《第三次半导体转移,目的地是中国大陆》

  • 来源专题:数控机床与工业机器人
  • 编译者: icad
  • 发布时间:2021-06-11
  • 众所周知,在芯片的整个环节中,晶圆制造是最关键、市场份额最大的核心环节。其技术含量高、工艺复杂,在芯片生产过程中处于至关重要的地位。

    而在台积电崛起之后,集成电路的设计、封测逐渐从IDM分离,最终形成了晶圆代工这个专业环节。

    而芯片代工产业,在从IDM中分离出来之后,市场规模也是逐年扩大,全球晶圆制造市场快速增长。数据显示,2021一季度,全球Top10的芯片代工企业,营收高达228.9亿美元,同比增速20.7%。2021年全年,芯片代工市场规模将接近千亿美元。

    再加上去年下半年全球缺芯大潮来袭,所以这些代工厂们,也是在不断的扩充产能,以应对规模增长的市场需求。

    但从实际来看,随着这些产能增长,我们越来越看到一个现实,那就是产能在逐步的转向中国大陆,意味着第三次半导体转移,真的来了。

    如上图所示,这是某机构统计出来的,最近3年内,全球主要晶圆代工企业的扩产计划,里面含了台积电、intel、三星、联电、格芯、中芯国际这些主要厂商。

    从这个图中,我们可以看到绝大部分的产能增长地,全部位于中国大陆,同时中国大陆的厂商们,扩建的芯片生产线也是非常多,规划的产能释放时间主要都集中在202-2022年之间。

    而按照SEMI的数据,2017-2020年间全球投产的半导体晶圆厂为62座,其中有26座设于中国大陆,占全球总数的42%,并预计从2020年到2024年至少新增38个12英寸晶圆厂。

    过去的这几十年,半导体产业发生了两次转移,一次是20世纪80年代左右,从美国转移到日本,于是日本半导体崛起,甚至一度成为全球最大的芯片出口国,超过了美国。

    后来美国出手干预,废了日本半导体产业,于是在20世纪90年代进行了第二次转移,从日本转移至韩国、中国台湾,也就有了三星、台积电的崛起。

    如今很明显,从这些扩产的产能来看,半导体产业正在进行第三次转移,目的地是中国大陆,接下来国产半导体产业链将迎来新一轮真正的景气周期。

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    • 半导体材料是半导体产业发展的基础,它融合了当代众多学科的先进成果,在半导体制造技术不断升级和产业的持续创新发展中扮演着重要角色。半导体技术每前进一步都对材料提出新的要求,而材料技术的每一次发展也都为半导体新结构、新器件的开发提供了新的思路。2019年,国内半导体材料在各方共同努力下,部分中高端领域取得可喜突破,国产化进一步提升。 行业整体影响下,市场规模小幅下滑 受行业整体不景气影响,2019年全球半导体材料市场营收下滑显著,但下降幅度低于整体半导体产业。据中国电子材料行业协会统计,2019年全球半导体材料整体市场营收483.6亿美元(约合人民币3430.7亿元),同比2018年的519.4亿美元下降6.89%。 从材料的区域市场分布来看,中国台湾地区是半导体材料最大区域市场,2019年市场规模达114.69亿美元;中国大陆市场规模81.90亿美元(约合人民币581.5亿元);韩国市场规模76.12亿美元。 来源:CEMIA 从晶圆制造材料与封装材料来看,2019年全球半导体晶圆制造材料市场规模293.19亿美元,同比2018年的321.56亿美元下降8.82%;2019年全球半导体晶圆封装材料市场规模190.41亿美元,同比2018年的197.43亿美元下降3.56%。 2019年中国半导体材料市场规模81.90亿美元,同比2018年的84.92亿美元下降3.56%,其中晶圆制造材料市场规模27.62亿美元,同比2018年的28.17亿美元下降1.95%;封装材料市场规模54.28亿美元,同比2018年的56.75亿美元下降4.35%。 2019年7月22日,科创板首批公司上市。安集微电子作为国内CMP抛光液龙头,成为首批登陆科创板的25家企业之一,久日新材、华特气体、神工股份等紧随其后,成功登陆科创板,与此同时,正帆科技、格林达等半导体材料企业在登陆资本市场的进程中进展顺利,有望在新的一年迎来里程碑,拓宽了各企业的融资渠道,也为行业整体发展注入新的保障。 细分领域发展不一,部分中高端领域取得可喜突破 综合各领域来看,部分领域已实现自产自销,靶材、电子特气、CMP抛光材料等细分产品已经取得较大突破,部分产品技术标准达到国际一流水平,本土产线已基本实现中大批量供货。2019年我国半导体材料生产企业用于国内半导体晶圆加工领域的销售额达138亿元,同比增长4.4%。整体国产化率提高到23.8%,充分显示了近年来企业综合实力的提升。 硅片方面,2019年国内市场规模8.12亿美元,同比增长1.63%。作为半导体材料中成本占比最高的材料,国内12/8英寸硅片企业已超过16家,拟在建产线迭出,2019年各主要产线稳步推进。衢州金瑞泓成功拉制出拥有完全自主知识产权的量产型集成电路用12英寸硅单晶棒;中环领先12英寸硅片厂房安装了第一套设备;徐州鑫晶半导体12英寸大硅片长晶产线试产成功,并陆续向国内和德国等多家客户发送试验样片;业界普遍关注的上海新昇28nm逻辑、3D-NAND存储正片通过了长江存储的认证;有研科技集团与德州市政府、日本RST公司等共同签约,建设年产360万片的12英寸硅片产业化项目。尽管各企业小而分散,但大硅片真正实现国产化前景可期。 光掩膜方面,与旺盛的需求形成反差的是国内高端掩模保障能力不足,大量订单流向海外。目前,半导体用光掩膜国产化率不足1%。内资企业中真正从事半导体用光掩模生产的仅有无锡中微,研究机构有中国科学院微电子所及中国电科13所、24所、47所和55所等,过去一年里,行业取得的实质性突破较少。 光刻胶方面,目前国内集成电路用i线光刻胶国产化率10%左右,集成电路用KrF光刻胶国产化率不足1%,ArF干式光刻胶、ArFi光刻胶全部依赖进口。2019年,南大光电设立光刻胶事业部,并成立了全资子公司“宁波南大光电材料有限公司”,全力推进“ArF光刻胶开发和产业化项目”落地实施;同时与宁波经济技术开发区管理委员会签署了《投资协议书》,拟投资开发高端集成电路制造用各种先进光刻胶材料以及配套原材料和底部抗反射层等高纯配套材料,形成规模化生产能力,建立配套完整的国产光刻胶产业链。上海新阳248nm光刻胶配套的光刻机已完成厂内安装开始调试,193nm光刻胶配套的光刻机也已到货。经过近三年的研发,关键技术已有重大突破,已从实验室研发转向产业研发。 湿化学品方面,目前半导体领域整体国产化率23%左右。2019年,兴发集团控股子公司湖北兴福电子材料有限公司技术创新取得重大突破,电子级磷酸顺利通过了中芯国际12英寸28nm先进制程工艺的验证测试,开启了对中芯国际先进制程Fab端的全面供应。此外,长江存储、厦门联芯等先进12英寸Fab也开启了验证测试。多氟多抓住日韩贸易战机会,电子级氢氟酸稳定批量出口韩国高端半导体制造企业,进入韩国两大半导体公司的供应链中,被最终应用在3D-NAND和 DRAM的工艺制程中,使电子级氢氟酸产品打开国门走向世界。 电子特气方面,目前我国半导体用电子特气的整体国产化率约为30%。2019年,华特气体激光准分子混合气国内大规模起量应用,同时进军海外市场;金宏气体TEOS研发确定重点进展,即将投放市场;绿菱高纯电子级四氟化硅质量稳步提升,国内市场份额逐步提高;博纯股份氧硫化碳研发成功;南大光电与雅克科技加大了前驱体研发力度。此外,中船七一八所也加大了新含钨制剂的研制。 CMP抛光材料方面,安集微电子的后道Cu/Barrier抛光液技术水平与国内领先集成电路生产商同步,TSV抛光液在国际和国内均在领先水平,这几类抛光液2019年在14nm节点上实现小规模量产。鼎龙股份不仅完善了自身的CMP抛光垫型号,从成熟制程到先进制程完成全覆盖,而且进入了长江存储供应链,大部分产品均在晶圆厂进行验证和测试。 靶材方面,江丰电子已成功突破半导体7nm技术节点用Al、Ti、Ta、Cu系列靶材核心技术并实现量产应用,5nm技术节点的研发工作稳步进行中。有研亿金持续推进实现纳米逻辑器件和存储器件制备用贵金属及其合金相关靶材的开发与使用。 先进封装材料方面,高端承载类材料蚀刻引线框架与封装基板、线路连接类材料键合丝与焊料、塑封材料环氧塑封料与底部填充料等仍高度依赖进口,2019年国内企业主要在中低端领域有所突破,高端领域个别品种实现攻关。 不确定因素增加,半导体材料业仍笃定前行 目前,国内半导体材料总体上形成了以龙头企业为载体,平台配合推进验证的能力,具备了一定的产业基础、技术积淀,以及人才储备,部分细分材料领域紧追国际水平。但是,先进技术节点材料市场整体仍被国外垄断,国产材料突破较少,关键环节核心材料空白,影响了整个产业安全。 半导体产业加速向中国大陆转移,中国正成为主要承接地,2020年业界普遍认为5G会实现大规模商用,热点技术与应用推动下,国内半导体材料需求有望进一步增长。大基金二期已完成募资,预计三月底可开始实质投资,主要围绕国家战略和新兴行业进行,比如智能汽车、智能电网、人工智能、物联网、5G等,预计将加大对国产半导体材料的投入力度,新一轮的资本介入,将助力半导体材料国产替代进度。 新年伊始,世界经济持续下行,全年经济疲弱似成定局,肺炎疫情给行业发展带来了冲击,中美贸易战仍未平息,2020年增加了诸多不确定因素。但在确定的发展目标下,国内半导体材料业必将笃定前行!
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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2022-03-04
    • 京东方、华星光电、维信诺短期追赶三星的“不可能完成的任务”,只有一线战机,依赖国产手机大厂高端市场的快速崛起 文/智物科技评论 在经历8个月的下跌后,LCD面板价格已经无限逼近面板厂商的现金成本,数千亿元的投入让国内厂商在LCD行业中笑到了最后,但液晶显示行业周期性波动却让他们获得了一次“惨胜”。 困则思变,在LCD产业中无法走出周期律的中国面板厂商开始加注OLED产业的砝码,而国内手机行业也适时地抛出了橄榄枝。 2月28日晚间,荣耀在巴塞罗那发布了旗舰产品Magic 4系列。值得一提的是,独立后的荣耀虽然已经摆脱了国外断供的限制,却仍选择国内厂商京东方和维信诺作为Magic 4系列的屏幕供应商。 荣耀的选择并不是孤例,2月24日发布的OPPO Find X5同样搭载了由京东方供应的柔性四曲屏,这也是首款由国内面板厂商独供的OPPO旗舰机型。 华为、小米、OPPO、荣耀几大巨头都开始选择国产OLED作为自己部分高端产品的供应商。其间各有缘由,小米选择华星光电是因为双方的股权关系;华为选择京东方,实则是被逼无奈。 而OPPO、荣耀的选择则更透露着追求关键、核心供应链多元布局的战略意味。如今,国内大厂当中只有vivo还在观望,还未正式使用京东方等国产大厂的OLED屏幕。 或许是巧合,有产业链消息人士向《智物》(ID:IntellegenThings)透漏,京东方董事长陈炎顺前不久曾亲自到访深圳,老朋友华为之外,还与vivo、OPPO等公司高层相谈甚欢。照此进度,vivo也会很快转头,试验国产供应商。 国产大厂集体开始支持国内OLED供应商背后,一方面是对三星OLED暴政的不满。三星显示一贯态度强势,以及久居高位的报价有关,就连一向依赖韩厂OLED面板的苹果,自去年开始也大有扶持中国OLED产业的意味。 国产OLED的成长,必然依赖中国手机大厂的牵引 毫无疑问的是,国内手机厂商和面板厂商这种“结盟”式的合作关系,将高效推动国内OLED产业的发展,而苹果对于京东方等厂商的青睐也会让国产OLED面板成为行业主流。 不过,在国内OLED上游产业链严重匮乏的背景下,这样的发展模式究竟成色几何还有待商榷。毕竟在OLED产业中,材料端、设备端才是产业链中的“利润攫取者”,与LCD产业已基本实现国产化不同,国内在OLED产业链上游的积累几乎可以忽略不计。 中国OLED行业在这个风口下,需要的不仅是产能的扩充,更重要的是加大对于上游供应链的探索,如此才能在下一轮竞争中成为韩厂真正的有力对手。 “天下苦三星久矣” 尽管近年来京东方等国内厂商逐渐成为行业中最快速的增长极之一,但这仍然无法挑战三星显示的霸主地位。 根据群智咨询的统计,2021年第三季度全球OLED智能手机面板出货约1.2亿片,其中三星以72.3%的市场份额位列第一,排名第二的京东方市场份额仅为9.7%。 毫无疑问的是,在三星显示的OLED版图中,苹果发挥了极为关键的作用。在2021年全年1.69亿片的iPhone显示屏采购中,有超过9成来自于三星显示的供应。 这也让苹果在显示面板领域高度依赖于三星,使其议价能力受限。实际上三星几乎是唯一一家能够影响苹果利润获取的上游厂商,而苹果也当然不会甘愿如此。 2017年8月,《韩国经济日报》刊文称苹果投资了3万亿韩元(约合27亿美元)用于LGD的G6 AMOLED产线建设,苹果的目的也很明确,即扼制三星在AMOLED领域里一家独大的局面,以获得更大的议价权。 但LGD并没有像苹果想的一样成为扼制三星显示的主力军,甚至连质量都无法保证。 在iPhone 12发布后,有部分用户反应手机在暗屏状态下,屏幕会发出绿光,而苹果官方表示,之所以会出现这种问题,是因为LGD的屏幕存在一定的缺陷,后续会通过软件升级和系统更新的方式来解决。 折戟LGD的苹果并没有打消培育多供应商的策略,于是京东方在2020年开始走进苹果的视线,并顺利拿下了iPhone 13和iPhone的量产订单。 对于苹果而言,三星显示在OLED产业中的强势让其不得不在定价上做出让步,而国内厂商更是苦不堪言。 以2019年发布的两款旗舰机型为例:华为P30 Pro上搭载的京东方屏幕成本约为100美元,而小米10 Pro上搭载的三星显示屏成本直逼140美元。 虽然三星的OLED面板在屏幕素质和显示效果上要强于京东方,但两款旗舰产品的差价也确实太过于悬殊。 三星显示的高昂报价不仅让手机厂商不堪重负,也让国产OLED行业在市场渗透阶段就陷入价格战之中。 在2020年,中国大陆厂商的OLED面板出货量约1.4亿片,同比增长约60.1%,但如果对比这一时期的国内OLED面板销售额就会发现,市场的增长并没有完全惠及到面板厂商。 根据UBI Research的统计数据,从2020年第一季度到第四季度,中国大陆OLED面板销售额分别为7.19亿美元、7.01亿美元、7.33亿美元和6.29亿美元,在市场大幅增长的背景下,销售额甚至出现了同比下降。 材料之围,何时能破? 国内OLED厂商在三星的压力下一次次刷低价格的同时,国内OLED产业也开始面临着巨大的亏损问题。 曾有产业链相关人士向《智物》(ID:IntellegenThings)透漏,目前国内面板厂商除京东方外,几乎都无法在小尺寸OLED业务上盈利。 其原因在于,一方面国内OLED产业迟迟无法解决的良率问题。NPD Display Search曾做过测算,当OLED产线的平均良率能够控制在60%时,面板厂即可达到良率平衡点,而如果良率大于80%,小尺寸OLED模组的成本就有望与小尺寸LCD模组齐平。 这意味着国内大多OLED产线的良率普遍无法达到60%,相比之下,三星显示的OLED产线平均良率已经超过80%。 另一方面,OLED产业的成本构成与LCD产业有着本质的区别, 在成本中占大头的设备、有机发光材料、IC驱动恰恰是国内OLED产业链中最薄弱的环节。 根据IHS Markit的统计,在LCD的制造成本中,人工成本占比28%,中国庞大的劳动力市场完全可以凭借这一项带来竞争优势,至于另一项成本占比24%的彩色滤光片和偏光片,中国大陆也有着非常成熟的供应体系。 但在OLED产业中,人工成本占比仅为9%,玻璃基板成本占比6%,与之对应的是35%的设备成本占比,以及23%的有机发光材料成本占比。 原材料和国产化设备的缺失,让国内OLED产业不得不在产业链中赚取最少的利润,同时承担着最高的资金风险。 相比之下,国外的上游厂商则借着国内OLED产业的东风赚得盆满钵满。 作为磷光OLED材料的发明者,通用显示器公司(Universal Display Corporation,简称UDC)在2021年的营业收入达到了5.54亿美元,同比增长29%,净利率更是达到了惊人的45%。 公开信息显示,自2016年8月开始,UDC先后与天马微电子、和辉光电、京东方、TCL华星、国显光电等全部从事OLED产业的中国大陆厂商签署了长期材料供应协议。 毫不夸张的说,如果没有UDC独家供应的R/G磷光发光材料,上述厂商的OLED面板生产可能都无法为继。 该公司CEO Steve Abramson在财报电话会议上直言道,“我们并没有意识到OLED产业中真正的垄断潜力”,他认为至2022年,UDC的毛利率将达到79%。 然而,就目前来看,国内上游产业链缺失所带来的影响,在短期内仍然无法消除,但国内手机厂商与面板厂之间愈发紧密的合作关系,却为OLED厂商打开了一扇大门 “产业同盟”会是答案吗? 2018年10月,华为发布了Mate 20系列,成为第一家在旗舰手机上使用国产屏幕的中国厂商。站在事后的角度,我们可以推测出这是华为在有意扶持国内产业链,但在当时华为的这一举动并不被业界所理解。 另人意外的是,随后Mate 20系列发生的“品控问题”却让京东方成为受益者。 与iPhone 12一样,最早一批的Mate 20系列同样出现了“绿屏”,但经过市场统计,这部分机型几乎全部出自于LGD的屏幕,这也为国产OLED屏幕品质立下口碑。 随后,小米与TCL华星、中兴与维信诺、OPPO与京东方分别达成合作协议,国产OLED屏幕开始从幕后走向台前。 在这一过程中,国内手机厂商与面板厂商达成了一种高度合作关系,开始就新技术展开联合研发。 比如此前大热的屏下摄像技术,几乎目前所有商用的屏下摄像机型,都是面板厂和手机厂的合作成果,这在客观上解决了一个矛盾,即供应商已经越来越难实现手机厂商的要求,那些真正掌握核心技术的供应商也不会满足下游厂商的小批量出货需求。 国内面板厂与手机厂商间的合作则很好地解决了这一问题。 不过,如果从开辟市场的角度看,屏下摄像这种单个模组技术的革新还不足以说服消费者为国产OLED面板买单,但折叠屏或许是个不错的选择。 截至目前,华为和荣耀发布的折叠屏机型均搭载了京东方提供的屏幕,从市场反响来看,京东方已经成为手机厂商在折叠屏领域的优先选择。尽管此前OPPO发布的折叠屏手机亦获得了不错的口碑,但采用三星公版屏幕方案的代价也十分明显:手机厂商无法实现深度定制,同时机型开发的周期也被拉长。当然,折叠屏也不是国内面板厂商在OLED产业中的唯一出海口,因为这个领域的门槛的确较高。比如小米此前发布的折叠屏Mix Fold就因折痕严重、屏幕边框较大而被消费者诟病,其屏幕供应商TCL华星也成为众矢之的。 但抛开风险因素,“产业同盟”的合作模式的确为智能手机行业提出了新的方向,乃至扩展了国内的相关产业链。比如此前默默无闻的凯盛科技,华为在两年前就派出了技术团队,双方就UTG玻璃的量产工艺进行联合研发,这也帮助京东方解决了折叠屏易碎的问题,形成了三方合作共赢的局面。 可以确定的是,未来的OLED行业仍将是一个朝阳产业。Omdia预测,从2021年-2026年,OLED市场规模将从380.6亿美元增长至470.5亿美元,年复合增长率高达12%,新兴市场的开辟势必要由新技术和新趋势来主导,在这一过程中,“产业同盟”的发展模式,或许就是留给国内OLED产商的最优路径。