晶圓代工市場(chǎng)現(xiàn)狀及競(jìng)爭(zhēng)格局分析

晶圓代工市場(chǎng)現(xiàn)狀及競(jìng)爭(zhēng)格局分析一、中國(guó)晶圓代工行業(yè)發(fā)展背景國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)，但需求供給嚴(yán)重不平衡，高度依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)核心芯片自給率不足10%。在集成電路領(lǐng)域，進(jìn)口替代空間廣闊。2020年中國(guó)集成電路出口金額為1116億美元，進(jìn)口金額為3055億美元。2015年起集成電路的進(jìn)口金額連續(xù)4年超過(guò)原油，成為中國(guó)第一大進(jìn)口商品，從供應(yīng)鏈安全和信息安全考慮，芯片國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫。2011-2021年Q1中國(guó)集成電路進(jìn)出口金額統(tǒng)計(jì)，國(guó)發(fā)8號(hào)文提出，國(guó)家鼓勵(lì)的集成電路線寬小于28納米（含），且經(jīng)營(yíng)期在15年以上的集成電路生產(chǎn)企業(yè)或項(xiàng)目，第一年至第十年免征企業(yè)所得稅。而在國(guó)發(fā)4號(hào)文中，是對(duì)線寬小于0。25微米或投資額超過(guò)80億元且經(jīng)營(yíng)15年以上的集成電路生產(chǎn)企業(yè)，采取從盈利之日起“五免五減半”的政策，對(duì)于國(guó)內(nèi)高端制程企業(yè)來(lái)說(shuō)，優(yōu)惠的力度明顯加大。國(guó)發(fā)8號(hào)文還指出，對(duì)65nm以下（含）經(jīng)營(yíng)15年以上的生產(chǎn)企業(yè)采取企業(yè)所得稅“五免五減半”的政策，對(duì)130nm以下（含）經(jīng)營(yíng)10年以上的企業(yè)采取“兩免三減半”的政策。對(duì)比2018年減稅政策，明顯鼓勵(lì)先進(jìn)制程并向先進(jìn)制程傾斜。一方面先進(jìn)制程及芯片國(guó)產(chǎn)化在國(guó)家戰(zhàn)略地位意義非凡；另一方面，集成電路也是國(guó)家高新技術(shù)的集中體現(xiàn)。2020年與2018年政策減稅對(duì)比二、全球半導(dǎo)體市場(chǎng)銷(xiāo)售額情況2020年受疫情影響全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了衰退。但是全球半導(dǎo)體市場(chǎng)在居家辦公學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程會(huì)議等需求驅(qū)動(dòng)下，逆勢(shì)增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)銷(xiāo)售額4390億美元，同比增長(zhǎng)了6。5%。截至2021年第一季度全球半導(dǎo)體產(chǎn)品銷(xiāo)售額1231億美元，同比增長(zhǎng)17。8%，環(huán)比增長(zhǎng)3。6%。2013-2021年Q1全球半導(dǎo)體市場(chǎng)銷(xiāo)售額及增速三、中國(guó)晶圓代工行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析由于中國(guó)疫情控制較好，2020年中國(guó)GDP實(shí)現(xiàn)了2。3%的增長(zhǎng)，首次突破100萬(wàn)億元，達(dá)到了101。6萬(wàn)億元。在中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額為8848億元，同比增長(zhǎng)17%，截至2021年一季度中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額繼續(xù)保持高增長(zhǎng)，銷(xiāo)售額達(dá)到1739。3億元，同比增長(zhǎng)18。1%。2013-2021年Q1中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額及增速中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)，2020年中國(guó)晶圓代工銷(xiāo)售額為2560億元，同比增長(zhǎng)19。1%，截至2021年第一季度中國(guó)晶圓代工銷(xiāo)售額為542億元，同比增長(zhǎng)20。1%。2013-2021年Q1中國(guó)晶圓代工銷(xiāo)售額及增速中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)，以5nm節(jié)點(diǎn)為例，其投資成本高達(dá)數(shù)150億美金，是14nm的3倍，是28nm的5倍。為了建設(shè)5nm產(chǎn)線，2020年臺(tái)積電計(jì)劃全年資本性支出高達(dá)184億美元。先進(jìn)制程不僅需要巨額的建設(shè)成本，而且也提高了設(shè)計(jì)企業(yè)的門(mén)檻，預(yù)計(jì)3nm設(shè)計(jì)成本將會(huì)高達(dá)5-15億美元。不同制程下晶圓廠的設(shè)備投資額情況四、晶圓代工行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析在芯片品類(lèi)和需求量持續(xù)增加的浪潮下，全球晶圓廠數(shù)量持續(xù)擴(kuò)張。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年間全球投產(chǎn)的半導(dǎo)體晶圓廠為62座，其中有26座設(shè)于中國(guó)大陸，占全球總數(shù)的42%。并預(yù)計(jì)從2020年到2024年至少新增38個(gè)12英寸晶圓廠。全球晶圓廠持續(xù)擴(kuò)廠此前代工廠商格羅方德和聯(lián)華電子均已宣布暫緩10nm以下制程的研發(fā)。目前芯片制造的先進(jìn)制程競(jìng)爭(zhēng)主要剩下臺(tái)積電和三星兩家。目前臺(tái)積電2020年實(shí)現(xiàn)5nm量產(chǎn)，預(yù)計(jì)在2022年3nm進(jìn)行規(guī)模化量產(chǎn)。不同晶圓廠的制程演進(jìn)時(shí)間表從企業(yè)來(lái)看，2020年臺(tái)積電以56%的市場(chǎng)占有率處于絕對(duì)領(lǐng)先的地位，三星和聯(lián)電分列第二、第三，大陸廠商中芯國(guó)際暫列第五。從制程工藝來(lái)看，領(lǐng)先工藝（5nm+7nm）目前占據(jù)25%左右的市場(chǎng)份額，主要用于CPU、GPU等超大規(guī)模邏輯集成電路的制造。2020年全球晶圓代工市場(chǎng)份額（單位：%）隨著先進(jìn)制程的不斷推進(jìn)，研發(fā)投入和投資成本呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及投資風(fēng)險(xiǎn)均顯著加大。中芯國(guó)際在持續(xù)追趕，而像聯(lián)電、格羅方德等晶圓代工廠商已經(jīng)放棄了10nm及以下制程工藝的研發(fā)，全面轉(zhuǎn)向特色工藝的研究與開(kāi)發(fā)。晶圓制造行業(yè)具有資本密集和技術(shù)密集型的特征。近三年來(lái)，臺(tái)積電、聯(lián)電、華虹半導(dǎo)及高塔半導(dǎo)體等廠商的研發(fā)費(fèi)用占收入比維持在高個(gè)位數(shù)，充分說(shuō)明研發(fā)在代工行業(yè)中的重要地位。中國(guó)大陸的中芯國(guó)際為追趕臺(tái)積電等行業(yè)龍頭近年來(lái)一直在大力投入研發(fā)先進(jìn)制程工藝，研發(fā)費(fèi)用占營(yíng)業(yè)收入比高達(dá)10%以上。2017-2020年各晶圓廠研發(fā)投入對(duì)比（億元）五、晶圓代工行業(yè)技術(shù)趨勢(shì)1、摩爾定律是重要的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律摩爾定律是一種經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，但并非自然科學(xué)定律，它一定程度揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。推動(dòng)摩爾定律的核心內(nèi)容是發(fā)展更先進(jìn)的制程，而晶圓代工是其中最重要的環(huán)節(jié)。2、先進(jìn)制程的廠商越來(lái)越少制程的進(jìn)步使得集成電路上的單個(gè)晶體管體積更小，能耗更低。單位面積的硅晶圓上能夠容納更多晶體管，提升了芯片性能。目前半導(dǎo)體制程工藝的進(jìn)步已經(jīng)越來(lái)越困難。3、FinFET工藝是當(dāng)前市場(chǎng)的主流選擇隨著特征尺寸的不斷縮小，柵極對(duì)于溝道的控制能力減弱，尤其是亞閾值區(qū)的漏電流隨著柵長(zhǎng)（gatelength）減小而快速減小，漏電流成了一個(gè)很大的問(wèn)題。FinFET稱(chēng)為鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinField-EffectTransistor），是由美籍華人科學(xué)家胡正明教授在1999年提出來(lái)的。其中的Fin在構(gòu)造上與魚(yú)鰭非常相似，所以稱(chēng)為“鰭式”。在FinFET中溝道不再是二維的而是三維的“鰭”（Fin）形狀，而柵極則是三維圍繞著Fin，這樣就大大增加了柵極對(duì)于溝道的控制能力，從而解決了漏電流的問(wèn)題。而TSMC正式在16nm工藝中使用FinFET。從16／14nm開(kāi)始，F(xiàn)inFET成為了半導(dǎo)體器件的主流選擇。4、GAA工藝有望進(jìn)入市場(chǎng)隨著特征尺寸的不斷縮小，柵極對(duì)于溝道的控制能力減弱，因此必須引入新的器