正文
综上所述,“十四五”规划是第二个百年计划的开端,而半导体是数字经济产业转 型、双循环等大的发展战略的基础性、先导性产业;我国每年在集成电路产业的贸易 逆差巨大且长期处于被禁运的危险困境,即便是目前发展最快、自给率最高的 IC 设 计,国产化率和高端化升级也仍有很大空间,针对先进制程和其配套的设备和材料, 更是急切需要解决“卡脖子”问题;我们认为十四五规划对半导体产业链各个关键“卡 脖子”环节将重点支持,主要包括先进制程、高端 IC 设计和先进封装技术、关键的半 导体设备和材料、第三代半导体等领域,并且会在先进产线建设、税收优惠、鼓励研 发创新和引导市场资源+成立基金进行投资等方面形成组合拳,来鼓励国产半导体产 业各个关键环节的发展进步,并为半导体产业的发展营造良好的政策环境,实现集成 电路产业跨越式发展。
三、产业链各细分环节十四五期间发展展望
3.1 半导体设计:十四五助力产业往中高端升级
3.1.1 半导体设计发展历程:厚积薄发
IC 设计作为产业链的最上游,是产业附加值最高的环节,同时是半导体行业的基础,拥有极高的技术壁垒,需要大量的工程师资源投入才能产出。中国作为全球最大的半导体市场,对集成电路产品的需求保持高速增长,在 IC 设计行业上,长年保持 20%以上的增长速度。
我国 IC 设计行业涌现出一大批优秀的公司,部分龙头企业在高端芯片研发上与 全球先进水平的差距在不断缩小。
在关注公司内生增长的同时,随着国内龙头公司的格局逐渐形成,兼并收购将会 成为公司成长很重要的一个手段。
参照欧美高科技企业都是通过收购或者一系列技术 与专利加强自有领域话语权,或者拓展业务领域打开利润新增长点。
设计公司大致上可以分为两类。
第一类是 IDM,也就是有自建制造工艺线的公司。比如长江存储、合肥长鑫、福建晋华的存储器业务就是设计与制造一体化,原因是存 储器需要自有产能保持成本以及工艺上的优势,以免产能无法实现。紫光国微剥离存 储器业务的主要原因便是无法保证代工厂满足自己的产能需求,而且成本上无法控制, 导致该方面业务虽然保持高增长,但近两年的毛利率都仅为 7.5%左右。另外士兰微、 苏州固锝电子、扬杰电子等其他 IDM 公司都有分立器件的业务,和标准集成电路不同 的是分立器件多需要在工艺上做一定调整与优化来满足器件电压、温度、湿度等特需 工作环境的要求。第二类是 fabless,也就是制造环节完全依靠如台积电、中芯国际等 代工厂的纯设计公司,比如海思半导体、汇顶科技、紫光展锐和紫光国微。
自 2014 年来,在提升自给率、创新应用、政策扶持三个因素的驱动下,设计行业保持了 24.53%的年复合增长率。
尤其是在中低端市场占有率提升很快,同时部分国外 巨头也退出了低端市场,比如兆易创新的 Nor Flash 产品,在这方面国产化进程可谓是 突飞猛进。但是在高端消费领域、商用级、工业级、航空航天级上,仍旧存在巨大的 差距,多个领域国产率除了华为海思半导体的麒麟芯片和汇顶的指纹识别芯片等少数 产品外仍旧是零。但可喜的是国内厂商技术实力和知识产权意识越发增强,中高端产品将会慢慢出现在大家的视线中,比如兆芯的通用 CPU 和 GPU 已经量产验证、以及 紫光国微的千万门级 FPGA 等。
2014 年获得大基金或者政府基金、民间资本的支持,国内设计厂商的发展基本可 以分为三类发展模式:
第一类是兼并收购,
这类的代表是紫光集团先后收购展讯和锐迪科,以及国内数 家厂商重组形成紫光展锐和紫光国微两大设计公司,实现对自身原有领域的加强或者 拓展到其他领域上。韦尔股份收购豪威科技、闻泰科技收购安世半导体、北京君正收 购芯成半导体(ISSI)、阿里巴巴收购中天微等事件都属于此类。
第二类是加强自身研发能力,
这类的代表则是华为海思半导体。海思半导体前身 是 1991 年成立的华为 ASIC 设计中心,彼时该部门存在的价值仅仅是作为华为终端设 备的供应链第二研发机构,陪跑国外大型芯片设计公司,间接实现对终端成本的控制。但随着华为顶层的投入与坚持,海思半导体已经实现华为诸多设备的核心产品替代。另一个代表汇顶科技 2014 年开始专注于指纹业务,通过多年研发投入与工程师们的奉 献精神,击败了曾经指纹识别芯片上的领先者瑞典 FPC 公司,营业收入从 2013 年 6.8 亿元提升到 2018 年 37.2 亿元,年复合增长率高达 40.47%。这么多年积累下诸多核心 知识产权,所以现在才无畏面对高通在指纹识别芯片上的挑战。
第三类则是引进技术加以吸收消化
,这一类目前来看受制于国外公司对技术上的 开放程度以及国际形势的变化、公司高层的执行力等情况喜忧参半。正面代表是兆芯 集成电路在获得台湾威盛 VIA 的 X86 和 S3 Grapic 授权和其他技术后,CPU 与 GPU 同 步开发,目前高性能 CPU 编号 KX-6000 情况良好,已有相关量产机提供给企业用户。而 GPU 产品 Elite 2000 目前走在国产显示芯片前列,根据今年展示效果已经达到主流 移动端 GPU 水平。负面代表是中晟宏芯和华芯通,由于比较复杂的原因,这两个分别 由苏州市政府和贵州省政府扶持的企业并没有达到大家的预期。
3.1.2 展望:十四五将助力 IC 设计产业升级,高端替代
在大基金及国家政策的扶持下,我国设计公司在技术上取得重大突破,部分龙头 企业在高端芯片研发上与全球先进水平的差距在不断缩小。
比如华为海思麒麟 980 芯 片使用台积电 7nm 工艺,已经量产并在多款华为高端机型上装配;5G 基带芯片方面, 海思巴龙 5000 和紫光展锐春藤 510 都表现出不俗的实力。但芯片种类纷繁复杂,在加 上分立器件,我国仍旧落后于国际一流厂商。
根据中国半导体行业协会数据,目前我国国产芯片在服务器和个人电脑的核心芯 片 CPU 以及工业应用核心芯片 MCU 领域占有率分别为 0%和 2%;半导体存储器件 中,除 NOR FLASH 芯片由兆易创新国产占 5%市场外,DRAM、NAND Flash 芯片也 为零,但长江储存 64 层 3D NAND Flash 存储芯片今年有望量产,紫光国微剥离形成 的紫光存储已经拥有 DRAM 成熟技术和合肥长鑫的 DRAM 也在实验量产中;在移动 通信领域,由于中兴华为本身也是设备厂,占据了对系统理解的优势,在基带处理器 与应用处理器中,国产芯片占了 18%与 22%的市场;但在嵌入式 MPU、DSP、AP 领 域,国产芯片市场占有率几乎为零。整体而言我国产品仍然高度依赖于国外的芯片, 比如联想、小米等纯终端设备商。
然而国内在集成电路产业还存在基础差、起步晚、发展不均衡的问题,存在多处 技术空白。国内除少数厂商外,由于资金少以及研发难度的考虑,扎堆消费类、多媒 体等趋于饱和需求市场,使得市场竞争更加严峻,甚至出现恶性循环。这些导致多年 来国内公司难以在多数关键技术上做出突破,但仅凭市场行为让公司自我调节难以实 现根本性改变。
随着汽车电子化程度的普及,电子化、电动化和智能化逐渐成为汽车半导体发展 的趋势,使得汽车半导体占比从 1999 年的 5.9%增加至 2018 年的 11.5%。现在每辆车 的半导体芯片成本大概要 540 美元,这个数字还会不断地上升。此外随着全球工业 4.0 进程的加速,工业设备数字化、网络化、智能化程度的不断增加,工业领域对于半导 体的需求日益旺盛,其占比从 1999 年的 7.6%增加至 2018 年的 12%。汽车电子芯片验 证周期长,根据用处需通过 ACE-Q100 等一系列认证,高门槛也来带高护城河和高毛 利。汽车电子类芯片和工业应用芯片将是很好的投资方向。