1、芯片产业链浅析芯片产业链浅析产业招商部2016年4月一、国之重器一、国之重器芯片产业的战略地位芯片产业的战略地位 短短数十年，人类社会从机械时代全面跨入的信息时代，得益于电子技术从分立元件到大规模集成电路的飞速发展。芯片渗透到人们生活的方方面面、各行各业，无处不在。NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImageAlphago市场规模：在移动智能终端、平板电脑、消费类电子以及汽车电子产品等市场需求的推动下，2014年我国集成电路市场得到快速发展，规模首次突破万亿元大关，达到10013亿元，同比增长9.2%，增速较2013年提升2.1个百分点。一、国之重器一、
2、国之重器芯片产业的战略地位芯片产业的战略地位国外的芯片技术处于领先地位，对中国实施严格的技术封锁。一、国之重器一、国之重器芯片产业的战略地位芯片产业的战略地位技术地位技术地位国际寡头绝对垄断加技术封锁国际寡头绝对垄断加技术封锁 海关数据显示，2014 年全年，我国集成电路进出口总值达 2794.9亿美元，同比下降 12.6%。其中，进口金额为 2184 亿美元，同比下降 6.9%；出口金额为 610.9 亿美元，同比下降 31.4%。贸易逆差为1573 亿美元，较上年同期的 1445 亿美元扩大 128 亿美元，连续第五年扩大。一、国之重器一、国之重器芯片产业的战略地位芯片产业的战略地位经济地
3、位经济地位万亿级的产业市场，大量依赖于进口万亿级的产业市场，大量依赖于进口设置远程访问功能；嵌入独立的操作系统；抓取硬盘的加密密钥；加载执行代码动态；政治、军事地位政治、军事地位技术后门技术后门一、国之重器一、国之重器芯片产业的战略地位芯片产业的战略地位一、国之重器一、国之重器芯片产业的战略地位芯片产业的战略地位战略地位堪比核武器战略地位堪比核武器 集成电路产业作为国民经济和社会发展的战略性、基础性产业，在推动经济发展、社会进步和保障国家安全等方面日益发挥重要的核心基础作用。各国和地区的历史经验表明：只有政产用学研以及金融的协同努力，以举国之力发展半导体产业，才能彻底改观和赢得重要国际席位。集
4、成电路和芯片几乎是所有电子产品的控制核心和智能基础，是发达国家不可能退出的高端产业，也是我国实施“信息安全、自主可控”战略的决定性产业。02专项：是指排在国家公布的16个重大科技专项第二项的“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”。注：重大专项是为了实现国家目标，通过核心技术突破和资源集成，在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程，是我国科技发展的重中之重。一、国之重器一、国之重器芯片产业的战略地位芯片产业的战略地位重大科技专项重大科技专项二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构芯片产业链示意图集成电路业务模式：全球集成电路产业目前主要有两种发展模式：传统的集成
5、制造（IDM）模式和 20 世纪 60 年代开始逐渐发展起来的垂直分工模式（Fabless+Foundry+封装测试代工）。近年，垂直分工模式显示出了强大的生命力。典型的IDM公司有英特尔、三星、海力士、美光、东芝、华为；典型的Fabless有高通、博通、AMD、苹果、展讯；典型的Foundry有有 TSMC（台积电）、台联电、GlobalFoundries（格罗方德）、中芯国际等。近年由于半导体技术研发成本以及晶圆生产线建设投资呈指数级上扬，更多的 IDM 公司采用轻晶圆制造（Fab-lite）模式、将许多晶圆委托 Foundry 制造，甚至直接演变成 Fabless，如 AMD、NXP（恩
6、智浦）和 Renesas（瑞萨）等，这进一步促进了 Fabless 和Foundry 的发展。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 芯片制造行业是一个资本和技术密集产业，但以资本密集为主。晶圆厂的关键设备光刻机的价格在千万美元到亿美金级别，一个晶圆工厂的投资现在是以十亿美金的规模来计划。相对于IC 设计、芯片制造而言，芯片封装行业是一个技术和劳动力密集产业，在半导体产业链中是劳动力最密集的。结合各半导体产业链技术、资金特点，半导体封装行业是半导体产业链三层结构中技术要求最低，同时也是劳动力最密集的一个领域，最适合中国企业借助于相对较低的劳动力优势去切入的半导体产业的。半
7、导体芯片封装测试产业也是全球半导体企业最早向中国转移的产业。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 我国半导体行业起步较晚，在全球半导体产业出现垂直分工商业模式后逐步出现了IC 设计企业、芯片制造企业和芯片封装测试企业。IC 设计行业是一个高度技术密集的产业，欧美、日本企业经过几十年的技术积累，现在已经基本把芯片设计的核心技术掌握在手中，并且建立了垄断的态势。2014201520142015年全球主要年全球主要IC IC厂商资本支出一览表厂商资本支出一览表二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 例如，一个20nm晶圆厂的投资金额就高达70亿美元，制程
8、研发投资则高达 15亿美元。因此，即使全球与中国集成电路市场销售保持持续稳定的增长，但由于巨大的成本和支出已经成为其它中小厂商跟随国际先进技术的重要门槛，除了 IC行业中的各类巨头外，IC企业的盈利越来越难 随 着集成电路产品集成度的不断提高，IC制造行业制程不断走向更小尺寸，晶圆制造逐渐形成越来越高的技术壁垒与资本壁垒，使得IC企业承受着越来越大的竞争 压力，必须不断的投入巨额资金提高产能，研发新技术才能保持在行业中生存下去。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 随着设计、芯片制造和封装测试三业的发展，国内集成电路产业的产业结构也将逐渐发生变化，其趋势是设计和芯片制造
9、业所占比重快速上升，而封装测试业所占比重则继续下降。预计 2015 年，IC 设计业在国内集成电路产业销售收入中所占比重将达到 37.5%，芯片制造业将维持在 24%，而封装测试业所占份额将进一步下降至 40%以下。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 报告显示，2010年苹果公司每卖出一台iPhone，就独占其中58.5%的利润;除去主要原料供应地占的利润分成，其他利润分配依次是：未归类项目占去4.4%，非中国劳工占去3.5%，苹果公司以外的美国从业者获得2.4%，中国大陆劳工获得1.8%，欧洲获得1.8%，日本和中国台湾各获得0.5%。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产
10、业的产业结构芯片产业的产业结构中 国大陆IC设计行业发展势头良好。IC设计行业产值占整个行业的比重近年逐渐增加，最近两年的比重已经突破30%，预计未来五年仍然是IC设计高速发展的 黄金时期。由于IC设计行业属于轻资产行业，中低端产品门槛相对较低，在近年国际Fabless模式的带动下，大陆IC设计企业被大量创立，数量达到了 600多家，其中规模较大的知名公司有海思、展讯、锐迪科、大唐半导体等。虽然中国大陆IC企业数量到达了美国和中国台湾地区的两倍，但IC产业规模分别 只有台湾和美国的2/3和1/5，其中年营收超过或者达到10亿美元的厂商，仅有海思、展讯两家。作为IC行业的龙头，IC设计国产化是芯
11、片国产化的首要 条件，IC设计对于“信息安全、自主可控”战略的实现十分重要。因此国家相关规划要求“至2020年IC设计行业要达到国际领先水平，产业生态体系初步形 成”。目前的中国IC设计行业仍需通过利用资本市场等各种手段进一步优化各类资源配置，以形成良好的产业生态体系。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构封测行业二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构封测行业20142014年全球晶圆代工企业营收排行榜年全球晶圆代工企业营收排行榜Top10Top10（单位：百万美元）（单位：百万美元）二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构晶圆代
12、工行业二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 近 年来，随着经济发展带来消费水平的不断提高，国内IC市场需求与实际产量之间长期以来存在着巨大的剪刀差。强劲的市场需求强烈要求提高本土供应，由于近年 来国家优惠产业政策的推出以及国内IC产业配套的日益成熟，外资开始纷纷在国内投资建厂，IC制造和封测行业出现了显著的“东移”现象。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 近 期随着台积电宣布计划在南京建设十二寸晶圆厂，虽然初期设计产能仅为月产
13、二万片，却明确代表着全球IC产业的风向，再结合力晶在合肥、台联电在厦门的投 资，可以看出台湾晶圆制造业向大陆产能转移正在加快，再考虑到同方国芯为代表的国内IC企业必将继续扩充圆晶制造产能，2016年开始我们可能真的会看到 在中国大陆，圆晶制造厂如雨后春笋一般出现。国内的IC设计和IC封测企业将是这一趋势的最大收益者，中国半导体的黄金十年也许就此开启。晶圆制程工艺向极致发展晶圆制程工艺向极致发展 为了更快、更好、更全面的芯片，为了获取竞争中的优势，全球各大晶圆生产厂商都在努力研发更高级别的晶圆制程。其中的急先锋当属IC行业的三巨头三星、英特尔和台积电。（东芝也发布了自己的晶圆制程技术线路，目前也
14、具有10纳米技术）台积电晶圆制程技术路线台积电晶圆制程技术路线二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构英特尔晶圆制程技术路线英特尔晶圆制程技术路线晶圆制造新制程的研发成本（单位：百万美元）晶圆制造新制程的研发成本（单位：百万美元）二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构芯片封测技术也水涨船高芯片封测技术也水涨船高 第二次在1980年代，以四边引线扁平封装（QFP）为代表的表面贴装型（SMT）技术；第三次在1990年代，以倒装芯 片互连（FC）、焊球阵列封装(BGA）、芯片尺寸封装（CSP）为代表的封装技术；第四次在2000年代，以晶圆级封装（WLP）、系
15、统封装（SIP）、晶圆减薄（BG）、封装上封装（POP）、晶圆级堆叠封装（WSP）、方形扁平无引脚封装（QFN）为代表的封装技术。而目前随着晶圆制程向 10纳米级挺进，封测行业目前处于一个嵌入式硅器件、面对面互连（facetoface）、超薄封装和穿透硅通孔（TSV）等先进封装技术崛起的时代。二、迷之微笑二、迷之微笑芯片产业的产业结构芯片产业的产业结构 随 着IC技术不断的发展和创新，封测行业也同步经历着革新，在封测业几十年的发展历程中，先后经历了四次重大封装技术突破。第一次是1970年代中期的双列 直插式引脚封装（DIP）技术；武汉新芯武汉新芯3D NAND3D NAND将成为中国存储芯片产
16、业弯道超车的切入点将成为中国存储芯片产业弯道超车的切入点三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机 武汉新芯集成电路制造有限公司成立于2006年，是湖北省与武汉市耗资百亿元打造的重大战略投资项目，由湖北省科技投资集团100%控股。目前，该公司主要生产NOR FLASH存储芯片，累计出货量超过10万片。为增强产业竞争力，今年2月，武汉新芯集成电路制造有限公司与国际知名存储公司Spansion达成合作，开发与生产比NORFlash性能更优的 3D NAND三维存储器，并签署共同开发和交叉授权协议。此外，该公司还与IBM达
17、成合作，获得了后者的制造技术授权。据预测，得益于物联网、车联网的 发展，到2018年3DNAND的复合年增长率将超过80%。据悉，经过多轮沟通，由国家基金公司、武汉新芯集成电路制造有限公司、湖北基金公司、北京亦庄开发区，共同出资在武汉建设的国家存储器基 地项目达成共识。项目总投资将达240亿美元，以武汉新芯集成电路制造有限公司为主体，组建存储器公司，实现每月30万片存储芯片的产能规模。三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机什么是什么是3D NAND 非易失性存储器技术市面上主要有两种:NOR Flash 和 NAND Flash。Intel于1988年首先开发出NOR F
18、lash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了NAND Flash结构，强调低成本，更高性能,并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机机械硬盘固态硬盘（SSD)数码产品为什么是为什么是3D NAND一、市场层面存储器广泛应用于大型云存储运算中心、服务器、电脑、手机及各类电子产品中。存储器处于半导体行业领头羊地位，发展态势良好，2014年2019年均复合增长率达到8%。2014年全球存储器市场规模约750亿美金，占据整个半导体市场的21%，预计2019年存储器市场规模超过1140亿美
19、金，约占半导体市场的30%。洪沨表示，武汉新芯预计未来10年，主流存储器具备的工艺稳定、成本和价格等优势仍将继续占据市场的主流。存储器约占全球芯片生产线产能和固定资产投入的三分之一，武汉新芯需要在产业积累期长期坚持和持续不断的投入。一直以来，中国的存储芯片产业基本空白，几乎100%依赖进口。三星、美光、东芝、海力士等企业垄断的存储器市场高达800亿美元，占据全球95%以上的市场份额。而中国每年进口的存储芯片就占55%的全球市场份额。三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机二、技术层面3D NAND技术与现有的2D
20、NAND(纳米制程技术)截然不同，2D NAND是平面结构而3D NAND是立体结构，3D NAND结构是以垂直半导体通道的方式排列，多层环绕式栅极(GAA)结构形成多电栅级存储器单元晶体管，可以有效的降低堆栈间的干扰。3D技术不仅使产品性能显著提升，而且功耗可以大幅降低，在提升存储密度的同时降低成本。以三星的3D NAND产品为例，它比1x纳米NAND Flash更加可靠，功耗更低，并且拥有随机写入功能。3D NAND Flash技术的出现及其带来的市场格局变化，为我国集成电路制造企业进入主流存储器制造领域提供了有利的契机。洪沨认为，相对于DRAM，后者对于后进者的技术和成本壁垒更高。当NA
21、ND cell单元越来越小、靠得越来越近的情况下。20nm工艺之后，cell单元之间的干扰现象更加严重，而在50nm工艺阶段，这些问题可以借助主控及优质的NAND缓解。通过更先进的制程工艺制造传统的NAND之路很快就要走到头了，据说目前的工艺只能再持续一两代，之后再继续用这样的方据说目前的工艺只能再持续一两代，之后再继续用这样的方式缩小式缩小cellcell单元就不可行了。单元就不可行了。那么NAND未来的出路在哪？答案就是V-NAND，通过电荷撷取闪存（charge trap flash）技术制造的3D闪存。不再追求缩小cell单元，而是通过3D堆叠技术封装更多cell单元，这样也可以达到容
22、量增多的目的。三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机受到IDM商业模式的启发，武汉新芯提出一个新概念ISM(集成的次系统组件制造商)，主要是采用新的商业模式，推动国内3D NAND产业的发展。考虑到国内的封装和测试业相对成熟，XMC的主要精力仅放在3D NAND 产品的设计、制造与次系统组件产品(SSD，eMMC，eMCP)应用方面，不再投资封装和测试领域。外传武汉新芯将先兴建 12 寸 DRAM 厂，然根据科技新报取得的消息，武汉新芯将先行建造 Flash 厂，同样生产 NOR 型 Flash，并逐步移转至 NAND Flash 产品，甚至 3D NAND Flash，
23、最终目标产能 30 万片。武汉新芯的思路三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机超车的道路并非一路通畅(1)基础技术薄弱闪存芯片是重要的集成电路产品,设计出高性能、高可靠性的闪存芯片需要大量的高端设计人才。当前,我国在集成电路设计环境、设计工具、设计人才和设计经验等方面离世界先进水平还有较大距离,在闪存技术方面更是如此。目前我国大陆企业最近几年才一定程度上确立了NORFlash芯片的行业地位,NANDFlash芯片大陆尚无企业能够实现大规模量产。由于基础技术薄弱,目前我国大陆闪存芯片设计企业尚不完全具备向世界顶尖闪存芯片设计企业挑战的能力。(2)领军型人才和国际高端技术人才
24、不足在市场需求增长、政策支持、产业重心转移等利好因素下,领军型人才是率领企业抓住机遇、发展壮大的关键。同时,闪存芯片作为高端通用芯片,主要竞争者为三星电子、美光科技等国际巨头,国际高端技术人才对企业发展至关重要。相对发达国家和地区,国内具备战略视野和产业运营经验的领军型人才和国际高端技术人才相对稀缺。这是造成国内集成电路设计整体技术基础弱、缺乏知名芯片设计企业的主要原因。三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机(3)企业资金实力不强闪存芯片设计行业周期长、投入高、工艺技术复杂,常面临产品刚入市即已落后、研发失败、无法满足目标市场等风险。因此,若要在该行业保持持续的市场竞争力
25、,要求闪存芯片设计企业具备很强的资金实力。目前,我国闪存芯片设计企业的规模和资金实力与国际大厂相比差距巨大,成为制约行业发展速度的重要因素之一。(4)国际认可度有待提升由于长期以来我国闪存芯片产品主要应用于中低端市场,高端产品市场拓展不足,国内闪存芯片设计企业尚未建立起全球性的品牌形象,即使自身产品在性能、可靠性上已经达到了国外厂商同等的水平,但在进军国际市场,特别是面对国际高端市场、获得国际一流厂商认可的时候,仍然面临巨大的拓展压力。三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机 （5）现阶段全球存储器产业维持四强寡占的平衡竞局，但各厂台面下投资动作暗潮汹涌，业界预期存储器产业
26、平衡状态可能在未来34年内被打破。根据韩媒D-Daily报导，SK海力士最近宣布未来10年内将投资46兆韩元(约396亿美元)，兴建包含利川M14在内的3个新厂，若加计维护及建物设备投资，总投资额高达75兆韩元(约645亿美元)。目前SK海力士拥有的12寸生产线有利川M10、忠北清州M11、M12及大陆无锡HC2，其中，利川与无锡厂生产DRAM，清州厂生产NAND Flash，原本M10厂负责的DRAM会移转到M14新厂生产，M10厂20纳米级DRAM产能为13万片12寸晶圆，M14新厂产能为20万片，未来将可视需求快速扩产，至于M10厂未来可能用来生产系统芯片、NAND Flash或做为研发
27、设施。三星正在京畿道平泽建设新厂，预定2017年上半启用，第一期投资额15.6兆韩元(约134亿美元)，估计12寸晶圆产量可达20万片，但生产项目仍未定；原本打算做为系统LSI厂的华城17产线，先改为生产DRAM；至于三星大陆西安NAND Flash厂首期生产规模为每月10万片12寸晶圆。美光在购并尔必达(Elpida)之后，将新加坡DRAM厂转为生产NAND Flash，且致力发展3D NAND Flash，新加坡10X厂第1季开始进行量产3D NAND Flash的设备转换，预定2016年中投入量产。至于美光与英特尔(Intel)合资公司IM Flash，则陆续购并美国与新加坡NAND Flash工厂投入营运。日厂东芝与美国SanDisk合资的3家大型NAND Flash制造厂亦陆续启动，其中，属于超大型工厂的晶圆五厂已完成第二阶段投资开始启动，改建为尖端生产线的晶圆二厂最近在进行测试，预估2016年完工后将扩大供应量。三、弯道超车三、弯道超车武汉新芯的切入契机武汉新芯的切入契机
