晶圆代工系列（一）：制造业的桂冠，制程追赶者的黎明.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报 告 | 行业深度 2020 年 02 月 16 日 电子 制造业的桂冠， 制程追赶者的黎明 晶圆代工系列（一） 中国大陆集成电路向“大设计 -中制造 -中封测”转型，设计、制造将起航。根据 gartner 预测， 2019 年全球晶圆代工市场约 627 亿美元，占全球半导体市场约 15%。预计 20182023 年晶圆代工市场复合增速为 4.9%。2019 年中国大陆晶圆代工市场约 2149 亿元， 中国大陆集成电路产业结构将继续由“小设计 -小制造 -大封测”向“大设计 -中制造 -中封测”转型，产业结构更趋于合理。 高资本壁垒和技术壁垒，行业十多年没有新的竞争者出现且越来越多现有玩家放弃先进制程追赶。 IMEC（比利时微电子研究中心）、 ASML 等机构为半导体产业规划的蓝图里摩尔定律持续演进 ，并 没有失效。 庞大的资金投入使得中小行业玩家望而却步，复杂越来越高的工艺和技术成为行业固有护城河，并且随着“摩尔定律”推进，每 一个制程节点都举步维艰，拥有高端制程能力的公司屈指可数。 半导体需求三驾马车拉动，国产替代趋势进一步强化。 创新趋势不变： 创新是决定电子行业的估值与持续成长的核心逻辑，本轮创新由 5G 驱动的数据中心、手机、通讯等历史上第一次共振。 中期供需仍紧张： 全球半导体投资关注中期供需的核心变量 需求与资本开支，疫情会有一定扰动短期需求，但中期三大需求不受本质影响，而全球资本开支截止 2019Q3末还没有全面启动 。 国产替代历史性机遇开启 ： 2019 年正式从主题概念到业绩兑现， 2020 年有望继续加速。 国产替代需求，推进国内晶圆代 工 -封测产业链发展。 中芯国际 14nm 超预期，制程追赶者走向黎明。 19Q4，中芯国际 14nm开始贡献营收， N+1 新平台有客户导入。在所有晶圆代工企业里，中芯国际研发费用率远高于友商，达到 19.7%，先进制程的进展证明研发投入转换率加快提高。 19Q4，中芯国际宣布新一轮资本开支，核心投入于先进制程产能。 制程升级到 10/7nm 以后，资本比例和技术壁垒使得行业属性发生变化，技术先进性的重要性大大提升 ，在这背景下中芯国际有望缩小与龙头的差距 。 中芯国际作为第一梯队外先进制程唯一的追赶者， 同时也是大陆 先进制程追赶的重要平台。梁孟松加入以来， 中芯国际 开始加大技术投入和追赶， 14nm 的量产 和营收贡献都 是标志性事件 ， 更先进的技术制程 如 N+1、N+2 也会快加推进。我们认为 ， 14nm 的突破只是开始，未来更先进制程上有望大幅缩小与台积电的代际差异 。 重点推荐 中芯国际、华虹半导体。 风险提示 ： 下游需求不及预期 ，制程追赶进度不及预期，供应链风险 。 增持 （ 维持 ） 行业 走势 作者 分析师 郑震湘 执业证书编号： S0680518120002 邮箱： zhengzhenxianggszq 分析师 佘凌星 执业证书编号： S0680520010001 邮箱： shelingxinggszq 研究助理 陈永亮 邮箱： chenyonglianggszq 相关研究 1、电子：服务器 - 短期受益远程办公需求暴增，中长期持续受益 5G 发展 2020-02-09 2、电子：电子产业三大关键点 2020-02-05 3、电子：封测：景气上行期，重资产行业的价值弹性2020-01-31 -16%0%16%32%48%64%80%2019-02 2019-06 2019-10 2020-02电子 沪深 3002020 年 02 月 16 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 市场空间：先进制程比重不断提升 . 5 晶圆代工市场保持增长，先进制程占比在提升 . 5 半导体硅含量持续提升， 12 寸 硅晶圆保持快速增长 . 9 摩尔定律：先进制程成为晶圆制造的分水岭 . 11 摩尔定律没有失效，但资本壁垒迅速提升 . 11 晶圆制造行业技术复杂度不断提 升 . 16 护城河加深，行业高壁垒、高集中、少进入者 . 18 半导体需求三驾马车共振，国产替代迎来机遇 . 22 数据中心：数据中心回暖，受益于 5G 持续发展 . 23 手机： 5G 放量 “前夜 ”，单机硅含量提升 . 27 通讯： 5G 基站建设进入放量期 . 31 国产替代：历史性机遇开启，晶圆代工订单转移 . 33 行业近况：景气上行，新一轮资本开支启动 . 34 台积电：全球晶圆代工龙头厂商，增加资本开支推进先进制程 . 34 中芯国际：先 进制程追赶加速， 14nm 进展超预期 . 38 华虹半导体： 8 寸晶圆高度景气 . 43 联电：产能利用率提升，资本开支增加 . 46 财报分析：战略选择与投资回报率，追赶者的黎明 . 48 风险提示 . 53 图表目录 图表 1：晶圆代工市场占半导体市场约 15% . 5 图表 2：晶圆代工创造半导体行业分工模式 . 5 图表 3： IC 设计厂与 IDM 的半导体业务收入（十亿美元） . 6 图表 4：全球晶圆代工行业收入（亿美元） . 6 图表 5：全球晶圆代工行业产能（等价 8 寸片；千片） . 7 图表 6： 2019 年全球晶圆代工行业收入分布 . 7 图表 7： 2019 年全球晶 圆代工行业产能分布 . 7 图表 8：先进制程占比不断提高 . 8 图表 9：全球晶圆代工区域占比（ 20192023 年为预测数据） . 8 图表 10：中国大陆集成电路市场规模（亿元） . 9 图表 11：中国大陆集成电路市场结构（亿元） . 9 图表 12：半导体市场规模 . 9 图表 13：全球硅片需求预测 . 10 图表 14：全球 12 寸硅片供需预测（千片 /月） . 10 图表 15：全球 12 寸硅片需求侧拆分（千片 /月） . 11 图表 16：制程升级放缓 . 11 图表 17： IMEC 半导体技术蓝图已经规划到 1nm . 12 图表 18：过去十 年半导体性能提升速度 . 12 图表 19：未来十年半导体性能提升速度 . 13 图表 20： 250mm Die Siz 的成本倍数迅速提升 . 13 图表 21： CPU/GPU 芯片 Die Size 呈现上升趋势 . 13 图表 22：苹果手机处理器制程及尺寸 . 14 2020 年 02 月 16 日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表 23： 2019 年单片晶圆价格预估（等价 8 寸片计价，美元） . 14 图表 24：设计成本：先进 IC 设计成本快速增加 . 14 图表 25：投资金额： 100K 产能对应投资额要求（亿美元） . 15 图表 26：工艺成本： 7nm 之后单位芯片工艺成本每代增加 30% . 15 图表 27：台积电不同制程对应应用（ 2019-06） . 15 图表 28：新产品从成熟制程往先进制程迁移 . 15 图表 29： 7nm 及以下先进制程应用：智能手机、 HPC、 AIoT . 16 图表 30： ASML 预测半导体制程升级规划 . 16 图表 31：先进制程设备端布局 . 17 图表 32：晶体管结构变化 . 17 图表 33：下一代晶体管结构 . 17 图表 34：台积电先进封装技术一览 . 18 图表 35：台积电布局 3D integration 封装技术 . 18 图表 36： 三星布局先进封装技术 . 18 图表 37：台积电、三星、英特尔均是堆叠封装技术的主要参与者 . 18 图表 38：晶圆厂制程升级规划 . 19 图表 39：晶圆代工行业前十名收入（百万美元） . 19 图表 40：先进制程产能分布 . 20 图表 41：不同制程节点晶体管密度（标准化工艺节点以 intel 10nm 为参考节点） . 20 图表 42：台积电制程升级路径 . 21 图表 43：台积电历代制程 PPA（ power、 performance、 Are reduction）环比提升幅度 . 21 图表 44： 19872019 英特尔制程升级路径（纵坐标为 nm 数） . 21 图表 45：英特尔未来制程升级规划 . 21 图表 46：英特尔服务 CPU 产品路线 . 22 图表 47：三星电子晶圆代工制程发展路径 . 22 图表 48：全球服务器年出货量统计 . 23 图表 49： IDC 服务器装机量增长趋势（千台） . 24 图表 50：云计算资本开支金额（百万 USD） . 24 图表 51：全球服务器自 2019 年后的出货量预测（万台） . 24 图表 52：中国 X86 服务器出货量及预测 . 25 图表 53：中国 X86 服务器市场规模 . 25 图表 54：数据中心的新 SSD 储存需求（ ZB/年） . 25 图表 55：数据中心对 300mm 硅片的需求（千片每月） . 25 图表 56：不同类型服务器出货量预测（万台） . 26 图表 57：服务器合计出货量预测（万台） . 26 图表 58：全球服务器用 DRAM、 CPU、 GPU 测算 . 26 图表 59：全球智能手机出货量（百万台） . 27 图表 60：全球智能手机按品牌出货量（百万台） . 28 图表 61： 5G 芯片备货量（百万颗） . 28 图表 62：移动通讯技术的变革路线图 . 29 图表 63：全球射频前端市场规模预测（亿美元） . 29 图表 64：全球手机摄像头模组消费量（亿颗） . 30 图表 65：国内手机摄像头模组产量（亿颗） . 30 图表 66： 6P 镜头渗透率 . 30 图表 67：中国手机厂商像素升级过程 . 30 图表 68： 5G 手机规格升级 . 31 2020 年 02 月 16 日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 图表 69： 5G 手机升级带来硅含量提升 . 31 图表 70：宏基站年建设数量预测 . 31 图表 71： 4G 与 5G 基站区别对比 . 32 图表 72：国内四大运营商 5G 商用推动情况 . 32 图表 73：国产替代空间测 算 . 33 图表 74：华为替代链示意图 . 34 图表 75： 4Q19综合损益表 . 35 图表 76： 台积电营收及增长率 . 35 图表 77： 台积电净利润及增长率 . 36 图表 78： 台积电资本性支出（亿美元） .