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中芯国际:潜在的第二大晶圆代工巨头

半导体行业观察 ·2018-06-04 08:32·半导体行业观察
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来源:内容来自国君电子 王聪/张天闻,谢谢。


  • 晶圆代工市场是优良雪道,兼具大体量和优成长。 2017年全球晶圆代工行业实现总营收573亿美元,同比增长7.1%,增速优于半导体产业整体表现。随着物联网、汽车电子、高性能运算等新兴需求的增长,我们认为晶圆代工市场将持续增长。


  • 第二巨头的崛起具备空间和市场逻辑。 通过分食台积电靠龙头地位获得的超高毛利率,新巨头和台积电能共享高于其他竞争对手的市占率和毛利率;芯片代工客户一直在努力拓展晶圆代工供应渠道,因此出现第二巨头、打破先进制程垄断是契合客户利益诉求的变化。


  • 中芯国际具备成为巨头的重要因素。 外部因素方面:中国大陆承接半导体产业转移带来了绝佳的发展大环境,集成电路国产化的国家战略则带来了有力的政策扶持;内部因素方面:中芯国际积极布局顶尖制程锁定了晶圆代工核心竞争力,公司媲美台积电的产业链上下游布局奠定了综合竞争力基础。


  • 公司业绩企稳回升走出低谷,未来转型蜕变可期。 公司的营收、毛利率、产能利用率三大指标在2018年第一季度持续回升,公司已经走出2017年的业绩回调。通过比较中芯国际和京东方,我们发现二者在政策扶持、产业环境、产业性质上存在诸多相似性。参考京东方的成功轨迹,我们认为中芯国际在大基金支持下会保持高水平的研发投入,在追赶国际先进的征途上风雨无阻。


  • 成熟制程及其多样化应用平台对于公司中短期业绩起到有力支撑。 公司同样注重成熟制程和客制化应用。公司2017年在CIS和NOR Flash应用上的营收大幅增长70%,在 NAND Flash、BCD、电源管理和物联网应用上也有积极布局,成熟制程成为稳定业绩的压舱石。


  • 首次覆盖,给予增持评级,目标价16.8港元。 我们预计公司2018-2020年 EPS 为 0.27、0.48、1.04 港元,给予公司 2019 年 35 倍 PE,目标价 16.8 港元。





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晶圆代工市场是优良雪道,未来或将出现第二巨头


2017年全球晶圆代工行业实现总营收573亿美元,同比增长7.1%,连续5年增速超过5%,实现了稳健增长。晶圆代工行业科技含量高、设备投入大、规模效应明显的特点有利于寡头垄断格局的形成,但晶圆代工作为第三方服务提供者的角色又要求行业具有一定的竞争性和多样性。我们认为“少数巨头主导、多梯队并存”的倒金字塔格局将会是晶圆代工市场未来的发展方向,并会出现另一个顶级厂商与台积电竞争,原因如下:


(1)  晶圆代工市场空间巨大,未来成长预期较好,从体量上保证了容纳两个巨头企业的可能性;


(2)  下游客户出于议价权和供应链安全的考虑也希望市场有不止一家具备顶尖制程产能的晶圆代工厂商,晶圆代工行业的格局会随着大客户转单而改变;


(3)  台积电的超高毛利率带来的超高利润背后是很大的浮动空间,如果出现了双巨头的局面,台积电的市占率和毛利率会有一定下降但依然丰厚,二者通过在高端制程市场形成双垄断竞争格局,依然能获得远高于其他竞争对手的市占率和毛利率。



1 晶圆代工市场兼具大体量与优成长


晶圆代工行业是优质雪道,具有"很湿的雪(龙头具有较高盈利)和很长的坡(市场空间巨大且稳定成长)",而广阔空间和优良的成长性又是一个市场能否容纳巨头崛起的重要条件。 晶圆代工市场经过30多年的发展,已经成为半导体产业的核心环节之一,具备接近600亿美元的市场规模。通过与灵活的纯设计IC公司(Fabless)形成共生关系,晶圆代工能第一时间受益于新兴应用的增长红利,因此得以维持高于半导体产业整体水平的优良成长性。


1985年前后台湾的联华电子和台积电相继开启了晶圆代工的商业模式,通过将成本巨大的制造环节单独剥离出来,帮助半导体企业简化结构、降低成本和风险。 经过三十多年的发展,晶圆代工已经成为全球半导体产业中不可或缺的核心环节,目前晶圆代工业产值保持在半导体总产值的15%左右。



晶圆代工催生了无厂半导体模式(Fabless),无厂半导体企业的崛起也为晶圆代工奠定了稳定的需求基础。 晶圆代工模式的最终影响远远大于成本和风险管控,更是重塑了半导体产业生态和格局:对代工的进一步细化催生了日月光、安靠等专业封装测试厂商;消除了资本支出的巨大门槛,为纯设计IC公司的崛起铺平了道路。无厂半导体企业摆脱了晶圆厂的成本束缚后开始了迅猛成长,手机芯片设计领域的典型代表有高通、海思,CPU/GPU设计领域的典型代表有AMD和英伟达,存储领域的代表有兆易创新。这些厂商的产品全都交由晶圆代工厂生产,是为代工行业的绝对刚需,由此也形成了 “Fondry-Fabless”模式。



2010年智能机爆发是增长为晶圆代工业带来的增长红利也充分体现了“Fabless-Foundry”模式的重要性。 除三星外,所有的手机处理器芯片都出自Fabless公司,如高通晓龙系列、华为海思的麒麟系列、苹果自主研发的处理器系列,以及联发科的手机处理器等等(三星手机也有部分机型使用高通骁龙处理器)。在营收排名前十的Fabless公司中,移动通讯相关的就占到了半壁江山,可见无厂半导体模式受益于智能机市场的程度之深。由于Fabless公司的芯片全部都交由晶圆代工厂生产,2010年时的智能机的井喷式发展也为晶圆代工业注入了强劲的发展动力。



移动通讯相关芯片目前依然是晶圆代工产业的主要收入来源,且通讯类芯片对制程技术要求较高,技术越先进的大厂中通讯类芯片的营收占比就越高。但2017年全球智能机出货量出现史上首次下滑,微跌了0.5%,标志着智能机市场正式从增量时代迈入存量时代。

在通讯芯片增长减缓的背景下,物联网、汽车电子、AI芯片以及高性能运算等新兴应用将为晶圆代工业的增长带来保证。 根据IC Insights的预测,2015-2020年间,物联网和车用芯片将以13.3%和10.3%的CAGR成为增长最快的芯片应用领域。



物联网普及带来的最明显变化就是设备数量的增加,而晶圆代工业的特点正是对芯片数量需求敏感,设备数量的如此成长对于晶圆代工业未来五到十年的发展来说无疑是重要保证。



AI芯片以及深度学习、云端运算、特殊运算等需求推动高性能运算芯片持续发展,也将深度利好晶圆代工产业。


晶圆代工产业借助“Fabless-Foundry”模式占据半导体产业核心环节,保证了业务规模和市场体量;并能紧跟新兴应用分享增长红利,从而获得良好的成长性。在手机芯片需求增速放缓的背景下,物联网、汽车电子、高性能运算等新需求将继续推动晶圆代工市场的健康成长。


2 一超多弱的市场格局蕴藏第二巨头崛起空间


目前全球晶圆代工市场呈现一超多弱的竞争格局,台积电以55.9%的市场份额高居第一,而其他厂商的市占率均未超过10%。



从制程技术方面来看,目前晶圆代工业中处于技术第一梯队的是台积电和三星,其10nm制程技术已经开始投入量产;处于第二技术梯队的是格罗方德和联电,其最先进的制程工艺为14nm;中芯国际目前最先进的量产制程为28nm,其14nm制程预计于2019年投入量产。



第一梯队-代工巨头台积电:具有从市占率到技术的全方位优势,通过保持大规模研发投入保持技术领先。


台积电是目前晶圆代工市场上的绝对龙头,市占率高达55.9%,毛利率超过50%,率先投入10nm制程,并将于2018年进军7nm制程,在全方位领先所有竞争对手。除了市值和市占率外,台积电的巨头优势在技术研发上也很明显。台积电在短时间内完成了先进制程从研发到量产的过程,甩开行业平均水平一个时代以上,巨头优势越发巩固。




第二梯队-三星:IDM下属代工部门,具备顶尖制程技术,但业务范围和产能扩张有限。


三星电子是2017年全球营收第二的半导体公司,2017年全年营收高达435.4亿美元,其主要业务包括CE(Consumer Electronics,消费电子)、IM(IT & Mobile Communications)以及与半导体制造相关的DS(Device Solution,设备解决方案)三大部分。



DS业务又细分为半导体和显示设备,其晶圆代工部门就在半导体细分业务中。2017年三星电子的晶圆代工营收只有44亿美元,在三星电子DS总营收中仅占13%。由于三星电子本身是IDM厂商,三星电子的设备投入和资源要优先服务于三星电子本身的DRAM以及NAND Flash等存储设备的生产,能够分配给晶圆代工部门的资源相对有限。



三星电子代工部门另一个问题则是行业竞争问题,三星电子业务范围及其广泛,诸如苹果、高通等全球主要晶圆代工客户本身也是三星电子的竞争对手,即便知识产权专利得到良好保护,也不能保证供应链的灵活自主和上层竞争带来的影响。比如苹果的A4~A7系列处理器均在三星代工,2011年两方爆发系列专利诉讼后苹果将A8转单至台积电代工,A9分别交由台积电和三星代工,A10又是全部由台积电代工。


由于上述原因,三星电子的代工部门虽然在制程技术的进展上和台积电不分伯仲,但其背景决定了它不能也不需要成为晶圆代工领域的超级巨头。


第二梯队-格罗方德、联华电子:老牌晶圆制造力量,奋力追赶台积电


格罗方德和联华电子的2017年全年营收在晶圆代工业中分列第二和第三,占比分别为9.4%和8.5%。二者都是晶圆制造领域的老牌厂商:联电成立于1980年,为台湾第一家半导体公司、台湾第一家提供晶圆制造服务的公司以及台湾第一家上市的半导体公司(1985年);格罗方德原是AMD的制造部门,AMD在2009年从IDM模式转为Fabless模式之后,其制造部门被出售给阿联酋ATIC公司,成为晶圆代工厂商格罗方德,虽然其作为纯代工厂商的历史不长,但生来具备技术积累和规模基础。



第二梯队-中芯国际:抱负远大的新晋竞争者,正处转型瓶颈期


中芯国际成立于2000 年,是全球领先的集成电路晶圆代工企业之一,也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业。公司可提供从0.35 μm到28 纳米不同技术节点的晶圆代工与技术服务。中芯国际总部在上海,在美国、欧洲、日本和台湾地区设立营销办事处、提供客户服务,同时在香港设立了代表处,产品远销美国、欧洲、日本和台湾。



中芯国际在2011年实现扭亏为盈后,已经连续五年实现盈利,全年毛利率维持在20%~30%之间,在第二梯队中的表现优于格罗方德和联电。 但是进入2017年以后,订单增速跟不上产能扩张步伐导致中芯国际的产能利用率下滑到90%以下,也拉低了毛利率水平。当前中芯国际营收规模已经站稳,正在28nm制程节点上顶着价格压力进行良率爬坡,同时维持高额研发支出和资本投入进行14nm及以下先进制程的研发,正处于产品结构升级转型过程中。



第三梯队-高塔、力晶、世界先进、华虹宏力、华力微电子等等:个体市占率不足3%,专注成熟制程、特殊工艺和8寸晶圆主打差异化竞争


通过综合对比各晶圆代工企业的营收规模、制程水平、战略定位以及毛利率之后,我们从反映企业市场地位的营收规模以及反映企业技术含量和竞争力的毛利率两个维度出发,对全球八大晶圆代工厂商的竞争地位进行了标定



综上,台积电的超高毛利率带来的超高利润背后是很大的浮动空间,为第二巨头的崛起留下了可能。 我们认为如果出现第二巨头,那么它的崛起将主要依靠分食台积电的市场和毛利率,而对第二、三梯队本身的影响较小。在双巨头格局下,台积电的市占率和毛利率会有一定下降但依然丰厚,二者通过在高端制程市场形成双垄断竞争格局,依然能获得远高于其他竞争对手的市占率和毛利率。


3 客户的供应链安全诉求是第二巨头的崛起逻辑


晶圆代工深度嵌入客户供应链,是牵一发而动全身的关键环节。目前先进制程领域呈现高度垄断,客户出于自身供应链安全的诉求,更乐于看到垄断格局被打破,因此未来可能崛起第二个兼具顶尖制程与大规模产能的纯晶圆代工厂商,与台积电、三星共同主导先进晶圆代工市场。


从市场整体来看,晶圆代工市场难以形成寡头垄断的格局。 不少高壁垒的高科技行业中存在一种“双寡头”模式,即两个企业瓜分绝大多数市场。从供应链管理的角度出发,客户自然不希望将鸡蛋全部放在同一个篮子里。以手机为例,从苹果iPhone8的供应商列表中可以看出,苹果公司的绝大多数零部件或服务项目都存在两个及以上供应商,这样做既为公司赢得了更大的议价权,也起到了维持供应链弹性的作用。



手机SoC芯片是顶尖制程的最主要的应用领域。总体来看,台积电和三星垄断了使用先进制程的手机SoC芯片代工。下表整理了全球主要手机SoC厂商历代制程的芯片在首发时所采用的代工厂商。



在如此垄断环境中,苹果和高通凭借自身体量优势向台积电和三星要求优先供应,而订单量较少的华为海思以及联发科的供应链安全就无法得到保障。 华为的麒麟950延期发布、联发科X30延期发布、联发科P35搁浅等事件都反映出先进制程产能的高度垄断给客户供应链安全带来的重大不确定性。


在此背景下,如果出现另一家具备尖端制程技术和产能的纯晶圆代工厂商,其将具备很强的吸引力。以客户的供应链多元化诉求为逻辑支撑,新巨头可能在高端代工领域的同质化竞争中实现崛起。 供应链多元化诉求的核心是可替代性,目的是绕过台积电的产能配给、三星的复杂竞争,以及打破二者垄断来降低代工价格。这意味着新巨头只要能在尖端制程上提供同质或相似的服务,无论原先在市场份额和体量方面的差距大小,都可以实现生存和崛起。


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若出现纯晶圆代工第二巨头,为何会是中芯国际?


在晶圆代工领域,资本投入大和技术含量高两大特点相辅相成,使得行业龙头得以步步领先,构筑了坚实的护城高墙。第二巨头的崛起首先要打破市场龙头设下的竞争壁垒。


我们认为第二巨头出现的条件除了企业自身实力外,还需要地域性战略发展机遇、政策扶持、外部资金支持等市场外因素的推动。中芯国际正乘中国集成电路产业战略发展浪潮,获得了高度的政策关注和资金支持,具有韩、台竞争对手不可比拟的外部推力,最有可能冲破壁垒。


1 业内竞争壁垒高且厚,需要外部力量助力打破超越


晶圆代工市场空间虽然巨大,但竞争却异常激烈,而且其资本投入大、科技含量高的特点加剧了强者愈强的马太效应,台积电已经形成了“高市占率→高营业额→研发投入大→技术领先→抢占高端市场”的良性循环。在强者愈强的产业壁垒面前,后进企业凭自身力量难以实现突破,还需要产业战略机遇、政策扶持等等外部因素的助力。


晶圆代工资本支出和运维成本巨大,是首要的行业门槛。 据IC Insights估计,2017年全球半导体行业资本支出约为809亿美元,其中晶圆代工业的资本支出就高达228亿美元,占比高达28%。2017年晶圆代工业内前五大厂商的资本支出之和占到了全行业资本支出的95.6%之多,而台积电一家就占据半壁江山,大力建厂扩产继续加厚其护城高墙。



除了资本投入和运维费用巨大之外,晶圆代工业高技术含量的特点也形成了难以打破的竞争壁垒。 由于20nm以下制程采用了更为复杂的FinFET工艺,工序数量和良率控制难度都提升了一个台阶,因此随着制程技术的提升,研发难度和资金投入也越来越大,先进制程研发逐渐成为了巨头的游戏。



因此,我们分析如果有第二家龙头厂商诞生,应该有以下几点条件:


(1) 首先从地域角度出发这个代工企业应该毗邻市场以及整体产业重心。 也就是目前的东亚地区,且不可能在台湾或韩国出现,因为上述两国已经有业内巨头占据市场,没有内部动力也没有外部推动来支持第二巨头的崛起;


(2) 其次第二巨头的崛起不可能单纯依靠市场自然发展。 因为第二梯队头顶的玻璃天花板已经难以破局,第二巨头的崛起还需有力资金支持和长期政策扶持助力打破马太效应;


(3) 第三,试图成为巨头的企业本身就要有一定的基础,也就是要从第二梯队中产生。 这里所说的基础 一方面是技术和体量上的基础 ,以负担高额研发费用和建厂成本; 另一方面是产业链布局的基础, 因为摩尔定律的性价比正在降低,晶圆代工业的竞争也越来越看重综合实力和相关产业环节的整合,巨头企业自身必须具有覆盖代工上下游环节的大格局;


(4) 最后也是最核心的,是先进制程的自主研发。 先进制程依然是晶圆代工厂的核心竞争力,其不但带来更高的产品价值和毛利率,也决定了一家晶圆代工厂所处的市场地位是受制于人还是先发制人。


综合考虑以上四点,我们认为中芯国际最有可能成长为第二个行业巨头。



2 自上而下,大陆半导体产业整体发展和政策扶持的优势


一个企业要获得持久有力的投资,既要靠自身经营有方,也要赶上产业的发展潮流。 中国承接第三次半导体产业转移无疑是历史性的发展窗口,为身处其中的中芯国际带来了政策、资金和市场三大关键资源。


(1)半导体产业向大陆转移的战略机遇


巨大的市场需求是拉动半导体产业发展的根本因素。 目前全球60%以上的电子产品来自中国制造,所需半导体消耗量非常巨大,占到全球半导体销售额的32%(2017年由于存储器涨价且中国大陆除利基型存储器外无主流存储器生产,增速显著弱于全球水平)。



纵观半导体行业发展历史,半导体产业经历了两次大的产业转移,且正在经历第三次大转移,前两次分别是从美国向日本转移、从美日向台湾地区、韩国等地区转移,而当下发生的是从台湾地区、韩国向中国大陆转移。



第三次产业转移已经拉开序幕,全球半导体重心正从韩、台向中国大陆偏移。大陆半导体从智能机供应链起步,迈向全产业链共同崛起,既有下游市场需求的驱动,也有国家层面的政策和投资拉动。


2010年智能手机普及之后迅速取代PC成为半导体成长的最大驱动力,而中国则是手机制造的绝对中心。大陆半导体企业顺势切入全球手机供应链之中,并不断从低端向高端发展,带动了大陆半导体产业的局部发展。



中国手机品牌的崛起离不开大陆企业此前打下的供应链基础,也为原先点状发展的供应链半导体提供了更大的自主应用平台,更重要的是推动了大陆半导体进一步向着SOC芯片、处理器等更高端的手机零部件市场进发。



正如日本半导体崛起紧随家电业的繁荣而来,我国半导体产业也从最初围绕智能手机的点状发展快速转变为整体抬升。 从半导体设备销售额的变化可以看出,中国大陆已经成为全球半导体销售额增长最快的地区,并将很快追平当前半导体主要生产基地台湾和韩国的水平,而半导体设备出货是代工业转移的先导指标,产业转移的大幕已经拉开。




反观其他二线厂商所处的地域和产业环境,均不及中芯国际所享有的战略机遇期。


除去台湾市场较小以及工程师红利不足,联电所处的台湾已经有台积电这一业界翘楚,当局没有对联电提供政策性扶持的动力,而仅靠联电自身和市场竞争几乎不可能打破晶圆代工行业强者愈强的玻璃天花板;另一方面,联电的技术也发也全面落后于其他二线厂商,其14nm刚投入小规模试产,且尚无10nm以下制程的研发计划。


三星电子的代工部门虽然有三星这一超级财阀作为背景,资金和技术储备都非常优渥,但是它本身作为IDM厂商附属的代工部门受到种种行业竞争和产能分配的限制,不需要也不太可能成为晶圆代工巨头。


格罗方德自成立以来一直饱受亏损困扰,其14nm工艺来自于三星的合作授权,但已经通过自主研发空降至7nm并预计将于今年上半年投入量产;尽管在技术上追赶第一梯队,但其跨国管理团队和分散于美国、德国、中国、新加坡等多个国家的厂区一定程度上提升了运营成本,且失去了对于晶圆代工来说至关重要的上下游产业集聚优势。


(2)国家重视带来的政策扶持资金支持


虽然智能手机的发展让我国半导体市场走上了快速发展的轨道,但我国半导体产业总体技术底子薄弱,造成中国半导体市场的供需失衡,其中以集成电路领域尤为严重,而集成电路的咽喉就是晶圆制造。 国家层面对于集成电路国产化进程高度重视,成立千亿级别产业基金对相关企业以财务投资的形式进行注资扶持。大基金的注资对象很大程度上绘制了中国集成电路产业的整体发展蓝图,而中芯国际作为晶圆代工龙头则处于中心地位。


在市场快速增长背后,我国面临的是半导体产品自给率严重不足所带来的尴尬。我国目前半导体产品自给率仅维持在20%以下,每年仍然依赖大量进口。2016年我国集成电路芯片进口金额为2601亿美元,远远超过同一年度石油进口金额1623亿美元。其背后的深层次原因是我国在高端芯片设计和晶圆制造方面的大幅落后。



集成电路高度依赖进口不但造成了我国电子工业价值链中核心环节的缺失,还在关键技术上受制于人,不利国家信息安全。国家层面对于集成电路的突破高度重视,2014年由国务院印发 《国家集成电路产业发展推进纲要》 ,提出“芯片设计-芯片制造-封装测试-装备与材料”全产业链布局;次年发布的 《中国制造2025》中进一步提出我国集成电路自给率在2025年达到70%的目标 。在《 国家集成电路产业发展推进纲要》 指导下, 国家集成电路产业投资基金 (下文中亦称作“大基金”) 于2014年9月成立,首期计划募资1200亿元,实际募资1387亿元,以市场化运作扶持本土集成电路企业。根据大基金总裁丁文武的介绍,目前承诺投资中,芯片制造业的资金为65%、设计业17%、封测业10%、装备材料业8%。




自大基金成立以来,对中芯国际及旗下子公司多次进行入股或增资,总投资额已经超过190亿元,在其一期承诺投资额961亿元中占比高达20%。大基金的支持为中芯国际的先进制程研发注入了强大资金支持。



3 自下而上,自身研发力量与产业链布局的优势


(1) 大力人才引进强化管理与研发团队


近半年来,中芯国际在人才引进、管理层调整方面动作频出。2017年5月10日,中芯国际发布公告称,原CEO邱慈云先生因个人原因辞去职位,由赵海军先生出任公司新任CEO;2017年10月16日,公司正式宣布委任前台积电资深研发处长梁孟松先生与赵海军先生为联合首席执行官,进入了Co-CEO模式。 我们认为这些动作显示了中芯国际在发展战略和重大决策上的新思路,很大可能带来未来公司发展巨大转折。


(2)从光罩到封测的上下游整合媲美台积电产业布局


晶圆代工厂商之间的竞争不仅拼技术、拼市场,还要拼服务。在更迭快速的半导体领域,如何帮助客户缩短研发和生产周期、保证客户知识产权的绝对安全对于晶圆代工厂商来说也至关重要。中芯国际在与晶圆加工紧密相关的光罩制造(上游工序)和封装(下游工序)领域都有深入布局,虽然尚未在某一领域做到出类拔萃,但已经面面俱到,能够提供业内少有的台积电式“晶圆代工一条龙”服务。




自制光罩帮助客户提高研发效率。


光罩(又称光掩模)是集成电路生产制造过程中的重要模具,如果把晶圆加工比作冲洗照片,那么晶圆就是相纸,而光罩就是底片,晶圆加工的过程就是把光罩上的图形转印到晶圆上。




光罩制作是IC设计走向产品生产中承上启下的环节,既要满足客户的设计要求,又要契合代工厂商的工艺,因此需要客户和代工厂商协作给出方案并进行修改。如果交由专业光罩厂生产,就需要等光罩成品从生产厂商运抵代工厂商以后才能进行测试以及试产,后续的修改方案也得如此;而晶圆代工厂能够自产光罩的话,所有的测试、试产以及修改工作都能一站式完成,极大提高了客户的研发效率。


中芯国际具有晶圆代工厂中仅次于台积电的先进封测技术和产能,通过大手笔布局先进封测卡位后摩尔时代。


摩尔于1965年提出的“芯片上的晶体管数量每18个月增长一倍”多年来一直被半导体界奉为金科玉律,但是近年来随着制程进入20nm以下,逐渐逼近现有工艺以及材料物理的极限,提高制程的难度和成本都开始飞速抬升。为了延续半导体产品的性能提升以及成本下降,就要打开眼光,不仅着眼于制程升级,还要根据产品需求合理搭配技术、升级封装工艺——也就是所谓“超越摩尔”。



中芯国际在封测上的布局充分契合上述发展潮流:获取中道封装技术,整合封装产业链。中芯国际于2014年与封测龙头企业长电科技合资成立中芯长电,后获得中芯国际、国家集成电路产业基金、长电科技以及美国高通公司的投资,规划总投资达12亿美元。



除了直接发起成立封测公司外,中芯国际还通过入股长电科技的方式加强晶圆加工与封装测试的产业链整合, 截至公司《2017年年度报告》发布时的2018年四月,芯电半导体以14.28%的持股比例作为成为长电科技的第一大股东。


3 核心竞争力:奋起直追先进制程决定未来平台高度


除了自上而下的外部推动力和自下而上的内部驱动力之外,中芯国际的崛起更离不开晶圆代工厂的核心竞争力:先进制程。随着先进制程的研发难度和成本越来越高,有没有能力追赶、有没有决心追赶,对于晶圆代工厂商来说是决定未来高度的核心问题。


中芯国际将14nm及以下技术全部纳入技术蓝图,在2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》颁布之后其研发费用更是保持每年25%~30%的高速增长。在先进制程上的高目标和奋起直追是中芯国际未来崛起的核心竞争力。



(1)先进制程依然重要,决定企业盈利能力和市场地位


摩尔定律性价比提升趋缓并不影响晶圆厂的盈利能力,先进制程依然是高毛利率的核心因素。中芯国际要获得更高的市场份额和更强的盈利能力,必须走出成熟制程的舒适区,放弃28nm“长制程”的幻想,大力追赶先进制程。


由于28nm以下制程出现了成本不降反升的问题,所以28nm作为最具性价比的制程工艺,曾被认为将长期活跃于市场。



但我们认为“28nm 长制程”对于晶圆代工厂来说只是舒适区的幻象,因为新制程的性能和功耗逐代优化幅度并未减小,客户依然愿意支付更高价格来使用最新制程工艺生产高附加值产品。客户对于先进产能的旺盛需求在最新制程的产能爬坡速度上有很直观的体现。以技术第一梯队的台积电为例,虽然每一代制程的推出间隔正在逐步放缓,但新制程量产后的扩产和替代速度正在迅速加快。




这一方面说明高端大客户对于更高性能、更低功耗的先进制程产品的需求依然迫切;另一方面也反映出台积电的研发能力和生产经验正在迅速增强,对新产能的良率控制和产能爬坡都越来越游刃有余。


由于客户愿意掏钱采用先进制程,先进制程的生产成本问题并不影响晶圆代工厂的盈利能力,依然能带来高营收和高毛利率。



除了影响价格外,制程水平很大程度上还决定了一家晶圆厂的市场地位。先进制程让领先厂商可以通过灵活的定价策略在成熟市场中保持主动,挤压落后厂商的市场和利润空间,从而扩大自身的领先优势。


我们根据每季度营收和晶圆出货量对台积电和中芯国际的产品综合价格进行了估算, 发现中芯国际的产品降价步伐基本落后于台积电1~2个季度; 再将价格波动趋势和产能结构变动进行时间节点上的对比,发现台积电的降价时机和先进制程的投产或快速爬坡呈现高度的关联性: 每逢台积电的先进制程投入量产或扩产前夕,其产品均价都会出现下降。

以上结论在下图中有四处印证:


(1)2Q14台积电产品均价下降,20nm制程紧随其后在3Q14量产并快速爬坡。由于台积电在20nm节点上没有竞争对手,在定价时更具优势,因此这次价格波动的涨幅也更大。相应地,中芯国际的产品均价滞后一个季度出现下跌,且下跌时间延续两个季度。


(2)2Q15台积电产品均价下降的时间节点是在台积电16nm制程量产前夕,中芯国际的产品均价滞后一个季度出现下跌。


(3)2016上半年台积电产品均价连续两季度下跌,而在3Q16台积电的16/20nm营收占比出现突破,从此前连续三个季度的23%蹿升至31%。


(4)2017上半年台积电产品均价下跌,随后10nm投入量产并快速爬坡带动产品均价大幅回升,而中芯国际的产品价格则在2017年下半年开始持续承压。



4Q13到4Q17期间,台积电的晶圆出厂均价由1304美元/片8寸约当晶圆增长到1554美元/8寸约当晶圆,毛利率一直维持在45%~52%之间;而中芯国际的晶圆出厂均价则从817美元/8寸约当晶圆下降到700美元/8寸约当晶圆,毛利率维持在20%~30%之间。 二者的产品均价差距随着制程差距的扩大而逐渐扩大。



可见大规模晶圆代工厂商真正崛起依靠先进制程 。中芯国际CEO赵海军也在2017年四季度电话会议上坦诚表示28nm产品的低价格是公司业绩承压的原因之一,对于28nm产线的扩产事宜将采取非常谨慎的态度。


综合来看,我们认为28nm对于中芯国际来说虽然重要,但所谓“28nm长制程”虽然从技术上来说依然成立,从竞争力和价格上来说已经走下神坛。中芯国际要成长为业内巨头,其真正的战略重心依然在于先进制程的突破。


而根据技术难度和时间远近,先进制程之路又可以分为中短期内的14nm FinFET技术以及10nm以下的EUV光刻技术,以下进行分别介绍。


(2)攻坚14nm FinFET,赢得20nm以下制程的入场券


中芯国际正在进行最后攻坚阶段的14nm FinFET技术是最近两年内的重中之重,因为从14nm节点起集成电路中的场效应管结构从2D转变为3D,所需工艺水平出现了质的飞跃。虽然目前先进制程的划分依然以28nm为界,但从晶圆代工厂商的竞争格局来看,14nm FinFET技术才是主流大厂与中小厂商的分野所在。


晶圆制造中的制程所指的就是MOSFET中闸极的宽度。在闸极宽度缩小到20nm以下之后,这种结构开始出现漏电和闸极失效问题。针对上述问题,因此美国加州大学伯克莱分校胡正明、Tsu-Jae King-Liu以及Jeffrey Bokor三位教授发明了鳍式场效晶体管(Fin Field Effect Transistor,FinFET),把MOSFET原本的2D构造改为3D。



只有攻克了FinFET技术,才能向20nm以下继续挺近,因此14nm FinFET的技术突破对于中芯国际来说有着里程碑意义。中芯国际在大基金注资中芯南方以及自身加强人才引进的情况下,其14nm FinFET研发正开足马力进行,预期投产时间从2020年提前到2019年上半年。


(3)放眼7nm和EUV光刻,具备高平台战略宏图


除了加速实现14nm FinFET的量产之外,我们认为中芯国际还会研发更先进制程,而进入7nm以下必须用到EUV设备。


公司CEO赵海军在2017年北京微电子国际研讨会上表示,虽然在7nm之后需要转入EUV设备和技术,相比传统的DUV和浸润式光刻工艺来说是另起炉灶,但摩尔定律尚未完全失效,7nm制程是大势所趋,而中芯国际如果攻克7nm难关的话,产品性能较28nm可以提升68%,因此中芯国际追赶是大势所趋。


EUV光刻机对于10nm制程门槛的革命性意义不亚于FinFET技术之于20nm制程门槛。是否决定引入EUV,将决定一家晶圆代工厂未来10年甚至更久时间内的平台高度。国内首台EUV或将于2019年落户中芯国际。




3


他山之石:从京东方发展史看SMIC转型蓄力期


中芯国际目前正处在从“产能驱动”向“先进制程驱动”的转型过程之中,产能利用率不足以及产品价格竞争激烈的双重压力导致中芯国际的业绩在2017年下半年出现下滑。中芯国际的产品结构预计在2018年内少有显著改变,且8寸线某大客户转单效应2018年消除,预计自身业绩趋势向上。同时中芯国际依然处于战略发展期,我们认为公司的技术研发力度不会受到影响,2019年量产的14nm和之后的研发情况才真正值得期待。


在中芯国际的发展与国内一家已经完成领域内弯道超车的半导体巨头——京东方有许多相似处:二者所处的行业都有明显的技术分代;二者都受到了来自政府的政策和资金支持;二者都在业绩承压的情况下保持了高额的研发投入和资本支出;二者都实行“抢占成熟市场+坚持高端研发”的两条腿战略。


如今京东方已经成功挺过连年亏损,成为LCD面板产能巨头并且在柔性AMOLED技术上实现弯道超车,打破三星垄断进入小尺寸AMOLED的高端市场,其成功经历对于中芯国际如何度过转型瓶颈走向辉煌蜕变具有很好的启示意义。


1 他山之石:京东方的发展轨迹启示中芯国际的崛起之路


与面板相似,晶圆代工也是一个资金密集和技术密集型的产业,研发投入和资本支出对于企业的竞争力有着决定性的影响,二者也均被列为国家重点发展的半产业,从而迎来战略性发展窗口。中芯国际和京东方分别是中国晶圆代工和面板产业的龙头企业,都曾面临市场和技术的双重劣势,也都获得了政府背景的大额资金支持。



中芯国际与当时的京东方同样面临业绩压力和技术转型,但且其本身的起点高度、运营状况以及技术实力都比当年连年亏损的京东方要强大,我们有理由相信中芯国际最终会取得更加辉煌的蜕变。



2 基本面分析:处于结构性调整,业绩曙光渐显


公司业绩实现企稳回升,1Q18盈利能力表现超预期,计划于2019年上半年投产的14nm制程则是更值得期待的业绩曙光。受到“产能-制程-产品价格”三大因素的结构性影响,公司业绩在2017年经历了回落调整,但是在2018年第一季度,公司营收、毛利率、产能利用率三大关键指标全部企稳回升。


根据中芯国际披露的2018年第一季度运营报告,1Q18实现营收8.31亿美元,环比增加6%;毛利率录得超预期的15.6%(剔除授权收入),大大超出前季度业绩指引中给出的10~12%,回升至2017年上半年同期水平;产能利用率达到88.3%,连续两个季度保持回升。2Q18的业绩指引也维持乐观,预期营收保持7%~9%的增速,毛利率18%~20%(剔除授权收入)。因此我们认为公司业绩已经企稳回升。



产能利用率回升是公司本轮业绩企稳回升的关键。中芯国际在2017年内进行了扩产,设备折旧费用相应增加,但同期订单数量不增反减导致产能利用率下滑,这是2017下半年毛利率下滑的主要原因之一。中芯国际在2017年前三季度进行了连续扩产,订单增速跟不上导致产能利用率在2017年前三季度中连续下滑,从4Q14的96.5%下滑至3Q17的83.9%。产能利用率低下造成折旧费用增速始终高于营收增速,折旧费用在营收中的占比从2016年末的20%增至2017年末的27%。但是随着产能利用率的稳定回升和本轮扩产的基本完成,折旧费用增速在1Q18大幅回落,同时营收稳步增长,二者互相作用下推动公司盈利能力持续向好。



2017年中芯国际28nm营收占比不断提高,但晶圆出厂均价却出现了下降。二者之间的背离反映出中芯国际28nm制程产品面临很大价格压力、盈利能力远不及预期。中芯国际的28nm制程在过去一年中加速爬坡,其营收占比在前两季度均提升1.5个百分点,三季度提升2.2个百分点,四季度提升2.5个百分点至11.3%。28nm目前依然被列为先进制程,表面上看其占比提升应该会提高公司晶圆的出厂均价。但实际情况确是晶圆的出厂均价从2016年末的743美元/片8寸约当晶圆逐季下跌至2017年末的700美元/片8寸约当晶圆,全年跌幅达5.8%。


在中芯国际的4Q17电话会议上,CEO赵海军也表示:竞争对手的28nm已经是成熟制程,可以凭借折旧周期以及良率方面的优势进行高强度的价格竞争。目前28nm产品的价格对中芯国际的压力非常大,导致这部分产品的产能爬坡过程给总体毛利率带来很大挑战,公司目前对于28nm的扩产事宜采取谨慎态度。



28nm的营收占比减少在意料之外,情理之中。28nm的营收占比大幅回落到2017年第一季度的同期水平,虽然不符合产能爬坡的一般规律,但是符合价格竞争的情况,也符合CEO赵海军“对28nm扩产持谨慎态度”的表态。而中芯国际将在2018年投入量产的主要新制程是28nm HKMG(中芯国际称HKC)。28nm Poly/SiON和HKMG都已经是对手的成熟制程,价格方面的压力基本相当,因此28nm HKMG的投产从盈利能力的角度来看带来的贡献并不大。暂时放缓盈利艰难的28nm,暂时通过成熟制程稳固业绩,为14nm在2019年的量产做起跳前的深蹲准备。


而市场思路转变、关键平台放量以及八寸产线订单火爆是1Q18业绩超预期的主要原因。从市场思路角度来看,公司从过去保证大客户产能供应走向同时关注中小客户市场,管理更加精细化。这一点从来自中国的收入占比提升可以明显看出,18Q1为62.4%,环比提升11个百分点。预计未来陆续会有很多国内客户的订单回流中芯国际。另外我们看到了55/65nm和0.15/0.18um两大制程平台放量,预计对应着公司的NOR和PMIC两大关键平台放量。此外公司拥有大陆最大的8寸产能,成熟制程平台和客制化应用的火热使公司八寸线产能利用率保持高位,对公司业绩也有进一步拉动作用。



公司2017年经营活动净现金流达到11.35亿美元,同比增长16.18%,其中的9.71亿美元为折旧与摊销,未在最终的净利润中显现。公司自2012年扭亏为盈以来,经营净现金流保持着21.1%的复合增速,高于同期营业收入增速的13.0%。与此同时,公司经营活动现金流营收占比达到近年来最高的36.6%,自身造血能力不断加强。



相比之下,台积电的经营活动现金流营收占比近年来都维持在55%-65%的水平,主要是由于其毛利率高于中芯国际毛利率20个左右的百分点引起的。在不考虑毛利率差距的情况下,公司具有与台积电相仿的运营能力,即便是在业绩承压阶段仍然能保持健康的现金流,有望在先进制程技术突破后带来的毛利率提升过程中对未来发展投入提供强效支持。



4


成熟制程:从代工生产商走向代工方案解决商


虽然中芯国际战略上瞄准顶尖制程,但中短期内受到外部竞争以及内部转型的双重压力,仍将脚踏实地,通过开发成熟制程稳定公司营收规模、并多元化客户基础来度过转型期,同时通过打造CIS、存储器、BCD等关键应用平台,从代工生产商走向代工方案解决商,发展格局进一步打开。


1 继续扩产成熟制程主打差异化竞争


国际代工大厂在先进工艺上对中国客户的争夺愈加激烈之际,中芯国际还没有完全跨越28nm HKMG和14nm FinFET两大技术关卡,在转型瓶颈和竞争升级的双重压力下,中芯国际更需要大力挖掘成熟工艺,发挥差异化优势,在原有制程基础上为客户提供增值服务,为公司获得相对稳定的收入。



在先进制程尚未量产、28nm产品价格承压导致盈利能力欠佳的背景下,中芯国际在2018年放慢了28nm制程扩产脚步,重新对90nm以上的成熟制程进行扩产。中芯国际目前正在进行天津晶圆厂的扩建工作,全部用于90nm~0.18μm制程的生产。



2 中芯国际成熟制程概况


45nm及以下的成熟制程目前贡献了中芯国际88.7%的营收,其中0.15μm及以下制程的营收占比为37.8%,成熟制程依然是营收支柱。 90nm, 0.13/0.11µm, 0.18µm, 0.25µm, 0.35µm 以及 SPOCULL 是公司的成熟制程业务,而其成熟制程的应用包含 eNVM、混合信号/射频工艺技术、模拟电源、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、面板驱动芯片(DDIC)、CMOS 图像传感器 (CIS)、CMOS 微电子机械系统、非易失性存储器、物联网解决方案以及汽车电子等领域。



3 关键应用平台形成强力支撑,从代工厂商走向方案解决商


目前除了台积电等少数厂商外,大部分晶圆厂提供代工服务但无法提供解决方案,难以从代工角度帮助客户提高技术水平和减少应用难度。而中芯国际正在从纯代工商走向尤其值得关注的是CIS、存储器以及BCD三大平台。2017年中芯国际在CIS平台和NOR Flash平台上的营收较2016年大幅增长了70%;而BCD平台主打的电源管理芯片正逢无线充电和物联网潮流,有望迎来高速增长。


(1)物联网应用带动CIS产品强劲发展


CIS(CMOS Image Sensor,CMOS图像传感器)是非常重要的数字感光元件,在移动设备、物联网以及汽车应用的驱动下,CIS市场正经历高速增长。据Yole Development估计,在2015~2021年的年复合增长率将达10.4%,将从2015年的103亿美元增长到2021年的188亿美元。



此外中芯国际还与日本凸版印刷株式会社成立了合资公司凸版中芯彩晶电子(上海)有限公司(TSES),于2014年建成国内首条12英寸芯载彩色滤光片和微镜生产线,结合中芯国际12英寸CIS晶圆生产线,形成国内首条完整的12英寸CIS产业链。



中芯国际将在未来通过将于豪威的合作切入安防领域,增强图像传感的全方面布局。得益于上述工艺保证和产业链优势,中芯国际的CIS平台当前发展强劲,公司CEO赵海军在2017年四季度电话会议上表示:公司在CIS平台上的营收较2016年成长了70%。


(2)战略联手兆易创新,构建中国存储代工航母平台


如今国家半导体国产化战略将国产存储器的设计生产推向风口,中芯国际也及时做出反应,重新启程打造中国存储代工大平台。中芯国际以NOR Flash和SLC NAND Flash两大平台为主,携手国内芯片设计大厂兆易创新,再一次将存储代工作为重点业务平台。



(3)BCD平台紧跟无线充电发展潮流


中芯国际提供业界领先的0.35微米至65纳米BCD 的电源管理平台。提供可定制CMOS的密度以及双极NPN和PNP器件以及高电压LDMOS的组合。中芯国际领先的BCD工艺平台已经成功用于手机的电源管理领域。



BCD工艺结合了双极型晶体管信噪比高、精度高和电流密度大的优点、CMOS集成度高、功耗低、易于逻辑控制的特点、DMOS器件耐压高、开关速度快、驱动力能强的特点, 因此BCD技术非常适用于电源管理芯片,而电源管理芯片目前正面临新一轮发展风口:无线充电。



高性能电源管理芯片是无线充电方案中的核心部件。为了有效降低无线充电的损耗,需要组建一整套完善的闭环控制系统,整合通讯、传感、信号处理、运算、功率调节等功能,因此需要使用基于BCD的电源管理芯片。



在先进制程尚未破壁、产品价格承压之际,成熟制程的特色应用平台和重点应用领域对于中芯国际稳定业绩将起到关键作用。通过对需求旺盛的部分成熟制程进行扩产,中芯国际得以用营收增长来对冲毛利下降的风险,从而度过中短期的转型瓶颈,保持研发投入,最终在14nm以及10nm以下先进制程上实现蜕变,成为产能与技术双领先的业内巨头。


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