半导体产业有三种权利:
1、设计权:决定了创新
2、代工权:决定量价关系
3、设备权:决定产业链安全和工艺突破
现在全球产业链的趋势是:
1)有设备权的美国/欧洲,正在夺取本土代工权。
2)有市场优势的中国在夺取设计权后,正在争取代工权。
代工权将成为一个国家数字化转型的基石,也是半导体三权争夺战的聚焦点。
具备代工权的中芯国际进入实体名单后,完全基于美系设备的7nm其现实意义远小于基于国产设备的成熟工艺,晶圆代工厂并不是半导体的最底层技术,只是芯片设备、材料、工艺的集成商。中国半导体的主要矛盾已经从缺少先进工艺调教,转移到缺少国产半导体设备、材料。
一、芯片设计权的两种归属:
1)独立第三方的芯片设计公司:比如高通、联发科、英伟达,这是芯片行业划时代的进步,独立芯片设计公司的出现,犹如微软开辟的独立软件公司的全新软硬件分离设计的模式,极大地加速了整机厂商的研发进度。
2)依附整机厂的芯片设计公司:领先厂商,比如苹果、三星、华为海思的芯片设计部门,为了自定义匹配自己操作系统或者应用平台的灵活度,将软件的底层定义融入芯片设计环节,实现了其各自的技术护城河。
设计权的旁落会导致自身产品的同质化,从而沦为联发科、高通等的方案整合商,也就是集成商。未来终端的战场已经从手机衍生到AIoT和电车,更需要的是客制化和异构融合的算力。
中国已经占据了手机和AIoT终端市场的主动权,面对电车智能驾驶时代,未来对芯片设计权的争夺将会越发激烈,成为终端厂商核心竞争力的体现。
二、芯片的代工权有两种归属:
1)独立第三方的Fab,比如台积电、中芯国际、联电,这是芯片行业划时代的进步,独立的晶圆代工厂的出现,极大的提高了行业效率。
2)独占的自主IDM,比如Intel、索尼、三星、英飞凌,这是巨头们的发展方向,拥有自身晶圆厂会极大提高在模拟、功率、存储芯片等领域无与伦比的竞争力。
分久必合、合久必分:对于晶圆厂的把控经历过几轮周期,自IBM和AMD剥离晶圆厂组建格罗方德以来,台积电主导的独立代工厂成为时代主流,但是,代工权的旁落将极大的削弱自身对供应链和部分工艺的把持力度,成为悬在芯片设计厂商头上的利剑。
现在通过自建晶圆厂发展为IDM已经成为行业趋势,主要有三个原因:
1、自建晶圆厂可以深入工艺细节,是大多数模拟、功率、射频芯片的必然选择。
2、自建晶圆厂可以抵御代工厂的不确定性,防止关键时刻和关键节点工艺的受限。
3、自建晶圆厂可以锁定产能掌握主动权,在目前缺芯的大背景下,是大芯片设计公司的优先选择。
三、设备权有两种归属:
1)独立专业的设备商:比如ASML、AMAT、LAM、KLA、TEL这五大半导体设备巨头占据了大多数的市场空间。
2)有设备权的晶圆厂:比如ASML的EUV项目启动之初就引入了Intel、三星、台积电等三大股东,并通力合作,最终形成EUV-FAB联合体,具备一定的优先权,另外三星半导体能够自给相当部分的半导体设备。
设备权是半导体的最底层权利,也是牵一发动全身的关键节点。我们回顾美国对华为的三轮封杀,就是逐步剥夺其设计权、代工权、和设备权。
集成电路的制造工艺分为“三大”+“四小”工艺:
三大:光刻、刻蚀、沉积
四小:离子注入、清洗、氧化、检测
一般情况下光刻占整条产线设备投资的25%,与刻蚀机(25%)、PVD/CVD/ALD(25%)并列成为最重要的三大前道设备,所以并不是有了光刻机就能造芯片,光刻只是芯片制造工艺流程中的一个环节,另外还需要其他6大前道工艺设备的工艺,其与光刻机同等重要。
其实目前中国最不缺光刻机,缺的是其他6大类被美国把持的工艺设备(沉积、刻蚀、离子注入、清洗、氧化、检测)。
光刻机大致分为两类:
1、DUV深紫外线:可以制备0．13um到7nm芯片
2、EUV极紫外线:适合7nm到3nm以下芯片
目前情况下DUV光刻机并不限制中国,还在正常供应,因为供应商主要来自于欧洲荷兰的ASML和日本Nikon佳能,并不直接受美国禁令,但EUV目前并未买到。
在前序报告里提到,中国半导体未来将从全部外循环,转向外循环+内循环的双循环架构,基于半导体全球化深度分工的现实,外循环即团结非美系设备商依旧是重点和现实的选择。目前前道设备格局是:
1、光刻机:由欧洲ASML和日本Nikon和Canon垄断。
2、刻蚀、沉积、离子注入、清洗、氧化、检测设备:由美国和日本垄断,其中检测设备由美系的KLA深度垄断。
所以现在中国半导体扩产大背景下的内外双循环的当务之急是依靠国产和联合欧洲日本去替代美国把持的非光刻设备。
面对百年未有之大变局,美国/欧洲/日本正在逐步收紧其代工权,都在鼓励晶圆厂本土化。中国半导体应该在相对强势的设计权的推动下,自建晶圆厂并扶持国产设备产业链,逐步夺回芯片代工权和设备权。
基于此,我们认为未来产业会有三大趋势:
1、掌握设计权:华米OV等整机厂掌握芯片设计权,韦尔股份/圣邦股份/兆易创新/芯朋微/全志科技/晶晨股份/瑞芯微等掌握独立设计权。
2、掌握代工权:中芯国际/华虹半导体掌握独立代工权、士兰微/华润微/扬杰科技/捷捷微电/中车时代/比亚迪掌握自主晶圆厂。
3、掌握设备权:北方华创/华峰测控/长川科技/万业股份/盛美半导体/拓荆科技/华海清科/中微半导体/至纯科技等掌握自主设备权。
