大基金二期:为半导体产业输血

“目前LoRa射频芯片是全球垄断的,只有Semtech一家能提供”,一位通信行业从业人士对投中网表示。

LoRa(Long Range Radio)是一种低功耗局域网无线标准,实现了低功耗和远距离的统一,可用于智慧城市、汽车、物流等场景的点对点通信。

上述人士所在公司为行业提供一站式LoRa解决方案,从模组、网关到仿真。其采用的射频芯片来自Semtech公司,MCU来自意法半导体。他表示,LoRa的射频芯片难度较高,目前还没有国内企业能做到,因此要支付每片三美金左右的采购费用。

而在11月8日,有外媒报道称,“荷兰半导体设备供应商ASML供应极紫外光(EUV)光刻机给中芯国际的计划已经中止。”

这台售价上亿美元的机器,只有荷兰的ASML一家供应,并直接决定了中芯国际先进制程工艺的量产能力。所以在此消息爆出后,中芯国际的股价一度大跌超6%。

这两个侧面反映了国内半导体行业的现状:在一些核心芯片领域,我国企业的自足率甚至为0;在一些关键设备领域,国内企业完全受制于人。高高的技术壁垒、资金壁垒和生态壁垒,让国内的企业望而生却。

这导致,我国作为世界上最大的集成电路消费市场,大部分产品严重依赖进口:2018年,集成电路贸易逆差达到1933亿美元。

背后深层次的原因,一是国内融资成本高,半导体投资投入大、风险高、回报期长,社会资本缺乏投入意愿;二是产业发展与市场需求脱节,“芯片软件-整机-系统-信息服务”产业链协同格局尚未形成,产业化能力较弱。

在芯片自主化迫在眉睫的背景下,国家集成电路产业投资基金(也即“大基金”) 应运而生。在2014年启动一期投资后,10月22日,国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司(下称大基金二期)正式注册成立,注册资本高达2041.5亿。

这意味着,中国大陆半导体产业将迎来新一轮资金扶持——按照1∶3的撬动比计算,大基金二期有望撬动社会资金约6000亿元。

此次大基金二期出手,又将投资哪些领域,将带领我国的半导体行业走向何方?

大基金的重要角色

公开信息显示,大基金二期共有27位股东,在数量和募集金额方面均较一期有较大提升,资金来源包括国家机关部门、国家级资金、地方政府背景资金、央企资金、民企资金及其他投资资金等。

值得一提的是, 三大运营商也参与其中,中移资本认缴出资100亿,中国电信集团出资15亿,联通资本认缴出资10亿。三大运营商的参与或有望加快通信网络上游集成电路的国产替代。

在管理模式上,大基金采取市场化机制,打破体制限制:基金所有权为国家集成电路产业投资基金股份有限公司,采取公司制的经营模式,与以往的补贴模式有着本质的不同。基金唯一管理人为华芯投资管理有限责任公司,托管行为国家开发银行。

大基金的投资方式包括:私募股权、基金投资、夹层投资等一级市场和二级市场投资,但不包括风险投资和天使投资。退出方式包括回购、兼并收购、公开上市。

在此前的半导体集成电路零部件峰会上,国家大基金透露了未来投资的三方面重点布局:

第一,支持龙头企业做大做强,提升成线能力。首期基金主要完成产业布局,二期基金将对在刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持,推动龙头企业做大最强,形成系列化、成套化装备产品。加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备以及关键零部件的投资布局,保障产业链安全。

第二,产业聚集,抱团发展,组团出海。推动建立专属的集成电路装备产业园区,吸引装备零部件企业集中投资设立研发中心或产业化基地,实现产业资源和人才的聚集,加强上下游联系交流, 提升研发和产业化配套能力,形成产业聚集的合力。积极推动国内外资源整合、重组,壮大骨干企业。

第三,继续推进国产装备材料的下游应用。充分发挥基金在全产业链布局的优势,持续推进装备与集成电路制造、封测企业的协同, 加强基金所投企业间的上下游结合,加速装备从验证到“批量采购”的过程,为本土装备材料企业争取更多的市场机会。

与侧重制造端的大基金一期相比,上述方向表明大基金二期将侧重设备材料端和行业产业化发展。

迄今为止,大基金一期已经基本投资完毕,据集微网大基金一期投资项目统计,大基金一期的投资分布为:集成电路制造67%,设计17%, 封测10%,装备材料类6%

根据2014年6月发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》(下称“纲要”),到2020年,我国集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平,产业生态体系初步形成。16/14nm制造工艺实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。到2030年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队。

纲要指出,要以需求为导向,以整机和系统为牵引、设计为龙头、制造为基础、装备和材料为支撑,依托市场优势,面向量大面广的重点整机和信息消费需求,提升企业的市场适应能力和有效供给水平,构建“芯片—软件—整机—系统—信息服务”产业链。

从上述纲要可看出,大基金的投资计划是根据我国半导体发展现状和痛点进行的。具体来说,就是保证关键的基础制造能力、设备和材料配套能力;设计领域注重新兴领域;尽快实现产业化。

从另一个角度来说,目前的环境也有不少有利于中国半导体产业发展的因素。

一方面,摩尔定律的边界逐步到来,云计算、大数据、物联网、边缘计算、人工智能等技术开创了新赛道,加上中国庞大的内需市场,建厂潮来临,都为中国企业创造了绝佳的机会;

另一方面,历史上的两次半导体产业转移产生了两批国际巨头:20世纪70年代,半导体产业从美国转移到日本,造就了富士通、东芝等顶级半导体企业;20 世纪 80 年代中后期,半导体产业转移向韩国、中国台湾,三星、台积电等企业诞生。如今,中国已成为半导体产业第三次转移的核心地区,即将迎来半导体行业黄金发展期。

而在其中,政府资金和相关政策扶持非常重要。

半导体产业是资金和技术密集型产业,全球每年半导体资本开支接近600亿美元,而英特尔、台积电、三星等巨头每年的资本开支均在100亿美元左右,大基金、地方基金、社会资金的帮扶可加快产业的成长速度。

从全球经验来看也是如此,日韩、台湾的半导体产业背后均是产业政策和国家资金的支持:日本半导体以存储器(DRAM为主)为切入口,在日本政府和产业界联合推动下,顺利实现赶超美国;韩国半导体在韩国政府和财团的共同推动下,积极开拓高性价比IC产品,带动亚洲电子产业链崛起。

再以全球第一大晶圆制造企业台积电为例,其第一大股东为政府背景的“开发基金”,持股6.38%。

目前,大基金一期已经布局了半导体产业链的各个环节,形成了虚拟IDM模式(设计制造一体化),将在全国范围内形成产业链联动效应。而具体怎么投、投多少,要根据国内半导体行业的实际现状来定。

目前来看,半导体产业链从设计到制造的发展均是长久之战,此前一期已经重点扶持下游制造领域,上游的设备和材料领域均为自给率低、国产替代空间大的领域,将是未来的重点关注领域。

接下来,我们将把半导体产业链分为设计、材料、设备、制造和封测五大环节,分别梳理行业情况和优质标的,回顾大基金一期的投资成效并重点分析大基金二期的潜在标的。

材料设备端:国产化空间巨大、建厂潮驱动

半导体是电子产品的核心,亦被称为现代工业的“粮食”:一代技术依赖于一代工艺,一代工艺依赖一代材料和设备来实现。半导体材料处于整个半导体产业链的上游环节,直接影响下游产业的质量和竞争力。

半导体材料是国内半导体产业链最薄弱的环节之一。一位业内人士对投中网表示,半导体材料行业技术门槛高、研发投入大、周期长,而诸如抛光液、湿电子化学品等材料市场空间相对较小,资本投资回报相对不足。通过国家大基金推动,可以有效推动半导体材料行业的发展。

根据半导体行业协会的统计, 目前在国内半导体制造环节国产材料的使用率不足15%,先进工艺制程和先进封装领域, 国产化率更低。本土材料的国产替代形势依然严峻,且部分产品面临严重的专利技术封锁。

其中,硅片是最重要的材料,占到销售额的30-40%。

根据目前Gartner的数据预测,2020年,全球硅片市场规模可达到110亿美元,目前全球前五家硅片厂商占据了94%市场份额,分别为日本信越、日本SUMCO、中国台湾GlobalWafer、德国Siltronic和韩国LGSiltron。

单晶硅片直径越大,所能刻制的集成电路越多, 芯片的成本也就越低。目前,硅片主流产品是12英寸,其次是5-8英寸,全球12英寸硅片实际出片量已占各种硅片出片量的50%以上。

但在中国大陆,仅有上海硅产业集团(A19139.SH)、中环股份(002129.SZ)、金瑞泓等少数几家企业具备 8 英寸半导体硅片的生产能力,而 12 英寸半导体硅片主要依靠进口,自主率非常低。

华泰证券指出,近年来,国内半导体晶圆厂的建设进程加快,晶圆厂建成之后,日常运行对半导体原材料的需求大幅增加。从目前国内产业发展现状来看,其差距远大于芯片设计、制造、封测等环节。产业发展进程甚至落后于半导体装备,国产化替代空间巨大。

2015年11月,大基金参与出资20亿元入股上海硅产业投资有限公司(上海硅产业集团),加快12寸大硅片国产化。

2018年下半年,上海硅产业集团的12英寸大硅片已进入量产,也是国内唯一实现量产的企业。2018 年,12英寸硅片收入达2.15亿元,收入贡献达21.32%。

除了硅片,集成电路制造环节中所需的关键材料还包括电子气体、光掩膜、抛光材料等,其中华特股份(A19090.SH)在电子气体领域已经实现部分进口替代,光掩膜领域的先行者清溢光电(688138.SH)已登陆科创版,安集科技(688019.SH)和鼎龙股份(300054.SZ)率先在抛光材料实现突破。此外,国内半导体材料的重要玩家还包括南大光电(300346.SZ,光刻胶)、巨化股份(600160.SH,湿化学品)、江丰电子(300666.SZ,靶材)等。

上述业内人士对投中网表示,由于大基金一期布局和相关政策推动,半导体行业上下游已形成了初步产业化,产业联系紧密度比较高,国内半导体材料企业陆续进入中芯国际的供应链。未来,随着中芯国际更先进制程的投产,有望带动行业上游的发展和突破。

上述人士认为,半导体行业是资金、技术、人才密集型,除了资金,人才也是不可或缺的。目前国内半导体材料企业创始人多数为海归回国创业,带回了国外的先进技术,促进了国内半导体材料行业的发展。

在以上公司中,一部分为科创版已上市或待上市公司,这意味着在国家政策和资本市场的大力支持下,半导体材料领域或将迎来黄金时期。

在半导体设备领域,国内企业面临着同样的“窘境”:自足率低、需求缺口极大,当前在中端设备实现突破,初步产业链成套布局,但高端产品仍是攻克难题。

从分布看,全球前十大集成电路装备公司基本上被美国、日本、欧洲企业占据。2018年,中国半导体设备市场规模达到131.1亿美元,但据中国电子专用设备工业协会统计,2018 年国产半导体设备销售额预计为109 亿元,自给率仅约为12%。除去LED、面板、光伏等设备,实际上国内集成电路设备的国内自给率仅有5%左右。

当前,大陆已成为全球新建晶圆厂最积极的地区,以长江存储、合肥长鑫为代表的的存储器项目和以中芯国际、华力为代表的代工厂加速扩产,预计带来大量的设备投资需求。

中信建投判断,2020年国内半导体晶圆制造设备市场空间达1000亿以上,而封装和测试设备市场空间约200亿左右。

“目前国内迎来建厂潮,需求特别旺盛,但无奈国内供给太低”,一位半导体设备厂商的高管对投中网表示,目前其自身感受最深的有两方面,一是资金,国内企业的研发投入与国外企业差别很大,投入严重不匹配;二是人才,我国的半导体产业起步比较晚,人才还比较匮乏,还经常遇到人才被挖走的现象。

根据中信建投,制造厂商75-80%的资本开支使用在设备投资里,设备投资中的70-80%在晶圆制造环节设备里。其中,光刻设备、刻蚀设备、薄膜设备占比最高,分别20-25%、25%、20-25% 。

其中最贵的机器是光刻机,售价达千万-亿美元/台。一般来说,一条产线需要几台光刻机,折旧大约3~9万人民币/天,所以也被称为印钞机。

荷兰的ASML占据了光刻机市场70-80%市场份额,且领先地位无人撼动。国内光刻机厂商有上海微电子、中电科集团四十五研究所、合肥芯硕半导体等,已量产的光刻机中性能最好的是90nm光刻机,差距较大。

但在刻蚀机方面,国内企业已经取得了一定的成绩,市场份额已经达到15%。其中,北方华创(002371.SZ)的产品已经达到世界一流水平,刻蚀机和PVD设备已在全球主要企业得到广泛应用:14nm等离子硅刻蚀机已交付客户,28nmPVD机台已成为中芯国际的首选机台。

2019年1月,大基金一期9.2亿认购北方华创非公开发行股票,目前已持股7.5%。

中微公司(688012.SH)是刻蚀机方面的另一领先者。目前中微的产品已经进入第三代10纳米、7纳米工艺(台积电),5纳米等离子体刻蚀机已经台积电验证。2014年12月,大基金一期4.8亿入股中微公司,目前持股17.45%。

此外,国内测试设备的龙头长川科技(300604.SZ)和精测电子(300567.SZ)有望是大基金二期的潜在标的:2015年7月、2019年7月,大基金一期两次增资入股长川科技,目前是公司的第二大股东,持股9.85%。2019年9月,大基金一期在精测电子向子公司增资中出资一亿元

设计和封测端的亮点

设计是半导体链条中处于金字塔顶端的环节,接下来的材料、设备、制造和封装都要根据设计的复杂度和精密度来决定。

芯片设计端的综合壁垒最高,因为不仅要技术先进,还需要形成生态壁垒:技术和产业的发展是从点到面,逐渐复杂,最后形成上下游产业链。伴随着技术变复杂和产业链延伸,市场形成稳定的生态结构,外来者想进入就变得更加困难。国信证券指出,EDA 软件、底层架构、合作伙伴与客户、高端技术人才是芯片设计的四大生态壁垒。

所以,目前的芯片设计市场巨头垄断:2017年,美国IC设计公司占据了全球53%的最大份额,细分领域龙头市值都超过百亿美元,包括CPU龙头英特尔、GPU龙头英伟达、模拟芯片龙头英伟达等。

分领域来看,我国在核心芯片设计方面对美国依赖较高,尤其是在核心通用型芯片领域,国内的设计公司可提供的产品几乎为零。比如在技术难度最高的处理器和存储器,我国企业与英特尔、德州仪器等巨头差距甚远。

但目前我国在细分领域已经有了一些亮点,比如消费类、通讯类芯片等难度低、国产化容易的领域。

目前,华为海思和紫光展锐已经成为全球领先的智能手机主处理器芯片的设计厂商,位列全球产值前十大Fabless供应商;格科微占据了500Mb以下CIS市场的大多数份额,汇顶科技(603160.SH)在指纹识别芯片出货居世界领先水平,兆易创新(603986.SH)在NorFlash市场份额名列前茅等等。

从大基金一期入资的IC设计领域来看,种类多、金额适中、覆盖领域广;从标的来看,覆盖了通信芯片、导航芯片、loT及AI芯片、广播电视芯片、指纹识别芯片、打印耗材芯片等,产业链多点布局,重点侧重于新兴细分行业。

结合前述纲要指导,目前我们要避开现有巨头的产品,从市场的新需求新产品做起。

一位电子行业分析师对投中网表示,目前美国的几大芯片龙头,其产品售价最高、销量最好、垄断了大部分利润,导致中国从事低端芯片的企业规模小、利润微薄,无法支撑巨额研发进军高端领域。所以在高端芯片设计领域,中国企业追赶难度特别大。

好消息是,目前我国在手机移动处理器、通信处理器方面等细分方向已占据了一定市场份额。从上市公司角度来说,主要标的如下:

上述公司大部分是Fabless模式,即无晶圆厂模式,需将晶圆制造进行外包。随着Fabless模式成为主流,制造业的重要程度逐步提升,产能输出都由制造业所掌控。

一位半导体材料业内人士对投中网表示,一期之所以主要投资制造领域,与产业成熟度和产业升级一般从下游到上游有关。目前国内多数半导体材料企业的主要客户是中芯国际,其发展有助于带动国内上游半导体材料设备行业的发展。

天风证券指出,集成电路产业转移符合“劳动密集型”>“资本技术密集型”>“技术密集及高附加值产业”的轨迹。当前中国已接近完成“劳动密集型”(封测)的转移,下一阶段是“资本技术密集型”产业(制造业)的转移,这是产业转移的重要方向。“中国制造”要从下游往上游芯片制造延伸,一定要培育出一批技术领先的晶圆代工企业。

因此,大基金一期将主要资金投向了国内四家最主要的代工厂商:中芯国际、华虹半导体、三安光电和士兰微。

中芯国际(00981.HK)总部位于上海,实际控制人为国务院国资委,目前正在攻克14纳米先进制程,而全球最先进的代工厂台积电,制程工艺已经达到7纳米,并在进行5纳米制程工艺的研发。苹果公司最新发布的iPhone 11的A13应用处理器即由台积电以7纳米制程代工。

为了加快先进制程的追赶,大基金一期先后7次投资中芯国际,累计共投资224亿,占比总投资额超过20%,是大基金一期投资力度最大的公司。

根据中芯国际的最新消息,目前14纳米已进入风险生产,多个流片项目进行,预期于今年年末贡献有意义的收入。

晶圆制造好以后,不能直接用于电子设备,要经过最后的封装和测试(封测),才能真正成为一个集成电路。

封测是半导体产业链的最末端。由于代工业受摩尔定律技术驱动不大,其技术迭代较慢、门槛较低。所以,封测行业是我国距离发达国家差异最小的领域,是最先实现自主可控的领域——我国的封测企业已跻身世界第一梯队。

天风证券指出,由于技术门槛低,封装本质上是产业链中赚钱最难的行业,需要通过不断加大投资来赚取每一块钱上的边际增量,通过规模效应超过竞争对手。

所以封测行业的集中度非常高:2017年,日月光收购矽品,两家合计占有全球30%的市场份额,而我国的长电科技通过收购星科金朋成为市占率13%的全球第三大封测企业。

封测行业的上述属性,意味着我国的封测企业可通过兼并收购做大做强,通过规模效应成为全球龙头、分享蛋糕。

目前,国家政策积极推动行业兼并收购、支持龙头企业做大做强:2015年,依靠大基金和中芯国际的资金,长电科技成功收购星科金朋。2017年,大基金又参与长电科技的融资,目前已经成为长电科技的第一大股东,持股19%。

国内的“封装三强”的老大长电科技(600584.SH)成立于1972年,经过四十多年的发展,已经成为全球知名的半导体封测企业。

根据芯思想研究院的数据,长电科技在2018年的销售收入在全球排名第三,业务覆盖国际、国内高端客户,全球前二十大半导体公司中有85%为公司客户。

此外,大基金一期分别在2015年和2018年入股华天科技(002185.SZ)和通富微电(002156.SZ),目前是通富微电的第二大股东,持股21.72%。

从整个产业链来说,我国的封测企业已经跻身全球集成电路产业链分工,将率先享受全球半导体,尤其是中国半导体行业增长带来的红利。而未来,大基金二期落地,将为国内的半导体企业注入新鲜血液。同时,中国的建厂潮将给国内的半导体产业链带来巨大的市场机会,中国的自主可控也将再进一步。

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