【研報】電子行業晶圓代工系列（一）：制造業的桂冠制程追趕者的黎明-20200216[54頁].pdf

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1、 證券研究報告 | 行業深度 2020 年 02 月 16 日 電子電子 制造業的桂冠，制造業的桂冠，制程追趕者的黎明制程追趕者的黎明晶圓代工系列（一）晶圓代工系列（一） 中國大陸集成電路向 “大設計中國大陸集成電路向 “大設計-中制造中制造-中封測” 轉型， 設計、 制造將起航。中封測” 轉型， 設計、 制造將起航。 根據 gartner 預測，2019 年全球晶圓代工市場約 627 億美元，占全球半 導體市場約 15%。預計 20182023 年晶圓代工市場復合增速為 4.9%。 2019 年中國大陸晶圓代工市場約 2149 億元，中國大陸集成電路產業結 構將繼續由“小設計-小制造-大封測

2、”向“大設計-中制造-中封測”轉型， 產業結構更趨于合理。 高資本壁壘和技術壁壘， 行業十多年沒有新的競爭者出現且越來越多現有高資本壁壘和技術壁壘， 行業十多年沒有新的競爭者出現且越來越多現有 玩家放棄先進制程追趕。玩家放棄先進制程追趕。IMEC（比利時微電子研究中心）、ASML 等機構 為半導體產業規劃的藍圖里摩爾定律持續演進，并沒有失效。龐大的資金 投入使得中小行業玩家望而卻步， 復雜越來越高的工藝和技術成為行業固 有護城河，并且隨著“摩爾定律”推進，每一個制程節點都舉步維艱，擁 有高端制程能力的公司屈指可數。 半導體需求三駕馬車拉動，國產替代趨勢進一步強化。半導體需求三駕馬車拉動，國產替

3、代趨勢進一步強化。創新趨勢不變：創新趨勢不變：創 新是決定電子行業的估值與持續成長的核心邏輯，本輪創新由 5G 驅動的 數據中心、手機、通訊等歷史上第一次共振。中期供需仍緊張：中期供需仍緊張：全球半導 體投資關注中期供需的核心變量需求與資本開支， 疫情會有一定擾動 短期需求，但中期三大需求不受本質影響，而全球資本開支截止 2019Q3 末還沒有全面啟動。國產替代歷史性機遇開啟國產替代歷史性機遇開啟：2019 年正式從主題概念 到業績兌現，2020 年有望繼續加速。國產替代需求，推進國內晶圓代工- 封測產業鏈發展。 中芯國際中芯國際 14nm 超預期，制程追趕者走向黎明。超預期，制程追趕者走向黎

4、明。19Q4，中芯國際 14nm 開始貢獻營收，N+1 新平臺有客戶導入。在所有晶圓代工企業里，中芯國 際研發費用率遠高于友商， 達到 19.7%， 先進制程的進展證明研發投入轉 換率加快提高。 19Q4， 中芯國際宣布新一輪資本開支， 核心投入于先進制 程產能。 制程升級到制程升級到 10/7nm 以后， 資本比例和技術壁壘使得行業屬性發生變化，以后， 資本比例和技術壁壘使得行業屬性發生變化， 技術先進性的重要性大大提升技術先進性的重要性大大提升， 在這背景下中芯國際有望縮小與龍頭的差， 在這背景下中芯國際有望縮小與龍頭的差 距距。中芯國際作為第一梯隊外先進制程唯一的追趕者，同時也是大陸先進

5、 制程追趕的重要平臺。梁孟松加入以來，中芯國際開始加大技術投入和追 趕， 14nm 的量產和營收貢獻都是標志性事件， 更先進的技術制程如 N+1、 N+2 也會快加推進。我們認為，14nm 的突破只是開始，未來更先進制程 上有望大幅縮小與臺積電的代際差異。 重點推薦重點推薦中芯國際、華虹半導體。中芯國際、華虹半導體。 風險提示風險提示：下游需求不及預期，制程追趕進度不及預期，供應鏈風險。 增持增持（維持維持） 行業行業走勢走勢 作者作者 分析師分析師 鄭震湘鄭震湘 執業證書編號：S0680518120002 郵箱： 分析師分析師 佘凌星佘凌星 執業證書編號：S0680520010001 郵箱：

6、 研究助理研究助理 陳永亮陳永亮 郵箱： 相關研究相關研究 1、 電子： 服務器 - 短期受益遠程辦公需求暴增， 中長 期持續受益 5G 發展2020-02-09 2、 電子：電子產業三大關鍵點2020-02-05 3、 電子：封測：景氣上行期，重資產行業的價值彈性 2020-01-31 -16% 0% 16% 32% 48% 64% 80% 2019-022019-062019-102020-02 電子滬深300 2020 年 02 月 16 日 內容目錄內容目錄 市場空間：先進制程比重不斷提升 . 5 晶圓代工市場保持增長，先進制程占比在提升 . 5 半導體硅含量持續提升，12 寸硅晶圓保

7、持快速增長 . 9 摩爾定律：先進制程成為晶圓制造的分水嶺 . 11 摩爾定律沒有失效，但資本壁壘迅速提升 . 11 晶圓制造行業技術復雜度不斷提升 . 16 護城河加深，行業高壁壘、高集中、少進入者 . 18 半導體需求三駕馬車共振，國產替代迎來機遇 . 22 數據中心：數據中心回暖，受益于 5G 持續發展 . 23 手機：5G 放量“前夜”，單機硅含量提升 . 27 通訊：5G 基站建設進入放量期 . 31 國產替代：歷史性機遇開啟，晶圓代工訂單轉移 . 33 行業近況：景氣上行，新一輪資本開支啟動 . 34 臺積電：全球晶圓代工龍頭廠商，增加資本開支推進先進制程 . 34 中芯國際：先進

8、制程追趕加速，14nm 進展超預期 . 38 華虹半導體：8 寸晶圓高度景氣 . 43 聯電：產能利用率提升，資本開支增加 . 46 財報分析：戰略選擇與投資回報率，追趕者的黎明 . 48 風險提示 . 53 圖表目錄圖表目錄 圖表 1：晶圓代工市場占半導體市場約 15% . 5 圖表 2：晶圓代工創造半導體行業分工模式 . 5 圖表 3：IC 設計廠與 IDM 的半導體業務收入（十億美元） . 6 圖表 4：全球晶圓代工行業收入（億美元） . 6 圖表 5：全球晶圓代工行業產能（等價 8 寸片；千片） . 7 圖表 6：2019 年全球晶圓代工行業收入分布 . 7 圖表 7：2019 年全球

9、晶圓代工行業產能分布 . 7 圖表 8：先進制程占比不斷提高 . 8 圖表 9：全球晶圓代工區域占比（20192023 年為預測數據） . 8 圖表 10：中國大陸集成電路市場規模（億元） . 9 圖表 11：中國大陸集成電路市場結構（億元） . 9 圖表 12：半導體市場規模 . 9 圖表 13：全球硅片需求預測 . 10 圖表 14：全球 12 寸硅片供需預測（千片/月） . 10 圖表 15：全球 12 寸硅片需求側拆分（千片/月） . 11 圖表 16：制程升級放緩 . 11 圖表 17：IMEC 半導體技術藍圖已經規劃到 1nm . 12 圖表 18：過去十年半導體性能提升速度 .

10、12 圖表 19：未來十年半導體性能提升速度 . 13 圖表 20：250mm Die Siz 的成本倍數迅速提升 . 13 圖表 21：CPU/GPU 芯片 Die Size 呈現上升趨勢 . 13 圖表 22：蘋果手機處理器制程及尺寸 . 14 2020 年 02 月 16 日 圖表 23：2019 年單片晶圓價格預估（等價 8 寸片計價，美元） . 14 圖表 24：設計成本：先進 IC 設計成本快速增加 . 14 圖表 25：投資金額：100K 產能對應投資額要求（億美元） . 15 圖表 26：工藝成本：7nm 之后單位芯片工藝成本每代增加 30% . 15 圖表 27：臺積電不同制

11、程對應應用（2019-06） . 15 圖表 28：新產品從成熟制程往先進制程遷移 . 15 圖表 29：7nm 及以下先進制程應用：智能手機、HPC、AIoT . 16 圖表 30：ASML 預測半導體制程升級規劃 . 16 圖表 31：先進制程設備端布局 . 17 圖表 32：晶體管結構變化 . 17 圖表 33：下一代晶體管結構 . 17 圖表 34：臺積電先進封裝技術一覽 . 18 圖表 35：臺積電布局 3D integration 封裝技術 . 18 圖表 36： 三星布局先進封裝技術 . 18 圖表 37：臺積電、三星、英特爾均是堆疊封裝技術的主要參與者 . 18 圖表 38：晶

12、圓廠制程升級規劃 . 19 圖表 39：晶圓代工行業前十名收入（百萬美元） . 19 圖表 40：先進制程產能分布 . 20 圖表 41：不同制程節點晶體管密度（標準化工藝節點以 intel 10nm 為參考節點） . 20 圖表 42：臺積電制程升級路徑 . 21 圖表 43：臺積電歷代制程 PPA（power、performance、Are reduction）環比提升幅度 . 21 圖表 44：19872019 英特爾制程升級路徑（縱坐標為 nm 數） . 21 圖表 45：英特爾未來制程升級規劃 . 21 圖表 46：英特爾服務 CPU 產品路線 . 22 圖表 47：三星電子晶圓代工

13、制程發展路徑 . 22 圖表 48：全球服務器年出貨量統計 . 23 圖表 49：IDC 服務器裝機量增長趨勢（千臺） . 24 圖表 50：云計算資本開支金額（百萬 USD） . 24 圖表 51：全球服務器自 2019 年后的出貨量預測（萬臺） . 24 圖表 52：中國 X86 服務器出貨量及預測 . 25 圖表 53：中國 X86 服務器市場規模 . 25 圖表 54：數據中心的新 SSD 儲存需求（ZB/年） . 25 圖表 55：數據中心對 300mm 硅片的需求（千片每月） . 25 圖表 56：不同類型服務器出貨量預測（萬臺） . 26 圖表 57：服務器合計出貨量預測（萬臺）

14、 . 26 圖表 58：全球服務器用 DRAM、CPU、GPU 測算 . 26 圖表 59：全球智能手機出貨量（百萬臺） . 27 圖表 60：全球智能手機按品牌出貨量（百萬臺） . 28 圖表 61：5G 芯片備貨量（百萬顆） . 28 圖表 62：移動通訊技術的變革路線圖 . 29 圖表 63：全球射頻前端市場規模預測（億美元） . 29 圖表 64：全球手機攝像頭模組消費量（億顆） . 30 圖表 65：國內手機攝像頭模組產量（億顆） . 30 圖表 66：6P 鏡頭滲透率 . 30 圖表 67：中國手機廠商像素升級過程 . 30 圖表 68：5G 手機規格升級 . 31 2020 年 02 月 16 日 圖表 69：5G 手機升級帶來硅含量提升 . 31 圖表 70：宏基站年建設數量預測 . 31 圖表 71：4G 與 5G 基站區別對比 . 32 圖表 72：國內四大運營商 5G 商用推動情況 . 32 圖表 73：國產替代空間測算 . 33 圖表 74：華為替代鏈示意圖 . 34 圖表 75：4Q19綜合損益表 . 35 圖表 76：臺積電營收及增長率 . 35 圖表 77：臺積電凈利潤及增長率 . 36 圖表 78：臺積電資本性支出（億美元） .