半导体行业系列报告（三）：晶圆代工篇，顺天应人，吉无不利.pdf

huajinsc/ 1 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2020 年 06 月 02 日 行业 研究 证券研究报告 半导体 行业深度分析 顺天应人 ，吉无不利 半导体行业系列报告 （三） ： 晶圆代工 篇 序言 ： 在 前面两份 关于行业概述及存储器的研究报告中，我们认为在进入二十一世纪之后，半导体行业周期 变化 从 “供给” 驱动周期向“需求 +库存” 转移 ， 而存储器成为行业库存波动的风向标，产品价格在一段时间内领先行业的波动方向，并且也能够为我们的投资策略带来前瞻性的指导。尽管观察行业指标可以发现行业周期变化的规律，但是我们仍然需要探讨其背后原因，晶圆代工成为我们找寻答案的细分领域。我们认为，以晶圆代工厂商的诞生和发展壮大过程与行业周期变化过程存在较好的时间吻合，并且其发展既是以台积电为代表的优秀企业开疆拓土，也是顺应了行业发展的内在需求。作为系列报告中的第三份，我们将会延续前篇的思路过程，希望能够 分享我们对于晶圆代工产业发展的认知，以及继续探求子行业及行业整 体的投资机会。 投资要点 晶圆代工产业 起步顺天应人 ： 晶圆代工行业由台湾地区的台积电作为行业标志性企业而发展起来，从起步和发展的过程看，集成电路厂商由于 追随摩尔定律带来的资本开支持续增加而选择将相关资产较重的业务外包，晶圆代工厂商顺应了这种产业发展需求，因此从台积电的收入和盈利的状况，始终处于相对较好的应力状态。尤其是在 2000 年前后以及 2008 年前后的互联网泡沫和金融危机中，资本负担使得更多的 IDM 厂商转向纯设计或者轻加工模式，这给了晶圆代工产业整体的发展机会。时至今日，晶圆代工的产业规模于半导体行业总规模相比持续增大，并且 Fabless 纯设计厂商的收入增速也高于 IDM 模式。 先进工艺和 成熟工艺，未来晶圆代工细分发展 ： 进入 2017 年之后，晶圆代工业务的发展逐步出现了分化细化的状况。一方面，追求摩尔定律的高集成度先进工艺制程主要剩下台积电、三星、中芯国际少数几家，凭借雄厚的资本实力继续业务的推进。另一方面，以成熟工艺和特色工艺在各自细分市场中占据更加有利位置，通过可控的资本技术投入，获取更加理想的收入利 润回报，也受到了很多厂商的关注，除了世界先进、华虹等企业外， UMC、格罗方德等也在逐步转型，中国大陆地区的相关投资也在持续增加。 半导体投资始终再探讨， 明确趋势获得汇报更加可控 ： 延续前篇报告中关于投资时钟探索的模式，我们首先通过“晶圆代工 +国债收益率”分别代表的行业和资金面波动情况，研究美国资本市场和国内 A 股市场的行业超额收益率。其次，我们研究“晶圆代工 +存储器”数据对产业发展过程进行切分，再次研究超额收益率 。我们发现，美股市场的投资机会主要来自于行业上行（包括扩张和平稳）周期，资金面对于收益有着正面作用， 而 A 股市场则在行业平稳期获得超额收投资评级 领先大市 -B 上调 首选股票 评级 600584 长电科技 买入 -B 00981 中芯国际 增持 -A 一年 行业 表现 资料来源：贝格数据 升幅 % 1M 3M 12M 分析师 蔡景彦 SAC 执业证书编号： S0910516110001 caijingyanhuajinsc 021-20377068 相关报告 半导体：美国对华为制裁升级，国产半导体砥砺前行 2020-05-17 半导体：周而复始、砥砺前行 半导体行业系列报告（二）：存储器篇 2020-03-27 半导体：格物致知、守正待时 半导体行业系列报告（一）：概述及需求篇 2018-12-12 半导体：福建晋华存储器遭禁及停止合作，芯片国产化道路任重道远 2018-11-01 半导体： AI 芯片的芯能探索向全局化、应用化深入 2018-09-20 -6%2%10%18%26%34%42%50%2019!-06 2019!-10半导体 沪深 300行业深度分析 huajinsc/2 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 益概率较高， 2016 年之后的市场收到资金面影响更加大一些。 投资建议 ： 我们认为未来 612 个月晶圆代工行业和整体拥有投资机会，提升行业整体评级至“ 领先大市 -B”，主要推荐标的包括港股市场的中芯国际（ 0981.HK）、以及国内 A 股市场的相关标的中长电科技（ 600584.SH），建议关注标的为华虹半导体（ 1347.HK）、华润微（ 688396.SH），通富微电（ 002156.SZ），华天科技（ 002185.SZ），太极实业（ 600667.SH）等。 风险提示： 新冠疫情出现反复使得全球宏观经济形势超预期波动；国际贸易争端加剧影响全球经济及消费需求影响半导体产业终端需求；晶圆代工行业的投资及技术研发推进速度不及预期；国内半导体产业投资速度不及预期； 内容目录 一、核心投资逻辑 . 5 二、晶圆代工诞生到壮大：顺天应人，时来天地皆同力 . 7 行业深度分析 huajinsc/3 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 （一）起步：岁在丁卯，台积电诞生扩张顺天应人 . 7 （二）发展：时来同力，亚 洲晶圆代工多地开花 . 10 三、晶圆代工再细化发展：吉无不利，短长肥瘦各有态 . 14 （一）先进制程：台积电鳌头独占，三星中芯壮志待酬 . 14 （二）特色工艺：环肥燕瘦，细分市场竞争步步为营 . 16 （三）指引作用：春江水暖鸭先知 . 19 四、投资再论：投资时钟中晶圆代工节奏 . 23 （一）台积电的标杆指引：美股与 A 股的节奏 . 23 （二）时钟再论：结合观察存储器及晶圆代工的指导价值 . 28 五、投资建议 . 30 1、中芯国际（ 0981.HK） . 31 2、长电科技（ 600584.SH） . 32 六、风险提示 . 33 七、附录 . 34 1、晶圆加工的主要工序 . 34 2、主要工艺相关设备 . 35 图表目录 图 1：台积电的发展历程（ 1987 2019） . 7 图 2：台积电年度收入规模及增速（ 1991 2019） . 7 图 3：台积电 年度毛利率及净利润（ 1991 2009） . 7 图 4：全球半导体行业收入规模及资本开支（ 1982 2019） . 8 图 5： Intel 的资本开支（ 1991 2019） . 8 图 6： AMD 的资本开支（ 1991 2019） . 8 图 7：全球半导体行业规模增速 v.s.台积电收入规模增速（ 1998Q1 2019Q4） . 9 图 8：摩尔定律的晶体管集成度演变 . 9 图 9：台积电和 Intel 在工艺制程技术上的演进过程对比 . 10 图 10：全球半导体市场规模 v.s.全球晶圆代工市场规模（ 2010 2019） . 11 图 11： AMD 的资本开支占收比（ 1991 2019） . 12 图 12： AMD 的研发投入占收比（ 1991 2019） . 12 图 13：全球 Fabless 收入规模与 v.s.全球 IDM 收入规模（ 1999 2017） . 12 图 14：全球其他地区半导体销售增速 v.s.亚太（除日本）增速 . 13 图 15：亚太地区半导体销售占比（ 2019 年） . 13 图 16：台积电与 Intel 在先进制程技术节点上的推进对比 . 14 图 17：中芯国际的发展历程（ 2000 2019） . 15 图 18：中芯 国际与台积电的先进工艺技术节点对比 . 15 图 19：三星电子与台积电的先进工艺技术节点对比 . 16 图 20：全球晶圆代工行业的营收排名和占比 . 16 图 21： MCU、模拟器件和分立器件的市场规模及增速 . 17 图 22：全球半导体行业市场规模占比（ 2019） . 17 图 23：部分模拟、 MCU 厂商研发、资本开支以及盈利能力情况 . 17 图 24：世界先进与华虹半导体年收入增速（ 2012 2019） . 18 图 25：世界先进与华虹半导体季度收入增速（ 2015Q12020Q1） . 18 图 26：世界先进与华虹半导体年净利率（ 2011 2019） . 18 行业深度分析 huajinsc/4 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 27：世界先进与华虹半导体季度净利率（ 2014Q12020Q1） . 18 图 28：世界先进与华虹半导体资本开支规模占比（ 2011 2019） . 18 图 29：世界先进与华虹半导体研发费用占比（ 2011 2019） . 18 图 30：台积电三个月移动平均月度收入增速 v.s.全球半导体销售规模三个月移动平均值增速 . 20 图 31：联电、世界先进三个月移动平均月度收入增速 v.s.全球半导体销售规模三个月移动平均值增速 . 20 图 32：台积电营收季度同比 v.s.全球半导体销售规模季度同比 . 20 图 33：中芯国际营收季度同比 v.s.全球半导体销售规模季度同比 . 20 图 34：台积电月度营收增速 v.s.存储器价格变动 . 21 图 35：台积电月度收入增速变动与美国 2 年期国债收益率波动（ 2009.12020.03） . 23 图 36：台积电月度收入增速变动与中债 2 年期国债收益率波动（ 2009.12020.03） . 26 图 37：台积电月度营收增速 v.s.存储器价格变动（ 2009.1 2020.3） . 28 图 38：中芯国际过往 3 年季度营业收入及增长率 . 31 图 39：中芯国际过往 3 年季度净利润率及增长率 . 31 图 40：长电科技过往 3 年季度营业收入及增长率 . 32 图 41：长电科技过往 3 年季度净利润率及增长率 . 32 图 42：集成电路工艺的核心工序 . 34 图 43：以形成 N-Well 为例的半导体工艺流程 . 34 表 1：主要推荐标的估值一览表 . 6 表 2：亚洲主要地区的晶圆代工业务建设发展 . 10 表 3：传统半导体厂商在 2008 年后逐步退出晶圆制造业务的情况 . 11 表 4：除台积电以外的传统晶圆代工厂商先进制程投资放缓 . 14 表 5：中国大陆地区半导体行业投资扩张的规划 . 19 表 6：周期波动中晶圆代工增速及存储器价格变动 . 21 表 7：不同行业状况下标普 500、费城指数的区间收益率 . 24 表 8：美国国债收益率与台积电月度收入波动对于时间周期的划分 . 24 表 9：不 同行业及资金状况下标普 500、费城指数的区间收益率 . 24 表 10：不同行业及资金状况下标普 500、费城指数的区间超额收益月数 . 25 表 11：不同行业状况下沪深 300、申万半导体指数的区间收益率 . 26 表 12：中国国债收益率与台积电月度收入变动对于时间周期的划分 . 26 表 13：不同行业及资金状况下沪深 300、申万半导体指数的区间收益率 . 27 表 14：不同行业及资金状况下沪深 300、申万半导体指数的区间超额收益月数 . 27 表 15：周期波动中晶圆代工增速及存储器价格变动 . 29 表 16：行业变动周期不同阶段费城半导体指数以及申万半导体指数相对收益率 . 29 表 17：主要推荐标的估值一览表 . 30 表 18：生产工艺主要供应商 . 35 行业深度分析 huajinsc/5 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 一、 核心投资逻辑 延续前两份系列报告的研究框架，本报告继续对行业发展的周期性波动进行预期和投资机会进行探索，基于的基本面信息来源半导体晶圆代工行业的发展规律 。我们认为，大需求周期波动中小库存周期嵌入其中，上一篇中存储器的价格可以作为库存波动的指示性指标，而对于终端需求变动敏感的晶圆代工厂商的数据信息，则是本篇中对于库存波动周期的另一个重要指标。 我们通过结合上述两个指标研判行业的周期过程，并且基于上述结论，探究在海外和国内市场，尤其是二级市场的投资机会。主要结论如下： 整体行业展望 ： 周期性回升会迟到，但不会缺席 从两个指标的结合看， 产业未来 612 个月行业尽管在新冠疫情影响下上行过程受到延迟，但上行趋势仍然可以确定 ，从 2019 年下半年开始，晶圆代工的核心供应商台 积电的月度数据已经进入到上行过程，而存储器价格则在 2019 年末开始回升，尽管新冠疫情影响下，两个信号均出现了波动，但是无论是对于需求还是库存的与其看，行业逐步进入回升只是会受到短期的扰动而不是趋势性的改变。 晶圆代工未来趋势 ： 进一步细分，先进工艺 /特色工艺环肥燕瘦 晶圆代工从发展到现在的 30 多年来，核心推动力来自于基于摩尔定律的 集成度提升使得晶圆加工的投资规模持续增大，资本实力相对较弱的厂商逐步通过代工外包生产的方式来经营，而2000 年前后的互联网泡沫以及 2008 年的金融危机，促进了这种外包 生产模式 的加速渗 透，也使得台积电为代表的厂商持续做大。从 2017 年之后，随着晶圆代工新建厂房追求 先进工艺所需的投入持续增加，更多的晶圆代工厂商也逐步选择暂停新工艺的投入。未来，我们认为先进工艺将是台积电、三星和中芯国际持续追求的目标，而更多厂商将会在成熟工艺 /特色工艺的细分市场，占据各自的定位。 投资 机会 ： 行业周期 上行中选择合适的时点 一方面， 我们 研究了 晶圆代工 基本面信息结合资本市场资金面情况变化的结果 ，美国市场在过去 10 年时间内由晶圆代工产业所显示出来景气周期，无论是资金层面如何变动都能够获得较好的超额收益概率。国内 A 股 市场在 2016 年之后受到自资金层面的影响更加大一些，行业基本面的变动略低。另一方面， 我们结合晶圆代工和存储器数据对行业周期进行划分，大致分为“复苏 -扩张 -平稳 -收缩”的周期循环， 从美股市场看，扩张期和平稳期是获取收益的良好时间，国内A 股则更加偏向于能够稳健确认的平稳期。 基于上述的行业判断，我们认为未来 612 个月 晶圆代工行业和整体拥有 投资机会， 提升 行业整体 评级至 “ 领先大市 -B” ， 主要推荐标的包括港股市场的中芯国际（ 0981.HK）、以及 国内 A股市场的相关标的中 长电科技（ 600584.SH） ，建议关注标的为 华虹半导体（ 1347.HK）、华润微（ 688396.SH），通富微电（ 002156.SZ），华天科技（ 002185.SZ），太极实业（ 600667.SH）等 。 行业深度分析 huajinsc/6 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表 1： 主要推荐标的估值一览表 代码 名称 市值 PE （ 2019） PE （ 2020E） PE （ 2021E） PB 重点推荐 0981.HK 中芯国际 922 53 46 42 1.9 600584.SH 长电科技 474 535 78 48 3.7 建议关注 *1347.HK 华虹半导体 197 16 22 17 1.1 *688396.SH 华润微 487 122 103 76 5.0 002156.SZ 通富微电 267 1,397 74 52 4.4 002185.SZ 华天科技 362 126 74 54 4.7 600667.SH 太极实业 242 39 36 30 3.5 资料来源： Wind， 华金证券研究所 （截至 2020 年 5 月 22 日收盘， *采用市场一致预期 ，港股采用港币为单位 ） 风险提示： 新冠疫情出现反复使得全球宏观经济形势超预期波动；国际贸易争端加剧影响全球经济及消费需求影响半导体产业终端需求；晶圆代工行业的投资及技术研发推进速度不及预期；国内半导体产业投资速度不及预期； 行业深度分析 huajinsc/7 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 二 、 晶圆代工 诞生到壮大 ： 顺天应人 ， 时来天地皆同力 半导体晶圆代工商业模式的开创由 台湾积体电路制造股份有限公司 （简称“台积电”） 开始，张忠谋凭借其对半导体行业 深刻的认知和台湾政府的支持，台积电整体发展过程相对较为顺利。固然张忠谋的见识和运筹是开创行业的重要因素，但是从行业的角度看， 电路设计和晶圆加工 两个 环节 的分离 ，代工模式逐步与传统 IDM（ Integrated Device Manufacturer，整合部件供应商）分庭抗礼也是大势所趋 ， 不仅是台积电，包括台湾、中国大陆、新加坡、马来西亚等亚洲各地的半导体晶圆代工业务纷纷出现，继日本、韩国通过存储行业进入全球半导体竞争版图后，亚洲半导体业务再次把握了突破的机遇。 （一） 起步： 岁在丁卯 ， 台积电 诞生扩张顺天应人 晶圆 代工的创始 在台积电，因此我们首先观察台积电的发展历程。台积电 在 1987 年 2 月 创立于 台湾新竹科学园区， 其创始人张忠谋也被尊为台湾的半导体教父。 图 1： 台积电的发展历程（ 1987 2019） 资料来源： 台积电官网、网易财经、搜狐科技、 华金证券研究所 台积电开创了半导体行业一种全新的商业模式，尽管在早期的几年中 不可避免的面临对于全新商业模式的客户接受度挑战、经营管理 摸索前行 、行业标准模糊不清等各类困难，但是在经过较大调整后获得英特尔的认证认可后，台积电 随后的发展相对较为顺利。 图 2： 台积电年度收入规模及增速（ 1991 2019） 图 3： 台积电年度毛利率及净利润（ 1991 2009） 资料来源： 台积电年报， Wind， 华金证券研究所 资料来源： 台积电年报， Wind， 华金证券研究所 行业深度分析 huajinsc/8 / 37 请务必阅读正文之后的免责条款部分 从台积电披露的年报业绩数据可以看到的是，从 1991 年开始的 信息显示 ，台积电保持了在年度收入方面持续的快速成长，在过去 29 年内，仅有 2001 年和 2009 年出现了下降的情况。盈利能力方面则更是重要的指标，毛利率基本保持在 40%以上，仅有 5 年低于这一水平，净利润率则是平均在 30%以上。盈利能力从最初形成规模后就能够实现高位水平，并且持续保留下来，显示了公司 强大的 竞争力 ，即使从整个半导体行业来看，台积电也是处于高盈利的状态 。 尽管晶圆代工从产业模式上更加接近传统制造业的高资本投入和相对较高的人员劳动力成本投入，而非 科技企业相对较高的研发投入和无形资产规模，但是台积电能够持续保持 快速的规模成长以及盈利能力，显示其业务存在强大的稀缺性。我们认为，台积电所开创的晶圆代工产业模式 ，以及由此开始的产业分工合作模式 “顺天应人”，快速发展也顺理成章。 台积电及其代表的晶圆代工模式首先解决的是产业中资金的问题。 图 4： 全球半导体行业收入规模及资本开支 （ 1982 2019） 资料来源： ICInsights， Wind， 华金证券研究所 从图中我们可以看到， 半导体行业收入规模扩张和资本开支扩张 基本处于同步推进的过程，尽管增速有所波动但资本开支总规模整体是大幅度提升的 ，与行业规模对比来看基本维持在 25%左右 。根据 IC Insight 速度数据 ，从 1982 年到 2019 年 的 37 年时间内，半导体