半導體制造行業(yè)：詳解全球半導體制造行業(yè)格局科技基建自主創(chuàng)芯

1、半導體制造目 錄一、全球半導體制造市場規(guī)模及競爭格局全球半導體制造市場及行業(yè)格局中國半導體制造行業(yè)情況二、半導體制造制程技術分析28納米是生命周期相當長的節(jié)點先進制程技術之FinFET與GAA 先進制程技術之FD-SOI三、半導體制造全球巨頭代工第一梯隊臺積電和三星以及IDM第一梯隊英特爾代工第二梯隊：聯(lián)華電子、格羅方德、中芯國際、Towerjazz化合物半導體代工巨頭之穩(wěn)懋半導體和三安光電 HYPERLINK / 導體受全球經濟影響波動較大，且相半導體市場半關性越來越強根據IHS Markit的統(tǒng)計，2017年，全球半導體市場的營收規(guī)模為4290億美元，較上年增長21.6%。成長主要是由于存

2、儲器市場的供不應求導致價格上漲，僅存儲器部分的年增長率高達58.8%，非存儲器部分年增長率為10.3%；全球經濟相關性作為資金與技術高度密集行業(yè)，半導體目前形成深化的專業(yè)分工、細分領域高度集中的特點，因此 半導體受全球經濟影響波動較大，且相關性越來越強。預計未來幾年，全球經濟仍將保持穩(wěn)定增長， 年增長率維持在3%左右，因此預計半導體市場的景氣度也如以前一樣，維持3%左右的增長率。全球半導體營收預測及年增長率全球GDP及年增長率60050040030020010025%20%15%10%5%0%95,0004%90,0003%3%85,0002%80,0002%75,0001%70,0001%0

3、20142015201620172018E2019F2020F2021F全球半導體營收預測（十億美元）年增長率-5%65,0000%2015201620172018E2019F2020F2021F全球GDP（十億美元）年增長率數據來源：IHS Markit, AMFT, 4Q17，西南證券整理數據來源：Gartner，西南證券整理半導體半導體下游汽車與IoT增速最高 市場應用市場情況手機和PC市場最大，2017年全球半導體收入增長是由于DRAM平均銷售價格的上漲，以及對于模擬，閃存和邏輯的強下游勁需求。WSTS預計2018年IC產業(yè)市場將達到4370億美元，比2017年增長7。IC領域的市場增

4、長情況（以億美元計）應用 手機和個人電腦目前仍是芯片業(yè)的最大市場。根據IC Insights的數據，2017年全球手機和個人電腦IC銷售額占IC市場總收入的45%，但是2016-2021年均復合增長率分別為高個位數和低個位數。相較之下， 汽車和物聯(lián)網市場規(guī)模雖小，但是增長勢頭強勁，預計2016-2021年均復合增長率將超過13%。數據來源：IC Insights，西南證券整理半導體的產能 市場汽車半導體器件正侵占晶圓代工廠根據德州儀器、IHS等公司的數據顯示，每輛汽車的半導體產品平均含量從1990年的62美元增長汽車電子到2013年的312美元，到2018年增長至350美元。IHS預計到202

5、2年該數字預計將達到460美元。多年來，博世、恩智浦、安森美半導體、瑞薩、意法半導體、德州儀器和其它有自家晶圓廠的IDM廠商主導著汽車行業(yè)。通常，汽車芯片都是在200mm和300mm晶圓上制造的。數據來源：與非網，西南證券整理制造牽頭半導體產業(yè)鏈 HYPERLINK / 半導體制造位于半導體產業(yè)鏈中游從半導體產業(yè)鏈角度來看，半導體材料和設備位于產業(yè)上游，是整個半導體行業(yè)的支撐產業(yè)，中游為半導體的制造，其中集成電路的制造最為復雜，又可以分為設計-制造-封測三個環(huán)節(jié)，而集成電路制造的資金和技術壁壘是最高的。下游為半導體各類細分市場的應用，比如PC、通信、消費電子、汽車、工業(yè)應用等。數據來源：win

6、d，西南證券整理 HYPERLINK / 芯片制造整個產業(yè)鏈：設計-制造-封半導體測產業(yè)鏈 芯片制造全產業(yè)鏈示意圖國家產業(yè)基金承諾投資產業(yè)鏈占比制造牽頭數據來源：西南證券數據來源：華芯投資，西南證券整理 HYPERLINK / 集成電路制造工藝流程芯片制造工藝流程如今建設一條12英寸芯片生產線的投資已經很高，少則30-50億美元，其中僅半導體設備的投資占70%以上。晶圓制造工藝流程圖數據來源：西南證券根據2017年美國加州UC Berkeley大學的理論數據，一條月產12英寸硅片，5萬片的生產線， 需要50臺光刻機，10臺大束流離子注入機，8臺中束流離子注入機，40臺刻蝕機以及30臺薄膜淀積設

7、備等，估計各類設備的總計臺(套)要超過500個。 HYPERLINK / 建產線資本支出中半導體設備支出占比新建產線新高達80%制造資本支出新晶圓制造廠從建立到生產的周期大概為2年；一般在第20個月的時候開始進行設備搬入安裝、測試、試生產；一條新建產線最大的資本支出來自于半導體設備，資本支出占比高達80%，廠房建設占比僅20%。新建產線各項目時間節(jié)點規(guī)劃新建產線資本支出占比拆分數據來源：中國產業(yè)信息網，西南證券整理數據來源：中國報告網，西南證券整理 HYPERLINK / 芯片行業(yè)的三種運作模式：IDM、Fable芯片行業(yè)半導體ss和Foundry運作模式數據來源：電子說，西南證券整理 HYP

8、ERLINK / 導體產業(yè)鏈垂直分工模式日趨成熟，產半導體產業(yè)鏈半業(yè)鏈更加細化上世紀60年代，早期企業(yè)都是IDM運營模式（垂直整合），這種模式涵蓋設計、制造、封測等整個芯片生產流程，這類企業(yè)一般具有規(guī)模龐大、技術全面、積累深厚的特點，如Intel、三星等。垂直分工隨著技術升級的成本越來越高以及對IC產業(yè)生產效率的要求提升，促使整個產業(yè)逐漸向設計、制造、封裝、測試分離的垂直分工模式發(fā)展。這種垂直分工的模式首先大大提升了整個產業(yè)的運作效率； 其次，將相對輕資產的設計和重資產的制造及封測分離有利于各個環(huán)節(jié)集中研發(fā)投入，加速技術發(fā)展，給新玩家一個進入行業(yè)的切入點，例如技術水平較低的封裝檢測、設計突出的

9、Fabless等。晶圓代工的出現(xiàn)降低了芯片行業(yè)準入門檻數據來源：臺積電，西南證券整理半導體產業(yè)鏈垂直模式日趨成熟數據來源：與非網，西南證券整理觀前十大半導體企業(yè)變化，IDM仍有設計企業(yè)縱強勁的生命力IDM企業(yè)在上世紀90年代，全球半導體公司大多是日本公司，前十名企業(yè)中占據50%，而且全是IDM公司；2016年， 前十大半導體企業(yè)中出現(xiàn)了高通、博通等設計公司，表明晶圓代工+設計公司的發(fā)展模式在數字邏輯集成電路 領域中取得了巨大的成功；在2016年設計公司取得巨大成功的背景下，前十大半導體公司中有7家是IDM公司，占比前十大收入的80%。 全球前十大半導體公司演變情況數據來源：華潤微電子， 西南證

10、券整理代工廠的出現(xiàn)促進了半導體設計公司設計企業(yè)的發(fā)展全球設計公司2010年銷售收入為635億美元，2017年增長至1000億美元，年均復合增長率高達6.7%；IDM企業(yè)全球IDM公司2010年2043億美元，2017年達到2636億美元，年均復合增長率高達為3.7%；不同的是設計公司7年來持續(xù)增長，而IDM公司是有降有增，這里面增長包含存儲器產品的漲價。 國際上設計公司與IDM的規(guī)模對比3,00035%2,5002,00030%25%20%1,50015%1,00050010%5%0%020102011201220132014201520162017全球Fabless企業(yè)銷售收入（億美元）全球

11、IDM企業(yè)銷售收入（億美元）Fabless增長率-5%數據來源：華潤微電子，西南證券整理 HYPERLINK / 行業(yè)特點：先進技術節(jié)點工藝制程掌握晶圓制造 晶圓制造行業(yè)特點晶圓制造在少數幾個公司手中行業(yè)特點晶圓制造行業(yè)一個典型的特點就是先進技 術節(jié)點工藝制程掌握在少數幾個公司手中，130納米技術全球有近30個公司可以量產， 但是到了14納米技術僅掌握在6個公司手 上，未來5納米技術水平預計只有三星、臺積電、英特爾三家有能力實現(xiàn)量產；中芯國際是世界上為數不多的幾個可以提供完整的從成熟制程到先進制程的晶圓制造解決方案的純晶圓代工廠之一。中芯國際0.35微米到28納米工藝制程都已進入量產，14納米

12、FinFET工藝正在研發(fā)中。數據來源：中芯國際，西南證券整理全球市場據IHS Markit統(tǒng)計，2017年全球純晶圓代工市場營收為530億美元，同比增長7.1%。預計到2021年， 純晶圓代工市場營收將達到754億美元，2016年到2021年的年復合增長率為9.1%，超過同期全球半 HYPERLINK / 全球純晶圓代工營收預測晶圓代工導體市場的2.8%。全球純晶圓代工營收預測（單位：十億美元/年）908070605040302010020152016201720182019202020215nm8/7nm10nm16/14/12nm20/18nm 28/22nm45/40nm65/55nm9

13、0nm0.13/0.11m 0.15m0.18m0.25m0.35m0.50m+數據來源：IHS Market，西南證券整理從技術節(jié)點演變角度來看，28/22 納米及以上相對成熟制程憑借高 性價比依然擁有較大的市場規(guī)模， 存量上基本保持不變或輕微下降， 但是由于28/22納米以下先進制程的市場規(guī)模逐漸擴大，成熟制程 的市場占比會不斷下降?？偟膩?說，目前代工市場還是主要以成 熟制程為主，先進制程占比不斷 提高，2017年28/22納米及以下先進制程市場占比僅38%，預計到2021年可以達到56%。行業(yè)集中度全球晶圓廠產能集中度不斷提高。2009年全球前五名晶圓廠總產能占全球總產能比例僅36%，

14、 2017年這一比例上升至53%； 2009年全球前十名晶圓廠總產能占全球總產能比例僅54%，2017年這一比例上升至72%；同樣，前十五名晶圓廠總產能占比從2009年的64%上升至2017年的80%， 前二十五名晶圓廠總產能占比從2009年的78%上升至2017年的89%。晶圓制造行業(yè)集中度不斷提高晶圓制造2009年全球集成電路晶圓廠集中度2017年全球集成電路晶圓廠集中度數據來源：IC Insights，西南證券整理競爭格局臺灣貢獻了全球最大的代工產能，僅臺積電一家在2018年上半年就占據了全球晶圓代工市場的56.1%，聯(lián)華電子市占率為8.9%，兩者加起來總共占據了65%的市場規(guī)模；中芯國

15、際是我國最大的晶圓代工廠，占據了我國超過晶圓代工市場的58%。華虹半導體是全球領先的200mm純晶圓代工廠，主要面向1微米到90納米的可定制服務，根據IHS的數據，按2016年銷售收入總額計算，華虹半導體是全球第二大200mm純晶圓代工廠。2018年上半年全球晶圓代工市場格局2017年中國晶圓代工場格局力晶, 1.6% Towerjazz,Fab, 1.0%世界先進,武漢新芯,先進半導體,中芯國際,5.9%三星, 7.4%聯(lián)華電子, 8.9%格羅方德, 9.0%2.2%臺積電, 56.1%1.5%華潤微電子, 6%7%華力半導體, 10%華虹宏力, 16%3%中芯國際, 58% HYPERLI

16、NK / 臺灣貢獻了全球最大的代工產能晶圓制造數據來源：中芯國際，西南證券整理數據來源：中芯國際，西南證券整理2017年全球已經安裝運行的晶圓廠總產能為17900千片/月（折合成200mm晶圓當量），其中300mm產能為11600千片/月，占比64.8%，200mm產能為5000千片/月，占比27.9%。分布產能 從各地區(qū)分布來看，臺灣排名第一，總產能為4000千片/月，其中300mm晶圓產能占比高達73%， 28納米及以下制程占比為37%；韓國排名第二，總產能為3600千片/月，其中300mm晶圓產能占比高達86%，28納米及以下制程占比為81%；中國產能位居全球第五，總產能為2000千片/

17、月， 其中300mm晶圓產能占比高達47%，28納米及以下制程占比為35%。2017年各地區(qū)晶圓廠不同制程產能分布情況2017年全球各地區(qū)全球晶圓產能情況（千片/月）120%100%80%60%40%20%0%450040003500300025002000150010005000折合成200mm晶圓當量全球各地區(qū)產能分布情況制程分布20nm20nm-28nm28nm-65nm65nm-90nm工藝技術的設備的強勁需求，F(xiàn)oundry也獲得了份額。這些設備是許多物聯(lián)網應用的關鍵組件。由于物聯(lián)網浪潮為200毫米晶圓廠注入了新的活力，因此在物聯(lián)網運動開始之前，2012年的數據顯示200毫米晶圓廠的

18、數量有所下降。預計到2018年將恢復到2006年的水平?？偖a能=5470k/月總產能=5430k/月5,500MEMS及其他, 1%模擬器件,8%分立器件,3%存儲, 2%MEMS及其他, 3%模擬器件, 14%5,4005,3005,200存儲, 32%Foundry, 29%邏輯+MPU,21%分立器件, 17%5,1005,000200mm晶圓廠具有相當長的生200mm晶圓廠邏輯+MPU, 27%數據來源：SEMI，西南證券整理Foundry, 43%4,9007%7%200620122018200mm產能（千片/月） 智能卡IC 2013-2020年需求增長情況70CAGR=10.6%

19、射頻IC 2013-2020年需求增長情況700600CAGR=11.7%500400300200100020132020E射頻IC需求（億美元）MCU市場需求（億美元）下游驅動力605040302010020132020E智能卡IC需求（億美元）MEMS傳感器需求（億美元）CAGR=5.5%CAGR=9.6%2502502002001501501001005050020132020E020132020E200mm晶圓廠強勁驅動力200mm晶圓廠MEMS傳感器需求（億美元）數據來源：華虹半導體，西南證券整理MCU市場需求（億美元） 自動駕駛IC 2013-2020年需求增長情況350 圖像傳感

20、器IC 2013-2020年需求增長情況250CAGR=14.2%20015010050020132020E圖像傳感器需求（億美元）LED照明IC需求（億美元）CAGR=9.3%下游驅動力30025020015010050020132020E自動駕駛IC需求（億美元）混合信號IC需求（億美元）200mm晶圓廠強勁驅動力200mm晶圓廠2,0001,8001,6001,4001,2001,000800600400200020132020E混合信號IC需求（億美元）16CAGR=7.7%CAGR=11.8據來源：華虹半導體，西南證券整理20132020ELED照明IC需求

21、（億美元）20廠轉移情況2000-2019年200mm晶圓廠個數變化情況1999年到2018年間200mm晶圓廠關閉數目轉移情況20512200101951908185618041751702200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820191999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201816500mm晶圓廠關閉及其向300mm晶圓200mm晶圓廠數據來源：SEMI，西南證券

22、整理1999年到2018年間200mm晶圓廠總共關閉了76家，2008-2009 年金融危機期間關閉的大多數晶圓廠主要分布在美國、日本、歐洲以及中東。從2016年開始，200mm晶圓廠關閉速度開始減緩。2008年到2016年期間，總共有15座晶圓廠從200mm轉型至300mm，邏輯、存儲、Foundry總共有3個200mm晶圓廠轉型至300mm，而MPU只有三個。2008-2016年間200mm晶圓廠轉型至300mm晶圓廠數目321020082009201020112012201320152016Foundry邏輯存儲MPU2設備支出從設備支出角度來看，從2011年開始，8英寸以及小于8英寸晶

23、圓廠設備支出基本呈現(xiàn)負增長，說明8英寸以及小于8英寸晶圓市場基本已經邁入成熟期，晶圓廠擴建幅度有限；從200mm晶圓廠產品類型角度來看，代工廠的設備支出日益下滑，存儲器幾乎不再有設備支出， 主要由于存儲器的加工基本轉移至300mm晶圓廠，分立器件、模擬芯片等應用未來將保持較為穩(wěn)定的設備支出，因此未來將成為200mm代工廠的主要營收來源。8英寸以及小于8英寸晶圓廠設備支出情況（百萬美元）200mm晶圓廠設備支出按產品類型劃分情況（百萬美元）8000700060005000400030002000100002011201220132014201520162017201850%40%30%20%10

24、%0%-10%-20%-30%-40%-50%1600140012001000800600400200020112012201320142015201620172018代工廠分立器件模擬芯片00mm晶圓廠設備支出情況趨于滯緩200mm晶圓廠8寸8寸同比增長數據來源：SEMI，西南證券整理邏輯芯片MEMS存儲器200mm八英寸完畢帶來固定成本低 晶圓晶圓面向成熟的特種工藝，設備折舊在應用端，對8英寸晶圓代工的強勁需求主要來源于功率器件、電源管理IC、影像傳感器、指紋識獨特優(yōu)勢別芯片和顯示驅動IC等。由于模擬/分立器件擁有成熟制程+特種工藝的特性，因此，這些產品絕大多數會采用8英寸或6英寸線生產；

25、而相較于12英寸產品，8英寸晶圓主要有兩大優(yōu)勢，第一，8英寸晶圓已具備了成熟的特種工藝， 第二，大部分8英寸晶圓廠設備已折舊完畢，固定成本較低。8英寸晶圓廠的產能在上世紀90年代末期開始提升，大部分晶圓廠現(xiàn)已完全折舊完畢。2018年按產品類別劃分的200mm晶圓需求8英寸晶圓主要優(yōu)勢微控制邏輯芯片, 10%存儲, 8%傳感器, 5%圖像傳感器, 17%分立器件, 16%MOS邏輯芯片, 27%模擬芯片, 23%數據來源：SEMI，西南證券整理數據來源：搜狐科技，西南證券整理8英寸八英爆出產能全滿 晶圓寸晶圓供不應求，世界先進和聯(lián)電同時隨著個人電腦及智慧型手機市場進入旺季，加上先進駕駛輔助系統(tǒng)（

26、ADAS）及自駕車、物聯(lián)網及工供不應求業(yè)4.0等新藍海市場進入成長爆發(fā)期，帶動面板驅動IC、微控制器（MCU）、電源管理IC（PMIC）、金氧半場效電晶體（MOSFET）等強勁需求，也讓臺積電、聯(lián)電、世界先進的8吋晶圓代工產能滿載到2018年年底，且訂單能見度更已看到2019年上半年。8英寸晶圓代工廠供不應求的主要原因數據來源：中時電子報，西南證券整理半導體制造目 錄一、全球半導體制造市場規(guī)模及競爭格局推薦邏輯全球半導體制造市場及行業(yè)格局中國半導體制造行業(yè)情況二、半導體制造制程技術分析28納米是生命周期相當長的節(jié)點先進制程技術之FinFET與GAA 先進制程技術之FD-SOI三、半導體制造全球

27、巨頭代工第一梯隊臺積電和三星以及IDM第一梯隊英特爾代工第二梯隊：聯(lián)華電子、格羅方德、中芯國際、Towerjazz化合物半導體代工巨頭之穩(wěn)懋半導體和三安光電中國將承接第三次全球半導體產中國集成電路業(yè)轉移市場結構長期以來，中國一直是電子產品生產的集中地，因而也是全世界最大的半導體產品消費國家。2017年， 中國對半導體的需求約為1892億美元，占全球半導體市場的44.1%。中國集成電路市場近年來一直在快速增長，且隨著國內5G通信、物聯(lián)網等前沿應用領域快速成熟，國內集成電路市場需求將進一步提升。 2010-2025中國集成電路市場結構60050040030020010002000 2001 200

28、2 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 202150%45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%中國半導體銷售額（十億美元）其他區(qū)域半導體銷售額（十億美元）中國占全球的比例數據來源：HIS，西南證券整理 HYPERLINK / 中國晶圓代工產能分布晶圓代工根據SEMI數據顯示，中國前端晶圓廠產能今年將增長至全球半導體晶圓廠產能的16，到2020年， 這一份額將增加到20。受跨國公司和國內公司存儲和代工項目的推動，中國將在2020年的晶圓分

29、布產能廠投資將以超過200億美元的支出，超越世界其他地區(qū)，占據首位。 中國晶圓代工產能分布示意圖2014年中國成立大基金以來，促進了中國集成電路供應鏈的迅速增長，目前已成為全球半導體進口最大的國家市場。SEMI指出，目前中國正在進行或計劃開展25個新的晶圓廠建設項目，代工廠、DRAM和3D NAND是中國晶圓廠投資和新產能的首要部分。數據來源：SEMI，西南證券整理13 HYPERLINK / 年中國晶圓制造產業(yè)：出現(xiàn)“兩頭在中國晶圓制造20外”現(xiàn)象兩頭在外2013年中國晶圓制造產業(yè)規(guī)模601億元，其中Foundry和IDM比例接近1:1，各為300億元左右。其中Foundry公司中，本土晶圓

30、代工規(guī)模近250億元，另外外資晶圓廠近50億元。進一步國內晶圓Foundry公司設計公司來源：114億國內本土設計公司，134億元國外設計公司。而2013年本土設計設計公司對晶圓代工需求323億元，滿足率為35%。華潤微電子認為我國半導體制造出現(xiàn)“兩頭在外”的現(xiàn)象：2013年中國本土晶圓代工缺口為209億元，這部分是依 靠海外代工。一方面：晶圓制造代工廠給國外做代工，同時國內設計公司也在依靠國外代工廠去生產。數據來源：華潤微電子，西南證券整理 HYPERLINK / 7年中國晶圓制造產業(yè)：“兩頭在外”中國晶圓制造201現(xiàn)象更顯著2017年：晶圓代工的規(guī)模440億元，其中本土代工規(guī)模370億元（

31、比2013年增加49%），外資晶圓代工規(guī) 模70億元。占比國內代工產能53%，提高15個pct。2017年本土設計公司產品對晶圓產值需求671億元，在外兩頭實際本土晶圓代工營收190億元，滿足率28.3%，比2013年下降了20%。2017年國內10大設計公司中，除了智芯微電子和士蘭微用國內代工，其他8家都在使用海外代工。出現(xiàn)的矛盾：“兩頭在外”現(xiàn)象更加顯著。2017年本土晶圓代工缺口約481億元，比2013年增加了130%。數據來源：華潤微電子， 西南證券整理國功率器件前10大企業(yè)收入之和不及功率半導體中一家單設計公司功率半導體行業(yè)，容易出現(xiàn)IDM公司，都是以IDM公司在運作。功率器件前10

32、大企業(yè)收入之和不足IDM企業(yè)82億元，不及一家單設計公司。2017年中國功率器件半導體公司前十大的總規(guī)模（82億）不及設計公司第二大企業(yè)（110億）。2017年中國功率器件市場需求超過1000億。2017年中國十大集成電路設計企業(yè)2017年中國半導體行業(yè)功率器件十強企業(yè)排名企業(yè)名稱銷售額（億元）1深圳市海思半導體有限公司3612清華紫光展銳1103深圳市中興微電子技術有限公司764華大半導體有限公司52.15北京智芯微電子科技有限公司44.96深圳市匯頂科技股份有限公司38.77杭州士蘭微電子股份有限公司31.88敦泰科技（深圳）有限公司289格科微電子（上海）有限公司25.210北京中星微電

33、子有限公司20.5排名企業(yè)名稱銷售額（億元）1吉林華微電子股份有限公司16.32揚州揚杰電子科技股份有限公司14.63蘇州固锝電子股份有限公司10.14無錫華潤華晶微電子有限公司9.45瑞能半導體有限公司6.96常州銀河世紀微電子股份有限公司6.17無錫新潔能股份有限公司58杭州立昂微電子股份有限公司4.619北京燕東微電子有限公司4.5610深圳深愛半導體股份有限公司4.4數據來源：華潤微電子，西南證券整理國市場需要強大的產品公司（設計公司中國集成電路中與IDM）市場結構中國集成電路自給率持續(xù)提高：2017年為10%，預測2025年有望提升至18.8%。意味著中國集成電路規(guī)模要從190億美元

34、提高到675億美元。2010-2025中國集成電路市場結構數據來源：華潤微電子，西南證券整理國之間的匹配度華潤微電子認為，國內集成電路制造產能（370億元）和國內設計公司需求代工規(guī)模（670億元） 不匹配，其中國內設計公司在國內晶圓廠代工190億元，差距仍大。 2017年國內晶圓代工廠與國內集成電路需求之間的匹配度 需求匹配度中國設計公司產品占外資晶圓代工營收481億元主要產品為16nm及以下主流工藝或者0.13um-中國設計公司產品占本土晶圓代工廠營收190億元主要產品為特色工藝領域：BCD等模擬工藝、射頻RF、非揮發(fā)性儲存器e-NVM、功率器件等。0.18um高性能模擬工藝481億元190

35、億元180億元國外設計公司產品占本土晶圓代工廠營收180億元主要產品為特色工藝領域：內晶圓代工廠產能與國內集成電路需求目前國內晶圓代工廠的特色工藝同國外晶圓代工廠差別不大，基本能滿足國內設計公司要求，同時也承接了大規(guī)模海外設計公司的需求。國內晶圓代工廠難以滿足國內設計公司對主流工藝（16nm及以下）和高性能模擬工藝的需求， 2017年國內設計公司到外資晶圓代工廠代工規(guī)模達481億元。國內產能數據來源：華潤微電子，西南證券整理中國設計公司晶圓代工需求481億元中國本土晶圓代工規(guī)模180億元BCD等模擬工藝、射頻RF、非揮發(fā)性儲存器e-NVM、功率器件等。中重日益提升日益提升2017年中國IC設計

36、公司對晶圓制造需求671億元，占全球代工規(guī)模3865億元的17.4%， 預測到2025年增長到30.5%。根據IBS顯示，2017年中國IC設計公司對晶圓制造需求約671億元，占全球晶圓代工規(guī)模3865億元的17.4%，到2025年時需求上升至30.5%。2010-2025全球晶圓代工廠規(guī)模和中國晶圓代工需求6,0005,0004,0003,0002,0001,00035%30%25%20%15%10%5%2017-2025年全球晶圓代工市場規(guī)模年均復合增長率為5%，中國晶圓代工需求年均復合增長率為12%。00%2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2

37、018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025國晶圓代工需求占全球代工總需求比國內需求中國晶圓代工需求（億元）全球晶圓代工需求（億元）中國市場占比數據來源：IBS，西南證券整理C設計公司對晶圓代工的要求逐漸向90n 國內中國Im以內節(jié)點發(fā)展設計企業(yè)中國IC設計公司對晶圓代工的要求逐漸向90nm以內節(jié)點發(fā)展。2017年，設計公司采用0.13um節(jié)點占比53%，2018年90nm及以下節(jié)點制程的需求將超過0.13um以上，至2025年中國設計公司70%會用到90nm以內。發(fā)展趨勢2010-2025中國集成電路設計對晶圓制造工藝的需求（億元）20102011201220

38、132014201520162017201820192020202120222023202420251800160014001200100080060040020000.25um0.18/0.15um0.13um 90nm 65nm 45/40nm 28nm 20nm 16/14nm 10nm 7nm5nm數據來源：IBS，西南證券整理 HYPERLINK / 中國半導體產業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與制程縮小機遇隨著制程節(jié)點的縮小和工藝精度的提高，集成電路設計產品的設計成本迅速增加，10nm 的設計成本約為28nm的4.5倍，并且對產品銷售規(guī)模的要求也同步提升（銷售規(guī)模需要超過設計成本的10倍），同時開發(fā)風

39、險也隨之增加。成本增加以28nm長壽命周期的技術節(jié)點來評測，邏輯集成電路設計企業(yè)的規(guī)模至少要在6.3億美金（43.2億人民幣以上），相當于2017年中國涉及企業(yè)的第六大。各技術節(jié)點的設計成本（億美元）各技術節(jié)點的客戶Profile對比（美元）5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.065nm45/40nm28nm16/14nm10nm7nm5nm數據來源：華潤微電子，西南證券整理做大做強中國集成電路產業(yè)中國集成電路鏈國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要規(guī)劃目標政策支持2014年6月24日，國家集成電路推進綱要發(fā)布；2014年9月24日，國家集成電路產業(yè)投資基金正式設立。到202

40、0年，集成電路產業(yè)與國際先進水平的差距逐步縮小，全行業(yè)銷售收入年均增速超過20%，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力大幅增強。移動智能終端、網絡通信、云計算、物聯(lián)網、大數據等重點領域集成電路設計技術達到國際領先水平，產業(yè)生態(tài)體系初步形成。16/14nm制造工藝實現(xiàn)規(guī)模量產，封裝測試技術達到國際領先水平，關鍵裝備和材料進入國際采購體系，基本建成技術先進、安全可靠的集成電路產業(yè)體系。數據來源：百度百科，西南證券整理中國大陸將成為全球新建晶圓廠最積新建晶圓廠極的地區(qū)2017-2020全球規(guī)劃建設晶圓廠數量國內在建晶圓產線中國牽頭中國大陸晶圓建廠高峰到來。根據國際半導體協(xié)會（SEMI）所發(fā)布的近兩年全球晶圓廠預測報告

41、顯示，2016至2017年間，綜合8英寸、12英寸廠來看，確定新建的晶圓廠就有19座，其中大陸就占了10座。SEMI更預估2017年到2020 年的四年間，全球預計新建62條晶圓加工產線，其中中國大陸將新建26座新晶圓廠，成為全球新建晶圓廠最積極的地區(qū)，整個投資計劃占全球新建晶圓廠的42%，成為全球新建投資最大的地區(qū)22 22211 11 111111 10000121086420中國美國臺灣東南亞歐洲與中東日本韓國2017E2018E2019E2020E數據來源：中國產業(yè)信息網，西南證券整理018年中國半導體企業(yè)資本支出預計將 中國2超越歐洲和日本半導體資本支出IC

42、 Insights預測，2018年總部位于中國的半導體公司資本支出將達到110億美元，占全球半導體總資本支出1035億美元的10.6，這一數字將超過總部在日本和歐洲的半導體公司的資本支出。自采用fab-lite商業(yè)模式以來，歐洲產商在半導體行業(yè)的資本支出中所占的比例非常小。2005年全球半導體資本支出占比為8，預計在2018年僅占全球支出的4，到2022年這一數字降為3。日本一些半導體公司也已經轉型為fab-lite商業(yè)模式，因此大大降低了在新晶圓廠和設備上的投資。預計日本半導體公司在2018年占半導體行業(yè)資本支出總額的6，比2005年的22的大幅下降。中國半導體公司資本支出與日本&歐洲半導體

43、公司比較12010080604020020142015201620172018日本和歐洲半導體公司資本支出（億美元）總部位于中國的純晶圓代工廠中芯國際已經在相當長時間內成為主要半導體行業(yè)資本支出者之一，另外還有四家中國公司預計將成為今年重要的半導體行業(yè)資本支出者，包括下一代存儲器供應商將在2018年和2019年花費大量資金購買設備并擴建新的晶圓廠。IC Insights認為，至少在未來幾年內，中國在亞太半導體行業(yè)的資本支出份額將保持在60以上。中國半導體公司資本支出（億美元）數據來源：IC Insights，西南證券整理半導體制造目 錄一、全球半導體制造市場規(guī)模及競爭格局推薦邏輯全球半導體制造

44、市場及行業(yè)格局中國半導體制造行業(yè)情況二、半導體制造制程技術分析28納米是生命周期相當長的節(jié)點先進制程技術之FinFET與GAA 先進制程技術之FD-SOI三、半導體制造全球巨頭代工第一梯隊臺積電和三星以及IDM第一梯隊英特爾代工第二梯隊：聯(lián)華電子、格羅方德、中芯國際、Towerjazz化合物半導體代工巨頭之穩(wěn)懋半導體和三安光電 HYPERLINK / 28納米制程兩大技術工藝：PolySiO28納米N和HKMG兩大技術28納米制程工藝主要分為多晶硅柵+氮氧化硅絕緣層柵極結構工藝（Poly/SiON 工藝）和金屬柵極+高介電常數絕緣層（High-k）柵結構工藝（HKMG 工藝）。Poly/SiO

45、N 工藝的優(yōu)點是成本低，工藝簡單，適合對性能要求不高的手機和移動設備。HKMG工藝的優(yōu)點是大幅減小漏電量，降低晶體管的關鍵尺寸從而提升性能，但是工藝 相對復雜，成本與Poly/SiON工藝相比較高。28納米Poly/SiON 和HKMG性能與成本對比數據來源：拓墣產業(yè)研究所，西南證券整理中芯國際自身的28nm產品規(guī)格目前處在Poly/SiON的較低端技術，相當于臺積電的28LP技術，已投入量產；高 端的28nm HKMG制程良率之前則不達預期，目前正在加速研發(fā)中，不久之后將實現(xiàn)量產。28納米兩大技術工藝：PolySiON和HKMG數據來源：中國市場情報中心，西南證券整理 HYPERLINK /

46、 28納米工藝生命周期較長，市場空間28納米較大在成本幾乎相同的情況下，使用28納米工藝制程可以給產品帶來更加良好的性能優(yōu)勢。例如與40納米工藝相比，性能優(yōu)勢28納米柵密度更高、晶體管的速度提升了約50%，每次開關時的能耗則減小了50%。而從技術可控方面，由于28納米性能優(yōu)勢數據來源：賽迪顧問，西南證券整理40nm和28nm工藝技術實現(xiàn)同樣性能的靜態(tài)功耗比較數據來源：Xilinx，西南證券整理20/22納米一直無法實現(xiàn)很好的控制。因此，綜合技術和性能等各方面因素，28納米都將成為未來很長一段時間 內的關鍵工藝節(jié)點。 HYPERLINK / 28納米工藝生命周期較長，市場空間28納米較大生命周期

47、高通APQ8064是世界首個采用28nm制程的智能手機處理器，在高通白皮書中給出的對比圖中，Krait對比NVIDIA采用40nmLPG混合工藝的Kal-El，Krait架構處理器可以借助更好的溫度曲線維持更高的性能。高通對于制造工藝的態(tài)度是，40nm G晶體管只有在全程高頻時才有意義，其余多余情況下純LP工藝晶體管三個更有優(yōu)勢。A9(40G)和Krait(28LP)功耗-溫度曲線對比數據來源：小米社區(qū)（高通白皮書），西南證券整理下游應用從需求端來看，隨著28nm工藝的成熟，市場需求呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。從2012年的913萬片/年到2014年的2945萬片/年，年CAGR達79.6%，并且將延

48、續(xù)到2017年。隨著14納米及以下制程的成熟， 2018-2020年28納米市場規(guī)模將出現(xiàn)小幅下滑，但需求量依然保持在400萬片/年以上的規(guī)模；28nm工藝目前主要應用于手機應用處理器和基帶，未來應用方向呈多元化分散的趨勢。28nm制程廣泛應用于 手機應用處理器和基帶，消費電子（DTV、OTT等），F(xiàn)PGA，GIS等。據賽迪顧問統(tǒng)計，2015-2016年手機應用處理器和基帶應用占比達65%，而預計未來四年該領域應用將迅速降低至8%，消費電子、RF、GIS、混合信號等領域則各自占據16%左右，應用領域呈分散化現(xiàn)象。28nm制程技術下游應用市場變化2012-2020年28nm市場需求5000450

49、040003500300025002000150010005000201220132014201520162017E 2018E 2019E 2020E2012-2020年28nm市場需求(千片/年）同比增長160%140%120%100%80%60%40%20%0%-20%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2015-20162017-20182019-2020混合信號FPGA圖形傳感器ISP ASIC手機AP及基帶射頻微控制器消費電子 HYPERLINK / 28納米市場需求及下游應用情況28納米數據來源：賽迪顧問，西南證券整理數據來源：賽迪顧問，西南證券整理

50、根據拓墣產業(yè)研究院統(tǒng)計，2017年全球28nm產值達到110億美元，占全球先進制程代工(包含產品單價28nm以下)的40%。2017年臺積電穩(wěn)居28nm制程龍頭地位，市占率高達69%，市場集中度高。臺積電28nm制程量產至今已經7年，過程中累積了豐富的制程經驗及客戶關系，加上設備的折舊已接近完畢，臺積電28nm晶圓的ASP不斷下降，形成強大的成本優(yōu)勢來維護行業(yè)地位，2010年Q3時28納米硅片ASP為9000美元，到2017Q2已降為3300美元，下降幅度超63%，預計到2019年底將2017年全球28nm制程產值占比（按企業(yè)劃分）進一步降至2400美元。 HYPERLINK / 28納米市場

51、需求及ASP情況28納米數據來源：拓墣產業(yè)研究院，西南證券整理臺積電28納米晶圓的ASP變化情況100009000800070006000500040003000200010003Q101Q113Q111Q123Q121Q133Q131Q143Q141Q153Q151Q163Q161Q173Q171Q183Q18E1Q19E3Q19E0臺積電28納米晶圓ASP（美元） HYPERLINK / 中芯國際28納米技術三種制程28納米 中芯國際28納米標準工藝組件選擇中芯國際數據來源：中芯國際，西南證券整理程，預計在2018年底量產。中芯國際28納米不同制程單價提升情況數據來源：西南證券中芯國際28

52、納米有3種制程，分別是PolySiON，HKMG 和HKC，該公司的28 納米技術現(xiàn)已成功進入多項目晶圓(MPW)和量產階段，并提出發(fā)展三階段，第一階段的polySion制程已經量產，第二階段HKMG制程已經在2017年第2季開始產出，而第三階段是第二代的HKC制 HYPERLINK / 中芯國際28納米工藝核心生產線：28納米中芯北方中芯國際中芯北方成立于2013年7月，是中芯國際與北京市政府共同投資設立的12英寸先進制程集成電路制造廠。中芯北方具備兩條月產3.5萬片的300mm生產線。第一條生產線主要生產40納米和28納米Polysion工藝產品；第二條生產線具備28納米HKMG工藝及更高

53、技術水平。2017年9月30號，第一條產線月產能達3萬片；2018年3月30號，第二條產線廠房潔凈室交付使用。臺積電和中芯國際28納米營收占比中芯北方廠房概念圖40%35%30%25%20%15%10%5%1Q132Q133Q134Q131Q142Q143Q144Q141Q152Q153Q154Q151Q162Q163Q164Q161Q172Q173Q174Q171Q180%臺積電中芯國際數據來源：中芯國際，西南證券整理數據來源：各公司官網，西南證券整理 HYPERLINK / 28納米競爭格局：一超四強一崛28納米起競爭格局臺積電2011年第四季度率先進行28納米的量產，長期霸占28納米市場

54、占有率的第一名。高通驍龍800采用臺積電的28nm HPM HKMG標準，高通MSM8960和聯(lián)發(fā)科四核芯片MT6589T芯片使用的是相對較差的28nm LP工藝；英特爾以技術領先為導向，最先使用HKMG+Gate-Last工藝，最先量產3D晶體管，其制程領先對手可以按代來計 算。但是英特爾并不是專做晶圓代工的企業(yè)，所以在產能和市場占有率方面比較低；三星較早采用HKMG工藝，在業(yè)界進入HKMG時代之初，又秘密研發(fā)后柵極工藝。三星目前的28nm級別制程使 用的是HKMG柵極和前柵極工藝。三星自家的Exyons5系列芯片和蘋果的A7都是采用的此種工藝；格羅方德于2013年第四季度實現(xiàn)28納米工藝的

55、量產，2014年成為繼臺積電之后28納米工藝產能最大的晶圓代工廠，產能達到40000片/月；聯(lián)電在2014年進行量產28納米，目前牢牢占據超過8%的市場份額。數據來源：西南證券 HYPERLINK / 芯國際與其他代工廠在28納米節(jié)點中芯國際中量產時間差距28nm差距28nm制程技術是臺積電歷史上的一個轉折點，當時三星與格羅方德同時選擇了先閘極(Gate-first)方案，而臺積電 獨自選擇了后閘極（Gate-last）方案，2011年第四季度，臺積電首先實現(xiàn)了28納米全世代制程工藝的量產；格羅方德成立于2009年3月，是從AMD公司虧損后拆分出來的晶圓廠與阿布達比創(chuàng)投基金（A德州儀器C）合資

56、成 立，A德州儀器C持續(xù)投入高額資本在先進制程的研發(fā)上，但是進度仍落后于臺積電，直到2012下半年才正式量產 28納米；2013年，聯(lián)電成功開發(fā)28納米PolySiON制程技術，并通過客戶產品驗證逐步導入量產。2014年，成功開發(fā)28納 米HKMG制程技術，并通過先期客戶產品驗證逐步導入量產。2015年，成功開發(fā)28納米高效能精簡型（HPC+） 制程技術，提供更低的漏電流及耗電，并導入客戶產品試產。全球四大晶圓廠28納米量產時間數據來源：各公司官網，西南證券整理半導體制造目 錄一、全球半導體制造市場規(guī)模及競爭格局推薦邏輯全球半導體制造市場及行業(yè)格局中國半導體制造行業(yè)情況二、半導體制造制程技術分

57、析28納米是生命周期相當長的節(jié)點先進制程技術之FinFET與GAA 先進制程技術之FD-SOI三、半導體制造全球巨頭代工第一梯隊臺積電和三星以及IDM第一梯隊英特爾代工第二梯隊：聯(lián)華電子、格羅方德、中芯國際、Towerjazz化合物半導體代工巨頭之穩(wěn)懋半導體和三安光電 HYPERLINK / 邏輯器件、存儲芯片的制程推進情集成電路況制程推進數據來源：ASML，西南證券整理 HYPERLINK / 不同制程技術性能功耗和成本優(yōu)勢制程推進比較獨特優(yōu)勢由于制程的減小，單位面積容納的晶體管數目越多，因此運算速度大大提高，同樣，縮減晶體管之間的距離之后，晶體管之間的電容也會更低，由于晶體管在切換電子信號

58、時的動態(tài)功率消耗與電容成正比， 因此，制程越低功耗越低。制程推進帶來的功耗降低和性能提升，也就是性能功耗比會越來越大。制程越低，每個晶體管所占面積也越小，晶體管集成度也越高，當制程從22納米推進至14納米時，由于利用了先進的雙重圖案工藝，每個晶體管所占面積得到了超線性遞減。但是14納米及以下制程由于掩模次數較多會帶來成本上的提升，但是從性價比角度上看，制程的縮減還是值得的。不同制程技術性能功耗比較不同制程技術成本優(yōu)勢比較數據來源：英特爾，西南證券整理線寬越小，晶粒越小 HYPERLINK / 圓制程推進帶來晶粒尺寸和耗電量的大制程推進晶幅減小獨特優(yōu)勢根據臺積電產品數據，7nm產品的晶粒大小只有

59、28納米晶粒的五分之一，只有40nm晶粒的十分之一，因此，制程的推進大大減小了晶粒尺寸大小，進一步提高集成度；由于晶粒減小帶來的另一大優(yōu)勢是耗電量的減小，7nm芯片的耗電量只有55nm低功耗產品的二十五分之一，只有16/12nm FFC耗電量的一半，大大提高了手機等電子產品的續(xù)航能力。不同技術的產品晶粒大小比較1線寬越小，晶粒越小0.530.480.250.110.0680.04855nm45nm40nm28nm16/12nmFFC10nm7nm不同技術的產品使用耗電比較數據來源：臺積電，西南證券整理 HYPERLINK / 平面型柵極晶體管基本結構場效應管 晶體管本質上是開關，有兩個基本狀態(tài)

60、：開和關。場效應管使用電場控制溝道中的電導率。與柵欄基本結構門允許或限制通行一樣，F(xiàn)ET柵極可允許或限制源與漏之間的電子流動。在一種常見晶體管（n溝道晶體管）中，對柵極施加正電壓時，電子可輕松地從源極流至漏極。如果柵極至源電壓為負，則導 電溝道堵塞，晶體管中的電子流被切斷。通常將FET直接裝配在硅片上。絕緣介電層覆蓋在硅片表面上，并將成為柵極介電層。導電層（如多晶硅或某種金屬）被沉積在介電層上，最終成為柵極電極。使用光刻技術將所需圖案轉印硅片之上，然后刻蝕該圖案部分以界定柵極，并暴露源和漏所在位置。接下來，將離子（如硼或磷離子）注入源和漏區(qū)域。該器件結構又名“平面型柵極”。平面型場效應晶體管中