2022年半导体制造专题研究 国际半导体制造产业形势发生了哪些变化?

  • 来源:中信证券
  • 发布时间:2022/12/14
  • 浏览次数:500
  • 举报

国际半导体制造产业形势发生了哪些变化?

半导体制造是整个产业链中的中游核心环节,直接关系着芯片供应安全。全球格局 来看,半导体制造仍然呈现显著区域化特点,如晶圆代工方面,中国台湾地区的台积电 长期占据 50%左右市场份额,且在先进制程(10nm 及以下)方面全球领先;相比之下, 根据 Trendforce 截至 2Q22 季度数据,中国大陆的中芯国际、华虹半导体、晶合集成三 家合计占全球晶圆代工市场份额 10.1%,而根据 IC Insights 统计口径,2021 年中国大陆 晶圆代工厂占全球份额为 8.5%,相比仍存在明显差距。IDM 方面,CPU 领域的英特尔 (美国),存储器领域的三星(韩国)、SK 海力士(韩国)、美光(美国),模拟芯片领域 的德州仪器(美国)等均具有行业内举足轻重的地位。 根据 Knometa Research 数据,截至 2021 年底,全球 IC 晶圆的月产能为 2160 万 片等效 8 英寸晶圆,其中韩国产能占 23%,中国台湾地区占 21%,中国大陆占 16%,日 本为 15%,美洲为 11%,欧洲为 5%。2021 年全球晶圆总产能的 57%由前五大公司(三 星、台积电、美光、SK 海力士、铠侠/西部数据)承包。

在当前疫情影响、地缘政治竞争和逆全球化供应链重构倾向下,全球各地陆续颁布 产业扶持政策,支持晶圆厂本土化建厂,呈现出建厂“军备竞赛”的特点。截至 2022 年 11 月末,美国、欧盟的芯片扶持法案已经正式公布,日本、韩国的相关立法也正在酝酿 中,根据美国、欧盟已经明确的法案,至少将有超过 1200 亿美元的政府补助流向半导体 行业。下面我们对各个国家或地区的扶持政策、扩产计划分别做相应分析。

美国:法案及管制措施密集出台,目标巩固产业领导地位

我们对美国近期在半导体领域的政策举措,从国会法案、商务部出口管制措施、外 部结盟三方面进行梳理。

1、美国国会芯片法案:直接资金补贴、税收优惠、设立机构,同时涉及对华限制

美国芯片制造份额下降,推行法案扶持本土建厂。半导体产业发源自美国,美国企 业目前仍然引领全球市场,其合计销售额占全球芯片销售额的近一半,但在制造环节份 额有所下降。根据 SIA Factbook 2022 数据,在经济全球化、半导体多地区分工合作影响 下,美国半导体生产制造在全球份额已经从 1990 年的 37%下降到 2021 年的 12%。或出 于确保高端制造和国防安全的目的,美方近年来欲在国内加紧布局先进芯片制造及研发。 2020 年 6 月,美国参议院提出《为美国制造芯片创造有利倡议》(Creative Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America Act,缩写为 CHIPS Act),后历经多 轮修改和博弈;2022 年 7 月 19 日、7 月 28 日,美国参议院、众议院分别通过了《芯片 与科学法案 2022》(CHIPS and Science Act of 2022,下称“芯片法案”);2022 年 8 月 9 日,美国总统拜登在白宫正式签署《芯片与科学法案》,该法案正式成法生效。

美国芯片法案的措施包括直接补贴、税收减免、设立机构等几个方面,总涉及金额 约 2800 亿美元,其中与半导体直接相关的金额 767 亿美元。《芯片与科学法案》整体涉 及金额约 2800 亿美元,除其中用于资助“研究与创新”的约 2000 亿美元研发创新支持 预算之外,直接向半导体行业提供 767 亿美元的补贴和优惠:

——1)约 527 亿美元的直接资金支持:激励计划直接补贴符合要求的企业 390 亿美 元,商业研发和人才发展计划 110 亿美元,向美国芯片国防基金分配 20 亿美元,向美国 芯片国际科技安全和创新基金分配 5 亿美元,向美国芯片劳动力和教育基金分配 2 亿美 元。其中,商业研发和人才发展计划的 110 亿美元资金将通过建立两大实体,即国家半 导体技术中心(NSTC)和国家先进封装制造计划(NAPMP),扩大美国现有半导体研发 机构的范围和影响,在美国研发生态系统中提供了新的框架。

——2)价值 240 亿美元的先进制造投资税收抵免:为半导体制造业提供 25%的投资 税收抵免,涵盖制造设备以及半导体制造设施的建设,还包括对制造半导体制造过程中 所需的专用工具设备的激励。 芯片法案的通过是台积电、英特尔、格芯等厂商继续大力在美扩产的基础之一,通 过提供政府补贴以弥补企业成本端的上浮。

美国芯片法案还包括对华限制的排他性条款,享受优惠企业被禁止在华投建先进产 线,迫使企业选边站队,目的限制中国大陆芯片高端化发展。《芯片与科学法案 2022》 中规定,接受法案激励的公司需满足一定的条款,包括:1)禁止在“对美国国家安全构 成威胁的特定国家”扩建或新建先进半导体产能;2)禁止在中国和其他“特别关切国家” 扩建某些关键芯片制造;3)禁止在中国大幅增产先进制程芯片,期限为 10 年,违反禁 令或未能修正违规状况的公司,可能需要全额退还联邦补助款;4)接受 NSF(国家科学 基金会)资金的机构必须披露对受重点关注的国家(中国、俄罗斯、朝鲜、伊朗)的财 务支持,并允许 NSF 在某些情况下减少、暂停或终止资助。综合以上限制条款来看,基 于美国芯片法案,美国在意图拉拢领先半导体厂商的同时也希望切除这些厂商与中国原 有的自由合作关系,遏制中国半导体产业的高端化进程。 此外,芯片法案之后仍有美议员继续提出涉及对华限制提案,提案需经历较长时间 博弈,落地存在较高不确定性。2022 年 9 月,美国参议院多数党领袖查克·舒默和共和 党参议员约翰·科宁试图在 2023 年《国防授权法案》的最终版本中加入一项修正提案,要求美国联邦机构及其承包商停止使用中国企业制造的芯片。

2、美国商务部出口管制新规:限制先进制程半导体制造设备出售给中国大陆

加码限制先进半导体制造和先进计算领域对华出口。2022 年 10 月 7 日,美国商务 部产业安全局(Bureaus of Industry and Security,BIS)宣布修订《出口管理条例》 (Export Administration Regulations,EAR)中的相关规则,加强限制中国获得先进计 算芯片、开发和维护“超级计算机”以及半导体先进制程制造的能力。具体而言,此轮 限制主要涉及物项、实体、用途、人员多种方式:

——1)以“物项”限制:商品管制清单(CCL)里新增 4 项出口管制分类编码 (ECCN,Export Control Classification Number),瞄准部分高算力芯片和部分半导体设 备。其中高算力芯片在新规文本中进行了定义(新增 3A090 和 4A090 物项编码,对应满 足输入输出(I/O)双向传输速度高于 600GB/s,同时每次操作的比特长度乘以 TOPS 计 算出的处理性能合计为 4800 或更多算力的芯片及相关计算机产品),基本以英伟达 A100 芯片算力(英伟达 A100 的 INT8 算力是 624TOPS@INT8,624*8=4992>4800、同时满 足 I/O 带宽 600GB/s)作为红线,对中国出口时,越线则需要许可证,不越线则不限制; 部分半导体设备对应 CCL 中新增的 3B090 编码,主要为一些用于沉积钴、钨的薄膜沉积 类设备,可用于 10nm 及以下先进制程芯片生产。

——2)以“实体”限制:对于实体清单中与先进计算相关的 28 家中国实体增加外 国直接产品规则。位于实体清单中的 28 家实体,由于本次外国直接产品规则的更新(增 加脚注),其含美国技术的上游供应(如芯片设计、晶圆厂流片、采购)或受到影响。此 外,本次还新增 31 家实体到未经核实清单(UVL 清单,Unverified Entity List),UVL 清 单的管制力度比实体清单小,且存在“退出机制”,本次主要是新增了从 UVL 清单转实体 清单的机制。

——3)以“用途”限制:新增最终用户和最终用途限制,瞄准超级计算机、先进芯 片制造和特定半导体设备开发。受 EAR 管控物项最终用途用于中国超级计算机时,需要 获取许可证。如果受管控物项用于中国开发或生产先进制程芯片的晶圆厂(先进制程定 义了三类:16/14nm 及以下逻辑(或非平面晶体管结构逻辑芯片,如 FinFET、GAA)、 128 层及以上 NAND 存储、18nm 及以下 DRAM 存储芯片),需要许可证。如果受管控物 项(如进口零部件)用于中国特定半导体设备开发(包括 ECCN 编码 3B001、3B002、 3B090、3B661、3B991 的特定半导体设备相关零件、组件和设备),需要许可证。

——4)以“人员”限制:新增限制最终用户和最终用途限制,新规在半导体制造层 面增加了对“美国人”的限制,在获得许可证前,“美国人”不得参与对于先进制程 (16/14nm 以下逻辑、128 层及以上 NAND、18nm 及以下 DRAM)相关的物项向中国 的转移行为以及相关协助和服务。值得注意的是,并非所有半导体公司的美籍员工都会 受到影响,不提供先进制程相关制造技术转移的企业不受影响。

3、外部结盟:美国提议建立芯片四方联盟(Chip 4),是将中国大陆排除在其半导体产 业链体系之外的又一举措

美国主导下,“Chip4”首次预备会议已举办。根据 Digitimes, 2021 年全球 5559 亿美元的半导体市场中,美国厂商贡献了 2739 亿美元,占 49%,其 次是韩国(17.3%)、日本(16%)和中国台湾(9.7%),四方合计占全球半导体产值的 92%,其中美国在产业层面和政治层面对另外三方都具有显著影响力。我们认为美国目 标是在短期内孤立并遏制中国大陆的快速发展势头,并在长期赶上中国台湾在先进芯片 制造以及韩国在存储器芯片行业的地位。

我们认为所谓 Chip4 联盟可能并不稳固。四方的头部企业之间大多存在直接竞争关 系而非简单的产业链上下游关系,例如在晶圆代工领域,三星是台积电在全球范围内最 大的竞争对手;在存储器制造领域,韩国三星和海力士、日本铠侠、美国美光均是主要 玩家;韩国与日本曾存在紧张关系,2019 年出现日韩贸易战,日本一度对韩断供光刻胶。 而对于各方而言,中国大陆均是重要需求市场,尤其是韩国在中国大陆投资了西安三星、 无锡海力士等主要资产,且海力士收购了大连英特尔,韩国是 Chip4 中最为摇摆的一方。考虑到美国在 10 月 7 日的对华出口限制中先进制程的范围涵盖 16/14nm 及以下逻辑、 128 层及以上 NAND 存储、18nm 及以下 DRAM 存储芯片,我们认为若后续日本、荷兰 加入限制行列,预计大概率不会超出此范围。从企业在商言商角度出发,我们认为成熟 制程仍有产业链充分合作的基础。

美国对华半导体限制一步步升级,在前期美方报告中已有迹可循,实质是将前期计 划逐步落实。2021 年美国人工智能国家安全委员会(“NSCAI”)向美国国会提供的 756 页报告中提到,美国要想在半导体产业保持全球领先地位,就必须限制中国的半导体产 业,为此美国应设法妨碍中国进口光刻机等尖端芯片生产设备,并考虑与荷兰和日本 “协调”制定“推定拒绝”的政策,阻止他们向中国出口半导体制造设备,尤其是光刻 设备。同时建议将长期存在的监管惯例规范化为美国政策,以将中国的半导体产业限制 在落后于美国两代的程度。

美国芯片制造复兴计划会成功吗?

伴随美国芯片法案颁布,多家国际半导体企业宣布在美投资计划,总投资计划超 800 亿美元。美国半导体产业协会(SIA)预计到 2025 年,美国将获得相关投资约 800 亿美元,包括台积电 120 亿美元、英特尔 200 亿美元、三星 170 亿美元、德州仪器 300 亿美元,此外格罗方德(Global Foundries)、Wolfspeed(原 Cree)、SK、美光 (Micron)等企业也都有相应投资计划。

——1)2020 年 5 月,台积电宣布,将投资 120 亿美元在美国亚利桑那州新建一座 5 纳米晶圆厂,该工厂于 2021 年动工建设,预计将于 2024 年投产,并准备在二期生产 制程更先进的 3 纳米芯片。

——2)2022 年 3 月 23 日,英特尔宣布将投资 200 亿美元在美国亚利桑那州建设两 座新的芯片厂,预计工厂将于 2024 年投产,新厂将有能力生产 7nm 以上制程的芯片。

——3)2021 年 11 月 23 日,三星宣布要在德克萨斯州投资 170 亿美元,建设芯片 制造工厂,力争在 2024 年下半年能够投入运行。

——4)2022 年 5 月 19 日,德州仪器位于德克萨斯州谢尔曼的全新 12 英寸半导体 晶圆制造基地正式破土动工,此项目投资约 300 亿美元,计划建造四座工厂以满足长期 的市场需求,谢尔曼晶圆制造基地中的首座工厂预计于 2025 年开始投产。

台积电落地美国建厂,亚利桑那州凤凰城期望打造成为美国新的半导体产业中心。

——台积电:根据台积电官网,台积电计划未来总计投资 400 亿美元在凤凰城北部 建设两期项目,其中第一座 Fab 已于 2021 年 4 月开工建设,2022 年底主体建筑完工并 设备进驻厂区,2024 年开始生产;第二座 Fab 已开始建设,计划 2026 年开始生产。 2022 年 12 月 6 日,台积电在美国亚利桑那州举办新厂上机典礼,美国总统拜登、美国 商务部长,苹果、NVIDIA、AMD 等台积电大客户 CEO 出席典礼。新厂将包括一期 2 万 片/月 5nm 及 4nm 以及二期 2 万片/月 3nm 产能。

——其他制造企业方面,如英特尔在亚利桑那州设有园区,自 1980 年开始在亚利桑 那州钱德勒开始生产,目前园区涉及先进制程制造和先进封装,并拟投资 200 亿美金兴 建新厂(根据英特尔官网)。恩智浦在亚利桑那州钱德勒设有 6 英寸氮化镓(GaN)晶圆 厂。此外 Microchip 微芯科技、安森美的总部均位于凤凰城,高通、博通等在凤凰城设有 办公室。

——半导体设备企业方面,ASM 的美国子公司 ASM America 位于凤凰城,KLA、 Lam Research 在凤凰城均设有办公点。半导体材料方面,日本 SUMCO 的美国子公司 SUMCO USA 位于凤凰城,默克集团旗下的 Versum Materials 位于坦佩。半导体封装测 试,当地拥有 Flipchip International、Benchmark、AZP 等企业。

美国建厂仍存在建厂成本高、人才招募难、产业链配套不足等诸多挑战。

——成本方面来看,张忠谋表示台积电在美建厂 成本高出 55%。半导体制造产业过去 40 年不断移出美国,主要是出于经济性考量,目前 联邦政府以及当地政府均给予了相应补贴,长期来看相关补贴的持续性有待观察。美国 格芯 CEO 曾经表示,如果美国补贴法案未通过,其纽约芯片工厂建设很可能被推迟,可 见补贴是建厂过程中的重要影响因素。

——人才和劳动力方面,由于过去芯片制造向亚洲转移,近年来美国本土芯片工程 相关毕业生数量减少,将面临本地人才断层和短缺问题,美国本地工人与亚洲工人相比, 通常工资成本更高、人均效率较低。台积电为解决美国厂人员问题,计划在 2022 年底前 通过包机将 1000 多名员工及其家属派驻美国,但相应也可能带来成本提高、长期人才流 失等问题。凤凰城本地的亚利桑那州立大学未来有望输送部分人才。

——建设工期长:中国大陆晶圆厂建设土建时间通常在 14 个月左右,台积电美国厂 自 2021 年 4 月开工建设,2022 年 12 月土建完成,总计耗时 19 个月。

——产业链配套问题:晶圆厂在电力和水资源方面需求量大,美国能源成本相对较 高,亚利桑那州本地水资源相对缺乏,均成为建厂过程中的挑战。对于跟随台积电赴美 设立据点的部分中国台湾配套企业而言,没有双边关税协定可能会相应增加厂商的成本。

综合来看,我们认为美国芯片制造复兴计划构建于持续补贴和逆全球化的行政手段 基础之上,并不存在成本经济性,其主要意义在于巩固其先进制程工艺领域的本土产业 安全,刺激本土产出的提升,但未必能够成为长期全球产能的主流供给。

日本:强化日美合作,布局 2nm 先进芯片制造

日本本土半导体制造偏弱,但拥有部分特色企业,重点材料设备配套供应链完善。 根据 Knometa 数据,2021 年日本占全球晶圆总产能的 15%,但是日本企业在 NAND 存 储器(全球市场规模为 571 亿美元)、微处理器(173 亿美元)和 CMOS 图像传感器 (166 亿美元)领域分别有企业(铠侠、瑞萨、索尼等)跻身世界前列。此外,日本企业在硅晶圆、化合物半导体晶圆、光罩等 14 种重要材料方面分别占据超过 50%的份额;在 半导体生产设备领域,日本企业在 10 种主要设备(清洗设备、氧化炉、涂胶显影设备等) 所占的市场份额超过 50%。设备及材料是半导体制造的基础,因此日本在发展半导体制 造行业上拥有较强的上游产业支持。

日本政府积极推进政策,支持电子产业和半导体制造回流日本。近年来日本政府在 扶持半导体产业方面采取了一系列动作:

——1)2020 年 4 月,日本召开了经济增长战略会议,以应对全球半导体供应不足 的问题,讨论国内投资支持措施,并且认识到建立分散性供应链的重要性,日本电子零 件厂开始出现回流的动向,如村田、罗姆、JDI 等都开始评估将海外部分产能迁回日本。

——2)2021 年 6 月 4 日,日本经济产业省确立了以扩大国内生产能力为目标的 “半导体数字产业战略”。战略中指出,日本将加强与海外合作伙伴的合作,联合开发尖 端半导体制造技术并确保生产能力,把合作伙伴的部分供应链转移到日本。

——3)2021 年 11 月 26 日,日本批准了 7740 亿日元(约合 68 亿美元)的半导体 在地化投资资金:该方案包括三部分,包括 6170 亿日元用于创新芯片制造产能、470 亿 日元用于传统制程生产(模拟芯片和电源管理部件)和 110 亿日元用于下一代硅的研发。

——4)2022 年 5 月 31 日,日本政府在内阁会议上敲定了 2022 年版《制造业白皮 书》,再次强调了强化半导体产业竞争力的重要性。

企业与机构落地层面,日本政府补贴台积电在日建厂,强化日美合作,成立新主体 开展先进制程研发。

——1)台积电在日本建立首座工厂。台积电 2021 年 2 月首先宣布,在筑波市建立 日本首个正式的研发基地。同年 10 月又宣布在熊本县建设日本首座新工厂。2022 年 6 月 17 日,在日本政府高达 4760 亿日元的补贴下,台积电与索尼、日本电装(Denso) 正式联手,在日本熊本县建设一家价值 86 亿美元的工厂(信息来源:索尼官网)。该工 厂在 2022 年 4 月份已经破土动工,计划在 2024 年底量产 10-28nm 制程的成熟工艺芯片, 月产能可高达 5.5 万片。

——2)加强日美合作,将成立日版 NSTC(美国国家半导体技术中心)——LSTC (尖端半导体技术中心)。在 2022 年 5 月 4 日举行的第一届日美工商伙伴关系 (JUCIP) 部长级会议上,日美双方就“半导体合作基本原则”达成一致,将加强半导体制造能力、 促进劳动力发展、提高透明度和解决半导体短缺问题。在 5 月 23 日举行的日美首脑会议 上,两国宣布根据“半导体合作基本原则”成立下一代半导体开发联合工作组。在 7 月 29 日举行的日美经济政策协商委员会(经济版“2+2”)上,达成了促进日美共同研究和 开发的协议,旨在培育和保护重要的新兴技术。作为日本方面的倡议,日本经济产业省 宣布成立一个研究和开发组织“尖端半导体技术中心(LSTC)”(日本版 NSTC)。按计 划,LSTC 将在 2022 年底前启动成立,服务于 2nm 及以后的下一代半导体技术研发。日 本经济产业省计划通过美国 NSTC 与日版 NSTC(LSTC)的合作,旨在“汇集日本和美 国的最优秀人才”。

——3)成立专门公司 Rapidus,作为下一代半导体制造基地。2022 年 11 月 11 日, 日本以实现新一代半导体的国产化为目标成立的新企业“Rapidus”正式启动。该公司由 8 家企业(铠侠、索尼、软银、日本电装 Denso、丰田、日本电气 NEC、日本电报电话 NTT、三菱日联银行)出资,共计出资 73 亿日元,日本政府也会提供 700 亿日元(约合 5 亿美元)的补贴,Rapidus 计划在 10 年内投入 5 万亿日元(约合 366 亿美元)进行设 备投资等,目标是利用约 5 年赶上新一代产品的尖端制造技术,计划于 2027 年量产 2nm。

——4)Rapidus 已与美国 IBM、比利时 imec 建立研发合作关系。2022 年 11 月, 根据日本经济产业省网站,Rapidus 将与美国 IBM 等公司合作开发 2nm 逻辑半导体技术, 在日本建设短 TAT 中试线,并使用测试芯片进行示范。IBM 于 2021 年公布了世界上第一 个 2nm 芯片原型。2022 年 12 月 6 日,Rapidus 与欧洲最大芯片研发机构——比利时 imec 签署合作备忘录,imec 将支持 Rapidus 研究合开发尖端技术,还考虑与即将成立的 日本 LSTC 开展合作。

韩国:半导体为国家支柱产业,加快立法扩大本土制造产能

半导体产业为韩国最大的支柱产业,但是在配套领域依赖于美、日、荷等海外国家 或地区。据美国半导体协会和 IC Insights 调查显示,2021 年全球半导体市场销售总额美 国以 54%排名第一,韩国以 22%位居第二。2021 年韩国半导体出口 1280 亿美元,占全 国总出口额的约 20%;同期韩国半导体设备投资 55.4 万亿韩元(约合 2936 亿元人民币), 占韩国制造业设备投资的 55.3%。三星和 SK 海力士共占全球 DRAM 销售总量的 70%和 NAND 闪存市场的 50%以上,但是在无晶圆厂(Fabless)领域,韩国所占份额仅为 1%。 且根据韩国国际贸易协会(KITA)数据,韩国的半导体设备国产化率仅在 20%左右, 2021 年,韩国半导体设备进口额的 77%来自美国、日本和荷兰。韩国产业通商资源部公 布的数据显示,2022 年上半年韩国的材料、零件、设备进口额高达 1300.67 亿美元。

为了保障韩国半导体企业未来在国际市场上的地位,韩国政府开展一系列措施,目 前正在加快产业立法。

——2019 年 4 月,韩国政府召开了“系统半导体发展远景发布会”, 并公布本国的 相关发展规划。

——2021 年 5 月 13 日韩国发布了“K-半导体战略”,到 2030 年将向半导体领域投 资 510 万亿韩元(约合 3900 亿美元),其中包括三星电子和 SK 海力士等芯片制造商, 计划在韩国南部打造全球最大的半导体生产基地。

——2022 年 1 月 11 日,韩国国会通过了《半导体特别法》,拟对韩国国家尖端战略 产业发展提供包括投资、研发、人才培养在内的支持。

——2022 年 7 月,韩国政府出台《半导体超级强国战略》,将大幅扩大对半导体研 发和设备投资的税收优惠,引导企业截至 2026 年完成半导体投资 340 万亿韩元(约 2600 亿美元),并争取在未来 10 年培养 15 万名专业人才。此外,将重点支持下一代系 统芯片研发,力争到 2030 年将全球系统芯片市场占有率从目前的 3%提升至 10%,将材 料、零件、设备的自给率从 30%上调至 50%。

——2022 年 9 月,韩国总统尹锡悦对加快韩国半导体产业立法(K-Chips)表达了 明确支持态度,K-Chips 包含《国家先进战略产业特别法》和《特别税收限制法修正案》 等一揽子法案。

除政府外,三星、SK 海力士等韩国企业也在努力扩大本土制造产能。三星电子于 2021 年 4 月动工建设的平泽 P3 工厂,计划于 2023 年下半年竣工,届时将成为世界最大 的半导体工厂;2022 年 8 月 23 日,三星电子宣布计划在其平泽芯片工厂运营 6 条生产 线,公司预计将于下半年完成第 3 条生产线的建设,同时预计花费约 100 万亿韩元(合 743 亿美元)增加三条新的生产线,第 4 条生产线目前已经开始进行初步建设。此外,根 据 BusinessKorea,SK 集团则正在通过 SK 海力士和 SK 电信进军系统芯片市场,SK 电 信决定将人工智能(AI)半导体事业分拆到新公司;SK 海力士收购韩国代工厂“Key Foundry”,将 8 英寸的代工产能提高一倍。

韩国在半导体贸易和制造方面同时依赖中国和美国,因此韩国加入“Chip 4”态度 谨慎。中国大陆是韩国最大的贸易伙伴,2021 年韩国半导体出口约 60%(约 768 亿美元) 销售额来自中国大陆,且不少韩国半导体及周边企业也与中国建有合资公司,目前,三星电子在西安设有 NAND 闪存生产基地,而同样作为韩国芯片头部企业的海力士也分别 在无锡和大连设有 DRAM 和 NAND 闪存工厂,中国在 2020 年已经超越韩国成为全球存 储半导体出口第一的国家。所以韩国长期采取在经济层面重视与中国的关系、在安全保 障层面依赖美国的“经中安美”作为基本方针。但是目前美国试图将韩国拉入由美国主 导的新的半导体供应链的框架,借此打击中国大陆的半导体发展并打破这一平衡,韩国 此前参加“Chip4”磋商会议的条件包括不提及对华进行出口限制基本准则,因此韩国可 能会加入 Chip 4 联盟,但不一定会执行对华出口限制。

中国台湾:产业链减税,台积电持续投资先进产能

中国台湾通过《产业创新条例》修正草案,对于半导体产业链采取研发和资本开支 抵税。2022 年 11 月 17 日,为确保台湾半导体产业在全球的领先地位,中国台湾的行政 部门通过《产业创新条例》第 10 之 2 条、第 72 条修正草案,针对技术创新且居国际供 应链关键地位的公司,投资前瞻创新研发及先进制程设备适用新的租税优惠,该法案接 下来将送“立法院”审议。修正草案明定,在中国台湾进行前瞻技术创新、且居国际供 应链关键地位的公司,符合“适用资格条件者”,其在前瞻创新研究发展的 25%支出可抵 减当年度应纳营利事业所得税额,购置先进设备的 5%支出抵减当年度营利事业所得税额, 且无投资抵减支出金额上限,但单项投资抵减总额不得超过当年度纳税额的 30%,两项 同时申请则以税额的 50%为限。

适用范围方面,除中国台湾半导体大厂外,在台研发的境外公司亦可适用。中国台 湾当局经济事务主管部门负责人在 2022 年 11 月 17 日相关记者会上说明,草案的租税优 惠非只限定半导体产业适用,电动车相关、5G、低轨卫星等产业,只要符合相关条件也 能适用。草案重点是重视在台研发,要对台湾产业有贡献;若有符合上述相关条件并在 台湾设立相关子公司进行研发的境外公司,也可适用。生效日期上,草案如能完成修法 程序,拟于 2023 年 1 月 1 日起施行,至 2029 年 12 月 31 日止。当前全球竞争压力与地 缘政治影响愈发加大,本次条例修正是中国台湾试图巩固其在全球半导体产业供应链中 的重要地位与领先优势的一次尝试。

台积电表示将持续投资中国台湾,在外建厂态度亦表现积极。联电则表示,虽然产创条例修正草案设有门槛,尚无法确定是 否适用,但修法方向是鼓励企业研发创新,因此乐观其成,将持续投资先进特殊制程。 联发科表示,目前对相关法案的细节仍在了解当中,也希望日后相关法案细节对半导体设计及制造,都有适应不同需求的配套措施。目前台积电在新竹、台中、台南和桃园共 建有 14 座工厂,其中包括 10 座晶圆厂以及 4 座封测厂。台积电在新竹、台南、台中、 高雄楠梓继续大力投资,产能梯队涵盖 1nm~28nm 的产能建设。

欧洲:扶持半导体先进制程产能落地,提高供应能力以应对半导体短缺

欧洲芯片法案:加强现有研究,提高供应能力以应对半导体短缺。欧盟委员会于 2022 年 2 月 8 日推出《欧洲芯片法案》(European Chips Act),拟动员超过 430 亿欧元 的公共和私人投资强化欧洲的芯片研究、制造。欧盟计划到 2030 年,欧盟计划将欧盟区 在全球芯片生产的产能占比从目前的 10%增加到 20%。《欧洲芯片法案》主要提出三方 面内容:1)提供 110 亿欧元用于加强现有研究、开发和创新;2)通过建立合作框架, 吸引全球芯片巨头到欧洲设立尖端芯片厂,以提高先进制程芯片供应能力;3)通过收集 企业关键情报以监控半导体价值链,实现半导体供应、需求预估和短缺情况的及时预测。 基于法案主要内容,我们认为《欧洲芯片法案》重心在于扶持半导体先进制程的制 造产业。资金投入上看,《欧洲芯片法案》430 亿欧元的来源包括 300 亿欧元的各国出资, 以及 130 亿欧元的公共和私人资金。资金使用方面,欧盟将使用 110 亿欧元用于现有研 究的加强、开发与创新,并计划使用 20 亿欧元通过欧盟“芯片基金”支持半导体初创企 业。此前,欧洲鉴于较高的制造成本,在产业链中更多扮演上游设计研发的角色,大多 数公司都基于 Fab-Lite 的模式开展业务,制造环节主要流向具有人力&材料成本优势的亚 洲。但近年来的“缺芯潮”,让欧盟重新注意到了制造环节的重要性,芯片行业的竞争焦 点将从设计领域转向制造领域。

欧洲地区作为美国传统盟友,对华半导体产业限制逐渐强硬。

——1)中方收购德芯片企业受阻。目前德国经济部已经在审查 Elmos 将芯片厂 出售给瑞典芯片商 Silex 的交易(Silex 是中国赛微电子旗下的瑞典子公司),目前 Elmos 已经证实这项交易的确可能被德国政府禁止。此前针对 Elmos 收购案一事,德国总理府 以及经济部原已达成共识,认为其中技术不涉及政治安全问题,不过后期又开启重新审 查。德国是三党联合执政政府,其中出身社民党的朔尔茨担任总理,但外交、经济部门 则为德国绿党所把持,本次叫停收购的为德国经济部门。

——2)德国提供补贴,吸引英特尔建厂。根据英特尔公司公告,2022 年 3 月,公 司正式敲定 800 亿欧元欧洲投资计划第一阶段,预计投资金额将达 330 亿欧元,其中在 德国的投资将达 170 亿欧元(占比超过 50%)。

——3)英国以安全名义要求闻泰科技出售 Newport 股权。2022 年 11 月 17 日,闻 泰科技发布公告称,公司全资子公司安世半导体接到英国商业、能源和工业战略部正式 通知,以“国家安全”为由,被强制要求出售此前收购的英国半导体公司 Newport Wafer Fab(纽波特晶圆厂)至少 86%的股权。此前,闻泰科技于 2021 年 7 月全资子公司安世 半导体收购英国最大芯片厂 Newport Wafer Fab,间接持有标的公司 100%权益。 Newport Wafer Fab 是英国最大的芯片制造厂商,其月产能为 3.5 万片 8 英寸晶圆,主要 生产车规级芯片产品,此前安世半导体是 Newport Wafer Fab 的晶圆代工客户,该收购 此前已通过两次安全审查。

——4)荷兰光刻机出口,受美国外交压力限制。2018 年开始,特朗普政府就对荷 兰著名半导体设备商、光刻机巨头阿斯麦(ASML)施压,禁止向中国供应可用于 7nm 及以下制程的 EUV(极紫外)光刻机,而拜登政府亦延续了此等政策,在 2021 年 7 月 表示,出于“安全考虑”继续要求荷兰政府对华限制销售 EUV 光刻机。2022 年 11 月 25 日,荷兰外贸与发展合作大臣莉谢·施赖纳马赫尔在接受鹿特丹商报 (NRC)采访时表示,荷兰正与美国政府就关于向中国出口光刻机进行谈判,并表示在 向中国出售芯片设备的问题上,荷兰将捍卫本国的经济利益。除 EUV 由于美国政府施压 以及美国技术含量原因无法对华销售外,阿斯麦目前可向中国大陆出口 DUV 光刻机的业 务,DUV 相对 EUV 技术成熟,美国以外技术含量更高,美国供应商尚未在 DUV 供应链 中占据主导地位。

国内半导体制造产业链发生了哪些变化?

一方面,随着国内下游需求的稳步增长以及芯片国产化的持续提升,国内芯片制造 需求有望继续以高于全球的增速成长。另一方面,考虑到美国对华持续的贸易打压,我们认为未来可能出现部分客户回流国内。这些成为国内制造企业保持稳定扩产的基础。 中国大陆地区约占全球晶圆产能 16%,其中约一半来自外资在华设厂,内资厂制造 份额尚低。根据 Knometa Research 的 2022 年版《全球晶圆产能报告》,截至 2021 年底, 全球 IC(不包含分立器件等)晶圆月产能为 2160 万片 8 英寸当量的晶圆,其中中国大 陆地区月产能为 350 万片(其中约一半来自中国台湾地区以及海外的公司在华设厂,如 SK 海力士、三星、英特尔、台积电、联电等),占全球产能的 16%,相比 2011 年的 9% 累计增加了 7 个百分点,其预计到 2024 年有望达到 19%。根据 IC Insights 数据,从晶 圆代工厂份额来看,中国企业 2021 年约占全球晶圆代工份额的 8.5%。

制造为产业链核心,中国本土产能扩张持续。在当前政策支持背景下,大陆晶圆厂 具有较强扩产意愿。我们根据各公司公告及产业调研的统计情况来看,2022 年国内 12 英寸晶圆厂总产能约 135 万片/月(包含外资),按照现有规划统计,若未来各规划产能落 地,将至少达到约 327 万片/月,为当前国内产能的 2.4 倍。2022 年 8 月,中芯国际宣布 在天津西青投资新厂,成为产业逆周期投资样板。2023 年,虽然长江存储、长鑫存储或 受到美国出口管制政策影响,但中芯京城、中芯东方、中芯深圳、华力八厂、华虹九厂、 士兰集科、芯恩、深圳华润微、积塔等项目有望带动更多产能增量,拉动资本开支。 广东正在着力打造中国集成电路产业第三极(继长三角和北京之后),一批增量项目 上马,亦有望成为后续扩产重要力量。2021 年 7 月,广东省发布《广东省制造业高质量 发展“十四五”规划》,其中半导体及集成电路为十大战略新兴产业的首位,《规划》描 绘了“广东强芯行动”工程的详细“广东路径”,明确到 2025 年,广东半导体集成电路 产业营业收入突破 4000 亿元,打造中国集成电路第三极,建成具有国际影响力的半导体 及集成电路产业聚集区。展望 2023 年,广东省多个项目正在陆续推进:

——1)广州粤芯三期项目正投资约 25 亿美金,新增产能 4 万片/月。

——2)中芯国际深圳 12 英寸厂,新增 4 万片/月 28nm 及以上代工产能。

——3)深圳华润微电子投资 220 亿元人民币,新增 4 万片/月 12 英寸功率器件。

——4)广东芯粤能将投资 90 亿元人民币,新增 4 万片/月 6/8 吋 SiC 产能。

此外,深圳鹏芯微(28/20nm 逻辑及特色工艺)、广州增芯(12 英寸 MEMS 传感器 平台)、珠海横琴方瑞联合(12 英寸显示驱动 IC 产线)、锐立平芯(FDSOI 特色工艺平 台)等项目亦在逐步推进。

外资在华建厂梳理:以韩、台企业为主。外资在华晶圆厂主要包括三星、海力士 (包括英特尔大连厂已协议出售给海力士)、台积电、联电、TI 等企业,从投资体量来看 韩国企业在华投资相对较重,其中以 SK 海力士最为突出。SK 海力士在收购英特尔大连 厂后继续加码投资建设新工厂,2022 年 5 月 16 日,大连市政府与 SK 海力士举办战略合 作签约仪式,同日 Fab68B(三期)项目正式开工。

中国企业在海外晶圆厂布局:典型项目如闻泰科技旗下安世半导体、中科君芯(锡 产微芯的全资子公司)接手意大利 LFoundry(先前由中芯国际运营,主要包括功率器件、 汽车 CIS 等特色工艺平台),锡产微芯接手安谱隆(全球第二大移动基站射频器件供应商) 等。 闻泰科技在德国和英国晶圆厂现有折合 8 英寸月产能超 10 万片,其在英国收购的晶 圆厂被要求剥离多数股权。2019 年,中国企业闻泰科技以 53 亿美元的价格收购安世半 导体(Nexperia)的 100%股权,安世半导体是全球分立式器件、逻辑器件与 MOSFET 器件的专业制造商,产品种类超过 1.5 万种,每年新增 800 多种新产品,全部为车规级 产品,年生产总量超过 1000 亿颗。1)安世半导体德国汉堡晶圆厂月产能超过 3.5 万片晶圆(8 英寸当量,下同),2021 年 2 月,安世半导体宣布在 2021 年度大幅增加制造能 力和研发方面的全球投资,2022 年安世半导体在德国汉堡晶圆厂的新增 8 英寸晶圆产线 已顺利投产运营。2)2021 年,位于英国曼彻斯特的新 8 英寸晶圆生产线启动,曼彻斯 特的专用 TrenchMOS 功率器件工厂产能将从每月 2.4 万片晶圆增加 10%。3)2021 年 7 月,安世半导体宣布以 6300 万英镑的价格并购英国最大芯片制造商 Newport Wafer Fab (NWF)英国纽波特晶圆厂,NWF 的晶圆主要应用于汽车行业,其中包括车规级 IGBT 芯片、MOSFET 晶体管芯片、模拟芯片和化合物半导体等产品。2022 年 1 月,英国《国 家安全和投资法》生效。2022 年 11 月 17 日,英国商业、能源和工业战略部要求安世半 导体在一定的时间内按相应流程至少剥离 NWF 86%的股权。NWF 于 2022 年 1-9 月实现 营业收入约 3.18 亿元人民币,占安世半导体收入比例约 2.65%,占公司营业收入比例约 为 0.76%,净亏损约 0.35 亿元人民币,NWF 占公司相关财务数据比重较小,影响较小。

2018 年以来,美国对华半导体限制层层深入,半导体产业国产化势在必行。从卡芯 片(限制华为等企业购买芯片),到卡制造(限制华为等企业找代工),卡设备(限制中 芯国际等购买最先进设备),再到卡技术(直接限制高算力芯片和先进制程设备的购买), 逐渐沿产业链条向上,对于国内半导体的限制逐渐加码,针对当下半导体产业发展重点 关注的设备、零部件、材料、高端芯片等易“卡脖子”环节。

——1)卡芯片:2018~2019 年,重点限制通信(中兴、华为)、安防(大华、海康 威视)、芯片设计(华为)、超算(海光、曙光、无锡江南所)、AI(科大讯飞等)等领域 的企业。

——2)卡制造/设备:2020~2021 年,限制扩大到超算/AI 计算芯片设计(天津飞腾、 申威、超算中心等)、制造(中芯国际、ICRD)和设备(中微公司)领域的企业。手段从 实体清单,扩展到通过行政命令禁止投资、军事最终用途清单等。

——3)卡技术:2022 年~至今,制裁升级,不只针对实体,还制裁先进技术发展, 且技术的覆盖范围较大,包括高算力芯片、超级计算机、先进制程半导体制造设备。限 制特定半导体设备的开发,限制“美国人”提供协助和服务等。

政策支持力度亦有望加大。2022 年 9 月 6 日,中央深改委会议指出,“健全关键核 心技术攻关新型举国体制,要把政府、市场、社会有机结合起来,科学统筹、集中力量、 优化机制、协同攻关”,“瞄准事关我国产业、经济和国家安全的若干重点领域及重大任 务,明确主攻方向和核心技术突破口”。 我国过往的半导体产业政策激励措施包括但不限 于企业税费优惠、重大科技专项、产业投资基金、畅通股权融资渠道(如科创板及创业 板)等。在当前外部限制加码背景之下,我们预期后续政策力度有望继续加大。

产业链格局或面临重塑,机会在哪里?

格局现状:美国仍拥有行业规则制定的话语权,中国大陆拥有全球最大半导体下游 需求市场,韩国、中国台湾则是主要的半导体出口方。供需互补、合作紧密,短期难以 彻底切割。 全球半导体生产系统复杂、集成且不易分离,没有生产者可以专注于所有芯片类别。 美国的芯片出口价格最高,2021 年的平均价格为每片 2.16 美元,反映出美国利用先进 的芯片生产技术生产更复杂芯片展现出的专业化。美国从其他生产国进口的芯片单位价 值要低得多,因为美国制造业进口的很多更简单、价值低的芯片并不需要自己生产。

产业链变化方向推演:

——我们认为对于美国而言,推行完全的产能自给自足并不现实,这样做美国不但 要与韩国、中国台湾等竞争生产先进芯片,同时需要美国生产商优先考虑更多低价值量 芯片的生产,而考虑到成本等因素,这方面美国存在明显劣势。因此美方仍需在成熟市 场保持全球合作。

——对于中国台湾而言,台积电赴美建厂的实质是将其先进生产技术、人才向美国 转移,长期不利于中国台湾保持先进芯片技术领先性。结合英特尔进军晶圆代工市场等 动作来看,台积电赴美设厂长期而言可能会为竞争对手培育更多资源。

——对于中国大陆而言,考虑到下游的庞大需求,芯片制造从基础走向高端是产业 自然发展路径。当前美方态度较为明确,在成熟市场保持经济合作、核心科技领域切割。 我们认为虽然短期美方在先进技术领域的制裁会导致部分中国企业经历阵痛,但不会改变长期高端化的方向,并且将会加快推进中国的产业自立。长期而言中国大陆有望培育 出一套自给自足的产业链体系,这个过程中将蕴含诸多国产化机会。

——中美将在核心科技领域各自发展一套供应链体系的背景之下,日、韩、欧、中 国台湾的供应链企业或将在两套体系内各自做出选择,甚至全部参与。例如日本村田是 国际一线电子元器件大厂中,首个公开推行“双供应链”策略的厂商,其总裁在接受日 经新闻采访时表示“我们将继续打造两套重复的供应链体系,一个针对美国主导的经济 集团,一个针对中国主导的集团”。又如荷兰 ASML 的浸没式 DUV 光刻机光源供应商有 日本 Gigaphoton 和美国 Cymer(ASML 已收购)两家,根据我们产业链调研了解,在供 给中国大陆市场的光刻机多选用 Gigaphoton 的光源供应。

投资分析

宏观产业周期来看,制造板块的景气度 2023 年有望触底反转。从历史经验来看,全 球半导体产业规模长期稳步向上增长的同时,一定程度上存在周期属性,每个完整周期 一般持续 3~5 年左右。本轮产业周期目前正处探底阶段,我们结合需求复苏趋势、库存消化节奏、成本改善节奏的综合观察,预计半导体销售额有望于 2023Q1 见底, 2023Q2 开始恢复增长。相应制造板块业绩有望于 2023Q2 开始逐步反映市场正常需求。

制造景气周期下行已开始体现至报表端,市场已 price-in。制造景气度下行已有预期, 预计 4Q22、1Q23 压力集中呈现至报表端。从 2022 年四季度指引来看,中芯国际指引 Q4 销售收入中值环比回落 14%、毛利率中值回落 7.9pcts,华虹半导体指引 Q4 收入小 幅增长,毛利率中值回落 1.2pcts。中芯国际产能利用率 Q3 回落至 92.1%。我们预计 2Q23 开始,随着需求复苏,制造企业收入及毛利率有望重回环比增长。

制造板块估值位于历史低位,当前为较好配置时机。参考制造企业的历史估值 PEband 和 PB-band,当前板块估值处于历史低位。截至 2022 年 12 月 5 日,中芯国际港股 PE(TTM)为 8.3 倍,PB(TTM)为 0.87 倍;其过去三年平均分别为 33/1.7 倍;过去 一年平均分别为 10/1.0 倍。华虹半导体港股 PE(TTM)10.5 倍,PB(TTM)1.6 倍; 其过去三年平均分别为 39/2.1 倍;过去一年平均分别为 19/1.7 倍,均未超过均值,且接 近历史低位。


(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。)

相关报告
评论
  • 相关文档
  • 相关文章
  • 全部热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 全部热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 最新文档
  • 最新精读
分享至