【研報】晶圓代工產業分析:特色工藝蓬勃發展,自主可控成果顯著

【研報】晶圓代工產業分析:特色工藝蓬勃發展,自主可控成果顯著
2024年12月21日 07:00 市場資訊

(報告出品方/作者:中國平安,付強、徐勇、陳福棟)

一、行業:寡頭壟斷格局,先進制程+特色工藝同步發展

集成電路行業垂直化、專業化分工,晶圓代工是重要組成部分

集成電路行業呈現垂直化、專業化分工格局,制造環節是重中之重。集成電路行業上游為材料、設備,中游為生產,下游為終端應用, 生產環節又劃分為設計、制造和封測,制造是集成電路行業垂直化分工的核心環節之一。

晶圓代工承擔推動半導體工藝制程向前推進的重任,地位舉足輕重。根據參與產業鏈環節的不同,集成電路廠商分為IDM模式、晶圓代 工模式(Foundry模式)和Fabless模式,其中,Foundry模式不涵蓋設計環節,專門負責集成電路制造,很大程度上承擔制程節點向前 推進的重任,代表企業有臺積電、三星Foundry、中芯國際等。

晶圓代工行業規模持續增長,寡頭壟斷格局明顯

在AI、5G、物聯網等趨勢的引領下,集成電路行業蓬勃發展,晶圓代工市場也隨之持續增長。根據TechInsights數據,2021-2028年, 全球晶圓代工市場規模預計從1115億美元增長到2199億美元,年復合增長率10.19%。

晶圓代工重資產、長周期、高壁壘,行業參與者較少,寡頭壟斷格局明顯。晶圓代工屬于典型的技術、資本、人才密集型產業,門檻 高,頭部效應顯著。臺積電是全球晶圓代工行業引領者,根據TrendForce數據,2024Q2市占率62.3%,穩居行業第一;三星Foundry緊 隨其后,市占率11.5%,位居第二;行業TOP5市占率合計達到89.7%,呈現明顯的寡頭壟斷格局。

晶圓代工發展方向|先進制程持續推進

半導體制造最顯著的發展方向是向更先進的制程持續推進。發展至今,先進制程進一步向前推進的難度高、投入大,國際上堅持投入 7nm及以下先進制程節點的公司屈指可數,僅剩臺積電、三星Foundry、Intel(IDM模式,不屬于典型的代工模式)等少數巨頭。目前, 規模量產的最先進的制程節點是3nm。

關于先進制程節點推進節奏,臺積電、三星Foundry、Intel均有詳細的技術路線圖,均顯示要將晶體管微縮至1X埃水平。臺積電技術 路線圖顯示,其計劃在2026-2027年推出A16節點;三星Foundry路線圖顯示,其計劃在2027年推出SF1.4制程;Intel Foundry路線圖顯 示,其14A節點最快于2026年推出。

國內晶圓代工行業屢遭制裁,國家頻出政策大力扶持

國內集成電路產業頻遭海外制裁和打壓,晶圓代工是重災區,尤其針對先進制程。近年國內集成電路發展迅速,取得諸多突破,但也 引來海外的多番制裁,晶圓代工先進制程是重災區,多家公司被列入“實體清單”。 自主突破是最佳選擇,國家大力支持,相關支持政策陸續推出。2016年,“十三五”國家科技創新規劃提出“形成28-14nm裝備、材料、 工藝、封測等較完整的產業鏈”;2021年,上海先進制造業發展“十四五”規劃提出“實現14nm先進工藝規模量產”。

二、海外:執先進制程之牛耳,臺積電巨頭獨一檔

臺積電|先進制程引領全球

臺積電是晶圓代工領域的佼佼者,擁有全球最先進的工藝制程。2022年,臺積電3nm制程規模量產并迅速占領市場,業界領先。 臺積電工藝節點演進歷程:1987年,臺積電成立,自臺灣工研院轉移3.5um及2um制程技術,為飛利浦客制3.0um制程;1988年,臺積電 成功開發1.5um制程技術,之后陸續成功開發1.2um、1.0um、0.8um、0.6um、0.5um、0.3um及0.25um制程技術;1999年,臺積電推出第 一個0.18um低耗電制程技術,領先全球,之后,從0.13um、90nm、65nm、40nm、28nm、20nm、16/12nm、10nm、7nm,一直到如今的5nm、 3nm制程技術,臺積電持續領先,成為世界半導體技術的領先者。

臺積電|先進制程拉動效果顯著,業績穩定增長

臺積電先進制程領先優勢明顯,收入體量及占比快速提升,拉動公司業績穩定增長。2019-2023年,臺積電收入從10700億新臺幣增長到 21617億新臺幣,期間CAGR 19.22%,凈利潤從3453億新臺幣增長到8385億新臺幣,期間CAGR 24.84%,凈利潤率維持在32%-45%之間的較 高水平;按制程劃分,28nm以下(不含28nm)的先進制程收入占比穩步提升,從2019年的50.93%增長到2023年的68.86%,其中,先進的 5nm制程增速迅猛,2020年收入占比7.72%,2023年快速提升至33.43%,3nm突破,2023年收入占比5.74%。

三星Foundry|僅次于臺積電的全球第二大晶圓代工廠

根據TrendForce數據,全球晶圓代工市場中,三星Foundry僅次于臺積電,位居全球第二。根據TrendForce數據,按照三星電子LSI及晶 圓代工事業部口徑統計,2021年,三星代工業務收入約188億美元,2022年收入約219億美元,同比+16%;2023年,按照晶圓代工口徑, 三星代工業務收入約133億美元,2024H1收入約71.9億美元,同比+20%。

三星Foundry|產線布局:器興&華城&平澤三角支撐

三星Foundry晶圓廠在韓國器興、華城、平澤三地組成三角支撐。器興晶圓廠建成于1983年,專注于350nm-8nm的主流節點解決方案;華 城晶圓廠建成于2000年,擁有EUV技術,支持10nm-3nm工藝;平澤晶圓廠正在大規模生產先進節點產品,其建成令三星Foundry三角強強 支撐的布局得以完成。 三星Foundry還擁有美國奧斯汀和泰勒兩座晶圓廠,其中,奧斯汀晶圓廠1996年開始運營,覆蓋65nm-14nm工藝節點;泰勒新工廠占地 5000萬平方米,其建成將顯著擴大三星Foundry的生產規模。

聯華電子|專注邏輯及特殊制程的晶圓代工領先企業之一

聯華電子(UMC)可提供邏輯及特殊制程技術及完整解決方案,工藝制程覆蓋12nm-0.6um,工藝平臺包括邏輯/混合信號、嵌入式高壓解 決方案、嵌入式非易失性存儲、BCD、RFSOI等。UMC擁有12座晶圓廠,包括4座12英寸廠、7座8英寸廠和1個6英寸廠,總產能超過40萬片/月(折合12英寸晶圓)。4座12英寸晶圓廠簡介 如下:1)Fab 12A,位于中國臺灣臺南,14nm制程,月產能8.7萬片;2)Fab 12i,位于新加坡,特殊技術中心,提供最小至40nm制程, 月產能5萬片;3)Fab 12X,位于廈門,提供最小至22nm制程,設計月產能5萬片/月;4)Fab 12M,位于日本三重縣,提供最小至40nm制 程。

世界先進|8英寸晶圓產能充足,競爭壓力較大

世界先進(VIS)擁有邏輯、混合訊號、高壓、超高壓、BCD、SOI、Isolator、eNVM等技術工藝平臺,主要產品包括電源管理IC、分離式 元件、顯示驅動IC等,廣泛應用于電視、電腦、手機、汽車等產品領域。VIS擁有5座8英寸晶圓廠,其中4座位于中國臺灣、1座位于新加坡。2023年,VIS全年總產能約335.2萬片8英寸晶圓,出貨量195.2萬片, 產能利用率58%,存在較大的提升空間。

三、中國大陸:頻遭制裁,自主可控成果顯著

先進制程頻遭制裁,特色工藝蓬勃發展。中國大陸晶圓制造行業頻繁遭遇海外制裁,核心設備光刻機被限制進口,國內先進制程推進節 奏受到影響,自主可控成為主旋律,或是最優選擇;此外,在成熟制程以及特色工藝方面,中國大陸晶圓廠進展迅速,在技術平臺、產 線產能、客戶訂單等方面取得重大成果,顯示驅動IC、功率、模擬、CIS、PMIC等均有所突破,國際影響力穩步提升。從市場規模看,根據中商情報網數據,2018-2023年,中國大陸晶圓代工市場規模從391億元增長到903億元,期間CAGR約18.2%,呈穩步 增長趨勢。

中芯國際|中國大陸晶圓代工領導者

中芯國際是中國大陸集成電路制造業領導者,可提供0.35um到FinFET不同技術節點的晶圓代工服務。 根據中芯國際2023年11月的投資者關系活動記錄表,公司在上海、北京、天津、深圳建有3座8英寸晶圓廠和4座12英寸晶圓廠,同時在上 海、北京、天津各有1座12英寸晶圓廠在建。根據中芯國際官網,公司工藝平臺涵蓋電源/模擬、DDIC、IGBT、eNVM、NVM、混合信號/射 頻、汽車電子和IOT等。

華虹集團|國內第二大晶圓代工企業

華虹集團的晶圓代工業務由華虹宏力和上海華力微兩家子公司運營,前者是全球領先的特色工藝晶圓代工企業,后者則采取邏輯工藝和 特色工藝同步發展策略。華虹集團覆蓋邏輯、功率、嵌入式/獨立式非易失性存儲、模擬、射頻、CIS等諸多領域。 華虹集團擁有3條8寸線和4條12寸線,月產能分別為178K和256K,分布在金橋、張江、無錫、康橋四大基地,是國內僅次于中芯國際的第 二大晶圓代工企業。

晶合集成|DDIC代工引領者,多元化布局成果顯著

晶合集成主營12英寸DDIC晶圓代工,同時多元化布局CIS、PMIC、MCU、Logic等領域的代工業務,成果顯著。根據Omdia數據,2024Q3, 晶合集成在全球大尺寸DDIC代工領域市占率41.8%,在中小尺寸LCD DDIC代工領域(HV55-90nm)市占率36.8%,均位居全球第一;此外, 2024H1,晶合集成40nm高壓OLED驅動芯片小批量生產,28nm工藝開發穩步推進。 產能方面,根據晶合集成官網和公告,2018年,晶合集成產能達到1萬片/月,2019年,產能超過2萬片/月,2021年,產能超過4萬片/ 月,2022年,產能突破10萬片/月,2024H1,產能達到11.5萬片/月的新高。

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(轉自:金融小博士)

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