Panorama contínuo de semicondutores A-share e nova revisão (1)

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Projeto de Chip

[1]Status da indústria, visão geral e localização

O design de chips e a fabricação de wafers são os principais elos da cadeia da indústria de semicondutores.

O design do chip está localizado no topo da cadeia da indústria e afeta a função, o desempenho e o custo do chip desde o início, por isso requer uma força de P&D extremamente alta das empresas. O investimento em P&D neste link representa 53% de toda a P&D de semicondutores. É uma típica indústria intensiva em talento e inteligência.

Porém, isso também traz os benefícios do alto valor agregado. O modelo asset-light faz com que a margem de lucro bruto geral da indústria seja superior a 30%, que é o elo mais lucrativo da cadeia da indústria. Uma vez dominada a principal tecnologia de arquitetura subjacente, serão possíveis taxas de patentes subsequentes. Alcance mais de 50% do custo do projeto.

O processo de design de chips pode ser dividido principalmente em design front-end e design back-end. O design front-end também é chamado de design lógico, que projeta principalmente a função do chip, e o design back-end também é chamado de design físico, que projeta principalmente o processo do chip.

O modo de divisão de negócios também pode ser dividido em modo IDM e modo Fabless, ou seja, modo de integração vertical e modo fabless. O primeiro significa que os fabricantes de semicondutores completam tudo, desde o design até a fabricação de chips, com um grande investimento inicial, mas podem controlar de forma independente a cadeia da indústria, representando empresas como Intel e Infineon;

Isso significa que eles próprios se dedicam ao design dos chips, e a fabricação dos wafers é entregue a fundições como a TSMC. Os ativos são mais leves, mas facilmente controlados por terceiros. Com a expansão do efeito de escala, o modelo Fabless está se tornando cada vez mais popular. Empresas representativas como NVIDIA, Qualcomm e a principal empresa de tecnologia da China, Wait, no primeiro trimestre deste ano, entre as 15 maiores empresas de semicondutores do mundo, as quatro com maior crescimento de receita, AMD (93%), MediaTek (90%), Qualcomm (55%) e Nvidia (51%), estão todas no modo Fabless.

Como sabemos acima, os projetistas de chips chineses representam apenas uma fatia de um dígito global, o que não está no mesmo nível dos Estados Unidos. Embora a principal empresa de tecnologia da China, a HiSilicon, seja uma excelente empresa de design de chips, infelizmente a indústria de fabricação de wafers da China continental está muito atrasada, e a HiSilicon ainda está estrangulada e sofreu pesadas perdas.

[2] Breve análise de empresas líderes

Micro UNIS: É uma das maiores e líderes empresas listadas em design de circuitos integrados na China. A subsidiária State Microelectronics possui uma linha completa de produtos e forte solidez técnica. É a empresa líder de IC especial na China. A subsidiária Unigroup Tongxin é líder nacional em chips de cartões inteligentes e a taxa de penetração no mercado foi melhorada ainda mais. A subsidiária Unigroup Tongchuang é líder nacional em FPGA e seu desempenho de produto atingiu o nível de dez milhões de portas na indústria, quebrando o oligopólio no exterior, e espera-se que alcance um rápido crescimento no processo de localização de FPGA no futuro.

Inovação Zhaoyi: Dupla líder em chip de memória flash doméstico e design de microcontrolador MCU, atualmente o fornecedor número 1 de NOR Flash sem fábrica do mundo e a terceira posição de mercado do mundo no campo SPI NOR Flash. Produtos NOR Flash, baseados na plataforma de processo madura de 3nm, a empresa continua a lançar produtos competitivos para novas aplicações de mercado, Internet das Coisas, aplicações automotivas, controle industrial e outros campos; no mercado de microcontroladores MCU, as vendas serão próximas de 55 milhões em 200.

Microjunta: O líder doméstico de chips de RF, profundamente engajado no campo de front-end de RF, tem uma vantagem no segmento de front-end de RF doméstico e é um dos poucos fornecedores nacionais de dispositivos de RF que fazem benchmark com empresas líderes internacionais.

Ações: O líder doméstico em design de sensores de imagem adquiriu com sucesso duas empresas de design de sensores de imagem CIS, OmniVision e Sbike, em 2019, e a receita do negócio de design excede a décima maior empresa listada em design de chips do mundo. E aumentaram os esforços de pesquisa e desenvolvimento em dispositivos discretos, RF IC, IC analógico e outros campos, formando um layout de negócios com os negócios CIS como o núcleo e o desenvolvimento coordenado de múltiplas linhas de produtos.

Tecnologia Wingtech: A Nexperia, que foi adquirida a um custo de 18.1 mil milhões, é líder global em semicondutores de potência e os seus produtos estão principalmente nas áreas da electrónica de consumo e automóveis. Seus principais produtos são dispositivos lógicos, dispositivos discretos e dispositivos MOSFET. É uma empresa multinacional de semicondutores que integra design, fabricação, embalagem e testes. Seus três principais negócios estão todos em posições de liderança mundial, com os dispositivos lógicos em segundo lugar e os diodos e transistores em primeiro lugar. , O MOSFET de potência do veículo ficou em segundo lugar.

Pequim Junzheng: Adquiriu a Beijing Sicheng, que tem uma participação de mercado de 15% no mercado global de chips de memória DRAM automotivos, tornando-se uma empresa líder em chips de memória automotiva que são escassos na China.

Nova Energia Limpa: Uma empresa líder nacional em MOSFET, que construiu sua própria linha de produção de encapsulamento e testes de IGBT, e seus produtos entraram na cadeia de suprimentos de muitos fabricantes líderes nacionais e estrangeiros, como CATL, ZTE, Philips, etc. É um dos poucos dispositivos de alta potência nacionais. Um dos principais fabricantes de tecnologia. No futuro, estará comprometida com a construção de uma plataforma de dispositivos de potência semicondutores de terceira geração e com o desenvolvimento ativo de semicondutores de potência para veículos de nova energia.

FullhanMicro: O líder em design de chips de segurança. O HiSilicon foi sancionado pelos Estados Unidos e retirado passivamente do mercado. A empresa aproveitou a oportunidade no processo de mudança da cadeia de fornecimento de clientes downstream e alcançou 80% de substituição de produtos HiSilicon. Em 2020, a participação de mercado da empresa na área de chips ISP front-end de segurança atingirá 60% -70%.

Jingfeng Ming Yuan: A primeira empresa de chips na China a realizar a localização de chips de driver de iluminação LED, e seu volume de remessas ocupa o primeiro lugar no mundo. dominou a tecnologia-chave de design de chips de driver de iluminação LED e lançou a solução geral de drivers de iluminação LED, quebrando o monopólio de empresas estrangeiras de chips em chips de driver de iluminação LED.

Shengbang Co., Ltd.: Líder nacional em chips analógicos, as duas principais linhas de produtos de chips analógicos são chips de gerenciamento de energia e chips analógicos de cadeia de sinal, tração nas duas rodas, beneficiando-se de 5G, acionamento industrial, inteligência artificial e atualizações automotivas.

Siripu: A empresa líder nacional de chips analógicos de cadeia de sinal, o desempenho abrangente atingiu o padrão internacional. Ao mesmo tempo, concentra-se principalmente em chips analógicos de cadeia de sinal e gradualmente se expande para chips analógicos de gerenciamento de energia.

Tecnologia Expressif: A empresa líder mundial em chips IoT WIFI-MCU, com a maior participação de mercado do mundo, recursos de controle de custos de chips de hardware de primeira classe e ecossistema completo de desenvolvimento de software.

Rockchip: Um provedor de SoC multicenário, com layouts nas áreas de tablet, eletrônicos de consumo, OTT, pagamento, computação em nuvem e segurança, com foco no gerenciamento de energia, desempenho de energia autodesenvolvido e indicadores de confiabilidade estão no nível líder de mercado.

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Fabricação de wafer

[1]Status da indústria, visão geral e localização

A fabricação de wafer é o elo central mais crítico na indústria de semicondutores e tem a maior participação de mercado. É responsável por 13% de toda a indústria de semicondutores em termos de P&D, mas o investimento de capital representa 64%. O processo de fabricação avançado possui mais de 500 processos, o que é um processo típico de uso intensivo de capital. tipo indústria.

A China continental é atualmente responsável por 16% da capacidade global de fabricação de wafers. Espera-se que, sob a tendência da indústria global de fundição se deslocar gradualmente para a China Continental, continue a crescer no futuro, e o foco está em quando alcançar o mundo que está 2-3 gerações à frente do meu país. tecnologia avançada.

A maior capacidade de produção está concentrada na China, Taiwan e Coreia do Sul, que respondem por mais da metade do mercado, principalmente pelas empresas TSMC e Samsung, detentoras da tecnologia mais avançada. As duas planejam investir quase 20 bilhões de dólares em novas fábricas de wafers com processo de 5nm. Esse investimento, porém, representa um obstáculo significativo, criando fortes barreiras técnicas e de capital.

[2] Breve análise de empresas líderes

SMIC: Líder indiscutível em fundições nacionais de chips, com a maior tecnologia e escala na China, representando o nível de fabricação mais avançado para substituição doméstica de circuitos integrados e a quarta maior participação de mercado do mundo. A procura de processos maduros é forte, mas os processos avançados que estão estagnados são restringidos pela política e pelos jogos corporativos, e não há melhorias óbvias.

Silan Micro: Sendo uma das principais IDMs de semicondutores de potência na China, a empresa colocou em produção a primeira linha de produção de energia de 12 polegadas de fabricantes nacionais de IDM, investindo continuamente no setor de semicondutores de potência e trilhando firmemente o caminho do IDM. Segmentos de negócios como dispositivos (principalmente dispositivos semicondutores de potência, MOSFET, IGBT, diodos, etc.), circuitos integrados (incluindo principalmente IPM, MCU, sensores MEMS, chips de gerenciamento de energia, circuitos digitais de áudio e vídeo, etc.), chips de LED e wafers epitaxiais foram formados. , é o fabricante de IDM de semicondutores com a linha de produtos mais completa da China.

Micro Recursos da China: Uma empresa de alta tecnologia do China Resources Group, uma empresa líder de semicondutores de potência na China, um dos principais fabricantes nacionais de IDM e o maior fornecedor de MOSFET. É a empresa líder de semicondutores da China, com capacidades operacionais integradas de toda a cadeia da indústria, como design de chips, fabricação de wafers, embalagens e testes. A P&D e a produção de SiC e GaN estão indo bem, os diodos de SiC foram fornecidos em pequenos lotes, a P&D de produtos SiC-MOSFET está chegando ao fim e seus preparativos para industrialização estão progredindo de maneira ordenada, e GaN de 6 polegadas e produtos de 8 polegadas estão sendo desenvolvidos simultaneamente.

Semicondutor Estrela: Líder na indústria nacional de IGBTs automotivos e a sétima no mercado global de módulos IGBT, a empresa planeja construir sua própria linha de produção de wafers para a produção de chips IGBT de alta tensão e chips de SiC. Após a entrada em operação, o projeto terá uma capacidade de produção anual de 360,000 chips semicondutores de potência. Os módulos de SiC foram utilizados no sistema de controle eletrônico central do Yutong New Energy Bus.

Eletrônica Saiwei: Em 2016, a Saiwei adquiriu a principal propriedade intelectual de processo do mundo por meio da aquisição da Suécia Silex e entrou na área de fundição pura de MEMS para se tornar a líder global em fundição de MEMS. Atualmente, a empresa pode produzir diversos dispositivos, como microfluídica, micro ultrassônica, microespelhos e interruptores ópticos.

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Teste de pacote

[1]Status da indústria, visão geral e localização

A indústria de embalagens e testes está localizada no final da cadeia da indústria de semicondutores. As tecnologias de embalagem e teste são relativamente baratas e o valor também é baixo, o que é uma indústria de mão-de-obra intensiva.

Portanto, com a vantagem da mão-de-obra barata, a China aumentou a sua quota global para 38% na área de embalagens e testes através da integração de recursos e da expansão de escala. É o elo com o mais alto grau de localização na indústria de semicondutores do meu país e a menor lacuna com países estrangeiros.

[2] Breve análise de empresas líderes

Tecnologia Changdiana: Líder em embalagens e testes nacionais e terceiro no mundo. Possui liderança em toda a série de embalagens e testes, e seus negócios abrangem todas as categorias de alto/médio/baixo padrão. Ele pode fornecer aos clientes soluções de processo completo, desde simulação de projeto até empacotamento e testes intermediários e back-end, e empacotamento e testes em nível de sistema.

Microeletrônica Tongfu: O quinto maior fabricante de embalagens e testes do mundo, com foco nas principais estratégias dos clientes, implantação de longo prazo de tecnologias avançadas de embalagens para armazenamento, microprocessadores e outros produtos.

Tecnologia Huatian: O sexto maior fabricante de embalagens e testes do mundo, está profundamente envolvido na área de embalagens e testes há vários anos, cobrindo três categorias de embalagens e produtos de teste: estrutura de chumbo, substrato e nível de wafer.

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Materiais semicondutores

[1]Status da indústria, visão geral e localização

O processo de fabricação de semicondutores é bastante complexo, envolvendo até 300 materiais diferentes. Portanto, os materiais semicondutores também são os mais subdivididos em toda a cadeia industrial. Muitos deles requerem tecnologia e equipamentos avançados para serem produzidos, com elevadas barreiras técnicas e de capital. .

Os wafers de silício, ou wafers, representam mais de um terço do valor dos materiais semicondutores e são o material mais importante. O artigo anterior fez uma exploração mais detalhada dos materiais semicondutores de primeira, segunda e terceira geração e não os repetirá. Além dos wafers de silício, gases eletrônicos especiais, fotomáscaras, fotorresistentes e materiais auxiliares representam entre 10% e 15% e também são importantes materiais semicondutores.

a participação do meu país no mercado global de materiais de fabricação de semicondutores é de 13%, um pouco superior aos 11% dos Estados Unidos, mas ainda é um problema antigo, principalmente no segmento de baixo custo. Os wafers de silício domésticos têm principalmente menos de 6 polegadas, e 8 polegadas e acima dependem de importações. A taxa de localização de gases especiais eletrônicos e fotorresistentes também é inferior a 20%. Outros materiais com altas barreiras, como alvos de pulverização catódica e líquidos de polimento CMP, também são utilizados. Dependem principalmente de importações.

[2] Breve análise de empresas líderes

Sanan Optoeletrônica: Com base em sua sólida posição de liderança na produção e vendas de chips LED, a Sanan Integrated, uma subsidiária da Sanan Optoelectronics, realiza negócios de semicondutores compostos e possui cinco setores principais: GaAs, SiC, GaN, comunicações ópticas e filtros. em novos veículos de energia, energia fotovoltaica, armazenamento de energia, fonte de alimentação de servidores, fonte de alimentação de máquinas de mineração e outros campos.

PORD: A BYD investiu pesadamente na implantação do material semicondutor de terceira geração SiC. Atualmente, desenvolveu com sucesso o SiC MOSFET. Sua subsidiária BYD Semiconductor é a primeira no mundo e a única na China a realizar a aplicação de módulos de ponte completa trifásicos de SiC em novas energias. Uma empresa de semicondutores de potência que é carregada em massa em controladores de acionamento de motores automotivos. Espera-se que até 2023, a BYD substitua totalmente os semicondutores de potência baseados em silício para veículos baseados em SiC em seus veículos elétricos.

Zhonghuan Co., Ltd.: Tração dupla fotovoltaica e semicondutora, principalmente wafers de silício fotovoltaicos, mas a capacidade de produção de wafers de silício semicondutores aumentou rapidamente, a capacidade de produção de 12 polegadas em 20 anos é de 70,000 peças/mês Continue a aumentar o volume, a capacidade de produção deverá exceder 600,000 peças/mês.

Leão Micro: Os wafers de silício são pequenos em tamanho, mas têm a vantagem de integrar wafers polidos - wafers epitaxiais - dispositivos de energia, com margem de lucro bruto superior a 40%.

Optoeletrônica NTU: Profundamente cultivada em materiais semicondutores, desenvolveu com sucesso de forma independente o primeiro produto fotorresistente ArF doméstico que passou na certificação do cliente, alcançando um grande avanço no fotorresistente ArF doméstico de zero a um. Em termos de negócios, a estrutura original de negócios de fonte única de MO foi alterada, e os negócios de fontes de MO e precursores de ALD e CVD foram integrados ao negócio de precursores avançados, e três grandes segmentos de negócios foram formados com o gás especial eletrônico, fotorresistente e apoiar negócios de materiais. .

Jacques Tecnologia: Gigante da plataforma de materiais semicondutores domésticos, seus negócios incluem materiais químicos semicondutores, gases eletrônicos especiais e fotorresistentes. Os produtos cobrem os links principais de filme fino semicondutor, litografia, deposição, gravação, limpeza e assim por diante. Em 2020, a aquisição do fotorresistente colorido LG Chem adquiriu tecnologias maduras e capacidades de produção em massa, como fotorresistente colorido e fotorresistente TFT, que efetivamente preenche a lacuna na produção doméstica de fotorresistente colorido.

Valter Gás: Os 20 tipos de produtos de substituição de importações desenvolvidos pela empresa alcançaram produção em larga escala. A Special Gas também passou na certificação de produto da ASML, o maior fornecedor mundial de máquinas de litografia, e fornece empresas de primeira linha como SMIC e Huahong Grace.

Novos materiais da Avenida Vermelha:entrou no mercado fotorresistente de semicondutores. Beijing Kehua é a única empresa fotorresistente chinesa listada entre as oito maiores empresas fotorresistentes do mundo. É também a empresa fotorresistente com as maiores vendas na China e entrou em fabricantes nacionais como SMIC, Yangtze River Storage e Hua Hong Semiconductor.

Tecnologia Anji: Líder em líquido de polimento nacional, com participação no mercado nacional superior a 20%, perdendo apenas para Cabot.

Dinglong Co., Ltd.: A principal almofada de polimento doméstica tornou-se fornecedora da Changjiang Storage e também continuou a aumentar seu volume para a SMIC.

JianghuaMicro: O líder de produtos químicos eletrônicos úmidos nacionais, rompendo as barreiras de restrição de empresas estrangeiras e gradualmente percebendo a localização do mercado de baixo custo. Seus reagentes ultralimpos e de alta pureza e produtos reagentes de suporte fotorresistente têm a capacidade de fornecer uma gama completa de produtos químicos eletrônicos úmidos para monitores de tela plana, semicondutores, fotovoltaicos e outros campos.

Eletrônica Jiangfeng: Líder na indústria nacional de pulverização catódica de alta pureza, ampliando a cadeia industrial horizontal e vertical. Atualmente, alvos de tântalo, cobre, titânio e alumínio para chips semicondutores de 90-7 nm podem ser produzidos em massa. Entre eles, os alvos de tântalo foram produzidos em massa nos chips de 7 nm da TSMC, e os produtos de nós de tecnologia de 5 nm também entraram na fase de verificação.

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Equipamento semicondutor

[1]Status da indústria, visão geral e localização

Além dos materiais, o funcionamento da cadeia da indústria de semicondutores também requer o apoio de equipamentos semicondutores.

Os equipamentos semicondutores incluem principalmente nove tipos de equipamentos de wafer de silício, equipamentos de tratamento térmico, equipamentos de litografia, equipamentos de gravação, equipamentos de implantação iônica, equipamentos de deposição de filme fino, equipamentos de polimento, equipamentos de limpeza e equipamentos de teste. O seu investimento total representa cerca de 75-80% do investimento em construção de fábricas, e a maioria dos equipamentos tem barreiras técnicas bastante elevadas, que é quase a área mais crítica no caminho do meu país para a realização da cadeia da indústria de semicondutores independente e controlável.

Em 2020, a taxa de localização de equipamentos semicondutores no meu país é de apenas 16%, e a NAURA, a empresa de equipamentos semicondutores com maior volume de receita, representa menos de 1% da participação global de equipamentos. Há um longo caminho a percorrer.

Dentre elas, a máquina de litografia é o equipamento com maiores barreiras técnicas na produção de semicondutores. Cada um requer centenas de dias de polimento. Sua função, a litografia, é o elo central da fabricação de wafers. O diagrama de circuito projetado é transferido da placa de litografia para o. Ele é impresso no fotorresistente na superfície do wafer, o que é conveniente para circuitos de projeto subsequentes por meio de gravação e implantação iônica. Portanto, a empresa holandesa ASML, que detém o monopólio na área de máquinas de litografia, desempenha um papel fundamental na indústria global de semicondutores. No ano passado, vendeu apenas 258 máquinas de litografia, mas a sua receita chegou a mais de 100 mil milhões. O dinheiro real é difícil de encontrar.

Se o nosso país quer produzir de forma independente, não se trata apenas da máquina de litografia, mas envolve também milhares de fornecedores. Agora, os equipamentos e materiais para sua fabricação são fornecidos principalmente pelos Estados Unidos, Alemanha, Japão e Taiwan, China, e os Estados Unidos são o principal problema, por isso se diz É necessário construir uma enorme cadeia industrial e liderar em tantos campos de alta tecnologia para obter uma máquina de litografia. A razão pela qual é difícil para a SMIC progredir em processos de fabricação avançados é o papel decisivo da obstrução dos Estados Unidos à compra de máquinas de litografia ASML EUV pela SMIC.

[2] Breve análise de empresas líderes

Norte Huachuang: Líder absoluto em equipamentos semicondutores nacionais, com fortes atributos de plataforma. Ela está profundamente envolvida nas áreas de fabricação de chips, gravação e deposição de filmes finos há quase 20 anos e se tornou um fornecedor líder de equipamentos de processo de semicondutores de alta qualidade e soluções completas na China, com clientes cobrindo SMIC, Hua Hong , Sanan Optoelectronics, BOE e outras torneiras de cadeias industriais.

Microcorporação Chinesa: Duplo líder em equipamentos domésticos de gravação dielétrica e equipamentos MOCVD, implementando estratégia de desenvolvimento epitaxial, a máquina de gravação dielétrica entrou no processo de 5 nm e a tecnologia está próxima do nível de classe mundial.

Eletrônica de Precisão: O líder em equipamentos de teste, para alcançar cobertura total de equipamentos na área de testes de semicondutores. Nos três principais campos de espessura de filme semicondutor, memória e driver IC, espera-se que inaugure a segunda onda de crescimento dourado no futuro com o grande volume de negócios de equipamentos semicondutores.

Medição e Controle Huafeng:Líder em equipamentos de máquinas de teste, os produtos se expandiram de equipamentos de teste analógicos e de sinais mistos para testes de SoC. A tecnologia está próxima do nível de classe mundial e entrou na principal cadeia de suprimentos de embalagens e testes, com lucro bruto de 80%.

Jingsheng Eletromecânico: É líder em equipamentos domésticos de crescimento de silício cristalino e possui a maior participação no mercado doméstico de alta tecnologia. Possui layouts maduros em quatro campos, incluindo energia fotovoltaica, wafers semicondutores, safira e SiC. Ao mesmo tempo, a empresa também se estendeu aos estágios de processamento pós-crescimento, como corte, retificação, polimento e epitaxia, e se tornou líder em equipamentos integrados de fabricação de cristais.

Micro Xinyuan: Líder em equipamentos domésticos de revestimento e desenvolvimento de cola de alta qualidade, quebrando com sucesso o monopólio de fabricantes estrangeiros, é a única empresa na China que pode fornecer cola de médio e alto padrão e equipamentos de desenvolvimento, e seus clientes downstream cobrem a maior parte do mercado interno Empresas de fabricação de chips de LED e empresas de embalagens de alta qualidade.

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