关于国产半导体(设备芯片光刻机蚀刻机封装材料等)
关于国产半导体(设备、芯片、光刻机、蚀刻机、封装、材料等)
2021全球半导体设备市场规模创1026亿美元新高,大陆需求全球占比第一(28.9%);但同时我国的芯片自给率低,国产替代仍有很大的空间。为了不被欧美"卡脖子",国内政策和资金齐力支持,举国攻坚半导体尖端技术,国内半导体产业迎来黄金发展期。
半导体产业链由上至下主要经历从设计、制造、到封测三大环节,而这个过程中又需要半导体设备及材料两大关键支撑
设计 :根据需求来设计和模拟芯片,再将设计版图移交给中游制造商。该环节轻资产且高毛利,但对人才和技术要求最高,是国内最受掣肘的环节,但也最具投资价值。制造 :根据设计版图,制造厂商会在硅片基板上制作出所设计的集成电路。此环节工艺复杂苛刻,因此资产重,对设备要求高,大陆的目前制程落后了3代。封测 :制造完成后需要经过切割、封装、测试等步骤,组装成最终成品。这个环节门槛低、毛利低、国产化程度最高,订单量严重依赖上游需求。
芯片出厂后,被广泛应用至汽车、通信等领域,大大提升了人们日常生活的便利性。接下来将分三个环节来看半导体的细分领域的重点企业。部分核心标的和国产化率数据:
一、半导体设计
从半导体终端产品的用途来看,分为四大类,其中集成电路占绝大部分(下图),分立器件还包含了IGBT和MOSFET。
集成电路
EDA软件:电子设计自动化
随着技术快速迭代,易错的人工设计早早被抛弃,取而代之的是电子设计自动化,即EDA软件。EDA是芯片最核心的技术,被称为"芯片之母"。目前垄断世界市场份额的三大巨头为Synopsys、Cadence和西门子EDA,大陆只有华大九天、概论电子、广立微等十余家EDA公司,占全球市场份额2%左右,2018年才仅0.8%,实现点对面的突破。下游终端的高景气以及我国半导体其他环节的发展为本土EDA企业崛起提供了土壤。华大九天 :与概伦电子、广立微均为EDA上市新股,借助资本力量加速发展,潜力巨大。华大九天与其他几家企业,凭借部分领域的全流程工具或在局部领域的领先优势,位列全球EDA行业的第二梯队(下图)。华大九天致力于提供模拟电路设计全流程EDA工具系统,已成为国内规模大、产品线完整、综合技术实力强的EDA企业。概伦电子 :是具备国际竞争力的大规模高精度集成电路仿真、高端半导体器件建模、半导体参数测试解决方案厂商。广立微 :属于制造类EDA企业,主要针对Foundry厂商的测试芯片设计。
存储芯片
存储器 是全球半导体市场中占比最大的板块,技术发展较为成熟,其中最核心的存储芯片具有产品同质化、市场高度集中的特点。存储芯片的全球龙头是韩国三星,国内龙头为兆易创新,其NOR FLASH闪存芯片已成为全球第三;北京君正通过收购了北京矽成,成为新能源车发展下国内稀缺的汽车存储芯片龙头,全球第二;国科微是为数不多的全国产固态存储芯片厂商。
主要标的:兆易创新、北京君正、国科微、紫光国微、深科技、澜起科技
CPU - 中央处理器
CPU是电子设备控制与运算的核心,负责解释指令、处理数据。英特尔是全球CPU绝对龙头,占据了超80%的份额,其次是AMD。国内也有6大CPU厂商,分别是华为鲲鹏、海光(中科曙光)、兆芯、龙芯、飞腾(中国长城)、申威(军用CPU)。但大多使用的是日本ARM的指令集,并且基本上在海外生产,拥有较强自主性的厂商均未上市。目前国产CPU总体情况依然是重度依赖欧美,亟待突破。
主要标的:中科曙光、澜起科技、中国长城
GPU - 图形处理器
图像处理芯片,配合CPU分担运算工作,大多CPU自带CPU集成,因此也由INTEL,Nvidia,ADM等垄断。
景嘉微 :国产GPU唯一龙头,国内唯一自主研发GPU并用于商用的企业,被称为中国版英伟达。广泛应用于军工行业,未来将打开民用市场空间。
MCU - 微控制器
是把CPU的频率与规格做适当缩减的单片机,过去名声不显,直到2020年才出现了变数。因为MCU是汽车电子控制单元(ECU)的重要组成部分,也被称之为汽车的"大脑",被广泛用于汽车之中,每辆传统汽车平均用到70颗以上MCU,智能汽车则超300颗。2021年出现的"芯片荒",主要就是车用MCU,因毛利率相对较低,且技术要求严格,产能易受到消费电子需求挤压。
兆易创新(MCU龙头)、中颖电子、北京君正
FPGA - 半定制专用集成电路
一种特殊的逻辑芯片,可以每隔几秒就改变芯片上的运行硬件设计,而像CPU、ASIC等芯片则在出厂的时候就已经固化,无法进行改变。因此FPGA非常灵活,具有现场可编程性,适用于人工智能驾驶等运算越来越复杂的应用场景。国际市场处于双寡头龙头,国产FPGA龙头复旦微电、安路科技已先后登录资本市场,紫光国微覆盖了高、中、低端市场应用需求,可以重点关注未来发展。
复旦微电 :公司从2004年就开始进行FPGA的研发,陆续推出百万门级和千万门级 FPGA。复旦微是国内最早推出亿门级产品的厂商,填补了国产高端 FPGA的空白,目前公司基于28nm工艺制程的FPGA产品已多达数十款。
其他相关标的:安路科技、紫光国微、华润微
触控与指纹识别芯片
顾名思义,广泛应用于手机的指纹识别。龙头汇顶科技,但随着人脸识别的应用,以及消费电子市场日渐饱和,昔日的十倍大牛股已成昨日黄花。
射频前端芯片
是5G通信升级的"核芯",芯片架构包括接收通道和发射通道两大部分,由滤波器、低噪声放大器、功率放大器、射频开关等核心元器件构成。随着华为5G的商用,国内海思、MTK(台)、紫光展锐等厂商有望挤进第一梯队,实现国产替代。不过5G不是近期热点,前两年的过度炒作使得射频芯片陆续量产也未能提振股价。
相关标的:卓胜微、韦尔股份、信维通信、麦捷科技
模拟芯片
模拟芯片有别于前面8种数字芯片。模拟芯片使用周期较长,工艺制程要求低,价格相对便宜;而数字芯片生命周期1-2年,平均成本高。因为全球产品众多,德州仪器、亚德诺等五家形成稳定的寡头垄断,目前仅有少数国内厂商拥有成熟自主模拟IC制造工艺。
相关标的:圣邦股份(龙头)、思瑞浦(高性能模拟芯片)、韦尔股份、卓胜微、华润微、闻泰科技等
其他芯片 :SOC芯片:晶晨股份、瑞芯微、全志科技;安防芯片:龙头富瀚微;安全芯片:国民技术光电子器件利用半导体材料光电转换的效应特性,制成了发光二极管(LED)、miniLED。中国福建是全球主要的LED芯片产地。
相关标的:三安光电(龙头)、光迅科技、华灿光电、南大光电等 分立器件(功率半导体)分为功率器件与小信号器件(占比小不讨论),功率器件又以二极管、IGBT和MOSFET为主(79%,上图)。国产渗透率IGBT
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