【研報】半導體行業系列報告（三）：晶圓代工篇順天應人吉無不利-20200602[37頁].pdf

1、 1 / 37 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2020 年 06 月 02 日 行業研究證券研究報告 半導體半導體 行業深度分析行業深度分析 順天應人順天應人，吉無不利，吉無不利 半導體行業系列報告半導體行業系列報告（三）（三）：晶圓代工晶圓代工篇篇 序言序言：在前面兩份關于行業概述及存儲器的研究報告中，我們認為在進入二十一世 紀之后，半導體行業周期變化從“供給”驅動周期向“需求+庫存”轉移，而存儲 器成為行業庫存波動的風向標，產品價格在一段時間內領先行業的波動方向，并且 也能夠為我們的投資策略帶來前瞻性的指導。 盡管觀察行業指標可以發現行業周期 變化的規律，但是我們仍然需要探討其背后原因

2、，晶圓代工成為我們找尋答案的細 分領域。我們認為，以晶圓代工廠商的誕生和發展壯大過程與行業周期變化過程存 在較好的時間吻合，并且其發展既是以臺積電為代表的優秀企業開疆拓土，也是順 應了行業發展的內在需求。作為系列報告中的第三份，我們將會延續前篇的思路過 程，希望能夠分享我們對于晶圓代工產業發展的認知，以及繼續探求子行業及行業 整體的投資機會。 投資要點投資要點 晶圓代工產業晶圓代工產業起步順天應人起步順天應人：晶圓代工行業由臺灣地區的臺積電作為行業標志 性企業而發展起來， 從起步和發展的過程看， 集成電路廠商由于追隨摩爾定律帶 來的資本開支持續增加而選擇將相關資產較重的業務外包， 晶圓代工廠商

3、順應了 這種產業發展需求， 因此從臺積電的收入和盈利的狀況， 始終處于相對較好的應 力狀態。尤其是在 2000 年前后以及 2008 年前后的互聯網泡沫和金融危機中， 資本負擔使得更多的 IDM 廠商轉向純設計或者輕加工模式，這給了晶圓代工產 業整體的發展機會。 時至今日， 晶圓代工的產業規模于半導體行業總規模相比持 續增大，并且 Fabless 純設計廠商的收入增速也高于 IDM 模式。 先進工藝和先進工藝和成熟工藝，未來晶圓代工細分發展成熟工藝，未來晶圓代工細分發展：進入 2017 年之后，晶圓代工業 務的發展逐步出現了分化細化的狀況。 一方面， 追求摩爾定律的高集成度先進工 藝制程主要剩

4、下臺積電、三星、中芯國際少數幾家，憑借雄厚的資本實力繼續業 務的推進。 另一方面， 以成熟工藝和特色工藝在各自細分市場中占據更加有利位 置，通過可控的資本技術投入，獲取更加理想的收入利潤回報，也受到了很多廠 商的關注，除了世界先進、華虹等企業外，UMC、格羅方德等也在逐步轉型， 中國大陸地區的相關投資也在持續增加。 半導體投資始終再探討，半導體投資始終再探討，明確趨勢獲得匯報更加可控明確趨勢獲得匯報更加可控：延續前篇報告中關于投 資時鐘探索的模式，我們首先通過“晶圓代工+國債收益率”分別代表的行業和 資金面波動情況，研究美國資本市場和國內 A 股市場的行業超額收益率。其次， 我們研究“晶圓代工

5、+存儲器”數據對產業發展過程進行切分，再次研究超額收 益率。我們發現，美股市場的投資機會主要來自于行業上行（包括擴張和平穩） 周期，資金面對于收益有著正面作用，而 A 股市場則在行業平穩期獲得超額收 投資評級 領先大市-B 上調 首選股票首選股票 評級評級 600584 長電科技 買入-B 00981 中芯國際 增持-A 一年一年行業行業表現表現 資料來源：貝格數據 升幅% 1M 3M 12M 分析師 蔡景彥 SAC 執業證書編號：S0910516110001 021-20377068 相關報告 半導體：美國對華為制裁升級，國產半導體 砥礪前行 2020-05-17 半導體：周而復始、砥礪前行

6、 半導體 行業系列報告（二） ：存儲器篇 2020-03-27 半導體：格物致知、守正待時半導體行 業系列報告 （一） ： 概述及需求篇 2018-12-12 半導體：福建晉華存儲器遭禁及停止合作， 芯片國產化道路任重道遠 2018-11-01 半導體：AI 芯片的芯能探索向全局化、應用 化深入 2018-09-20 -6% 2% 10% 18% 26% 34% 42% 50% 2019!-062019!-10 半導體滬深300 行業深度分析 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 益概率較高，2016 年之后的市場收到資金面影響更加大一些。 投資建議投資建議：我們認為未來 612 個月晶圓代工行業

7、和整體擁有投資機會，提升行 業整體評級至“領先大市-B”，主要推薦標的包括港股市場的中芯國際 （0981.HK）、以及國內 A 股市場的相關標的中長電科技（600584.SH），建 議關注標的為華虹半導體（1347.HK）、華潤微（688396.SH），通富微電 （002156.SZ），華天科技（002185.SZ），太極實業（600667.SH）等。 風險提示：風險提示： 新冠疫情出現反復使得全球宏觀經濟形勢超預期波動； 國際貿易爭端 加劇影響全球經濟及消費需求影響半導體產業終端需求； 晶圓代工行業的投資及 技術研發推進速度不及預期；國內半導體產業投資速度不及預期； 內容目錄內容目錄 一、核

8、心投資邏輯一、核心投資邏輯 . 5 二、晶圓代工誕生到壯大：順天應人，時來天地皆同力二、晶圓代工誕生到壯大：順天應人，時來天地皆同力 . 7 qRrOpOoNqNrQxOpNzRsOxP9PcMbRnPqQtRmMfQoOrPkPpPsO6MqQyRNZtQnQvPoMtQ 行業深度分析 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 （一）起步：歲在丁卯，臺積電誕生擴張順天應人 . 7 （二）發展：時來同力，亞洲晶圓代工多地開花 . 10 三、晶圓代工再細化發展：吉無不利，短長肥瘦各有態三、晶圓代工再細化發展：吉無不利，短長肥瘦各有態 . 14 （一）先進制程：臺積電鰲頭獨占，三星中芯壯志待酬 . 14

9、（二）特色工藝：環肥燕瘦，細分市場競爭步步為營 . 16 （三）指引作用：春江水暖鴨先知 . 19 四、投資再論：投資時鐘中晶圓代工節奏四、投資再論：投資時鐘中晶圓代工節奏 . 23 （一）臺積電的標桿指引：美股與 A 股的節奏 . 23 （二）時鐘再論：結合觀察存儲器及晶圓代工的指導價值 . 28 五、投資建議五、投資建議 . 30 1、中芯國際（0981.HK） . 31 2、長電科技（600584.SH） . 32 六、風險提示六、風險提示 . 33 七、附錄七、附錄 . 34 1、晶圓加工的主要工序 . 34 2、主要工藝相關設備 . 35 圖表目錄圖表目錄 圖 1：臺積電的發展歷程（

10、1987 2019） . 7 圖 2：臺積電年度收入規模及增速（1991 2019） . 7 圖 3：臺積電年度毛利率及凈利潤（1991 2009） . 7 圖 4：全球半導體行業收入規模及資本開支（1982 2019） . 8 圖 5：Intel 的資本開支（1991 2019） . 8 圖 6：AMD 的資本開支（1991 2019）. 8 圖 7：全球半導體行業規模增速 v.s.臺積電收入規模增速（1998Q1 2019Q4） . 9 圖 8：摩爾定律的晶體管集成度演變 . 9 圖 9：臺積電和 Intel 在工藝制程技術上的演進過程對比 . 10 圖 10：全球半導體市場規模 v.s.

11、全球晶圓代工市場規模（2010 2019） . 11 圖 11：AMD 的資本開支占收比（1991 2019） . 12 圖 12：AMD 的研發投入占收比（1991 2019） . 12 圖 13：全球 Fabless 收入規模與 v.s.全球 IDM 收入規模（1999 2017） . 12 圖 14：全球其他地區半導體銷售增速 v.s.亞太（除日本）增速 . 13 圖 15：亞太地區半導體銷售占比（2019 年） . 13 圖 16：臺積電與 Intel 在先進制程技術節點上的推進對比 . 14 圖 17：中芯國際的發展歷程（2000 2019） . 15 圖 18：中芯國際與臺積電的先

12、進工藝技術節點對比 . 15 圖 19：三星電子與臺積電的先進工藝技術節點對比 . 16 圖 20：全球晶圓代工行業的營收排名和占比 . 16 圖 21：MCU、模擬器件和分立器件的市場規模及增速 . 17 圖 22：全球半導體行業市場規模占比（2019） . 17 圖 23：部分模擬、MCU 廠商研發、資本開支以及盈利能力情況 . 17 圖 24：世界先進與華虹半導體年收入增速（2012 2019） . 18 圖 25：世界先進與華虹半導體季度收入增速（2015Q12020Q1）. 18 圖 26：世界先進與華虹半導體年凈利率（2011 2019） . 18 行業深度分析 請務必閱讀正文之后

13、的免責條款部分 圖 27：世界先進與華虹半導體季度凈利率（2014Q12020Q1） . 18 圖 28：世界先進與華虹半導體資本開支規模占比（2011 2019） . 18 圖 29：世界先進與華虹半導體研發費用占比（2011 2019） . 18 圖 30：臺積電三個月移動平均月度收入增速 v.s.全球半導體銷售規模三個月移動平均值增速 . 20 圖 31：聯電、世界先進三個月移動平均月度收入增速 v.s.全球半導體銷售規模三個月移動平均值增速 . 20 圖 32：臺積電營收季度同比 v.s.全球半導體銷售規模季度同比 . 20 圖 33：中芯國際營收季度同比 v.s.全球半導體銷售規模季

14、度同比 . 20 圖 34：臺積電月度營收增速 v.s.存儲器價格變動 . 21 圖 35：臺積電月度收入增速變動與美國 2 年期國債收益率波動（2009.12020.03） . 23 圖 36：臺積電月度收入增速變動與中債 2 年期國債收益率波動（2009.12020.03） . 26 圖 37：臺積電月度營收增速 v.s.存儲器價格變動（2009.1 2020.3） . 28 圖 38：中芯國際過往 3 年季度營業收入及增長率 . 31 圖 39：中芯國際過往 3 年季度凈利潤率及增長率 . 31 圖 40：長電科技過往 3 年季度營業收入及增長率 . 32 圖 41：長電科技過往 3 年

15、季度凈利潤率及增長率 . 32 圖 42：集成電路工藝的核心工序 . 34 圖 43：以形成 N-Well 為例的半導體工藝流程 . 34 表 1：主要推薦標的估值一覽表 . 6 表 2：亞洲主要地區的晶圓代工業務建設發展 . 10 表 3：傳統半導體廠商在 2008 年后逐步退出晶圓制造業務的情況 . 11 表 4：除臺積電以外的傳統晶圓代工廠商先進制程投資放緩 . 14 表 5：中國大陸地區半導體行業投資擴張的規劃 . 19 表 6：周期波動中晶圓代工增速及存儲器價格變動 . 21 表 7：不同行業狀況下標普 500、費城指數的區間收益率 . 24 表 8：美國國債收益率與臺積電月度收入波

16、動對于時間周期的劃分 . 24 表 9：不同行業及資金狀況下標普 500、費城指數的區間收益率 . 24 表 10：不同行業及資金狀況下標普 500、費城指數的區間超額收益月數 . 25 表 11：不同行業狀況下滬深 300、申萬半導體指數的區間收益率 . 26 表 12：中國國債收益率與臺積電月度收入變動對于時間周期的劃分 . 26 表 13：不同行業及資金狀況下滬深 300、申萬半導體指數的區間收益率 . 27 表 14：不同行業及資金狀況下滬深 300、申萬半導體指數的區間超額收益月數 . 27 表 15：周期波動中晶圓代工增速及存儲器價格變動 . 29 表 16：行業變動周期不同階段費

17、城半導體指數以及申萬半導體指數相對收益率 . 29 表 17：主要推薦標的估值一覽表 . 30 表 18：生產工藝主要供應商 . 35 行業深度分析 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 一、核心投資邏輯 延續前兩份系列報告的研究框架， 本報告繼續對行業發展的周期性波動進行預期和投資機會 進行探索，基于的基本面信息來源半導體晶圓代工行業的發展規律。我們認為，大需求周期波動 中小庫存周期嵌入其中，上一篇中存儲器的價格可以作為庫存波動的指示性指標，而對于終端需 求變動敏感的晶圓代工廠商的數據信息，則是本篇中對于庫存波動周期的另一個重要指標。我們 通過結合上述兩個指標研判行業的周期過程，并且基于上述結論

18、，探究在海外和國內市場，尤其 是二級市場的投資機會。主要結論如下： 整體行業展望整體行業展望：周期性回升會遲到，但不會缺席周期性回升會遲到，但不會缺席 從兩個指標的結合看，產業未來產業未來 612 個月行業盡管在新冠疫情影響下上行過程受到延遲，個月行業盡管在新冠疫情影響下上行過程受到延遲， 但上行趨勢仍然可以確定但上行趨勢仍然可以確定，從 2019 年下半年開始，晶圓代工的核心供應商臺積電的月度數據已 經進入到上行過程，而存儲器價格則在 2019 年末開始回升，盡管新冠疫情影響下，兩個信號均 出現了波動，但是無論是對于需求還是庫存的與其看，行業逐步進入回升只是會受到短期的擾動 而不是趨勢性的改

19、變。 晶圓代工未來趨勢晶圓代工未來趨勢：進一步細分，先進工藝進一步細分，先進工藝/特色工藝環肥燕瘦特色工藝環肥燕瘦 晶圓代工從發展到現在的 30 多年來，核心推動力來自于基于摩爾定律的集成度提升使得晶 圓加工的投資規模持續增大，資本實力相對較弱的廠商逐步通過代工外包生產的方式來經營，而 2000 年前后的互聯網泡沫以及 2008 年的金融危機，促進了這種外包生產模式的加速滲透，也 使得臺積電為代表的廠商持續做大。從 2017 年之后，隨著晶圓代工新建廠房追求先進工藝所需 的投入持續增加，更多的晶圓代工廠商也逐步選擇暫停新工藝的投入。未來，我們認為先進工藝 將是臺積電、三星和中芯國際持續追求的目

20、標，而更多廠商將會在成熟工藝/特色工藝的細分市 場，占據各自的定位。 投資投資機會機會：行業周期行業周期上行中選擇合適的時點上行中選擇合適的時點 一方面，我們研究了晶圓代工基本面信息結合資本市場資金面情況變化的結果，美國市場在 過去 10 年時間內由晶圓代工產業所顯示出來景氣周期，無論是資金層面如何變動都能夠獲得較 好的超額收益概率。國內 A 股市場在 2016 年之后受到自資金層面的影響更加大一些，行業基本 面的變動略低。另一方面，我們結合晶圓代工和存儲器數據對行業周期進行劃分，大致分為“復 蘇-擴張-平穩-收縮”的周期循環，從美股市場看，擴張期和平穩期是獲取收益的良好時間，國內 A 股則更

21、加偏向于能夠穩健確認的平穩期。 基于上述的行業判斷，我們認為未來 612 個月晶圓代工行業和整體擁有投資機會，提升行 業整體評級至“領先大市-B” ，主要推薦標的包括港股市場的中芯國際（0981.HK） 、以及國內 A 股市場的相關標的中長電科技（600584.SH） ，建議關注標的為華虹半導體（1347.HK） 、華潤微 （688396.SH） ，通富微電（002156.SZ） ，華天科技（002185.SZ） ，太極實業（600667.SH） 等。 行業深度分析 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 表 1：主要推薦標的估值一覽表 代碼代碼 名稱名稱 市值市值 PE （2019） PE （20

22、20E） PE （2021E） PB 重點推薦 0981.HK 中芯國際 922 53 46 42 1.9 600584.SH 長電科技 474 535 78 48 3.7 建議關注 *1347.HK 華虹半導體 197 16 22 17 1.1 *688396.SH 華潤微 487 122 103 76 5.0 002156.SZ 通富微電 267 1,397 74 52 4.4 002185.SZ 華天科技 362 126 74 54 4.7 600667.SH 太極實業 242 39 36 30 3.5 資料來源：Wind，華金證券研究所（截至2020年5月22日收盤，*采用市場一致預期

23、，港股采用港幣為單位） 風險提示： 新冠疫情出現反復使得全球宏觀經濟形勢超預期波動； 國際貿易爭端加劇影響全球經濟及消 費需求影響半導體產業終端需求；晶圓代工行業的投資及技術研發推進速度不及預期；國內半導 體產業投資速度不及預期； 行業深度分析 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 二、晶圓代工誕生到壯大：順天應人，時來天地皆同力 半導體晶圓代工商業模式的開創由臺灣積體電路制造股份有限公司 （簡稱 “臺積電” ） 開始， 張忠謀憑借其對半導體行業深刻的認知和臺灣政府的支持，臺積電整體發展過程相對較為順利。 固然張忠謀的見識和運籌是開創行業的重要因素，但是從行業的角度看，電路設計和晶圓加工兩 個環節

24、的分離，代工模式逐步與傳統 IDM（Integrated Device Manufacturer，整合部件供應商） 分庭抗禮也是大勢所趨，不僅是臺積電，包括臺灣、中國大陸、新加坡、馬來西亞等亞洲各地的 半導體晶圓代工業務紛紛出現，繼日本、韓國通過存儲行業進入全球半導體競爭版圖后，亞洲半 導體業務再次把握了突破的機遇。 （一）起步：歲在丁卯，臺積電誕生擴張順天應人 晶圓代工的創始在臺積電，因此我們首先觀察臺積電的發展歷程。臺積電在 1987 年 2 月創 立于臺灣新竹科學園區，其創始人張忠謀也被尊為臺灣的半導體教父。 圖 1：臺積電的發展歷程（1987 2019） 資料來源：臺積電官網、網易財經

25、、搜狐科技、華金證券研究所 臺積電開創了半導體行業一種全新的商業模式， 盡管在早期的幾年中不可避免的面臨對于全 新商業模式的客戶接受度挑戰、經營管理摸索前行、行業標準模糊不清等各類困難，但是在經過 較大調整后獲得英特爾的認證認可后，臺積電隨后的發展相對較為順利。 圖 2：臺積電年度收入規模及增速（1991 2019） 圖 3：臺積電年度毛利率及凈利潤（1991 2009） 資料來源：臺積電年報，Wind，華金證券研究所 資料來源：臺積電年報，Wind，華金證券研究所 行業深度分析 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 從臺積電披露的年報業績數據可以看到的是，從 1991 年開始的信息顯示，臺積電保

26、持了在 年度收入方面持續的快速成長，在過去 29 年內，僅有 2001 年和 2009 年出現了下降的情況。盈 利能力方面則更是重要的指標，毛利率基本保持在 40%以上，僅有 5 年低于這一水平，凈利潤 率則是平均在 30%以上。 盈利能力從最初形成規模后就能夠實現高位水平， 并且持續保留下來， 顯示了公司強大的競爭力，即使從整個半導體行業來看，臺積電也是處于高盈利的狀態。 盡管晶圓代工從產業模式上更加接近傳統制造業的高資本投入和相對較高的人員勞動力成 本投入，而非科技企業相對較高的研發投入和無形資產規模，但是臺積電能夠持續保持快速的規 模成長以及盈利能力，顯示其業務存在強大的稀缺性。我們認為，臺積電所開創的晶圓代工產業 模式，以及由此開始的產業分工合作模式“順天應人” ，快速發展也順理成章。 臺積電及其代表的晶圓代工模式首先解決的是產業中資金的問題。 圖 4：全球半導體行業收入規模及資本開支（1982 2019） 資料來源：ICInsights，Wind，華金證券研究所 從圖中我們可以看到，半導體行業收入規模擴張和資本開支擴張基本處于同步推進的過程， 盡管增速有所波動但資本開支總規模整體是大幅度提升的， 與行業規模對比來看基本維持在25% 左右。根據 IC Insight 速度數據，從 19