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半導體產(chǎn)業(yè)之風已至,政策環(huán)境利好國內(nèi)半導體設備企業(yè)。在全球半導體產(chǎn)業(yè)向大陸轉(zhuǎn)移的過程中,半導體設備國產(chǎn)化具有重要戰(zhàn)略意義。在國家政策與資金的支持下,國內(nèi)半導體行業(yè)在技術積累和人才儲備方面都在快速增長著。我們測算未來三年(2018至2020年)國內(nèi)半導體設備需求分別至少為1,605億元、1712億元和1,056億元,其中國產(chǎn)設備將會有至少258億元的市場需求,隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的不斷進行和新建產(chǎn)線的持續(xù)披露,預計會實現(xiàn)更快速的增長。
國內(nèi)產(chǎn)能擴張帶來被動增長,國產(chǎn)化率提升促進主動突破。半導體行業(yè)正處于周期性向成長性轉(zhuǎn)變的過程中,而作為上游的半導體設備行業(yè)也開始了它的持續(xù)增長之路,大陸在設備行業(yè)景氣度持續(xù)提升和國內(nèi)需求爆發(fā)的雙重作用下所孕育的絕佳土壤,為設備企業(yè)帶來了生長機會。國內(nèi)半導體設備企業(yè)在2018至2020年的成長主要來自于國內(nèi)產(chǎn)能擴張所帶來設備需求的被動拉動,而隨著國家政策與資金的持續(xù)支持、高端制程的不斷突破,設備企業(yè)有望在2020年之后在國產(chǎn)化浪潮的推進下持續(xù)進步。
持續(xù)的、高強度的研發(fā)投入和核心技術的自主掌握始終是企業(yè)的安身立命之本。通過比較我們發(fā)現(xiàn),在產(chǎn)品結(jié)構上,綜合型設備企業(yè)產(chǎn)品線豐富,憑借產(chǎn)品廣度形成市場競爭力;專業(yè)型設備企業(yè)深耕某一個或幾個細分領域,在該領域形成壟斷優(yōu)勢。在并購風格上,綜合型設備企業(yè)從事的并購以多樣化并購為主;專業(yè)型設備企業(yè)的并購標的多與公司所專注領域有關且在某一細分技術上具有比較優(yōu)勢。但是這些企業(yè)都有一個高度相同的地方——注重研發(fā)投入和自主創(chuàng)新,持續(xù)的、高強度的研發(fā)投入和核心技術的自主掌握始終是企業(yè)的安身立命之本。
1、國內(nèi)設備需求巨大,供需結(jié)構亟待改善
1.1、半導體設備是半導體產(chǎn)業(yè)鏈中重要一環(huán)
集成電路是半導體產(chǎn)業(yè)的核心,包括邏輯電路、存儲器、微處理器和模擬電路等四類,占據(jù)半導體行業(yè)規(guī)模八成以上,其余為光電子、分立器件和傳感器。芯片作為集成電路的載體,是集成電路經(jīng)過設計、制造、封裝、測試后所呈現(xiàn)的獨立的實體。
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看,以集成電路為代表的半導體產(chǎn)品被廣泛用于消費電子、通訊、工業(yè)自動化等下游電子信息產(chǎn)業(yè)之中,同時也受到下游終端應用結(jié)構發(fā)展的推動,下游應用是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動力。
半導體產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中,逐漸形成了兩種商業(yè)模式:一種是集成器件制造模(IDM模式),以英特爾為例,是將芯片從設計到投向市場的一系列步驟全部覆蓋的模式;另一種是垂直分工模式,將生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行垂直拆分,每一個環(huán)節(jié)由專門的廠家負責,例如做半導體設計的英偉達、高通等Fabless(無晶圓廠)企業(yè),做Foundry(晶圓代工)的臺積電等。后者出現(xiàn)的標志是1987年臺積電的成立,這也使得 晶圓代工成為了臺灣地區(qū)標志性產(chǎn)業(yè)。
1.2、集成電路制造工藝復雜,所需設備眾多
集成電路的制作,是將設計好的電路圖通過眾多復雜的工藝構建在事先準備好的硅片上,最終進行封測的過程。而這整個一套過程,又需要半導體材料、設備和潔凈工程等上游產(chǎn)業(yè)鏈作為支撐。
IC設計是通過邏輯電路設計實現(xiàn)特定功能的過程:先由品牌商等客戶的工程師與IC設計工程師接觸,提出設計要求,然后合作完成邏輯電路圖設計,并將設計圖轉(zhuǎn)化成電路圖,經(jīng)過軟件測試驗證是否符合客戶規(guī)格要求,最后將電路圖以光罩的形式制作出來,用于下一步IC制造使用。整個過程主要在計算機中完成,故所需設備較少。
IC制造分為晶圓制造及加工。晶圓制造是指利用二氧化硅作為原材料制作單晶硅硅片的過程。具體來講,是先利用西門子工藝,將天然硅加工成用來制作芯片的高純硅,后者又被稱為半導體級硅或電子級硅,再利用CZ法等技術將半導體級硅的多晶硅塊轉(zhuǎn)換成一塊大的單晶硅硅錠。對硅錠進行一系列機械加工、化學處理、表面拋光和質(zhì)量測量后,可以得到用于下一步晶圓加工的硅片。
IC封測是IC生產(chǎn)的后段環(huán)節(jié),對晶圓進行減薄、切割、貼片、引線鍵合、封裝、測試等過程,需要減薄機、引線鍵合機、切割機、清洗機等設備。
硅片測試中的高廢品率會使得客戶產(chǎn)品在使用過程中失效,導致其選購其他芯片,削弱芯片制作者在短周期內(nèi)占領市場的能力,為避免這種情況,正確的測試程序是必須的。而封裝行業(yè)已從早期的高勞動密集型行業(yè),發(fā)展成為現(xiàn)在的高度自動化與產(chǎn)品性能提升過程中的重要推力。
1.3、設備市場增速劇增,大陸晉升半導體設備第三大市場
根據(jù)日本半導體制造裝置協(xié)會統(tǒng)計的數(shù)據(jù),2017年全球半導體設備總銷售額為566億美元,同比增長37.3%。分區(qū)域來看,中國大陸設備銷售額82.3億美元,占14.5%的比例,韓國為全球最大市場,銷售額達到179.5億美元,占比高達32%,其次為臺灣20%,日本為11%,北美為10%。大陸銷售占比從2005年的4%上升為2017年的14.5%,并且超過了北美和日本成為第三大市場。
自“十二五”以來中國設備市場銷售額自2012年2017年保持著26.9%的復合增速,同期全球銷售額增速僅為8.9%,大陸銷售額占比也從2012年的6.8%上升到2017年的14.5%,國內(nèi)下游集成電路應用市場的持續(xù)擴張也有望帶動半導體設備銷售持續(xù)增長。
從整個產(chǎn)業(yè)鏈看,半導體設備與材料分別以數(shù)百億的行業(yè)規(guī)模支撐了下游半導體產(chǎn)業(yè)數(shù)千億的需求市場,根據(jù)美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)的數(shù)據(jù),2017年全球半導體產(chǎn)業(yè)銷售額高達4,058億美元,2017年半導體設備與材料銷售額分別為556億和469億美元,也間接說明制造環(huán)節(jié)為企業(yè)帶來的高附加值。
1.4、國際集中國內(nèi)分散,國產(chǎn)半導體設備急需突破
從國際上看,雖然中國設備市場占比逐年增加,但目前主要生產(chǎn)企業(yè)主要集中于歐美、日本、韓國和臺灣等國家和地區(qū)。其中具有代表性的包括美國應用材料(AMAT)、荷蘭阿斯麥(ASML)、美國泛林半導體(Lam Research)、日本東京電子(Tokyo Electron)和美國科磊(KLA-Tencor)等起步較早的國際知名企業(yè),它們憑借資金技術等優(yōu)勢占據(jù)了全球設備市場的絕大多數(shù)份額。
細分領域中,龍頭集中的現(xiàn)象依然明顯。根據(jù)2017年SEMI公布的數(shù)據(jù),在集成電路制程中,前段晶圓制造設備投入占比約占設備投資的80%,而后段封裝、測試設備投入占比分別為9%和6%。前段制程中由于需要多次進行光刻、沉積、刻蝕等工藝處理,對設備的精度和穩(wěn)定性要求最高。
根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù),2016年半導體設備主要細分領域前三名廠商占有率都達到了70%以上,光刻機龍頭ASML和PVD龍頭應用材料更是分別占據(jù)了細分市場75.3%和84.9%的市場份額。這就意味著集成電路生產(chǎn)設備,如光刻機、刻蝕設備、PVD、CVD等附加值最大的部分都被海外公司壟斷,國內(nèi)企業(yè)急需打破僵局。
相比之下,大陸半導體設備企業(yè)起步較晚,市場集中度也很低。2016年大陸前十企業(yè)總收入約為47.57億元,占國內(nèi)設備市場份額僅為11.71%,占全球市場不足2%,使得我國高端晶圓制造設備基本依賴進口,國產(chǎn)化率較低,國產(chǎn)半導體設備急需突破。
1.5、貿(mào)易逆差現(xiàn)象嚴重,國內(nèi)供需結(jié)構急需改善
我國是全球半導體最大的市場,并且正以高于全球的平均速度發(fā)展。根據(jù)世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織(WSTS)的統(tǒng)計,2017年我國半導體銷售額達到了1,315億美元,全球占比從2014年的27%增長到2017年的32%,同期美國、日本和歐洲占比分別為21%、9%和9%。
盡管如此,我國進口依賴的局面依然存在,但根據(jù)海關總署提供的數(shù)據(jù),2017年我國集成電路進口金額同比增長12.7%,達到2,588億美元,是同年原油進口金額1607.5億美元的1.6倍,貿(mào)易逆差達到了1,925億美元。足見我國集成電路供需發(fā)展的失衡性,在國內(nèi)需求快速增加的情況下,改善本土半導體產(chǎn)業(yè)鏈是大勢所趨。
除了下游之外,我國市場環(huán)境屬于供需層層不匹配的狀態(tài),雖然大陸設備銷售額占全球比例不斷提升,2016年達到64.6億美元,但其中國產(chǎn)設備銷售額僅僅達到了25億元人民幣,占比不到8%,一方面是不斷提高的市場需求占比,一方面是難以提升的國產(chǎn)化設備占比,設備銷售的乏力與國內(nèi)設備的大量需求并不匹配。
2、乘行業(yè)發(fā)展巨浪,國產(chǎn)半導體設備強勢起航
2.1、半導體周期已至,大陸半導體產(chǎn)業(yè)受益最大
2.1.1、半導體行業(yè)重回景氣周期,創(chuàng)下歷史新高
理論上看,全球半導體行業(yè)具有技術呈周期性發(fā)展、市場呈周期性波動的特點。20世紀初,隨著互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破裂,2001年全球半導體市場下跌32%;隨后隨著新一輪PC換機潮的到來,半導體市場與2002-2004年進入了高速增長階段,2005年開始回落,之后受到金融危機影響出現(xiàn)了負增長;2010年隨著全球經(jīng)濟好轉(zhuǎn),全球半導體產(chǎn)值增長了34.4%,2011-2012年受歐債危機、美國量化寬松貨幣政策、日本地震及終端電子產(chǎn)品需求下滑影響,半導體銷售增速分別降為0.4%和-0.7%;2013年始,PC、手機、液晶電視等消費類電子產(chǎn)品需求不斷增加,全球半導體產(chǎn)業(yè)恢復增長,增速達4.8%,2015-2016年,銷售逐漸疲軟;2017年隨著新一代智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等下游的興起,全球半導體重回景氣周期。
從數(shù)據(jù)上看,根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù),2017年半導體銷售額高達4,122億美元,同比增長21.6%,創(chuàng)下歷史新高。存儲器同比增長61.5%,遠高于其他半導體成分9.9%的增速,印證了“存儲器是集成電路產(chǎn)業(yè)的溫度計和風向標”之說。根據(jù)WSTS、SIA、SEMI等多家產(chǎn)業(yè)協(xié)會和咨詢調(diào)研機構做出的發(fā)展評估,2018年半導體產(chǎn)業(yè)收入增速將達到7.5%左右,收入規(guī)模約為4,411-4,440億美元左右。
2.1.2、需求回暖帶動上游設備持續(xù)向好
理論上看,半導體設備與半導體產(chǎn)業(yè)進步呈現(xiàn)同周期規(guī)律,半導體產(chǎn)業(yè)離不開半導體設備的不斷創(chuàng)新,隨著制程的進一步提升,對于設備的要求也越來越高,這對于設備企業(yè)來說是難得的機遇。同時,技術的進步也帶動設備單價與研究壁壘的提升,龍頭企業(yè)擁有一定護城河,在發(fā)展過程中將做到強者恒強。即便如此,隨著摩爾定律逐漸逼近極限,海外企業(yè)在高端制程的研發(fā)進度將會放緩,這就為國內(nèi)半導體設備廠商提供了彎道超車的時間條件。
資本開支方面,全球主要半導體廠商2017年資本開支均保持上升態(tài)勢,有望達到723億美元,增長6.4%,根據(jù)IC Insights預測,2018年、2019年資本開支仍將持續(xù)上升,預計增長5.3%和6.4%。在此環(huán)境下,半導體設備有望受益于下游需求上升而持續(xù)其上行周期。
2.1.3、第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移如火如荼,大陸成為核心地區(qū)
縱觀歷史,全球半導體經(jīng)歷過兩次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,第一次發(fā)生在上世紀80年代,是美國向日本以家電行業(yè)為主導的裝配產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移,使得日本穩(wěn)固了其家電行業(yè)的地位。第二次則發(fā)生在上世紀90年代,得益于日本經(jīng)濟泡沫破滅,使其巨大資本開支難以維系,韓國和臺灣抓住機會,在強大資金的支持下,確立了在PC和手機端的全球芯片霸主的地位,臺灣更是看中了晶圓代工的市場,著力發(fā)展代工產(chǎn)業(yè),由此完成了第二次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移——由日本向韓國、臺灣地區(qū)的轉(zhuǎn)移。
從過往產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移過程來看,半導體全球級霸主的產(chǎn)生往往伴隨著新應用新市場的快速崛起和國家財政的大力支持。目前我國半導體產(chǎn)業(yè)正處于新一代智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等行業(yè)崛起的過程中,應用市場需求龐大;同時政府以多項文件、專項計劃大力支持,又通過大基金進行資本投入,使得我國兼具著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的兩大歷史條件,有望成為第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的最大受益者。
2.2、政策與大基金共抗海外技術壟斷
2.2.1、國外企業(yè)在半導體關鍵設備領域具有絕對優(yōu)勢
如前文所述,中國作為全球半導體行業(yè)最大的市場,本土產(chǎn)業(yè)鏈卻存在嚴重缺陷,與以美日為主導的國際企業(yè)相比仍相形見絀。國內(nèi)設備廠商與國際龍頭無論是在銷售規(guī)模還是在技術積累上都存在較大差距。例如在2016年,以CVD、刻蝕機等設備為主要業(yè)務的美國應用材料公司設備收入高達76億美元,而同期我國半導體設備銷售額僅為425億元,約合64億美元,不及全球龍頭一家公司的收入規(guī)模。
具體來看,目前世界集成電路設備制程正處于7nm的研發(fā)與14nm的批量生產(chǎn)階段,而中國還處在14nm的研發(fā)與65-28nm的生產(chǎn)階段,落后國際先進水平一到兩個世代,隨著下游需求的不斷增加和應用場景的日益豐富,高端產(chǎn)能擴張的需求將會快速上升,我國迫切需要走進先進制程。
2.2.2、國內(nèi)破局,政策與大基金發(fā)力國產(chǎn)設備崛起
由于半導體行業(yè)具有資金密集、技術密集的特點,也就造就了其政策驅(qū)動的特性。正如前文所提到的臺灣半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之路一樣,我國近年來出臺了一系列產(chǎn)業(yè)政策與國家發(fā)展基金,以促進半導體產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展。一方面說明改革迫在眉睫,另一方面彰顯國家對集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的決心。
早在2006年,國務院發(fā)布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》就確定了“極大規(guī)模集成電路制造技術及成套工藝”重大專項的地位,后簡稱“02專項”。自專項于2008年正式實施以來,我國在半導體設備領域?qū)崿F(xiàn)了刻蝕機等關鍵設備的從無到有,在55/40/28nm三代制程實現(xiàn)量產(chǎn),20-14nm制程取得突破,工藝水平快速提升5代,扭轉(zhuǎn)了工藝全套引進的被動局面。
此外,國務院于2014年6月發(fā)布的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》提出要突破集成電路關鍵設備,研發(fā)光刻機、刻蝕機等關鍵設備,增強產(chǎn)業(yè)配套能力。2015年5月,國務院印發(fā)《中國制造2025》,明確提出在2020年之前,90-32nm設備國產(chǎn)化率達到50%,2025年之前,20-14nm設備國產(chǎn)化率達到30%,并明確將集成電路放在發(fā)展新一代信息技術產(chǎn)業(yè)的首位。2016 年5 月,國務院印發(fā)《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》,提出要加大集成電路的技術攻關和推廣力度,為我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級和國家安全提供保障。2016年12月,國務院印發(fā)了《十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,部署了包括集成電路發(fā)展工程在內(nèi)的21項重大工程。在2018年政府工作報告中,政府首次將集成電路放在重點推進產(chǎn)業(yè)的首位,彰顯對集成電路發(fā)展的決心,為市場打下了一劑強心針。
資金方面,2014年9月,在財政部和工信部共同推動下,國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(簡稱“大基金”)正式成立,首期募集資金規(guī)模達1387億元。據(jù)國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司總裁丁文武先生介紹,截至2017年底,國家大基金共投資49家企業(yè),累計有效決策投資67個項目(其中包括約24家上市公司),累計項目承諾投資額和實際出資分別達到1188億元和818億元,分別占一期募資總金額的86%和61%,大基金一期已基本投資完成。
《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》的發(fā)布和國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金的成立,使得集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成國內(nèi)各行業(yè)中最為完備的政策支持體系,集成電路產(chǎn)業(yè)迎來了大發(fā)展時機。
大基金的投資范圍包括集成電路的整條產(chǎn)業(yè)鏈,其中制造、設計、封測、設備材料各環(huán)節(jié)投資占比分別為63%、20%、10%、7%,主要投向了中芯國際等集成電路制造環(huán)節(jié)廠商。制造環(huán)節(jié)位于產(chǎn)業(yè)鏈偏下游位置,在加大制造業(yè)投資、擴大產(chǎn)能的同時可以加速帶動上游產(chǎn)業(yè)擴張,重塑全產(chǎn)業(yè)鏈架構使得國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的虛擬IDM模式不斷完善。
近日,大基金二期募資也已經(jīng)啟動,擬募資1500-2000億,有望在設備制造、芯片設計和材料領域加大投資,抓住國內(nèi)產(chǎn)能擴張的時間窗口,進一步串聯(lián)整條產(chǎn)業(yè)鏈。同時,考慮到資金具有的放大效應,其將會通過大基金、地方基金、社會資金以及相關的銀行貸款等債券融資,按照1:3的撬動比例,撬動社會資金4,500億至6,000億元。外加大基金一期及其撬動的社會資金,國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金總募集規(guī)模有望達到一萬億元。
2018年3月底,財務部等三部門下發(fā)《關于集成電路生產(chǎn)企業(yè)有關企業(yè)所得稅政策》,定向扶持集成電路制造產(chǎn)業(yè),該政策將對2018 年1 月1 日后投資新設集成電路生產(chǎn)企業(yè)或項目:①線寬小于130 納米且經(jīng)營期在10 年以上的,第1-2年免征企業(yè)所得稅,第3-5年按25%法定稅率減半征收企業(yè)所得稅;②線寬小于65 納米或投資額超過150 億元,且經(jīng)營期在15 年以上的,第1-5 年免征企業(yè)所得稅,第6-10年按25%法定稅率減半征收企業(yè)所得稅。此政策一方面通過對國內(nèi)制造業(yè)企業(yè)的直接減稅,使得盈利能力可獲得較大程度的提升;另一方面有望進一步激發(fā)制造企業(yè)產(chǎn)線投資積極性,強化上游設備需求,擴大設備市場規(guī)模。
在政策與資金的共同推動下,國產(chǎn)設備發(fā)展取得了長足的進步:以02專項實施最早的硅刻蝕機為例,于2003年啟動時,與國外相差20多年的差距;經(jīng)過這些年的發(fā)展和國家專項的大力支持,北方華創(chuàng)每一代的設備推出后,差距都在縮小。2016年14nm的刻蝕機進入生產(chǎn)線時,技術差距基本縮小到2-3年。
2.3、國內(nèi)建廠潮帶來行業(yè)機遇
我們統(tǒng)計了23個國內(nèi)目前正在進行或計劃進行的12寸晶圓廠建廠計劃,其中內(nèi)資晶圓廠13個,外資晶圓廠10個,制程工藝水平高至14nm,低至150nm,應用包括了存儲、驅(qū)動、代工等領域,覆蓋面極其廣泛,新增月產(chǎn)能合計達到了156萬片。
2.3.1、三大類設備占據(jù)超七成的晶圓設備需求
在設備投資中,80%的比例為晶圓制造設備,測試設備和封裝設備分別占9%和6%,剩余5%為凈化系統(tǒng)等其他設備。在晶圓設備中,光刻、成膜和刻蝕設備占比最高,可分別達到30%、20%和25%。
2.3.2、建廠潮將為國產(chǎn)設備帶來超過250億的市場空間
基于國內(nèi)各類設備投資金額占比和國產(chǎn)化率趨勢,保守估計三大核心設備國產(chǎn)化率以每年增加1個百分點的速度穩(wěn)步提升,其他非核心設備使用與薄膜設備同樣的國產(chǎn)化率,即對2018年至2020年的國產(chǎn)化率做出如下預測:
結(jié)合我們之前做計算的建廠潮帶來的設備投資額,我們推算出2018至2020年國產(chǎn)設備需求至少可以達到84億、102億和72億元,三年合計可達到至少258億元的市場規(guī)模。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的不斷進行和新建產(chǎn)線的持續(xù)披露,預計將會有更大的銷售規(guī)模。
2.4、政策資金支持人才培養(yǎng),研發(fā)投入成為企業(yè)制勝關鍵
同樣,半導體的技術密集型特點也體現(xiàn)在人才的積累與研發(fā)投入上?!秶壹呻娐樊a(chǎn)業(yè)推進綱要》同樣提出,要加大人才培養(yǎng)和引進力度,為集成電路人才引進提供經(jīng)濟保障,加大集成電路領域優(yōu)秀人才的支持力度?!吨袊圃?025》也將“人才為本”作為了基本方針之一。
根據(jù)2017年5月工信部軟件與集成電路促進中心(CSIP)發(fā)布的《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書(2016-2017)》,到2030年我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模將擴大5倍以上,目前相關從業(yè)人員總數(shù)不足30萬人,需要70萬人才能填補人才總量的缺口。《白皮書》認為我國集成電路產(chǎn)業(yè)人才供給與產(chǎn)業(yè)增速存在不匹配現(xiàn)象,僅依托高校不能滿足發(fā)展需求,要做到“產(chǎn)學研”融合培養(yǎng)。
2017年10月,國內(nèi)晶圓代工龍頭中芯國際成功聘用原臺積電自身研發(fā)處處長、三星研發(fā)部總經(jīng)理梁孟松作為公司聯(lián)席CEO。梁孟松在三星就任時期,曾幫助三星從28nm制程到14nm制程的飛躍,快速完成對老東家臺積電的趕超。足見具有豐富經(jīng)驗的科研工作者在促進半導體技術發(fā)展中起到的關鍵性作用,而引進海外人才也成為我國半導體設備企業(yè)可行之路。
在設備市場上,美國半導體設備龍頭應用材料在2017財年投入17.74億美元作為研發(fā)費用。從2005至2017財年,研發(fā)費用對收入占比也始終保持在14%左右,尤其是在營收大幅下降38.3%的2009年金融危機時期,研發(fā)費用占比反而有所提升,達到18.6%,公司一直把新產(chǎn)品研發(fā)作為公司重要的發(fā)展戰(zhàn)略。尤其在近年先進世代線技術發(fā)展的過程中,公司加大了研發(fā)投入,在2017年同比增長了15%,達到金融危機以來最大增速。全球光刻機霸主ASML也同樣注重研發(fā),近十年來研發(fā)費用率始終保持在16%左右,并且為了配合先進世代線的發(fā)展,同樣在近兩年開始加大研發(fā)投入力度。
參考后文中國際半導體設備龍頭對研發(fā)的重視我們認為,研發(fā)是驅(qū)動半導體設備企業(yè)發(fā)展的核心。而對于技術并不足夠成熟的國內(nèi)企業(yè),為了高速發(fā)展完成趕超必須大力投入研發(fā),犧牲的利潤換來的將會是未來更大的增長。
3、國產(chǎn)設備短期受益于建廠潮,長期受益于國產(chǎn)化率提升趨勢
3.1、新增產(chǎn)能精度增速開始降低,中低端需求仍然存在
隨著摩爾定律逐漸逼近極限,海外企業(yè)在高端制程的研發(fā)進度將會放緩,這就為國內(nèi)半導體設備廠商提供了彎道超車的時間條件。
摩爾定律是由英特爾(Intel)創(chuàng)始人之一戈登?摩爾于1965年提出的“集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目,每隔18個月就翻一倍”,多年來一直被半導體界奉為金科玉律,但是近年來隨著制程進入20nm以下,逐漸逼近現(xiàn)有工藝以及材料物理的極限,提高制程的難度和成本都開始飛速抬升。而為了延續(xù)半導體產(chǎn)品的性能提升以及成本下降,代工企業(yè)已經(jīng)開始通過根據(jù)產(chǎn)品需求合理搭配技術,并升級封裝工藝以完成“超越摩爾”的目標。臺積電以16nm制程工藝搭配自主開發(fā)的InFO WLP技術提供的更薄更小的封裝方案,擊敗三星的14nm制程工藝獨吞A10 訂單,就是一個經(jīng)典案例。
目前國內(nèi)對先進制程的掌握程度并未達到國際先進水平,代工龍頭中芯國際也還處在28nm成熟制程的爬坡與14nm制程的攻堅階段,而國際代工龍頭臺積電已經(jīng)完成了10nm的量產(chǎn)爬坡,并已開始7nm的量產(chǎn),國內(nèi)在先進制程的能力不足使得擴產(chǎn)主要集中在中低端制程領域。
另一方面,雖然從理論上講高制程帶來了更低的開關能耗和更快的運行速率,但隨著研發(fā)難度和生產(chǎn)工序的增加,制程演進的性價比提升趨于停滯,造成了“28nm 長制程”的現(xiàn)象。20nm和16/14nm制程的成本一度高于28nm,這是摩爾定律有效運行60多年來首次遇到制程縮小但成本不降反升的問題。
根據(jù)我們統(tǒng)計,在國內(nèi)已披露的23條新增晶圓廠中,除去尚未披露制程規(guī)模的廠商,具有28nm以上(不含28nm)制程生產(chǎn)計劃的晶圓產(chǎn)線只有6家,總計劃投資額約合2,846億元,僅占全部投資額的29%。
3.2、半導體行業(yè)正處于周期性向成長性轉(zhuǎn)變的過程中
半導體作為電子產(chǎn)業(yè)鏈的上游行業(yè),其周期性的供需兩端分別來自于下游各行業(yè)需求的波動和上游集成電路供給的波動。而此集成電路的供給又成為了半導體設備的需求端,而下游電子產(chǎn)業(yè)又受經(jīng)濟周期變動影響巨大,從而傳導至最上游為半導體設備帶來周期性。
為確定半導體周期性傳導關系,我們使用數(shù)據(jù)記錄周期更長的北美半導體設備制造商出貨額月度同比作為上游設備景氣度指標,下游半導體采用美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的半導體銷售額數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析與比較,我們發(fā)現(xiàn)以下趨勢:
2012年之前,半導體銷售額與設備銷售額具有明顯的周期性與相關性,同時半導體銷售總是先于設備到達周期的波峰或波谷,并且設備波動總是大于下游半導體銷售波動。2012年以后,兩者震蕩幅度明顯減小,周期性有所減弱。
從需求來看,在過去,半導體行業(yè)下游應用較為單一,需求變化與晶圓廠擴產(chǎn)的錯配
現(xiàn)象為行業(yè)帶來周期性波動。2012年起,智能手機迅速崛起,使得半導體市場由之前的單一市場驅(qū)動發(fā)展為智能手機+計算機的雙下游驅(qū)動,市場的分散化有效緩解了需求端的波動性。此外,2016年以來,智能手機從增量市場進入存量市場,出貨量表現(xiàn)出疲軟態(tài)勢,2018年以來國內(nèi)智能手機出貨量更是出現(xiàn)了負增長,而半導體銷售額卻以保持了20個月的連續(xù)增長,2018年一季度同比增速更是超過了20%,這也側(cè)面反映出新興市場的發(fā)展對半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動作用。
從供給端看,理論上講半導體銷售的變化對半導體企業(yè)資本自出和設備需求具有推動作用,但由于信息或訂單的傳導需要時間,導致半導體的拐點總是先于設備到來,例如在2001年9月,半導體銷售額同比降低44.6%,為當期最低增速,而半導體設備到了11月才到達底部;到2009年2月,受金融危機影響,半導體產(chǎn)業(yè)大幅下跌,與當年3-4月達到低點,而彼時設備行業(yè)還在下降過程中,并于4-5月觸及谷底;到了2010年,整個電子產(chǎn)業(yè)開始復蘇,市場需求帶動上游需求大幅增加,于當年2-3月達到增長高峰后回落,而半導體設備銷售額在5-6月進入頂部后開始回落。
全球半導體行業(yè)已經(jīng)不斷發(fā)展幾十年,半導體銷售規(guī)模從2001年的1,768億美元增長至2017年的4,122億美元,以5.4%的復合增長率持續(xù)增長著,但同時,龍頭企業(yè)始終保持著高于行業(yè)平均增速的增長速度,以晶圓代工行業(yè)龍頭臺積電為例,公司自2001年開始以13.7%的速度持續(xù)增長,市占率已經(jīng)在2017年達到了55.9%,此時第二名的格羅方德僅有9.4%,由于代工行業(yè)具有資金密集、技術密集的特點,使得行業(yè)壁壘高于大部分其他半導體環(huán)節(jié),也促使擁有技術和資金自給自足的特點加速市場份額的提升。
半導體作為一個歷史悠久的周期性行業(yè),在每一次供給端收緊的過程中都為行業(yè)整合帶來推動力。以存儲器龍頭三星為例,2008年金融危機時,DRAM價格暴跌就成,三星卻利用上一年利潤的118%進行產(chǎn)能擴充,并發(fā)起價格戰(zhàn)致使德國廠商奇夢達和日本廠商爾必達分別在2009和2012年破產(chǎn),爾必達后被美光低價收購;2011-2012年,DRAM市場熱度再次退去,三星卻又一次加大投資,兩年內(nèi)資本支出均不低于170億美元,在2013年行業(yè)復蘇前占得先機,并進一步擠出競爭對手,使得臺灣茂德于2012年破產(chǎn),華亞科于2015年被美光收購為全資子公司,自此業(yè)內(nèi)僅剩三星、SK海力士、美光三大玩家,其中三星和SK海力士占據(jù)75%的市場份額。
參考從1999年到2017年的半導體銷售額年度變化的波動趨勢我們再次發(fā)現(xiàn),整個半導體銷售額的波動逐年減小是一個長期的過程,波動幅度從2000年前后的50%,下降到2009年前后的41%,到2016年前后縮減到了20%。周期性有明顯的弱化。2018年以來,已創(chuàng)紀錄地連續(xù)三個月保持著20%以上的同比增長,成長性開始強化。
成長性的提升帶來行業(yè)持續(xù)的增長,而作為上游的半導體設備行業(yè)也開始了它的持續(xù)增長之路,北美半導體設備制造商銷售額自2016年10月份以來,已連續(xù)增長了18個月。根據(jù)SEMI預估,2018年全球半導體設備銷售額增速將達到9%,而隨著2017年中國晶圓廠開始大規(guī)模興建,中國將成為主要增長引擎,SEMI預測2018年年中國設備銷售額成長幅度最大,將同比增長49.3%,達到113億美元,成為僅次于韓國的第二大市場。大陸在設備行業(yè)景氣度持續(xù)提升和國內(nèi)需求爆發(fā)的雙重作用下所孕育的絕佳土壤,為設備企業(yè)帶來了生長機會。
3.3、短期受益于擴產(chǎn)需求,長期受益于國產(chǎn)化率提升
肥沃的土壤必然會為企業(yè)帶來做大做強的可能性,同時通過研發(fā)形成的技術優(yōu)勢也是企業(yè)發(fā)展的關鍵。
目前以北方華創(chuàng)、中微半導體、盛美半導體等為代表的主要半導體設備國內(nèi)廠商已經(jīng)在多類產(chǎn)品上實現(xiàn)了批量生產(chǎn)和測試。我國總體工藝水平28nm的國產(chǎn)設備覆蓋率已經(jīng)達到了17%-18%,刻蝕機、離子注入機、PVD、CMP等16種關鍵設備以經(jīng)過大產(chǎn)線考核,光刻機突破90納米曝光分辨率,另外有9項應用于14nm的國產(chǎn)設備開始進入驗證階段。
與此同時,國產(chǎn)設備的客戶接受度也在不斷增強,在2017年統(tǒng)計的主流65-28nm客戶不定量的采購的12類設備清單中可以看到,總采購量已經(jīng)超過了200臺,今年將會進一步提升。
我們認為,國內(nèi)半導體設備企業(yè)在2018至2020年的成長主要來自于國內(nèi)產(chǎn)能擴張所帶來設備需求的被動拉動,根據(jù)我們先前的統(tǒng)計、測算與假設,2018年至2020年在建的28nm及以下制程的產(chǎn)線共有17條,總設備投資額分別為1,257億元、1,182億元和563億元,根據(jù)28nm設備國產(chǎn)化率17%-18%,假設這部分設備國產(chǎn)化率水平達到20%,那么將會分別帶來251億元、236億元和113億元的國產(chǎn)設備市場空間。
而隨著國家政策與資金的持續(xù)支持,以及不斷加強的研發(fā)投入,國內(nèi)半導體設備企業(yè)將有望在高端制程中取得不斷突破,例如北方華創(chuàng)已將10nm、7nm前沿關鍵技術的研發(fā)定為公司重點工作之一。設備企業(yè)在追趕的過程中將持續(xù)推進設備國產(chǎn)化率的提升,以完成中國制造2025所定下的目標:在2020年之前,90-32納米工藝設備國產(chǎn)化率達到50%,2025年之前,20-14納米工藝設備國產(chǎn)化率達到30%。這將為整體行業(yè)帶來第二波成長機會。
4、綜合型VS專業(yè)型,探索不同戰(zhàn)略選擇的共通之處
半導體設備公司可分為覆蓋多種設備的綜合型公司以及專注某些細分領域的專業(yè)型公司,兩者在產(chǎn)品結(jié)構、并購風格上有所不同,但對研發(fā)投入和自主創(chuàng)新的態(tài)度高度一致。下面分別以AMAT和北方華創(chuàng)作為綜合型設備商代表,以ASML和中微半導體作為專業(yè)型設備商代表,分析其發(fā)展路徑。
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