半导体简史:美国削减成本,逐渐失去领先优势

半导体简史:美国削减成本,逐渐失去领先优势,第1张

如今的美国仍是半导体行业发展的优势者,在半导体产业发展之初,美国是如何发展并获得如今的地位?ICViews编译了美国半导体发展的简史,期望从美国半导体的发展历程中找到一些答案。

早期的美国产业政策为各种参与者提供了角色:小公司在技术前沿进行试验,而大公司追求流程改进,来扩大这些创新的规模。美国政府的需求确保了实验在财政上是可行的,而技术转让规定确保了大公司和小公司共享进步。重要的是,定期采购为企业提供了继续迭代所需的流动性,而无需依赖大规模的一次性产品。这种工业政策鼓励创新,确保小公司能够获得国内大规模生产创新设计的机会,同时允许大公司获得大规模生产这些创新设计的好处。

随着行业的成熟和竞争环境的变化,美国政策框架也发生了变化。

自20世纪70年代以来,产业政策逐渐被轻资本的“科学政策”战略所取代,而庞大的龙头企业和轻资产创新者已经取代了一个由大小生产型企业组成的强大生态系统。虽然这一战略最初取得了成功,但它已经造成了一个脆弱的体系。如今,半导体行业一方面受到脆弱的供应链的约束,这些供应链仅为少数拥有庞大资金链的公司量身定制,另一方面又受到许多轻资产设计公司的约束。

尽管美国半导体行业在上世纪90年代重获主导地位,但由于这种政策方针,导致如今美国半导体行业的技术和商业优势比以前更加脆弱。随着台积电的崛起超过英特尔,美国已经失去了前沿技术,美国企业面临着关键的供应瓶颈。疫情暴露出的供应链问题表明:半导体作为一种通用技术,在几乎所有主要供应链中都发挥着作用,且半导体生产是一个至关重要的经济和国家安全问题。虽然政策可以发挥明显作用,但对于技术进步的过程又有其限制性,支持新思想的发展,而不是将新技术转向资本。制程技术的创新是一种实践的过程,需要不断建立与营运新的生产线。但在美国的低资本环境中,半导体产业很难达到边做边学。

半导体供应链的每个部分都有技术创新,并受益于多样化的参与者和动态的劳动力市场。劳动力不仅是技术前沿的成本中心,而且是创新过程的关键投入。在解决目前的短缺问题时,政策制定者应该认识到半导体产业政策的教训,创建一种强劲竞争生态系统来激励创新。

在半导体行业成立之初,美国政府利用产业政策和科学政策帮助培育了半导体企业的多样化生态。财政支出为这个高度投机的行业提供了必要的流动性。为了保持创新和充满活力的竞争生态系统,战略也需要持续的干预。

美国美国国防部(DoD)使用采购协议和准监管措施来确保公司的生态系统和技术进步的广泛传播。美国政府合同为早期的公司创造了一个现成的市场,美国国防部渴望扮演第一客户的角色。由于确信会有大规模半导体生产的需求,对于许多早期的小公司来说产能投资在财务方面是可行的。

作为许多公司的核心客户,美国国防部对行业的最新技术发展有着清晰的看法,并利用这种看法直接促进公司和研究人员之间的对话和知识共享。与此同时,“第二来源”合同要求美国国防部购买的任何芯片都必须由至少两家公司生产,将采购与技术转让联系起来。美国国防部甚至要求贝尔实验室和其他大型研发部门公布技术细节,并广泛授权他们的技术,确保所有可能与美国国防部签约的公司都能获得创新的基石。

这一体系加快了行业的创新步伐,并迅速蔓延。政府采购协议确保了投资者的支出意愿,而且也增加了用于重复生产的资本货物的支出,从而帮助流程得到显著改进。与此同时,工人在整个系统中自由流动,可以在一家公司获得的知识应用于改善其他公司的生产流程。

在这种竞争环境下,结合那个时代的反垄断做法,鼓励大公司发展大型研究实验室,鼓励小公司进行疯狂的实验。成功的实验帮助创建了新的大公司,或者被已经存在的大公司扩大规模。来自美国国防部的行业指导帮助推动技术向新的方向发展,同时保持行业产能的一致性和针对性。至关重要的是,这一战略在隐性上优先考虑的是整个板块新技术的发展,而不是让任何一家公司的收入最大化或成本最小化。如果公司需要投资并持有资本货物的话,也有融资的渠道。政府保护这个行业不受所谓的“市场约束”的影响,以便产业把重点放在创新和生产上,而不是狭义的经济成功上。

然而,到20世纪60年代末,行业发展迅速,导致政府采购以及政府通过第二源合同等实施准监管的能力已经变得相对不重要了。20世纪40年代末,半导体行业的存在是以军事采购为基础的,但到60年代末,军事采购在市场中所占的比例不到四分之一。

20世纪70年代:蓬勃发展的商业市场

这一时期,尽管美国政府采购和指导相对不重要,但由于商业应用的繁荣和缺乏严肃的国际竞争,美国国内半导体公司迎来了黄金时代。

虽然产业政策促进了早期的创新和产能建设,但在20世纪70年代,政策的相对缺失却几乎没有被注意到。可以肯定的是,政府采购在20世纪70年代仍然发挥了一定的作用,但随着私营企业开始将电子产品纳入其供应链,它们成为了更重要的采购商。开始大规模生产计算机也与半导体的发展有着共生关系,因为芯片的需求推动了封装和集成的进步。

事实上,美国国防部的优先级和商业客户的优先级出现了分歧。美国国防部为特定的军事问题寻找合适的解决方案,尤其是基于非硅的或宇宙级的半导体的开发,这些涉及的商业应用很小。政府和半导体公司都认识到,这个行业不再需要直接指导。所以,双方的需求开始出现分歧。

在20世纪70年代,蓬勃发展的非国防市场意味着成功的小公司和大公司在没有政府支持或协调的情况下也能共存。技术的改进转化为工艺的改进,后者反过来又推动了前者的进一步改进。MOS IC、微处理器、DRAM等新发明将行业推向了新的高度,并递归式地提出了进一步的创新路径。

在普遍繁荣和创新的环境下,半导体展现出作为通用技术的重要性,在整个经济中都得到了广泛应用。尽管美国的大型研究实验室以及制造部门持有了大量资产,但在国际上缺少竞争以及市场的蓬勃发展确保了无论是在创新还是利润方面,大多数投资最终都是可行的。

20世纪80年代:国际竞争激烈

然而,这种竞争环境所带来乐观情况在上世纪80年代被打断,当时,在日本国际贸易产业省的产业政策指导下,美国将市场和技术主导地位拱手让给了日本企业。

美国政府最初不得不创建半导体市场,而日本能够围绕一个快速增长且已经存在的市场制定产业政策。因此,日本能够采取比美国严厉得多的建设基础设施的政策,协调计算机和半导体领域的合资企业,因为日本知道自己的产品有现成的商业市场。虽然政府支持和协调投资的战略与美国在五六十年代使用的战略相同,但用于实施该战略的战术是为适应上世纪80年代的竞争环境而量身定做的。

来自日本的竞争对美国公司产生了巨大的影响。在随后的市场动荡中,许多人永久退出了DRAM市场。行业还成立了倡导小组来进行生产协调,并游说政府对关税和实施贸易政策进行干预。半导体工业协会游说要对日本的“倾销”采取保护措施,同时成立了半导体研究公司,组织和资助与商业市场相关但与美国国防部无关的半导体开发方面的学术研究。半导体制造联盟由行业成员与美国国防部共同资助,一开始的目的主要是用较早期的产业政策推动企业之间的横向合作。但是,为了成本的最小化,联盟很快就把重点转向供应商与制造商之间的垂直整合上面。

落后的半导体已经成为商品,可互换,并根据单位成本进行判断。由于技术和经济因素的共同作用,传统的垂直整合公司在20世纪80年代开始解体。鉴于当时美国的经济形势,在竞争激烈得多的全球市场上,人们几乎没有兴趣投资于低附加值活动的产能。

相反,大公司吸纳了小公司仍然拥有的生产力,创建了大企业集团。MOS晶体管作为行业主导设计的出现,公司开始采用类似的设计原则,使专攻制造的“代工厂”变得经济。随后的垂直解体导致了大型、垂直整合的企业集团的出现,与专注于设计的小型“无晶圆厂”公司共存,这些公司进行设计,但不生产芯片。理论上,这些“无晶圆厂”公司在追求创新设计策略的同时最小化成本,且保留了灵活性。20世纪90年代,随着美国公司开创新的产品类别,日本公司面临来自韩国的竞争,美国行业对这一战略的接纳导致了市场份额的复苏。

在政策方面,美国从未回归到国内产业政策。相反,国外产业政策计划的成功是国内整合、垄断、贸易保护主义以及科学研究资金合力来实现的。

20世纪90年代:科学政策,而非产业政策

20世纪80年代本行业面临着技术和竞争环境的变化,90年代则见证了美国新的“科学政策”走向高潮。20世纪90年代,无论是美国过去采取的那种政策,还是更多受到日本通产省影响的做法,美国都没有重返产业政策,而是将“科学政策”的引入视为政府在半导体制造领域采取行动的新范式。科学政策的重点是促进与公司个体的公私合作,让行业研发与学术研发更紧密地结合,保证研究力量的广泛性,形成可支持轻资产运营的创新型公司的行业结构。

政策目标从创建一个具有强大供应链的强大竞争生态系统转变为创建公私机构,以协调研究人员、无晶圆厂设计公司、设备供应商和大型“冠军企业”之间的复杂切换。这样一来,没有企业需要在研发上投入过量的资金,从而保持全球成本竞争力,而政府也可以避免大规模投资支出。下面的图表来自于半导体行业协会制作的1994年美国国家半导体技术路线图,展示了科学政策背后的策略:

“科学政策”的中心主题是非冗余的效率,这与早期的产业政策侧重于冗余和重复,形成对比。早期产业政策大大加快创新步伐,并确保了单个公司的失败不会影响供应链的稳健,但这确实意味着大量的重复投资。尽管这种方法有助于推动流程改进的采用,静态股东价值最大化表明,这种重复在经济上太浪费了。

过去几十年的产业政策促进了大规模就业,这是创新的核心驱动力。而20世纪90年代的“科学政策”为了最低效率而避免了这种做法。员工频繁更换公司,边做边学是创新的核心途径。事实上,《经济地理》中的“非交易的相互依赖”文献在一定程度上解释了半导体行业工人群体的融合对该行业的快节奏创新是多么重要。虽然在一个地方保持大量的工人是许多进步的关键,但在这个新的竞争环境中,这被视为一种浪费。劳动力在单位成本中占有相当大的比例,企业相信,如果他们能有策略地缩小规模,全球竞争力就会恢复。

在半导体行业的早期,相对价格不敏感的政府合同占总销售额的很大一部分,这种低效率被看作是创新的成本。随着外国竞争对手的加入,成本敏感的商业市场成为半导体的主要买家,这种能力的复制似乎像是一个纯粹的成本中心,对很多公司却没有什么好处。对盈利能力的担忧意味着要确保重复的工作要尽可能少,以便在对价格敏感、竞争激烈的环境下控制成本。这造成了一个集体行动的问题,即削减开支符合每个企业的利益,但这样做进一步恶化了美国企业的创新能力。

在20世纪90年代,美国政府没有回到产业政策,而是选择了成本低得多的科学政策项目。理想情况下,“科学政策”将允许政府协调企业相互矛盾的节约愿望,而不会在技术上进一步落后。然而,为了符合时代精神,美国政府也在努力节约,不会为产业政策在新的竞争环境中取得成功提供所需的大规模财政支持。

相反,政府将花费更少的钱,并尝试开创一种劳动分工,允许所有参与者在不牺牲技术前沿的前提下削减成本,以追求利润。为此,它一方面资助学术研究实验室的研发,另一方面资助产业集团将研究转化为商业能力。在某种程度上,这进一步降低了单个公司的研发投资,因为进步只创造了最小的竞争优势。这种结构没有建立具有重叠供应链的生态系统,而是形成了一种分工,每家企业与机构都负责一个明显可分割的单独部分。同时,宽松的贸易政策与密切的贸易网络,让企业能更经济地进入无工厂模式,发展轻资产战略。目的是通过解决一个集体行动问题,减少整个系统的冗余,从而为公共和私营部门以最经济的方式重新夺回技术前沿。

在短期内,这个策略奏效了!到上世纪90年代末,美国半导体和其他技术领域的投资普遍繁荣,美国成功地恢复了技术优势。这个行业得以在保持国际竞争力的同时,又不需要国内产业政策大规模财政支持的情况下进行创新。大多数公司个体把研发重点集中在生产过程开发的下一两个节点上,而更长期的研究则是由政府资助的学术研究人员来组织。产业团体介入,将这种学术研究转化为商业行为,并在很大程度上消除了研发和生产的重复劳动成本。大型集中的研究实验室被掏空,供应链变得更狭隘,仅针对少数核心公司的研究需求。

21世纪:互联网泡沫破灭和收益递减

然而,这种策略的短期成功是以巨大的长期成本为代价的。劳动力和资本的冗余有助于确保公司能够快速改进内部化流程,同时也培训下一代工程师和技术人员。虽然从单一时期股东收益静态最大化的角度来看,这种重复可能是多余的,但它对确保长期创新轨迹至关重要。“消除冗余”和“增加脆弱性”是同一枚硬币的两面。

从长期来看,劳动力和资本投资不足会在某些方面显现出来,无论是在资产负债表上,还是在创新能力上,或者两者兼而有之。就目前情况而言,美国有可能失去其在尖端设计方面的优势,而且在尖端制造领域的霸主地位已在很大程度上被台积电夺走。将投资过程中的一部分分配给每家公司可能会使每家公司的资产负债表看起来更加稳健,但由于持续的投资不足,整个行业已经变得更加脆弱。数十年的劳动力成本最小化使得熟练技术人员和工程师的数量减少,而数十年的产能投资不足也阻碍了国内企业应对目前劳动力短缺的能力。

该行业目前的问题是科学政策战略的长期自然结果,该战略在上世纪90年代末和21世纪初似乎非常成功。整合和垂直整合的驱动力集中在学术实验室的长期研究、庞大的“冠军企业”和轻资产的“无晶圆厂”创新者,创造了一个摇摇欲坠的竞争生态系统。

由于这些冠军企业在竞争格局中占据的比例非常大,它们的研发优先级和中间投入需求为整个行业设定了条件。像英特尔这样的大买家可以或明或暗地利用他们的相对垄断权力,围绕他们的需求来构建供应链。当更广泛的经济需求发生转变时,例如疫情爆发以来,这些脆弱的供应链很容易出现问题。这种脆弱性是供应链优化的结果,但这种优化针对的是短期盈利能力以及消除冗余,而不是针对整个经济的需求。

无论是有意还是无意,这些大型也会围绕自身的财务需求和计划来制定技术发展道路。因此,学术实验室的研发与税收优化和私营企业单位成本最小化相结合的政策组合,创造了重大的技术路径依赖。与此同时,从技术意义上讲,这些企业“太大而不能倒”:如果它们错过了流程改进,同样规模的国内竞争对手的缺席意味着整个行业都错过了这一进步。在这个意义上,技术政策作为一个整体被委托给了私营行为者。

从研发到生产的过程,也出现不一致的反馈。科学政策的关键是将知识产权的创新与生产过程的创新分开;也就是说,科学政策优先考虑研究、设计与创意,而不是实施、生产与投资。因此,专注于设计的无工厂公司兴起,并将制造外包给海外的代工厂。

然而,把研发放在首位反而会降低创新的速度。单是补贴研发跟激励离岸外包没有什么区别:政策奖励的是知识产权的发展,而不是有形资产的所有权。问题在于,过程改进来自于新物理资产所包含的新技术的实施。“边做边学”是技术创新的关键部分。优秀的工程师希望对供应链每一个环节的生产过程的每一个步骤都进行创新。前沿设计的离岸和外包生产给流程周围引入了一个黑箱,导致收益无法实现最大化的类似问题无法得到纠正。只把焦点放在研发上,会把这些过程改进的发展离岸化,导致国内的生产商吃不饱,同时还阻碍了劳动力开发新技能。

学术研究偏离了商业化的道路,无法驱动产业的创新。考虑到学术研究往往围绕着与当前生产相关性低的问题展开,因此有时无法为现有技术的替代应用或替代过程驱动的创新路径提供见解。由于科学政策让这个群体负责整个行业的长期创新战略,这一盲点不能被忽视。事实上,摩尔定律的失败,以及在许多应用中为异质芯片设计独特的转变,这些都很好地说明了创新在任何时候往往都暗示着技术发展存在。

数十年来在工业产能和就业方面的投资失败,造成了美国企业高度依赖外部制造工厂的局面。台积电目前投资于一家中国台湾本土制造工厂的计划,表明该公司试图通过收购来解决这个问题,而不减少我们对单一供应商提供领先设计的依赖。相反,我们应该回顾半导体生产初期的产业政策 历史 ,重新夺回技术前沿,在供应链的每一个节点上推动创新。

如今,美国面临着半导体短缺和创新能力减弱的问题,政策制定者正考虑采取严肃的干预措施。虽然现在解决目前的短缺可能已经太晚了,但可以防止下一次短缺。美国两党对基础设施支出的广泛支持、疫情后重建得更好的必要性,以及对半导体采购的国家安全担忧,都应该鼓励政策制定者认为,现在正是进行雄心勃勃的改革的时候。如上所述,半导体产业政策的 历史 为如何最好地创造高就业、技术创新和强大的国内供应链提供了许多经验教训。

历史 表明,科学政策是产业政策的必要补充,但本身是不够的。协调研发是任何解决方案的必要组成部分,但并非全部解决方案。为了获得工艺改进,并确保劳动力具备在技术前沿 *** 作的足够技能,该行业需要看到持续的产能扩张。然而,正如我们之前所显示的,在低需求环境下,私营企业明显不愿进行不确定的投资。产业政策,通过结合政府采购和融资担保、直接融资等方式,是为该行业提供充足流动性的唯一途径,以确保产能扩张足够快,该行业保持在技术前沿。同时,政府有财政能力让国内企业生产落后的半导体产品,以保障国家安全和供应链的d性理由。从长远来看,以股东最大化为目标的产业外包政策尚未形成。

同样重要的是要认识到强劲的经济需求和因此而紧张的劳动力市场,特别是半导体生产的劳动力市场,对这些政策的成功至关重要。由政府主导的强有力的投资建设将为各种经验和技能水平的人创造良好的就业机会。这将创造高技能的劳动力,以及驱动有意义的过程改进的边做边学的充足机会。在高技能、高资本密集度的行业,劳动力几乎就像另一种形式的资本商品,为投资支付明显的红利。然而,在缺乏足够的就业机会的情况下,这些专业技能会随着工人转向其他行业而消失。这并不是说提高劳动力技能就足够了:如果立法创造了培训项目,却没有同时创造必要的就业机会和投资,那么很快就会弄巧成拙。

在半导体和其他关键行业的产业政策所需的资金投入规模上,一些人可能会犹豫不决。这是一个巨大的市场,有着巨大的价格标签,现代制造工厂的成本高达数十亿美元。然而,半导体是一种关键的通用技术,几乎进入每一个供应链。大规模的产业政策可以防止瓶颈时期拖累经济增长,同时为国家安全需求创建一个强大的国内供应链。相对于最初对半导体技术的投资,回归产业政策的成本要高得多,但回报会更高。作为4万亿美元基础设施或两党供应链法案的一部分,振兴落后和领先的行业,并恢复一个强大的竞争生态系统,是一项不容错过的好投资。

政策目标很简单:制定一个扩大的产业政策工具包,以鼓励创新、国内劳动力市场紧张以及维护关键的供应链基础设施。半导体作为一个产业,由于投资规模和所需的工作岗位,是制定这些政策工具的理想起点。重建一个强劲的创新环境,也将有助于美国持久地回到技术前沿,并创造就业和投资,在未来几年带来回报。半导体在现代工业经济中发挥着至关重要的作用,它们的技术路线太重要了,不能以短期盈利能力为指导。政府有机会也有责任利用产业政策在下一次短缺发生之前阻止它,同时确保美国保持其在技术前沿的地位。

众所周知,这两年因为中兴、华为事件,所以国产半导体国产替代被大家喊得越来越凶。当然事实也确实是如此,毕竟半导体是目前 科技 领域最不可或缺的高 科技 ,一旦被人卡脖子,只有掌握在自己手中,才能不被人卡脖子,那么国产替代的机会在哪里?可以从两个方面来看

一、从技术难度低的先发展起,比如封测

我们知道半导体尤其是大家常说的芯片,有三个主要流程,分别是封测、制造、设计。其中封测的门槛最低,国内也表现较好。

所以我认为国产替代,首先是从封测开始,因为门槛低,同时封测属于相对来讲劳动密集型的,这样国内是有优势的,另外大陆也有封测三强,台湾日月光更是全球第一封测企业。

二、再发展制造业,这个是基础

而在封测之后,再要发展制造业,毕竟制造业都是基础,目前国内技术最落后的,其实说起来还是制造,像封测、设计领域其实较之国际水平,并不差,但制造就差多了。

以台积电为例,目前已经进入7nm,今年会是5nm,但中芯国际才14nm,离5nm至少3-5年吧,并且台积电还在进步,3-5年之后,中芯国际肯定追不上,只能达到台积电现在的水平。

而设计领域是目前国内企业最多的,毕竟设计门槛说高不高,说低不低,在使用ARM、RISC-V等构架之后,设计门槛低多了,再加上投入也少,直接设计出来交给代工企业来生产,这就行了。

所以总体来看,半导体国产替代其实各个环节都是机会,毕竟目前在所有领域都是较为落后的,甚至上下游的材料,设备方面都落后,所有的企业在任何领域,有扎实的基础,都会迎来大发展的。

半导体行业在2019年日子并不好过,整个行业的公司业绩都不太好,严重依赖半导体行业的韩国人均GDP还出现了下降,半导体需求低迷,各类芯片出货量大幅下降,产业链的各个环节都受到了明显的影响。

但随幐5G时代的加速到来,将成为半导体行业拐点的催化剂,5G网络需要全产业链的支撑,包括5G基站、高速PCB以及相关的元器件,5G建设期大概三至五年,会首先带来相关行业的需求复苏。而由5G带来的技术升级,对相关新应用的的驱动,将会带来半导体行业的拐点。

未来几年,半导体行业将会重新进来景气周期,在这个过程中,整个产业链都有望获得复苏,从而带来预期差修复机会,对各细分行业的龙头公司来说,更有可能分享到行业增长的红利,从而带来业绩驱动和估值提升的双重利多预期。

挖掘半导体行业的机会,主要从这几个角度来思考:

第一,是芯片设计行业,芯片设计行业属于芯片产业链中的高附加值部分,包括高通、华为海思、三星、ARM、英特尔等公司,主要就是抢占了芯片设计制高点,通过积累的技术专利,最大化获得行业红利。在A股上市公司中,也有部分芯片设计公司,虽然不能与国际 科技 巨头抗衡,但在各自的细分领域具有明显的垄断优势。

第二,是国产化替代,虽然国内有些半导体公司,实力和美国先进公司尚有一定差距,但从过去几年的情况来看,未来半导体行业将会全面推行国产化替代,只有这样,才不会被西方国家掐脖子,这为很多具有竞争力的国内芯片公司提供了非常好的市场机会,比如在视频芯片方面,国产SOC芯片公司可以很好的替代美国英伟达的芯片。

第三,需补短板的环节,在半导体行业,我们目前在芯片设计方面已经有了海思等实力强大的公司,但在生产环节则不具优势,目前最具竞争力的是中芯国际,已经可以量产14nm制程的芯片,但更高技术的晶圆代工则需要借助于荷兰ASML的光刻机。未来我国将会投入更多技术和资金进行扶持,所以在光刻机方面有研发的公司,有预期支撑。

第四,优势环节公司,虽然在半导体产业链中,我国目前依然有些环节需继续追赶,但也有优势环节。比如说半导体封装行业,我国上市公司中有几家公司都在全球十大封测之列,虽然封测行业的毛利率和净利率都不高,但它是半导体最终成品的必须环节,这些公司具有很高的市场份额,一旦行业复苏,会明显受益。

从这四个方面入手,寻找行业中盈利能力最强、市占率最高、且一直在持续对开发进行投入的公司,这些公司将会进一步巩固自身在行业中的地位,在新一轮半导体行业上升周期中,业绩将会出现明显的改善,会获得半导体行业复苏和全面国产化带来的机会。

去年美国抵制华为事件,以及后来中美贸易战,国内集成电路产业“缺芯少魂”现状日益明显!其实早在2014年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,部署充分发挥国内市场优势,营造良好发展环境,激发企业活力和创造力,带动产业链协同可持续发展,加快追赶和超越的步伐,努力实现集成电路产业跨越式发展。随着近几年政策支持力度加大,集成电路,以及国产芯片发也势如破竹!今年1月中旬,中芯国际14nm生产线正式投产,提前一年实现量产,12nm亦开始客户导入。据中芯国际官网报道,中芯南方集成电路制造有限公司已于2019年第三季度成功量产第一代14纳米FinFET工艺,这是国内第一条14nm工艺生产线,成为中国内地最先进的集成电路生产基地。据悉,中芯国际从2015年开始研发14nm,目前良品率已经达到95%,意味着提前一年《国家集成电路产业发展推进纲要》完成了重要发展目标。

现状:中国连续多年成为全球最大的集成电路市场,占全球市场的需求比例逐年增加,2014年超过了全球市场的一半,2017年达到了全球市场的56.2%。集成电路是中国最大的单一进口商品,从2013年起连续第六年超过2000亿美元,2018年更是突破3000亿美元,是价值最高的进口商品。不仅如此,世界排名前20的集成电路企业中,三分之一的企业超50%的业绩来自中国,三分之二的企业30%的业绩来自中国,因此中国对全球大多数集成电路企业来说也是无可替代的重要市场,可见半导体国产替代空间巨大!

下面一张是国信证券半导体产业图可供挖掘:

在半导体行业当中,目前我们最有可能成长为国际主流的就是半导体封测行业,因为它最接近制造业的特征,需要大规模投资和大量的设备,土地,资金,我国在这些方面最有优势。在技术方面,半导体封测的技术发展不如半导体设计行业那么快,设备可以快速采购和研发升级,容易在庞大的国内市场需求下扩大生产规模和市场占有率,所以,聚焦我国已经具有庞大生产基础和市场基础的半导体封测行业,可能该行业能够最快速的产生类似台积电一样的世界一流企业,中芯国际,长电国际是目前的市场龙头企业,也最有发展潜力!

我国封测业未来展望,高级封测终将成为主流

近几年的海外并购让中国封测企业快速崛起,获得了技术、市场并弥补了一些结构性的缺陷。但是封测行业马太效应明显,海外优质并购标的显著减少,未来通过并购取得先进封装技术与市占率可能性很小,自主研发+技术升级将会成为主流。 我国封测行业未来发展方向应该由“量的增长”向“质的突破”转化。

量的增长:传统封装行业的特点是重人力成本、轻资本与技术。 半导体产业链三个环节中,设计对技术积累与人才要求最高;制造对资本投入要求高;封装产业对资本与人才要求相对较低,而对人工成本在三个环节中最 敏感。最终体现为设计和制造的附加值最高,封测的利润附加值最低。我国大陆 2018 年设计和制造合计占半导体销售额的 66%,封测占比 34%。台湾企业在全球封测市场占有率最高,但是 2018 年封测行业营收占台湾半导体市场总营收只有 19%,更多是利润来自于制造和设计。封装行业对人力成本最敏感,大陆封测行业上市公司 2018 年每百万营收需要职工数为 2.06 人,头部四家封测公司(长电、华天、通富、晶方)平均为 1.59 人,同期 IC 设计行业和制造行业(中芯、华宏)分别为 0.75 和 0.74 人。

后摩尔时代,在物理尺寸即将走到极限、制程技术不能带来有效的成本降低时,半导体硬件上的突破将会更加依赖先进封装技术。 因为先进封装更加灵活,不局限于晶体管尺寸的缩小,而是可以灵活的的结合现有封装技术降低成本;研发投入和设备投入也没有半导体制造资本支出高,这将成为延续摩尔定律的关键。

“质的突破”:传统封测由于技术壁垒低、同业竞争激烈,利润提高空间非常小,未来我国封测行业应该向利润附加值更高的高级封测转化,资本支出将取代人力成本作为新的行业推动力 。下一个半导体发展周期将依靠 AI、5G、IOT、智能 汽车 等新兴应用,这些新兴应用都对电子硬件有着共同的要求:高性能、高集成、高速度、低功耗、低成本。先进封装技术是解决各种性能需求和复杂异构集成需求等硬件方面的完美选择。

由于先进封装涉及中道晶圆制造所用技术与设备,利润附加值增长的同时资本和技术的投入也是远高于传统封测,先进封装资本支出类似于“晶圆制造”。先进封装涉及到晶圆研磨薄化、重布线、凸点制作(Bumping)及 3D-TSV 等制程,在制程中需要用到刻蚀、沉积等前道设备,这必然意味着大规模的资本支出,同时也意味着半导体中下游产业链业务分界模糊,相互渗透和拓展。例如 TSMC 推出的 InFO 集成扇出型高级封装和 CoWoS 晶圆基底芯片封装技术提供了一种除了 IC 设计业务外承包整个 IC 制造的商业模式,成功让 TSMC 拿到了 3 代苹果公司的订单;Intel 与 AMD 也已经推出嵌入式多芯片互连桥接(Embedded Multi-chip Interconnection Bridge, EMIB)技术,并成功运用在商业量产上,也就是英特尔的第八代 Core G 系列处理器。台积电 2016 年仅InFO 资本投入达 9.5 亿美元,而日月光 2016 年资本支出预计仅约 8 亿美元。与传统封装不同,先进封装资本支出才是核心驱动力。

A股核心标的介绍

(一)长电 科技 :封测龙头,管理层优化及大客户转单驱动公司成长

长电 科技 作为全球 IC 封测环节中的第一梯队企业,其分立器件以及集成电路封装测试业务已经涵盖全球主要半导体客户,且在先进封装方面亦不断向国际先进水平靠拢。2019 年,公司大刀阔斧的进行管理层优化整合,由经验丰富的中芯国际团队负责公司的产能优化和业务整合。2019 年 9 月郑力先生接任公司 CEO 及董事职务,郑力先生之前是恩智浦全球高级副总裁兼大中华区总裁,并承担多个高级管理职务,凭借其在集成电路领域近 30 年的经验,将带领长电 科技 迈向新的台阶。

此外,2019 年以来,受中美贸易摩擦影响,华为海思相关订单呈现加速转向中国大陆趋势。而长电 科技 作为本土规模最大,技术路线最丰富的半导体封测企业,毫无疑问将会是这一轮华为转单的最大收益者。

(二)华天 科技 :CIS+存储+射频,多维布局抢占先机

华天 科技 作为是一家本土前三、世界前十的半导体封装公司,主营业务覆盖全面,从传统封测到先进封测等多个系列。华天 科技 近几年一直稳健扩张,财务结构良好,毛利率一直维持稳定。随着 2019 年三季度以来行业整体回暖,订单逐月增加,各厂产能利用率逐步提升。

 天水厂以中低端传统封装为主,包括引线框架、部分 BGA、MCM 和 FC 业务,2019Q2产能利用率回升至 90%,盈利稳定。

 西安厂主要以 QFN 和 BGA 等中端封测技术为主,Q1 产能利用率在 70%左右, 2019Q2满产。

 昆山厂主要业务是包括 WLP、Bumping、MEMS 和 TSV 等 2.5D-3D 高端封测技术,,,当前手机前置镜头 CIS 和安防镜头 CIS 封装订单饱满。随着全球市场恢复,国内市场在华为订单转移加持下恢复速度加快,高级封测需求量有望大幅度提升。

此外,南京新厂的产能扩充和海外先进封测业务拓展将会是华天 科技 最值得期待盈利增长点。公司南京基地主要部署存储器、MEMS、人工智能等高级封测产线,已于 2019年年初开工建设,预计 2020 年投产。海外并购公司 Unisem 拥有完整的 Bumping、SiP、FC、MEMS 等先进封装技术,公司财务状况良好,现阶段整合顺利。Unisem 主要客户包括 Broadcom、Qorvo、Skyworks 等公司,有望显著受益 5G 射频的芯片封装。

从华天 科技 各大业务布局来看:稳健扎实的传统封装是公司业绩的核心压舱石,而近年来积极部署的先进封装也正随着 CIS、存储和 5G 射频的景气高涨而开花结果,公司业绩正加速向前。

(三)通富微电:各大基地协同发力,AMD 合作渐入佳境

经过多年内生成长+外延并购的发展战略,公司现已具备六处生产基地,其产能规模及营收体量均跃居全球半导体封测行业前列,下游应用遍及手机终端、存储芯片、 汽车 电子、CPU、GPU 等众多领域。2018 年公司营收增长 10.79%,营收增速在全球前十大封测公司中排名第二,营收规模由 2017 年的全球第七上升至全球第六,行业地位进一步提升。

2019 年上半年,通富超威苏州、通富超威槟城实现逆势增长 32.16%的亮丽成绩;与此同时,通富超威苏州成为第一个为 AMD7 纳米全系列产品提供封测服务的工厂,第二季度末7纳米产品出货总量超出AMD预期8%,标志着苏州槟城两厂被纳入通富麾下之后,其业务能力日益精进。8 月 8 日,AMD 推出了全球首款 7 纳米芯片,谷歌与推特也宣布未来将会在数据中心的 CPU 部分采用 AMD 核心处理器的产品。通富超威苏州、槟城作为给 AMD 7nm 产品提供封测服务的两大基地,有望显著受益于 AMD 未来的营收增长。

(四)晶方 科技 :CIS 持续景气,多年深耕终结硕果

晶方 科技 是国内 WLP 先进封测技术的领军企业之一,主要专注于传感器领域的先进封测业务。产品应用于消费电子、安防、生物识别、 汽车 电子等诸多领域。目前公司是全球第二大能提供影像传感芯片晶圆级尺寸封装业务的服务商。2019 年 1 月,公司收购海外公司 Anteryon,其完整的晶圆级光学组件制造量产能力和技术与公司现有的WLCSP 封测形成良好的协同作用。

受“平安城市,天网工程,雪亮工程”驱动,我国视频监控市场增长率 15%左右,2020年有望达到 1683 亿。公司高阶 CMOS 封装产品有望持续受益于日渐增长的视频监控需求。此外 汽车 领域,ADAS 系统镜头数目的巨大需求量也是推动公司封测产片出货量增长的主要动力。据 HIS 数据,随着 ADAS 渗透率提升,2020 年全球 汽车 摄像头将达到8300 万枚,复合增速 20%。预计 汽车 电子、医疗 健康 、安防等其他应用将是未来 5 年市场成长新动能,作为主要下游封测厂商,晶方 科技 将优先受益。传感器封测市场中摄像头、指纹识别与 3D 传感仍占较大份额。目前,手机摄像头、指纹识别与 3D 传感渗透率增高,都加速图像传感器的发展,CIS 芯片封装需求快速增长将会是公司未来值得期待的看点。

受景气度高涨影响,公司当前产能呈现供不应求的状态。2019 年 12 月,晶方 科技 发布定增预案,拟募集资金不超过 14 亿,用于集成电路 12 英寸 TSV 及异质集 成智能传感器模块项目,项目建成后将形成年产 18 万片的生产能力;达产后预计年增 1.6 亿净利润。随着募投项目落地,公司业绩将被显著增厚。

(五)长川 科技 :显著受益于景气周期中封测环节 Capax 提升

长川 科技 作为一家专业的半导体设备公司,公司主要为集成电路封装测试企业、晶圆制造企业、芯片设计企业等提供测试设备,集成电路测试设备主要包括测试机、分选机、探针台、自动化生产线等,目前本公司主要产品包括测试机、分选机及自动化生产线。随着本轮半导体景气周期见底回升,以台积电为首的晶圆厂相济调高资本支出,大幅扩产以应对强劲的市场需求,按照半导体产业链的传导规律,晶圆厂的产能扩张也势必蔓延至中下游封装厂商。此外,在全球半导体产业向国内转移的过程中,对中国大陆来说,无论是晶圆厂还是封装厂都景气周期都将是强于全球行业周期。 与此同时我们也看到,随着长电/华天/通富/晶方的产能满载,其扩产意愿愈加迫切,故而我们认为长川 科技 作为国内领先的半导体封装测试设备供应商,将有望显著受益于此一轮半导体行业景气周期+国产化趋势。

投资建议

自 2019 年下半年以来,全球范围内新一轮半导体景气已基本确立并拉开帷幕。对于大陆 IC 从业者来说,华为转单与产业转移的逻辑将进一步强化本轮景气周期并使其在中国大陆的演绎更加淋漓尽致。封测环节作为本土半导体产业链中最为成熟的领域,其订单承接能力更具确定性。标的方面,我们看好封测环节的长电 科技 、晶方 科技 、通富微电、华天 科技 ,以及封测设备厂商长川 科技 。

半导体国产替代空间巨大,如何挖掘机会?

目前,中国


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