7nm 极紫外光刻(EUV)工艺。一起在架构上英特尔正在依据“ xPU”核算渠道的模型开展,针对四种首要核算架构(CPU,GPU,AI 加快器和 FPGA 产品)规划产品。未来,英特尔方案在本身强壮的CPU 规划和出产才能上向 FPGA、ASIC 扩展。

  英特尔选用 IDM 方式,并长时刻将内部制作视为重要优势,一方面 IDM 方式有利于增强研制与出产的协同性以进步研制功率,进一步在摩尔定律推动的根底上经过缩小芯片尺寸来下降其本钱,或许前进芯片的功用和功用,一起以更高的密度坚持相同的本钱;另一方面,IDM 方式有助于英特尔优化和运用其制作才能来交给更先进的差异化产品的。一起英特尔也添加了对 Foundry 和外部封测的托付。

  英特尔近年来研制投入坚持在收入的 20%左右,并于在 2018~2019 年间在逻辑(首要是晶圆制作)上投入了创纪录的 Capex 以扩展 14nm、10nm 晶圆产量来应对 2020 年或许的个人 PC 和服务器芯片需求,一起方案在 2021 年量产 7nm 产品。

  英特尔在全球有 9 个出产基地,其间 6 个是晶圆制作厂,3 个是安装/测验厂。英特尔大部分的逻辑芯片都在美国的俄勒冈州、亚利桑那州和新墨西哥州出产,还有一部分在以色列,其间俄勒冈州和以色列首要制作 10nm 工艺产品,并已于 2019 年完结 10nm 产线的扩产;亚利桑那州则方案在 2020 年开端出产 10nm 工艺产品。我国大连的 Fab 首要出产存储产品。

  模仿芯片作为电子产品的重要组成部分,其需求跟着各类电子产品的快速开展而不断扩展。因为模仿芯片商场不易受单一工业景气改变影响,因而价格动摇远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的改变大,商场动摇起伏相对较小。模仿芯片产品首要用于通讯、轿车和工业范畴。

  据 IC Insights 数据显现,凭仗 108 亿美元的模仿芯片出售额和 18%的商场比例,德州仪器(TI)在 2018 年继续成为全球排名榜首的抢先模仿芯片供货商。

  德州仪器主营模仿和嵌入式处理芯片,经过 IDM 方式完结从规划、制作、测验到出售得全流程,至今已推出约 80,000 多种产品,在电源办理、传感器和微处理器等范畴累计服务约 100,000 名客户,打入了工业、轿车、个人电子产品、通讯设备和企业体系等商场。德州仪器产品首要面向工业和轿车商场,2019 年在这两个商场的收入占比 57%。

  德州仪器在全球有 14 个制作工厂,包含 10 家晶圆制作厂、7 家拼装和测验工厂以及多家凸点和探头工厂,每年出产数百亿芯片,其全球化产能布局为其供应安稳牢靠且长时刻的供货周期。近年来跟着公司在 12英寸产能上的不断投入,12英寸产能比重继续进步。

  III-V 族化合物半导体元件具有优异的高频特性,长时刻以来被视为太空科技的无线范畴运用首选。跟着商业上宽频无线通讯及光通讯的爆破性需求,化合物半导体技能更广泛的被运用在高频、高功率、低噪声的无线产品以及光电元件如激光及发光二极体产品中。稳懋半导体建立於 1999 年,是全球首座以六英寸晶圆出产砷化镓微波集成电路(GaAsMMIC)的专业晶圆代工服务公司。稳懋具有完好的技能团队及最早进的砷化镓微波电晶体及集成电路制作技能及出产设备,客户除了全球射频集成电路规划公司(RFICDesign Houses)外,还包含全球首要 IDM 厂商。

  在无线宽频通讯的微波高科技范畴中,稳懋现在供应两大类砷化镓工艺:异质结双极性晶体管(HBT)和应变式异质结高迁移率电晶体(pHEMT),二者均为最顶级的工艺。在光通讯及 3D 感测范畴中,稳懋以 MMIC 出产技能为根底,供应光电产品的开发与制作。

  1μm HBT:可运用于 OC-768, OC-192 光纤通讯/光纤网路元件中的发射器和接收器等自动元件;

  稳懋具有全球最大的砷化镓晶圆厂产能,2018 年产能已超越 34 万片以上,现在 FabA、B、C 算计产能 36,000 片/月。公司于 2019 年末开端扩展产能,估计 2020 年旺季产能可达 41,000 片/月。

  三安光电开展的榜首阶段首要专心于全色系超高亮度 LED 外延片、芯片与车灯的研制与出产;以 2015 年为起点,三安连续其Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体范畴的出产阅历,正式进入化合物半导体制作业的晶圆代工服务,将事务范围从 LED 芯片拓宽至通讯射频、光通讯与电力电子等四大范畴。经过建立厦门三安集成,公司新建砷化镓(GaAs)和氮化镓(GaN)外延片出产线,以及适用于专业通讯微电子器材商场的砷化镓高速半导体芯片与氮化镓高功率半导体芯片出产线 万日元,别离在美国、香港和日本建立全资子公司,进行光通讯、滤波器和化合物半导体研制出产。当时公司的产品线除了 LED 芯片之外,还包含通讯射频、电力电子及光通讯事务,相应产品如下:

  从方式上看,三安在化合物半导体范畴依然挑选布局外延片与芯片制作环节,以晶圆代工者的姿势为 IDM 厂商与 IC 规划厂商服务,对标我国台湾厂商稳懋。从事务上看,公司所布局的通讯射频、光电器材方向与稳懋一起;光电器材中对 VCSEL 芯片的布局,可对标 Lumentum;电力电子事务与全球功率器材厂商英飞凌生长战略趋同。

  半导体工业关于任何国家都有极为重要的含义,关于我国而言也是如此,尤其在近年来外部约束的不断加强、世界经济贸易局势的动摇和全球疫情的冲击下,半导体国产化的需求日益火急。从工业开展的视点,我国半导体工业处于腾飞的起点——需求继续扩张,供应逐渐跟进,商场、政府与工业协力,实践布局多点开花,我国半导体工业链开展蓄势待发,有望迎来未来高速开展的年代时机。

  从需求视点,我国 IC 商场继续扩容,2019 年已超 1,000 亿美元,占有全球需求的 35%,但国产 IC 产量占比较低,未来国产 IC 开展空间仍旧宽广。跟着 IC 国产化率的进一步进步,我国半导体工业商场优势将逐渐开释,拉动晶圆制作工业继续开展。

  从供应视点,我国政府与工业协力,从地方政府方针支撑到晶圆制作项目多点开花,我国晶圆制作的本乡需求满意比估计到 2022 年可挨近 40%,对应本乡需求规划的继续添加,未来我国晶圆制作工业开展前景可期。

  在终端芯片需求扩张+晶圆制作产能开出的驱动下,我国半导体工业将踏入商场扩容+国产化率安稳进步的上行通道,半导体资料、设备、芯片规划、EDA、IP、封装测验各个环节都将在工业全体高速开展的带动下快速添加,咱们继续看好我国半导体工业链各项赛道型财物的长时刻生长价值。

  一起,其重财物、重技能、高壁垒、长投入等工业特性又决议其在逐渐开展中将不断地大浪淘沙,在每一个工艺节点、每一轮工业搬运、每一次专业化晋级、每一次全球商场革新中逐渐完结企业的挑选和赢家的授冠。无论是独步全球的逻辑电路 IDM 龙头英特尔,仍是一超多强下逐渐把握晶圆代工职业最大话语权的台积电,仍是在屡次职业周期中完结洗牌的存储巨子:三星、SK 海力士、美光科技等,都显现出当时晶圆制作职业已进入比赛的白热化阶段。未来,在 5G、AI、HPC、IoT 等多种终端需求的爆发式添加下,晶圆制作职业或将迎来职业开展的新一轮时机与应战。关于我国晶圆制作工业而言,在

  等多股力气的一起效果下,未来开展前景光亮。咱们坚决看好以我国晶圆制作为首的半导体全工业链开展,EDA&IP、资料、设备三大赛道型财物的长时刻生长出资价值将在晶圆制作的拉动下继续开释,我国半导体工业抵挡危险的耐性、商场的内生添加驱动力也将得到长足进步。