集成電路產業鏈：下游需求強勁

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分析師：龐立永

▌集成電路設計行業-中國的全球市場占有率提升到13%

集成電路分類

根據集成電路功能的不同，集成電路可以分為四種類型:模擬晶片、存儲晶片、邏輯晶片、微處理器。

模擬晶片是處理連續性的光、聲音、速度、溫度等自然模擬信號的晶片。

按技術類型分類:線性晶片、模數混合晶片;應用分類可分為標準型模擬晶片和特殊應用型模擬晶片。

存儲器晶片是指利用電能方式存儲信息的半導體介質設備，其存儲與讀取過程體現為電子的存儲或釋放。

邏輯晶片是對用來表示二進位數碼的離散信號進行傳遞和處理的電路。

分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。

微處理器由一片或少數幾片大規模集成電路組成的中央處理器。

這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。

中國集成電路設計的全球市場占有率提升到13%

半導體產業有兩種商業模式:IDM模式和垂直分工模式。

IDM模式即一家公司能夠獨立完成設計、製造、封裝測試等各個環節，例如英特爾、美光、TI等。

隨著半導體行業專業化不斷增強，半導體設計、製造、封裝測試等業務分開，形成了垂直分工模式。

例如海思、台積電、日月光、長電科技等。

垂直分工模式下的集成電路設計公司稱為Fabless。

根據ICInsights的報告，2018年，全球IC設計總產值達1094億美元，增長8%。

其中，美國占據了全球68%的市場份額，居世界首位;台灣地區的市場占有率約16%，中國大陸的市場占有率為13%;兩者位於第二、三位。

根據DIGITIMES的數據，2018年全球前10大IC設計公司(fabless)中有6家美國公司、3家台灣地區公司、1家中國大陸公司。

經過多年的發展，我國集成電路設計業的銷售額在2017年就超過封裝測試業銷售額，成為集成電路產業中銷售額最大的子行業。

2018年，我國集成電路設計產業銷售額為2519.3億元，較上年同期增長21.5%，但增速較上年的26.1%有所回落。

全球模擬晶片市場穩步增長

模擬晶片主要是用來處理電壓連續的模擬信號放大、混合、調變工作。

最主要的兩大類產品為信號鏈產品和電源管理晶片，主要包括各种放大器、模擬開關、接口電路、無線及射頻IC、數據轉換晶片、各類電源管理及驅動晶片等。

根據ICInsights的報告，2018年世界模擬IC產業銷售收入為588億美元，同比增長10.8%;全球前10大模擬晶片廠商銷售額達到361億美元，同比增長9.4%，占到模擬電IC產業的61.5%。

從營收規模看，TI一直牢牢占據模擬IC行業的行業龍頭地位。

2018年，公司模擬IC營收為108億美元，較上年增長9億美元。

而第二位ADI的模擬IC營收為55億美元，僅為TI的一半左右。

從下游應用看，模擬IC主要應用在網絡通信、消費電子、汽車電子、工業控制、計算機等領域。

根據前瞻經濟研究院的數據，網絡通信領域是模擬IC應用需求最大的領域。

前瞻預計2019年網絡通信領域需求占比38.5%，汽車電子領域需求占比24%，工業控制領域需求占比19%，消費電子領域需求占比10.2%。

根據ICInsights預測，到2022年，全球模擬晶片市場規模可達到748億美元。

其中電源管理IC，專用模擬晶片和信號轉換器組件等產品將成為模擬IC市場成長的主要推動力。

隨著5G時代的到來，物聯網、通信對射頻器件的需求不斷放大，推動射頻器件進入快速發展時期。

根據Yole的報告，整個射頻器件市場規模從2017年的150億美元增長到2023年的350億美元，6年間的年均複合增長率為14%。

濾波器作為射頻器件市場中最大的業務板塊，新型天線和多載波聚合推動了對濾波器的更多需求。

Yole預測，其市場規模將從2017年的80億美元增長至2023年的225億美元，年均複合增長率達到19%。

中國在存儲晶片市場正在快速突破

2019年，存儲市場中仍然顯示出需求清淡的情況。

NANDFlash價格、DRAM價格持續下滑。

截至6月28日，2019上半年消費類NANDFlash價格指數累積跌幅高達32%，SSD、eMMC等部分產品價格跌幅也超過了30%，快閃記憶體卡產品跌幅甚至高達35%。

DRAM廠商的業績跟隨產品價格持續下降。

2019年第二季度，三星凈利潤5.18兆韓元，同比下滑53.1%;美光凈利潤為8.40億美元，同比下降78%;SK海力士凈利潤0.54兆韓元，環比下滑51%。

在存儲晶片市場中，呈現出典型的寡頭壟斷格局。

在 DRAM 市場中，三星、 海力士和美光三家占據 96%的市場份額。

NAND Flash 市場中，三星、西部數據/ 東芝、美光、海力士四家占據了 93%的市場份額。

2016年，我國的長江存儲、合肥長鑫、福建晉華三個存儲器項目紛紛啟動。

福建晉華因為遭遇美國技術禁售，發展停滯。

目前，長江存儲重點發展NANDFlash，2019年9月，長江存儲開始量產基於Xtacking架構的64層256GbTLC3DNAND快閃記憶體，以滿足固態硬碟、嵌入式存儲等主流市場應用需求。

合肥長鑫專注發展DRAM，預計2019年底公司8GbLPDDR4內存將正式量產。

根據長江存儲、合肥長鑫的投資規劃，長江存儲一期產品為3DNAND，預計到2020年形成月產能30萬片的生產規模;到2030年將建成月產能100萬片的生產規模。

合肥長鑫預計到2019年底實現產能2萬片/月，2020年開始規劃二廠建設;2021年則完成17nn的研發。

受益於下游智慧型手機、AI、數據中心、汽車、物聯網等多領域應用持續放大，DRAM和NAND為主導的存儲晶片仍將保持高速增長。

前瞻經濟研究院預測，2017-2021年，DRAM需求的複合年增長率將達20%，NAND需求複合年增長率將達40-45%。

邏輯晶片-FPGA市場呈現寡頭競爭格局

FPGA——現場可編程門陣列，是指一切通過軟體手段更改、配置器件內部連接結構和邏輯單元，完成既定設計功能的數字集成電路。

與ASIC和DSP相比，FPGA可隨意定製內部邏輯的陣列，並且可以在用戶現場進行即時編程，以修改內部的硬體邏輯，從而實現任意邏輯功能。

這一點是ASIC和DSP無法做到的。

在FPGA市場中，呈現Xilinx與英特爾(Altera)的雙寡頭壟斷。

2018年全球FPGA市場規模60億元左右，其中Xilinx營收為29億美元，英特爾(Altera)的營收為21億美元，兩家公司占據超過80%的市場份額。

Xilinx與英特爾(Altera)擁有FPGA相關專利達6000多項，這麼多的技術專利構成了很高的技術壁壘。

根據MRFR報告，2013年全球FPGA的市場規模為45.63億美元，2018年全球FPGA的市場規模為63.35億美元。

在2025年，MRFR預測全球FPGA的市場規模有望達到125億美元。

從下游應用領域看，2017年，FPGA在通訊、消費電子、汽車、工業、數據中心等領域的市場規模分別為23.5億、13.2億、9.5億、7.4億、4.4億美元。

MRFR預測，至2025年，通訊、消費電子、汽車、工業、數據中心等領域的市場規模將分別增長到44.0億、27.7億、25.1億、117.0億、11.3億美元。

其中汽車領域的增速最快，8年的年均複合增長率為13.1%。

▌集成電路製造行業-一超多強的競爭格局

晶圓代工市場-台積電一家獨大

晶圓製造屬於技術密集型、資金密集型產業，晶圓製造廠為了獲得最先進位程需要巨額的研發投入和資本開支。

台積電在過去5年間投資了500億美元用於半導體工藝研發、生產，2019年的資本開支也超過了100億美元。

巨額資金投入造成了晶圓製造行業呈現寡頭競爭局面，台積電一家就占據行業50%左右的市場份額。

隨著全球集成電路設計與製造垂直分工愈加明顯的趨勢下，全球晶圓代工產業規模持續擴大。

根據CINNOResearch的數據，2018年全球晶圓代工市場規模為642億美元，較2017年增長4.5%。

台積電的市場份額達到了53.3%，前5大晶圓代工廠商的市場占有率為83.1%，較上年有所提升。

各大晶圓廠的製程工藝節點

目前，台積電的7納米、7納米增強版製程工藝已經進入量產。

根據其製程規劃，2019年台積電的5納米技術開始試產，2021年3納米技術進入試產階段。

在先進位程方面，三星緊跟台積電步伐。

三星的7納米EUV製程已經量產，5納米、3納米製程技術計劃同步於台積電推出。

英特爾目前量產10納米製程工藝，根據其規劃，英特爾在2021年推出7納米產品、2022年推出5納米產品。

相較於台積電、三星、英特爾等在先進位程上的積極態度，格羅方德、聯電、中芯國際等代工企業的先進位程發展有所落後。

2018年8月，聯電宣布不再投資12納米以下的先進工藝;格羅方德宣布無限期暫停暫停7納米工藝製程的投資計劃;兩家代工企業退出了先進位程競爭。

成立較晚的中芯國際在先進位程上快速發展。

公司在2015年成功量產28納米工藝，14納米工藝在2019年上半年開始進入客戶風險量產，且在7納米工藝上也開始做相應布局。

未來幾年，中國大陸晶圓產能繼續快速提升

根據ICInsights的數據，截至2018年底，台灣地區晶圓廠的月產能達到412.6萬片，位居全球首位，其市場份額為21.8%。

緊隨其後的是韓國，月產能為403.3萬片。

近幾年，中國大陸晶圓廠大量建設，產能明顯提升，中國大陸晶圓廠的月產能達到236.1萬片，市場份額為12.5%。

根據SEMI發布的報告，預計2019年底全球將有15座新晶圓廠開建，總投資額達380億美元;未來每月新增晶圓產能超過74萬片，大部分集中於晶圓代工，占比37%，其次是存儲和微處理器，分別占24%和17%。

2020年全球將有18座新晶圓廠開工，投產後每月新增產能110萬片;其中晶圓代工占35%，存儲占34%。

根據亞化諮詢數據，中國大陸在12寸晶圓廠已投資數千億美元，未來中芯國際、華虹、紫光集團、合肥長鑫、粵芯、三星、士蘭微等10條12寸產線進入生產。

8寸線方面，國內的多數8英寸晶圓廠已經運行多年，但仍有中芯國際、積塔半導體、格科微電子、耐威科技、士蘭微等10條產線在進行擴產、建設。

▌集成電路封裝行業-先進封裝推高市場空間

先進封裝技術向輕薄化方向發展

集成電路封裝保護了晶片免受物理、化學等環境因素造成的損傷，增強了晶片的散熱性能，通過埠實現晶片與外界電路的連接。

在小型化、多功能化的驅動下，封裝技術不斷進步，倒裝焊(FC)、晶圓級(WLP)、3維(3D)封裝技術不斷出現。

三維封裝技術可以使晶片做到在三維方向上密度最大，這將大大改善晶片速度和低功耗的性能，使其成為了繼續延續摩爾定律的最佳選擇。

根據Yole的數據，在先進封裝市場中，倒裝晶片處於主導地位。

2018年倒裝晶片占先進封裝市場81%的市場份額，但隨著3D堆疊和扇出型封裝的增長，預計到2024年，倒裝晶片市場份額將下降到72%。

晶圓級封裝(WLP)一般是指直接在晶圓上進行大多數或是全部的封裝測試程序，之後再進行切割製成單顆組件。

WLP封裝具有較小封裝尺寸與較佳電性表現的優勢。

目前的WLCSP、Fan-Out、EmbeddedIC、3DWLCSP、3DIC、2.5Dinterposer等先進封裝技術大多與晶圓級封裝技術相關。

目前，高密度TSV技術、Fan-Out扇出技術由於其具備靈活、高密度等特點，適於系統集成，因而成為目前先進封裝的核心技術。

3D堆疊技術

3D堆疊技術是把不同功能的晶片或結構，通過堆疊技術或過孔互連等微機械加工技術，使其在Z軸方向上形成立體集成、信號連通及圓片級、晶片級、矽帽封裝等封裝和可靠性技術為目標的三維立體堆疊加工技術。

與傳統的二維晶片把所有的模塊放在平面層相比，三維晶片允許多層堆疊，TSV是3D晶片堆疊技術的關鍵。

TSV工藝主要包括深矽刻蝕形成微孔，絕緣層/阻擋層/種子層的沉積，深孔填充，化學機械拋光，減薄、pad的製備及再分布線製備等工藝技術。

Fan-Out扇出封裝技術市場快速增長

晶圓級封裝主要分為扇入型(Fan-in)和扇出型(Fan-out)兩種。

傳統的WLP封裝主要採用Fan-in型，應用於引腳數量較少的IC;但隨著引腳數量增加，Fan-out封裝形式更多的被採用。

2016年，台積電的InFO技術應用於蘋果A10處理器，隨後的A11、A12、A13處理器均採用InFO技術進行封裝。

Fan-out封裝技術已成為先進封裝主流技術，它既可用於消費器件類晶片的封裝也可用於工業、汽車類晶片的封裝。

根據Yole的預測，2017年扇出型封裝的市場規模為14億美元，到2022年，市場規模將達到23億美元，年均複合增長率為20%。

全球先進封裝技術市場規模

根據Yole的預測，移動和消費電子占據了先進封裝市場的大部分市場份額，2018年的市場份額為84%;電信和集成設施的市場份額較低，僅為6%;汽車和交通的市場份額為9%。

2018-2024年間，電信和基礎設施領域將保持28%的年均複合增速快速成長，而移動和消費電子領域增速較慢僅為5%。

下游領域的高速需求，推動先進封裝市場表現強勁。

2018年全球先進封裝市場規模約為280億美元，到2024年全球先進封裝市場將達到440億美元，年均複合增長率為8%。

中國封測企業龍頭已具備先進封裝技術

根據DIGITIMESResearch數據，2018年全球封測代工業產值為311億美元，同比增長7.5%。

全球前10大廠商中，長電科技、華天科技、通富微電位列其中。

近幾年，長電科技併購星科金朋，通富微電收購超威，華天科技收購Unisem，使得國內封測代工企業獲得了先進封裝技術並快速拓展海外市場。

長電科技的封裝產品主要有QFN/DFN、BGA/LGA、FCBGA/LGA、FCOL、SiP、WLCSP、Bumping、MEMS、Fan-outeWLB、POP、PiP及傳統封裝SOP、SOT、DIP、TO等多個系列。

公司在高端封裝技術(如Fan-outeWLB、WLCSP、SiP、BUMP、PoP等)已與國際先進同行並行發展，並能實現大規模生產。

華天科技的封裝產品主要有DIP/SDIP、SOT、SOP、SSOP、TSSOP/ETSSOP、QFP/LQFP/TQFP、QFN/DFN、BGA/LGA、FC、MCM(MCP)、SiP、WLP、TSV、Bumping、MEMS、Fan-out等多個系列。

先進封裝方面:公司的平面多晶片系統封裝技術和3D矽基扇出封裝技術研發，產品產業化進展順利;FPGA+FLASH多晶片封裝實現量產，三維FAN-OUT技術產品完成工藝驗證，晶圓級凸點技術實現了16/14納米節點晶片的規模化量產。

Bumping、WLP等先進封裝產能具備接受批量訂單的條件和能力。

併購的Unisem擁有Bumping、SiP、FC、MEMS等先進封裝技術和生產能力。

報告來源：華融證券

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