商業(yè)模式副本

中國半導(dǎo)體行業(yè)狀況簡析：IDM模式&垂直分工模式

通俗的講半導(dǎo)體就是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體技術(shù)是國際競爭的焦點(diǎn)和衡量一個國家或地區(qū)現(xiàn)代化限度以及綜合國力的重要標(biāo)志，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處在整個電子產(chǎn)業(yè)鏈的核心位置，一大批上市公司參與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)價值鏈的形成。

那么這些公司分布在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的那個位置，各自扮演如何角色以及各自的核心競爭力？以下報告將從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在電子行業(yè)位置、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的兩種商業(yè)模式、兩種商業(yè)模式的之間的競爭與合作、兩種商業(yè)模式的進(jìn)入壁壘及風(fēng)險與收益關(guān)系、各子行業(yè)的核心驅(qū)動因素等方面，對其做一解讀，以增進(jìn)投資者了解。

一、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在電子行業(yè)位置

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是電子元器件行業(yè)重要分支，按照產(chǎn)品功能的不同，電子元器件可以分為被動元器件、集成電路（IC）、分立器件、印刷電路板（PCB）、顯示器件（TFT-LCD、PDP）、其他元器件等子行業(yè)，集成電路（IC）是半導(dǎo)體技術(shù)的核心。

二、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)存在兩種商業(yè)模式

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有兩種商業(yè)模式，一種是IDM（IntegratedDeviceManufacture，集成器件制造）模式，另一種是垂直分工模式。1987年臺灣積體電路公司（TSMC）成立以前，只有IDM一種模式，此后，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化分工成為一種趨勢。出現(xiàn)垂直分工模式的主線因素是半導(dǎo)體制造業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)今IDM廠商仍然占據(jù)重要地位，重要是由于IDM公司具有資源的內(nèi)部整合優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢以及較高的利潤率。

出現(xiàn)垂直分工模式的重要因素有兩個：

一方面，半導(dǎo)體制造業(yè)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性特性，適合大規(guī)模生產(chǎn)。隨著制造工藝的進(jìn)步和晶圓尺寸的增大，單位面積上可以容納的IC數(shù)量劇增，成品率顯著提高。公司擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模會減少單位產(chǎn)品的成本，提高公司競爭力。

另一方面半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所需的投資十分巨大，淹沒成本高。一般而言，一條8英寸生產(chǎn)線需要8億美元投資，一條12英寸生產(chǎn)線需要12～15億美元的投資，并且每年的運(yùn)營保養(yǎng)、設(shè)備更新與新技術(shù)開發(fā)等成本占總投資的20%。這意味著除了少數(shù)實(shí)力強(qiáng)大的IDM廠商有能力擴(kuò)張外，其他的廠商主線無力擴(kuò)張。

正是在這樣的背景下，臺灣半導(dǎo)體教父張忠謀離開TI（德州儀器），在臺灣創(chuàng)建了TSMC，標(biāo)志著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)垂直分工模式的形成。TSMC只做晶圓代工（Foundry），不做設(shè)計。Foundry的出現(xiàn)減少了IC設(shè)計業(yè)的進(jìn)入門檻，眾多的中小型IC設(shè)計廠商紛紛成立，絕大部分是無生產(chǎn)線的IC設(shè)計公司（Fabless）。Fabless與Foundry的快速發(fā)展，促成垂直分工模式的繁榮。

1.IDM（IntegratedDeviceManufacture，集成器件制造）

商業(yè)模式分析

目前，全球重要的商業(yè)模式還是IDM。美國、日本和歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重要采用這一模式，典型的IDM廠商有Intel、三星、TI（德州儀器）、東芝、ST（意法半導(dǎo)體）等。IDM廠商的經(jīng)營范圍涵蓋了IC設(shè)計、IC制造、封裝測試等各環(huán)節(jié)，甚至延伸至下游電子終端。

IDM模式之所以領(lǐng)先，重要因素在于具有如下優(yōu)勢：

一方面，IDM公司具有資源的內(nèi)部整合優(yōu)勢。在IDM公司內(nèi)部，從IC設(shè)計到完畢IC制造所需的時間較短，重要的因素是不需要進(jìn)行硅驗(yàn)證（SiliconProven），不存在工藝流程對接問題，所以新產(chǎn)品從開發(fā)到面市的時間較短。而在垂直分工模式中，由于Fabless在開發(fā)新產(chǎn)品時，難以及時與Foundry的工藝流程對接，導(dǎo)致一個芯片從設(shè)計公司到代工公司的流片（晶圓光刻的工藝過程）完畢往往需要6－9個月，延緩了產(chǎn)品的上市時間。

另一方面，IDM公司的利潤率比較高。根據(jù)“微笑曲線”原理，最前端的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)與最末端的品牌、營銷具有最高的利潤率，中間的制造、封裝測試環(huán)節(jié)利潤率較低。根據(jù)花旗銀行2023年的市場調(diào)查，在美國上市的IDM公司平均毛利率是44%，凈利率是9.3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Foundry的15%和0.3%以及封裝測試公司的22.6%和1.9%。

最后，IDM公司具有技術(shù)優(yōu)勢。大多數(shù)IDM都有自己的IP（IntellectualProperty，知識產(chǎn)權(quán)）開發(fā)部門，通過長期的研發(fā)與積累，公司技術(shù)儲備比較充足，技術(shù)開發(fā)能力很強(qiáng)，具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

但一個成功的IDM公司所需的投入非常大。一方面，IDM公司有自己的制造工廠，需要大量的建設(shè)成本。另一方面，由于IC制程研發(fā)成本越來越高，IC設(shè)計成本大幅增長。ICInsights數(shù)據(jù)顯示，R&D費(fèi)用占銷售收入比重不斷增長?？傮w上，IDM的資本支出與Foundry相稱，卻遠(yuǎn)高于Fabless；IDM的研發(fā)投入占銷售收入比重比Fabless低，卻要遠(yuǎn)高于Foundry。所以，一個成功的IDM所需投入最大。

IDM的另一大局限就是對市場的反映不夠迅速。由于IDM公司的“質(zhì)量”較大，所以“慣性”也大，因此對市場的反映速度會比較慢?？偟膩砜矗捎诰哂匈Y源內(nèi)部整合、高利潤率以及技術(shù)領(lǐng)先等優(yōu)勢，IDM廠商仍然處在市場的主導(dǎo)地位，但I(xiàn)DM廠商所需的投入最大，對市場的反映也不夠迅速，所以要成為一個成功的IDM廠商并不容易。

2.垂直分工商業(yè)模式分析

垂直分工商業(yè)模式源于產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化分工，隨著分工的逐漸進(jìn)一步，形成了專業(yè)的IP（知識產(chǎn)權(quán)）核、無生產(chǎn)線的IC設(shè)計（Fabless）、晶圓代工（Foundry）以及封裝測試（Package&Testing）廠商。垂直分工模式中，直接面對客戶需求的只有Fabless廠商。Fabless為市場需求服務(wù)，IP核、Foundry以及封測公司為Fabless服務(wù)。

IP（知識產(chǎn)權(quán)）供應(yīng)商處在最上游，是一個快速發(fā)展的子行業(yè)。目前IC設(shè)計已經(jīng)步入SoC（系統(tǒng)級芯片）時代，一款SoC設(shè)計的芯片內(nèi)也許包含CPU、DSP、Memory、各類I/O接口等多個內(nèi)部單元，這些內(nèi)部單元在設(shè)計時都是以IP的形式集成在一起。由于大多數(shù)Fabless沒有足夠的精力和時間單獨(dú)開發(fā)IP，必須借助于IP供應(yīng)商的IP來加快產(chǎn)品設(shè)計和縮短面市時間，所以最近幾年IP供應(yīng)商成長不久。

目前國際IP市場的通用商業(yè)模式是基本授權(quán)費(fèi)（LicenseFee）和版稅（Royalty）的結(jié)合。設(shè)計公司一方面通過支付一筆不菲的IP技術(shù)授權(quán)費(fèi)來獲得在設(shè)計中集成該IP并在芯片設(shè)計完畢后銷售具有該IP的芯片的權(quán)利，而一旦芯片設(shè)計完畢并銷售后，設(shè)計公司還需根據(jù)芯片銷售平均價格（ASP）按一定比例（通常在1％~3%之間）支付版稅。通常IP廠商用收取的授權(quán)費(fèi)來支付IP開發(fā)成本、運(yùn)作成本和人員成本，而收取的版稅就是公司的贏利。

由于設(shè)計成本變得日益高昂，很多中小型設(shè)計公司面臨的風(fēng)險越來越大。IP廠商進(jìn)行了商業(yè)模式的變革，將由一些設(shè)計用仿真模型組成的設(shè)計套件部分（DesignKit）授權(quán)給設(shè)計公司，將GDSII部分（硬核）授權(quán)給Foundry廠商，以減輕設(shè)計公司的授權(quán)成本。有些IP廠商免費(fèi)提供部分設(shè)計套件，設(shè)計公司前期不用花一分錢就可以完畢前端設(shè)計仿真甚至后端布局布線工作，直到設(shè)計接近完畢時再考慮是否需要取得商業(yè)授權(quán)來完畢設(shè)計并量產(chǎn)，以減少設(shè)計公司的風(fēng)險。

對IP廠商而言，其IP核必須通過設(shè)計公司SoC驗(yàn)證平臺的測試以及Foundry的硅驗(yàn)證（SiliconProven），否則就無法進(jìn)入市場。

雖然IP供應(yīng)商的成長不久，但市場上成功的IP供應(yīng)商并不多，只有少數(shù)公司的銷售收入超過1000萬美元，并且IP市場的規(guī)模也較小。

重要因素有三個：

第一，真正擁有杰出或獨(dú)特IP的小型IP廠商往往被收購，不是被想運(yùn)用其IP促進(jìn)系統(tǒng)銷售（或者為了防止該技術(shù)落入競爭對手手中）的系統(tǒng)廠商收購，就是被希望擴(kuò)大規(guī)模的IP公司收購，如MIPS收購Chipidea、ARM收購Artisan；

第二，IP供應(yīng)商的營業(yè)收入僅占IP所產(chǎn)生的真實(shí)價值的一小部分，相稱大的一部分IP收入流向了擁有內(nèi)部IP部門的半導(dǎo)體公司，他們才是真正掌握核心技術(shù)的巨頭，如Intel、Qualcomm（高通）、TI（德州儀器）等；

第三，大部分專業(yè)IP廠商只能掌握中低端的IP，多數(shù)IP由于數(shù)量巨大而很難賣出高價。IC設(shè)計公司（Fabless）除了進(jìn)行IC設(shè)計還要負(fù)責(zé)IC產(chǎn)品的銷售。Fabless沒有自己的加工廠和封測廠，IC產(chǎn)品的生產(chǎn)只能依靠專門的代工廠（Foundry）和封裝測試廠商。此外，某些Fabless具有強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，擁有頂尖的IP核產(chǎn)品，IP授權(quán)費(fèi)和版稅成為其重要的收入來源，如Qualcomm。Foundry只專注于IC制造環(huán)節(jié)，不涉足設(shè)計和封測，不推出自己的產(chǎn)品，只為Fabless和IDM（委外訂單）提供代工服務(wù)，并收取一定比例的代工費(fèi)。封裝測試公司只專注于封測環(huán)節(jié)，為Fabless或者IDM提供封測服務(wù)，并收取一定比例的加工費(fèi)。

3.垂直分工商業(yè)模式內(nèi)部的合作與競爭

IP供應(yīng)商與Foundry的關(guān)系日益緊密。IP供應(yīng)商與Foundry之間形成了一種合作共贏的關(guān)系，雙方的合作可以提高各自的競爭力，未來的合作會更緊密，聯(lián)系會更密切。

Foundry與Fabless除了合作還會互相制衡。假如Fabless想要自建生產(chǎn)線來生產(chǎn)自己的芯片，那會遭到Foundry的抵制。而假如Foundry自己去做IC設(shè)計，那么Fabless就會心存疑惑——究竟自己的模型設(shè)計（PatternDesign）會不會被Foundry盜取使用，使得Foundry的吸引力減少，在產(chǎn)業(yè)低潮的時候就會被Fabless拋棄。

總之，在垂直分工模式內(nèi)部，IP供應(yīng)商、Fabless與Foundry之間雖然存在一些競爭，但以合作為主，未來的關(guān)系會更加密切。

三、兩種商業(yè)模式之間的競爭與合作

Fabless與IDM之間的競爭劇烈。Fabless與IDM廠商都要直接面對客戶，處在同一個競爭層面，兩者之間存在劇烈的競爭。相對而言，IDM的品牌優(yōu)勢更為明顯，有些IDM擁有強(qiáng)大的電子終端品牌，如三星、松下、索尼等，眾多Fabless廠商只能通過捕獲市場熱點(diǎn)并迅速推出產(chǎn)品制勝，也有少數(shù)技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大的Fabless可以立足研發(fā)，推出自己的差異化產(chǎn)品，成為細(xì)分子行業(yè)的龍頭。

Foundry與IDM之間的合作會更緊密。由于IC制造前期投入資金量較大，固定成本較高，假如一條生產(chǎn)線建立后不能進(jìn)行大量生產(chǎn)則無法收回成本。2023年以后，由于加工工藝和設(shè)備的成本直線上升，許多IDM廠商無法通過投資生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)收益，而Foundry可以通過為多家客戶代工同類型產(chǎn)品而獲益，在這種情況下，許多IDM廠商將制造環(huán)節(jié)外包給Foundry廠商。兩者的合作不僅可以分擔(dān)研發(fā)先進(jìn)工藝所需的費(fèi)用及所面臨的風(fēng)險，并且一旦一個新工藝投入量產(chǎn)，IDM和Foundry都能從中獲益。隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，建設(shè)IC制造生產(chǎn)線的固定成本將更高，IDM廠商將有更多的業(yè)務(wù)外包給Foundry，雙方的共同研發(fā)也會越來越進(jìn)一步，兩者之間的合作將更加密切。

四、兩種商業(yè)模式的進(jìn)入壁壘及風(fēng)險與收益關(guān)系

半導(dǎo)體行業(yè)重要的進(jìn)入壁壘涉及資金壁壘與技術(shù)壁壘。顯然，IDM的資金壁壘最高，F(xiàn)oundry次之，封測再次之，F(xiàn)abless的資金壁壘較低，IP核的資金壁壘最低。但I(xiàn)P核的技術(shù)規(guī)定最高，F(xiàn)abless與IDM次之，F(xiàn)oundry再次之，封測的技術(shù)壁壘最低。從面臨的市場風(fēng)險角度看，F(xiàn)abless與IDM都擁有自己的產(chǎn)品，直接面對客戶需求，因此所面臨的市場風(fēng)險較大，F(xiàn)oundry與封測公司只負(fù)責(zé)代工或者加工，不直接面對終端用戶，所以面臨的市場風(fēng)險較小。相相應(yīng)的，F(xiàn)abless與IDM的收益率較高，F(xiàn)oundry與封測公司的收益率較低。

四、各子行業(yè)的核心驅(qū)動因素分析

1.IP

產(chǎn)業(yè)的主線驅(qū)動因素是技術(shù)創(chuàng)新能力

IP核代表著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最尖端的技術(shù)，這些技術(shù)往往被少數(shù)公司掌握，形成技術(shù)壟斷。全球三大IP核供應(yīng)商ARM、MIPS和Synopsys占據(jù)一半以上的市場份額（僅指第三方IP市場，不涉及IDM、Fabless以及Foundry自有的IP）。并且，某個細(xì)分產(chǎn)品市場上往往只能容納一兩家中大型IP供應(yīng)商，如物理庫IP市場就只有ARM，其他IP供應(yīng)商想擠進(jìn)這個市場很難，除非掌握了更高級的技術(shù)，開發(fā)出全新的IP。所以，技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)的IP供應(yīng)商成功的也許性更大。

2.Fabless

的核心驅(qū)動因素是市場把握能力

與IDM相比，F(xiàn)abless的技術(shù)儲備與品牌影響力較弱，公司規(guī)模與資金更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及（除了很少數(shù)最大的Fabless），但是Fabless的優(yōu)勢是“快”，可以迅速對市場做出反映。所以，對Fabless而言，其核心驅(qū)動因素就在于對市場的把握能力?？梢詼?zhǔn)確掌握市場需求，并快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品上市的公司最有也許成功。亞洲最大的Fabless－－臺灣聯(lián)發(fā)科的成長經(jīng)歷就證明了這一點(diǎn)。

1997年聯(lián)發(fā)科成立，當(dāng)時市場尚處在CD-ROM時代，主流產(chǎn)品是速度為4倍速和8倍速的機(jī)型。聯(lián)發(fā)科抓住時機(jī)推出20倍速機(jī)型，橫掃整個CD-ROM市場，確立了自己的市場地位。進(jìn)入21世紀(jì)，DVD市場增長有放緩跡象，而手機(jī)市場高速增長。聯(lián)發(fā)科在2023年終成立手機(jī)業(yè)務(wù)部門，并在2023年推出自己的手機(jī)芯片。而當(dāng)時市場上主流的芯片公司是高通（Qualcomm）、德州儀器（TI）、飛思卡爾（Freescale）和英飛凌（Infineon），聯(lián)發(fā)科的產(chǎn)品沒有優(yōu)勢，于是聯(lián)發(fā)科推出了被業(yè)內(nèi)稱為“TurnKey”的全面解決方案，應(yīng)用聯(lián)發(fā)科方案的手機(jī)廠商只需要購買屏幕、攝像頭、外殼、鍵盤等簡樸部件就可以出品手機(jī)。

2023年，采用聯(lián)發(fā)科芯片的手機(jī)已經(jīng)占中國內(nèi)地銷售手機(jī)總量的40%。之后，聯(lián)發(fā)科又進(jìn)軍液晶電視芯片市場，在2023年前兩個季度的記錄中，聯(lián)發(fā)科的液晶電視芯片的市場份額已經(jīng)做到了全球第一?？梢?，準(zhǔn)確把握市場需求并迅速開發(fā)出適合市場需求的產(chǎn)品是Fabless的生存之道。Fabless對技術(shù)開發(fā)能力的規(guī)定也比較高。要縮短產(chǎn)品的面市時間（time-to-market），F(xiàn)abless必須有完善的SoC驗(yàn)證平臺并具有較強(qiáng)的IP融合能力，這就對Fabless的技術(shù)開發(fā)與整合能力提出較高的規(guī)定，所以，模型設(shè)計（PatternDesign）與技術(shù)整合能力對Fabless而言也是十分重要的因素。

3.Foundry

的核心驅(qū)動因素是低成本

Foundry根據(jù)IC設(shè)計廠商或者IDM的訂單生產(chǎn)硅晶圓，只專注IC制造環(huán)節(jié)，不管設(shè)計、封測以及產(chǎn)品銷售，所以單位成本是IC制造業(yè)的核心驅(qū)動因素。IC制造業(yè)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，容易出現(xiàn)規(guī)模壟斷。全球第一大代工廠臺灣積體電路公司優(yōu)勢明顯。

對Foundry而言，減少單位成本的重要途徑有：

一方面是通過增長生產(chǎn)線、擴(kuò)大產(chǎn)能。由于IC制造業(yè)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)能的擴(kuò)大可以減少單位成本。在IC制造業(yè)有一個潛規(guī)則，“只要舍得投資就也許成功”。如韓國在150mm（6寸）晶圓廠過渡到200mm（8寸）晶圓廠的世代交替中，集中投資建設(shè)8寸生產(chǎn)線，以9座8寸晶圓廠的產(chǎn)能優(yōu)勢，一舉取代日本，成為全球DRAM產(chǎn)業(yè)第一。

另一方面是通過提高制造工藝水平。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的工藝水平每隔一段時間就要進(jìn)行升級換代，晶圓尺寸方面，直徑從150mm（6寸）到200mm（8寸），再到如今的300mm（12寸），制造線寬方面，從0.13um到90納米、65納米，再到如今的45納米。工藝水平的提高可以減少晶圓的單位成本，如12寸硅單晶的面積是8寸硅單晶的2.25倍，只要制造設(shè)備的價格提高幅度低于2.25倍，理論上講就可以減少單位成本。Foundry必須跟上主流的工藝水平，否則辛勞得來的市場份額就也許被競爭對手搶占。所以，F(xiàn)oundry每年都要投入大量資金提高工藝水平無論是