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中芯国际研究报告成熟制程持续加码,工艺平

来源:平板车 时间:2023/1/8

(报告出品方/作者:招商证券,鄢凡,曹辉)

一、全球第五大代工龙头,高景气行情下实现高速增长

1、背靠大基金与国资委,中芯国际为全球第五大、中国大陆第一大代工龙头

中芯国际是全球第五、中国大陆第一大晶圆代工龙头。中芯国际成立于年,自设立以来一直从事晶圆代工业务,年登陆港交所和纽交所,年从纽交所退市,年登陆科创板。年公司完成8英寸生产基地建设,年北京12英寸生产基地投产;年公司实现28nm量产,并于年实现14nmFinFET的量产。截至21Q4,公司已实现每月62.1万片(折合8英寸)产能,季度出货量.34万片(折合8英寸)晶圆。从TrendForce公布的全球代工厂21Q3营收数据来看,公司位于全球晶圆代工厂第五、中国大陆第一,在全球纯晶圆代工厂中排名第四。

国家和地方资本助力中芯国际发展。截至21H1末,公司在香港发行的股份占总股本约75.5%,绝大部分于香港上市的股份由香港中央结算(代理人)有限公司持有,香港中央结算(代理人)有限公司持有中芯国际56.72%股份,为第一大股东;大唐控股公司年入股,目前持股比例为10.79%;大基金通过全资孙公司鑫芯(香港)投资间接持股7.81%,同时通过大基金二期直接持股1.61%;上海市国资委通过上海国盛间接持股7.35%股份。中芯国际虽然无实控人,但背后拥有国家大基金和上海国资委助力,另外众多大型国企持股也为中芯国际长期发展注入动力。

中芯国际在北京、天津、上海、深圳四地全资+合资共有6座代工厂达产,同时兴建中芯京城、上海临港、中芯深圳(12寸)三条新产线。

1)全资代工厂:截至21Q4,公司共有3座全资代工厂,分别为上海一座8寸产线、天津一座8寸产线和北京一条12寸产线,成立时间较早,均在年及之前;

2)合资代工厂:截至21Q4,中芯国际旗下拥有3座合资代工厂,分别位于深圳、北京和上海。①中芯深圳8寸:中芯深圳于年由中芯控股、中芯集电和深圳重投合资成立,建立了华南地区第一条8寸产线,并于年达产;②中芯北方12寸:中芯国际和北京市政府合资成立中芯北方,成立于年7月;③中芯南方FinFET:中芯控股和国家大基金、上海国资委于年成立中芯南方,专注于14nm及以下先进制程,年,国家大基金(二期)和上海集成电路产业投资基金(二期)加入,中芯南方注册资本增至65亿美元;

3)建设/规划中代工厂:中芯国际规划于北京、深圳、上海建设3座合资12寸代工厂。①中芯京城12寸:年,中芯国际和北京亦庄国际投资发展公司及国家大基金二期合资成立中芯京城,中芯京城首期项目计划投资76亿美元,预计年投产;②中芯深圳12寸:年3月,中芯国际与深圳市政府签订合作框架协议,由子公司中芯深圳开展12寸产线建设活动,重点面向28nm及以上制程,项目总投资约23.5亿美元,预计下半年投产;③上海临港12寸:年9月,中芯国际和上海临港自贸区管委会签署合作框架协议,成立合资子公司,项目总投资约88.7亿美元,面向28nm及以下制程,规划产能为10万片/月。年初,上海临港项目破土动工。

中芯国际历史上部分高管和核心技术人员拥有台积电背景,正因为如此,其成立早期曾陷入与台积电专利诉讼纠纷,另外由于一系列内部与外部因素,中芯国际高管不断变动,但中芯国际在逻辑制程与特殊工艺发展上没有停下过脚步,并逐渐走向独立自主发展道路。

(1)初期高速发展(~年):中芯国际创始人之一张汝京毕业于中国台湾大学,年进入TI,后来回到中国台湾创立世大半导体,年世大半导体被台积电收购,张汝京来到上海,和上海半导体产业集群规划者江上舟共同创办中芯国际。张汝京招募余名同事并引入中外资本以购买二手设备,中芯国际3年内建成4条8寸线和1条12寸线,并实现90nm工艺量产。在年,中芯国际营收突破10亿美元。

(2)中期负重前行(~年):~年,台积电3次起诉中芯国际侵害专利技术,年,中芯国际和台积电达成和解,中芯国际向台积电支付1.75亿美元,六年内还清,但台积电于年再次起诉中芯国际将商业机密用于0.13um及以下制程,年,中芯国际和台积电和解,中芯国际4年内分期向台积电支付2亿美元,同时向台积电发行新股,交易完成后台积电将持有中芯国际10%股份。中芯国际与台积电的6年诉讼影响了中芯国际发展所需资金,更导致其人员变动,年张汝京辞职,部分高管陆续离职。~年,受制于以上内部和外部因素,中芯国际营收体量在10~16亿美元之间波动,归母净利润为亏损状态。年8月,沪硅产业现任总裁,原华虹NECCEO邱慈云博士担任中芯国际CEO,主张暂时不追求先进制程,专注成熟制程,中芯国际盈利能力恢复,但与台积电技术水平差距逐渐扩大。

(3)扭亏为盈,中芯国际持续加码成熟制程,先进制程未来空间广阔(至今):年,中芯国际在邱慈云带领下实现扭亏为盈。年,曾任工业和信息化部财务司司长的周子学担任中芯国际第三任董事长。年,曾任台积电首席运营官的蒋尚义加入中芯国际,蒋尚义在研发CMOS、NMOS、Bipolar等项目上有丰富经验。年,梁孟松担任中芯国际联合CEO,梁孟松先后就职于台积电、三星等的核心技术部门,曾帮助三星开发14nm工艺反超台积电。在梁孟松带领下,中芯国际继续发展先进制程,并于年成功登陆科创板。年12月,美国商务部将中芯国际列入实体清单,否认中芯国际10nm以下先进制程需求。年9月,周子学因身体原因离职,目前中芯国际由高永岗任代理董事长。尽管现有14nm技术发展受限,但在半导体景气度长期向好、国产替代持续情况下,中芯国际作为本土第一大代工厂,持续发展成熟制程,先进制程未来市场空间广阔,同时在特殊工艺和先进封装上实现突破,未来可期。

2、中芯国际历史营收波动上升,年全球产能紧张带来收入和净利润创历史新高

公司近10年来营收呈现整体波动上升趋势,-年收入CAGR达15.3%,年受益于高景气行情,收入达54亿美元,同比增速创近10年历史新高。虽然、受到行业景气度影响,营收有所下滑,但近10年来营收整体呈波动上升趋势;-年,公司营收受到智能手机下游需求疲软和宏观经济影响,年收入相对较高原因主要系确认的技术许可收入影响,-年经营性收入基本持平;年,由于成熟制程需求旺盛、先进制程技术持续拓品,尽管受美国实体清单影响,收入仍实现25%同比增长;进入年来,受益于高景气行情,SMIC产能利用率基本维持满载,同时晶圆涨价叠加产品结构改善,全年实现营收54.4亿美元,同比+39%,在全球前四大纯晶圆代工厂(台积电、联电、格罗方德、中芯国际)中营收增速最快,营收增速创10年来新高;单季营收实现逐季增长,21Q4实现15.8亿美元,环比+12%并创历史新高。同时公司于21Q4法说会表示,22Q1预计实现营收环比增长约15-17%。

晶圆代工为最主要营收来源,先进封装和全球多家封测大厂展开合作。SMIC晶圆代工为最主要营收来源,21Q4晶圆代工实现营收14.14亿美元,环比+6.4%,占比近90%。SMIC其他收入包括先进封装、掩膜制造等业务,SMIC最早于年便和长电科技成立合资子公司中芯长电助力自身先进封装发展,覆盖晶圆凸块级、晶圆尺寸、芯片级封装及其他多种封装形式,另外SMIC也拥有中国大陆最大也是最先进的光掩模制造设施,覆盖0.5um-14nm工艺。虽然SMIC于年4月计划出售中芯长电全部股权,但目前仍和长电科技、安靠、欣铨科技等封测大厂保持技术合作关系。

从下游领域来看,智能手机和消费电子应用贡献过半营收,模拟、射频、MCU等产品需求保持旺盛。1)手机和消费电子:由于部分大客户营收占比较高,SMIC在历史上的智能手机业务营收占比维持45%以上,但自20Q3开始,公司被美国列为“实体清单”,影响与智能手机大客户的业务开展,因此智能手机收入占比自20Q3起逐渐下降至21Q4的31.2%。同时受消费电子景气度下滑影响,客户拿货不积极,公司消费电子占比在21Q4达23.7%,环比下降0.4ppt,公司预计年手机和消费电子将成为存量市场,供需达到平衡。但目前中芯国际面对的手机客户占全球市场份额60%以上,客户希望有一定量在中国生产,SMIC预计长期将增大智能手机收入占比;2)IoT及面板、电动工具等领域:公司预计年电动车、IoT等领域存在结构性产能缺口,射频、MCU、PMIC等平台需求依然旺盛。汽车端,代工业目前大约仅5%的总产能用于汽车,但长期来看,公司预计年或年初汽车业务迎来增长拐点。

从制程来看,成熟制程特色工艺取得多项突破,14/28nm占比逐季提升。21Q4公司14/28nm制程收入为2.94亿美元,环比+14%,占晶圆代工收入的18.6%,自20Q4以来保持逐季占比提升态势,主要系部分流片项目陆续进入量产,产能利用率不断提高;公司实现40nm射频、40nmMCU、40nm及55nm高压显示驱动、40nmCIS以及55nm利基存储等特色工艺上的突破,21Q-65nm收入合计占比42%;公司0.18-0.11um主要面向特殊存储领域,21Q4合计占比32%。公司90-22nm设备机型基本一致,可以根据下游订单情况灵活进行产能调配,以满足产能最紧张产品需求。

从客户来看,SMIC涵盖国内外主流设计公司,自年以来国内占比逐渐提升。中芯国际既面向华为海思、紫光展锐、兆易创新等国内头部设计公司,也面向海外如高通、博通、FPC等大客户。受中美贸易摩擦和全球疫情带来的供应链不确定性,很多国内客户为保证供应链安全而更多选择国内供应商,中芯国际国内营收占比在年逐渐提升,在21Q4达到68.3%。SMIC同时在欧洲和北美设有销售中心,自20Q4以来,欧亚地区营收占比稳中有升,但北美地区营收占比从20Q4的27.7%逐季下降至21Q4的19.6%。

年营收高增长主要系高景气下产能稳步爬坡+产能利用率满载+产品ASP提升。

1)产能:公司产能整体稳步爬坡,19H2出现下滑主要系出售意大利控股晶圆厂Lfoundry,排除该因素影响,

-年公司产能稳步爬坡;年,公司资本支出为45亿美元,主要用于深圳和天津8寸产线,以及北京12寸产线扩产,其中8寸产线扩产超4.5万片/月,12寸产线扩产超1万片/月,截至21Q4,折合8寸总产能达到62.1万片/月;

2)产能利用率:SMIC历史上产能利用率主要受行业景气度影响,但整体呈波动上升态势;进入年来,行业高景气度带动整体产能利用率全年基本维持满载,全年产能利用率大约%,21Q4整体产能利用率达99.4%,环比微降约1ppt,主要系季节性因素以及可能存在的年度检修等影响;

3)ASP:受到下游智能手机需求下滑和宏观经济影响,-20H1中芯国际ASP较为平稳;进入年以来,受益于高景气度行情和产品结构改善,中芯国际ASP在年保持逐季上升,折合8寸ASP从20Q4的美元上升至21Q4的美元,21Q4ASP环比+6%。

中芯国际毛利率受折旧和行业景气度影响较大,年毛利率快速上升。自年毛利率达到高点后,在-年毛利率出现波动,主要系成熟制程和先进制程产线扩产带来折旧费用较高,同时-年行业景气度下滑影响产品ASP等,年,产能利用率提升和产品结构改善带来毛利率提升至24%,年,受益于下游高景气度,成熟制程需求持续旺盛,先进制程产能利用率稳步提升,产品结构持续改善,全年实现毛利率31%,同比+7ppts,毛利率逐季环比提升,21Q4达35%,达21Q3指引上限。根据公司21Q4法说会,预计22Q1单季毛利率继续保持环比提升态势,预计介于36-38%之间,但由于年将产生折旧约20亿美元,因此全年毛利率将略高于年的31%。

中芯国际历史上盈利能力承压,近年来实现利润快速增长。~年,公司整体呈现亏损状态,主要系台积电专利诉讼等影响公司发展;年公司实现扭亏为盈,并在-年保持归母净利润整体上升态势;年年,由于中芯南方新产线建设产生折旧费用较多,同时18H2-年行业景气度有所下滑,公司归母净利润出现一定波动;年末,尽管公司被美国列入“实体清单”,先进制程盈利能力受到一定影响,但在整体高景气行情下,尤其是成熟制程产能紧缺情况下,公司整体实现归母净利润大幅增长;年,受益于产能利用率满载、产品结构不断改善,一定程度抵消高额折旧费用带来的不利影响,公司整体盈利能力增强,全年EBITDA利润率大约70%,全年实现归母净利润17亿美元,其中其他收入贡献利润大约6.6亿美元,排除非经营性利润影响,全年经营性利润大约翻倍增长。

股权激励提振信心,凝聚专业技术人才。年7月19日晚,中芯国际发布公告称,公司董事会通过股权激励议案,共授予.52万股,将产生近4亿美元股权激励费用,激励对象包括董事及高管、核心技术人员、中高级业务管理人员等人,占年公司总人数的23%。董事长周子学、副董事长蒋尚义、联席CEO赵海军和梁孟松均获得40万股股权激励,中芯国际董事高管及核心技术人员本次共获得万股股权,占本次授予的股权总数3.7%,其中中高级业务管理人员持股占比10.2%,技术及业务骨干占比75.37%,另外预留了10.73%股权日后使用。(报告来源:未来智库)

二、高景气下全球代工厂积极扩产,维持产能满载+产品涨价态势

1、全球产能紧张下代工大厂纷纷积极扩产,中芯国际加码12寸产能扩张

年下游需求旺盛,全产业链产能紧张,代工龙头积极扩产。进入20H2以来,由于疫情逐渐恢复,下游厂商需求提高,而产能相对有限并且新增产能开出需要一定时间,因此全产业链产能紧张,代工厂纷纷扩产。从资本开支情况来看,通过统计台积电、联电、中芯国际、世界先进、华虹五家代工厂,年各季总资本开支保持同比上升,展现扩产力度。根据TSMC21Q4法说会,预计年资本开支-亿美元,同比大幅提升33-46%,主要用于3/5nm等先进制程扩产,另外也在积极扩产日本、南京和中国台湾的28nm产能;根据UMC21Q4法说会,全年资本支出18亿美元,受设备交期影响不及此前预计23亿美元,但指引年资本开支大约30亿美元,主要用于P5和P6产线的28nm扩产;同时中芯国际年资本开支为45亿美元,年预计资本开支50亿美元。综合来看,年各主流代工厂扩产势头不减。

全球8寸产能预计相对稳定,12寸产能有望在22H2/年迎来大幅增长。1)8寸:高景气行情下成熟制程产能紧缺,8寸晶圆供不应求,但由于此前厂商纷纷扩产12寸产能,8寸设备逐渐不再生产,目前8寸设备多为二手,厂商扩产不利,和年全球主流代工厂预计扩产8寸产能较少。根据SEMI预计,/年全球将共新建29座晶圆厂,其中仅有7座为8寸晶圆厂;2)12寸:根据我们统计,全球主流代工厂纷纷加码12寸产能,按照扩产节奏来看,12寸产能有望在22H2/年迎来大幅增长。

中芯国际历史上8寸产能占比较大,整体产能持续扩张。中芯国际原有四条8寸产线,其中上海/天津/深圳产线分别于//年建成,面向90nm及以上制程,其中一条为年7月收购的意大利Lfoundry,但由于Lfoundry持续亏损,SMIC于年7月将持有其全部股权转让;另外SMIC于/年分别建设北京12寸线和成立中芯北方产线,面向成熟制程,于年成立中芯南方,面向14nm及以下先进制程。排除Lfoundry影响,SMIC历史上产能稳健爬坡,根据20Q2季报披露各厂产能情况,8寸产能占比为68%。SMIC此前指引年扩产4.5万片/月的8寸产能,增加1万片/月的12寸产能,但实际扩产超预期,整体产能在21Q4达62.1万片/月。

中芯国际资本支出维持高位,12寸产能未来有望大幅扩张。全年中芯国际资本支出为45亿美元,21Q4单季支出21.3亿美元,展望年,公司预计全年资本支出约50亿美元,折合8寸总产量增加13-15万片/月,同比增加大约20%左右,另外12寸产能在年扩产将远超今年1万余片/月增量。长期看,公司在北京、深圳、上海临港三地合计投资约亿美元,其中北京项目首期投资76亿美元,深圳项目23.5亿美元,上海临港项目投资88.7亿美元。三座12寸新产线总设计产能为24万片/月,新增产能大约是现有12寸存量产能的两倍,其中北京新厂10万片、上海临港10万片、深圳4万片,中芯京城有望年达产,深圳新项目有望在下半年进入量产,上海临港项目在年初开工建设。

2、主流代工厂产能利用率维持满载,展望年产能结构性紧张

高景气行情下,年全球成熟制程代工厂产能利用率保持满载。通过统计联电、中芯国际、华虹、世界先进四家成熟制程代工厂产能利用率,18H2-20H1,受到行业景气度下滑影响,代工厂产能利用率出现下行后维持低位,自20H2以来,由于行业高景气度,产品供不应求,代工厂产能利用率基本保持逐季提升态势,而自21Q2以来,中芯国际、联电、华虹、世界先进产能利用率都达到满载状态,虽然21Q4有所下滑,但考虑到季节性因素和年度检修等因素,行业高景气度仍在持续。展望年,产能紧张将有所缓解,但代工厂产能利用率预计仍维持高位:根据Gartner预计,全球12寸产能预计在下半年迎来供需平衡,SMIC在21Q4法说会表示,全球晶圆产能紧张情况已经由全线紧张转为结构性紧张;根据华虹21Q4法说会,年8寸产线预计保持满载,12寸产线努力维持满载状态,根据SMIC21Q4法说会,年将有针对性的扩产紧缺产能,整体产能利用率有望维持高位。

SMIC产能利用率高于行业平均,年维持满载状态。根据Gartner公布的全球晶圆厂平均产能利用率来对比,中芯国际历史产能利用率高于平均水平,反映其在全球晶圆厂较强竞争力。进入年来,受益于代工整体高景气行情,中芯国际产能利用率在21Q2达到满载,21Q3维持满载状态,21Q4接近满载。

3、年主流代工厂ASP逐季提升,年涨价态势不减

高景气下全球代工厂ASP基本逐季上升,展望年有望持续涨价。-年,成熟制程代工厂整体折合8寸ASP保持平稳,进入年以来,由于产能紧张,代工厂涨价幅度明显,21Q4SMIC/UMC/华虹/世界先进单片晶圆ASP同比涨幅分别为43%/18%/18%/9%,全年均保持逐季涨价态势。展望年,TSMC对全线产品涨价,UMC预计22Q1环比涨5%,SMIC预计产品仍存结构性产能紧张,年ASP保持上升态势。

SMIC晶圆ASP具备竞争力,季度ASP持续环比上升。受益于行业高景气,代工厂ASP均整体上升,由于SMIC产品结构相对高端,14/28nm营收占比在21Q4达18.6%,因此ASP在成熟制程代工厂中具有一定竞争力,高于世界先进、华虹等竞争对手。自20Q4起,SMIC产品ASP保持逐季上升,折合8寸21Q4达.6美元,环比+6%。根据公司21Q4法说会,公司预计年产品ASP仍将提升。(报告来源:未来智库)

三、中芯国际成熟制程持续加码,特色工艺覆盖主要应用领域

1、中芯国际成熟制程全球领先,未来持续加码扩产

中芯国际目前制程覆盖0.35um~14nm,下游覆盖从智能手机、智慧家居、智能卡、内存、射频、IoT等多领域,建立了14nmFinFET技术、28nmPolySiON和HKMG技术、40/45nm标准逻辑制程低漏电技术、55/65nm低漏电和超低功耗技术等主要研发平台,14nmFinFET技术为目前中国大陆最先进制程水平。

在成熟逻辑工艺领域,中芯国际是中国大陆第一家提供0.18/0.15um、0.13/0.11um、90nm、65/55nm、45/40nm和28nm技术节点的代工厂。公司28nm包含传统多晶硅和后栅极的高介电常数金属栅极制程,45/40nm、65/55nm和90nm实现高性能和低功耗的融合,0.13/0.11um和0.18/0.15um实现全铜和全铝制程,产品覆盖处理器、移动基带、WiFi、数字电视、机顶盒、智能卡、消费性产品等领域,在28/40/45/55/65nm和0.11/0.13/0.15/0.18um制程处于国际领先水平,在90nm和0.25/0.35um制程处于国内领先水平。

全球成熟制程潜在市场容量仍然巨大,中芯国际在成熟制程市场处于领先地位。成熟制程发展数十年,已得到充分客户验证,下游如汽车、工业、通讯等更需要产品稳定及可靠性的领域偏好成熟制程产品,如MCU制造工艺主要停留在90nm及以上,意法半导体最先进的MCU也只用到40nm,电源管理IC中的BCD工艺制程主要集中在90nm及以上等等。年以来的设备智能化趋势同样带动成熟制程需求,高、低压集成电路,嵌入式存储器件、射频混合信号电路等成熟制程芯片在智能设备中的占比也更高。随着芯片特征尺寸微缩速度持续放缓,先进制程开发成本越来越高,各种半导体制程产能市占率逐渐趋于均衡。根据Counterpoint数据,预计年全球成熟制程晶圆厂中,按产能划分,中芯国际以11%的份额排名第三,仅此与台积电和联电,具备较强竞争力。

本轮缺货涨价潮带来中芯国际成熟制程发展契机。中芯国际成熟制程发展多年,根据Counterpoint数据,年全球代工厂成熟制程产能中,中芯国际占比11%,仅次于TSMC和UMC。进入年来,全球半导体迎来缺货涨价潮,产能为王情况下中芯国际充分受益。根据ECIA数据,进入年来,半导体各器件受限于产能不足交期普遍延长,在产能紧缺情况下代工厂纷纷调涨价格,联电、力积电、世界先进等均陆续调价,平均涨幅高达20~30%,台积电在年开始首次取消对大客户的接单折扣,同时决定对年成熟制程价格调涨15~20%。台积电总裁魏哲家在21Q1法说会上表示,成熟制程产能短缺情况将持续至年,台积电的南京28nm产能将在下半年扩产完成,日本28/22nm产线在年才开工,短期内台积电成熟制程扩张无法满足产能缺口,中芯国际成熟制程迎来加速发展机遇。

成熟制程持续加码,未来2-3年内中芯国际成熟制程有望大幅扩产。中芯国际年成熟制程8寸产能增加超4.5万片/月,12寸产能增加1万片/月,年预计总折合8寸产量增加13-15万片/月,并且扩充的产能均为成熟制程。中芯国际目前在北京、上海临港、深圳建设的三条12寸新产线均面向28nm及以上成熟制程,总设计产能达24万片/月,中芯京城、中芯深圳12寸产线预计在下半年实现投产,上海临港产线在年初开始动工,有望在年左右实现投产。

2、中芯国际特色工艺具备较强竞争力,覆盖下游主要应用领域

中芯国际代工覆盖下游主要大赛道,产品工艺具备较强竞争力。中芯国际特色工艺覆盖电源/模拟芯片、DDIC、IGBT、存储、射频等,制程覆盖0.35um~24nm,下游领域涵盖手机、快充等消费电子,白电、工业变频、轨交等工业领域,电动汽车、智能电网等新能源领域和无线通讯、IoT等通信领域。中芯国际在高压DDIC、电源管理IC领域实力尤其强劲,达到国际领先水平;在CIS、特殊存储等领域收入增长较快,21Q1摄像头、特殊存储和电源管理芯片合并营收环比增长20%,21Q2及下半年均维持高增长态势。

2.1、高压DDIC国际领先,深圳产线扩产贡献长期动力

显示驱动IC是OLED屏幕中核心元器件,涨价及新兴需求带来全球OLEDDDIC增量市场。显示驱动IC(DisplayDriverIntegratedCircuit)简称DDIC,OLEDDDIC通过电信号驱动显示面板,传递视频数据,配合OLED显示屏实现轻薄、弹性和可折叠功能,并提供广色域和高保真的显示信号。显示驱动IC也能降低OLED屏幕功耗,从而实现更高续航。AMOLED显示技术凭借其在功耗、柔性、显示效果等方面的优势,逐渐实现了向新兴电子应用领域的渗透,其市场份额逐步提升。根据CINNOResearch数据,年全球OLED驱动IC市场规模为55亿元,其中国内AMOLEDDDIC市场规模为22亿元。一方面可穿戴设备等增量拉动市场规模增长,另一方面显示驱动IC供不应求情况下涨价明显,预计年全球显示驱动IC市场规模将达80亿元。

中芯国际高压驱动DDIC代工技术积累深厚,与国内显示驱动IC厂家合作多年。当显示器的解析度、亮度与反应速度逐步提高时,DDIC需要向高频及高压方向发展才能符合高速扫描和快速驱动的结果,因此高效率的驱动芯片和驱动技术顺应市场趋势得到快速发展。高压DDIC结合高压+模拟制程,需要很深厚的技术积累,代工进入门槛较高,符合条件代工厂较少,中芯国际目前布局面板驱动、in-cell面板和AMOLED面板等,高压工艺平台为大中小不同尺寸的面板IC提供SRAM单元。中芯国际此前和新相微及深圳吉迪思电子等厂商战略合作,新相微产品成功导入国内G5、G6、G8面板产线产业链,各种IC出货量达万颗/月以上,深圳吉迪思专注于下一代显示主控芯片开发,在年9月联手中芯国际正式量产40nmQHDAMOLED智能手机面板驱动芯片,为国内首家量产柔性AMOLED显示主控芯片的厂商。

国内下游AMOLED厂家积极扩产,中芯国际高压驱动IC营收在21H1实现高增长,并加速进行制程升级和产线转移。AMOLED长期为韩国和中国台湾厂商垄断,但中国大陆厂商也在积极进入AMOLED市场,加速追赶。京东方和TCL华星分别投资数百亿元建设AMOLED器件,面向智能手机/平板/车载显示器等下游应用,和辉光电于年5月在科创板上市,募资80亿元建设两条AMOLED显示屏产线。在下游OLED行业加速扩产条件下,中芯国际0.15um、55nm和40nm的高压DDIC快速成长,21Q1实现营收翻倍,21Q2营收环比增加56%。与此同时,中芯国际高压驱动IC在8寸到12寸产线转移方面稳步推进,中芯深圳12寸产线扩产主要规划用于55nm高压大屏驱动、0.15um电源驱动和40/28nm高压大屏驱动IC的生产,规划月产能4万片,为中芯国际高压驱动IC后续发展注入长期动力。

2.2、PMIC技术全球领先,90nmBCD工艺通过客户验证

BCD集成三种器件性能,可改善芯片性能与功耗。BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)技术是一种单片集成工艺技术,能够在模拟芯片等单芯片上制作Bipolar(双极器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)和DMOS(双扩散金属氧化物半导体)器件,结合了Bipolar高跨导、强负载驱动能力和CMOS集成度高、低功耗的特点,同时DMOS可以在开关模式下工作,功耗极低。BCD工艺可大幅降低功率耗损,提高系统性能,节省电路封装费用,并具有更好的可靠性,目前成为光芯片(PhotonicIntegratedCircuit,PIC)的主流制造工艺。

意法半导体最早开发BCD平台,目前为全球BCD工艺领头羊。BCD最早由意法半导体于年正式推出,至今经历了九次技术迭代,产出万片晶圆,售出亿颗芯片,仅年就售出近30亿颗芯片,第十代BCD技术即将投产。目前意法半导体主流BCD工艺有三种:BCD6(0.35um)/BCD6s(0.32um)、BCD8(0.18um)/BCD8s(0.16um)和BCD9(0.13um)/BCD9s(0.11um),第十代BCD将采用90nm工艺。此外,意法半导体的BCD6和BCD8还提供SOI(绝缘体上硅)衬底选项,使得BCD能够适合电子医疗、汽车安全及音频相关等高价值应用,输出电压高达V。

中芯国际电源管理PMIC技术国际领先,90nmBCD工艺平台持续研发。中芯国际PMIC主要由8寸产线代工,PMIC技术基于低功耗逻辑平台,包括双极晶体管、高压LDMOS晶体管、精密模拟无源器件等,同时配有具有良好导通电阻的功率器件。国内BCD工艺领先企业包括中芯国际、华虹、士兰微等,其中华虹90nmBCD平台已经量产,中芯国际PMIC主要采用BCD工艺,制程主要为0.18um和0.15um,其90nmBCD平台第一阶段中低压器件的性能开发和可靠性验证已完成,进入首批客户进行产品设计并准备进入小批量试产,将用于智能化电源管理高端领域、音频放大器、智能电机驱动等。

2.3、eNVM技术广泛用于智能IC及MCU市场,中芯国际嵌入式存储结合低功耗技术

eNVM(嵌入式存储器)和SiP(系统级封装)是MCU存储模块的两种方案,除了成本较高外,在功耗、启动时间、速度、安全性等方面eNVM均具有较大优势,世界上领先的MCU厂商如意法半导体等主要使用eNVM方案。eNVM包括eflash、eMRAM、eRRAM等,其中eflash覆盖面最广,适合高擦写次数产品如智能卡、SIM卡及MCU等。

中芯国际特殊存储面向中低容量,嵌入式存储为低功耗提供支持。中芯国际传统特殊存储包括90/65nm的NOR和38/24nm的NAND,主要面向中低容量,采用特殊工艺。嵌入式存储方面,中芯国际实现eNVM工艺全覆盖,推出了95nm超低功耗技术平台95ULP,在8寸工艺平台上提供行业内最高密度最小面积的SRAM,在12寸平台上提供55nm超低功耗技术,进一步降低产品电压、优化工艺器件和IP设计,从而降低产品动态和静态功耗,延长系统待机时间和使用效率。公司的0.13um和55nm低漏电嵌入式内存(embeddedFlash)整合内置存储器,采用公司55nm低功耗技术的智能卡芯片已经进入稳定量产。

2.4、中芯国际参股中芯宁波和中芯绍兴,实现射频前端和功率器件工艺突破

射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分,低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力。射频前端芯片技术升级主要依靠新设计、新工艺和新材料的结合,以实现低成本和高集成度,高性能、超紧凑射频前端微系统组件,对于5G无线终端的成功至关重要。

中芯宁波拥有射频前端自主知识产权,为客户提供E2E、可定制、全套本土化射频模组解决方案。中芯宁波由中芯国际、国家集成电路产业基金、北仑产投基金等共同设立,在年完成对宁波日银IMP所有产品、工艺知识产权及设备的收购,在年11月完成N1(8寸)产线建设,同时N2产线开始动工。中芯宁波RFSOI技术平台转移自中芯国际,0.13um平台依托于上海8寸产线生产,55nm平台依托于北京12寸产线,主要面向移动通信4G/5G中。

中芯宁波自主工艺平台射频前端自主工艺平台支持BAW量产,打破国外垄断。中芯宁波于年启动核心产品线SASFR(SuspendedAcousticSeparatedFilmResonator,也称“悬浮声学隔离薄膜谐振器”)工艺平台研发,SASFR是中芯宁波自主开发并拥有全套自主知识产权的一种悬臂式薄膜体声波谐振器工艺与器件技术,此前中高端体声滤波器长期被国外厂商垄断,而中芯宁波此次在薄膜工艺构架和谐振器件设计上实现了真正意义上的自主创新突破,其谐振器关键性能指标可与国际竞品比肩,个别性能甚至高于国际水平。SASFR具有低插损、高隔离度、微型化、高功率、体积小等优点,基本覆盖了5G通信所有领域,如手机、无线通信基站、智能电表,以及智能家电信息交互等应用场景。年11月,中芯宁波披露SASFR平台已支持多家设计公司实现射频前端中高频体声滤波器(BAW)量产,并可向高端手机厂商供货。

功率器件主要用于电力设备的电能变换和电路控制,是进行电能功率处理的核心器件,是弱电控制与强电运行间的桥梁。功率器件主要包括MOSFET和IGBT,MOSFET份额较大,由于新能源等应用的兴起,IGBT份额不断扩大。

绍兴中芯集成为中芯国际子公司,布局微机电及功率器件领域,与中芯国际协同发展。中芯国际早在十几年前就布局MOSFET,早在年建立。年中芯国际和绍兴国资委等资本共同成立绍兴中芯集成,面向MEMS、MOSFET和场截止(Field-Stop)IGBT领域,致力于打造综合性特色工艺基地。中芯集成拥有沟槽式、分栅式、超级结MOSFET,在MOSFET领域拥有先进的背面工艺和特殊金属沉积工艺,应用于消费电子、工业控制和电动汽车等行业;中芯集成IGBT自主研发场截止型(FieldStop)结构,采用背面减薄、离子注入、激光退火及特殊金属沉积工艺等背面加工工艺,其~V等器件实现大规模量产,主要面向工业变频、白色家电、轨道交通、电动汽车、智能电网、风力发电和太阳能等行业,同时提供快恢复二极管代工服务。

四、中芯国际先进制程持续追赶,先进封装助力发展

1、中芯国际先进制程在中国大陆领先,逐步追赶全球领先技术

FinFET是提高半导体制程的关键。FET指场效电晶体,MOSFET为常见FET的一种,通过金属导线将MOSFET的源极、汲极和闸极连接从而可以实现电路导通与运算等。在MOSFET中,闸极长度(Gatelength)直接决定晶体管尺寸,从0.18um不断进步到10nm。在闸极长度进步到20nm以下时,闸极下方氧化物越来越薄,晶体管产生“漏电(Leakage)”现象,同时闸极和通道接触面积减小影响工作效率。FinFET(鳍式场效电晶体)最早由美国胡正明教授研发,通过将2D构造的MOSFT改造成3D的FinFET,增大闸极与通道的接触面积,实现更好控制电流,同时降低漏电和动态功率耗损,目前FinFET技术是制程缩小至10nm及以下的关键。

FinFET由英特尔推出,台积电目前在FinFET技术上为领先者。年,英特尔在英特尔开发者大会上推出22nmFinFET晶圆,第一款FinFET芯片于年5月正式发布,后又推出14nmFinFET,但由于来自三星和台积电等外部竞争者及技术路线方面等原因,英特尔FinFET技术后来被台积电反超。台积电在掌握20nm双重成像技术之后,于年在16nm制程上成功试产FinFET,年推出12nm精简型制程技术,将晶圆密度提升至16nm世代的机制,相较20nm单晶圆制程,16/12nm制程速度加快50%,相同速度下功耗降低60%。年,台积电10nmFinFET量产,较16nm的逻辑密度提高2倍,速度加快15%,功耗降低35%。年4月,台积电试产7nm技术,7nm相较10nm逻辑密度提高1.6倍,速度增快约20%,功耗降低约40%。20Q2,台积电成功量产5nmFinFET技术,N5较N7速度加快约20%,另外,台积电N4技术预计在年开始量产。截至21Q4,台积电FinFET营收占比已达63%。

中芯国际14nmFinFET技术代表国内代工领先水平。年4月,中芯国际14nmFinFET进入量产,目前产品良率达到业界标准,第二代FinFET技术相较第一代,单位面积晶体管密度大幅提高,截至年,第二代技术已经完成低电压工艺开发,可提供0.33V/0.35V低电压需求。公司14nmFinFET产能在21Q4达到1.5万片/月,十几个NTO(newtype-out,新下线项目)在试产,21QnmFinFET及28nm营收合计占比达18.6%,环比增加0.4ppt,产能利用率持续提高,NTO整体情况乐观。公司于21Q4法说会预计,由于公司目前FinFET体量较小,并且受到实体清单影响扩产力度有限,所以未来有望保持满载状态。

中芯国际与ASML签下12亿美元光刻机大单,为先进制程发展提供保障。目前中芯国际受限于相关规定还不能向ASMLI购买EUV光刻机,只能购买DUV光刻机。年3月3日,中芯国际发布公告,披露中芯国际已于年3月16日至年3月2日的12个月器件就购买用于生产晶圆的ASML产品与ASML签订购买单,总价值略超12亿美元。

中芯国际FinFET技术长期发展向好。随着制程进步,FinFET支出将越来越多,中芯国际在19Q4业绩说明会上表示,FinFET每0片投资大约在1.5亿美元(EUV方案)至2.5亿美元(非EUV方案)间,英特尔表示,使用金属钴的7nm(非EUV方案)每0片投资大约在2.8亿美元。根据ICInsights数据,年全球前五大资本支出企业支出占比提升到大约为68%,这意味着每一代或每几代制程进步后,逐渐有企业落伍。目前全球拥有14nm及以下FinFET技术的代工厂仅有4家,而拥有实际收入的仅有3家,中国大陆仅剩中芯国际一家还在追赶。中芯国际目前SN1(即中芯南方上海FinFET工厂一期)为14nm制程主要承载主体,尽管目前SMIC先进制程发展受制于美国实体清单等因素影响,但中芯南方在资本投入方面拥有长期规划,并且在人才与技术上相较其他中国大陆厂家具有一定优势,拥有丰富的客户资源和应用平台,长期发展向好。

2、先进封装助力超越摩尔定律,中芯国际持续布局先进封装

摩尔定律引领IC行业发展50年,超越摩尔定律有望带来下一代成长动能。摩尔定律(Moore’sLaw)由英特尔共同创始人GordonMoore于年提出,预测每两年晶体管数量翻倍,即电脑运算速度翻倍,同样运算速度的晶圆会缩小一半规格。但随着先进制程开发成本越来越高,代工大厂除了进行尺寸微缩方面的努力,台积电、Intel等也在布局系统整合端/封装端的创新。超越摩尔定律指的是在万物互联时代,各种不同类型的sensor及IoT装置蓬勃发展,根据ITRS,半导体产业发展包括两部分,一种是摩尔定律主导的制程线宽微缩,一种是超越摩尔定律主导的整合不同类型的晶圆以及sensor的发展。GordonMoore在论文中写道,“多单元能够帮助我们克服十字线尺寸限制和缺陷密度挑战,2D、2.5D和3D堆叠和封装可提高片上封装系统的有效晶体管密度。”

封装经过5个阶段的发展,目前进入到先进封装时代。第一个阶段自20世纪50年代的零级芯片封装,后又分别于60年代和70年代进入一级和二级封装;第二个阶段为通孔插装时代,最大安装密度为10引脚/cm;第三个阶段是20世纪80年代的表面封装器件时代,代表是小外形封装(SOP)和四边引脚扁平封装(QFP),大大提高引脚数和组装密度,最大引脚数达到,安装密度达到10-50引脚/cm;第四个阶段为20世纪90年代的焊球阵列封装(BGA)和芯片尺寸封装(CSP)时代,封装类型主要有BGA、CSP、圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)和系统级封装(SiP)等类型;第五个阶段为20世纪90年代末期开发的三维叠层封装(3D)时代,3D封装不改变封装体安装面积,在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上的芯片,意味着“通过封装来实现超越摩尔定律”。

先进封装占比不断提高,主要代工大厂积极布局。根据Yole预测,全球先进封装市场份额不断提升,先进封装市场占比每年也在缓慢提升。年全球先进封装市场规模约亿美元,折合人民币亿元,在~年间CAGR预计为6.6%,在年市场规模将达亿美元(约亿人民币),先进封装市场占比将从年的39.8%提升至年的49.4%。越来越多的大厂选择布局先进封装,如台积电在ISSCC的演讲中表示,台积电发展许多先进封装制程,如CoWoS、InFo和SoIC等,持续提升晶圆对外频宽和I/O引脚数量,进而提升在系统尺度的电晶体管数量。英特尔在年技术创新年会上公布了其封装路线图,未来的Bumpdensity(接脚密度)将变为目前10倍左右。

Chiplet新型封装技术国内外差距不大,中芯国际在Chiplet方面有望获得更多机会。Chiplet(小芯片技术)是不同于2.5D/3.5D封装和Fan-out封装技术的另一种先进封装技术,将满足特定功能的die(模块芯片)通过die-to-die内部互联技术与底层基础芯片封装在一起,构成多功能异构SysteminPackage(SiPs)芯片的模式。SoC芯片将系统所需的存储器、处理器、模拟电路模块、数模混合信号等高度集成在一颗芯片中,Chiplet模式的异构功能应用在SoC中可能成为延续摩尔定律的另一种方式。目前国外AMD、Intel等厂商积极布局Chiplet,由于Chiplet刚刚起步,国内厂商在此技术上与国外差距不大,长电科技布局的多维扇出集成技术XDFOI(X-DimensionalFan-outIntegration)是一种以2.5DTSV-less为基本技术平台的封装技术,能够提供Chiplet及异构封装的系统封装解决方案;通富超威与AMD在Chiplet等领域已展开深度合作,上半年通富超威苏州完成AMD6个新产品的导入,支持5nm产品导入工作;中芯国际一直致力于扇出型封装等晶圆级尺寸先进封装工艺的研发,未来有望借助本土封装技术,在先进封装领域实现更大发展。

五、投资分析

盈利预测

1)产能:公司21Q4产能爬坡至折合8寸62.1万片/月,年总资本支出为45亿美元,指引年资本支出达50亿美元,我们预计/年8寸产能相对稳定,12寸产能预计将有较大提升。①8寸:截至21Q4,中芯国际8寸产能大约30万片/月,年共扩产超过4.5万片/月,考虑到8寸设备供应紧张,并且在年及之后行业景气度有下滑可能,因此8寸产能预计未来保持相对稳定;②12寸:截至21Q4,中芯国际共有12寸产能大约12-14万片/月,全年扩产超1万片/月,公司指引年折合8寸总产量增加13-15万片/月,考虑到中芯京城和中芯深圳在下半年投产,设计产能分别为10万片/月和4万片/月,因此预计产能增量将主要用于12寸。长期来看,中芯京城和中芯深圳未来产能爬坡,上海临港已于年初动工,预计年左右达产,设计产能大约10万片/月,因此预计未来中芯国际12寸产能有望增长较多。

2)产能利用率:在高景气行情下,公司年全年整体产能利用率达到满载,21Q4产能利用率达99.4%,环比略有下滑。展望年,公司对产能最紧张的制程节点进行有针对性的扩产,因此预计整体产能利用率保持高位。考虑到年晶圆代工产能逐步开出,同时下游需求逐渐满足,行业景气度有下滑可能性,因此我们假设中芯国际年产能利用率同比年小幅下滑。

3)产品单价:受益于晶圆涨价及新品导入,公司ASP在年以来逐季上升,在21Q4达美元(折合8寸),环比+6%,年随着产品结构持续改善,并且公司预计下游产能仍结构性紧缺,因此预计带来ASP同比上升,年,考虑到代工厂产能逐步开出,行业景气度有下滑风险,但产品结构不断改善,14/28nm等高价值量产品占比逐步增多,因此预计ASP小幅提升,但增速远低于/年水平。综合来看,中芯国际作为中国大陆代工营收体量最大的企业,未来在国产替代行情下,12寸厂产能稳步爬坡,产品结构不断改善,预计公司未来将迎来量价齐升,我们预测//年公司营收分别为54.4/69.1/79.2亿美元。

4)毛利率:公司毛利率主要受行业景气度、产品结构以及折旧摊销等影响,年在产能紧张情况下,公司产品涨价同时产品结构调整,公司毛利率大约31%,同比大幅提升;年,由于行业产能结构性紧张,但公司预计将针对性进行扩产,因此预计产品结构将持续调整,考虑到年公司折旧大约19亿美元,公司指引年折旧超20亿美金,折旧较为平稳,我们预计年公司实现毛利率约34.5%;年,考虑到折旧以及行业景气度存在下滑风险,预计毛利率小幅下滑至32%左右。

5)非经常性损益:公司非经常性损益主要包括出售资产收益、政府资金、处置子公司及减持联营公司产生的收益、公允价值变动损益等,其中政府资金和处置子公司及减持联营公司产生的收益占比较大。年政府资金收入大约4亿美元,主要系公司经营产生的政府补助等收入,随着公司在和年积极扩产,经营活动平稳展开,预计政府资金收入保持平稳;处置子公司及联营公司产生的收益主要系减持中芯长电股权所致,这部分收益在年大约共2.6亿美金,预计/年归零。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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