缺货、涨价风起云涌,半导体产业迎来发展机遇

时间:2018-08-17 15:20来源:ICChina作者:Jucy 点击:
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摘要:

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缺货、涨价风起云涌,8 寸晶圆产能短缺为主因 2017 年底开始 MOSFET、 IGBT、整流管、数字/通用晶体管等产品整体交货期均有延长趋势,与16年缺货的存储芯片、上游硅片不同,17年底缺货品类有一个共性,即主要由8寸及以下晶圆制造厂生产。因此我们深入探究8寸晶圆代工涨价背后的产业运行逻辑并对行业发展前景进行研判。以及全球8寸晶圆产能紧缺的大背景下带给国内半导体产业的发展。


多因素驱动,8 寸晶圆厂供需趋紧

核心设备的紧缺是 8 寸晶圆产能扩张的瓶颈

多数8寸晶圆厂建厂时间较早,运行时间长达十年以上,8寸晶圆厂的部分设备太老旧或者难以修复,同时由于当前12寸晶圆厂资本支出规模巨大,部分厂商停止 了8寸晶圆的生产销售,8寸晶圆产线设备主要来自二手市场,多来自从8寸向12寸 升级的内存厂商,如三星和海力士,目前旧设备市场资源逐渐枯竭,因此2014年后。

8 寸硅片紧缺或将成为晶圆产能完全释放的阻碍

硅片是半导体产品最基础的原材料,由于不可替代性而紧扼全球晶圆厂的产能, 硅片在晶圆产品成本中的占比与晶圆厂设备折旧有关。根据SEMI的数据,2017年全球硅片市场规模约为75.8亿美元,占晶圆制造材料市场的29.8%。

不同晶圆厂的折旧金额对成本的影响较大,因此不同折旧比例下硅片在总成本 中的比例差别较大,以联电、世界先进、先进半导体、华虹半导体为例,联电和华 虹半导体由于近年来有进行扩产,因此折旧在总成本中占比较高,硅片成本对总成 本影响较小,而先进半导体、世界先进折旧在总成本中占比较小,因此总成本对硅 片成本较为敏感。而大部分8寸晶圆厂已折旧完毕,因此8寸晶圆厂对硅片的价格较为敏感。

制造方单一,前五大厂商合计市场占有率超过90%

供给方面,硅片的供应商主要有日本信越、SUMCO、台湾的环球晶圆、德国的 Silitronic、韩国SK Siltron等,前五大厂商合计市场占有率超过90%。此外,台湾的 合晶科技、Ferrotec也是8寸硅片的重要供应商。2017年底全球8寸硅片产能约为5.4 M / wpm。

涨价幅度有限和扩产周期的双重限制下, 8寸硅片紧张的态势短期内无法有效缓解。

虽然2017年以来8寸硅片价格上涨10%以上,但是从长周期来看当前8寸硅片价格仍处于历史低位,从2007年至今8寸硅片价格下降约40%,大部分硅片厂的8寸硅 片产品已亏损多年,因此即使8寸硅片价格上涨,硅片巨头的扩产意愿仍较小。另外 硅片的扩产周期至少一年及以上,因此我们认为短期内8寸硅片短缺、价格上涨的态势将会延续,硅片产能短缺或许将成为限制下游8寸晶圆厂产能完全释放的瓶颈。

需求端

汽车和工业领域对晶圆产能需求拉动明显

下游:汽车电子及物联网中应用的芯片,包括先进辅助驾驶系统及感测器、车用电流控制IC、物联网MCU等在8寸晶圆厂中大量投产,使得2016年下半年开始8 寸晶圆厂的投片量快速提升。

根据SIA的数据,2017年除存储器外的半导体销售额增速为9%,而应用于汽车、工业领域的non-memory半导体月度销售额同比增速均在10%以上,远远高于全球半导体销售额的整体增速,可见汽车和工业正在成为全球半导体高成长的下游应用领域。以汽车为例,随着电动化和智能化的提升,单部汽车对半导体的需求正在逐步提升,比如单部电动车Tesla Mobel X中 的半导体约需要一块8寸晶圆。根据strategy analytics的数据,单部汽车中半导体价值量从2016年的317美元提升至2017年的330美元,同比增速达 4.1%。

具体来看应用于汽车和工业领域的半导体产品对晶圆的产能需求,根据IHS 的数据,2017年汽车和工业对晶圆的需求面积较2016年增长11.1%。

数据来源:SIA,广发证券发展研究中心

8 寸晶圆产能紧张趋势下对国内产业链的影响

产能吃紧或将持续至2019年

需求方面:根据SUMCO在2018Q1业绩说明会上的指引,2018Q1全球8寸晶圆 需求约为5.5 M / wpe,我们认为这是SUMCO通过下游晶圆厂所观察到的需求,由 于当前8寸晶圆产能紧缺,下游最终端的需求并未完全反映在该数字中,实际全球对 8寸晶圆产能的需求高于5.5M / wpe。

数据来源:SUMCO,广发证券发展研究中心

供给方面:根据SEMI的报告,2015~2020年全球将有27个新的8寸晶圆厂投入运营,预计到2020年全球8寸晶圆产能才能达到5.5 M / wpe,而事实上晶圆厂产能并非能持续达到100%,如果考虑实际产能利用率,到2020年8寸晶圆产能的供给仍较为紧张。

而2016年以后6寸晶圆产能相对稳定并呈小幅下降趋势,预计2019年产能小幅 下降57 k wpe,折算为8寸片为32 k wpe,因此6寸晶圆产能的减小使得对8寸晶圆产 能需求小幅度上升。

数据来源:SEMI,广发证券发展研究中心 备注:单位为实际产能片数,未折算

其中2015~2020年约一半的8寸晶圆产能增加来在中国大陆。根据2017年7月 SEMI公布的数据,当前大陆已量产的8寸晶圆产能约为0.7 M / wpe,预计到2021年底将达到0.9 M / wpe。2016~2021年中国大陆将增加8座晶圆厂,其中2座foundary、 2座用来生产模拟芯片、2座用来生产MEMS、一座用来生产功率半导体、一座用来 生产数字芯片。

投资建设的12寸晶圆厂预计会对8寸晶圆产能供需关 系产生重要影响。晶合规划在合肥建设4座12寸晶圆厂,第一座N1厂已于2017年6 月建成试产,2017年年底进入量产,预计2018Q2月产能达到1万片每月,在2019 年达到4万片每月。N1厂先期将导入150、110及90nm制程,主要生产面板驱动IC、 PMIC等,而LCD驱动IC和PMIC之前几乎全部由8寸晶圆厂生产,2019年后N1厂完 全量产之后相当于增加8寸晶圆厂4×2.25=9万片每月的产能,因此8寸晶圆厂紧张 的产能供需关系将得到小幅缓解。

英飞凌等厂商正在规划12寸晶圆厂

英飞凌在Dresden的12寸晶圆厂预计在2021年完全量产。2018年5月18日,英飞凌宣布将投资16亿欧元在奥地利建设一座12寸晶圆厂,主要用来生产功率半导体,预计2019年上半年开始建设,在2021年开始逐步量 产。意法半导体在2018年1月的法说会中表示正在Agrate准备12寸试验线。转单效 应下8寸晶圆产能供需不平衡的状态将得到缓解。

综合8寸晶圆产能的供需以及6寸和12寸晶圆产能的影响,根据我们的测算, 2019年全球8寸晶圆产能供给可达到5.43 M/wpe,另外考虑新增产能需要经过产能 爬坡和产能实际释放情况等因素,因此实际产能供给略小于此,而整体需求粗略至 少为5.53+0.03(6寸晶圆转单)-0.09(晶合科技12寸厂)=5.47 M / wpe,因此至少 在2019年全球8寸晶圆产能仍将维持紧张状态。

8寸晶圆产能紧缺带给中国半导体产业发展机遇

晶圆制造环节:运营中的8寸晶圆制造厂直接受益 

需求端在物联网与汽车应用带动下,8寸晶圆厂未来数年将出现明显复苏;供给 端设备瓶颈短期内无法解决。因此现在运营中的8寸晶圆厂一方面订单无忧,另一方 面有望受益于行业涨价趋势盈利能力提升。

设计环节两级分化:需求为王

制造环节占芯片成本比重高,随着晶圆代工厂产能紧缺,价格逐季上调,下游 设计厂商成本承压。我们认为受益于物联网、车用电子等需求兴起,电源管理与MCU、 MOSFET用量逐步攀升,下游设计业者大概率提升产品价格在缓解成本压力的同时 提高自身产品盈利水平。同时具备稳定产能供给的设计厂商有望迎来量价齐升好光景。

设备环节:8寸成熟设备迎生机

一是海外半导体设备巨头聚焦于12寸设备领域,部分厂商停止了8寸晶圆的生产 销售。然而目前仍有新增8寸晶圆厂投资计划,相关设备需求旺盛。二是与12寸先进 制程晶圆制造设备相比,8寸设备技术较为成熟,工艺难度较低,国内设备厂商已实现技术积累。

材料环节:8寸硅片供需不平衡或加速硅片国产化进程

8寸硅片供需不平衡或加速硅片国产化进程: 8寸硅片短缺、价格上涨的态势将 会延续,目前国内的Gritek(有研新材)、JRH(金瑞泓)、AST(超硅)等纷纷积极扩产,8寸硅片供需不平衡或加速硅片国产化进程。

企业一:华虹半导体有限公司

简介:华虹半导体是全球具领先地位的200mm纯晶圆代工厂。公司主要专注于研发及制造专业应用的200mm晶圆半导体,尤其是嵌入式非易失性存储器及功率器件。

公司优势:公司拥有RFCMOS、模拟及混合信号、电源管理及MEMS等先进工艺技术,利用自身的专有工艺及技术,公司为多元化的客户制造其设计规格的半导体,客户包括集成器件制造商,及系统及无厂半导体公司。目前公司生产的半导体可被应用于不同市场(包括电子消费品、通讯、计算机及工业及汽车)的各种产品中。

2011年,华虹半导体与Grace Cayman之间的合并完成。

2018年,大基金入股华虹半导体,并出资9.22亿美元支持华虹建设300mm晶圆代工厂,同时将工艺节点延伸至65nm。

企业二:中芯国际集成电路制造有限公司

简介:中芯国际是世界领先的集成电路芯片代工企业之一,也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业。中芯国际向全球客户提供0.35微米到45/40纳米芯片代工与技术服务,为客户提供全方位的晶圆代工解决方案,以一站式服务满足客户的不同需求。2018年7月31日,2018年第三十二届中国电子信息百强企业名单发布,中芯国际排名第20。

技术优势:中芯国际是中国大陆第一家提供28纳米先进工艺制程的纯晶圆代工企业。中芯国际的28纳米技术是业界主流技术,包含传统的多晶硅(PolySiON)和后闸极的高介电常数金属闸极(HKMG)制程。

投资动态:2016年,中芯国际注资26.55亿元,持有长电科技14.26%股权,成为长电科技的最大单一股东。

企业三:北方华创科技集团股份有限公司

简介:北方华创是目前国内集成电路高端工艺装备的龙头企业,拥有半导体装备、真空装备、新能源锂电装备及精密元器件四个事业群,为半导体、新能源、新材料等领域提供全方位整体解决方案。

产品优势:北方华创的14nm制程设备已交付至客户端进行验证,28nm及以上技术代制程设备已批量进入了国内主流集成电路生产线量产,部分产品更成为了国内龙头芯片厂商的量产线Baseline机台。2018年,公司会布局10nm、7nm前沿关键技术研发,保持前沿技术的开发力度。

投资动态:

1、2018年年初,北方华创完成对美国Akrion Systems LLC的收购,交易金额为1500万美元。

2、2016年8月22日,七星电子(现北方华创)通过发行股份购买资产并募集配套资金的方式实现与北方微电子的战略重组,新增股份在深交所上市,成为中国规模最大、产品体系最丰富、涉及领域最广的高端半导体工艺设备供应商,并成功引进国家集成电路产业基金、京国瑞基金及芯动能基金等战略投资者,实现了产业与资本的融合。

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