中国半导体行业国产化发展加速，部分领域有望逐步突破
在半导体产业链设计、晶圆制造、封测等环节均涌现出多家本土优质厂商，部分领域初具实力。在IC设计环节，大陆厂商主要与高通、博通、英伟达、AMD、联发科等CPU、射频前端、GPU厂商竞争。国内代表厂商有；华为海思（CPU/基带/ISP），豪威科技（CIS）、紫光展锐（射频）、比特大陆（AISC/Al）、汇顶科技（指纹/3D识别）、华大半导体（安全芯片/模拟/液晶驱动）、紫光国微（安全芯片/FPGA）、北京君正（MIPS）、韦尔股份（分立器件）、圣邦股份（电源管理/信号链）、国科微（存储主控）、瑞芯微（SoC）、景嘉微（GPU）等。
晶圆代工环节门槛较高，台积电一家独大，三星、联电、格罗方德等实力雄厚，国内中芯国际、华虹半导体、华力微、华润微、上海先进、三安光电（化合物半导体）等厂商正在努力追赶。封测环节国内相对发展较好，代表长电科技、华天科技、通富微电，排名全球第三/六/七，具备与日月光、安靠等竞争的实力。
在核心元件领域，大陆正大力发展存储器产业，主要与三星、海力士、美光、东芝、Intel等厂商竞争，未来三年计划累计投入3300亿元打造五大存储基地，代表企业主要有，兆易创新（Nor Flash，设计）、芯成半导体ISSl（NAND/DRAM/SRAM，设计）、长江存储（NAND，IDM）、合肥睿力（DRAM，IDM）、福建晋华（利基型DRAM，IDM），目前已经取得部分进展。
目前中国大陆IC产业链三大环节中，封测环节最为成熟，设计环节成长较快，而晶圆制造相对偏弱。从2010-2018H1营收看，封测环节由于门槛偏低，大陆最先突破，早期份额占比在40%-50%，而后随着设计环节高速增长，封测份额降低到36%，而设计占比从27%增至37%。制造环节则基本保持稳定，份额约在27%。设计、晶圆制造环节具备较大发展潜力，Al芯片、射频前端、存储、功率器件、模拟芯片等国产替代前景看好。
单看大陆半导体设计行业，周期性在减弱，增长在提速。增长率对应的周期波动幅度逐渐收窄，主要与芯片设计行业规模增大，实力提升，本身抗波动能力变强；下游终端应用多元化，需求分散，有效避免产品更迭导致的销售波动。2014-2018年，大陆设计行业营收保持高速增长，从2014年的983亿增至2018年的2577亿元，且近三年呈现加速增长趋势，增速从2016年的23.0%提升至2018年的32.4%，为近八年新高。
从晶圆制造环节看，本土代工企业在45nm/40nm以上的成熟制程已具备实力，在28nm以下的先进制程正在努力缩小差距。中芯国际、华虹半导体等本土晶圆代工企业全球营收占比在提升，合计营收从2015年的35.5亿美金，提升至2017年的48.2亿美金，年复合增速为16.7%，全球占比从6.8%提升至7.6%，有较大成长空间。
中短期看，中芯国际、华力微等在28nm及以上制程具备机会，抢占GF和联电份额。中芯国际的28nm制程在17Q4量产，14nm也于今年进入客户导入，计划19年量产。华力微目前仍以55nm为主，预计18-19年量产28nm，2020年量产14nm。在先进制程上，目前台积电已为诸多客户量产7nm芯片，三星的7nm产品也将于年底发布；综合考虑市场需求与性价比，GF与联电宣布放弃10nm以下制程，专攻14nm/12nm制程。就14纳米而言，中芯国际与台积电/三星/GF的差距在4-5年，短期内较难贡献业绩。而28纳米属于单位逻辑闸成本最低的技术节点，长周期制程属性明显，17年28nm全球规模约110亿美金，国内厂商在28nm发展潜力巨大。
目前各地方政府总投资约5100亿元，加上大基金一期1400亿，合计约5500亿元，支持各地集成电路产业发展。根据现有规划，2017-2020年全球共新建62条晶圆线，其中26条位于中国地区，17-20年分别对应6/13/6/1条新线，合计占比约42%。产业链上与晶圆制造相配套的上下游环节，本土厂商将迎来替代与发展良机。
根据规划，中国地区新增的fab线，总投资超1万亿元，满产后产能超180万片/月，较目前产能提升约3倍。其中，存储是新线重点，投资占比高达67%，其中本土存储企业为53%（紫光/长江存储/合肥睿力/福建晋华），非本土（Intel/三星/海力士）为14%。而中芯国际、华力微等本土代工企业投资占比为15%，台积电/联电/GF等非本土代工企业占比11%，剩余7%为士兰微、华润微等功率器件/特色工艺等。2018-2020年是产线投入与产能爬坡密集时期，因此晶圆新产能能够大规模开出将主要集中在2019-2020年。
大陆新建晶圆线98%为12寸线，功率器件等相关的8寸线占比仅2%。规划涉及设备投资总额为6300亿元，根据建设进度调整设备订单释放时间，对应2017-2021年每年设备需求为769、1498、1451、1477、1135亿元。
随着新建产线产能释放，未来三年是中国集成电路行业高速增长期。大陆本土公司晶圆制造产值有望从2017年的增至2022年的亿美金，复合增速高达20%，高于同期大陆IC制造总产值（涵盖非本土厂商）的13%复合增速。其中，中芯国际等国内晶圆制造企业在28nm及以上制程技术较成熟，具备争夺市场份额机会。
2017年全球代工营收约623亿美金，28nm及以上占比76%，市场空间约470亿美金。中芯国际18Q2营收中28nm占比约9%，40/45nm占比约18%，55/65nm占比约24%，28nm占比提升空间巨大。随着28nm 制程良率逐步提升，28nm及以上能覆盖大部分半导体产品制程需求，极具性价比，是国内代工企业的成长点。
在产业升级及核心元件自主可控趋势下，大陆半导体产业的进口替代有望加速。1）从投资时钟来看，设计和设备靠前，其次是晶圆/材料，最后是封测；2）从产业结构来看，大陆半导体晶圆制造和设备需要补强，芯片设计更需要补短，有望得到更大扶持；3）从产品和下游而言，存储器、功率半导体的门槛、经营风险、盈利能力均较为适中，国产替代可能性较大。
我们看好集成电路长期国产替代带来的产业链投资机遇，建议关注上游设计：韦尔股份、圣邦股份、汇顶科技；中游制造：中芯国际、华虹半导体；下游封测：华天科技、长电科技、通富微电；存储器：兆易创新、北京君正（ISS）；功率半导体：扬杰科技、捷捷微电、士兰微；设备：大族激光、长川科技、精测电子等。
表：IC产业链中制造/设计/设备环节具备高毛利率
资料来源：公开资料整理
设备属于半导体产业链上游，一般需要提前1年下单订货，是未来晶圆制造产能供给的先行指标。随着制程越来越先进，对设备的性能和稳定性要求越高，缺少试错机会，具备高壁垒、高毛利率等特点。芯片制造过程包括，硅片制造、晶圆制造、封装检测等不同环节，对应设备为硅片制造设备（长晶炉、研磨机）、晶圆前道设备（光刻、刻蚀、PVD/CVD、离子注入、CMP）、晶圆后道设备（分选机、探针台）、辅助设备（清洗机）等。
2017年全球半导体设备市场约552亿美金，大陆地区约81亿美金，占比约15%。仅次于韩国32%与台湾20%。2017年设备国产率约16%，对应约68亿美金的设备进口。其中大陆进口半导体设备中，金额占比最高的为镀膜设备，占比32%（化学气相沉积23%+物理气相沉积9%），其次是刻蚀设备18%，其次是引线键合机12%，剩下氧化扩散炉、光刻机、离子注入机、化学抛光机等设备占比约10%、9%、4%、4%。镀膜与刻蚀两环节设备合计约50%，是国产替代的主力领域，相关公司有望从中受益。
2017年北美半导体设备商出货金额高速增长，反映到国内半导体设备公司同样也具备高景气，营收呈现高增长。晶盛机电、中电科、中微半导体、北方华创、盛美半导体、至纯科技、长川科技、屹唐半导体等半导体设备公司，其17年营收增速均超过40%。国内设备厂商已经具备一定竞争力，能够实现自身业绩快速增长。未来三年是大陆多条晶圆线新建时期，年均设备需求在千亿元，增量空间巨大。2019年，中国的半导体设备开支全球占比约27%，有望超过韩国的25%，成为全球半导体设备最大消费地区。国内设备厂商具备本土和性价比优势，在质量过关前提下，有望在部分环节迎来本士替代机会。
从晶圆线投资额细分看，半导体设备投资占产线总投资的75%-80%。而设备投资中，晶圆制造环节占比约80%，封装环节占比约6%，测试环节占比约9%。晶圆制造相关设备中，光刻/镀膜/刻蚀等环节占比较高，分别为24%、20%、16%，而离子注入、工艺检测、晶圆加工其他占比为4%、8%、8%。考虑市场空间及技术成熟度，刻蚀/镀膜环节国内厂商替代潜力较大，国内刻蚀设备龙头、中微半导体等厂商有望实现份额提升。
随着大陆晶圆产线建设在未来三年持续投入，本土晶圆代工产能有望提升3倍，大陆晶圆制造商的市占率攀升，最终将带动本土上游配套的设备企业“共生增长”。以日本为例，统计制造业和设备业的两个市场份额变化，两者的相关性非常高。随着日本制造企业在全球产业链崛起，日本设备企业由于本土化优势，享受配套机遇，与下游制造商共生成长，市场份额也随之同步提升。大陆本土设备厂商也有望复制同等上升路径。
我们统计了2017-2021年大陆规划建设的晶圆线，结合产线各自投产进度及各环节设备投资占比，测算本土产线新建带来的半导体设备需求空间。（仅考虑已经披露的产线计划，预计未来将有更多产能规划推出，2020年后设备需求将更为明朗。）
晶圆制造环节一：光刻设备中光刻机、电子束曝光、涂胶显影、去胶设备的空间增量为1159亿/57亿/285亿/44亿元；刻蚀设备中介质刻蚀、硅刻蚀、金属刻蚀、电子束刻蚀对应增量为486亿/466亿/41亿/10亿；镀膜设备中的PVD、ALD、CVD/LPCVD、PECVD、VPE对应的空间为260亿/77亿/260亿/253亿/113亿。
晶圆制造环节二：离子注入设备中高电流注入设备、中等强度离子注入设备、高能量离子注入设备的空间为142亿/81亿/34亿元；晶圆检测设备中的光学图形化晶圆检测、光罩检测、缺陷检测与分类、关键尺寸检测的对应增量为152亿/71亿/36亿/46亿元；清洗设备中喷淋式清洗台、自动清洗台的增量为346亿/93亿元
封测环节：封装设备中的焊线机、粘片机、光刻/SOD/塑封、划片机、贴片机、封装切割机的空间为118亿/46亿/49亿/34亿/23亿/23亿元；测试设备中的探针台、分选机、SOC测试机的空间为93亿/100亿/256亿元。
目前国内设备厂商紧跟代工厂研发与量产节奏，已实现28nm产线小批量供设备，并携手客户共同研发14nm设备，提前布局。北方华创的28nm刻蚀机落户中芯和华力微；28nm PVD被中芯北京厂指定为28nm制程Baseline机台、Al Pad PVD被用于武汉新芯NAND产线关键制程环节；12英寸单片清洗机、氧化炉、单片退火设备等均已进驻中芯28nm生产线。中微16nm介质刻蚀机已经在诸多客户产线上运行，是唯一进入台积电7nm制程蚀刻设备名单的大陆设备商。未来中微也将与台积电合作5nm制程，与联电合作14nm制程。
目前国内代工厂14nm工艺处于研发和导入阶段，在设备研发到小批量生产阶段，不会大规模采购国产设备，后期会逐渐加大国产比例。看好国产设备在长周期节点属性的28nm 产线中份额提升，此外中芯国际/华力微也有望在2019年-2020年量产14nm，提前布局14mm的设备商占据先机。
全球半导体设备供应商集中度较高，前五家厂商份额约80%。从18H1营收看，国内设备厂商营收和归母净利润均实现同比显著增长，反映了设备行业较高景气度及国产替代能力提升带来的业绩向好。国内设备商在镀膜、刻蚀、检测、清洗等环节有望逐步突破。
存储器作为消费电子“芯屏器”三大核心元件之一，行业规模约在1500亿美金，占半导体产业30%左右。其中，中国是全球最大的电子制造基地，中国存储器市场规模占全球比例攀升至45%，为存储器最大需求地区，美光/海力士/三星存储器业务中国区销售占比分别为51%、35%、28%。中国在2017年存储器市场规模增速为50%，大幅增长，主要与存储器价格不断上涨有关，此背景下国内电子组装制造商作为其下游客户，成本压力巨大。存储器涉及到国家信息与经济安全，坚定推进存储器自主可控尤为重要，中国也正大力布局。
18Q3单季营收显示，存储器行业仍然保持同比正增长，但DRAM与NAND具体表现与19年展望有所分化。
18Q3DRAM前三厂商营收份额合计超95%，寡头垄断格局明显，同比增速仍保持40%+，而DRAM价格在Q3才开始松动，目前仍位于相对高点。三家主力厂商主动暂缓拟扩充产线，控制供给，维持DRAM供需平衡；而NAND前三厂商合计份额约69%，竞争格局相对分散，营收同比保持20%以内增长，低于DRAM增幅。虽然NAND价格在18年上半年就开始下跌，但由于存储位元出货保持增长，带动NAND整体营收同比正增长。NAND六大厂商较难形成限制扩产的合力，18年已有供过于求迹象，19年价格仍有进一步下调空间。
NAND制程转换遭遇瓶颈，采用堆叠方式从2D转向3D结构，通过堆叠层数增加而不是追求更细线宽，来实现存储密度提升，在先进制程方面偏弱的国内半导体制造厂商迎来追赶机会。目前NAND主流水平在64层，三星/美光/东芝都在18年下半年推出了96层3DNAND，当前正在上量，下一代128层产品预计在2020年前后量产。而国内在NAND领域布局的长江存储，18年Q4已经量产32层3DNAND，预计19年量产64层，并计划跳过96层，在2020年前后实现128层NAND产品，追赶三星东芝等国际巨头。
DRAM目前还是依赖平面内提升存储密度，但电容限制导致其密度提升愈发困难。国际主流DRAM水平已经在20nm以下，整体处于1Y（约17纳米）量产阶段，预计在2019年将部分实现1z水平DRAM量产。合肥睿力和福建晋华均是DRAM厂商，分别计划在19年量产19nm和22nm水平的DRAM产品，2022年前后量产18nm以内DRAM。目前，国内DRAM整体发展水平较国际大厂落后3-5年，制程方面的薄弱使得追赶三星等厂商的难度较3DNAND更大。
国内正在大力推动存储器国产化，初步形成长江存储+紫光（3DNAND）、合肥睿力+兆易创新（DRAM/Nor Flash）、福建晋华（DRAM）三大产业布局。目前大陆存储相关投资规划合计约6700亿元，规划满产后月产能约80万片，其中紫光+长江存储总共约63万片/月，福建晋华约6万片/月，合肥睿力约12.5万/月。
NAND领域，长江存储发展平顺，预计18Q4量产32层，19年量产64层，并在2020年量产128层3DNAND，追上国际大厂脚步。公司还提出全新的3DNAND架构：Xtacking技术，将外围电路置于存储单元之上，从而实现比传统3DNAND更高的存储密度，具备高I/0接口速度与功能，缩短开发和生产周期等优势，有望在2019年批量出货。
而DRAM领域，合肥睿力和福建晋华分别专注于移动式DRAM和利基型DRAM，其中，长鑫目前已经投产19nm制程，8GBDDR4产品，瞄准个人计算机和服务器；后续LPDDR4预计在19年Q3进入试产阶段。
在可以预期的未来2-3年，由于制程和产能的双重落后，且寡头格局严重，国产DRAM厂商很难冲击现有格局；而国产NAND发展已显示良好态势，若产能按计划全部开出，届时约占全球总产能的14%左右，综合制程、产能、竞争相对分散考虑，有望在一定程度上冲击三星美光等国际大厂NAND业务。在NAND景气度波动时期，坚持逆周期投资，持续加大研发，对于国内NAND厂商来说也不失为追赶良机。
我们预计国产DRAM产能占全球比例有望从2018年0%，增至2021年11.5%，2019年才会有部分国产DRAM产能放出；而国产NAND产能有望从2018年0.2%，增至2021年13.9%，2018年就有国产NAND小批量量产。国内厂商有望在DRAM和NAND上实现产能增长与实力提升。
虽然DRAM和NAND古据存储器市场95%+市场，但利基型市场规模仍有约70亿美金，可以作为国内存储器厂商发展早期的跳板。利基型存储器中，利基型DRAM规模约24亿美金，NOR Flash约23亿美金，SLCNAND为10亿美金，EEPROM和SRAM分别为6亿和5亿美金。尤其是Nor Flash市场，市占率在20%的赛普拉斯，和市占率17%的美光正在逐步退出Nor Flash市场，而汽车电子、工控、物联网等需求旺盛，Nor Flash市场空缺有望被台系和国内厂商填补。
兆易创新和北京矽成（ISSl）均为存储器设计厂商，专注于Nor Flash、SRAM/NAND/DRAM等领域，两者营收约在4-5亿美金，占利基型市场总规模6%-7%，光是利基型市场就已大有作为，有望在利基型市场实现中端/高端领域的份额提升。
受下游汽车电子、快充、物联网、新能源等驱动，全球功率半导体市场稳健增长。2018年全球功率半导体市场规模约302亿美元，其中分立器件/模组/功率IC规模分别为99/40/163亿，对应占比32.7%/13.3%/54.0%。2022年整体规模有望增至347亿，2016-2022年CAGR约3.62%。按功率器件分：MOSFET的市场规模在2018年达54.2亿美元，为最高；二极管市场规模45.9亿美元，居其次；IGBT对应市场规模为37.5亿美金。
目前大陆功率器件整体自给率不足10%，国产替代空间巨大。2017年华微电子、扬杰科技、士兰微、苏州固得等主流大陆功率器件厂商，营收合计占全球功率市场3.25%，占国内市场8.34%，整体规模仍有较大成长空间。此外，全球前五大功率器件厂商份额为43%，除了英飞凌与安森美外，其余厂商份额差距不大，竞争格局相对分散。对比CPU/GPU/存储器等传统IC产品典型寡头垄断格局，功率器件对于国内厂商壁垒相对不高，国内厂商在二极管上已经颇具竞争力，在MOSFET/IGBT等中高端产品也初具实力，功率器件国产替代机遇明确。
中国是全球最大的功率半导体消费地区，但中高端产品国产化率仍有待提升。中国消耗功率半导体约占全球39%，接近半数。中国功率半导体市场应用结构看，3C类应用合计约61%，其中计算机与外设、网络通信应用占比较高，合计约一半，消费电子应用占比相对较低；而汽车应用占比仅为15%，低于全球功率半导体应用结构中的汽车占比40%。目前中国功率器件应用以3C类产品为主，而汽车与工控应用的功率半导体占比相对全球67%的水平较低，反映了中高压产品仍有大幅提升空间。
功率器件作为基础器件，使用广泛；而且必须保证长使用寿命、高可靠性与一致性；追求不良率降低而不是先进制程，投资门槛及技术壁垒相对较低，是国产替代能见度较高的半导体子领域，大陆厂商在功率器件相关的技术与产能上目前已经初具竞争力。同时，中国是全球手机、计算机、家电等终端产品的最大制造地区，也是全球功率器件的最大消费地区，国产化替代的意愿强烈。
在无明显扩产计划的情况下，全球功率器件大厂将有限的晶圆产能转向汽车、工控等中高压IGBT、超级结产品，逐步退出3C电子等中低压市场，导致中低压类的二极管、MOSFET供给减少。而下游需求方面，功率器件在汽车电子、工控、快充、物联网、服务器等领域广泛使用，整体需求保持增长。其中PC/手机/家电等消费类应用对中低压产品仍然需求旺盛。国内厂商在中低压功率器件领域已经具备竞争力，有望乘势突破下游客户，填补3C类市场功率产品的供给缺口。
功率器件细分看，大陆二极管业务优势明显，有望承接全球产能转移。Vishay等欧美厂商以医疗/汽车电子等高端应用为主；强茂、敦南、台半等台系企业在光伏、家电领域，与大陆厂商有业务交叉；而大陆厂商则集中在光伏/小家电/黑电/LED照明/电表/部分白电等中低端领域。功率二极管技术成熟且门槛较低，竞争日趋激烈，国际大厂逐步退出二极管尤其是中低端二极管业务。相对台系厂商，国内企业凭借高性价比，贴近大陆巨大需求市场，需求响应快速与服务到位等优势，有望承接全球二极管产能转移，提升二极管市场份额。
MOSFET 市场格局相对二极管更集中，国内 MOSFET厂商从国内市场开始逐渐突破。目前，全球以及国内的MOSFET市场主要被欧美大厂占据，前四大厂商合计市场份额约57%和60%。其中英飞凌优势明显，稳居行业龙头地位。不同的是，国内MOSFET市场士兰微、华微电子等本土厂商开始逐渐突破，份额挤进前十五。国内MOSFET市场以计算机和消费电子为主，加上消费电子应用高增长及国际大厂转型，国内MOSFET厂商有望凭借着性价比，本土服务响应优势，在消费类领域迎来成长。
表：大陆二极管业务优势明显，有望承接全球产能转移
资料来源：公开资料整理
功率半导体板块是半导体板块里面，突破机会较为确定的领域。国内厂商已经具备一定竞争力，二极管虽然比较成熟，但国产化率仍然不足10%，至于MOSFET和IGBT等国产率更低。全球功率器件市场规模在1300亿元，国产替代空间巨大。在贸易摩擦日常化背景下，功率器件国产替代正在加速，国内有望从二极管向上突破到MOSFET等中低压产品领域。扬杰科技、士兰微、捷捷微电、华微电子等功率器件IDM厂商，以及中芯国际、华虹半导体、华润微等代工厂，韦尔股份等功率器件设计企业，均有望迎来突破机会。
