分析中國半導(dǎo)體晶圓代工行業(yè)如何縮短差距

集成電路關(guān)乎國家信息安全的命脈，其進(jìn)口額是石油進(jìn)口額的兩倍，雖然中國大陸涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)，但與世界巨頭相比相差不少。而晶圓代工（Foundry）在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的中流砥柱，是代工廠商給了芯片“生命”。

全球硅晶圓代工行業(yè)情況

根據(jù) IHS 的統(tǒng)計(jì)，2012-2017年全球硅晶圓代工行業(yè)營收CAGR約10.8% 。其中純晶圓代工產(chǎn)能占比從24.1%增長至34.0%。預(yù)計(jì)，2018-2020年行業(yè)收入增速將維持在8%上下。從應(yīng)用端來看，2017年半導(dǎo)體代工行業(yè)的主要客戶包括：智能手機(jī)等無線通訊產(chǎn)品、個人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器用計(jì)算芯片、消費(fèi)類產(chǎn)品、車用產(chǎn)品、工業(yè)用產(chǎn)品及有線通訊產(chǎn)品，收入分別達(dá)255 億、57.3 億、93.7 億、31.2 億、72.9 億、10.41億美金，分別占全球硅晶圓代工收入的49%、11%、18%、6%、14%、2%。

全球硅晶圓代工從工藝來看可分為16nm及以下工藝、16-28nm 先進(jìn)工藝、28-90nm 成熟工藝、90nm 以上8寸工藝、其他，2017年收入占比分別為20%、19%、30%、28%、3%。從競爭格局來看，臺積電 2017 年收入323億美金，約占全球 62%，聯(lián)電、SMIC收入分別約49.3 億、31.3 億，占全球約9.5%、6%。臺積電在 16nm 及以上工藝節(jié)點(diǎn)領(lǐng)先主要競爭對手3年以上時間，處于絕對壟斷地位。

晶圓廠建設(shè)、擴(kuò)產(chǎn)需要大量的資本開支投入，晶圓代工屬于資本密集型行業(yè)，根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，近五年來，全球半導(dǎo)體代工廠商資本開支占收入比例維持35%以上的高位，而研發(fā)在代工行業(yè)的重要地位。由于先進(jìn)制程每遷移一次技術(shù)節(jié)點(diǎn)都伴隨著比成熟制程高數(shù)倍的投入，2017 年起臺積電開始10nm以上制程研發(fā)，支出明顯加大，帶動行業(yè)研發(fā)費(fèi)用率上升。

晶圓代工驅(qū)動力轉(zhuǎn)到新應(yīng)用

晶圓代工短期受手機(jī)及虛擬貨幣增速放緩?fù)侠郏?018-2020年智能手機(jī)出貨量年增速放緩至低個位數(shù)，虛擬貨幣價(jià)格相比去年大幅下跌，礦機(jī)芯片需求減退。成熟制程方面，客戶存在重復(fù)下單情況，代工廠商庫存較高，預(yù)計(jì)在未來五年，整個晶圓代工行業(yè)的驅(qū)動力由智能手機(jī)逐漸轉(zhuǎn)向 AI、5G、IoT、汽車等新應(yīng)用。

人工智能（AI）涉及大量的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，需要大量的10nm以上先進(jìn)制程計(jì)算芯片。根據(jù) IBS 的預(yù)測，到2025年，全球 10nm/7nm 制程硅晶圓代工出貨量將達(dá)220萬片，相比目前翻了一番。5G要帶來射頻前端芯片新的需求，GaN半導(dǎo)體在射頻器件中的滲透率不斷上升，根據(jù)Yole 預(yù)測，2017~2023 GaN 器件市場規(guī)模CAGR約23%，此外，5G 手機(jī)的增多也帶來芯片的需求。工業(yè)IoT需求量巨大，IoT半導(dǎo)體行業(yè)新的驅(qū)動力。電動汽車和自動駕駛需要大量的車載半導(dǎo)體，微處理器、模擬電路、邏輯芯片、以及分立器件都會受益于車載半導(dǎo)體市場規(guī)模的增長。預(yù)2017-2022年來自車用芯片的收入CAGR保持在8.6%。

中金預(yù)計(jì)未來 1-2 年內(nèi)還很難對代工行業(yè)形成有力的需求刺激。從2016年起，代工行業(yè)增長基本由16 nm以下先進(jìn)制程貢獻(xiàn)，28nm、 12 寸成熟制程、及因供不應(yīng)求暫時樂觀的 8 英寸在未來 1-2 年內(nèi)，甚至在更長期時間內(nèi)都將面臨風(fēng)險(xiǎn)。

分析國內(nèi)晶圓代工競爭格局

整個代工行業(yè)中，自 2015 年起先進(jìn)制程營收規(guī)模占據(jù)首要地位，統(tǒng)計(jì)TSMC、GF、UMC、Vanguard、中芯國際、華虹半導(dǎo)體六家主要晶圓代工廠商數(shù)據(jù)，2017 年全年來自28nm以上先進(jìn)制程、28nm-90nm成熟制程、 8 寸晶圓的營業(yè)收入分別約205億、15.375億、143.5億美元，營收占比分別達(dá)40%、30%、28%。臺積電利用技術(shù)優(yōu)、規(guī)模優(yōu)勢以及高額的利潤和良好的現(xiàn)金流支撐巨額的資本開支和研發(fā)支出，不斷擴(kuò)大領(lǐng)先地位，成為行業(yè)絕對的王者。中國大陸的長江存儲（IDM）、中芯國際資本開支躋身世界前十。

2017 年臺積電10nm營業(yè)收入占比已達(dá)10%，14nm 以下晶圓市占率達(dá) 100%，包攬 14nm 以下純晶圓代工所有訂單（不含存儲器），28nm先進(jìn)制程市占率達(dá)71%，12寸（40-90nm）成熟制程，目前前臺積電市占率約50%，8寸（90nm-0.35um）成熟制程臺積電市占率約41%，位居8寸硅晶圓代工榜首。

28nm先進(jìn)制程各代工企業(yè)競爭激烈，聯(lián)電、格羅方德、中芯國際均有產(chǎn)線量產(chǎn)，華虹JV 也逐漸進(jìn)入28nm陣營。但臺積電技術(shù)突破最早，并利用低價(jià)搶占更多市場份額，加上整個制程擴(kuò)產(chǎn)相對激進(jìn)，供大于求，使其余廠商毛利率承壓。12寸成熟制程各大廠商幾乎平分秋色。

根據(jù)SEMI的統(tǒng)8寸晶圓產(chǎn)能在2012-2014年變化不大，而在2015年后產(chǎn)能有所上升，2017年產(chǎn)能相比2015年上漲約7%，受上游硅片供給不足、中低端 MCU/PMIC需求增加及功率半導(dǎo)體大量轉(zhuǎn)向8英寸廠投片，2017 年底全球 8寸片已出現(xiàn)供需緊張。根據(jù)SUMCO的測算，8 英寸晶圓的需求量約在550萬片-560 萬片每月，供需緊張的局面仍將持續(xù)到2019年。

中國晶圓代工的機(jī)會與挑戰(zhàn)

2012-2017全球主要半導(dǎo)體代工企業(yè)中國區(qū)收入CAGR約25%，中國區(qū)收入占全球比例從7.3%上升至13.4%，說明中國半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)成長快速。按中國區(qū)收入口徑統(tǒng)計(jì)，臺積電壟斷28nm以上先進(jìn)工藝，2017年在中國大陸客戶的市占率達(dá)到53%，。中芯國際、華虹集團(tuán)兩大晶圓代工廠商合計(jì)市占率達(dá)28%，與臺積電仍有不小差距。不過另一方面，也說明了我國大陸本土企業(yè)的市場增長空間仍然巨大，前景向好。一旦擁有先進(jìn)的技術(shù)或差異化產(chǎn)品，加上地域優(yōu)勢，很容易搶占大陸的市場份額。

受產(chǎn)業(yè)政策推動，中國大陸半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，根據(jù)IHS統(tǒng)計(jì)，截止2017年底，中國大陸境內(nèi)已經(jīng)建成的晶圓廠24座，占全球總產(chǎn)能 18%在建晶圓廠7座（不含存儲器），建成后投產(chǎn)預(yù)計(jì)總產(chǎn)能較2017年比擴(kuò)大46%，占全球總產(chǎn)能達(dá)到 20%左右。

從技術(shù)角度，本土企業(yè)與全球龍頭差距仍大，中芯國際在28nm節(jié)點(diǎn)上落后，目前大力投入14nm及以上研發(fā)；華虹在實(shí)現(xiàn)28nm量產(chǎn)以后，在華力微二廠積極布局14nm。先進(jìn)制程上，臺積電處于絕對領(lǐng)先地位，三星位居其次。臺積電在2012年便攻克了28nm 制程，其7nm制程已于2018Q2開始風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，預(yù)計(jì) 2019 年收入占比將超過20%。5nm預(yù)計(jì)在2020年推出。三星宣布將于下半年投產(chǎn)7nm，5nm及以下的制程也在規(guī)劃中。

格羅方德、聯(lián)電位于第二梯隊(duì),均未有繼續(xù)研發(fā)先進(jìn)制程的計(jì)劃，格羅方德將繼續(xù)依靠14nm及22nmFD-SOI產(chǎn)品的差異化、多樣化提升自身實(shí)力，聯(lián)電積極擴(kuò)產(chǎn)28nm（廈門廠）來鞏固競爭地位。我國的中芯國際在28nm制程落后上述國際大廠，但14nm平臺將于2019Q1底開始進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，中芯國際成為除臺積電外唯一致力于10nm以下芯片開發(fā)的純晶圓代工廠商。華虹集團(tuán)借助大基金的支持，也開始進(jìn)行14nm研發(fā)。

中國晶圓代工發(fā)展戰(zhàn)略

中國半導(dǎo)體再次激進(jìn)發(fā)展跟大基金的扶持密不可分，大基金一期在成立戰(zhàn)略是“以晶圓代工為核心”，并且進(jìn)行配套產(chǎn)業(yè)鏈投資”，對中芯國際投資 120 億元，國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基金連同上海半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基金占中芯南方股權(quán)49.9%，投資60億元進(jìn)入華虹半導(dǎo)體，投資64億元進(jìn)入三安光電。

中芯國際加速先進(jìn)工藝與差異化戰(zhàn)略并舉，未來繼續(xù)加大研發(fā)投入，開發(fā)基于FinFET平臺上的更先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)，先進(jìn)制程分別在北京的B2廠主要做28nm和上海的中芯南方廠主要做 14nm 及以下工藝。除此之外，中芯國際設(shè)定在成熟制程平臺推進(jìn)產(chǎn)品差異化戰(zhàn)略，目前擁有包括 CIS（圖像傳感器），RF（射頻），電源管理芯片、MCU。切入新的應(yīng)用產(chǎn)品以及客戶渠道，進(jìn)一步提高產(chǎn)能利用率，積極擴(kuò)大產(chǎn)能，近 3 年來單月產(chǎn)能增加近16萬片，增幅達(dá)64%。

華虹半導(dǎo)體是國內(nèi)少數(shù)擁有先進(jìn)技術(shù)能夠代工IGBT 的廠商，深耕8寸制程，目前在上海擁有3座8英寸晶圓廠，主要生產(chǎn)做電源管理、分立器件、智能卡、高壓分立器件、射頻、MCU 、內(nèi)嵌式存儲等。上海擁有一座12英寸(28/45nm)晶圓廠，在建1 座12 英寸(14/28nm)晶圓廠。此外，攜手大基金步入12寸領(lǐng)域，無錫在建設(shè) 12”成熟工，預(yù)計(jì)2019H2開始投產(chǎn)量化。

三安光電2015年6月股宣布建立化合物半導(dǎo)體研發(fā)與生產(chǎn)，產(chǎn)品線路圖包括PA 產(chǎn)品、光電類產(chǎn)品、濾波器產(chǎn)品，產(chǎn)能已接近10kwpm，雖然沒有體量較大的客戶，但公司有可能小批量出貨給戰(zhàn)略合作伙伴。

從上述我們可以看出晶圓代工屬于資本密集型行業(yè)，中國企業(yè)要想縮短與國際巨頭的差距，就要集中研發(fā)及資本開支投入來縮短技術(shù)差距，然而技術(shù)的研發(fā)離不開人才的投入，因此晶圓代工企業(yè)要做好激勵體制以吸引海外高端人才及培養(yǎng)國內(nèi)人才。隨著國家重視力度和投入越來越大，國產(chǎn)化替代趨勢也將會越來越強(qiáng)。