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讀懂芯片設計、IP授權、EDA軟件技術核心

旺材芯片 ? 2019-07-29 10:24 ? 次閱讀

來源:平安證券

芯片設計:美國領先地位明顯,中國升至第三

IP授權、EDA軟件屬于利基市場

半導體IP授權屬于半導體設計的上游。IP主要分為軟IP、固IP和硬IP。軟IP是用Verilog/VHDL等硬件描述語言描述的功能塊,不涉及具體電路元件。固IP是以電路元件實現的功能模塊。硬IP提供設計的最終階段產品—掩膜。

IP授權的出現源自半導體設計行業的分工,設計公司無需對芯片每個細節進行設計,通過購買成熟可靠的IP方案,實現某個特定功能。

這種類似搭積木的開發模式,縮短了芯片開發的時間,提升了芯片的性能。全球半導體IP市場在2018年整體市場規模為49億美元。其中ARM公司是IP領域絕對龍頭,占41%市場份額。

EDA設計軟件包括電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具等。

目前EDA設計軟件領域集中度較高,Synopsys、CadenceMentorGraphics三巨頭占據了EDA設計軟件市場95%以上的市場份額,Synopsys、Cadence等公司將自己的軟IP集成在設計軟件中,進一步增加了用戶黏性,也提高了行業壁壘。

芯片設計國內進步較快,未來潛力最大

芯片設計過程可以粗略的分為確定項目需求、系統級設計、邏輯設計、硬件設計四部分。IC設計行業中少數巨頭企業占據了主導地位,其中美國IC設計行業處于領先地位。

從營收規模來看,全球前十大芯片設計公司總營收規模達到810億美元,同比增長12%。其中博通同比增長15.6%,以217.54億美元營收居首;高通同比下降了4.4%,以164.50億美元繼續位居第二。

從地區分布來看,2018年美國在全球芯片設計領域擁有59%的市場占有率,居世界第一;中國臺灣地區市場占有率約16%,居全球第二;中國大陸則擁有12%的市場占有率,位居世界第三。日本、歐洲半導體公司以IDM模式居多。

以毛利率和營收規模兩個維度來看,國內芯片設計上市公司與全球前十差距仍然較大。

根據2018年ICInsights數據,2018年國內半導體設計公司銷售收入約385億美金,海思和紫光展銳(均未上市)合計銷售額超過了100億美金,占國內市場規模的26%,剩余1700余家半導體設計公司產生了280億美金的收入。

盡管差距明顯,國內的芯片設計行業仍在高速成長,從過去二十年來看,國內半導體設計行業年復合增長速度超過40%,2018年的成長速度也達到了21.5%,相較于2007-2017年全球芯片市場4.4%的增長率,中國芯片市場的增長率一直在維持在20%以上。

晶圓代工:臺積電一枝獨秀,三星開始發力代工

2018年,全球芯片代工產業市場規模為627億美金,同比增長5.72%。國內芯片代工產業市場規模為60.16億美元,同比增長11.69%。預計未來三年國內增速仍將領先全球,市場份額的快速增長表明目前全球集成電路產能正向大陸轉移。

從企業來看,2018年臺積電以54.39%的市場占有率處于絕對領先的地位,在三星將晶圓代工部門從系統LSI業務部門中獨立出來后,統計口徑的改變讓三星一躍成為第二。格羅方德和聯華電子分列第三、第四。國內廠商中芯國際暫列第五。

從制程工藝來看,頂尖工藝(7nm+10nm)目前占據13%的市場份額,主要用于CPUGPU等超大規模邏輯集成電路的制造。主要用于存儲芯片制造的14nm-28nm工藝占據了34%的市場份額;MCU/MPU、模擬器件、分立器件和傳感器主要使用40nm以上工藝,占據了剩余的41%市場份額。

移動設備主導的半導體市場,更加注重功耗的降低。移動設備受鋰電池續航所限,CPU功耗變得尤為重要。

2011年左右,隨著智能手機滲透率的迅速提高,消費電子的重心開始從PC端向移動端傾斜,傳統PC芯片巨頭英特爾在移動端的舉步不前也導致了其制程發展在近5年放慢了腳步。

臺積電、三星得益于智能手機芯片龐大出貨量,在制程工藝方面拼命追趕。從2011年落后英特爾一代制程到15年趕上,最終在17年實現反超。

2019年4月臺積電宣布5nm工藝已經準備就緒,將在2020年進行量產。三星則宣布2021年5nm量產,并且未來十年(2020-2030)將投資1200億美金加強晶圓代工和系統LSI方面的競爭力。

反觀此前代工市場份額第二、第三的格羅方德和聯華電子均宣布暫緩10nm以下制程的研發。目前頂尖制程的競爭就只剩下臺積電和三星兩家。

領先廠商通過提前量產獲取訂單,分攤工廠折舊,進而繼續研發下一代工藝,使得后進廠商在先進制程工藝上的投資低于預期回報而放棄競爭,以此擴大市場份額、形成壁壘。未來芯片代工領域馬太效應會愈加明顯。

封測:并購整合獲得擴張,長電實力位列第一梯隊

半導體封測的技術含量相對較低,國內企業最早以此為切入點進入集成電路產業。國內封測企業通過外延式擴張獲得了良好的產業競爭力,技術實力和銷售規模已進入世界第一梯隊。

近年來,國內封測廠商借助并購潮進入了實力顯著提升。2018年國內封測三巨頭長電科技、華天科技、通富微電在全球行業中分別排名第三、第六、第七。

在全球封測行業市場中,中國臺灣地區、中國大陸和美國占據整個封測市場81%的份額,形成了三足鼎立的格局。

在芯片制造產能向大陸轉移的大趨勢下,國內封測企業近水樓臺,搶占了中國臺灣、美國、日韓封測企業的份額。

國內企業實現了遠超同行增長率的快速壯大。預計未來三年,隨著中國芯片封裝市場規模的提升,國內企業的銷售規模和技術水平也會得到進一步提升。

半導體材料:日歐壟斷,國內自給率較低

半導體材料可分為制造材料和封裝材料。制造材料可以分為以下幾類:硅片,靶材,CMP拋光材料、光刻膠、高純試劑、電子特種氣體、(光掩膜)。

硅片、氣體、光掩模和光刻膠四種材料占整體比例67%以上,其中硅片是半導體材料的核心。

我國半導體材料在國際分工中多處于中低端領域,高端產品市場主要被美、日、歐、韓、臺灣地區等少數國際大公司壟斷,國內大部分產品自給率較低,基本不足30%,主要依賴于進口。

半導體制造設備:制造產能國內轉移趨勢利好國產設備商

在2018年全球半導體設備市場區域分布情況中,中國市場逐步崛起:從半導體裝備銷售額情況看,從2014年開始,北美半導體設備投資逐年減少,日本基本維持穩定,整個半導體制造的產能轉移到了韓國、中國臺灣地區和中國大陸。隨著眾多晶圓代工廠在大陸投建,大陸設備市場增速將超過全球增速水平。

半導體制造過程復雜,涉及到的設備包括硅片制造設備、晶圓制造設備、封裝設備和輔助檢測設備等。在制造設備中,光刻機、刻蝕機和薄膜沉積設備為核心設備,分別占晶圓制造環節的約21%、18%和18%。

光根據各細分設備市場占有率統計數據,在光刻機、PVD、刻蝕機、氧化/擴散設備上,CR3達90%以上。

光刻機是半導體制造設備中價格占比最大,也是最關鍵的設備,被譽為是半導體產業皇冠上的明珠,每顆芯片誕生之初,都要經過光刻技術的鍛造。光刻決定了半導體線路的精度,以及芯片功耗與性能。

以核心設備光刻機為例,荷蘭公司阿斯麥(ASML.O)是全球最大的半導體光刻機設備及服務提供商,在細分領域具備壟斷地位,在高端光刻機市場占據75%以上份額。

半導體設備技術難度高、研發周期長、投資金額高、依賴高級技術人員和高水平的研發手段,具備非常高的技術門檻。

目前國內廠商離全球領先企業差距較大。除中微半導體在蝕刻機領域成為全球一線供應商外,其他領域在三年內達到世界領先水平的可能性較低。

國內半導體產業政策支持力度較大,但是通過產業政策支持獲取的進口替代、自主可控需要經過較長時間的演進才能實現。目前半導體進口替代是國內資本市場較為火熱的主題,短期估值偏高。我們建議關注細分領域內具有較強實力、市場份額有望進一步提升的標的。芯片設計:匯頂科技、紫光國微;晶圓代工:中芯國際、華虹半導體和臺積電;封裝測試領域:長電科技、日月光;在半導體設備方面:北方華創。

原文標題:行業 | 半導體產業鏈細分行業梳理

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臺積電第二季度凈利潤為新臺幣667.65億元,同比減少7.6%

臺積電預計第三季度業績將會進一步提升 下半年業績表現將會好于上半年

7月18日,晶圓代工龍頭廠商臺積電公布其2019年第二季度業績。從數據來看,臺積電第二季度營收超出此....
的頭像 半導體動態 發表于 07-19 16:26 ? 357次 閱讀
臺積電預計第三季度業績將會進一步提升 下半年業績表現將會好于上半年

Intel 7nm對標臺積電 5nm,預計會在2021年量產

7nm工藝計劃2021年推出,相比10nm工藝晶體管密度翻倍,每瓦性能提升20%,設計復雜度降低了4....
的頭像 旺材芯片 發表于 07-19 10:49 ? 569次 閱讀
Intel 7nm對標臺積電 5nm,預計會在2021年量產

臺積電宣布Q2季度合并營收同比增長3.3% 7nm工藝收入占比21%

得益于6月份營收大漲22%,臺積電Q2季度的業績順利超出Q1季度給出的指引上限。在今天下的法人說明會....
的頭像 半導體動態 發表于 07-18 15:56 ? 337次 閱讀
臺積電宣布Q2季度合并營收同比增長3.3% 7nm工藝收入占比21%

200億美元!臺積電的龐大項目

在張忠謀退休之前,還得臺積電留下了一個最重要的秘密武器——3nm晶圓廠,整個項目投資高達6000億新....
的頭像 滿天芯 發表于 07-18 14:24 ? 364次 閱讀
200億美元!臺積電的龐大項目

DDS信號源的設計與實現實驗指導書資料免費下載

《DDS信號源的設計與實現》是針對全校本科生開出的綜合性、設計性的實驗項目。要求學生先期掌握數字電路....
發表于 07-18 08:00 ? 62次 閱讀
DDS信號源的設計與實現實驗指導書資料免費下載

Review需求設計經驗總結

在軟件產品開發中,一般情況下AD是通過BA來了解客戶需求的,所以在項目啟動初期一定會和BA一起Review全部要開發的需求。在...
發表于 07-18 06:52 ? 56次 閱讀
Review需求設計經驗總結

臺積電3nm晶圓廠明年正式開工 總投資約合200億美元

臺積電創始人張忠謀去年第二次退休,30多年來在他的帶領下打造了全球最大、最成功的晶圓代工廠,年營收超....
的頭像 半導體動態 發表于 07-17 16:23 ? 481次 閱讀
臺積電3nm晶圓廠明年正式開工 總投資約合200億美元

臺積電7nm產能全線滿載

臺積電下半年的7納米產能全線滿載,16/12納米產能亦供不應求。
的頭像 半導體行業聯盟 發表于 07-17 10:26 ? 622次 閱讀
臺積電7nm產能全線滿載

三星7納米客戶恐被迫轉單臺積電

三星明年7納米訂單若全數轉走,臺積電獲利看增7%。
的頭像 旺材芯片 發表于 07-17 09:42 ? 796次 閱讀
三星7納米客戶恐被迫轉單臺積電

芯片代工之王如何安度“后張忠謀時代”?

臺積電自身面對的考驗并不比成為美國靶心的華為小,一方面大客戶華為受制于美國禁令,芯片代工數量將有所減....
的頭像 礪石商業評論 發表于 07-16 17:13 ? 818次 閱讀
芯片代工之王如何安度“后張忠謀時代”?
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