半导体IC制造行业发展报告

1、半导体IC制造行业发展报告技术创新，变革未来半导体制造：景气持续，产能满载晶圆代工：行业现状自上世纪八十年代晶圆代工模式诞生以来，晶圆代工市场经过30多年发展，已成为全球半导体产业中不可或缺的核心环节。根据IC Insights统计，2018年，全球晶圆代工行业市场规模为576亿美元，较2017年的548亿美元增长5.11%，2013年至 2018年的年均复合增长率为9.73%。通过与无晶圆厂设计公司等客户形成共生关系，晶圆代工企业能在第一时间受益于新兴 应用的增长红利。中国大陆晶圆代工行业起步较晚，但发展速度较快。根据中国半导体行业协会统计，2018年中国集成电路产业制造业实现 销售额1,8

2、18亿元人民币，同比增长25.55%，相较于2013年的601亿元人民币，复合增长率达24.78%，实现高速稳定增长。资料来源：IC Insights，中国半导体行业协会，晶圆代工：行业现状从产业链来看，半导体产业可分为设计、制造、封装测试以及设备和材料环节，其中设备和材料属于支持环 节。半导体产业工序复杂，从开始设计到产品最终落地需要数十道工序。首先需要根据需求对产品进行设计，制作出符合要求的光罩。在制造的环节，以通过各种处理之后的硅片为基础根据制作好的光罩进行刻蚀，制作出所需要的电路。最后进行封装测试，由于芯片体积小而薄，需要安装合适的外壳加以保护，以便人工安装在集成电路板上，封装完成芯片

3、再通过性能测试后，便完成了完整的生产过程。设计环节属于技术密集型，制造环节属于资本和技术密集型，封装测试环节属于劳动力密集型。从毛利率来看，设计制造封装测试。从资本投入来看，制造封装测试设计。从技术要求来看，制造环节技术难度最大，是半导体产业追随摩尔定律发展的主要瓶颈之一，也是技术突破 发展的主要方向，其微观尺度已走到5-7nm的水平，是当今人类最精密制造能力的体现。晶圆代工：行业现状供给份额=15%全球份额=15%核心IP和工具设计制造制造原料全球百 分比需求EDA核心IP无厂(Fabless)IDM代工封测设备材料中国23%20%其他欧洲 韩国 日本16%25%41%29%30%78%60

4、%40%40%17%15%15%27%美国34%60%52%52%47%52%总计100%100%100%100%100%100%100%100%100%来源：BCG需求份额=15%资料来源：BCG，晶圆代工：行业格局资料来源：拓墣产业研究院，IC Insights，排 名公司名称3Q20E3Q19YoYM/S1台积电11350940021%53.9%2三星366535314%17.4%3格芯14841524-3%7.0%4联电1482121023%7.0%5中芯国际94881616%4.5%6高塔半导体3203123%1.5%7力积电28923026%1.4%8世界先进27622921%1.

5、3%9华虹半导体236239-1%1.1%10东部高科1911872%0.9%前十大合计202411767814%96.1%公司2018年市占 率中国 市场 市占 率2019年市占 率中国 市场 市占 率19/18变化2020年市占 率中国 市场 市占 率20/19变化台积电591017%55%693520%59%17%904521%61%30%中芯国 际198759%19%185159%16%-7%245166%16%32%华虹半 导体90556%8%96059%8%6%112065%8%17%联电74014%7%88018%7%19%103018%7%17%格芯5258%5%4908%4%

6、-7%4608%3%-6%XMC16555%2%18558%2%12%21060%1%14%其他4957%5%5208%4%5%5488%4%5%总计1072718%100%1182121%100%10%1486422%100%26%竞争格局：代工行业属于高集中度行业，整个行业CR3接近80%，台积电占全球市场份额超50%，其次 为三星、格芯，国内最大的晶圆代工厂为中芯国际和华虹半导体。2020年第三季度全球前十大晶圆代工业者营收预测排名（百万美元）晶圆代工厂2018-2020中国市场市占率情况（百万美元）晶圆代工：趋势1产业转移第一次产业转移第二次产业转移第三次产业转移起源1950s-197

7、0s美国1970s-1990s日本1990s韩国、中国台湾、 新加坡2000s至今 中国大陆半导体制造产能主要经历了三次转移：半导体产业在50年代起源于美国，最初主要应用在军事领域。美国从自身人力成本和扶持日本发 展角度，率先将劳动力密集型的装配环节转移到日本进行。从20世纪70-80年代，由美国向日本转移，日本借助家电产业和大型机DRAM市场，实现了对美 国的赶超。在20世纪80-90年代，由美国、日本向韩国以及中国台湾转移，韩国借助PC及移动通信发展的东 风，通过技术吸收创新与逆周期投资成为DRAM的主要生产者，而中国台湾则通过在晶圆代工、 封装测试领域的垂直分工奠定了半导体代工领域的龙头

8、地位。步入21世纪以来，全球半导体逐渐向大陆转移，趋势明显。根据SEMI数据统计，预计在2017- 2020之间全球将有62座晶圆厂投产，其中26座晶圆厂来自中国大陆地区。资料来源：电子发烧友，SEMI，晶圆代工：趋势2制程微小化资料来源：半导体百科，Nanosheet：器件进化第一步随着技术节点的不断变化，在沟道长度小到一定值时，FinFET结构无法提供足够的静电控制。最重要的是，向低轨标准单元的演 进需要向单fin器件过渡，即使fin高度进一步增加，单fin器件也无法提供足够的驱动电流。在这里，Nanosheet可以来帮助解围。Nanosheet可以被视为FinFET器件的自然演变版本。想

9、象一下将FinFET的沟道水平切割成 多个单独Nanosheet沟道，栅极也会完全环绕沟道。与FinFET相比，Nanosheet的这种GAA特性提供了出色的沟道控制能力。同 时，沟道在三维中的极佳分布使得单位面积的有效驱动电流得以优化。为了扩大nFET和pFET器件的可微缩性，Forksheet器件被提出。与Nanosheet相比，现在沟道由叉形栅极结构控制，这是通过在栅极 图案化之前在p和nMOS器件之间引入“介电墙”来实现的。该墙将p栅沟槽与n栅沟槽物理隔离，从而允许更紧密的n到p间距。用于制造Forksheet的工艺流程与用于制造Nanosheet的工艺流程相似，仅增加一些额外的工艺步

10、骤。n和p之间的介电隔离还具有一些 工艺优势，例如填充功函数金属的工艺更简化。在此基础上，由于大幅减少了n到p的间距，预计该Forksheet具有更佳的面积和性能 的可微缩性。晶圆代工：趋势2制程微小化世界主要半导体厂商制程图2011201220132014201520162017201820192020台积电28nm20nm16nm(FinFET) 28nm(BEOL)16nm(F F+)10nm( FinFET)7nm(Fi nFET)7nm(F F+)5nm三星26nm20nm14nm(FinFET) 20nm(BEOL)10nm (LPE)10nm (LPP)8nm(L PP)7nm

11、(LPP)格芯32nm28nm20nm14nm(FinFET) 20nm(BEOL)7nmUMC28nm14nm中芯国际40nm28nm14nm资料来源：维科网，公司年报，公司官网，投产/量产情况产能规划投资计划长江存储2019年9月量产的64层3D闪存；128层QLC 3D NAND 闪存芯片X2-6070预计2020年底-2021年中旬陆续量产。共30万片/月一期规划10万片/月（已建成） 二期规划20万片/月240亿美元合肥长鑫2019年9月20日，合肥长鑫宣布正式量产10nm级10 G1 DDR4内存芯片；LPDDR5 产品未来2-3年陆续推出。12.5万片/月2200亿元中芯国际积极

12、扩产14nm FinFET 工艺制程产线，“12英寸芯片 SN1 项 目”已建设月产能6000片。另有7万片/月（SN1和SN2各3.5万片/月）102亿美元华虹半导体聚焦特色工艺、覆盖90-65纳米工艺节点。规划月产能约4万片 的12英寸集成电路生产线。2019年9月建成投片，2019年末达 产1万片/月。4万片/月100亿美元，一期投资25亿美元华润微重庆12英寸产线今年启动；SIC产线扩大产能70万片/年100亿元士兰微2019年8月，扩充8英寸产线；一期年产18万片+二期年产25.2万片15亿元上海积塔半导体2020年3月30日，上海临港新片区，积塔半导体特色工艺生产 线正式投片。8英

13、寸产线6万片/月；6英寸产线5千片/月；12英寸产线3千片/月359亿元紫光DRAM事业部存储芯片工厂预计2021年建成投产未来10年8000亿华力二期12英寸28nm已于2018年量产，14nm工艺预计于2020年底量 产4万片/月387亿元晶圆代工：产能梳理资料来源：公司年报，招股说明书，中芯国际：国产半导体航母核心竞争力疫情影响中美科技脱钩影响业绩和估值1、下游需求停滞：终端需求（尤其手机需求）停滞，新机型发布时 间推迟。2、下游持续补库存：疫情扰乱供应链物流，导致下游为规避物流风 险持续补库存，同时华为受制裁后也在补库存，产能利用率持续满载3、产能扩建延迟：设备安装调试工程师需隔离14

14、天；部分材料短期 断料，导致一季度扩产不力，二季度开始恢复4、海外疫情若持续加剧，更多订单有望转入大陆及中国台湾代工厂：台积电、UMC、中芯国际在此逻辑下或将受益1、加速国产转单：中美贸易摩擦从结果来看增加了大陆IC设计 厂转单意愿，技术成熟的订单会逐渐转到大陆晶圆厂代工，先进 订单由于技术原因还需海外代工。2、断供华为导致扩产进度拖延：9.15后无法供应华为，四季度 预计扩产速度减慢，2021年扩产计划变数较大3、部分美国客户流失前10月情况更新半导体行业已处于上行周期，中芯国际2020年将重启增长，同 时先进制程研发进展顺利。我们预计公司2020-2022年实现收 入36.87/40.78

15、/44.54亿美元，每股净资产为1.29/1.35/1.42 美元，维持“强烈推荐”评级。1、战略地位清晰：国家重点扶持的先进制程代工厂，未来政府 支持力度只增不减，稳坐大陆晶圆代工头把交椅。40nm以下订 单转单回大陆唯一选择，先进制程在大陆暂无竞争对手2、技术加速突破：14/8nm于2Q20已贡献9%营收，7nm预计4Q20风险量产，5nm已在准备当中，技术突破速度超过台积电3、客户资源丰富：我国早期成熟的Fabless设计公司具有和海 外一流Foundry合作的经验，受惠于国产转单，这些客户会反 哺SMIC加速进步。资料来源：Wind，公司年报，整理中芯国际-持续满产，价格提升，技术迭代

16、加速，重点关注盈利预测估值水平201820191Q202Q203Q20E4Q20E2020E2021E2022E8寸平均月产能(千片/月)199222233234243249240254271上海Fab1(8寸)108114115115115115115115115天津Fab7(8寸)5358637382887793110深圳Fab5(8寸)3851554646464846468寸UTR96%96%103%104%100%98%101%92%94%8寸出货量(千片)2,7912,7997207307297322,9112,7843,0548寸ASP（美元）5445104944995075245

17、064924778寸收入(百万美元)1,5191,4283553643703841,4731,3691,457201820191Q202Q203Q20E4Q20E2020E2021E2022E12寸平均月产能(千片/月)9396104103115119111134148上海12寸1572111211北京Fab2(12寸)435052525557545757深圳Fab6(12寸)320000000中芯北方(12寸)32375050596155757212寸UTR83%86%98%101%98%95%98%92%93%12寸出货量(千片)926991305314339340129814851656

18、12寸ASP（美元）1,6351,47415021494166015201,5461,5131,43612寸收入(百万美元)15141461458468563517200722472377201820191Q202Q203Q20E4Q20E2020E2021E2022E先进制程平均月产能(千片/月)14611159253314nm146111181415N+10000411218先进制程 UTR20%22%28%40%10%24%40%60%14nm20%22%28%40%5%23%44%68%N+125%25%34%53%先进制程出货量(千片)2351352511923814nm235132

19、2272122N+100003347117先进制程 ASP（美元）4,20041164034395365504,4595,3705,530先进制程收入(百万美元)8112052301146381316盈利预测单位：百万美元201820191Q202Q203Q20E4Q20E2020E2021E2022E收入qoq yoy33603116905938107010173931459554927.8%3.7%14.0%-5.0%8.3%-7.3%35.3%18.7%31.1%21.1%26.2%16.9%19.5%8寸收入1,5191,4283553643703841,4731,3691,45712

20、寸收入15141461458468563517200722472377SN1收入08112052301146381316非晶圆代工收入32721981858585337342342成本26132475671690822799298236564360折旧摊销83174721421128029499913541610其他制造费用17781724457478541503197922982746股权报酬440111444毛利润7476412342492492189499401132毛利率22.2%20.6%25.8%26.5%23.2%21.5%24.1%20.4%20.6%经营开支696594186

21、184173129671698890研发支出627687166158193183700735879管理费用20025574597071274322384销售费用30276565223238财务资产减值亏损确认净额11-1211300其他经营收入净额-163-377-59-40-96-132-328-391-412其中：政府项目资金-262-59-41-96-122-318-368-384经营利润经营利润率5147476576902782412431.5%1.5%5.2%6.9%7.1%8.8%7.1%5.2%4.4%资料来源：公司年报，整理华虹半导体：强烈推荐2011年华虹NEC与宏力Grac

22、e合并后成立，2003年就已经有代工业务国企，上海市国资委总部在上海，目前旗下四个厂区，1、2、3厂均在上海，7厂在无锡全球地位：全球第二的200mm（8寸）纯晶圆代工厂国内地位：战略地位清晰，主打特色工艺（对比SMIC主打先进制程）技术优势领域：eNVM、Power discrete、PMIC、RF、智能卡芯片等可比公司：世界先进、中芯国际、联电主线逻辑：国产替代，业绩增厚，受惠于5G和AI，关注政策影响资料来源：公司官网，Wind，大基金通过合资项目（华虹 无锡）入股华虹半导体， 2018年1月3日，大基金认 购242,398,925股，每股认 购价格12.90港元，合计约 4亿美元，所得

23、款项全部用 于合营公司华虹无锡。股 权 结 构华虹半导体盈利预测亿美元亿美元年2019A2020E2021E2022E2023E7.4366.715231.730351.040349.140253%590%940%1110%1149%68928244446063%86%100%100%100%4762824444601,854876822791760-52.8%-6.1%-3.8%-3.9%7.861.8202.2233.8233.87.390.5192.1222.1222.193%146%95%95%95%0.6-28.710.111.711.7-0.404.9429.49117.22115

24、.33-5.4%7.4%12.7%33.4%33.0%33.36115.76103.41109.40104.74450.0%173.5%44.6%31.2%30.0%-33.76-110.82-73.927.8210.60-455.4%-166.1%-31.9%2.2%3.0%9.066.7121.060.00.0-24.81-44.1547.0867.8210.60华虹半导体7厂盈亏测算25167平均产能 平均UTR规划产量 良率付运晶圆 晶圆单价+/-成本折旧%其他 毛利润毛利率OpEx%经营利润 OP margin 政府补贴 税前溢利华虹半导体Financial Statements-(all in USD 1000 unless otherwise noted)利润表2018A2019A2020E2021E2022E总投资 设备投资销售收入930,269932,567943,2371,123,1421,256,561YoY15.1%0.2%1.1%19.1%11.9%设备折旧年限销售成本-619,114-650,107-712,004-826,232-867,678毛利311,155282,460231,233296,9103