2020中國半導體代工行業先進制程市場制造需求產業分析研究報告（45頁）.docx

《2020中國半導體代工行業先進制程市場制造需求產業分析研究報告（45頁）.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020中國半導體代工行業先進制程市場制造需求產業分析研究報告（45頁）.docx（45頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、2020 年深度行業分析研究報告目錄一、代工環節孕育巨頭，先進制程引領發展5（一）億萬晶體管的安家之旅，制造實現蛻變5（二）專注代工實為幕后英雄，承接全球訂單成就行業巨頭8（三）得先進制程者得天下11二、制造需求大，國產替代正當時18（一）從先進制程到產能，大陸需求大19（二）支撐產業自給率低，中美貿易摩擦倒逼國產化進程加速251、高端設備依賴進口，本土企業有望逐步突破262、材料自給率低，本土企業任重道遠303、IP&EDA 國產化率低且替代難度大，國內企業已有布局33三、國內兩大代工龍頭專注發展，有望貢獻主要力量35（一）中芯國際：引領國產進程，大陸制造絕對龍頭36（二）華虹半導體：立足大

2、陸集成電路市場，專注差異化工藝定制服務43插圖目錄圖 1：制造是集成電路產業鏈的核心環節之一5圖 2：晶體管結構原理圖6圖 3：芯片由晶體管排列組合而成6圖 4：晶圓制造主要工藝流程6圖 5：晶體管結構從平面向 GAA 結構發展7圖 6：三星將采用鰭片形狀為納米片的 GAA 結構7圖 7：MBCFET（Multi-Bridge Channel FET）制造示意圖7圖 8：集成電路產業存在 IDM 和垂直分工兩種模式8圖 9：晶圓制造以代工模式為主8圖 10：2019 年全球半導體產業鏈各環節市場規模對比9圖 11：各環節龍頭公司的營收對比（百萬美元）9圖 12：博通經過多次兼并收購擴大規模10

3、圖 13：日月光經過多次兼并收購擴大規模10圖 14：各環節龍頭公司的毛利率對比（%）11圖 15：各環節龍頭公司的凈利率對比（%）11圖 16：制程越先進，單位晶體管的成本越低11圖 17：臺積電在 2001 年后與聯電拉開差距13圖 18：臺積電引領全球最先進制程工藝13圖 19：臺積電歷年各制造工藝的營收占比情況13圖 20：臺積電營收規模穩健增長14圖 21：2019 年前五大晶圓代工廠商的先進制程產能占比達到 44%14圖 22：晶圓代工市場規模不斷擴大，先進工藝占比持續提升（億美元）15圖 23：臺積電前 10 大客戶合計營收占比情況15圖 24：臺積電的產能利用率維持高位（%）1

4、6圖 26：臺積電通過產能規劃，把握市場機遇的同時降低市場沖擊17圖 27：臺積電的資本開支在行業內遙遙領先（億美元）18圖 28：臺積電在晶圓代工領域的市場份額保持在 50%左右18圖 29：中國將承接全球集成電路產業鏈的第三次轉移19圖 30：中國大陸是全球集成電路產業最大的消費市場19圖 31：中國大陸的集成電路產品多數依賴進口20圖 32：中國大陸晶圓制造市場的需求旺盛20圖 33：各環節龍頭公司的資本支出對比（百萬美元）22圖 34：各環節龍頭公司的固定資產凈值對比（百萬美元）22圖 35：各環節龍頭公司研發費用占總營收比例的對比（%）23圖 36：晶圓制造占大陸集成電路總銷售額的比

5、例最低24圖 37：大基金一期主要投資晶圓制造環節24圖 38：2018 年，大陸半導體設備進口金額超過 307 億美元27圖 39：2018 年，大陸半導體設備自制率為 15%27圖 40：半導體設備細分市場份額占比28圖 41：制造環節的主要設備均被國外企業壟斷29圖 42：全球半導體材料市場結構占比情況31圖 43：全球和中國大陸半導體硅片市場規模（億美元）31圖 44：2018 年全球半導體硅片行業競爭格局31圖 45：先進制程需要進行更多次拋光32圖 46：全球光刻膠市場份額占比情況32圖 47：2019 年中國電子特氣市場占比32圖 48：半導體設計逐漸朝輕設計方向發展34圖 49

6、：全球半導體 IP 市場快速增長34圖 50：2019 年芯原在全球 IP 市場中排名第七34圖 51：全球 EDA 競爭格局34圖 52：中芯國際擁有全球化的制造和服務基地36圖 53：中芯國際盈利能力持續改善37圖 54：45nm 以下節點是中芯國際的主要營收來源38圖 55：中芯南方 SN1 廠房（14nm 及以下先進制程）38圖 56：中芯國際在先進制程方面的追趕尚需時日39圖 57：中芯國際的毛利率仍有較大提升空間（%）40圖 58：中芯國際的凈利率仍有較大提升空間（%）40圖 59：隨著制程越先進，設備投資額迅速攀升41圖 60：中芯國際的營業收入主要來源于中國大陸及香港42圖 6

7、1：中芯國際和華虹半導體估值還有較大提升空間42圖 62：華虹半導體的營收保持增長43圖 63：華虹半導體不同工藝制程的營收占比情況44圖 64：華虹半導體的盈利水平維持高位44圖 65：華虹半導體在中國的營收占比超過 50%45表格目錄表 1：蘋果 A 系列處理器率先使用最先進制程工藝12表 2：2019 年臺積電晶圓廠產能統計17表 3：純晶圓代工行業中國市場銷售額排名21表 4：華為麒麟系列芯片基本由臺積電代工21表 5：2019 年中芯國際和華虹半導體在全球晶圓代工廠商中排名第五和第八（營收單位：百萬美元）25表 6：晶圓制造需要經過多道復雜工序25表 7：中美在半導體各環節的市占率對

8、比情況26表 8：2019 年全球半導體設備前十大廠商均為國外企業29表 9：國內半導體設備相關公司30表 10：半導體材料基本由國外企業供應31表 11：國內半導體材料相關公司33表 12：中芯國際晶圓廠產能統計36表 13：中芯國際保持高研發投入比例（單位：億元）40表 14：中芯國際科創板上市募集資金投資項目40表 15：華虹半導體晶圓廠產能統計45一、代工環節孕育巨頭，先進制程引領發展（一）億萬晶體管的安家之旅，制造實現蛻變制造是集成電路產業鏈的核心環節之一。集成電路產業鏈包括多個環節，主要可以分 為核心產業鏈和支撐產業鏈。核心產業鏈包括 IC 設計、IC 制造和 IC 封測三個環節，

9、支 撐產業鏈包括半導體材料、設備、EDA&IP 等。制造商承接全球 IC 設計商訂單，為 IC 設 計商制造芯片，隨后由 IC 封測商完成封裝和測試環節。半導體材料供應商和設備供應商 為 IC 制造商提供生產所需的設備和原材料，是制造環節的基礎。圖 1：制造是集成電路產業鏈的核心環節之一資料來源：半導體制造技術，芯事，研究院制造過程通過在硅單晶拋光片上制造出數以億計的晶體管，以實現邏輯運算、數據 存儲等功能。制造過程使用薄膜沉積、光刻、摻雜和熱處理四種最基本的工藝方法，通過 大量的工藝順序和工藝變化制造出特定結構。晶體管是芯片的基本構成單元，是一種類似 于閥門的固體半導體器件，可實現開關、放大

10、、穩壓和信號調制等多種功能，主要分為雙 極性晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET），集成電路芯片采用的是金屬氧化物場效應晶 體管結構（MOSFET）。MOSFET 由柵極（Gate）、漏極（Drain）和源極（Source）組成， 通過在柵極上施加不同程度的電壓以控制源極和漏極之間電子的流動，從而實現特定的功 能。圖 2：晶體管結構原理圖圖 3：芯片由晶體管排列組合而成資料來源：晶體管原理，研究院資料來源：中國科學院金屬，研究院晶體管的制造涉及多道工序，技術含量高。晶圓廠通過對硅單晶裸片進行初加工得到 晶圓，之后將光罩上的電路圖刻蝕到晶圓上。主要工序包括光刻膠覆蓋、紫外曝光、離子 注入、電鍍

11、、拋光等工序。圖 4：晶圓制造主要工藝流程資料來源：中為咨詢，研究院FinFET 是目前主流結構，GAA 有望延續摩爾定律。隨著晶體管的尺寸逐漸向細微 化方向發展，在晶體管尺寸變小的同時漏電流的控制也變的愈發困難，當制造工藝推進到 16/14nm 技術節點時，傳統的平面型場效應晶體管（Planar FET）結構已經無法繼續使用， 由胡正明教授提出的鰭式場效應晶體管（FinFET）結構通過將晶體管立體化較好地解決 了這個問題，此后 FinFET 結構被應用于 16/14nm 及以后工藝節點的制造。直到工藝節點 發展至 3nm，FinFET 結構的晶體管尺寸已經縮小到極限，環繞柵極（GAA）結構應

12、運而 生，GAA 結構可以實現柵極對溝道的四面包裹，從而有效解決了柵極間距尺寸減小后帶 來的問題。目前主流的 GAA 結構的鰭片形狀為納米線，三星認為納米線 GAA 的溝道寬度較小且制造工藝復雜，往往只能用于低功率設計，因此三星正在開發鰭片形狀為納米片 的 GAA 結構（MBCFET），并將率先在 3nm 工藝產品中采用，三星宣稱其 GAA 技術相 比 7nm 工藝而言，性能提升 35% 、功耗降低 50% 以及芯片面積縮小 45%。臺積電方 面也在對 GAA 相關技術進行研發和試產，但鑒于 FinFET 技術更為成熟且成本更低，臺 積電 3nm 產品的首發可能還是選擇 FinFET 結構。由

13、于三星將在 3nm 產品上率先應用 GAA 技術，且采用自主研發的 MBCFET（Multi-Bridge Channel FET）結構，和主流的納米線 GAA 結構有所區別，3nm 節點可能成為臺積電和三星技術路線的分化點。圖 5：晶體管結構從平面向 GAA 結構發展資料來源：三星官網，研究院圖 6：三星將采用鰭片形狀為納米片的 GAA 結構資料來源：三星官網，研究院圖 7：MBCFET（Multi-Bridge Channel FET）制造示意圖資料來源：半導體行業觀察，研究院（二）專注代工實為幕后英雄，承接全球訂單成就行業巨頭晶圓制造的商業模式可以分為 IDM 和晶圓代工兩種，目前晶圓代

14、工已經成為主流模 式。1）IDM（Integrated Device Manufacture，整合設備制造商）模式：廠商同時完成設計、 制造和封測環節，具備產業鏈整合優勢，可以實現芯片設計和量產平臺同步推進，但隨著 制造工藝邁上更先進的技術節點，不斷攀升的研發和建廠成本給 IDM 廠商帶來了巨大的 資金和運營壓力。2）晶圓代工（Foundry）模式：設計、制造和封測三個環節可以采取垂 直分工的方式，由無晶圓設計廠商（Fabless）、晶圓代工廠商（Foundry）和封測廠商（Outsourced Assembly and Test，OSAT）共同完成芯片生產，Foundry 專注于晶圓代工領

15、域，向全球承接委外訂單可以充分利用其生產線，提升產能利用率，從而形成規模經濟。 隨著先進制程的推進，對于資本密集型、技術密集型的晶圓制造環節，晶圓代工模式的優 勢凸顯。目前全球晶圓制造環節以代工模式為主，IDM 模式占比較低。2013-2018 年，全 球晶圓制造市場中，純晶圓代工廠商的銷售額占比平均達到 86%。圖 8：集成電路產業存在 IDM 和垂直分工兩種模式資料來源：半導體行業分析報告，研究院圖 9：晶圓制造以代工模式為主100%IDM廠商純晶圓代工廠商86%89%90%88%81%81%80%60%40%20%14%11%10%13%19%19%2013201420152016201

16、720180%資料來源：商業新知，研究院制造環節采取以代工為主的商業模式，承接全球 Fabless 訂單和 IDM 廠商的部分訂 單，更易孕育大體量企業。選取各環節的龍頭公司博通（設計）、臺積電（制造）、日月光（封測）、應用材料（設備）和信越化學（材料）進行比較，發現臺積電的營收規模遠超 其他環節的龍頭公司，2019 年臺積電營收規模為 357 億美元，分別為博通、日月光、應 用材料和信越化學的營收規模的 1.6 倍、2.6 倍、2.4 倍和 2.5 倍。從體量的增速看，2010-2019 年臺積電、博通、日月光、應用材料和信越化學的營收規模 CAGR 分別為 10.48%、30.26%、 8

17、.79%、4.84%和 2.05%。需注意到，臺積電規模的增長主要靠自身驅動力實現，包括自身產能的擴大和先進制 程的發展，而對于設計龍頭博通和封測龍頭日月光而言，兼并收購對其體量的增長均產生 不可小覷的推動力，應用材料和信越化學的營收規模增速有限。圖 10：2019 年全球半導體產業鏈各環節市場規模對比1,4001,2001,0008006004002000全球半導體產業鏈各環節市場規模（億美元）1226642596484300設計制造封測設備材料資料來源：SEMI，IC Insights，研究院圖 11：各環節龍頭公司的營收對比（百萬美元）臺積電博通日月光應用材料信越化學40,00035,0

18、0030,00025,00020,00015,00010,0005,00002010-2019 CAGR臺積電：10.48% 博通：30.26% 日月光： 8.79%應用材料：4.84% 信越化學：2.05%2010201120122013201420152016201720182019資料來源：wind，研究院注：博通和應用材料的財年結束日為每年的 10 月末、11 月初。信越化學的財年結束日為每年的 3 月末，已經標準化處理成 1-12 月圖 12：博通經過多次兼并收購擴大規模資料來源：博通官網，研究院圖 13：日月光經過多次兼并收購擴大規模資料來源：日月光集團官網，研究院晶圓代工的盈利能

19、力遠超封測環節，盈利穩定性高于設計環節。以各環節的龍頭公 司博通（設計）、臺積電（制造）和日月光（封測）為例： 1）毛利率：2019 年臺積電、 博通和日月光的毛利率分別為 46.1%、55.2%和 15.6%。由于封測是集成電路產業鏈技術 水平相對較低的環節，因此日月光的毛利率最低。2019 年臺積電的毛利率較博通低 9.1pct， 但 2010-2019 年臺積電毛利率的穩定性高于博通。2）凈利率：2012-2019 年，臺積電的凈 利率穩定在 30%-35%左右。博通與并購相關的無形資產攤銷費用較高，導致凈利率波動 劇烈，2014 年收購 LSI 后的凈利率為 6.2%，2016 年收購

20、博通（Broadcom）后的凈利率為-13.1%，2018 年因無形資產攤銷費用下降加上美國稅改獲得稅收優惠，凈利率達到歷史 新高 58.8%。日月光凈利率水平維持在 5%-10%左右。圖 14：各環節龍頭公司的毛利率對比（%）圖 15：各環節龍頭公司的凈利率對比（%）臺積電博通日月光臺積電博通日月光60%50%40%30%20%10%0%2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 201970%60%50%40%30%20%10%0%-10%-20%收購LSI收購Broadcom2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

21、 2017 2018 2019資料來源：wind，研究院資料來源：wind，研究院 注：博通的財年結束日為每年的 10 月末、11 月初（三）得先進制程者得天下先進制程可以大幅提升芯片性能，一旦研發成功將具備技術壁壘和成本優勢，歷來 是各大晶圓制造廠商競爭的焦點。相比傳統制程，先進制程的優勢主要體現在以下兩點： 1）先進制程對應晶體管的特征尺寸更小，電子在源極和漏極之間流動的距離縮短，可以 在降低芯片功耗的同時提升運行頻率。2）先進制程可以在芯片上集成更多的晶體管，提 高晶體管密度，從而縮小芯片尺寸和降低單位制造成本。以蘋果芯片為例，在工藝剛導入 時，16nm 工藝的成本為 4.98 美元/1

22、0 億晶體管，使用 7nm 工藝后成本降低到 2.65 美元/10 億晶體管；待工藝成熟，制造成本進一步下降，16nm 工藝的成本為 3.03 美元/10 億晶體 管，7nm 工藝的成本只有 1.66 美元/10 億晶體管。圖 16：制程越先進，單位晶體管的成本越低64.9854323.03不同工藝節點下蘋果芯片每10億個晶體管的成本（美元） 工藝導入期工藝成熟跌價時3.812.652.692.762.291.661.61.641016nm10nm7nm5nm（E）3nm（E）資料來源：IBS，研究院以全球代工巨頭臺積電的成功之道為參考，其之所以能穩坐全球晶圓代工頭把交椅， 關鍵在于領創先進制

23、程，并在此基礎上靈活調整產能。1） 先進制程技術構筑高壁壘，規模經濟效應凸顯。晶圓制造卡位先進技術節點，其制造工藝的先進程度直接決定芯片的性能水平。1965 年，戈登.摩爾（Gordon Moore）提出的摩爾定律指出：集成電路芯片上可容納的晶體管 數目，約每 18-24 個月翻一番；微處理器的性能提高一倍，價格下降一半。此后，集成電 路芯片大致按照摩爾定律給出的路線發展，由制造工藝決定產品的性能水平，并以制程節 點衡量晶圓制造的工藝水平。按照 ITRS（國際半導體技術路線圖）的定義，制程節點代 數以晶體管的半節距（half-pitch）或柵極長度（gate length）等特征尺寸（CD，c

24、ritical dimension）表示，先進制程代表當前晶圓制造最先進的若干工藝節點。CPU、GPU、ASIC、 FPGA 等對性能要求較高的高性能計算領域，往往率先采用最先進的制程工藝。以蘋果的 A 系列處理器芯片為例，其新產品采用的生產工藝與當前最先進的制程工藝保持同步。表 1：蘋果 A 系列處理器率先使用最先進制程工藝芯片型號A9/A9XA10 FusionA10 X FusionA11 BionicA12 BionicA13 Bionic應用產品iPhone 6S iPhone 6S Plus iPad ProiPhone 7iPhone 7 Plus第二代iPad ProiPhon

25、e 8iPhone 8 Plus iPhone XiPhone XS iPhone XS Max iPhone XRiPhone 11iPhone Pro/Pro Max iPhone SE（第二代）工藝節點16/14nm16nm16nm10nm7nm7nm +代工廠商臺積電/三星臺積電臺積電臺積電臺積電臺積電產品發布時間2015/092016/092017/062017/092018/092019/09工藝量產時間2015Q2/2015Q12015Q22015Q22017Q12018Q22019Q2資料來源：蘋果官網，臺積電官網，研究通過率先突破并量產先進制程，構筑高行業壁壘，同時擴充產能實

26、現規模經濟效應， 攤薄產品的生產成本，從而充分享受先進技術帶來的價值提升。臺積電和聯電的競爭歷程是最好的說明。2001 年之前，作為臺灣第一家半導體公司， 聯電相比臺積電具備明顯的優勢。技術上，1993 年-1997 年之間聯電的專利數量是臺積電 的 2 倍、臺灣工研院的 3 倍，聯電的高介電系數/金屬閘極、低電介值、浸潤式微影術與 混合信號等均為行業內公認的先進技術。2001 年，臺積電聘請胡正明教授出任首席技術 官，并在之后逐漸完成在鰭式場效應晶體管（FinFET）方面的技術積累，逐漸拉大了與 聯電的差距。2009 年，臺積電通過在 28nm 上的技術突破，再次贏得競爭的主動性。借助 28

27、nm 的 技術優勢，臺積電順勢搶占了原來由三星獨占的蘋果訂單。2010 年，蘋果進一步將 iPhone 和 iPad 芯片全部訂單交由臺積電代工。后來臺積電又率先量產了包括 20nm、10nm、7nm、 5nm 先進制程，并且在 7nm/5nm 階段是全球絕對領導者。臺積電持續推進先進工藝，3nm 預計 2021 年進入風險試產階段，2022H2 實現量產。目前臺積電 28nm 及以下先進制程的 營收占比從 2012 年的 12%已提升到 2019 年的 67%，2018 年量產的 7nm 工藝營收占比在 2019 年達到 27%。圖 17：臺積電在 2001 年后與聯電拉開差距資料來源：芯事

28、，研究院圖 18：臺積電引領全球最先進制程工藝資料來源：以上各公司官網，研究院圖 19：臺積電歷年各制造工藝的營收占比情況100%7nm10nm16/20nm28nm40/45nm 65nm90nm0.11/0.13m0.15/0.18m0.25m80%60%40%20%0%20122013201420152016201720182019資料來源：臺積電年報，研究院圖 20：臺積電營收規模穩健增長資料來源：wind，研究院注：2018 年因美元強勢，換算成美元后臺積電營收同比下滑，若為新臺幣則同比增長 5.5%將 28nm 及以下制程作為先進制程，2019 年前五大晶圓代工廠商的先進制程產能占

29、比 達到 44%。據 IHS Markit 預測，全球晶圓代工的市場規模將從 2020 年的 585 億美元，上 升到 2025 年的 861 億美元，其中先進工藝的占比將從 2020 年的 36%提升到 2025 年的超 過 50%。圖 21：2019 年前五大晶圓代工廠商的先進制程產能占比達到 44%44%56%先進制程工藝 傳統制程工藝資料來源：拓墣產業研究院，研究院圖 22：晶圓代工市場規模不斷擴大，先進工藝占比持續提升（億美元）1,0009008007006005004003002001000成熟工藝市場規模先進工藝市場規模先進工藝占比（%）60%50%40%30%20%10%0%2

30、020E2021E2022E2023E2024E2025E資料來源：IHS Markit，研究院先進制程帶來優質客戶，訂單充足保障公司有能力維持高產能利用率。借助先進技 術，臺積電 2019 年為全球 499 名客戶提供 10,761 種產品的制造服務，即使在市場需求低 迷的環境下，也能獲取充裕的訂單提高已有產線的產能利用率。臺積電的主要客戶包括蘋 果、華為海思、高通、英偉達、聯發科、AMD 等全球頂級優質客戶，2019 年臺積電前 10 大客戶合計營收占比達到 71%。數據顯示，臺積電的產能利用率基本保持在 80%以上， 毛利率維持在 40%-50%之間，凈利率維持在 30%-40%之間。圖

31、 23：臺積電前 10 大客戶合計營收占比情況100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%69%67%68%71%60%62%63%63%53%53%54%56%200820092010201120122013201420152016201720182019資料來源：臺積電年報，研究院圖 24：臺積電的產能利用率維持高位（%）圖 25：臺積電的毛利率和凈利率保持高水平（%）產能利用率（%）120%100%聯電60%50%80%40%60%30%40%20%20%10%0%0%臺積電凈利率（%）毛利率（%）2002200320042005200620072008200920

32、1020112012201320142015201620172018201920062007200820092010201120122013201420152016201720182019資料來源：臺積電官網，研究院資料來源：wind，研究院2）順應市場需求的周期性變化，靈活調整產能。臺積電制定長期的產能規劃，順應 半導體市場需求的周期性變化，靈活調整當年的產能目標，在市場需求旺盛時快速擴充產 能以滿足客戶需求，在市場需求低迷時縮減產能擴充計劃。1995-2000 年，臺積電幾乎每 年建設一個新晶圓廠；2001 年前后，臺積電抓住晶圓廠從 8 英寸向 12 英寸轉型的機遇， 不遺余力地投資建設

33、 12 英寸晶圓廠，在競爭中初步占據主動地位。12 英寸工廠投資額極 高，導致很多 IDM 廠商無力投入足夠資金，使臺積電抓住“行業斷層”的良機逐漸登頂 晶圓代工龍頭。2004-2005 年間，臺積電擴建了 4 個工廠；2015 年前后，臺積電大力擴建 12 英寸晶圓廠。通過在產能上的戰略規劃，臺積電在保證抓住市場發展機遇的同時，也 能降低市場低迷對公司經營帶來的負面沖擊，從而保證高盈利水平。目前臺積電擁有 1 座 6 英寸晶圓廠、6 座 8 英寸晶圓廠和 4 座 12 英寸晶圓廠，2019年的總產能為 12.3 百萬片/年（等效 12 英寸），出貨量為 10.1 百萬片/年（等效 12 英寸

34、）。從全球晶圓制造市場來看，臺積電在全球的晶圓產能占比約為 12.8%，僅次于三星（15.0%）； 從全球晶圓代工市場來看，臺積電在全球的晶圓產能占比約為 34%，排名第一。圖 26：臺積電通過產能規劃，把握市場機遇的同時降低市場沖擊臺積電營收同比變化（%）全球半導體銷售額同比變化（%）把握市場機遇，增速大于市場降低市場沖擊，跌幅小于市場120%100%80%60%40%20%0%-20%1995199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019-40%

35、資料來源：臺積電官網，wind，研究院注：2018 年因美元強勢，換算成美元后臺積電營收同比下滑，若為新臺幣則同比增長 5.5%表 2：2019 年臺積電晶圓廠產能統計晶圓尺寸（英寸）（nm）萬片/年萬片/月Fab 219906450臺灣新竹科學工業園區1129.3Fab 319958150臺灣新竹科學工業園區12810.7Fab 519978150臺灣新竹科學工業園區484.0Fab 620008110臺南科學工業園區18415.3Fab 819988110臺灣新竹科學工業園區968.0Fab 1020048150上海1089.0Fab 1119988150美國453.8VIS1995811

36、0美國736.1SSMC2000865新加坡262.2Fab 122001127臺灣新竹科學工業園區24220.2Fab 1420041216臺南科學工業園區31226.0Fab 152012127臺中科學工業園區20316.9Fab 1620181216南京242.0Fab 182020125臺南科學工業園區-Fab 202024123臺南科學工業園區-合計產能（等效 12 英寸）1,230102.5晶圓出貨量（等效 12 英寸）1,00783.9年平均產能利用率81%工廠代碼量產時間最先進量產工藝產能位置資料來源：臺積電官網，研究院高盈利水平與高資本開支之間形成良性循環，穩固臺積電的市場龍

37、頭地位。在技術 領先和高產能利用率的帶動下，臺積電的高盈利水平為其創造了豐厚的自由現金流，從而為持續高資本投入技術研發奠定堅實的基礎，2001 年臺積電的資本支出為 20 億美元，2019 年達到 153.9 億美元，CAGR 為 12%，遠超同行業的聯電和中芯國際。在先進晶圓廠的建 廠開支一路走高的背景下，臺積電在行業內始終維持遙遙領先的資本開支穩固了其市場份 額，自 2010 年以來臺積電的市場份額長期保持在 50%左右，2019 年達到 56%，遠超排名 第二的格羅方德。圖 27：臺積電的資本開支在行業內遙遙領先（億美元）臺積電聯電中芯國際160140120100806040200200

38、1 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019資料來源：以上各公司年報，研究院圖 28：臺積電在晶圓代工領域的市場份額保持在 50%左右臺積電格羅方德55.5%8.6%100%80%60%40%20%0%2010201120122013201420152016201720182019資料來源：Gartner，IC Insights，研究院二、制造需求大，國產替代正當時（一）從先進制程到產能，大陸需求大全球集成電路產業鏈歷經三次轉移，目前正處于從韓國、臺灣向中國

39、大陸轉移的階段。1） 第一次產業轉移（1960-1970）：隨著家電行業的興起，半導體器件逐漸從軍工設備延伸到家電 領域，日本的索尼、東芝、日立等企業快速發展，帶動集成電路產業鏈從美國轉移到日本。2） 第二次產業轉移（1970-1980）：PC 電腦的普及極大地提升了對半導體器件的需求，韓國、臺 灣依托在存儲器制造和晶圓代工方面的優勢，逐漸掌握了集成電路領域的主導權。3）第三次 產業轉移（1990-2000）：移動通信的出現對半導體器件的性能、功耗和集成度提出了更高的要 求，加上技術更新速度加快，產業鏈專業化分工的趨勢愈發明顯。此外，2010 年之后興起的 物聯網、人工智能、云計算等概念進一步

40、拓寬了半導體器件的應用領域，中國依托龐大的消費 市場正在逐步承接全球集成電路產業鏈的第三次轉移。圖 29：中國將承接全球集成電路產業鏈的第三次轉移資料來源：芯原招股說明書，研究院中國大陸的集成電路市場呈現“大市場+低自給率”特征。2019 年，中國大陸的集成電路 銷售規模達到 1084 億美元，占全球集成電路銷售規模的 33%。但大陸消耗的集成電路產品大 多依賴國外進口，2018 年大陸在集成電路領域的進口額為 3121 億美元，出口額只有 846 億美元，貿易逆差達到 2275 億美元，缺口巨大。圖 30：中國大陸是全球集成電路產業最大的消費市場全球集成電路銷售規模（億美元，左軸）中國大陸集

41、成電路銷售規模（億美元，左軸） 中國大陸集成電路占比（%，右軸）4,50035%4,0003,5003,0002,50030%25%20%2,00015%1,5001,00050010%5%00%2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019資料來源：wind，IC Insights，研究院圖 31：中國大陸的集成電路產品多數依賴進口3,5003,0002,5002,0001,5001,000500集成電路進口金額（億美元）集成電路出口金額（億美元）逆差（億美元）31212

42、60423132176230022712275192119351567160716621387143687784653460969360966902012201320142015201620172018資料來源：中國半導體行業協會，研究院中國大陸晶圓制造市場的需求旺盛，半數以上來自臺積電代工。據半導體行業協會統計， 2018 年中國集成電路制造業的銷售額達到 1818 億元，同比增長 26%，2013-2018 年中國集成 電路制造業銷售額的 CAGR 達到 25%，中國晶圓制造市場的發展極為迅速。但大陸的晶圓代 工環節同樣面臨自給率不足的困境，2018 年大陸 56%的晶圓代工銷售額被臺積電占據，中芯 國際、華虹集團和武漢新芯的合計占比只有 28%。