半导体行业专题研究：8英寸晶圆线的矛与盾.pdf

行业 报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 半导体 证券 研究报告 2018 年 06 月 21 日 投资 评级 行业 评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 潘暕 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070005 panjiantfzq 陈俊杰 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070009 chenjunjietfzq 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 半导体 -行业专题研究 :聚焦产品竞争力系列 北方华创，天时地利人和俱备，短中长期逻辑清晰，边际变化显著 2018-04-15 2 半导体 -行业深度研究 :半导体： “ 边际变化 ” 赋能产业向上 2018-03-22 3 半导体 -行业点评 :SIA 一月数据追踪：销售增长 20.6%背后的分析 2018-03-06 行业走势图 8 英寸 晶圆线的矛与盾 最具备 景气度向上逻辑的族群 我们近期对于全球 8 英寸晶圆 /模拟分立等元器件的交期和供需关系做阐述，认为当前时点上元器件（模拟 /分立器件）将进入景气上行周期，短期内 供求紧张 的趋势会持续发酵， 8 英寸族群值得持续关注。在跨领域技术整合的持续演进下， 8 英寸晶圆厂表现将优于 12 英寸 生产线 ，同时也进一步佐证了我们年初以来的跨年度投资主线 设备和模拟是半导体类股里的优选。 8 英寸 晶圆线 的 供需分析 分析本轮 8 英寸晶圆线的紧缺态势， 我们注意 到 8 英寸晶圆产业链的上中下游都呈现出满载状态。有限的供给 和 旺盛的多元化需求， 大大提高 行业的价值链 变化， 让市场开始重新审视 8 英寸晶圆线的投资与价值。 供需方面呈现以下特征： 最上游供给侧有限 8 英寸 硅晶圆的供应商并无明确的扩产计划， 8 英寸二手设备昂贵又流通量少；中游 8 英寸 厂产能并无显著增量 IDM 和Foundry 间一直以来的动态平衡正在被打破；下游碎片化的分散需求持续不断地增长，尤以汽车半导体 /云计算 /IOT 为最强。 看好产业 上下游 核心 逻辑 持续 8 英寸 晶圆代工的强劲需求首先 直接提升晶圆生产线代工厂 族群 的相关业绩， 同时 也深刻影响电源管理 IC、影像传感器、指纹识别芯片和驱动 IC 等8 英寸 产品厂家的销售份额，我们统计下游芯片应用领域对硅片需求占比，模拟 /分立器件能持续受益于当前高景气周期， 我们分析行业上下游后， 夯实 看好代工主线逻辑 ， 重点关注 华虹半导体 和中芯国际 。从 行业格局 /下游应用 /市场竞争等变量考虑，分立 /模拟 器件行业 在 涨价下的业绩弹性 有可能给相关业者带来丰厚的回报 ，推荐 圣邦股份 、 扬杰科技、 北方华 创 等 。 风险 提示 ： 晶圆生产线 产能 紧缺程度 不及 预期， 下游需求不及预期 -8%-1%6%13%20%27%34%41%2017-06 2017-10 2018-02半导体 沪深 300 行业报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 最具备景气度向上逻辑的族群 8 英寸晶圆产品 . 4 1.1. 8 英寸线的产业链结构 . 4 1.2. 上游供给侧有限 8 英寸无扩产计划 . 4 1.3. IDM 和 Foundry 间的动态平衡被打破 . 5 1.3.1. 8 英寸晶圆厂产能并无显著增量 . 5 1.3.2. 制造端（ IDM,Foundry）的供给产能分析 . 6 1.4. 碎片化需求的快速增长 下游应用产品景气 . 8 1.4.1. 汽车电子的发展方向 内部零部件电子化 . 9 1.4.2. 云计算及工业 4.0 的高速增长 . 12 2. 全球 8 英寸晶圆代工厂梳理 . 12 2.1. 进击中的龙头 中芯国际 . 12 2.2. 8 英寸晶圆代工中流砥柱 华虹半导体 . 13 2.2.1. 主营特色工艺技术独特 . 13 2.2.2. 财务状况：营收屡创新高 . 15 2.2.3. 业务详解 -差异化工艺研发及未来应用引领的双向驱动 . 16 2.3. 8 英寸晶圆代工他山之石 世界先进 . 17 2.4. 企业对比 . 18 3. 景气度推动下的国内族群 . 19 3.1. 扬杰科技 欣欣向荣的功率半导体竞争者 . 20 3.2. 稀缺模拟芯片设计企业 圣邦股份 . 22 3.3. 半 导体设备龙头企业 北方华创 . 23 图表目录 图 1： 8 英寸晶圆生产及应用链图 . 4 图 2： 8 英寸晶圆需求曲线趋势（千片 /月） . 4 图 3：全球前十大 晶圆加工厂市占率（ %） . 5 图 4：晶圆厂数量预测（个，包括 IDM 和代工厂） . 6 图 5： 2018 年按产品分类的 200mm 晶圆需求（ %） . 6 图 6：台湾地区主要晶圆代工厂产能及利用率（百万片， %） . 7 图 7：台湾地区主要晶圆代工厂年产能及占比（百万片， %） . 7 图 8： 2008-2016 年中国模拟芯片市场规模与增长（ %） . 8 图 9：内燃机到电动汽车发展中半导体的价值（美元） . 9 图 10：新能源汽车驱动功率半导体市场规模增大 . 9 图 11： 2016 年分立器件按下游应用分类（ %） . 10 图 12：分立器件行业整体规模及增速（ %） . 10 图 13： 2017 年全球新能源汽车销售占比（ %） . 11 图 14：我国新能源乘用车销量及渗透率（万辆， %） . 11 图 15：全球新能源乘用车销量及渗透率（万辆， %） . 11 行业报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 图 16： 2017-2021 年 IC 细分市场增速（ %） . 11 图 17：数据中心需求（百万美元） . 12 图 18：华虹半导体主要技术平台和技术节点 . 13 图 19：公司两大技术平台及产品 . 14 图 20：嵌入式非易失性存储器和分立器件营收占比（百万美元， %） . 14 图 21：华虹半导体月产能（千片）及产能利用率（ %） . 14 图 22：华虹半导体营业收入、净利润及同比（百万美元， %） . 15 图 23：华虹半导体净利润、毛利润、净利润率及毛利率（百万美元， %） . 15 图 24：各业务拆分营收占比（ %） . 16 图 25：各制程营收占比（ %） . 16 图 26：世界先进晶圆出货量及同比（千片， %） . 17 图 27：世界先进近年营收及毛利率（百万美元， %） . 17 图 28： 世界先进产品划分（ %） . 18 图 29：世界先进技术制程划分（ %） . 18 图 30：四家晶圆代工企业的资本支出对比（万美元） . 19 图 31：四家晶圆代工企业毛利率对比（ %） . 19 图 32：四家晶圆 代工企业净利率对比（ %） . 19 图 33： 2016 年分立器件按下游应用分类（ %） . 20 图 34：分立器件行业整体规模及增速（ %） . 20 图 35：扬杰科技近年股价波动及大事记 . 21 图 36： 2016 年中 国功率 MOSFET 主要厂商排名 . 21 图 37：公司产品的主要类别及用途 . 22 图 38：公司产品营收及同比（百万元， %） . 23 图 39： 2010-2017 年营收净利润情况（万元， %） . 23 图 40：各板块营收情况（百万元） . 23 图 41：北方华创半导体设备产品线 . 24 图 42：晶圆厂设备支出同比及预测（十亿美元， %） . 24 图 43：国内半导体产线均为北方华创客户 . 25 表 1：国际主要分立器件供应商交货周期（周，低压 MOSFET） . 6 表 2：国际主要分立器件供应商交货周期（周， IGBT） . 6 表 3：大中华区主要晶圆厂家 8 英寸产能（片 /月） . 7 表 4：主要 IDM 厂家 8 英寸及以下产能（片 /月） . 8 表 5：中芯国际当前 8 英寸厂产能情况（片 /月） . 13 表 6：主要晶圆代工企业市盈率比较 . 19 表 7：二极管类型的特征 . 20 行业报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 1. 最具 备景气度向上逻辑的族群 8 英寸 晶圆产品 半导体的投资题材从来不会寂寞。 我们 近期 对于全球 8 英寸晶圆 /模拟分立等元器件的交期和供需关系做阐述，认为当前时点上元器件（模拟 /分立器件） 将 进入景气上行周期，短期内 供求紧张 的趋势 会 持续发酵，配合板块进入低估值区间，而与之相匹配的业绩正待释放， 8 英寸 族群值得持续关注。在跨领域技术整合的持续演进下， 8 英寸晶圆厂表现将优于 12 英寸，同时也进一步佐证了我们年初以来的跨年度投资主线 设备和模拟是半导体类股里的优选。 本文试图从几个维度对 8 英寸 晶圆的相关逻辑进行梳理： 1 供需方面 最上游供给侧有限 8 英寸 硅晶圆的供应商并无明确的扩产计划， 8 英寸 二手设备昂贵又流通量少；中游 8 英寸 厂产能并无显著增量 IDM 和 Foundry 间一直以来的动态平衡正在被打破； 下游碎片化的分散需求持续不断地增长，尤以汽车半导体 /云计算 /IOT 为最强。 2 8 英寸 晶圆代工厂标的梳理和对比，我们认为代工厂在本轮涨价中受益弹性最高 。 3 我们从产业链 上下游 相联系的角度观察梳理 ，寻找 国内半导体板块 最 相关 受益标的。 1.1. 8 英寸 线的产业链结构 我们 分析本轮 8 英寸晶圆线的紧缺态势，发现 8 英寸晶圆产业链的上中下游都呈现出满载状态。 有限的供给 和 旺盛的多元化需求， 大大提高 行业的价值链 变化， 让市场开始重新审视 8 英寸晶圆线的投资与价值。 图 1： 8 英寸 晶圆 生产及应用 链图 资料来源： eepw， 天风证券研究所 1.2. 上游供给侧有限 8 英寸无 扩产计划 根据 硅 晶圆巨头 Sumco 在一季报 披露的内容 ， 预计上游 硅晶圆 18-19 两年 价格会 连续增长 ，而根据 现有客户对 2021 年 产能供给协商条款看， 预期硅晶圆恐将缺货 至 2021 年。Sumco 认为 ， 8 英寸 硅晶圆的供给量成长 较为 有限， 同时生产设备 又不易取得， 晶圆厂 不容易针对 8 英寸 硅晶圆扩充产能， 8 英寸硅晶圆恐会 呈现 长期供应紧张状态。 尽管 300mm 是当前 的主流尺寸 ，但是无论是 总 产出 面积还是实际晶圆数量 而论 ， 200mm晶圆厂 仍然 具有 热门 的 需求潜力 。 根据 IC Insights 的 数据显示， 到 2021 年， 200mm 晶圆的 IC 产能 仍将逐步增长 ，以 可用硅 晶圆面积计算，每年平均增长幅度 为 1.1%。 图 2： 8 英寸 晶圆需求曲线 趋势（千片 /月） 行业报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 资料来源： sumco 一季报， 天风证券研究所 根据 SEMI 的 报告显示， 2017 年 全球的 晶圆 出货总面积为 11810 百万 平方英寸，同比 2016年 增加 10%， 全球晶圆总营收同比增长 21%，晶圆价格 出现上浮， 累计上涨 比例约为 10%，2018 年 8 英寸 硅晶圆价格 有望 继续 攀升 。 目前 上游硅片 产能 难以 满足下游快速增长的需求，根据 SUMCO 的一季报 观点， 硅晶圆 出厂 价格 本年度有望 增长 20%， 2018 年 Q4 价格将较2016 年 Q4 同期增长 40%。 1.3. IDM 和 Foundry 间 的动态平衡 被打破 1.3.1. 8 英寸 晶圆 厂产能并无显著增量 8 英寸 的生产业者 通常为 IDM 和 Foundry。 传统 IC 市场可以分成领先优势和成熟产品两类，对应 300mm（ 12 英寸） 与 200mm（ 8 英寸） 生产线各占半壁江山。在前者，芯片制造商通常以 16nm/14nm 制程标准，在 300mm 晶圆厂生产芯片，但并非所有芯片都需求高级节点，模拟芯片、 MEMS 传感器、 MCU 等芯片可以在 200mm 及以下更小晶圆厂所生产，首个 200mm 晶圆厂于 1990 年出现，一度成为业内先进标准，随着时间的推移，在芯片厂家从 2000 年开始迁移到更高阶的 300mm 晶圆线时， 200mm 生产线数量出现停滞，于 2007 年达到顶峰后，生产线数量逐渐开始下滑。 图 3： 全球前十大晶圆加工厂市占率（ %） 资料来源： IC Insights，华虹半导体 官网 ， 天风证券研究所 200mm 晶圆制造相关产品较为经济，这些类型的集成电路设计一般需要多变的型号，而对产能和绝对性能要求不高， 更强调产品的稳定性和可维护性， 同时 200mm 代工企业扩充产能可以购买低廉的二手设备，投资金额较低， 200mm 晶圆线拥有独特的比较优势。而在十年一剑的物联网体系逐渐成熟铺开，随处可见的智能产品不仅带来了 MCU的需求，3000350040004500500055006000行业报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 而且带来了电源芯片、指纹识别产品的增长，同时工业、汽车电子应用需求也大幅攀升，而这些产品恰好也对应 200mm 晶圆厂做对应的领域， 200mm 产品线供需出现逆转，根据Semico Research 的数据观点 ，这一供求现象在 2015 年底 出现显著变化，在以往被认为成熟和落后制程的 200mm 晶圆线产品的订单需求不断增加， 200mm 晶圆厂产能和设备一时严重短缺， 200mm 生产线的供不应求，让多家晶圆代工厂开始扩建新的 200mm 产能， SEMI 预测总体 200mm 晶圆厂个数在 2016 年出现探底回升，并在 2021 年增加到 202 个。根据 Surplus global 二手设备商的数据显示， 2018 年 200mm 晶圆线总需求量机台设备数量为 2000台，而市场可供出售的机台数量只有 500台 左右 ， 虽然应用材料、 Lam Research等 设备厂商 可能会 启动新的 200mm 设备 产品计划，但从实施到落地销售需要较长时滞，预计 200mm 的设备需求在相当一段时间内还会保持强劲势头。 我们观察到元器件行业龙头公司的 交货周期 ，呈现明显的延长趋势。 全球 8 英寸 晶圆线产能利用率逼近 100%，相关应用所需芯片供不应求， 而当前产能拓展有限， 8 英寸线晶圆代工公司订单爆满，受此影响，与去年同期 Q2 季度相比，主要半导体元器件的交货时间明显延长，我们跟踪主要的技术 /分销商网站，资料显示，与前几季度相比，模拟器件、传感器、分立器件（ MOSFET 和 IGBT）、 32 位 MCU 及无 源器件等交货时间均出现增加，最紧张的交货时间已经延长至 40-50 周。 主要延期公司包括 ST 意法、英飞凌、安森美、 Vishay、 Diodes、罗姆、赛普拉斯、 TDK、松下、村田、太阳诱电、 Semco 等知名供应商，其中我们注意到 ST 意法、安森美、英飞凌、 Vishay 和罗姆公司的延期交货产品数量较多。 例如功率器件：根据 EE times 每个季度的 MOSFET 和 IGBT 供应商价格都在上涨，同时短缺状态并不局限于一到两个品种， 已经扩散至所有库存单位（包括低电压、小信号及高电压类），部分品种交货时间长达 40-50 周。 表 1： 国际主要 分立器件供应商交货周期 （周， 低压 MOSFET） 2017Q2 2017Q3 2017Q4 2018Q2 交货趋势 英飞凌 15-20 15-20 16-24 26-28 延长 Diodes Inc 10-12 14-16 16-18 26-40 延长 仙童 （ 安森美 ） 14-16 16-26 16-26 24-42 延长 安森美 20-24 26-30 26-30 30-42 延长 ST 意法 半导体 16-18 24-28 28-38 38-42 延长 Vishay 15-17 20-25 20-25 26-44 延长 资料来源： EEtimes，天风证券研究所 表 2： 国际主要分立器件供应商交货周期 （周， IGBT） 2017Q2 2017Q4 2018Q2 交货趋势 安森美 /仙童 16-18&40 20-24&40 20-24&52 延长 英飞凌 18-22 18-24 26-39 延长 Lxys 18-20 18-20 20-26 延长 ST 意法 半导体 34-38 34-38 50 延长 资料来源： EEtimes，天风证券研究所 裸 晶圆 在经历连续 6 个季度的涨幅之后，晶圆代工厂世界先进宣布从今年一季度起上调销售 价格 ，理由是上游硅晶圆的涨价和缺货无法得到 缓解， 代工厂 从去年年底开始转嫁成本给客户。如果裸晶圆 价格 还是持续提升，将不排除进一步涨价可能。 1.3.2. 制造端（ IDM,Foundry） 的供给产能分析 据 SEMI 的数据显示， 2017 年内， 200MM 晶圆 线 产品增长了 9.2%，主要涉及汽车电子、移动通信和物联网场景，模拟器件、分立器件、 MCU、 MEMS 传感器的需求起到了关键推进作用。 图 4： 晶圆厂数量 预测（ 个 ， 包括 IDM 和 代工厂） 图 5： 2018 年 按产品 分类 的 200mm 晶圆需求（ %） 行业报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 资料来源： semi， 天风证券研究所 资料来源： semi， 天风证券研究所 从上图我们可以得知，当前全球的 8 英寸 厂数目较为稳定，同时二手设备供应不足，各厂家难以大举扩增 8 英寸 晶圆产能，产能预计不会出现 大幅 增长。从需求 端 来看，增长主要有两个方面，第一是全球半导体的稳定 需求 ，随着工业物联网的不断深化，现在制造业产品含硅量日益提高，同时电子产品里面的半导体成分也越来越多，而大部分产品并未涉及12 英寸 高端工艺，我们认为在整个 IOT 市场规模变大的情况下， 8 英寸 的需求会比较吃紧。另一方面是原有 6 英寸 生产线上部分产品会向 8 英寸 转移， 而受制于成本和性能控制， 8英寸 生产线转移到 12 英寸 生产线的动力不足。 8 英寸 转向 12 英寸 生产线的困难主要在于， 12 英寸 晶圆厂进入门槛高， 参与厂家 数量较少，根据中芯国际新建上海 12 英寸 晶圆厂投资金额数量可知， 12 英寸 晶圆厂要求代工企业厂房洁净室清洁度及设备的设计精密度要求很高，初期投资及后续研发投入巨大，百亿美元方能达到有效竞争水平，因此，尽管 12 英寸 晶圆市场高速增长，但直接参与竞争的企业数量少，代表先进制程的 12 英寸 晶圆厂主要面对产品是精密制程的电子产品，留给65nm 及以上制程的空间并不多， 因为 12 英寸 厂的投资金额巨大也导致同样产品代工费用的高昂，而成本的大幅提升，这是对价格敏感的成熟制程产品所不希望看到的。 同时，产品制程 尺寸 的减少，会导致漏电量的增加， 因此电源电池 类应用 制程通常会选择 8 英寸 产品 ，其他例如 MEMS 感应器、 LED 照明等产品线上， 8 英寸的相对优势也较大。 根据 digitimes 的 数据显示， 台湾 地区主要晶圆代工 产能利用率不 断 增长， 截止 18 年 6 月的 产能利用率为 94.7%， 同比 2017 年 增长 1.3 个 百分点 ， 计算 当前 台湾主要晶圆代工厂 8英寸 线产能 约 为 11001200 千片 /月， 根据各大 主要 Foundry 公司财报显示， 8 英寸 及以下晶圆代工 实际产量普遍 超过 预设产能。 表 3： 大中华区主要 晶圆厂家 8 英寸 产能 （片 /月） 公司 名称 8 英寸 晶圆产能 （ 片 /月 ） 台积电 约 650K 联华电子 约 300K 中芯国际 约 220K 世界先进 195K 华虹半导体 168K 上海先进 半导体 77K 华润上华 60K 力晶 科技 55K 资料来源：各大 公司财报 ， digitimes， 天风证券研究所 图 6： 台湾地区 主要晶圆代工厂 产能 及利用率（ 百万片 ， %） 图 7： 台湾地区主要 晶圆代工厂年产能 及 占比 （百万片， %） 70 200 188 202 0501001502002501995 2007 2016 202123% 27% 16% 17% 8% 10% 5% Analog MOS logic Discrete OptoMemory Micrologic Sensors行业报告 | 行业专题研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 资料来源： digitimes， 天风证券研究所 资料来源： digitimes， 天风证券研究所 大部分 的 模拟 、分立 器件 市场是 由世界 IDM 厂商 把持，主要 生产厂家 有英飞凌、德州仪器（ TI） 等 ，但因产能有限，厂家通常会将订单外包给 Foundry 代工厂 进行生产， 同时 ， 在从 6 寸转向 8 英寸 的趋势过程中， 部分 IDM 厂家 主要产能 专注于 12 英寸 晶圆线， 没有额外 8 英寸 工艺空间，所以不可避免会将 8 英寸 产品外包， 这种 趋势短期看不可逆转 ，我们根据 主要 公司年报 及 sumco 预测 数