2020年半导体全产业链国产化深度报告

2020年半导体全产业链国产化深度报告

导语

大基金一期成果斐然，浮盈超200%，二级市场更多的半导体关注度将进一步吸引一级市场资本投入，而一级市场资金投入是我国半导体企业从小微形态向具备核心技术的优质企业成长的重要支持，半导体企业成功上市也将为一二级市场投资人带来丰厚回报，形成一二级市场的正向循环。

半导体全产业链国产化进入攻坚阶段

5 月15 日晚19 时，美国商务部宣布将华为的临时许可再延长90 天，推迟到2020 年8 月13 日。并在随后发布声明称，全面限制华为购买采用美国软件和技术生产的半导体，包括那些处于美国以外，但被列为美国商务管制清单中的生产设备，要为华为和海思生产代工前，都需要获得美国政府的许可证。同时给予120 天的缓冲期。

此前美国已出台多项规定限制我国半导体产业：1、扩展对军事终端使用/用户管制为限制更广范围的军事终端用户，并限制其使用美国受管控的技术及装备（半导体设备、传感器和其他技术），美国将扩展对中国、俄罗斯和委内瑞拉等国的MEU 许可证要求；2、取消民用终端用户的许可证豁免，取消了部分国家通过出口、转出口或国内运输给可能威胁美国国家安全的民用终端用户的部分商品的出口

许可证豁免。其中包括俄罗斯、中国等D1 组国家，主要涉及高端计算机、电信设备、集成电路、雷达和其他物品。

本次公告为计划而非正式条款，我们推演极端情况下华为面临短期断供，但华为并非毫无准备，此前已积极进行备货，大力扶持国内供应商成长；同时大基金迅速增资中芯国际，显示国家战略决心和准备。

我们认为：1、晶圆代工吹响突进号角：中芯国际经营情况持续优化，先进制程不断扩产；2、存储芯片国内双强突破：长鑫存储、长江存储部分技术已跻身国际一流水平，产能扩张稳定有序；3、化合物半导体加速替代：三安光电化合物半导体大平台未来可期；4、一二级市场与半导体产业形成健康循环：大基金引领下国内一二级市场以及全社会资源对半导体产业形成正向循环下，国内半导体产业已逐步形成自身的健康的、螺旋上升的成长体系，未来我国半导体产业成长空间将在外部限制倒逼下持续扩张。

晶圆代工尖兵突进，SMIC 吹响前进号角

一季度业绩大超指引，先进+成熟制程驱动高增

一季度业绩大超此前指引，中芯国际吹响半导体国产化号角。中芯国际公布2020Q1 业绩情况，实现营收9.05 亿美元，同比+35.28%，环比+7.80%；实现归母净利润0.64 亿美元，同比+422.85%，环比-27.69%；整体业绩创历史新高。公司预期二季度环比增长3-5%，同比增长18-20%。公司方面表示业绩大幅增长主要系市场需求和产品结构优于预期。公司业绩优于业绩指引与市场预期，凸显全

球半导体行业在疫情影响下仍保持相当的承压韧性和增长动能，同时一定程度上反映了半导体行业未来经济复苏下行业景气回升的潜力。

产品结构持续优化，成熟制程+先进制程驱动公司毛利持续上行。近两年中，自2018 年Q4 开始公司毛利率持续回升，2020Q1 实现毛利率25.8%，已接近2018Q1 的26.5%，同比+7.6pct，环比+2.0pct。

成熟制程产能满载，先进工艺研发顺利。受益于摄像头、电源管理IC、指纹识别、特殊存储等应用需求强劲，公司成熟制程和先进制程占比持续提升。2020Q1 公司55/65nm 制程产品占比同比+10.8pct，环比+1.6pct；28nm 制程产品同比+3.5pct，环比+1.5pct；14nm 制程产品同比+1.3pct，环比+0.3pct。

根据集邦咨询旗下拓墣产业研究院分析，2020 年第一季晶圆代工厂的营收排名中，中芯国际排名行业第五位，预计市场占有率为 4.5%。

根据ChipInsights的数据，2019年中国大陆本土晶圆代工整体营收为391亿元人民币，中芯国际排名国内第一。（华虹集团包括华虹宏力合上海华力的营收，华润微和武汉新芯只计算晶圆代工营收）

需求强劲成熟制程产能满载，先进制程产能持续开出

需求强劲，产能满载。公司2020Q1 产能增加27,500 片/月（折合8 寸晶圆），主要系天津200mmFab、北京300mmFab、上海300mmFab，2020Q1 产能分别环比+5,000片/月、+9,000 片/月、+1,000 片/月（未折合8 寸晶圆）。产能持续满载，产能利用率为98.5%，同比+9.3pct，凸显下游需求强劲。同时，晶圆出货量稳定提升，2020Q1 公司实现晶圆出货140.67 万片，同比+29.12%，环比+5.03%。

2020 年中芯国际将逐步扩大FinFET 产能，至2020 年年底将达月产15000 片。公司正在开发更加先进的N+1 和N+2 工艺（中芯国际内部代号），其中N+1 工艺在去年四季度已经完成流片，目前处于客户产品验证阶段，预计今年四季度风险量产。从N+1 工艺比14nm，性能提升20%，功耗降低57%，逻辑面积缩小63%，SoC 面积缩小55%，除了性能提升幅度低于7nm 工艺，功耗和稳定性上都与7nm 工艺相近。

信心充足奏响突进乐曲，全年Capex 大幅上调

下游需求强劲，公司信心充足。下游需求持续加强为公司进行扩产带来充足动力，公司2020Q1 资本开支延续2019Q4 增长态势，达7.77 亿美元，同比+78.4%，环比+57.9%。半导体制造公司产能与对下游需求的判断高度关联，基于2020Q1 成熟制程产能满载，先进制程工艺推进顺利，在通信、手机、汽车、消费电子等领域应用持续拓展，公司对未来充满信心，将2020 全年资本开支计划上调11 亿美元至43 亿美元，预计较2019 年的20 亿美元增长115%。

此前，公司的资本开支主要用于晶圆厂的设备及设施，此外还有部分用于建设员工生活区等。正是因为晶圆厂的持续投资，使得公司产能在过去年份中持续增长。本次公司将上调的11 亿美元Capex 将主要用于上海300mmFab 和成熟制程生产线的设备和设施购置与建设，我们预计14nm 先进制程产能将加速扩充，成熟制程也将在不断恢复的下游需求中收益。

同时，公司对2020Q2 维持较乐观预期，2020Q2 业绩指引为总营收约9.32~9.50 亿美元，同比+18%~20%，环比+3%~5%；预计毛利率为26%~28%，延续上行态势，同比+6.9pct~+8.9pct，环比+0.2pct~+2.2pct。

中芯国际2020Q1 业绩优于市场预期，对2020Q2 给出较为乐观的业绩指引，同时大幅提升2020 全年资本开支计划，凸显公司对下游需求和半导体行业景气情况的乐观预期，未来有望重启成长，把握半导体产业的成长机遇。同时，随着中芯国际拟科创板IPO+ 半导体国产化持续推进，公司未来将与国内半导体市场、设计/设备/材料供应商实现共同成长。

拟科创板回归+大基金增资加持，先进制程扩张提速

拟回归科创板IPO，募资推进先进制程产能扩张。5 月 5 日晚间，中芯国际(00981.HK) 发布公告，拟于科创板发行不超过16.86 亿股股份，扣除费用后，约40%的募集资金将用于12 英寸芯片SN1 项目，剩余的募集资金则用于先进及成熟工艺研发项目的储备资金以及用于补充流动资金。对于中芯国际回归科创板对国内半导体产业的意义，我们认为有三点：

? 1、A 股市场将增加公司的融资渠道，公司募集资金支持高端制程的研发和产能扩张；

? 2、公司代表国内晶圆制造的最高水平，高端工艺制程的突破将支持国内IC 设计企业的高端产品实现，降低国内IC 设计企业对非大陆地区代工企业的依赖，提升国产供应链的安全性；

? 3、产能扩张一方面可以带动产业链上游半导体设备和材料的国产化发展，另一方面能够在非正常情况下保障国内大客户的产能供应。

公司本次募集资金的40%用于12 英寸SN1 项目，目前该项目三大单体建筑物建设已顺利完成，在建废品仓库和门卫室等配套工程，按计划整体项目将在8 月底竣工。项目建筑总面积约40 万平米，是目前全球体量最大的电子厂房项目，新建的12 英寸芯片生产线投产后一条生产线规模可达每月7 万片，投产工艺节点可覆盖14nm-7nm。

大基金强势增资，先进制程扩张提速。5 月15 日晚，两大国家级投资基金——国家集成电路基金II 及上海集成电路基金II 宣布分别向中芯南方注资15 亿、7.5 亿美元（约合160 亿元）现金（此外中芯国际全资子公司中芯控股也将增资7.5 亿美元现金）。本次注资完成后中芯南方的注册资本将由35 亿美元增加至65 亿美元。注资的大部分款额将根据发展计划用作资本开支。

先进制程技术+产能持续推进，增资中芯南方加速成长空间扩容。中芯南方是为中芯国际14nm 及以下先进制程研发和量产计划而建设的、具备先进制程产能的12 英寸晶圆厂（上海300mmFab）。开发14nm 及以下产能是公司的一项战略性的决策，可强化在先进制程产品制造的领先市场地位。

技术持续升级。中芯南方14nm 已实现量产，目前正在开发更加先进的N+1 和N+2 工艺（中芯国际内部代号），其中N+1 工艺在去年四季度已经完成流片，

目前处于客户产品验证阶段，预计今年四季度风险量产。从N+1 工艺比14nm，性能提升20%，功耗降低57%，逻辑面积缩小63%，SoC 面积缩小55%，除了性能提升幅度低于7nm 工艺，功耗和稳定性上都与7nm 工艺相近。

?产能扩张迅速。中芯南方14nm制程产能从2019Q4投产以来迅速扩张，目前14nm 晶圆的产能已经达到了6,000 片/月，较 3 月份4,000 片/月提升了50%。据公司公告，中芯南方的最终目标产能是35,000 片/月，主要生产14nm 及以下工艺先进晶圆，包括14nm 改进型的12nm 工艺，未来还有下一代的N+1、N+2 代工艺。

?客户导入顺利。中芯国际已通过中芯南方的14nm 生产线为华为生产麒麟710A 并实现量产。展望未来，随着主流移动平台、汽车、物联网、云计算市场和高速铁路、智能电网、超高清视频及安全系统等高潜力领域的需求快速增长，叠加半导体国产化的持续推进，客户导入进程将不断加快，有望与国内多个终端产商、多种主体客户达成合作。

中芯国际原本在中芯南方占比50.1%，在新的合约中，各方的股权将有所变化，中芯国际的股权将降至38.515%，其他分别由国家集成电路基金、国家集成电路基金II、上海集成电路基金及上海集成电路基金II 拥有14.562%、23.077%、12.308%及11.538%权益，显示中芯国际与国家战略力量的合作与联系进一步加强，凸显国家应对外部限制、实现关键环节自主可控的战略决心。

晶圆代工核心地位强化，牵引国内产业链共同成长

未来强化一站式FinFET 全面解决方案，打造公司在国内芯片产业链的核心地位。公司作为国内最先进的FinFET 厂，近年来积极推进FinFET 先进制程工艺研发，已经能够提供完整的的的FinFET 技术平台与组合。2019 年公司与客户的14 纳米FinFET 制程实现重大进展，第一代FinFET经已成功开始大规模生产，并于2019Q4 开始贡献收入；同时，第二代FinFET 的开发稳定，客户导入亦畅顺。未来，随着公司在芯片代工、IP 支持+设计服务、光照制作+凸块制造等多个环节中不断发力，未来公司有望进一步巩固在国内芯片产业链的核心地位。

同时，公司的高速发展还将在半导体国产化加速推进的时代趋势中为国内半导体产业链的企业提供发展机遇，国内半导体行业将在2020 年开始吹响新十年的前进号角，奏响半导体的时代最强音。

存储芯片双强突破，时代浪潮破浪前行

DRAM 接力长跑，长鑫存储曙光在望

DRAM 产能+制程提升双缓，危中存机

DRAM是半导体市场上占比最大的商品，需求未来在服务器等应用持续扩容下将持续上行。由于该产品的商品化性质和半导体产业的性质（规模经济高），现在三星电子，SK 海力士和美光科技（MU）三家公司占据着95％的市场份额。基于IDC、智能终端、智能汽车、物联网等领域的需求增长，未来DRAM 市场将持续增长，据集邦咨询，全球2020 年内存市场年成长预估为13.2%，主要原因是三大存储厂商DRAM 策略趋于保守：

?控费获利、资本支出增加趋缓，投片量同比成长较低；

?工艺与制程转进减速。

集邦咨询预估今年全球内存厂晶圆投片量年成长大概只有6%，其中三星的投片规模预计从去年的46 万片/月增至今年50 万片/月；SK 海力士目前投片规模约在30 多万片/ 月，今年的产能增长仅在无锡二厂；美光投片规模约在33 万片/月~35 万片/月。

DRAM 位元供给的增长来源以工艺进步带来的密度提升为主，以产能扩张带来的投片量提升为辅。但是近年来DRAM 在进入20nm 制程以后，制程提升开始遇到瓶颈，主流厂商出于成本和研发难度的考虑，对工艺的定义已经不是具体的线

宽，而是希望通过两代或三代1Xnm 节点去升级DRAM，由此称为1Xnm、1Ynm、1Znm。

接力长跑+技术突破，长鑫引领DRAM 国产突破

作为国产DRAM 长跑竞赛的接棒人（第一棒为奇梦达），合肥长鑫存储自2016 年立项以来快速推进DRAM 的研发与量产，2018 年年底即完成与国际主流DRAM 产品同步的10nm 级、第一代19nm 8GB DDR4 的交样，随后在2019 年9 月20 日宣布19nm 8GB DDR4 投产，一期目标产能达12 万片/月。这标志我国在内存芯片领域实现量产技术突破，拥有了这一关键战略性元器件的自主产能。

长鑫存储在产能、技术、知识产权和客户导入等方面进程持续推进：

1）积极扩张产能。长鑫存储项目有三期，第一期投资约为72 亿美元，第一期设计满载产能为12 万片/月，约占到全球内存芯片产能的10%。

2）技术研发迭代。长鑫存储目前采用10G1 工艺技术(即19nm 工艺)制造8Gb DDR4 DRAM，预计在2020 年下半年采用同样的工艺制造LPDDR4X DRAM；公司明年将向17nm制程工艺推进，也等同于三星/SK海力士/美光的1Y，用于生产DDR4、LPDDR4X、DDR5 和LPDDR5 DRAM；此外，公司也开始了在EUV、HKMG 和GAA 等目前还没有在DRAM上实现的新技术探索，有望在工艺制程之外突破DRAM技术的藩篱，为实现弯道超车提供技术支撑。

3）完善专利布局。2019 年12 月 5 日，长鑫存储技术有限公司与Wi-LAN 联合宣布，就奇梦达开发的DRAM 专利，长鑫存储与WiLAN 全资子公司Polaris Innovations Limited 达成专利许可协议和专利采购协议。依据专利许可协议，长鑫存储从Polaris 获得大量DRAM 技术专利的实施许可。这些专利来自Polaris 于2015 年 6 月从奇梦达母公司英飞凌购得的专利组合。2020 年 4 月，与美国半导体公司Rambus 签署专利许可协议。依据此协议，长鑫存储从蓝铂世获得大量DRAM技术专利的实施许可。

4）迅速导入客户。目前光威(Gloway)迈出了历史性的一步，5月初上架了采用长鑫DDR4 内存芯片的羿PRO 系列内存。5 月15 日，江波龙宣布旗下嵌入式存储品牌FORESEE 推出了 3 款国产化内存，分别为DDR4 SODIMM 8GB、DDR4 UDIMM 8GB、DDR4 UDIMM 16GB，核心DRAM均采用长鑫存储颗粒。江波龙称这几款采用长鑫存储DRAM 颗粒的产品在单通、双通、四通满载Loading 上都保持100%的测试通过率，在稳定性上的表现非常优异，目前已通过了国际主

流方案的IntelZ390、IntelH310、AMDB450、AMDX570 和国产方案的飞腾FT2000/4、鲲鹏920 这些测试平台。

我们预计，长鑫存储未来通过自主研发、拥抱主流技术、引入创新型存储技术，以及与WiLAN 等国际伙伴的合作，不断完善知识产权组合提供专利技术的可追溯性，将持续增厚在半导体核心技术和高价值知识产权方面的积累，进一步强化技术战略储备，保障公司DRAM 业务在外部环境波动中稳定运营的能力，为公司提供相对稳定的发展空间。同时，随着外部限制恶化、外部环境不确定性增加，我国半导体国产化趋势确定性持续加强，本土厂商需求强劲，长鑫存储有望在技术、产能、专利、客户等多个维度构建公司未来的增长内核，为实现国产存储芯片弯道超车积蓄能量。

NAND Flash 跻身前列，长江存储跨越发展

NAND Flash 供需改善

2019 年全球NAND Flash 销售额达460 亿美元，同比减少29%。2020 年，一方面全IDC、高容量5G 手机需求强劲，另一方面由于资本支出的减少，2020 年NAND Flash 行业供给端增量有限，中国产业信息预计2020 年销售额将达到570 亿美元，同比实现回升23.91%。

多年累积终有回报，长江存储实现跨越式发展

长江存储起步较晚，NAND FLASH 进展迅猛。2020 年 4 月13 日，长江存储宣布业内首款128 层QLC3DNAND 闪存（X2-6070）研发成功，且已在群联和联芸两家控制器厂的SSD 上通过验证，而这距32 层3DNAND 完成设计仅过

去不到 3 年。长江存储在2016 年成立之初产品仅为32 层3DNAND Flash，跟全球顶级厂商的差距约为4-5 年（彼时三星已实现64 层产品量产）；2018Q3 32 层3DNAND Flash 实现量产，一年后2019Q3 64 层3DNAND Flash 实现量产（彼时三星已于一年前实现96 层产品量产），随后长江存储跳过96 层直接研发128 层3DNAND Flash，跻身全球前沿技术队列，技术实力突破速度持续增加。

多年累积终成回报，128 层技术跻身全球前列。长江存储的X2-6070 是128 层QLC 规格的3D NAND 闪存，也是我国首款128 层3D NAND 闪存芯片，拥有业内已知型号产品中最高单位面积存储密度（QLC，4bit/cell），最高I/O 传输速度（1.6G/s）和最高单颗NAND 闪存芯片容量（1.33Tb），是上一代64 层单颗芯片容量的 5.33 倍，在当今128 层3D NAND 为主流的全球闪存市场里意味着长江存储在NAND FLASH 的技术上已经跻身全球第一梯队。X2-6070 将率先应用于消费级SSD，并逐步进入企业级服务器、数据中心等领域，以满足未来5G、AI 时代多元化数据存储需求。

128 层3D NAND 意味着长江存储已经逐步跻身全球存储技术前沿：

?三星于2019 年 6 月推出128 层TLC 3D NAND 并于8 月量产；同时三星正在开发160 层或更多层的第7 代V-NAND Flash；

?SK 海力士2019 年 6 月发布128 层TLC 4D NAND（本质上是3D NAND Flash：单芯片采用 4 层架构设计，结合了3DCTF、PUC 技术，芯片面积有一点缩减），预计2020 年进入投产阶段；