全球芯片仍然大缺货 晶圆产能持续扩张带来哪些机会?

  继成熟制程设备限制缓解后,中芯国际与全球光刻机巨头荷兰阿斯麦签署采购协议延长一年,总价逾12亿美元,主要目的是为扩大产能。目前有预期,中芯国际成熟制程相关配套美国供应链全部拿到许可的概率较大。在近期接受机构调研时,中芯国际方面表示,公司依然是满载运营,并会继续扩产。上述事件传递出的一个明确的信号是,晶圆产能需求仍然紧缺。这将给产业链带来哪些机会?

  精华要点:

  上游晶圆厂还在积极扩产,有望缓解先进制程、ISP、TDDI等目前消费级产品的产能瓶颈。CounterpointResearch预测,全球领先的代工厂有望在2021年到2023年间,进行大规模的半导体设备资本投资。从半导体设备制造商的角度来看,这场危机似乎会带来中长期利好。

  这将对国内产业链形成向上推力,重点可关注最核心的晶圆制造环节、进口替代难度最小的封测环节、清洗测试等设备环节。

  01、晶圆产能需求仍然紧缺

  从去年下半年开始,芯片整体产能处于持续紧张状态,其中8寸晶圆尤甚。

  从供需关系来看,主要有两方面原因造成:需求端,疫情下“宅经济”的兴起、个人出行方式的改变、以及疫情对海外生产的负面影响,导致了相关需求的增加;此外,5G、新能源汽车等下游新应用的兴起亦对市场的景气度产生了积极作用。供应方面,6寸晶圆厂逐步减少、8寸晶圆厂较少增加、12寸晶圆厂刚刚兴起,无法填补相关需求的增长。

  加之2月底美国德州遭遇寒潮,影响了三星、恩智浦、英飞凌等头部企业在当地的晶圆厂生产,也加剧了供应短缺。

  三星电子1月28日宣布,该公司2020年在半导体领域的投资金额较2019年增加了46%,达到32.9万亿韩元的新高记录。而台积电去年的资本支出也同比增长14%,达到172亿美元。同时,台积电预计,2021年的资本开支将在250亿美元至280亿美元之间,较2020年增长45%到62%。

  近期甚至出现因为晶圆缺货导致整车厂生产进度受到影响。

  以台积电为例,车规级MCU是在28/40nm制程完成,主要客户包括NXP、瑞萨、TI和英飞凌,近期有望得到更多的产能支持缓解产能瓶颈。但是中长期角度还是需要晶圆厂加快扩产进度,目前台积电3nm制程有望在2022年得以正式量产,同时5nm也在2021年加快扩产;另外在亚利桑那的5/7nm,南京的12-28nm制程也在加快建设,有望缓解先进制程、ISP、TDDI等目前消费级产品的产能瓶颈。

  根据环评资料,中芯国际计划未来十年内在北京新建至少20万片/月12英寸晶圆产能,北京新厂(中芯京城)首栋P1厂房5万片/月产能有望在2022年投产,P2厂房预计于2025年投产。北京新厂(中芯京城)将聚焦12英寸成熟制程,工艺制程将以14nm~65nm为主,重点发展逻辑、物联网、存储、图像传感器、高压显示、电源管理六大平台。

  龙头公司的受益逻辑:(注:仅为介绍,不作推荐)

  中芯国际:中国大陆晶圆代工龙头企业。展望未来,AI、5G、IoT提供增长新引擎,传统制程的需求持续扩张,同时中美贸易摩擦有望带来转单效应。14纳米是晶圆代工产业分水岭,14纳米制程的市场空间、竞争格局远远优于28纳米制程。在14纳米及以下制程节点,公司迎来价值扩张、格局改善共振机遇。

  华虹半导体:中国大陆最赚钱的特色工艺代工企业。在IGBT、MOSFET、嵌入式存储领域,公司晶圆制造的技术实力、产能规模处于国内领先地位。过去五年公司始终保持高盈利能力,利润率达15-20%,是中国大陆最赚钱的晶圆代工企业。

  华润微:功率、模拟工艺代工头部企业。公司是中国大陆第三大晶圆代工企业,在模拟、功率、MEMS等晶圆代工领域处于国内领先地位。

  三安光电:化合物半导体代工龙头。公司全资子公司三安集成是中国大陆化合物半导体代工龙头企业。产品覆盖砷化镓、氮化镓晶圆代工。

  02、产业链需求持续增加

  半导体产业链分析:随着上游晶圆产能逐步释放,半导体设计、材料、设备、封测的需求也将持续增加。

  设计环节:

  受上游晶圆代工环节成本端传导而被动涨价拉动利润率提升,由于上游产能全面稀缺导致下游IC设计公司产品线全面涨价尤其是中低端产能受挤压情况更明显(模拟、NorFlash、功率、MCU、CIS等)。IC设计作为半导体行业中极其重要的一环,是国产替代的重要组成部分。

  A股中IC设计营收前五的企业分别是汇顶科技、兆易创新、紫光国微、士兰微和全志科技。此外,圣邦股份、晶晨股份、卓胜微、韦尔股份、中科曙光、富瀚微、中颖电子、北京君正、景嘉微、国科微等均涉及IC设计业务。

  其中,兆易创新是NORFlash的国内市场龙头,紫光国微是国内智能卡芯片领域龙头,也是国内DRAM技术突破方之一。

  材料环节:

  根据国际半导体产业(SEMI)数据,2018年全球晶圆制造材料价值占比前五分别为:硅片(37.6%)、电子特气(13.2%)、光掩模(12.5%)、光刻胶辅助材料(6.9%)和CMP抛光材料(6.7%),封装材料市场规模前五则分别为:封装基板(32.5%)、引线框架(16.8%)、键合线(15.8%)、封装树脂(14.6%)和陶瓷封装(12.4%)

  【硅片】目前国内主要的硅片制造公司是沪硅产业(轻掺杂),立昂微(重掺杂)、中晶科技(重掺杂)、神工股份(刻蚀用硅材)、中环股份(区熔及轻掺杂),以及超硅半导体(轻掺杂),其中沪硅产业是中国国内最大的硅片供应商,全球市占比为2.2%,位列第8位。从产品端来看,国内部分硅片厂商只实现了少部分8英寸及其以下尺寸的硅片国产代替,但是市场占比相对较小,没有形成规模效应。在12英寸硅片方面,国内公司目前在积极导入量产。

  【光刻胶】国内方面,国内光刻胶整体技术水平与国际先进水平存在较大差距,自给率仅约10%,且主要集中在技术含量较低的PCB光刻胶领域,半导体光刻胶和LCD光刻胶自给率较低。目前国内光刻胶主要上市企业有晶瑞股份、南大光电和上海新阳等。

  【靶材】靶材企业产品集中在低端产品领域,高端市场缺乏竞争力。目前,国内靶材企业起步时间较晚,发展重点集中在低端产品领域,在半导体、平板显示和太阳能市场等领域竞争力有所欠缺。经过数年政府扶持、科技攻关和产业化推进,目前国内高纯建设靶材已取得较大进步,形成了部分产品的规模化生产能力,整体实力不断增强,代表性企业有江丰电子、隆华科技、有研新材等。

  【抛光垫、抛光液】国内方面,鼎龙股份在收购国内CMP抛光垫企业时代立夫后,成为本土抛光垫龙头企业。国内方面,以安集科技为代表的企业打破了国外厂商在抛光液领域的垄断,成功实现了进口替代,占据全球市场约2%份额(2019年数据),使得中国拥有了在抛光液领域的自主供应能力。

  【电子特气】大部分国内气体公司的供应产品仍较为单一,用气级别不高,尤其在集成电路、显示面板、光伏能源和光纤光缆等高端领域缺乏竞争力。近年来,国内企业自身实力有所增强,已有部分企业在部分产品的研发上取得突破,正逐步缩小与国外企业的差距。代表企业方面,国内电子特气行业主要上市企业有雅克科技、金宏气体、华特气体和南大光电等。

  设备环节:

  受益于半导体制造环节产能紧俏、厂商陆续进入扩产周期对应拉动上游半导体设备行业需求,半导体设备行业有望因此实现业绩增速反弹。

  龙头公司:中微公司:进入全球供应链的国产刻蚀设备龙头;北方华创:多业务布局的晶圆设备龙头;至纯科技:国内清洗设备龙头,二季度出货10+台设备,处于产能扩张阶段;晶盛机电:大硅片设备龙头。

  封测环节:

  2020年下半年以来半导体景气度持续上行,封测厂产能利用率持续位于高位,带动整体板块业绩上行。扩张之下将带来上游封测设备订单的显著放量。此外,设计厂商争抢产能下,也会发生购买设备置于封测厂用来绑定订单等行为,未来上游封装、测试设备厂商业绩表现有望持续超预期。

  封测产业链公司:长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技、华峰测控。

  03、设备环节迎利好

  尽管全球其他的主要设备制造商还未公布业绩预测相关的调整计划,但大部分供应商均在去年实现了较高的营收,同时也持续看好未来的运营收入。

  1月20日,ASML公布2020年四季度业绩及下季度业绩指引。2020年第四季度的销售额达42.54亿欧元,超过上季度公布的业绩指引上限,同比增长5.4%;净利润为13.50亿欧元,上一年同期为11.34亿欧元。2020年全年净销售总额为140亿欧元。

  展望2021年,ASML预计2021年一季度收入介于39亿~41亿欧元之间,高于市场预估的35.2亿欧元;毛利率在50%至51%之间。另外,预计2021年保持两位数增长,维持到2025年150亿-240亿欧元的收入目标。

  前端晶圆代工行业扩产幅度、扩产周期持续性相比后端IC封测更强,所以前端晶圆制造设备行业表现要由于后端封测设备行业。

  目前在九大半导体前道设备均有国产企业,未来发展有望提速,具体企业包括:

  (1)光刻:上海微电子;

  (2)刻蚀:中微公司、北方华创、屹唐半导体;

  (3)CVD化学气相薄膜沉积:沈阳拓荆;

  (4)PVD物理气相薄膜沉积:北方华创;

  (5)离子注入:烁科中科信、凯世通;

  (6)CMP化学机械抛光:华海清科;

  (7)清洗设备:盛美半导体、北方华创、至纯科技;

  (8)热处理设备:北方华创、屹唐半导体;

  (9)量测设备:上海睿励、中科飞测、上海精测等。

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