【银叶权益笔记】乘风破浪，“芯”花绽放——中国芯片产业的崛起与投资之路

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【银叶权益笔记】乘风破浪，“芯”花绽放——中国芯片产业的崛起与投资之路

2022-04-26

回望过去一个月，疫情在全国的勠力同心下，不断取得阶段性胜利，相信早日必定可以完全打赢这场疫情攻坚战。同时，中国的A股市场也面临较大的压力，从近期上市的科技类的公司接连的破发，可以看出市场对于以芯片为核心的科技投资的分歧与担忧，但是站在更长的维度看，中国作为全球电子消费的超级市场，集成电路产业正处于发展的朝阳阶段，无论产值、技术水准、全球头部科技企业数量，都将在未来实现飞速发展，同时其中也蕴藏着无数的投资良机。

1、中国的发展依赖于芯片产业

根据国家统计局发布的2021年经济运营数据，我国集成电路产业2021年产量同比增加了33.3%，达到3594亿元。而从海关总署的数据，2021年1-12月集成电路进口数量6354.81亿（同比增长16.9%，2020年为5435），金额达27934.8亿人民币（约合4396.9375美元）（同比增长15,4%，2020年为24202.6）。根据产业统计和估算，到2025年我国集成电路产业规模（设计、制造、封测、设备、材料）将超过4万亿元，相当于现今国内GDP的4%左右。到2025年集成电路产业规模预估超过千亿级的省/自治区/直辖市有11个，集成电路产业在十四五规划期间对国家经济起到中流砥柱的作用，是全国科技产业的底层基础设施，面临海外的断供和限制风险，我国必须在自主可控的道路上加速迈进。

数据来源：国家统计局、智研咨询

2、中国芯片产业面临的困难

在半导体产业中，制造工程加工尺寸微小，已经到了纳米级别，无法用肉眼看到，需要借助高精密的仪器来完成，涉及上万道工序，每一道工序的背后都需要无数次的试验和积累，需要时间的沉淀。海外的芯片产业也是从20世纪50年代开始，经历了半个多世纪的摸索才有了今天的3nm甚至1nm的先进制程工艺。

同时，半导体产品还有一个特点，就是要进行规模化的批量生产，之后进行分割，为了保证经济效益。这里带来晶圆尺寸扩大后如何确保良率的问题，以及如何将晶圆上的Die做的更小。在硅晶圆工艺过程中，生产设备和晶圆厂（fab）的洁净度也有很高的要求，生产设备的价格也是极度昂贵，国内处于起步阶段的晶圆厂，自身盈利尚需时日，国家层面的投资推动也显得更有必要。

综上，半导体制造主要面临的难点，总结为以下若干点：

（1）材料纯度极高——所用晶圆纯度高达“11个9”，即99.999999999%，洁净度也比手术室的要求严格100倍。

（2）复杂度极大——集成了数百亿的晶体管，复杂程度可想而知。

（3）制程尺寸极小——晶体管的尺寸已经来到5nm的水平。

（4）设备极复杂——半导体对于精度和功能的要求很高，导致简单的工艺能很难满足高精尖的需求。所以需要很多复杂的设备参与生产，比如光刻机。光刻机的光源和光学反射系统都是相当复杂的系统。

（5）投资成本极大——建造一座10nm以下，并拥有产能10万片晶圆/月的晶圆厂需要百亿美元的规模。不光是设备，相关工艺研发也是同等数量级的。

（6）工作流程极长——设备繁多，多以串行处理贯穿制造始终，工作流程的设计、实行、监控要求很高。

（7）分工极细，融合极其紧密——从设计，EDA（电子设计自动化），设备和材料的相互融合，都是各大企业以数十年的行业基础推动而成的，使得后来者很难居上甚至介入。

国产芯片市场占有率较低

资料来源：前瞻经济研究院

3、中国芯片产业取得的突破

2014年6月《国家集成电路产业发展推进纲要》颁发，大基金一期成立。2019年10月，大基金二期成立。伴随着2018年以来海外对国内集成电路先进制程产业的各种限制，有了政策和资金的双重保证，中国芯片产业发展驶入了快车道，近几年取得了质的突破。下图展示了集成电路行业的全景图。

资料来源：ittbank

在晶圆制造领域，在大基金的引导下取得了质的突破。兼顾先进工艺和成熟制程的产能，大力支持国内头部晶圆代工厂企业中芯国际和上海华力，加快推进了12英寸生产工艺平台的建设，缩小与海外的差距；中芯国际的28nm、14nm、12nm及N+1等技术均已进入规模量产，7nm技术的开发已经完成，2021年进入风险量产。产能上，中芯国际2021年Q4产能超过62万片/年的8英寸约当晶圆，相比较于2014年Q4产能24.75万片8英寸约当晶圆实现了翻倍，增幅超过150%。

海外在制程方面已经推进到了5nm和3nm，台积电的5nm已经量产，目前中芯国际要向更先进制程试验迈进关键在于EUV光刻机被“卡脖子”，好在国内在光刻机领域也在全力推荐研发。

存储芯片占据了芯片产值的大部分份额，国内头部企业长江存储、合肥长鑫存储近几年取得骄人的发展，长江存储量产的128层NAND flash存储芯片已达到较高的水平，已经成为苹果的NAND flash存储芯片供应商。此外，围绕特色工艺，大基金还支持了士兰微、燕东、赛莱克斯的8英寸和华虹半导体12英寸生产线的建设。

在封测领域（晶圆制造的后续步骤），近几年诞生了长电科技、通富微电和华天科技三大国内封测的龙头企业，通过跨国其开展跨国并购，提升技术和产能水平，在先进封装领域已经和日月光、安靠等处于同一梯队，封测的整体国产化率已经从20%提升到80%的水平。

制约我国芯片产业发展的另一核心因素就是设备，这也正是海外对我们技术封锁的最致命的环节。半导体专用装备和核心零部件领域品类多，涉及不同工序需要不同型号参数的匹配，导致半导体设备和零配件的国产化率一直处于非常低的水平，

经过近几年的克难攻坚，北方华创、中微半导体、拓荆科技、长川科技、盛美半导体、精测半导体、万业企业、睿励科技仪器、沈阳科仪等一批代表国内半导体设备尖端水准的企业脱颖而出。半导体设备的整体国产化率从2018年的5%的水平，已经提升到了当下的平均20%的国产化率。

数据来源：SEMI

与设备对应的半导体材料领域，虽然目前的整体国产化率水平依然只有平均10%左右，但是基本上已经完成了从0-1的突破，走出了沪硅产业、鑫华半导体、雅克科技、安集微电子、烟台德邦、中巨芯、兴科半导体等头部半导体材料企业。

以半导体硅片企业沪硅产业为例，主要产品为12英寸及以下的半导体硅片,经过多年的持续研发和生产实践，形成了深厚的技术积累，目前掌握了直拉单晶生长、磁场直拉单晶生长、热场模拟和设计、大直径硅锭线切割、高精度滚圆、高效低应力线切割、化学腐蚀、双面研磨、边缘研磨、双面抛光、单面抛光、边缘抛光、硅片清洗、外延、SIMOX、Bonding、Simbond、SmartCutTM生产技术等半导体硅片制造的关键技术。

数据来源：SEMI

资料来源：前瞻产业研究院

在芯片设计领域，在大基金的扶持下，国内诞生了多个从0-1实现突破的“第一”企业。

第一家EDA工具公司：华大九天；第一家存储芯片设计公司：兆易创新；第一家GPU设计公司：景嘉微；第一家通讯芯片设计公司紫光展锐；第一家人工智能芯片设计公司：瑞芯微；第一家CPU设计公司：苏州国芯；第一家模拟电源芯片设计公司：芯朋微；第一家FPGA公司：安路科技。

4、中国芯片产业的投资机会

回望历史，芯片行业的在A股的投资机会，可以分为两个阶段：

（1）2019年3月-2020年3月，这一轮A股半导体公司经历的较大的涨幅，这是在国家大基金的推动下，国内芯片公司通过自身研发以及扩张并购，带来的技术领域0-1的突破阶段，这个研究重视研发投入，和技术的提升突破，对利润抱有一定的容忍度，公司的市值提升主要依靠估值的提升来实现，这是芯片公司投资最为“甜蜜”的阶段。

（2）2021年3月-2021年8月，这一轮半导体板块的上涨的驱动因素来自于周期扰动带来的缺货涨价，同时推动国产化率提升的量价齐升的逻辑，是依赖于企业真实业绩的提升来推动股价的上涨，但是疫情导致的周期扰动固然是偏短暂的，且存在分歧和不确定性，因此维持的时间也不长。

立足当下，展望未来，我们认为半导体公司更大的一轮上涨周期正在酝酿。当前我国芯片国产化率依然只有20%的水平，仍需依赖于进口，俄乌冲突导致俄罗斯和西方的脱钩让我们意识到必须在芯片的自主可控上加速替代，按照2025年实现国产化率50%的水平，结合整体国内芯片需求的爆发式增长，近三年存在产值翻数倍的可能，尤其在新能源（汽车+光伏）需求爆发的当下，国产IGBT的供需持续紧张，如中车时代电气、嘉兴斯达半导体等头部企业将充分受益。

目前，国内较为聚焦的28nm及以下的先进制程国产线不断传出好消息，将进一步提升芯片自主可控的水平，同时将会推动晶圆制造产线设备和材料的国产化率，有可能实现全国产化，将会带动相关公司的业绩持续爆发。

从需求端考虑，新能源车、物联网、大数据时代的到来，对新型电力和高算力提出更高的要求，带来的是芯片需求的不断提升，如存储芯片、IGBT（包括SiC）、MCU、AIOT等芯片公司将会涌现一大批全球头部企业，甚至挑战我们现在听到的耳熟能详的全球大企业英特尔、美光、英飞凌、意法半导体等公司，我们也会持续跟踪行业动向找出A股市场对应的投资机会。

以车用半导体为例，我国车用半导体处于快速发展的阶段

资料来源：智能网联汽车网、Mordor Intelligence、毕马威、德勤、盖世汽车

山重水复疑无路，柳暗花明又一村。中国芯片行业的未来十年必将是一片光明，但是道路或许坎坷，或许充满荆棘，相信在产业和资本的共同努力下，优秀的芯片企业一定会登上芯片的“光明顶”，真正实现科技强国。

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