如何选股?一文看懂半导体材料投资地图

作者:方正·范云浩 陈杭 

来源:半导体风向标

核心观点

全球产能转移带动本土半导体材料需求的迅速扩大:中国芯片自给率目前不足15%,国内芯片发展与美、日、韩等国家相比存在较大差距,年进口额达1600亿美元。中国半导体市场当前已成为全球增长引擎,下游半导体行业未来3年全球产能转移的趋势明确,本土的制造、封测、设计环节的产业规模全球占比将迅速提升,带动上游材料需求的迅速扩大。同时,半导体产业作为“国之重器”,在国家意志的推动下,产业崛起势在必行。

中国半导体产业投资加速将显著提升本土材料企业的综合竞争力:(1)政策扶持力度显著增加,正在从过去科研经费扶持方式向以国际并购、股权投资、产业链整合为主的时代过度,本土企业在获得关键技术及先进工艺方面竞争力加强;(2)本土企业技术突破加快,从国外半导体材料完全垄断国内市场到目前国产化率接近10%,一批在细分领域具备与全球龙头竞争实力的本土企业崛起;(3)国家层面对于上游材料领域的投入力度有望大幅加强,以大基金为例,一期投资对材料和设备的投资占比约在7-8%之间,二期今年有望推出,预计将加大对国产半导体材料的投入力度,上海新阳、江丰电子、北方华创,雅克科技等材料及设备行业龙头企业将直接受益。

半导体材料产业投资策略:根据细分领域的技术水平、全球竞争力、以及国产化进度等因素,我们把半导体产业分为三大梯队,(1)第一梯队:靶材、封装基板、CMP抛光材料、湿电子化学品,部分封装材料。部分产品技术标准达到全球一流水平,本土产线已实现中大批量供货;(2)第二梯队:硅片、电子气体、化合物半导体、掩模版。个别产品技术标准达到全球一流水平,本土产线已小批量供货或由于具备较大战略意义因此政策支持意愿强烈,其中,硅片作为晶圆制造基础原材料,推动硅片的发展体现了国家意志;(3)第三梯度:光刻胶。技术和全球一流水平仍存在较大差距,目前基本未实现批量供货。细分领域推荐排序:第一梯队>第二梯队>第三梯队。

半导体材料投资组合:选股策略我们看重三点:第一,公司自身业绩提升;第二,公司在所处细分领域的行业龙头地位;第三,公司的资源获取能力及产业链整合能力较强。重点受益组合:上海新阳、雅克科技、鼎龙股份、江丰电子、深南电路、巨化股份、南大光电、阿石创、飞凯材料。

风险提示

国际政治及贸易环境变化的风险;下游需求增速放缓的风险;政策落地不达预期的风险

1 前言——国之重器,产业崛起,势在必行

我们认为,半导体产业将成为中国资本市场未来3年最重要的投资方向之一,而半导体材料作为半导体产业的直接上游,未来具备巨大的国产替代空间。我们通过系列报告对中国半导体材料产业进行深度研究,本文作为中国半导体材料产业系统性分析报告,主要对中国产业链总体现状及细分领域包括硅片、靶材、封装基板、湿电子化学品、电子气体、CMP抛光材料、以及光刻胶等进行了深入分析,并挖掘了产业相关投资机会。

长期来看,半导体产业作为“国之重器”,在国家意志的推动下,产业崛起势在必行。目前中国芯片自给率不足15%,国内芯片发展与美、日、韩等国家相比存在较大差距,芯片年进口额达1600亿美元,为第一大进口产品。与此同时,我们也正在逐渐见证的国内半导体产业的剧变,从梁孟松担任中芯国际联合首席执行官,到长江存储3D NAND flash送片验证,从大基金一期布局的圆满完成,到各地半导体建设的遍地开花以及半导体企业的密集上市。近期中美贸易战逐渐升级到高科技产业,半导体产业的国产替代正面临的最艰难的时刻,但未来产业突破甚至走向国际第一梯队是大势所趋。

半导体材料作为半导体产业链的重要组成部分,从目前国内产业发展现状来看,其差距甚至大于芯片设计以及制造环节。目前在本土产线上国产材料的使用率不足15%,高端制程和先进封装领域,半导体材料的国产化率更低,本土材料的国产替代形势依然严峻,且部分产品面临严重的专利技术封锁。我们认为,从未来国内半导体产业发展趋势来看,国产替代必然是不留死角的国产替代,没有实现材料与设备在内的产业配套环节的国产化,我国半导体产业的发展将永远受制于人。

当前国内半导体材料的发展正在快速迎来突破,在过去十年,以02专项、863计划为代表的产业政策和专项补贴推动了半导体材料从0到1,本土半导体材料企业数量大幅增长,以江丰电子的靶材、安集微电子的研磨液为代表的国产半导体材料进入主流晶圆制造产线,并实现了中大批量供货。同时,大基金的进入,大力推动了本土材料产业的资源整合和海外人才引入的加速。虽然目前产业总体正处于起步阶段,但我们认为,未来5年即将成为半导体材料产业从量变迎来质变的5年。

2 中国半导体材料产业发展现状及特点

2.1 半导体材料主要用于晶圆制造与封装,全球市场约450亿美金

2.1.1导体材料主要应用于晶圆制造与芯片封装环节

半导体材料主要应用于晶圆制造与芯片封装环节。由于半导体制造与封测技术的复杂性,从晶圆裸片到芯片成品,中间需要经过氧化、溅镀、光刻、刻蚀、离子注入、以及封装等上百道特殊的工艺步骤,半导体技术的不断进步也带动了上游专用材料与设备产业的快速发展。就半导体材料而言,主要应用领域集中在晶圆制造与芯片封装环节(如图表3)。

半导体材料行业具备产业规模大、细分行业多、技术门槛高、成本占比低四大特性:

1)产业规模大:根据SEMI(半导体设备与材料协会)的数据统计,2016年全球半导体材料产业的市场规模达443亿美金,对应2016年全球半导体产业规模约在3000亿美金左右,半导体材料市场规模占比接近15%;

2)细分行业多:半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的产业链环节,其中晶圆制造材料包括硅片、光刻胶、光刻胶配套试剂、湿电子化学品、电子气体、CMP抛光材料、以及靶材等,芯片封装材料包括封装基板、引线框架、树脂、键合丝、锡球、以及电镀液等,同时类似湿电子化学品中又包含了酸、碱等各类试剂,细分子行业多达上百个;

3)技术门槛高:半导体材料的技术门槛一般要高于其他电子及制造领域相关材料,其具备纯度要求高、工艺复杂等特征,在研发过程中需要下游对应产线进行批量测试。同时对应芯片制造过程的不同,下游厂商对材料使用需求的不同,导致对应材料的参数也有所差异;

4)成本占比低:虽然半导体材料整体产业规模庞大,但由于细分材料子行业众多,导致了单个细分材料往往在半导体生产成本中占比较低。以靶材为例,半导体靶材在半导体材料中的占比约为3%,对应半导体生产成本占比仅在3‰~5‰。技术门槛高以及成本占比低导致了半导体材料国产替代的进展要远低于面板以及消费电子相关领域。

2.1.2全球市场规模约 440 亿美金,中国占比超 20%

根据SEMI报告显示,2016年晶圆制造材料市场为247亿美元,封装材料市场为196亿美元,合计443亿美元。相较于2015年晶圆制造材料市场的240亿美元及封装材料市场的193亿美元,分别增长3.1%及1.4%(如图表4)。在晶圆制造以及封装材料中,硅片和封装基板分别是规模占比最大的细分子行业,占比达1/3以上。

国内(不包括台湾地区)半导体材料市场2016年总规模达651亿人民币,其中晶圆制造材料约为331亿人民币,封装材料为318亿人民币,在占全球半导体材料市场规模比重超过20%,与中国大陆晶圆制造及封测产能全球占比基本保持一致。

2.2  海外化工与材料龙头占据主导,中国本土材料正在迅速崛起

2.2.1  竞争格局分散,海外化工与材料龙头占据主导地位

从行业竞争格局看,全球半导体材料产业依然由日、美、台、韩、德等国家占据绝对主导,国产半导体材料的销售规模占全球比重不到5%,从整体技术水平和销售规模来看,国产半导体材料产业和海外化工及材料龙头仍存在较大差距。

同时,由于半导体材料行业细分领域众多,且不同的子行业在技术上存在较大差异,因此半导体材料行业各个子行业的行业龙头各不相同。比如在硅片领域,日本信越化工、日本SUMCO、台湾环球晶圆、德国 Siltronic、韩国 LG Silitron占比全球前五,在靶材领域,日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯等为靶材行业龙头。

关于全球半导体产业竞争格局,请参考《图表1:全球半导体材料产业地图》。

2.2.2中国本土半导体材料崛起,细分领域正在快速突破

国内半导体工业的相对落后导致了半导体材料产业起步较晚,受到技术、资金、以及人才的限制,国内半导体材料产业总体表现出数量偏少、企业规模偏小、技术水平偏低、以及产业布局分散的特征。以靶材举例:目前国内靶材厂商主要集中在低端产品领域进行竞争,在半导体、液晶显示器和太阳能电池等市场还无法与国际巨头全面抗衡。

伴随国内代工制造生产线、存储器生产线、以及封装测试线的持续大规模建设,国内半导体材料市场规模快速增长。同时,依靠产业政策导向、产品价格优势本土企业已经在国内市场占有一定的市场份额,并逐步在个别产品或细分领域挤占国际厂商的市场空间。总体来看,根据我国半导体材料细分产品竞争力,目前我们把中国半导体材料产业分为三大梯队:

第一梯队:靶材、封装基板、CMP抛光材料、湿电子化学品,引线框等部分封装材料。部分产品技术标准达到全球一流水平,本土产线已实现中大批量供货。一方面看好未来3年龙头公司伴随本土产能扩大以及技术突破下业绩高速成长,另一方面有望作为大基金率先介入的细分领域,在海外人才引入,产业链整合,海外并购都方面得到跨越式发展;

第二梯队:电子气体、硅片、化合物半导体、掩模版。个别产品技术标准达到全球一流水平,本土产线已小批量供货或具备较大战略意义因此政策支持意愿强烈。硅片作为晶圆制造基础原材料,推动硅片的发展体现了国家意志;

第三梯队:光刻胶。技术和全球一流水平存在较大差距,目前基本未实现批量供货。

细分领域来看,部分产品已实现自产自销。其中,国内半导体材料在靶材、封装基板、研磨液等细分领域产品已经取得较大突破,部分产品技术标准达到全球一流水平,本土产线已基本实现中大批量供货。其中,国产材料包括研磨液、靶材、电子气体、湿电子化学品等在中芯国际的8寸线及12寸线上均有验证成功并上线使用,包括江丰电子的靶材及安集微电子的研磨液在中芯已经实现中大批量供货。

江丰电子、安集微电子为代表的本土企业已经实现国产材料的重大突破。以江丰电子为例,公司的半导体靶材产品已应用于以台积电为代表的世界著名半导体厂商的最先端制造工艺,在14/16纳米技术节点实现批量供货,同时还满足了国内厂商28纳米技术节点的量产需求,产品成功打入全球280多个半导体芯片制造工厂,成为众多世界著名芯片公司的供应商。

江丰电子成功完成国家02重大专项(300mm硅片工艺用Al、Ti、Ta靶材制造技术研发与产业化)项目验收,期其承担的国家重大专项(300mm硅片45-28纳米配线用超高纯系列溅射靶材)项目得到重大进展,Ta靶材、Cu靶材成功通过台积电等世界一流半导体企业评价,所生产的产品直接用于iphone6、奥迪、丰田等高端终端产品。另外,iPhone 7核心处理器A10芯片也采用了江丰电子的产品,是中国电子产品第一次应用在16nm FinFET+技术大规模集群。

2.3 半导体制造与封测产能转移打开上游材料国产替代空间

2.3.1 半导体晶圆制造产业转移趋势确定,中国本土产能放量在即

本土晶圆代工产能放量在即,半导体制造产业转移趋势明确。一方面包括台积电、联电、GlobalFoundries等在内的多家海外晶圆代工企业将在大陆投放产线,另一方面国内晶圆代工厂包括中芯国际、华力微电子等在未来2年内也将有多条产线投产。根据SEMI统计,预计在2017-2020之间全球将有62座晶圆厂投产,其中26座晶圆厂来自中国大陆,仅2018年大陆就会有13座晶圆厂建成投产(如图表9)

从政策层面看,国家在“中国制造2025”中明确制定目标至2020年集成电路自给率将达到40%、2025年达到50%。国家集成电路产业投资基金(大基金)的设立承载了国家意志,在资金与政策双重推动下,本土半导体产业将迎来快速发展。截至2017年11月30日,大基金累计有效决策62个项目,涉及46家企业,累计有效承诺额1063亿元,实际出资794亿元。在此带动下,湖北、四川、陕西、深圳、安徽、江苏、福建、以及辽宁等地方政府纷纷提出或已成立子基金,合计总规模超过3000亿元。大基金的设立满足战略性产业对长期投资的要求,又利用基金机制有效避免了国家直接拨款或直接投资等传统支持方式带来的弊端。

海外晶圆代工企业纷纷宣布在大陆地区的扩增或新建晶圆厂计划,包括台积电、GlobalFoundries、联电、力晶科,以及TowerJazz等新厂大部分将于2017年底或2018年加入生产营运。其中,联电与大陆IC业者福建晋华合作,在福建兴建12寸晶圆厂,并且会采用联电开发的32nm制程来生产DRAM存储器;GlobalFoundries与大陆成都政府合作兴建12寸晶圆厂,将采用主流130nm和180nm技术制造IC。台积电则是投资30亿美元在南京设立晶圆代工厂,该厂将于2018年下半年开始以16nm制程,提供晶圆代工服务。

目前大陆晶圆代工产能位居全球第2,2017年市占率将近15%,未来大陆晶圆代工产能全球占比将快速提升。当前大陆共有50余条集成电路生产线,分布于北京、上海、天津、西安、厦门、以及合肥等多个城市。未来在中芯国际、华力微电子、台积电、联芯、晶合、万国AOS、德科玛、以及紫光等持续投入12寸晶圆厂产线,加上德科玛、中芯国际、士兰微、以及Silex于8寸晶圆厂的产能扩充后,大陆晶圆代工产能占全球的比重将快速提升。

2.3.2 中国大陆封测业增长显著高于全球水平,行业龙头海外并购加速

全球封测产业目前中国台湾、美国、中国大陆三足鼎立格局基本成型。根据公开数据统计,2016年全球芯片封测代工产业各区域产值占比为台湾56%、中国16%、美国12%、日本6%、以及韩国5%。台湾仍是全球芯片封测代工实力最强的区域,占据一半以上市场份额。而美国由于众多IDM龙头企业用于自己的封测部门,因此也是全球封测产业的重要参与者。同时,随着近年大陆封测企业的崛起,全球封测业格局已经形成台湾、美国、大陆三足鼎立格局。

全球产能转移趋势确定,大陆封测行业成长率显著高于全球平均水平。在成本以及产业配套优势的驱动下,几乎全球主要的IDM和封测厂商都在中国纷纷设立封装工厂,同时本土封测龙头长电、华天、通富也取得快速发展,本土封测产业产值从2010年的629亿元,增长到2016年的1564亿人民币,复合增长率达20%,成长率显著高于全球平均水平。

大基金扶持国内封测龙头海外并购,行业规模显著提升。在大基金的大力扶持下,我国封测企业逐步开启海内外并购步伐,不断扩大公司规模,其中,长电科技联合产业基金及芯电半导体收购新加坡封测厂星科金朋,华天科技收购美国FCI,通富微电联合大基金收购AMD苏州和槟城封测厂,以及晶方科技则购入英飞凌智瑞达部分资产等。目前,长电、华天、通富已经位居全球封测代工前十(如图表14),全球十大封测厂通过这一轮并购后已经基本形成了日月光-矽品科技、安靠-J-Devices、长电科技-星科金朋等三大阵营

 2.4 政策支持力度大幅提升,推动中国国产半导体材料弯道超车

 2.4.1 02专项和863计划推动半导体材料实现从0到1的跨越

近年来国家制定了一系列产业政策包括863计划、02专项等来加速半导体材料供应的本土化进程,在这一阶段,国家对半导体材料发展的支持主要体现在专项补贴的方式。国家高技术研究发展计划(“863计划”)、国家科技重大专项“极大规模集成电路制造设备及成套工艺”专项基金(“02专项”)、发改委战略转型产业化项目都将半导体材料的研发及产业化列为重点项目。国家产业政策、研发专项基金的陆续发布和落实,从国家战略高度扶植半导体材料产业发展壮大。

在这一阶段,政策推动国产半导体材料在多个应用领域实现从0到1的跨越,多个产品实现高度国产化,半导体材料生产企业数量接近翻倍增长。2008年之前,我国8寸和12寸半导体制造所需材料几乎全部依赖进口,到2015年包括CMP抛光液、靶材、通电镀液等材料已经实现国产化,并在主流客户产线上实现批量供应。目前我国半导体制造材料企业数量从2005年的29家增加到到2014年的55家,增长近一倍。封装类企业从10家增长到17家。

2.4.2 大基金推动中国半导体材料龙头从1到10实现弯道超车

随着以大基金为代表的半导体材料2.0时代的到来,将带动国产半导体材料实现从1到10的弯道超车。目前大基金1期对半导体上游材料投资占比不到4%,且投资标的数量相对有限,我们预计大基金(二期)将加大对半导体上游设备和材料的投入力度,推动国产半导体材料龙头从1到10实现跨越式发展。

从大基金(一期)的投资情况来看,大基金在制造、设计、封测、装备材料等产业链各环节已经实现了投资布局全覆盖,各环节承诺投资占比分别为63%、20%、10%、以及7%,其中,半导体材料预计约占比3%~4%。

目前大基金在半导体材料环节的投资标数量约10家,主要集中包括上海新阳、安集微电子等细分行业的龙头公司,同时也正在积极推动包括雅克科技、巨化科技等企业的产业资源整合,有望将其分别打造成为国内半导体材料在电子气体及湿电子化学品等细分行业的龙头企业。

*声明:文章为作者独立观点,不代表格隆汇立场

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