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就有可能被列入管制

来源:http://www.dfs-hk.com 责任编辑:人生就是博旧版 2019-03-21 20:06

  本文主要讲述2019年中国半导体产业趋势展望当中的半导体次产业趋势等方面,为上期2019年中国半导体产业趋势展望(上)的下篇,欲回顾上篇直接点击蓝字即可。

  四 中国半导体次产业趋势-各取所长,各有所短

  预估中国晶圆代工产业在全球的市场份额将从2018年的10%提升到2025年的14%左右, 领导厂商中芯国际应该会吃下50%以上的产业份额,预估在梁孟松博士和黄国泰从三星转换跑道加入中芯国际之后, 对中芯国际14和7纳米研发能量和量产能力有莫大的助益,根据公开资料显示,中芯国际在28纳米的量产进度上跟台积电有将近5年的差距,跟联电有将近2年的差距,但我们估计2020年将量产的14纳米,将可拉近为4年的差距,如果情况持续好转加上更积极的资本支出(维持50-100%的销售额,数倍于业界平均的30%),我们不排除中芯国际7纳米的量产进度能持续缩短与国际一线大厂的差距。当然摩尔定律趋缓和半导体产业多样化而非绝对的高端化对中国晶圆代工产业能追赶到国际大厂也相对有利。可惜的是,预期当中芯国际于1H19风险生产,1H20大量生产14纳米时,台积电20/16和三星14纳米大部分机台早已折旧完毕, 其销售成本将大降50%而会部分反应于售价,中芯国际必须低价销售14纳米来取得市场份额,因此核心营运亏损扩大可期。

  虽然我们认为以目前来看, 为了肩负国家使命, 中芯国际不管在经济规模、先进纳米科技研发量产,还是资本支出都处于中国晶圆代工龙头地位,但其庞大的资本支出所造成的折旧费用暴增, 14/7纳米研发和试产费用的窜升,加上国际领导厂商在先进制程领先折旧的成本优势,都将造成中芯国际短、中期复合成长率,2019-2020年获利指标, 自由现金流预期将远不如其他中国晶圆代工大厂,而反而是第二名的华虹获利相对稳定。

  2 全球及中国2019-2020年晶圆代工的关注重点

  7纳米晶圆代工时代来临:自从联电及格芯宣布退出7纳米的研发量产,及三星电子选择直接进入困难重重的极紫外线纳米设计方案如赛灵思的Everest、高通骁龙855、超威Rome 64核EPYC CPU、联发科游戏机/挖矿机芯片、比特大陆、嘉楠耘智、日本GMO比特币挖矿芯片、英特尔MobileyeEyeQ5。而超威7纳米对上英特尔14纳米服务器CPU,及超威7纳米Vega 20对上英伟达12纳米图灵图形处理器都是关注重点。但因为苹果的A12(iPhone XR, XS, XS Max)及华为海思的Kirin980 (Mate20都将于1Q19清理库存环比达30-40%,而超威及高通的7纳米芯片要在2Q19末才会量产,因此预估台积电7纳米的需求将面临短期的逆风。

  中芯国际能在1H22年量产7纳米吗?但中芯国际若要在14纳米量产后与台积电保持4年的技术差距,预估中芯国际必须要在1H22量产非极紫外线量产极紫外线纳米,但资本支出及研发支出的暴增及亏损扩大,将让中芯国际寻求更多的政府研发补贴,对外融资,定资,及增加银行贷款。

  8英寸晶圆代工相对稳定:虽然预期全球及中国英12寸晶圆代工产能利用率将从去年三季度(3Q18)的90-95%下滑到今年上半年的65-70%(1H19),但8英寸晶圆代工需求相对稳定,我们预期全球及中国英8寸晶圆代工产能利用率将从去年三季度(3Q18)的95%下滑到今年上半年的80%上下(1H19),主要是因为物联网、指纹识别、电力功率(Power MOSFET, IGBT)、电源管理、射频功率、大尺寸LCD驱动IC的需求仍然相对强劲。所以8英寸晶圆代工龙头华虹及世界先进将是市场重点关注。

  存储产品按照应用类别主要分为DRAM(内存)和NAND Flash(闪存)两种,其下游应用包括数据服务器市场和PC、智能手机等各类消费电子产品领域。虽然逻辑半导体行业的产业链分工成为趋势,即分为Fabless芯片设计厂,晶圆代工厂和封装测试厂商三个环节,但是在存储芯片领域,设计和晶圆制造整合的IDM(Integrated DeviceManufacturer)模式还是主要的业务模式。存储芯片领域目前呈现明显的寡头垄断格局,三星,SK海力士,东芝,西部数据和美光是行业的主要玩家。

  但英特尔14纳米x86 CPU良率欠佳造成的产能短缺,客户清理内、闪存(DRAM/NAND)的高价库存,虚拟货币崩跌,苹果于2018年11月初下修其iPhone手机产业链订单近30%,以及3D NAND转到96层及DRAM转到10纳米下制程工艺的产能增加等综合作用,预估2019年全球半导体产业规模同比会衰退2%到4,684亿美元,其中存储芯片产品占比约为32%,但预期同比销售额衰退幅度将达到8-12%(2018年同比增长33%),主要是因为未来三个季度仍供过于求,价格及产业下行趋势确立。自美光预期2019年第一季度销售环比衰退20-28%,同比衰退14-22%(低于2018年第四季度的16%同比成长),低于市场预期近17-18%的差异下,美光下调其资本支出从105亿美元到90-95亿美元,并且下砍2019年的DRAM需求同比位元增长(bit growth)从20%到15%,NAND需求同比位元增长从40%到35%。预估未来三个季度,每个季度内存DRAM环比位元价格(bit price)将下跌5-10%,每个季度闪存NAND环比位元价格(bit price)将下跌10-15%,美光及其他大厂营业利润率将下探20%以下。我们的预估是比存储器产业研究机构DRAMeXchange对明年存储器芯片产业5%的销售同比增长预估(DRAM 7% 同比增长,NAND同比零成长)及WSTS预估的无衰退(同比衰退0.4%)来的悲观许多。就光以1Q09营收而言,美光就直接步入同比衰退近18%,其他存储芯片大厂如何置身事外呢?

  虽然存储器价格下行趋势确立,但我们预估此次下行趋势应不延续到2020年,英特尔14纳米x86 CPU短缺状况应会于2019年下半年舒缓,10纳米x86 CPU应于2019年下半年量产,AMD 7纳米x86 CPU、高通7纳米智能手机芯片问世,5G手机,云端及边缘运算端的人工智能服务器的强大需求都将对存储芯片产生正面影响。因此预计大多数的内存,闪存存储芯片半导体公司会面临营业利润率从近50%的高档下滑跌破20%,但应不至于步入亏损。

  虽然我们预期未来12个月全球半导体存储行业属下行趋势,但中国闪存NANDflash大厂长江存储及智能手机用内存DRAM大厂合肥长鑫/睿力集成,加上韩国三星,SK海力士,美国美光仍将持续扩产,根据SEMI全球半导体产能预测,未来三年在中国内存DRAM厂的晶圆产能扩充计划将高达33%复合增长率,及闪存NAND厂的27%复合增长率,只要未来几年存储器半导体价格不会跌到现金成本价之下,这将带给专业的存储芯片封测,模组制造厂,及洁净室设计及总包产业庞大的商机。

  4 全球及中国2019-2020年存储芯片产业的关注重点

  美国欲封杀中国存储芯片产业:从美国司法部未经过美国法院审判,单方面决定对福建晋华禁售设备封杀后,不排除美国司法部用同样的方式来针对合肥长鑫,我们认为合肥长鑫将会放弃由前南亚,华亚科,美光研发团队所采取的方案,而由前三星,海力士研发团队所取代。

  美国新兴技术管制黑名单的困扰:不同于其他存储芯片大厂,长江存储是通过合法授权Cypress/Spansion的基础3D NAND设计及制造技术,再投入研发将层数拉到64/128层,长江存储新研发的成果及智慧财产权将成为两方共同拥有,而其另外开发的Xtacking技术对逻辑控制器及存储单元的分别制造处理再用铜键合封装(Copper Wire Bonding)方式结合,能让逻辑控制芯片不用经过存储芯片高温制程的限制,而可微缩到更高速的16/10/7纳米,加上逻辑控制芯片的独立制造及快速转换,可以让各式各样的存储芯片制造更有弹性,来避免生产价格崩跌的产品,转而生产高单价,高毛利的产品,长江存储可利用此技术来换取全球存储芯片大厂的技术交叉授权,而更加巩固其闪存智慧财产权的强度。但是,美国产业安全局(BIS)于2018年11月19号发出征求意见稿,提出14项新兴技术出口商业管制清单,其中包挂了堆叠式的存储芯片(Stacked memory on Chip),不知指的是高宽带内存的硅穿孔(TSV, Through Silicon Via)堆叠技术还是64、96、128层闪存存储单元的堆叠,如是后者,长江存储从Cypress/Spansion合法授权的基础3D NAND设计及制造技术,就有可能被列入管制。

  全面减产?在美光下调其2019年的资本支出,从105亿美元下调到90-95亿美元后,如果三星,SK海力士,东芝等存储芯片大厂都能同步下修资本支出,让2019年的DRAM需求同比位元增长(bit growth)趋缓到15%或以下,及让NAND需求同比位元增长趋缓到35%或以下,存储芯片产业的下行周期就有可能提前结束。但于此同时,预估长江存储及合肥长鑫将于4Q19步入正式量产。

  5 中国逻辑芯片封测2019-2020年产业趋势

  随着电子产品进一步向小型化和多功能化发展,因为芯片尺寸越来越小, 芯片种类越来越多, 输出入脚数大幅增加, 3D封装,硅穿孔(TSV, ThroughSilicon Via), 扇形封装(Fan-out wafer level packaging),晶圆封装细间距键合(Wafer on wafer fine-pitch bonding),系统封装(System in packaging) 技术的发展成为继续延续摩尔定律的最佳选择。其中3D封装技术是把不同功能的芯片,通过堆叠技术,使其形成立体集成和信号连通的三维立体封装技术。TSV是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通,实现芯片之间互连的最新技术。与以往IC封装键合和使用凸点的叠加技术不同,3D封装技术能够使芯片在三维的密度增加,外形尺寸減少,大大改善芯片速度和低功耗的性能。为了跟上摩尔定律的步伐,在高速芯片的设计和生产过程中采用三维封装技术将会成为必然。扇出晶圆级封装(Fan-Out WLP)技术是先将芯片作切割分离,然后先将芯片正面朝上黏于晶圆载具(Carrier substrate)上,并且芯片间距要符合电路设计之节距(Pitch)规格,接者进行封胶(Molding)。后续将封胶面板与载具作分离,因为封胶面板为晶圆形状,又称重新建构晶圆(Reconstituted Wafer),可大量应用标准晶圆制程,在封胶面板上形成所需要的电路图案和锡球。由于封胶面板的面积比芯片大,可将I/O接点散出(Fan-Out)方式制作于塑胶模上,如此便可容纳更多的I/O接点数目。由于Apple Watch, 指纹辨识感测器, 3D脸部辨识感测器, WiFi无线网路都是利用日月光的系统封装(SiP)模组技术,成功地将集成电路、分立器件、光学器件、记忆体、多层陶瓷电容器、片形电阻器整合到轻薄短小的基板, 而其信息不会互相干扰,我们认为苹果在系统封装的应用上至少领先竞争者一到两年。

  接着苹果后,半导体龙头英特尔近期发表Foveros的3D晶片堆叠的系统级封装技术(SiP),来实现逻辑对逻辑(logic-on-logic)的晶片异质整合,为结合高效能、高密度、低功耗晶片制程技术的装置和系统奠定了基础,Foveros预期可首度将3D晶片堆叠从传统的被动矽中介层(passive interposer)和堆叠存储器,扩展到CPU、GPU、AI等高效能逻辑运算晶片。英特尔Foveros技术提供极大的弹性,因为设计人员希望在新的装置设计中“混搭”(mix and match)矽智财(IP)模组、各种记忆体和I/O元件,而这项3D封装技术允许将产品分解成更小的“小晶片”(chiplet),其中I/O、SRAM、电源传输电路可以建入底层晶片(base die)当中,高效能逻辑晶片则堆叠于其上。英特尔预计2019年下半年开始使用Foveros推出一系列产品。首款Foveros产品将结合高效能10奈米运算堆叠小晶片和低功耗22奈米22FFL制程的底层晶片。

  目前,全球集成电路封装正朝向3D封装、硅穿孔技术、扇型封装、系统封装等技术迈进,但仅少数业内领先企业如台积电、日月光、安靠、江苏长电等有量产能力。优于其他半导体次产业, 因为之前江苏长电成功并购了技术相当领先的星科金朋(STATSChipPAC)加上日本富士通(通富微电)的技术与超威封测技术的结合, 且其他封装厂有各自找到其利基市场, 以及多家在中国投资的国际半导体大厂将其封装测试业务外包给中国封测厂, 预估中国逻辑封装测试产业未来7年的复合成长率将略高于晶圆代工的10-12%而达到12%,仍然是全球封装测试市场6%成长率的二倍,中国封装测试产业自给率将从大约2018年的42%,提升到2025年的52%左右; 占全球的市场份额,将从2018年的22%提升到2025年的32%左右。当然要是能够由领导厂商带头整并,减少研发资源浪费,中国封装测试产业才有机会站上国际舞台,完成自主可控。

  6 全球及中国2019-2020年逻辑芯片封测的关注重点

  技术到位,但市场竞争激烈:虽然长电科技与通富微电与国际大厂日月光及安靠在封测技术和系统封装技术差距不大,但受到中国及海外各厂彼此价格竞争影响,再加上台积电积极的投入先进封装制程(扇出封装,CoWoS, Chip on Wafer on Substrate)研发及量产,预估中国逻辑封装测试产业未来七年的复合成长率将远低于市场预期的20-25%而下修到12%。

  国内晶圆龙头亏损扩大,扩产保守:当中芯国际宣布28纳米晶圆代工步入亏损,预期2020年中芯量产的14纳米晶圆代工也将售于成本价每片6,000-7,000美元以下,2022年的7纳米量产应也难逃亏损宿命。为免亏损扩大,我们认为中芯国际未来将采取积极研发,谨慎扩产的策略,估计未来十年的产能扩充将仅达8-10%的复合成长率,低于过去十年的14-16%。这样会让中国的封测厂,一条龙运作的增长动力消失,而必须争取海外晶圆厂客户的封测业务与台积电、日月光、安靠竞争。

  大载板产业会成为2019-2020白马吗?为了让服务器x86CPU,人工智能GPU/ASIC/FPGA, 5G基地站通讯芯片的速度提升而整合更多的存储芯片,控制芯片,逻辑封测厂需要层数越多,面积越大(从21mmx21mm到55mmx55mm),厚度越厚来避免破裂(1.2mm)的半导体大载板,但因为成本增加再加上载板面积加大而造成良率的大幅下滑,将直接造成高阶大载板价格的大幅上涨(从小载板的1-2美元到超过50美元)。目前主要半导体大载板关注的重点客户有英特尔Intel、超威AMD、赛灵思Xilinx、及英伟达Nvidia、博通Broadcom,而这些客户是透过率先提出CoWoS技术的台积电,提出3D封测Foveros 技术的英特尔,及主要专业逻辑封测大厂日月光,安靠来进行封测。而Shinko神钢、Ibiden揖斐、欣兴是主要高速耐热的大载板供应商。

  7 中国存储芯片封测2019-2020年产业趋势

  专业封装厂大不同:因为逻辑和存储芯片在封装数量、样式、脚数、技术,生产设备配置的大不同,例如日月光、台积电封装部门、安靠、长电科技、通富微电、华天科技和晶方科技专攻逻辑芯片封装业务而大多欠缺存储芯片封装业务。但反之亦然,存储芯片大厂自己的封装部门,台湾的力成、南茂、华东科技、中国大陆的太极实业持有的海太/太极半导体、深科技的沛顿(2015年9月30日100%被深科技买下)及紫光宏茂(紫光国微持有48%,南茂持有45.02%,员工及供应商持有6.98%)目前专注于存储芯片封装,闪存存储卡,及各种内存模组的制造,而这些公司逻辑芯片封装业务比重都不高过10%。除三星以外,其他几家存储大厂都把封测业务外包出去但都与其产业链有紧密的合作,例如全球存储封测龙头台湾力成科技主要是透过其大股东美国存储器模块大厂金士顿(Kingston)为东芝和美光提供封测服务,再将成品回售到金士顿,而国内封测龙头太极实业则是通过合资方式成立海太半导体,成为SK海力士在中国的重要内存DRAM封测伙伴,深科技的沛顿是美光在中国的主要DRAM内存及NAND闪存封装测试厂,当初沛顿也曾经是金士顿100%投资的,但不同于SK海力士与太极实业的合资伙伴关系,美光除了在今年10月在台中中科后里园区投资16亿美金投资先进封测厂外,与力成、南茂、紫光宏茂、华东科技、沛顿等多家存储器委外封测厂都有合作关系,相对于太极实业与SK海力士的关系而言,沛顿能分到美光存储器的封测份额就相当有限(估计连5%份额都没有)。这就是为什么沛顿的净利润率虽然超过20%,但其存储芯片封测销售额连海太加太极半导体的1/10都不到。

  存储芯片测试设备和设备配置大不同,专业逻辑芯片测试厂不具成本竞争力:类似的状况延伸到存储芯片、存储卡和模组的测试业务,因为存储芯片主要是由存储单元组成,配合少量的逻辑控制芯片(20%的芯片面积),封测厂需要从全球半导体测试设备大厂日本爱德万(Advantest, 27%的设备销售是存储芯片测试设备,约占2/3全球市场份额)及美国泰瑞达(Teradyne,15%的设备销售是存储芯片测试设备,约占1/3全球市场份额)以每台4-5百万美元,购置大量(80%)的存储器芯片测试机台(测存储芯片数据的传输速度),再配合少量的逻辑芯片测试机台(每台2百万美元),因为测试设备和设备配置的大不同,加上封装生产模式及封装技术的截然不同,逻辑封测大厂想要利用其现有设备兼差跨入存储器封测市场是不具备技术及成本竞争力的。

  当然我们不能排除有更多国内的重量级天使投资人,创投圈通过引入韩国,日本,台湾的封测产业及技术人才,再透过地方或者中央政府资金筹措,形成更多的竞争者。但目前韩日美存储器大厂自己的封装部门及中国大陆/台湾的现有存储芯片封测大厂都有超过五年以上的绝对先行技术优势、相当数量的设备零折旧优势、生产良率优势以及人才优势,因此只靠引入人才的新竞争者成立后的三到五年年内是不具备品质、价格、成本、技术及自由现金流的资本优势。

  虽然透过并购可加速弯道超车来移除品质、价格、成本和技术的劣势,但自中美贸易战开始以来,成功并购形态的弯道超车诚属不易,所以现有的存储芯片封测领先厂商将继续拥有其竞争优势(请参考图表),主导其市场。但因为未来十年全球存储芯片厂主要的扩产都是在中国大陆,中国大陆本土存储芯片封测专业厂(太极实业,沛顿,紫光宏茂)的销售增长率应会远优于台湾的力成,南茂,华东科技。我们预期中国存储芯片封测2018-2025年的复合增长率将超达25%,远超过中国逻辑芯片封测复合增长率的12%。

  8 全球及中国2019-2020年存储芯片封测的关注重点

  美国欲封杀中国存储芯片产业链:从美国司法部未经过美国法院审判,单方面决定对福建晋华禁售设备封杀后,不排除美国司法部用同样的方式来针对合肥长鑫,我们认为合肥长鑫将会放弃由前南亚、华亚科、美光研发团队所采取的方案,而由前三星、海力士研发团队所取代。目前太极实业、沛顿、通富微电已经通过合肥长鑫封测业务的认证,估计太极实业应可接下合肥长鑫封测业务近50%的份额。

  美国新兴技术管制黑名单:不同于其他存储芯片大厂,长江存储是通过合法授权Cypress/Spansion的基础3D NAND设计及制造技术,再投入研发将层数拉到64/128层,长江存储新研发的成果及智慧财产权将成为两方共同拥有,而其另外开发的Xtacking技术对逻辑控制器及存储单元的分别制造处理再用铜键合封装(Copper Wire Bonding)方式结合,能让逻辑控制芯片不用经过存储芯片高温制程的限制,而可微缩到更高速的16/10/7纳米,加上逻辑控制芯片的独立制造及快速转换,可以让各式各样的存储芯片制造更有弹性,来避免生产价格崩跌的产品,转而生产高单价,高毛利的产品,我们认为长江存储可利用此技术来换取全球存储芯片大厂的技术交叉授权,而更加巩固其闪存智慧财产权的强度。但是,美国产业安全局(BIS,Bureauof Industry andSecurity)于11月19号发出征求意见稿,提出14项新兴技术出口商业管制清单,其中包挂了堆叠式的存储芯片(Stacked memory on Chip),不知指的是高宽带内存的硅穿孔(TSV, Through Silicon Via)堆叠技术还是64、96、128层闪存存储单元的堆叠,如是后者,长江存储从Cypress/Spansion合法授权的基础3D NAND设计及制造技术,就有可能被列入管制,从而影响其主要封测产业链如紫光宏茂,力成。

  存储芯片达到现金成本价及亏损的风险?大部分的存储封测业因为采用成本加成法来定价保障利润及受惠于存储芯片厂为了降低单位成本而持续透过制程微缩演进来增加产出,较不会受到存储芯片价格下跌而挤压其获利,但当存储芯片价格下跌到生产总成本附近或以下,存储芯片大厂就会开始挤压其封测厂获利;而当存储芯片价格下跌到现金成本附近或以下,存储芯片大厂就会开始停产保现金而直接重创其封测产业链营收增长动能及获利。

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