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科技行业专题报告:2023·半导体未来十大产业趋势预测

电子设备2023-01-23浙商证券南***
科技行业专题报告:2023·半导体未来十大产业趋势预测

2023年1月20日2023·半导体未来十大产业趋势预测行业评级:看好证券研究报告分析师陈杭邮箱chenhang@stocke.com.cn证书编号S1230522110004研究助理安子超邮箱anzichao@stocke.com.cn电话18611396466——【浙商科技·行业专题报告】 添加标题95%投资要点2站在当前时点,我们认为半导体板块基本面最差的阶段已经过去。按照历史规律,股价会对库存拐点和价格拐点反应。因此我们看多2023年消费芯片的库存拐点和国产半导体的国产化率拐点行情,并提出对2023年半导体产业发展的十大预测:➢预测一:成熟工艺将成为国内晶圆厂扩产主力军;➢预测二:全球半导体产业政策进入密集区;➢预测三:Chiplet将成为跨越制程鸿沟的主线技术;➢预测四:FD-SOI将为国内开启先进制程大门提供可能;➢预测五:RISC-V将引领国产CPU IP突破指令集封锁;➢预测六:反全球化持续,中国半导体内循环开启;➢预测七:终端厂商及设计公司向产业链前端渗透;➢预测八:智能座舱将成为电车智能化主战场;➢预测九:芯片去库存继续推进,周期拐点已至;➢预测十:国产化5.0推进,建立中国半导体生态系统。 风险提示31、中美贸易冲突加剧;2、终端需求疲软;3、晶圆厂扩产不及预期。 目录C O N T E N T S成熟工艺将成为国内晶圆厂扩产主力军0102全球半导体产业政策进入密集区403Chiplet将成为跨越制程鸿沟的主线技术04FD-SOI将为国内开启先进制程大门提供可能05RISC-V将引领国产CPU IP突破指令集封锁反全球化持续,中国半导体内循环开启0607终端厂商及设计公司向产业链前端渗透08智能座舱将成为电车智能化主战场09芯片去库存继续推进,周期拐点已至10国产化5.0推进,建立中国半导体生态系统 预测一:成熟工艺将成为国内晶圆厂扩产主力军5TrendForce集邦咨询显示,2021年晶圆代工厂中,成熟制程仍占据76%的市场份额。2022年全球晶圆代工厂年增产能约14%,其中十二英寸新增产能当中约有65%为成熟制程(28nm及以上)。以全球视角来看,成熟工艺仍是主流:1、全球视角:世界三大晶圆代工巨头(台积电、联电、格芯),成熟工艺约占总产能的74%。•①台积电:成熟工艺约占产能的64%,占销售额的34%。预计台积电产能为120万片/月(12英寸),16nm/7nm/5nm的产能约为13.7/17.8/12.0万片,先进制程产能约为43.5万片/月,占比36%。到2025年其成熟和专业节点的产能将扩大50%。•②联电:放弃先进制程,专注成熟工艺。联电在2018年宣布不再投资12nm以下的先进制程,自此专注在成熟工艺扩大市场。目前联电产能为40万片/月(12英寸),全部集中在成熟工艺。此外,公司于21年投入约36亿美元扩大28nm芯片产能。•③格芯:成熟工艺产能约占83%,退出10nm以下先进制程。格芯于2018年宣布退出10nm及以下的先进制程的研发,目前拥有的先进制程为12nm。预计目前格芯产能约为20万片/月(12英寸),拥有先进制程的纽约fab8约占17%。2、目前国内晶圆厂扩产聚焦在成熟工艺,需求大、供给足、成本性价比高。•①需求:成熟制程能覆盖除智能手机以外的绝大多数应用场景,更是电动汽车、智能家电的芯片主力军。•②供给:在光刻机方面,美国芯片法案对中国芯片制造的重点在刚需高端EUV光刻机的先进制程,即14nm及以下的fab、18nm的DRAM、128层的NAND。而目前成熟制程应用的DUV光刻机由日本、欧洲掌握,美国的影响力有限。•其他设备方面,北方华创、中微、盛美、拓荆、华海清科、芯源微、万业、精测等国内半导体设备厂商的产品满足成熟工艺的标准,产品管线覆盖除光刻机外的所有领域,产品性能得到持续验证,半导体设备国产化率不断提升。•③成本/工艺:随着先进制程不断演进,制造工艺的研发和生产成本逐代上涨,高涨的技术难度和成本高筑进入壁垒。•结论:成熟工艺作为芯片需求的主力节点,并且在CHIPLET异构集成的大潮下,部分先进工艺可以用成熟工艺+先进封装来实现。另外由于目前国产设备材料的技术发展阶段的条件约束,且我国的成熟工艺产能仍大面积依靠进口,后续国内的扩产主力就是基于国产可控技术的成熟工艺。资料来源:集邦咨询,各公司官网,浙商证券研究所 预测一:成熟工艺将成为国内晶圆厂扩产主力军6总产能【12英寸】先进工艺14nm及以下成熟工艺28nm及以上成熟工艺产能占比120万片/月76万片/月44万片/月64%40万片/月40万片/月——100%20万片/月16.7万片/月3.3万片/月83%180万片/月133万片/月47万片/月74%联电格罗方德台积电合计S U M资料来源:各公司官网,浙商证券研究所 预测二:全球半导体产业政策进入密集区7中国在全球半导体产业中仍为“追赶者”姿态,根据SIA,2021年半导体行业格局(按产值)为美国(46%)、韩国(21%)、日本(9%)、欧洲(9%)、中国台湾(8%)、中国大陆(7%)。随着半导体行业走向成熟以及竞争环节产生剧变,全球半导体产业政策也进入密集区,政策主要围绕“强化自身供应链”和“加强研发力度”两条主线:1、美国(“芯片法案”,2022年8月):维持技术优势,吸引全球芯片制造龙头在美建厂•具体政策:未来五年向半导体行业提供约527亿美元的资金支持,并为企业提供价值240亿美元的投资税抵免;提供约2000亿美元的科研经费支持。此外,美国加入“中国护栏”条款,禁止获得联邦资金的公司在中国大幅增产先进制程芯片。2、欧洲(“芯片法案”,2022年2月):加紧先进技术突破,抢占全球市场份额。•具体政策:向半导体行业投入超过430亿欧元公共和私有资金。其中,110亿欧元将用于加强现有研究、开发和创新。从长期目标来看,在2030年将欧洲半导体市场份额从2021年的9%提升至20%。3、日本(“半导体援助法”,2022年3月):财政预算加码,设备补助提升。•具体政策:只要申请企业提出的生产计划符合“持续生产10年以上”、“供需紧绷时能增产应对”等条件,最高将可获得设备费用“半额”的补助金。此外,日本2021财年预算修正案显示,约在半导体行业投入7740亿日元(约合人民币423亿元)。4、韩国(“K半导体战略”,2021年5月):扩大扶持力度,本土企业自强。•具体政策:未来十年,包括三星电子和SK 海力士在内的153家企业将在本土半导体业务上投入4510亿美元,资金来自政府支持一揽子计划、税收优惠和企业投资承诺的组合。长期计划,韩国在2030年成为综合半导体强国,主导全球供应链。5、中国台湾:(“产业创新条例”,2023年1月):政策主要集中在税收抵免方面。•具体政策:关键地位企业前瞻创新研发支出的25%可以抵税,购置先进制程全新机械或装备费用的5%可以抵税,且不设上限。资料来源:SIA,浙商证券研究所 95%预测二:全球半导体产业政策进入密集区8资金扶持研发创新吸引投资2021年市场份额527亿美元未来五年25%投资税抵免2000亿美元未来五年46%美国430亿欧元至2030年——110亿欧元至20309%7740亿日元2021财年设备采购最高半额补助金产学研结合9%4510亿美元未来十年政企联合设备10%-20%资本开支6%可以抵税研发支出40%-50%可以抵税21%——先进设备采购5%可以抵税研发支出25%可以抵税8%欧洲日本韩国中国台湾资料来源:SIA,浙商证券研究所 添加标题95%预测三:Chiplet将成为跨越制程鸿沟的主线技术9Chiplet将满足特定功能的裸芯片通过Die-to-Die内部互联技术,实现多个模块芯片与底层基础芯片的系统封装,实现一种新形势的IP复用。Chiplet不仅是延续后摩尔时代的关键,也是国内布局先进制程的解决方案之一,将成为未来行业发展的主线:1、Chiplet是延续后摩尔时代,解决产业发展难题的关键所在•Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率:在高性能计算、AI等方面的巨大运算需求,使得整个芯片晶体管数量暴涨,芯片的面积也不断增大,固有不良率带来的损失增大。而Chiplet可以切割成独立小芯片,有效改善良率,降低不良率带来的成本增长。•Chiplet可以降低设计的复杂度和设计成本:如果将大规模SoC按不同模块分解成芯粒,做到类似模块化设计,可以重复利用在不同的芯片产品中。这样可以大幅降低设计难度和成本,并且有利于后续产品的迭代,加速产品上市周期。•Chiplet可以降低芯片制造成本:SoC中主要是逻辑计算单元依赖于先进制程提升性能,Chiplet化后可以根据不同的芯粒选择合适的制程,分开制造,再用先进封装进行组装,极大的降低了芯片的制造成本。2、Chiplet是国内突破技术封锁,布局先进制程的重要方案•按性能分,芯片分为三种:•【能用】芯片:135-28nm,对应3G手机、家电、消费电子产业•【够用】芯片:14-7nm含chiplet,对应4G手机、L2辅助驾驶、普通座舱•【好用】芯片:7-2nm的尖端工艺,对应5G手机、L5无人驾驶、高级座舱•美国芯片法案的目的是将中国卡在能用芯片中,而为了实现从能用到够用的进阶,有三种途径:(1)延续摩尔定律的原生非A硅制程;(2)转换到第三/四代半导体材料;(3)超越摩尔的Chiplet(【成熟工艺】+【Chiplet】=【先进工艺】)。•总结:面对美国的科技封锁,未来三年中国半导体突破的重心在于突破【能用】(在135-28nm建立去A线产能)和【Chiplet】(基于28nm,在基站、服务器、智能电车领域建立等效14/7nm性能,牺牲一定的体积和功耗)资料来源:芯智讯,浙商证券研究所 预测三:Chiplet将成为跨越制程鸿沟的主线技术10能用能用够用好用13590nm6545nm28nm14nm7nm5nm3/2nm=++==123芯粒芯粒美国芯片法案ChipletChiplet芯粒+=功率模拟数字4G基站服务器L2++CPUGPUFPGAAI演算基带5GAI智能座舱L4+智驾智能电车、无人驾驶智能座舱、VRARMR人工智能、5/6G手机+资料来源:芯智讯,浙商证券研究所 添加标题95%预测四:FD-SOI将为国内开启先进制程大门提供可能11随着5G通信、智能驾驶、人工智能等潮流兴起,SOI技术凭借高性能、低功效的优势,带动SOI硅片需求量大幅增加。基于SOI材料的FD-SOI是先进工艺(28nm以下)两大技术路线之一,也是国内突破先进工艺的方案之一:1、基于SOI的两大技术路线:RF-SOI技术用于5G射频芯片,FD-SOI开启28nm以下先进制程•RF-SOI(射频绝缘体上硅):相较于传统的GaAs和SOS技术,不仅成本更低、集成度更高,还发挥了SOI材料结构的优势,所实现的器件具有高品质、低损耗、低噪声等射频性能,主要用于制造智能手机和无线通信设备上的射频前端芯片。•FD-SOI:FinFET和FD-SOI是发展先进工艺(28nm以下)的两大解决方案。FinFET技术路线的先进工艺带来了工艺复杂、工序繁多、良率下降等问题,使得在28 nm以下制程的每门成本不降反升。FD-SOI技术路线逐渐得到业界关注。•理论上,利用DUV光刻机制造的FD-SOI产品,可以达到与采用EUV光刻机制造的FinFET产品相当的性能。2、材料:核心技术由法国Soitec掌握,中国大陆加快追赶步伐•国外:300mm的SOI硅片核心技术由法国Soitec掌握,日本信越化学、SUMCO、中国台湾环球晶圆等少数企业具备生产能力。•国内:沪硅产业旗下子公司获得Soitec技术授权,公司于2022年2月完成50亿定增,其中20亿元投入高端硅基材料研发。项目完成后,沪硅产业将建立300mm高端硅基材料的供应能力,并完成40万片/年的产能建设,加快在SOI领域的追赶步伐。3、代工:工艺由格罗方德、意法半导体、三星等主导•意法半导体于2012年推出了28 nmFD-SOI工艺平台,并于20

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