2022年晶圆代工行业发展现状分析

1、2022年晶圆代工行业发展现状分析1. 成熟制程晶圆代工盈利能力较强晶圆代工为半导体产业链重要环节。半导体行业的生产模式主要有两种：1）IDM 模式，集 IC 设计、制造与封装测试为一体，2）Fabless +Foundry，专注设计无工厂+ 晶圆代工。对于先进制程，Foundry 能够通过集中资源来负担开发先进制程产生的资本 开支，因此将代工业务委任给 Foundry 可降低 Fabless 设计的准入门槛；对于成熟制 程，对于小批量的产品，Foundry 也有强需求。长期来看，功率器件、分立器件等产品、 对于少量多样的需求使在厂商扩大到一定规模后倾向于选择 IDM 模式。国产份额持续提升，

2、华虹为中国大陆第二大纯晶圆代工厂。根据 IC Insights 数据， 从全球晶圆代工竞争格局来看，台积电是晶圆代工行业的主要玩家，保持 50%以上的营 收市场份额。华虹半导体作为中国大陆领先的晶圆代工企业，市场份额连年保持稳定， 营收仅次于中芯国际位列中国大陆第二，据 TrendForce 统计，2021 年第二季度华虹集团市场份额上升至 2.6%，全球排名第六。展望未来，受益于晶圆代工产能向亚洲迁移、 旺盛的市场需求及华虹自身的扩产规划，公司营收市占率有望进一步提升。制程缩小，难度增加，台积电引领先进制程工艺。28nm 是关键的技术节点，将工 艺大致区分为先进制程和成熟制程。在先进制程领域

3、，22nm 节点 FinFET 工艺的推出 带来了架构变革，14nm 节点带来了整合优势。但随着制程缩小，逼近摩尔定律极限， 研发的技术难度与投入成本都大幅上升，台积电凭借其积累多年的技术和规模优势在先 进制程领域占有领先地位，已将工艺节点推进到了 5nm 水平。先进工艺资本开支高，专攻成熟制程为企业提升盈利能力的选择。全球生产 28nm 以下先进制程的纯晶圆代工厂以台积电为主、IDM 模式以三星和英特尔为主，生产 28nm 以上成熟制程的厂商则包含联华电子、中芯国际、华虹半导体等多家纯代工企业。从资本支出看，工艺布局广、注重研发先进制程的台积电资本开支连年保持在高位， 主要用于 7nm 以下

4、先进制程开发，2020 年高达 186.2 亿美元；而专攻成熟制程的华虹 半导体资本开支相对较低，2020 年仅为 10.9 亿美元，为台积电的 5.8%，能够更好地 支撑盈利能力。2021Q3 华虹资本开支为 2.5 亿美元，其中 2.2 亿美元用于华虹无锡， 主要用于 12 英寸 65/55nm 制程的扩充，根据第二季度业绩会的披露信息，公司计划于2021 年对 12 英寸总投入约 13 亿美元。图：部分代工厂资本开支对比（亿美元）2. MCU、功率需求旺盛，成熟制程晶圆代工持续增长晶圆代工行业需求整体稳步增长，功率等细分下游增速亮眼。格罗方德招股书数据 显示，2020 年全球半导体市场空

5、间约 4660 亿美元，晶圆代工市场约 740 亿美元。根 据 IC Insight 和集邦咨询的统计，全球晶圆代工行业自 2014 年以来持续维持增长态势， 2020 年以来，由于全球电子产品供应链出现芯片荒，晶圆厂加速了扩产进度，行业规 模增速提升，预计 2022 年晶圆代工市场规模增速达 13%以上。华虹半导体按技术平台划分，营收可分为嵌入式非易失性存储、分立器件、逻辑与 射频、模拟与电源管理、独立式非易失性存储器五类。#嵌入式非易失性存储：非易失性存储器是指当电流关掉后，所存储的数据不会消失的存储器，而嵌入式非 易失性存储器是指用于满足各种嵌入式系统应用程序的小型芯片。嵌入式非易失性存

6、储 器主要用于微控制器（MCU）和智能卡两大应用。智能卡是指内嵌有微芯片的塑料卡，可自行处理数量较多的数据而不会干扰到主机 的工作，适应于端口数目较多且通信速度需求较快的场合。智能卡的主要下游应用为 SIM 卡、社保卡、国民身份证等等。2014 至 2020 年，全球智能卡芯片市场规模从 28.1 亿美元增长至 33.6 亿美元。据沙利文预测，2021 年全球智能卡芯片市场规模将增至 34.8 亿美元，并且在 2021-2023 年继续稳步增长。MCU 是微控制单元，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数 器、USB、A/D 转换等周边接口，甚至 LCD 驱动电路都整合在单一芯片

7、上，形成芯片 级的计算机。MCU 主要下游应用为遥控器、家电和智能仪表等。2015 年到 2020 年全球 MCU 市场规模从 159.5 亿美元增长到 206.9 亿美元，出货量增长至 360.65 亿颗。 据 IC Insight 预测，MCU 市场会维持增长，预计 2021 年和 2022 年分别达到 220.8 亿美元 和 238.8 亿美元，同比增长 6.7%和 8.1%。 MCU 根据总线或数据暂存器的宽度可以分为 4 位、8 位、16 位、32 位等。16 位 MCU 因为其具有比 8 位更高的性能和比 32 位更快的响应时间和更低的成本，可应用 于 IC 卡、工业控制应用、汽车

8、电子等众多领域而发展迅速。随着汽车电子渗透率的提升，汽车电子在 MCU 市场规模中的占比也在不断升高。 ECU（Engine Control Unit），即发动机控制单元，特指电喷发动机的电子控制系统。 但是随着汽车电子的迅速发展，ECU 定义也发生了变化，变为 Electronic Control Unit， 即电子控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统。常见的 ECU 有导航 ECU、安全气囊 ECU、引擎 ECU、电动车窗 ECU、悬吊系统 ECU 等。在汽车向智能化发展的过程中， 对安全环保的要求越来越高，因此行业对 MCU 的需求增长将依旧迅猛。#功率：功率半导体器件又称电子电力器件，

9、是主要用于电力设备的电能变换和控制电路方 面大功率的电子器件。功率半导体主要用于保证电子设备的正常运行并起到有效的节能 作用。按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，功率半导体器件可被分类 为半控型器件、全控型器件和不可控器件，主要有功率 IC、MOSFET、IGBT、功率二 极管/整流桥等。2020 年功率半导体的下游应用领域主要有工业控制、消费电子、汽车 电子、计算机、网络通信，其中工业控制、消费电子、汽车电子占据了 60%以上的市场 空间。汽车中功率半导体主要应用在引擎控制、灯控制、电动机驱动、制动控制等。随着 新能源汽车的快速发展，功率半导体在汽车半导体中的价值占比越来越高。据

10、半导体行 业观察的统计，在传统燃油汽车中半导体价值 450 美元，功率器件为 50 美元；而由于新能源汽车电池动力模块都需要功率半导体，按照纯电动汽车半导体单车价值 750 美元 计算，功率半导体单车价值量约为 455 美元。随着新能源汽车市场的进一步扩大，功率 半导体的需求将持续提升。#模拟/电源管理：模拟芯片是集成的模拟电路，用于处理模拟信号。外界信号经传感器转化为电信号 后，是模拟信号，在模拟芯片构成的系统里进行进一步的放大、滤波等处理。处理后的 模拟信号既可以通过数据转换器输出到数字系统进行处理，也可以直接输出到执行器。 全球模拟芯片市场从 2013 年的 401 亿美元增长到 202

11、0 年的 563 亿美元，据前瞻产业 研究院预测，2021 年将增长到 612 亿美元。电源管理芯片属于模拟芯片的一种，在电子设备系统中担负对电能的变换、分配、 检测及其他电能管理的职责。主要负责识别 CPU 供电幅值，产生相应的短矩波，推动 后级电路进行功率输出。电源管理芯片的增长驱动力主要来自应用领域规模的增长和新 兴应用场景扩展。新能源汽车的发展带动了车规级芯片的需求，5G 手机的出货量不断 增长也带来了需求增量；而随着物联网的进一步发展，连接设备数量将持续增长。#逻辑/射频：图像传感器是利用感光单元阵列和辅助控制电路将光学信号转变为电学信号的一种常见传感器。图像传感器的主要工作原理为利

12、用感光二极管实现光电信号的转换，再 对感光单元输出的电学信号进行加工处理，从而实现对色彩、亮度等光学信息的感知与 处理。CIS 指 CMOS 图像传感器，是一种典型的固体成像传感器。全球 CIS 市场规模逐步增长，2020 年全球市场规模达到 175.5 亿美元。根据沙利 文预测，2021-2024 年 CIS 市场将继续增长，预计到 2024 年市场达到 238.4 亿美元。 以 8 寸晶圆和 1/1.3 英寸的 CIS 为例，每片晶圆平均可切割出约 370 颗 CIS；2020 年 全球 CIS 产量为 70.8 亿颗，根据 IC Insights 预计，CIS 总出货量将以 14.9%的

13、复合年 增长率增长，从 2020 年的 67 亿颗增长到 2025 年的 135 亿颗，需求旺盛，供给紧张。 智能手机占据了 CMOS 图像传感器的很大一部分。手机摄像头像素的提升，推动 了 CIS 需求量的增长。根据 Frost&Sullivan 的统计，2016 年以来，5M 至 13M 像素摄 像头已经逐步占据主导地位，同时 13M 至 48M、48M 像素以上摄像头也在飞快发展。图：全球手机摄像头细分市场规模（亿美元）3. 淡化缺芯影响，下行周期影响有限“缺芯潮”下代工厂营收增速回暖，毛利率保持稳定。自 2020 年下半年以来，缺芯 困局已延续至今，波及面也呈现扩大趋势。我们选取台积电

14、、中芯国际、联华电子、华 虹半导体四家公司作为参考，产能紧张周期下，2021Q2 四家公司营收环比增速均超 10%，中芯国际业绩显著高增，营收同比增速达 43.2%；台积电营收超原指引上限，同 比增速达 19.8%；联华电子营收同比增速为 15.3%，主要受益于消费者和计算相关应用； 华虹半导体营收同比增速达 53.59%。同时，行业毛利率向好，保障盈利能力。台积电 毛利率领跑行业水平，将毛利率目标维持在50%；2021Q3华虹半导体毛利率达27.1%， 紧跟中芯国际和联华电子。半导体行业的周期变动取决于四个因素：1）需求端消费意愿；2）供给端产能；3） 技术创新能力；4）上下游成本。由于疫情

15、影响与供需结构失衡，芯片产业链供需关系 持续紧张，晶圆代工产能不足，芯片交货周期大幅延长。我们认为 2021 年半导体行业 的主要扰动因素有结构性缺货、疫情的反复、地缘政治、经济的不稳定性。根据 IDC 预 计，伴随产业链各环节产能加速扩张，芯片短缺将在 2021 年第四季度缓解，行业将在 2022 年年中达到平衡，2023 年或将出现产能过剩。下行周期盈利能力有所削弱，华虹受影响幅度最小。复盘上一轮半导体景气周期， 我们发现行业从 2018 年 Q1 开始出现下行，为期一年左右，中美贸易摩擦推动的国产 化浪潮改变了行业小周期。在下行周期内，由于 1）智能手机市场出现疲态，存储器进入下行周期，导致晶圆 ASP 下滑约 15%；2）资本开支的扩张，致使行业毛利率从高点 平均下滑 7%-10%；而华虹半导体通过专攻成熟制程将资本开支维持在低位以及优化特 色工艺产品结构承受住了下行压力，如引入高压功率器件提升整体 ASP，因而净利率下 滑相对幅度最小（后续华虹的毛利率下滑主要源于十二寸线的扩产，而非行业周期因素）， 2018 年 Q4 甚至较 Q1 出现了上升。下行周期行业产能利用率维持高位，ASP 下滑有限。尽管行业预计 2022 年中开始 景气度有所下滑，但成熟制程产能依旧满载，复盘本轮半导体景气周期，我们认为重要 支撑因素有 1）疫情催生宅经济、云