西南证券 半导体行业投资框架.pdf

1、 半导体行业投资框架半导体行业投资框架 西南证券研究发展中心西南证券研究发展中心 电子行业研究团队电子行业研究团队 刘言刘言（ S1250515070002 S1250515070002 ），），陈杭陈杭 20192019年年4 4月月9 9日日 半导体 制造 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7手机 产业链 高端手机产业链利润节点仍被国外厂商持有 OLED柔性屏 SoC主芯片 DRAM芯片 NAND芯片 CIS摄像头芯片 射频相关 三星 LGD 台积电 三星 三星 Hynix 镁光 三星 东芝 SONY 三星 Skyw

2、orks Qorvo 稳懋 Hynix 华为Mate20 核心部件 进口供应堡垒 华为OV智能手机里面最贵的6大核心半导体部件，绝大部分都是进口 缺芯少屏依旧是产业之痛： 1、OLED柔性屏（三星LGD占全球90%以上） 2、SoC主芯片（台积电三星占7nm以下代工的绝大多数） 3、DRAM芯片（三星、Hynix、镁光占绝大多数） 4、NAND芯片（三星、Hynix、东芝占绝大多数） 5、CIS摄像头芯片（Sony、三星 占高端大多数） 6、射频相关（Skyworks、Qorvo、穏懋） 数据来源：公开资料，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1

3、9 0 4 1 1 1 6 : 1 7OLED柔性屏 SoC主芯片 DRAM芯片 NAND芯片 CIS摄像头芯片 射频相关 京东方 中芯国际 合肥长鑫 长江存储 豪威科技 三安光电 华为Mate20 核心部件 国产智造尖兵 国产替代供应链高速崛起 但是，经过几十年的自主研发国产供应链在加速崛起 为HOV智能手机提供中国芯+中国屏！ 1、OLED柔性屏（京东方为华为提供可折叠OLED） 2、SoC主芯片（中芯国际的14nm FinFET正在客户验证， 12nm已经重大突破） 3、DRAM芯片（合肥长鑫等） 4、NAND芯片（长江存储等） 5、CIS摄像头芯片（豪威曾经是iPhone的主力供应商）

4、 6、射频相关（三安光电的5G射频相关化合物半导体进步很快） 手机 产业链 手机产业链国产替代底盘 北方华创+中微半导体 数据来源：公开资料，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体估值方法 半导体估值 半导体设备 PS为主，PE为辅 半导体制造 PB为主，PE为辅 半导体设计 PE为主，PS为辅 北方华创估值方法： 1.（收入+预收款项）还原PS估值法：市值/（收入+预收比例*当期预收款项增量），对于2019年的PS估值情况，我们保守估计公司2019年营收45亿元，2019年新增预收款项10亿元，对真实

5、的订单规模为20亿元，将预收款同口径还原后可以得到2019年全年的营收为65亿元，对应当前市值水平，PS是5倍。 2.（利润+研发费用）还原PE估值法：市值/（利润+研发费用*费用化率），保守估计北方华创2019年研发费用率为20%，对应研发费用为9亿元，按照2017年近50%的费用化率来估算，那么对应2019年净利润预计为8.6亿元，对应当前的市值，PE是38倍。 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7目 录 一、半导体行业分析 半导体设备 半导体制造 半导体设计 半导体材料 5G芯片 半导体 行业 推荐逻辑 半导体周期

6、性分析 二、半导体行业核心标的 北方华创 兆易创新 韦尔股份 中芯国际 长川科技 精测电子 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业链 制造工艺 半导体制造工艺流程 如今建设一条12英寸芯片生产线的投资已经很高，少则30-50亿美元，其中仅半导体设备的投资占70%以上。 根据2017年美国加州UC Berkeley大学的理论数据，一条月产12英寸硅片，5万片的生产线，需要50台光刻机，10台大束流离子注入机，8台中束流离子注入机，40台付蚀机以及30台薄膜淀积设备等，估计各类设备的总计台(套)要超过500个。 晶

7、圆制造工艺流程图 数据来源：西南证券 西南电子 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7技术变迁 技术革新带来硅片制造设备资本支出大幅提升 NAND从Planar发展到3D 64层结构，制造设备支出增加60%； DRAM从25纳米发展到14纳米，制造设备支出增加40% ； 晶圆代工厂加工工艺从28纳米发展到7纳米，制造设备支出增加100%； LCD发展到OLED技术，制造设备支出增加425%。 技术革新带来硅片制造设备资本支出大幅提升 数据来源：应用材料，西南证券整理 集成电路技术演变趋势：功能多样化+尺寸微细化 数据来源：

8、OFweek，西南证券整理 按照摩尔定律，每隔18-24个月集成电路的技术都要进步一代，那么相应的上游设备商也必须每隔18-24个月推出更先进的制造设备； 50多年来，光刻机的分辨率从10微米发展到目前的10纳米，整整提升了1000倍。 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7新建 产线 制造资本支出 新建产线资本支出中半导体设备支出占比高达80% 新晶圆制造厂从建立到生产的周期大概为2年； 一般在第20个月的时候开始进行设备搬入安装、测试、试生产； 一条新建产线最大的资本支出来自于半导体设备，资本支出占比高达80%，厂房建

9、设占比仅20%。 新建产线各项目时间节点规划 新建产线资本支出占比拆分 数据来源：中国产业信息网，西南证券整理 数据来源：中国报告网，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业链 设备拆分 晶圆制造设备占半导体设备比例达80%，其中光刻、刻蚀、镀膜占比最高 晶圆制造设备种，光刻机占比最高（30%），其次是刻蚀设备（20%），PVD（15%），CVD（10%），量测设备（10%），离子注入设备（5%）等。 半导体设备投资占比拆分 晶圆制造设备投资占比拆分 数据来源：中国产业信息网，西南证券整理 数据来源

10、：Global Foundries，西南证券整理 亿美元 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 设备 市场规摸 全球半导体设备投资额呈上升趋势 2017年半导体设备市场总销售额达到566亿美元，相较于2016年的412亿美元，同比增长了37%。2018年有望达到超过600亿美元的规模，符合增长率7.7%。全球半导体设备投资额呈上升趋势； 2016年，中国大陆市场首次超过北美和日本，半导体设备销售额达到64.6亿美元，同比增长13%，成为全球半导体设备销售第三大市场。2017年，中国大陆市场仍处于全球半导体设备销售第

11、三大市场，以27%的增速达到了82.3亿的市场规模。 全球半导体设备投资额呈上涨趋势 全球半导体设备各地区销售市场（十亿美元） 数据来源：中国产业信息网，西南证券整理 数据来源：SEMI/SEAJ，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7竞争格局 全球半导体设备市场集中度高，美日厂商技术领先 产品市场集中度高，美日技术领先，以美国应用材料、荷兰阿斯麦、美国拉姆研究、日本东京电子、美国科磊等为代表的Top10国际知名企业占据了全球集成电路装备市场的主要份额。2016年全球半导体专用设备前 10 名制造商销售规模占

12、全球市场的 79%，前 20 名销售占比87%，前10名销售占比92%，市场集中度高。 半导体 设备 半导体设备供应商Top10市占率情况 数据来源：中国产业信息网，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7光刻机 竞争格局 光刻机全球市场竞争格局：阿斯麦、尼康、佳能三分天下 从全球角度来看，高精度的光刻机长期由ASML、尼康和佳能三家把持，从2011-2017历年全球光刻机出货比例可以看出，ASML，尼康，佳能三家公司几乎占据了99%的市场份额，其中ASML光刻机市场份额常年在60%以上，市场地位极其稳固。 2

13、011-2017全球光刻机出货比例 2011-2017年三大公司各品类累计出货量（台） 数据来源：各公司官网，西南证券整理 数据来源：各公司官网，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7竞争格局 刻蚀设备全球市场竞争格局：拉姆研究、东京电子、应用材料市占率超90% 半导体刻蚀市场的领先企业主要包括拉姆研究、东京电子、应用材料、日立。细分市场表现出一家独大的态势，Top3设备供应厂商的市占率超过90%。2008年全球半导体刻蚀市场，拉姆研究占41%的份额，东京电子占28%，应用材料占17%，日立占7%，其余公司占

14、7%。2016年，拉姆研究的市场份额增加至52.7%，东京电子的市场份额下降至19.7%，应用材料居第三位，市场份额为18.1%。因此，拉姆研究为当之无愧的刻蚀设备龙头。 刻蚀设备 拉姆研究, 41%东京电子, 28%应用材料, 17%日立, 7%其他, 7%2008年全球刻蚀设备市场份额 2016年全球刻蚀设备市场份额 拉姆研究, 52.7%东京电子, 19.7%应用材料, 18.1%其他, 9.5%数据来源：Factor&Equilibrium，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7镀膜设备 镀膜设备全球

15、市场竞争格局应用材料一家独大 应用材料 应用材料是全球第一大半导体设备制造商，全球范围来看，应用材料（AMAT）在CVD和PVD设备领域都保持领先地位，自1992年以来，应用材料就是全球最大的半导体设备供应商； 在PVD设备市场，AMAT全球占比近85%，算上 Evatec 和 Ulvac，前三大全球占比 96.2%。在CVD市场，AMAT全球占比近30%，连同 TEL（20.9%） 和 LAM（19.5%），合计全球市场占比达 70%。 2016全球PVD市场竞争格局 2016年全球CVD市场竞争格局 应用材料, 29.6%东京电子, 20.9%拉姆研究, 19.5%其他, 30.0%AMA

16、T, 84.90%Evatec+Ulvac, 11.30%其他其他, 3.80%数据来源：中国报告网，西南证券整理 数据来源：中国报告网，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7科磊半导体科磊半导体50%应用应用材料材料12%日立日立10%其他其他28%前道检测 前端检测设备科磊半导体市占率超50%，后道测试设备三分天下 竞争格局 半导体前道检测设备市场以科磊半导体一家独大，市占率为50%，位居第一位，应用材料市占率12%左右，位居第二，日立的市占率10%左右，位居市场第三。前三大设备商市占率为72%。 半导体

17、后道检测设备市场集中度较高，美国泰瑞达（Teradyne）、日本爱德万（Advantest）两家公司测试设备全球市场份额2016年占比已高达63.5%，市场集中度很高。柯休2018年收购了科利登，成为后道检测设备的第三极。 全球半导体前端检测市场竞争格局 数据来源：科磊半导体，西南证券整理 2016全球半导体测试设备市场情况 爱德万爱德万, 25.80%泰瑞达泰瑞达, 37.70%科利登科利登, 10.80%柯休柯休, 7.80%其他其他, 17.90%数据来源：Gartner，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 :

18、 1 7清洗设备 全球清洗机市场规模及市场竞争格局 市场规模 2015-2020年全球清洗设备市场规模 2015年全球半导体清洗设备市场细分 2017年全球半导体晶圆清洗设备市场规模接近30亿美元。预计2015-2024年复合年增长率将达到6.8%； 2015年全球半导体晶圆清洗设备市场前三名为SCREEN、东京电子和拉姆研究，合计占据市场87.7%的份额。其中SCREEN市占率最高，2016年全球半导体晶圆清洗设备市场，SCREEN市占率为53%。 0.00.51.01.52.02.53.03.54.0201520162017E2018E2019E2020E市场规模（单位：十亿美元）ACMA

19、CMSCREEN、东京电子、LAM, 87.7%其他, 12.3%数据来源：盛美半导体，西南证券整理 数据来源：迪恩士，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7装备和材料是产业的基石，是推动集成电路技术创新的引擎 国内集成电路装备已进行了系统部署，主要种类已涵盖； 工艺 设备种类 重点企业 所在地区 技术节点（nm） 曝光（Litho） 匀胶机（TRACK） 沈阳芯源 沈阳 90/65 ETCH 介质刻蚀机(CCP) 上海中微 上海 65/45/28/14/7 硅刻蚀机 北方华创 北京 65/45/28/14

20、薄膜(PVD/CVD) PVD 北方华创 北京 65/45/28/14 氧化炉/LPCVD 北方华创 65/28/14 ALD 北方华创 28/14/7 PECVD 沈阳拓荆 沈阳 65/28/14 离子注入 离子注入机 北京中科信 北京 65/45/28 湿法 清洗机 北方华创/盛美 北京 65/45/28 CMP 华海清科/盛美/45所 天津/上海/北京 28/14 镀铜 上海盛美 上海 28/14 检测 检测设备(OCD/膜厚/缺陷/ATE) 睿励/中科飞测/御渡/东方晶源 上海 65/28/14 热处理 湿火炉合金炉单片湿火 北方华创 北京 65/45/28 数据来源：各公司官网 西南

21、证券整理 产业布局 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7技术差距 国产刻蚀机设备与国际先进技术水平的差距缩短至2-3年 以02专项实施最早的硅刻蚀机为例，于2003年启动时，与国外相差20多年的差距；经过这些年的发展和国家专项的大力支持，北方华创每一代的设备推出后，差距都在缩小。2016年14nm的刻蚀机进入生产线时，技术差距基本缩小到2-3年。 国产设备 北方华创硅刻蚀机与国外技术差距 数据来源：北方华创，西南证券整理 西南电子 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1

22、 1 6 : 1 7逻辑产品国产装备工艺覆盖率持续提升 产品细分系列不断丰富，工艺覆盖率持续提升； 逻辑产品国产装备工艺覆盖率持续提升：65/55nm: 31% 40nm: 17% 28nm: 16% PVD、介质刻蚀机、LPCVD等6种装备进入14nm线验证，进展顺利，介质刻蚀等部分产品通过7nm验证； 存储器产品，国产装备工艺覆盖率约15-25%。 3% 4% 8% 16% 5% 7% 15% 17% 6% 13% 24% 31% 0%5%10%15%20%25%30%35%2015201620172018E28nm40nm65/55nm2015-2018年国产装备工艺验证情况 技术差距

23、国产设备 数据来源：半导体行业观察， 西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7设备 投资 金额占比 全球半导体行业周期向下，中国IC设备板块双正逻辑 全球各地区2018与2019年设备销售额预测情况 数据来源：SEMI，西南证券整理 全球IC设备与中国IC设备投资规模情况 美股是两个负Beta：全球市场放缓+市占率被中国替代 根据SEMI预计，2018-2019年全球半导体设备销售额增速放缓，2018和2019同比增速为9.0%和2.7%，全球半导体设备巨头东京电子在SEMI预测数据的基础上，给出了2019-2

24、021全球半导体设备市场将维持在600亿美元左右的预测 中国是两个正Beta：中国市场大幅逆势增长+国产替代实现01 2018-2020年全球IC设备投资规模年均复合增长率仅4%，而中国的IC设备投资规模年均复合增长率却高达42%，充分映证了尽管了全球半导体设备支出趋于滞缓，但是中国的半导体设备依旧处于高速增长态势 数据来源：SEMI，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7目 录 一、半导体行业分析 半导体设备 半导体制造 半导体设计 半导体材料 5G芯片 半导体 行业 推荐逻辑 半导体周期性分析 二、半导体

25、行业核心标的 北方华创 兆易创新 韦尔股份 中芯国际 长川科技 精测电子 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7芯片行业 运作模式 半导体芯片行业的三种运作模式：IDM、Fabless和Foundry 数据来源：电子说，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7晶圆制造 行业特点 晶圆制造行业特点：先进技术节点工艺制程掌握在少数几个公司手中 晶圆制造行业一个典型的特点就是先进技术节点工艺制程掌握在少数几个公司手中，130纳米技术全球有近30个

26、公司可以量产，但是到了14纳米技术仅掌握在6个公司手上，未来5纳米技术水平预计只有三星、台积电、英特尔三家有能力实现量产； 中芯国际是世界上为数不多的几个可以提供完整的从成熟制程到先进制程的晶圆制造解决方案的纯晶圆代工厂之一。中芯国际0.35微米到28纳米工艺制程都已进入量产，14纳米FinFET工艺正在研发中。 数据来源：中芯国际，西南证券整理 晶圆制造行业特点 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7晶圆代工 全球市场 全球纯晶圆代工营收预测 数据来源：IHS Market，西南证券整理 据IHS Markit统计，20

27、17年全球纯晶圆代工市场营收为530亿美元，同比增长7.1%。预计到2021年，纯晶圆代工市场营收将达到754亿美元，2016年到2021年的年复合增长率为9.1%，超过同期全球半导体市场的2.8%。 010203040506070809020152016201720182019202020215nm8/7nm10nm16/14/12nm20/18nm28/22nm45/40nm65/55nm90nm0.13/0.11m0.15m0.18m0.25m0.35m0.50m+全球纯晶圆代工营收预测（单位：十亿美元/年） 从技术节点演变角度来看，28/22纳米及以上相对成熟制程凭借高性价比依然拥有较

28、大的市场规模，存量上基本保持不变或轻微下降，但是由于28/22纳米以下先进制程的市场规模逐渐扩大，成熟制程的市场占比会不断下降。总的来说，目前代工市场还是主要以成熟制程为主，先进制程占比不断提高，2017年28/22纳米及以下先进制程市场占比仅38%，预计到2021年可以达到56%。 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7晶圆制造行业集中度不断提高 全球晶圆厂产能集中度不断提高。2009年全球前五名晶圆厂总产能占全球总产能比例仅36%，2017年这一比例上升至53%； 2009年全球前十名晶圆厂总产能占全球总产能比例仅54

29、%，2017年这一比例上升至72%；同样，前十五名晶圆厂总产能占比从2009年的64%上升至2017年的80%，前二十五名晶圆厂总产能占比从2009年的78%上升至2017年的89%。 2017年全球集成电路晶圆厂集中度 数据来源：IC Insights，西南证券整理 2009年全球集成电路晶圆厂集中度 晶圆制造 行业集中度 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7晶圆制造 竞争格局 台湾贡献了全球最大的代工产能 台湾贡献了全球最大的代工产能，仅台积电一家在2018年上半年就占据了全球晶圆代工市场的56.1%，联华电子市占率

30、为8.9%，两者加起来总共占据了65%的市场规模； 中芯国际是我国最大的晶圆代工厂，占据了我国超过晶圆代工市场的58%。华虹半导体是全球领先的200mm纯晶圆代工厂，主要面向1微米到90纳米的可定制服务，根据IHS的数据，按2016年销售收入总额计算，华虹半导体是全球第二大200mm纯晶圆代工厂。 2018年上半年全球晶圆代工市场格局 2017年中国晶圆代工场格局 数据来源：中芯国际，西南证券整理 数据来源：中芯国际，西南证券整理 台积电台积电, 56.1%格罗方德格罗方德, 9.0%联华电子联华电子, 8.9%三星三星, 7.4%中芯国际中芯国际, 5.9%Towerjazz, 2.2%力晶

31、力晶, 1.6%世界先进世界先进, 1.5%X-Fab, 1.0%中芯国际中芯国际, 58%华虹宏力华虹宏力, 16%华力半导体华力半导体, 10%华润微电子华润微电子, 7%武汉新芯武汉新芯, 6%先进半导体先进半导体, 3%2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7晶圆代工 产能分布 中国晶圆代工产能分布 根据SEMI数据显示，中国前端晶圆厂产能今年将增长至全球半导体晶圆厂产能的16，到2020年，这一份额将增加到20。受跨国公司和国内公司存储和代工项目的推动，中国将在2020年的晶圆厂投资将以超过200亿美元的支出，超越

32、世界其他地区，占据首位。 数据来源：SEMI，西南证券整理 中国晶圆代工产能分布示意图 2014年中国成立大基金以来，促进了中国集成电路供应链的迅速增长，目前已成为全球半导体进口最大的国家市场。SEMI指出，目前中国正在进行或计划开展25个新的晶圆厂建设项目，代工厂、DRAM和3D NAND是中国晶圆厂投资和新产能的首要部分。 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 72013年中国晶圆制造产业：出现“两头在外”现象 中国晶圆制造 两头在外 2013年中国晶圆制造产业规模601亿元，其中Foundry和IDM比例接近1:1，各

33、为300亿元左右。其中Foundry公司中，本土晶圆代工规模近250亿元，另外外资晶圆厂近50亿元。进一步国内晶圆Foundry公司设计公司来源：114亿国内本土设计公司，134亿元国外设计公司。而2013年本土设计设计公司对晶圆代工需求323亿元，满足率为35%。 华润微电子认为我国半导体制造出现“两头在外”的现象：2013年中国本土晶圆代工缺口为209亿元，这部分是依靠海外代工。一方面：晶圆制造代工厂给国外做代工，同时国内设计公司也在依靠国外代工厂去生产。 数据来源：华润微电子，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6

34、 : 1 72017年中国晶圆制造产业：“两头在外”现象更显著 2017年：晶圆代工的规模440亿元，其中本土代工规模370亿元（比2013年增加49%），外资晶圆代工规模70亿元。占比国内代工产能53%，提高15个pct。2017年本土设计公司产品对晶圆产值需求671亿元，实际本土晶圆代工营收190亿元，满足率28.3%，比2013年下降了20%。2017年国内10大设计公司中，除了智芯微电子和士兰微用国内代工，其他8家都在使用海外代工。 出现的矛盾：“两头在外”现象更加显著。2017年本土晶圆代工缺口约481亿元，比2013年增加了130%。 数据来源：华润微电子， 西南证券整理 中国晶圆

35、制造 两头在外 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7国内晶圆代工厂产能与国内集成电路需求之间的匹配度 国内产能 需求 匹配度 华润微电子认为，国内集成电路制造产能（370亿元）和国内设计公司需求代工规模（670亿元）不匹配，其中国内设计公司在国内晶圆厂代工190亿元，差距仍大。 481亿元 190亿元 180亿元 中国设计公司产品占外资晶圆代工营收481亿元 主要产品为16nm及以下主流工艺或者0.13um-0.18um高性能模拟工艺 中国设计公司产品占本土晶圆代工厂营收190亿元 主要产品为特色工艺领域：BCD等模拟工

36、艺、射频RF、非挥发性储存器e-NVM、功率器件等。 国外设计公司产品占本土晶圆代工厂营收180亿元 主要产品为特色工艺领域：BCD等模拟工艺、射频RF、非挥发性储存器e-NVM、功率器件等。 目前国内晶圆代工厂的特色工艺同国外晶圆代工厂差别不大，基本能满足国内设计公司要求，同时也承接了大规模海外设计公司的需求。 国内晶圆代工厂难以满足国内设计公司对主流工艺（16nm及以下）和高性能模拟工艺的需求，2017年国内设计公司到外资晶圆代工厂代工规模达481亿元。 中国设计公司晶圆代工需求481亿元 中国本土晶圆代工规模180亿元 2017年国内晶圆代工厂与国内集成电路需求之间的匹配度 数据来源：华

37、润微电子，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7中国晶圆代工需求占全球代工总需求比重日益提升 2017年中国IC设计公司对晶圆制造需求671亿元，占全球代工规模3865亿元的17.4%，预测到2025年增长到30.5%。 根据IBS显示，2017年中国IC设计公司对晶圆制造需求约671亿元，占全球晶圆代工规模3865亿元的17.4%，到2025年时需求上升至30.5%。 数据来源：IBS，西南证券整理 0%5%10%15%20%25%30%35%01,0002,0003,0004,0005,0006,0002

38、010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025中国晶圆代工需求（亿元）全球晶圆代工需求（亿元）中国市场占比2010-2025全球晶圆代工厂规模和中国晶圆代工需求 2017-2025年全球晶圆代工市场规模年均复合增长率为5%，中国晶圆代工需求年均复合增长率为12%。 国内需求 日益提升 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7中国IC设计公司对晶圆代工的要求逐渐向90nm以内节点发展 国内设计企业 发展趋势 中国IC设

39、计公司对晶圆代工的要求逐渐向90nm以内节点发展。2017年，设计公司采用0.13um节点占比53%，2018年90nm及以下节点制程的需求将超过0.13um以上，至2025年中国设计公司70%会用到90nm以内。 02004006008001000120014001600180020102011201220132014201520162017201820192020202120222023202420250.25um0.18/0.15um0.13um90nm65nm45/40nm28nm20nm16/14nm10nm7nm5nm2010-2025中国集成电路设计对晶圆制造工艺的需求（亿元）

40、数据来源：IBS，西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7目 录 一、半导体行业分析 半导体设备 半导体制造 半导体设计 半导体材料 5G芯片 半导体 行业 推荐逻辑 半导体周期性分析 二、半导体行业核心标的 北方华创 兆易创新 韦尔股份 中芯国际 长川科技 精测电子 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体行业的芯片设计流程 芯片设计 芯片设计位于半导体产业的最上游，是半导体产业最核心的基础，拥有极高的技术壁垒，需要大量的人力、物力投

41、入，需要较长时间的技术积累和经验沉淀。一般来说包含五个步骤： 规格制定：确定目的、效能，对大方向做设定，最后确立实作方法，将不同功能分配成不同单元，并确立不同单元间连结方法； 设计芯片细节：用硬体描述语言（HDL）描绘整体轮廓，藉由程式码表达，接着检查正确性并持续修改； 画出平面设计蓝图：通过电子设计自动化工具确定此逻辑闸设计图是否符合规格并修改，直到功能正确为止； 电路布局与布线：由电子自动化工具形成电路图； 层层光罩，叠起一颗芯片：由底层依循制造方法，逐层制作，最后产生期望的芯片。 规格制定 设计芯片细节 设计蓝图 电路布局布线 芯片成品 硬件描述语言 仿真修改 逻辑合成 晶圆代工厂元件资

42、料库 验证 修改 代工厂 数据来源：西南证券 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业链 垂直分工 半导体产业链垂直分工模式日趋成熟，产业链更加细化 上世纪60年代，早期企业都是IDM运营模式（垂直整合），这种模式涵盖设计、制造、封测等整个芯片生产流程，这类企业一般具有规模庞大、技术全面、积累深厚的特点，如Intel、三星等。 随着技术升级的成本越来越高以及对IC产业生产效率的要求提升，促使整个产业逐渐向设计、制造、封装、测试分离的垂直分工模式发展。这种垂直分工的模式首先大大提升了整个产业的运作效率；其次，将相对

43、轻资产的设计和重资产的制造及封测分离有利于各个环节集中研发投入，加速技术发展，给新玩家一个进入行业的切入点，例如技术水平较低的封装检测、设计突出的Fabless等。 晶圆代工的出现降低了芯片行业准入门槛 数据来源：与非网，西南证券整理 数据来源：台积电，西南证券整理 半导体产业链垂直模式日趋成熟 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业链 半导体产业模式 数据来源：半导体行业观察，与非网，西南证券整理 西南电子 半导体产业模式的发展轨迹 半导体行业起步，技术新颖工艺复杂，技术壁垒高，只有少数企业掌握生产工艺，从设

44、计制造到封装测试整个产业链形成大规模垂直整合的IDM集团。 1960s 主要为IDM模式 IDM企业分拆趋势 1970s 后来随着专业分工，市场规模越来越大，专业IDM公司就开始独立出去。各IDM企业之间相互竞争，此时就有企业开始退出，也有企业将其业务开始分拆。 1980s 随着分拆的进一步演化，1982年，全球第一家专业Fabless公司LSI Logic成立。五年后全球第一家Pure-play Foundry公司台积电成立。开启Fabless+Foundry模式 。 Fabless+Foundry Fablite轻晶圆厂 2000 Fablite模式由IDM演变而来，是企业为了减少投资风险

45、，轻资产化的一种策略。目前全球半导体业中Fab-Lite模式盛行，大多数的IDM几乎无一例外地执行这个策略。 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业链 半导体产业模式-垂直整合IDM IDM商业模式的优势 IDM 企业具有资源的内部整合优势 在IDM 企业内部，从IC 设计到完成IC制造所需的时间较短，主要的原因是不需要进行硅验证（SiliconProven），不存在工艺流程对接问题，所以新产品从开发到面市的时间较短。 IDM 企业的利润率比较高 最前端的产品设计、开发与最末端的品牌、营销具有最高的利润率，中间

46、的制造、封装测试环节利润率较低。 IDM 企业具有技术优势 大多数IDM 都有自己的IP（Intellectual Property，知识产权）开发部门，经过长期的研发与积累，企业技术储备比较充足，技术开发能力很强，具有技术领先优势。 数据来源：电子产品世界，西南证券整理 IDM商业模式 需求 客户 IC设计流程 IC制造流程 IC封测流程 品牌 营销 IC 产品 IDM厂商 IDM商业模式的劣势 制造工厂建设成本、IC制程研发成本双高 体量大、惯性大，对市场反应不够迅速 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业

47、链 半导体产业模式-垂直分工Fabless Fabless 商业模式 的优势 Fabless 商业模式 资产较轻，初始投资规模小，创业难度相对较小，运营风险较低 企业运行费用较低，转型相对灵活，市场灵活性高 专注于设计，分工程度高，更有助于产品更迭，产品研发周期更短 轻资产使Fabless的投资盈利回报率要胜过IDM 数据来源：韦尔股份， 西南证券整理 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业链 精简/复杂指令集 数据来源：西南证券 数据来源：华芯投资，西南证券整理 精简/复杂指令集 CISC与RISC的区别 西

48、南电子 CISC RISC 复杂指令集 精简指令集 RISCRISC CISCCISC 指令系统 简单，精简 复杂，庞大 指令数目 一般小于100 一般大于200 指令格式 一般小于4 一般大于4 寻址方式 一般小于4 一般大于4 指令字长 等长 不固定 可访存指令 只有LOAD/STORE 不加限制 各种指令使用频率 相差不大 相差很大 各种指令执行时间 绝大多数在一个周期内完成 相差很大 优化编译实现 较容易 很难 X86基于复杂指令集的芯片架构 ARM/MIPS/RISC-V基于精简指令集的架构 芯片架构 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4

49、 1 1 1 6 : 1 7半导体 产业链 四大主流芯片架构 架构 特点 代表性使用者 运营机构 发明时间 X86 性能高、速度快、兼容性好 Intel、AMD 英特尔 1978年 ARM 成本低、低功耗 苹果、谷歌、IBM、华为 英国Acorn公司 1983年 RISC-V 模块化极简、可扩展 三星、英伟达、西部数据 RISC-V基金会 2014年 MIPS 简洁、优化方便、高扩展性 龙芯 MIPS科技公司 1971年 X86是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写。 ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能

50、的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。 RiSC-V架构是基于精简指令集计算(RISC)原理建立的开放指令集架构(ISA)，RISC-V指令集完全开源，设计简单，易于移植Unix系统，模块化设计，完整工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，得到很多芯片公司的认可。 MIPS架构是一种采取精简指令集（RISC）的处理器架构，这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式，允许编译器优化复杂的表达式。 数据来源：Ofweek，西南证券整理 芯片架构 2 0 2 8 3 1 8 3 / 3 6 1 3 9 / 2 0 1 9 0 4 1