半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈：如何理解芯片代工權(quán)？
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有三種權(quán)利:
1、設(shè)計權(quán):決定了創(chuàng)新
2、代工權(quán):決定量價關(guān)系
3、設(shè)備權(quán):決定產(chǎn)業(yè)鏈安全和工藝突破
現(xiàn)在全球產(chǎn)業(yè)鏈的趨勢是:
1)有設(shè)備權(quán)的美國/歐洲,正在奪取本土代工權(quán)。
2)有市場優(yōu)勢的中國在奪取設(shè)計權(quán)后,正在爭取代工權(quán)。
代工權(quán)將成為一個國家數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基石,也是半導(dǎo)體三權(quán)爭奪戰(zhàn)的聚焦點。
具備代工權(quán)的中芯國際進(jìn)入實體名單后,完全基于美系設(shè)備的7nm其現(xiàn)實意義遠(yuǎn)小于基于國產(chǎn)設(shè)備的成熟工藝,晶圓代工廠并不是半導(dǎo)體的最底層技術(shù),只是芯片設(shè)備、材料、工藝的集成商。中國半導(dǎo)體的主要矛盾已經(jīng)從缺少先進(jìn)工藝調(diào)教,轉(zhuǎn)移到缺少國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備、材料。
一、芯片設(shè)計權(quán)的兩種歸屬:
1)獨立第三方的芯片設(shè)計公司:比如高通、聯(lián)發(fā)科、英偉達(dá),這是芯片行業(yè)劃時代的進(jìn)步,獨立芯片設(shè)計公司的出現(xiàn),猶如微軟開辟的獨立軟件公司的全新軟硬件分離設(shè)計的模式,極大地加速了整機(jī)廠商的研發(fā)進(jìn)度。
2)依附整機(jī)廠的芯片設(shè)計公司:領(lǐng)先廠商,比如蘋果、三星、華為海思的芯片設(shè)計部門,為了自定義匹配自己操作系統(tǒng)或者應(yīng)用平臺的靈活度,將軟件的底層定義融入芯片設(shè)計環(huán)節(jié),實現(xiàn)了其各自的技術(shù)護(hù)城河。
設(shè)計權(quán)的旁落會導(dǎo)致自身產(chǎn)品的同質(zhì)化,從而淪為聯(lián)發(fā)科、高通等的方案整合商,也就是集成商。未來終端的戰(zhàn)場已經(jīng)從手機(jī)衍生到AIoT和電車,更需要的是客制化和異構(gòu)融合的算力。
中國已經(jīng)占據(jù)了手機(jī)和AIoT終端市場的主動權(quán),面對電車智能駕駛時代,未來對芯片設(shè)計權(quán)的爭奪將會越發(fā)激烈,成為終端廠商核心競爭力的體現(xiàn)。
二、芯片的代工權(quán)有兩種歸屬:
1)獨立第三方的Fab,比如臺積電、中芯國際、聯(lián)電,這是芯片行業(yè)劃時代的進(jìn)步,獨立的晶圓代工廠的出現(xiàn),極大的提高了行業(yè)效率。
2)獨占的自主IDM,比如Intel、索尼、三星、英飛凌,這是巨頭們的發(fā)展方向,擁有自身晶圓廠會極大提高在模擬、功率、存儲芯片等領(lǐng)域無與倫比的競爭力。
分久必合、合久必分:對于晶圓廠的把控經(jīng)歷過幾輪周期,自IBM和AMD剝離晶圓廠組建格羅方德以來,臺積電主導(dǎo)的獨立代工廠成為時代主流,但是,代工權(quán)的旁落將極大的削弱自身對供應(yīng)鏈和部分工藝的把持力度,成為懸在芯片設(shè)計廠商頭上的利劍。
現(xiàn)在通過自建晶圓廠發(fā)展為IDM已經(jīng)成為行業(yè)趨勢,主要有三個原因:
1、自建晶圓廠可以深入工藝細(xì)節(jié),是大多數(shù)模擬、功率、射頻芯片的必然選擇。
2、自建晶圓廠可以抵御代工廠的不確定性,防止關(guān)鍵時刻和關(guān)鍵節(jié)點工藝的受限。
3、自建晶圓廠可以鎖定產(chǎn)能掌握主動權(quán),在目前缺芯的大背景下,是大芯片設(shè)計公司的優(yōu)先選擇。
三、設(shè)備權(quán)有兩種歸屬:
1)獨立專業(yè)的設(shè)備商:比如ASML、AMAT、LAM、KLA、TEL這五大半導(dǎo)體設(shè)備巨頭占據(jù)了大多數(shù)的市場空間。
2)有設(shè)備權(quán)的晶圓廠:比如ASML的EUV項目啟動之初就引入了Intel、三星、臺積電等三大股東,并通力合作,最終形成EUV-FAB聯(lián)合體,具備一定的優(yōu)先權(quán),另外三星半導(dǎo)體能夠自給相當(dāng)部分的半導(dǎo)體設(shè)備。
設(shè)備權(quán)是半導(dǎo)體的最底層權(quán)利,也是牽一發(fā)動全身的關(guān)鍵節(jié)點。我們回顧美國對華為的三輪封殺,就是逐步剝奪其設(shè)計權(quán)、代工權(quán)、和設(shè)備權(quán)。
集成電路的制造工藝分為“三大”+“四小”工藝:
三大:光刻、刻蝕、沉積
四小:離子注入、清洗、氧化、檢測
一般情況下光刻占整條產(chǎn)線設(shè)備投資的25%,與刻蝕機(jī)(25%)、PVD/CVD/ALD(25%)并列成為最重要的三大前道設(shè)備,所以并不是有了光刻機(jī)就能造芯片,光刻只是芯片制造工藝流程中的一個環(huán)節(jié),另外還需要其他6大前道工藝設(shè)備的工藝,其與光刻機(jī)同等重要。
其實目前中國最不缺光刻機(jī),缺的是其他6大類被美國把持的工藝設(shè)備(沉積、刻蝕、離子注入、清洗、氧化、檢測)。
光刻機(jī)大致分為兩類:
1、DUV深紫外線:可以制備0．13um到7nm芯片
2、EUV極紫外線:適合7nm到3nm以下芯片
目前情況下DUV光刻機(jī)并不限制中國,還在正常供應(yīng),因為供應(yīng)商主要來自于歐洲荷蘭的ASML和日本Nikon佳能,并不直接受美國禁令,但EUV目前并未買到。
在前序報告里提到,中國半導(dǎo)體未來將從全部外循環(huán),轉(zhuǎn)向外循環(huán)+內(nèi)循環(huán)的雙循環(huán)架構(gòu),基于半導(dǎo)體全球化深度分工的現(xiàn)實,外循環(huán)即團(tuán)結(jié)非美系設(shè)備商依舊是重點和現(xiàn)實的選擇。目前前道設(shè)備格局是:
1、光刻機(jī):由歐洲ASML和日本Nikon和Canon壟斷。
2、刻蝕、沉積、離子注入、清洗、氧化、檢測設(shè)備:由美國和日本壟斷,其中檢測設(shè)備由美系的KLA深度壟斷。
所以現(xiàn)在中國半導(dǎo)體擴(kuò)產(chǎn)大背景下的內(nèi)外雙循環(huán)的當(dāng)務(wù)之急是依靠國產(chǎn)和聯(lián)合歐洲日本去替代美國把持的非光刻設(shè)備。
面對百年未有之大變局,美國/歐洲/日本正在逐步收緊其代工權(quán),都在鼓勵晶圓廠本土化。中國半導(dǎo)體應(yīng)該在相對強(qiáng)勢的設(shè)計權(quán)的推動下,自建晶圓廠并扶持國產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈,逐步奪回芯片代工權(quán)和設(shè)備權(quán)。
基于此,我們認(rèn)為未來產(chǎn)業(yè)會有三大趨勢:
1、掌握設(shè)計權(quán):華米OV等整機(jī)廠掌握芯片設(shè)計權(quán),韋爾股份/圣邦股份/兆易創(chuàng)新/芯朋微/全志科技/晶晨股份/瑞芯微等掌握獨立設(shè)計權(quán)。
2、掌握代工權(quán):中芯國際/華虹半導(dǎo)體掌握獨立代工權(quán)、士蘭微/華潤微/揚(yáng)杰科技/捷捷微電/中車時代/比亞迪掌握自主晶圓廠。
3、掌握設(shè)備權(quán):北方華創(chuàng)/華峰測控/長川科技/萬業(yè)股份/盛美半導(dǎo)體/拓荊科技/華海清科/中微半導(dǎo)體/至純科技等掌握自主設(shè)備權(quán)。
