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投研笔记集成电路行业分析

时间:2024-07-08 20:22:18 文章来源: BOBAPP官网下载IOS

  IC 的中文叫“集成电路”,在电子学中是把电路(包括半导体装置、组件)小型化、并制造在半导体晶圆表面上。因为是将电路缩小化,你也可以叫它“微电路 (microcircu

  半导体是许多工业整机设备的核心,普遍应用于计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等核心领域。半导体主要由四个组成部分组成:集成电路(约占81%),光电器件(约占10%),分立器件(约占6%),传感器(约占3%),因此通常将半导体和集成电路等价。集成电路按照产品种类又主要分为四大类:微处理器(约占18%),存储器(约占23%),逻辑器件(约占27%),模拟器件(约占13%)。

  40-50年代,IC诞生:二战期间,在战争需求的推动下,全球科技发明出现了大爆发,1958年TI公司设计出基于锗的IC,紧接着Fairchild研发出了基于硅的IC,基于硅IC的诞生让大规模工业生产成为可能。

  60 年代,IC 集成电路的时代:半导体技术的革新使半导体工业获得批次生产能力,开始快速成长。半导体进入了商用阶段,同时也提出了摩尔定理。

  70-80 年代,大规模集成电路出现,PC 普及:1976年苹果推出第一款民用计算机,随后IBM使PC风靡全球,在之后的30年,整个半导体市场基本都围绕PC发展,特别是半导体内存和微处理器。

  90 年代,PC 走向成熟,Internet 诞生:随着PC应用越来越广泛,凭借Windows操作系统,微软和英特尔联盟占据了PC产业的绝对主导权。90年代,Internet开始商用,很快颠覆了整个IT以及半导体行业。

  2000-2010年,网络和移动通讯爆发:90年代末,Internet爆发,全球半导体快速增长,2000年增速达到30%以上,2001年互联网泡沫破裂,直到2004年全球半导体市场才开始恢复增长。2007年苹果手机发布,Google推出开放式的android手机系统,使得移动通讯设备出现了井喷式的爆发。

  最近几年,半导体产业的增速出现放缓,维持在6%左右的增长率。而其中的原因主要是由于智能手机的出货量增速出现明显下降,以及pc销量出现萎缩。并且新的需求仍处于青黄不接的阶段。对整个半导体的出货量造成拖累。

  我们可以看到,PC在12年以及15年销售量是负增长10%多。对整个半导体行业出货量造成拖累。而目前PC端的销量已经探底企稳。IDC最新公布的市场预期显示,2016年PC市场销量是降幅最为明显的一年。但与此同时,IDC也表示,自此一直到2020年间PC销量都将非常的平稳。

  而智能手机端,智能手机在2016年增速几乎停滞。而据国际数据公司(IDC)最新预测,智能手机的出货量在2016年平淡,预计将在2017回升。IDC表示,2017年3月1日预计智能手机出货量将达到15.3亿台,与去年同期相比上升了4.2%。该公司表示,预计2018年的出货量将增长4.4%。智能手机出货恢复增长将拉动芯片需求。

  目前能看到未来2-3年消费电子确定性创新方向有:(1)LCD屏幕往OLED屏幕转变,(2)指纹识别普及率继续提升,(3)无线充电渗透率逐步提升,(4)双摄像头。而这些创新都会带动IC产品需求的增加。所以即使未来智能手机的出货量保持稳定,但是随着手机的升级,手机上芯片应用也会逐渐增多。这将对芯片形成巨大的需求。

  汽车电子行业三大核心驱动力:电气化+智能驾驶+新能源汽车,预计全球汽车电子领域每年增速在5-10%,是目前半导体下游中增速最快的。

  电气化:主要包括机械零部件电子化,例如门窗机械控制到电子控制;新增电子零部件,比如车内显示屏幕、电子音视频终端等。

  智能驾驶:智能驾驶需要更多传感器和通信网络来制程,因此会新增很多电子需求,主要包括车载摄像头、毫米波雷达、激光雷达、Tbox、汽车通讯系统等。

  新能源汽车:新能源汽车系统中用电动机取代传统的内燃机,新增大量高价值量电子部件,包括锂电池、IGBT等功率器件

  据PWC数据,目前全球汽车的电子化率(电子零部件成本/整车成本)不到30%,未来会逐步提升到50%以上,发展空间很大。

  物联网主要应用在智能家居,车联网,智能医疗,智能工控等领域,据IC Insight数据,2015年全球物联网半导体领域市场规模在224亿美元,预计到2020年、2025年市场规模分别为429亿美元、919亿美元,基本实现5年翻一倍的增速,未来10年CAGR约为14%。

  从芯片种类来看,物联网需要最大的三类芯片分别是传感器芯片、通信芯片和控制芯片:

  中国是世界上最大的半导体消费市场,2015 年,中国半导体需求位居全球第一,占比达29%。但是中国半导体产业供需严重不匹配,供给方面,大陆供给全球的半导体产品和服务的市占份额仅为4%,存在很大的供需缺口。巨大的供需缺口意味着巨大的成长和国产替代空间,将倒逼整个半导体行业的发展。

  根据SEMI统计,2016、2017年全球新建的晶圆厂19座以上,其中高达10座落脚中国大陆;SEMI预估,2017~2020年间全球投产62座半导体晶圆厂,其中26座位于中国大陆,占比高达42%。晶圆厂的大力建设,一方面将惠及IC设计公司,投片更为便利,另一方面将惠及封测公司,因为需要下游封测环节配套。

  目前国内大部分高端芯片仍是需要进口,为此国家也是出台了许多的政策进行扶持。

  其中最为重要的是2014年出台的《国家集成电路产业发展推进纲要》。并且成立了专门的大基金对集成电路产业进行扶持。

  有了大基金后,整个资金撬动效应是十分明显的,截止到2016 年8 月底,大基金承诺投资超过683 亿,带动社会投资超过1500 亿。

  目前我国是世界上半导体消耗量最大的国家,而目前芯片自给率只有10%左右,市场替代空间广阔。随着半导体产业转移,晶圆厂大量在大陆投资,国家政策的扶持,我国的半导体行业已经进入黄金时期。据预测,我国半导体产业规模到2020 年将达到1430 亿美元,2015-2020 复合增长率超20%,远高于全球的平均3%-5%的增速。所以,外部半导体需求旺盛,叠加内部国产芯片市场替代空间广阔,整个中国的半导体行业迎来发展黄金时期。

  了解完半导体行业未来的发展趋势之后,我们需要来看看,半导体的产业链是怎样构成的,存在怎么样的投资机会。

  芯片设计:芯片设计是芯片的研发过程,是通过系统设计和电路设计,将设定的芯片规格形成设计版图的过程;芯片设计公司对芯片进行逻辑设计和物理设计后,将不同规格和效能的芯片提供给下游厂商。

  封装测试:是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封,使芯片电路与外部器件实现电气连接,并为芯片提供机械物理保护,并利用集成电路设计企业提供的测试工具,对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。

  集成电路是电子信息产业的基石,而IC设计作为集成电路产业链上游,是最具创新的重要环节,具有高投入、高风险、高产出的特点。一般而言,IC设计大致分为以下五个主要步骤:

  1、规格制定:客户向芯片设计公司提出的设计要求,包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。

  2、HDL编程:使用硬件描述语言(VHDL,VerilogHDL)将实际的硬件电路功能通过HDL语言描述出来模块功能以代码来描述实现。

  4、仿真模拟:仿真模拟检验编码设计的正确性,看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。设计和仿真验证是反复迭代的过程,直到验证结果显示完全符合规格标准。

  5、布线:即普通信号布线了,包括各种标准单元(基本逻辑门电路)之间的走线。

  从销售额来看,中国芯片设计业持续高速增长,产值由2004年82亿元逐年成长至2015年1325亿元,2004~2015年复合成长率达29%。中国IC设计业产值在全球市场的占有率逐步攀升,从2009年的7.1%迅速上升到2015年的18.5%。而其中,芯片设计占有率能排进世界前十的有两家,分别是华为海思以及紫方的展讯。

  海思半导体:中国IC设计龙头。海思半导体成立于2004年10月,前身是华为集成电路设计中心。海思的业务包括消费电子、通信、光器件等领域的芯片及解决方案,已成功应用在全球100多个国家和地区。经过数年的快速发展,海思半导体成长为中国本土最大的集成电路设计企业,2016年销售收入预计达39.78亿美元,排名中国TOP1,世界TOP6。

  目前,海思半导体的移动智能终端芯片全面应用于华为的整机产品,整体性能比肩国际的同类产品水平。与此同时,海思通过独立运作的商业模式,将逐步实现对外运营,供应非华为手机,发展成为一家专业、全球性的芯片供应商。

  展讯通信聚焦手机芯片:展讯通信成立于2001年4月,始终致力于智能手机、功能型手机及其他消费电子产品的手机芯片平台开发,产品支持2G、3G及4G无线年展讯被紫光集团私有化后与锐迪科合并,变成了紫光的芯片事业部。

  2015年展讯通信在全球移动芯片的出货量达5.3亿片,占全球基带芯片市场的22%,排在高通(38%)和联发科(26%)之后位列全球第三。

  由于强大的市场购买力与自有品牌不断茁壮,自2009年以来,中国IC设计业产值在全球市场的占有率逐步攀升。而其中,诸多中小型IC设计公司也是带动中国IC设计产业成长的重要原因。中国IC设计公司从2000的98家快速增加至2014年664家,DIGITIMES Research预估,十三五规划期间,中国IC设计公司将有机会超过1000家。

  半导体制造简单划分可以分为晶圆制造和集成电路制造两大块。其中晶圆制造大致经历普通硅沙(石英砂)--纯化--分子拉晶--晶柱(圆柱形晶体)--晶圆(把晶柱切割成圆形薄片)几个步骤。

  1、研发投入大。以2015年的数据为例,三星当年研发投入151亿美元,台积电投入108亿美元。

  2、技术革新快。集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一倍。

  在芯片制造企业方面,台积电优势明显,占有率超过一半,而中国的中芯国际排在第五,市占率4.6%。

  中国晶圆制造企业与国际先进企业的技术差距仍然十分巨大。主要是因为研发投入的差距。2015年三星当年研发投入151亿美元,台积电投入108亿美元,而中国的中芯国际研发投入只有14亿美元。庞大的研发支出差距使得中国企业在芯片制造上的差距与国外领先企业的差距越来越大。未来需要国家或是社会资本加大投入,否则差距只会越拉越大。

  封装测试是半导体生产流程的重要组成部分之一。封装是保护芯片免受物理、化学等环境因素造成的损伤,将芯片的I/O端口联接到印制电路板(PCB)、玻璃基板等,以实现电气连接,确保电路正常工作的工艺步骤。测试主要是对芯片、电路以及老化后的电路产品的功能、性能测试。

  随着长电科技收购星科金朋,南通富士通收购AMD封装工厂等一系列整合,以及长电科技、通富微电、天水华天与晶圆代工线的战略联盟,使得国内封测业无论是产业规模还是最新的封装技术都初具国际竞争力。

  先进封装能力方面,国内的长电科技,华天科技以及晶方科技都已经具备一定实力。在fan –out,sip,tvs等先进封装技术上都具备一定竞争力。随着晶圆厂不断的向大陆转移,芯片设计以及封装企业都将受益。

  国内最大的集成电路IDM厂商,在功率器件、模拟电路、传感器等领域处于国内领先地位。入股安路科技,快速切入高端芯片市场

  国内领先的多种通信芯片制造商和通信解决方案提供商,是全球唯一一家同时拥有窄带载波、宽带载波和无线芯片技术及相关产品的企业。公司打造“芯片、软件、终端、系统、信息服务”全产业链布局,在集成电路设计、智能电网、能源管理、智能家居、信息安全等领域已形成完整的产品线

  在家电主控芯片、锂电管理芯片和 AMOLED 显屏驱动芯片方面技术积累深厚:AMOLED显示驱动芯片是国内唯一取得了量产的供应商;家电类芯片产品是国内许多一线品牌大厂的主要供应商

  国内领先的智能应用处理器SoC和智能模拟芯片设计厂商。主要产品为多核智能终端应用处理器、智能电源管理芯片,在超高清视频编解码、低功耗、高集成度等方面技术领先

  收购全球领先的MEMS芯片制造商,以瑞通芯源为平台在国内新建8吋MEMS生产线,依托赛莱克斯成熟的制造技术和生产管理模式释放产能,构建国内最先进的MEMS产业化平台

  到2018年,仅国内手机的MEMS器件市场需求将达到47亿件;家用汽车的传感器超过100亿个,且汽车传感器有向小型化集成化的MEMS元件发展的趋势;作为物联网数据采集的入口,MEMS传感器也正逐步取代传统传感器的主导地位。我国已成为全球MEMS器件需求最大的市场,但目前MEMS器件进口占比近80%,国产化替代空间巨大。

  (2)、中颖电子是家电芯片的龙头企业,其在微波炉,电磁炉两种细分领域的芯片出货上全球排名前三。

  笔者并不看好芯片制造企业,因为随着国外大量的芯片制造企业在中国建设晶圆厂,中国的芯片制造企业生存空间将受到极大的挤压。但是,另一方面,笔者看好为芯片制造提供原材料的上游企业。这类型的企业将受益于整个半导体产业的繁荣以及晶圆厂向大陆的转移。那么首推的是上海新阳。

  (1)、公司是国内半导体专用材料细分领域龙头企业,研发实力雄厚。下游客户包括长电、华天、通富、中芯国际等国内龙头封测厂和Foundry。公司已经被台湾积体电路制造公司(TSMC)列入合格供应商名录,并正在进行产品验证事宜

  (2)、半导体行业迎来黄金十年,材料市场空间巨大。半导体化学材料具有非常高的进入壁垒,长期被海外企业垄断。截止去年底,在国内新建的12 英寸晶圆线 条,占全球同期投建的集成电路生产线的三分之二,下游客户直接受益,而公司作为材料和设备供应商受益弹性更大,有望成为产业链上最大受益者。

  (3)、300mm 大硅片弥补国内空白,大硅片未来供给吃紧,上海新昇有望大幅受益。12 寸晶圆厂新建产能不断增加,原材料300mm 大硅片全球产能吃紧,价格不断提升。公司参股的上海新昇300mm 硅片项目是近年来全球唯一新增产能,该项目建成后将月产15 万片300mm 大硅片,未来会扩大产能至月产60 万片,弥补了我国半导体产业链上缺失的一环,是实现300mm 大硅片国产化的重要条件。公司产品已进入试生产阶段,预计下半年达产,且已与中芯国际、武汉新芯、华力微电子三家公司签署了采购意向性协议,销售前景明朗。

  受益于我国芯片设计企业的崛起以及晶圆厂向大陆的转移,国内的芯片封测企业将维持较高的景气度。强推长电科技以及华天科技。

  (1)2017年,半导体行业迎来周期拐点。行业景气度提升叠加晶圆厂在华大举的投资,有望带动本土封测厂订单的增加。华天科技是国内第二大封测厂,业绩有望收益。

  (2)华天科技在国内封测厂中竞争力强,传统封装技术成本优势明显,在国内封测企业中成本控制最好,媲美台湾的日月光。而先进封装技术布局合理,在tvs,sip以及fowl等先进封装技术都处在国内前列。2017年苹果手机大概率应用到玻璃下指纹识别技术,而华天科技的tvs+sip的指纹识别解决方案是其优势项目,有望大大受益。

  (3)、公司目前的估值处于历史低位,并且相对于国内同行业的封测巨头通富微电,长电科技,公司的pe偏低。目前股价在历史机会估值附近。

  (1)、股东背景雄厚。中芯国际(中国最大的芯片制造商)战略入股长电科技,成为其最大股东,成本17.6,而长电科技第三大股东为中国产业基金。长电背靠中芯国际,将获得其封测订单,而资金方面则有中国产业基金支持,发展趋势良好。

  (2)、当前市值只体现原长电价值:原长电2016年利润4.32亿元(承担星科金朋近2亿财务费用),实际净利润6亿以上。预计2017长电本部实际净利润7亿以上,按照股本13.6亿换算,每股收益为0.51,当前股价16.30,则2017年,长电本部pe为31.9.原长电科技足以支撑现有市值。而考虑到,并购的星科金朋Q3有望扭亏。届时,星科金朋叠加长电本部,业绩极为可观。

  (3)、通过收购星科金朋,成为全球第三大封测厂,中国第一大封测厂,大大受益半导体产业向中国转移。

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