2023年通富微电研究报告:先进封装领军者,绑定AMD分享算力红利

  • 来源:方正证券
  • 发布时间:2023/12/19
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通富微电研究报告:先进封装领军者,绑定AMD分享算力红利.pdf

通富微电研究报告:先进封装领军者,绑定AMD分享算力红利。国内封测龙头厂商,深度绑定AMD。公司2022年,在全球前十大封测企业中市占率增幅第一,营收规模首次进入全球四强,其中通富超威苏州与通富超威槟城贡献143.85亿元,占总营收67.12%。据公司2022年年报,公司与AMD深度绑定,是其最大的封装测试供应商,占其订单总数的80%以上。全球半导体行业周期底部已现,封测领域趋势向上。2023年10月全球半导体销售额为466.2亿美元,同比下滑0.7%,环比连续八个月转正,可见当前半导体行业周期底部已现。分析台股封测板块公司月度营收,从环比数据来看,板块月度营收自2023年2月的554亿新台币...

1 通富微电:国内封测领域前行军

国内封测龙头厂商。公司前身为南通富士通微电子有限公司,2002 年 12 月公司 整体变更为现公司,2007 年登陆深交所上市。公司为集成电路封装测试服务提供 商,产品全方位涵盖人工智能、高性能计算、大数据存储、显示驱动、5G 等领域, 通过从富士通、卡西欧、AMD 获得技术许可,公司快速切入高端封测领域,为公 司进一步向高阶封测迈进奠定坚实的技术基础,2021 年与 AMD 合作进一步扩大 至 bumping+CP+封测。2022 年,公司在全球前十大封测企业中市占率增幅第一, 营收规模排名进阶,首次进入全球四强。

客户资源优势明显。公司具备丰富的国际市场开发经验,以超前的意识,主动融 入全球半导体产业链,当前公司客户资源覆盖国际巨头企业以及各个细分领域龙 头企业,大多数世界前 20 强半导体企业和绝大多数国内知名集成电路设计公司 都已成为公司客户,依据丰富客户资源,公司可实现快速新品导入。 国内上市唯一获集成电路产业基金一二期共同投资封测公司。公司实控人石明达 先生为公司创始人,通过南通华达微电子集团股份有限公司间接持有通富微电 7.94%的股份。2022 年,公司实施非公开发行股票,实际募集资金总额 26.93 亿 元,是 A 股上市公司中唯一得到大基金一期和二期共同投资的封测公司,国家 集成电路产业投资基金和国家集成电路产业投资基金二期分别持股 11.93%和 1.35%,同时,非公开发行中获苏州园丰资本、南通产控等各级政府投资平台及战 略合作伙伴的投资,充分彰显公司实力及发展潜力。

管理层产业经历丰富。公司多位高管具有数十年产业研究经验,任高级工程师, 总经理石磊先生为国务院特殊津贴专家、科技部创新型领军人才,兼任多家公司 董事长,深耕行业 20 年。副总经理夏鑫及胡文龙,分别拥有 26 年/35 年产业研 究经验,有助洞悉行业发展脉络,引领公司进一步发展。

营收持续增长,利润短期承压。2023 年 1-9 月,公司营收 159.07 亿元,同比增 长 3.84%,2022 年公司营收 214.29 亿元,同比增长 35.52%,自 2018 年起,公司 营收持续保持同比上升;公司归母净利润波动较大,重要原因为公司海外业务营 收占比较高,受汇率波动影响,产生汇兑损失,2023 年 1-9 月公司归母净利润为 -0.64 亿元,2023 年 Q3 为 1.24 亿元,主要系上半年产生较大汇兑损失及通富超 威槟城持续增加美元贷款,用于新建厂房,购买设备和原材料。

先进封装需求扩大,研发费用持续增长。公司 2022 年研发费用为 13.23 亿元, 同比增长 24.54%。随着各行业应用中产生的数据量不断增长,对高带宽的需求与 日俱增,尤其是机器学习和 AI 相关应用需要强大的处理能力,先进封装成为了实 现高带宽的主要途径之一。2022 年公司加大 Chiplet 等先进封装技术创新研发 投入,截至 2022 年年报,公司共申请了 165 项专利,其中先进封装技术类申请 占比超 60%。预计随着公司先进封装技术,尤其是 Chiplet 技术的进一步突破, 公司在封装市场中的份额将进一步提升。

收购超威苏州、超威槟城,拓展公司全球产业布局。公司在全球共拥有七大生产 基地,工厂分布在南通、合肥、厦门、苏州、马来西亚槟城等地,为全球客户提 供快速和便捷的服务。其中苏州与马来西亚生产基地原身为超威半导体核心封测 厂,主要为 AMD 从事 CPU、GPU、APU、游戏机芯片等高端产品的封装测试。公司 在 2016 年联合国家集成电路产业投资基金斥资 3.71 亿美元收购超威半导体旗下 苏州和马来西亚槟城工厂各 85%的股权,为公司在先进封装产能上面带来了更为 明显的规模优势。

与超威半导体深度合作绑定,槟城与苏州工厂贡献主要营收。公司 2022 年营收 为 214.29 亿元,其中通富超威苏州与通富超威槟城共贡献了 143.85 亿元,占总 营收的 67.12%。根据公司 2022 年年报,公司是超威半导体最大的封装测试供应 商,占其订单总数的 80%以上,而超威半导体同样也是公司最大的营收来源,预 计随着超威半导体在 CPU 与 GPU 的市场份额持续提升以及新品的发布,预计公司 封测业务的营收也将受益。

2022 年非公开发行 A 股募资共 26.78 亿元。公司在 2022 年非公开发行募集资金 总额 26.78 亿元,以进行多个半导体领域的封测生产线的扩产、建设,同时补充 公司流动资金以及偿还银行贷款。部分项目如高性能计算产品封测均为当前市场 前沿产品,有助于公司深度覆盖全球客户,提供更全面以及先进的服务。

2 半导体周期即将反转,先进封装持续拉动

2.1 半导体行业回暖可期,封测蓄势待发

全球半导体月度销售额环比增速回正,行业周期底部已现。2023 年 10 月全球半 导体销售额为 466.2 亿美元,同比下滑 0.7%,但环比增速已经连续八个月转正, 结束了 2021 年 6 月同比增速见顶以来连续接近 2 年的增速下滑。复盘过去几轮 周期,我们发现半导体周期的上行/下行周期基本在 1.5-2 年左右,此轮下跌周 期时长已经基本到位,我们认为半导体行业周期底部已现。

主要封测公司月度营收同比调整收窄,环比趋势向上。对台股主要封测公司 2021 年以来总计月底营收复盘,可以发现,自 2022 年 11 月起,封测公司月底营收同 比处于调整下滑阶段,但 2023 年 9-11 月,同比调整幅度收窄,且从环比数据来 看,板块月度营收自 2023 年 2 月的 554 亿新台币增长至 2023 年 11 月的 731 亿 新台币,由此,我们认为封测行业正处转好趋势。

产业集中度较高,且持续提升。2022 年 CR10 达 77.98%,而 2021 年则为 77.55%, 同比增加 0.43pct。在全球前十大封测企业中,公司营收增速连续 3 年保持第一; 2022 年,公司在全球前十大封测企业中市占率增幅第一,营收规模排名进阶,首 次进入全球四强。 按地区划分:前十大 OSAT 公司中,中国大陆占 4 家,中国台湾占 5 家,美国为 1 家。2022 年中国大陆企业占比为 24.54%,同比增加 1.01pct。

2.2 先进封装市场占比提升

海量数据催生高带宽需求,先进封装不断迭代。随着各行业应用中产生的数据量 不断增长,对高带宽的需求与日俱增。尤其是机器学习和 AI 相关应用需要强大 的处理能力,因此需要在芯片上高密度的集成晶体管。封装也不例外,封装形式的迭代均是通过以下两个途径以提高带宽:1)增加 I/O 数量。封装厂选择制造 多层 RDL 以扩大 I/O 点的范围,并在每一层 RDL 中不断缩小 L/S 线距以容纳更多 的 I/O 点。2)增加传输速率,通过减小裸芯之间的互联距离和选择具有更低介 电常数的材料来实现。

先进封测市场占比迅速增加。先进封装市场规模将从 2021 年的 321 亿美元增长 到 2027 年的 572 亿美元,CAGR 达 10.11%。根据市场调研机构 Yole,2022 年先 进封装占全球封装市场的份额约为 47.20%,预计 2025 年占比将接近于 50%。中 国市场中先进封装占比低于全球水平,2022 年为 38%,自 2014 年以来与全球市 场的差距正在逐步缩小。

倒装为目前主流,2.5D/3D 封装高速增长。2021 年 FCBGA 和 FCCSP 占比分别为 33.69%和 19.76%,合计占比超 50%。其次为 2.5D/3D 封装,2021 年占比为 20.57%, 主要由台积电供应。在各封装形式中,2.5D/3D 封装的增速最快,2021-2027 年 CAGR 达 14.34%,增量主要由 AI、HPC、HBM 等应用驱动。

先进封装市场主要由 HPC、网络和消费应用驱动。HPC 和网络应用的大部分增长 来自 AI 芯片、边缘计算和网络芯片,它们需要扇出型封装以提供小尺寸和节约 成本。2022 年只有不到 20%的数据中心使用 2.5D 封装, 但在 2027 年这一比例 将有望超过 50%。3D 封装将加速在 HBM、CPU、GPU 中的渗透。消费电子应用领域 的重要客户是苹果,其应用处理器、图形芯片、5G/6G 调制解调器芯片均使用扇 出封装。

先进封装市场马太效应明显。2021 年 ASE 市占率居首,份额为 26%。台积电和安 靠并列第二,长电科技位列第四,市占率为 10%。2021 年 CR5 为 76%,而 2016 年 CR5 为 48%,5 年间提升了 28%,份额前五名中仅长电和日月光仍位列其中。

Fab/IDM 厂和 OSAT 错位竞争:Fab/IDM 厂商涉足 3D 堆叠,OSAT 主攻倒装、扇出 和晶圆级封装。Fab/IDM 厂基于前道制造优势和硅加工经验,聚焦产品性能,多 开发基于 Si-interposer 的 2.5D 或 3D 封装技术。从头部厂商的封装类型来看, 三星的 3D 堆叠产品最高,达 67%,主要系其存储产品占比较高所致。其次为台积 电,3D 堆叠占比为 46%;凭借其 InFO 在苹果产品中的渗透,台积电扇出型封装 占比也达到了 33%。OSAT 厂商则聚焦于载板技术,成本为先,产品结构中倒装仍 是主力,FCBGA 和 FCCSP 占比在 ASE 中为 38%和 29%,在安靠中为 28%和 33%,在 长电中为 28%和 31%。

内资封测企业中甬矽电子、通富微电先进封装占比领先。甬矽电子目前封装技术 以 SiP 为主,先进封装产品占比达 100%。通富微电、长电科技、华天科技技术布 局最为广泛,且均已具备2.5D/3D的技术储备,未来先进封装占比有望继续提升。

凸点间距(Bump Pitch)越小,封装集成度越高,难度越大。从 Bump Pitch 来 看,台积电 3D Fabric 技术平台下的 3D SoIC、InFO、CoWoS 均居于前列,其中 3D SoIC 的 bump Pitch 最小可达 6um,居于所有封装技术首位。Bump Pitch 间距 最小的 3D SoIC 和 Foveros Direct 仍在研发中,尚未量产。目前已经量产的封 装技术中,bump pitch 最小的为台积电的 InFO_LSI。

3 AI PC 引领复苏,绑定 AMD 分享算力红利

3.1 PC 市场启动复苏,AI 大模型拉动新需求

全球 PC 复苏迹象显现,预计 2024 年实现同比增长。根据 Canalys 的数据,全球 PC 出货量将在 23Q4 恢复 5%,展望明年,受益于 Windows 更新及 Arm 架构的应 用,2024 年全球 PC 出货量将达到 2.67 亿台,同比增长 8%。从季度数据来看, 全球 PC 市场 23Q3 再次环比改善,环比增长 8%;23Q3 全球 PC 出货量为 6560 万 台,同比降低 7%,降幅进一步收窄,是库存水平和潜在需求复苏的信号。其中, 笔记本电脑出货量同比下 6%至 5210 万台,台式机出货量同比下降 8%至 1350 万 台。

23Q3,AMD PC 板块实现增长,Intel 降幅收窄。根据 AMD 和 Intel 今年三季度的 财报显示,PC 板块的业务均出现复苏迹象,AMD 23Q3 PC 业务同比增长 42%,实 现了两年内最强劲的增长,Intel PC 板块业务降幅收窄。两家公司均在财报说明 会表示 PC 市场趋稳,Intel 表示,AI PC 代表 PC 行业的拐点,AIPC 和 Windows 系统更新将驱动 PC 市场的加速复苏,2024 年预计出现同比增长。

AIGC 的发展驱动 PC 从 Smart PC 向 AI PC 进步。早在 2015,就有厂商积极探索 智能 PC 的使用场景,即 Smart PC。Smart PC 主要从应用场景出,例如人机交互, 包括语音智能唤醒、免接触式场景和开盖开机等功能。然而,受限于成本和算力, 推进速度相对缓慢,比如为了实现 PC 端智能化的自然语言交流,硬件成本至少 要增加约 2.7 美元。随着 AIGC 迅速发展,依托于云端算力来提升本地性能,将 助力 Smart PC 向着 AI PC 的方向进一步持续转化。

AI 大模型遇到 PC 天然般配,PC 是 AI 大模型的优秀载体:(1)PC 具有丰富的交 互功能,可以无缝承接 AI 大模型的自然语言交互需求;(2)PC 是绝佳的生产力 平台,是生成式 AI 提升创作效率和生产效率最合适的载体;(3)PC 的算力高于 其他智能终端,能够承载以大模型为基础的应用;(4)PC 具备强大的存储能力, 个人数据可以大量存储在本地,成为个人化智能的基础。

AI PC 创新工作、学习、生活体验。AIPC 能调用本地+云端的混合大模型和个性 化知识库,依托于设备本地内嵌的专属模型和云端私域空间来实现个性化服务。内嵌智能混合算力,通过 CPU+NPU+GPU 打造本地混合计算,更好地理解用户 的指令意图并给出即时反馈。在 AI PC 的赋能下,工作场景中,AIPC 可以进行 专业文档、图形和音频创作,提升工作效率;在学习场景,AI PC 个性化学习方 案、智能分配学习任务,提升学习效率;在生活场景,AIPC 成为个人旅行助理 制定个性化的旅行攻略等。

专用的 AI 芯片对 AI PC 至关重要。目前一些 PC 已经可以利用 AI 功能,但是具 有真正意义的 AI 应用必须考虑实时响应能力、低延迟和高安全性,因此 AI PC 需要专用的芯片或者模块来加速 AI 计算,比如高通的 Hexagon Tensor Accelerator、苹果的 Neural Engines、英特尔的 Movidius VPU 和 AMD 的 APU。 苹果在 20Q4 推出集成了 AI 的 M 系列芯片,23Q2 随着搭载 M2 Ultra 芯片的 Mac Pro 推出,完成了从 Intel 到 Apple Silicon 的过渡,苹果成为第一家支持 AI 的 PC 制造商。同时高通增强了其基于 ARM 的 8cx Gen3 芯片组的 AI 功能,旨在 2024 年以 Nuvia 架构和 Windows Copilot 集成为特色进一步扩大市占率。在 x86 领 域,AMD 在 23Q2 出了其 AI 产品锐龙 7040 系列,预计 2024 年下半年 8050 系列 将进一步增强 AI 功能。英特尔进入较晚,通过将 Movidius VPU 嵌入其 Meteor Lake 系列实现 AI 功能,随着即将推出的 Arrow Lake 和 Lunar Lake 版本,英特 尔将在 AI 芯片方面加大投入。

伴随着 AI CPU 和 Windows 12 的发布,2024 年将成为 AI PC 规模出货元年。 Sigmaintell 预测,2024 年全球 AI PC 整机出货量将达到约 1300 万台,渗透率 达到 7%,2027 年 AI PC 将成为主流 PC 产品,渗透率达到 79%。Canalys 同样认 为,AI 的应用将对 PC 带来新的增长,2025 年具有 AI 功能的 PC 将加速应用。

3.2 AMD MI300 正式发布,CoWoS+SoIC 赋能 3.5D 封装

AMD 上调 AI 市场规模。AMD 上调 2027 年 AI 硬件市场规模至 4000 亿美元,一年 前 AMD 的预测为 1500 亿美元。

2023 年 12 月 6 日,AMD 在 Advancing AI 活动上宣布推出 Instinct MI300X,采 用了 AMD CDNA3 架构,搭载了 8 块 HBM3,容量达 192GB。与 MI250X 相比,计算 单元增加了约 40%、内存容量增加 1.5 倍、峰值理论内存带宽 3 增加 1.7 倍。在 某些工作环境中,性能可达 H100 的 1.3 倍。

MI300 采用 3.5D 封装,I/O 密度进一步提升。MI300X 采用 3.5D 封装,即通过混 合键合技术实现 XCD、I/Odie 的 3D 堆叠,其次在硅中介层上实现与 HBM 的集成, 从而实现了超过 1500 亿个晶体管的高密度封装。该封装方案由台积电提供,搭 配 SoIC 技术与 CoWoS 技术共同实现。

SoIC 技术升级,MI300 带宽升至 V-Cache 的 7 倍。AMD 3D V-Cache 中的 SoIC 尺 寸大小约为 7x10mm,逻辑芯片放置在垂直结构的下方;CCD 为 5nm 节点,X3D 为 7nm 节点,通过 SoIC 可提供高达 2.5 TB/s 的垂直带宽。在 MI300 中,SoIC 技术 迎来进一步升级,尺寸扩大至 13x29mm(面积约为此前的 5 倍),逻辑芯片放置 在了垂直结构的顶部以更好的散热,5nm 的 XCD/CCD 堆叠在 6nm 节点的 IOD 上, 垂直带宽提升至 17TB/s(为 3D V-Cache 的 7 倍)。

布局顶尖封装技术,打造差异化竞争优势。公司积极布局 Chiplet、2.5D/3D 等 顶尖封装技术,2022 年,公司申请专利 165 件,先进封装技术类专利申请占比超 60%,目前已实现自建 2.5D/3D 产线全线通线,致力于构建国内最完善的 Chiplet 封装解决方案,7nm 产品已大规模量产,5nm 产品已完成研发并逐步量产,形成 自有差异化竞争。且通过并购,公司与 AMD 形成了“合资+合作”的强强联合模 式,2023 年通富通科、南通通富三期工程、通富超威苏州、通富超威槟城新工厂 等重大项目建设稳步推进,积极为未来扩大生产做好充足准备,伴随 AMD 资源整 合渐入佳境及新品不断推出,协同效应将带动整个产业链持续受益。


(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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