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前言： 2017年底开始MOSFET、IGBT、整流管、数字/通用晶体管等产品整体交货期均有延长趋势，与16年缺货的存储芯片、上游硅片不同，17年底缺货品类有一个共性，即主要由8寸及以下晶圆制造厂生产。因此我们深入探究8寸晶圆代工涨价背后的产业运行逻辑并对行业发展前景进行研判。  ▌发展历程 成本优势+特种工艺，8寸晶圆厂竞争优势显著 摩尔定律驱动下，硅片尺寸从6寸—8寸—12寸的路径变化硅单晶圆片越大，同一圆片上生产的集成电路就越多，这样既可降低成本，又能提高成品率，但材料技术和生产技术要求会更高。 在摩尔定律的推动下，集成电路的集成度不断增加，即一个硅片上所集成的元器件的数目增多。而集成度提高的三个主要技术因素是:器件尺寸缩小、芯片面积增加及芯片集成效率提高。 一方面，硅片边缘部分由于不平整和存在大量缺陷，因此在硅片上制造器件时，实际可利用的是大圆片中间的部分，当单个器件芯片面积增大的时候，硅片上成品率下降，所以要增大硅片面积。 另一方面，晶圆越大，同一圆片上可生产同规格的IC就越多，可有效降低IC成本，利润空间也就越大。百度搜索“乐晴智库”，获得更多行业深度研究报告  目前以8英寸和12英寸的硅片生产为主。 其中8英寸硅片主要应用于特色技术或差异化技术，产品包括各种电源芯片、摄影/指纹识别等传感器、智能硬件中的MCU与无线通信芯片、智能卡等，涵盖消费类电子、通信、计算、工业、汽车等领域。 而12英寸硅片主要用于制造CPU、逻辑IC、存储器等高性能芯片，多用于PC、平板、手机等领域。随着时间的推移，硅片的尺寸不断增长。  ▌8寸晶圆产线拥有四大核心竞争力 相比于12寸晶圆产线而言，8寸晶圆制造厂: 1)拥有特种晶圆工艺; 2)完全或大部分折旧的固定资产的固定成本较低; 3)光罩及设计服务的相应成本较低; 4)达到成本效益生产量要求较低，等方面的优势，因此8寸晶圆和12寸晶圆能够实现优势互补、长期共存。  晶圆代工大尺寸趋势下，8寸厂是中坚力量。 1990年IBM联合西门子建立第一个8寸晶圆厂之后，8寸晶圆厂迅速增加，1995年即达到70座，在2007年达到顶峰——200座。 随后8寸晶圆厂数目逐渐减少，从2008年到2016年，37座8寸晶圆厂关闭，同时有15座晶圆厂从8寸切换至12寸，到2016年全球8寸晶圆厂减少至180座左右。 从SEMI的数据可以看出，全球8寸晶圆厂产能以极低速度增长，2015~2017年仅增长约7%。   部分6寸产线关闭使得产品转单至8寸产线。 从晶圆厂数目来看，2010~2016年约有25座6寸晶圆厂关闭，相应6寸晶圆产能减少约453kwpm(wpm:片每月waferspermonth)(换算为8寸)，而6寸线产能减少之后，原产线的产品(如分立器件、功率器件、MEMS、模拟芯片)将会切换至8寸晶圆产线。  根据SEMI和ICinsight的数据，2017年全球晶圆产能为17.9M/wpm(百万8寸片/月，下同)，其中8寸片产能约为5.2M/wpm，前十大8寸晶圆厂产能占8寸晶圆总产能的54%。  ▌当前状况:多因素驱动，8寸晶圆厂供需趋紧 供给端: 核心设备的紧缺是8寸晶圆产能扩张的瓶颈。 多数8寸晶圆厂建厂时间较早，运行时间长达十年以上，8寸晶圆厂的部分设备太老旧或者难以修复，同时由于当前12寸晶圆厂资本支出规模巨大，部分厂商停止了8寸晶圆的生产销售。 8寸晶圆产线设备主要来自二手市场，多来自从8寸向12寸升级的内存厂商，如三星和海力士，目前旧设备市场资源逐渐枯竭，因此2014年后8寸晶圆设备较为紧缺，其中蚀刻机、光刻机、测量设备最难获得。   需求端: 新应用订单拉动8寸晶圆厂需求 8寸晶圆产能的主要需求来自模拟芯片、分立器件、MEMS和部分逻辑芯片。 随着大量12寸先进晶圆产能的逐渐投产，部分微处理器、基带、DRAM及NAND的生产从8寸晶圆产线切换到了12寸晶圆产线，2006年33%的8寸晶圆产能应用于memory，而到2016年memory的产能需求占比3%，预计2018年将进一步降低至2%。 当前8寸晶圆产能中约47%为Foundary，其余产能的需求主要来自模拟芯片、分立器件、逻辑芯片和MEMS，其中模拟芯片、分立器件和逻辑芯片(主要为MCU、指纹识别芯片、CMOS等)、MEMS等的产能需求占比已提升至50%。  下游: 汽车电子及物联网中应用的芯片，包括先进辅助驾驶系统及感测器、车用电流控制IC、物联网MCU等在8寸晶圆厂中大量投产，使得2016年下半年开始8寸晶圆厂的投片量快速提升。 上游: 供应商竞争格局来看，目前应用于汽车领域的半导体主要由恩智浦、英飞凌、瑞萨半导体、意法半导体、德州仪器和博世等厂商供应，合计占比超过55%。 而值得注意的是，这几家厂商供应的半导体主要为non-memory，memory主要由镁光、海力士、cypress等传统存储器巨头供应。 memory在汽车半导体中也有较高的占比，因此汽车半导体市场主要集中于恩智浦、英飞凌、瑞萨半导体、意法半导体、德州仪器等传统IDM厂。百度搜索“乐晴智库”，获得更多行业报告。 恩智浦、英飞凌、意法半导体等传统专注于汽车电子的IDM厂主要为技术节点40nm以上的8寸和6寸晶圆产能，生产的模拟芯片、功率器件、传感器更注重工艺技术的独特性，无持续更新至先进技术节点的需求。 同时在2008年全球金融危机和12寸晶圆厂成为主流的背景下，各个IDM厂并未进行8寸晶圆的扩产，而随着汽车半导体的需求逐渐旺盛，产能利用率进一步提高之后IDM厂外包部分产品到8寸foudary厂，最终出现了全球8寸晶圆厂(IDM和foundary)产能利用率上升乃至产能供不应求的结果。 供需共振，8寸晶圆厂产能趋紧供给方面，2007年以后全球8寸晶圆产能逐渐下降，在2011年以后保持稳定水平并小幅上升，8寸晶圆产能的主力—IDM厂并未进行大规模扩产。 需求方面，1)部分6寸晶圆产线关闭后产品转单，8寸晶圆产能需求增加，2)汽车、工业领域对半导体的需求逐步增长，应用于汽车、工业领域的半导体多为8寸厂产品，IDM产能不足之后转单部分产品至foundary厂，整体产能利用率提升。 从2017年报披露数据来看，目前UMC8寸晶圆产能约占总产能的一半，2016年平均产能利用率为88.6%，而在2017年攀升至94.4%。 华虹半导体是全球具有领先地位的8寸纯晶圆代工厂，虽然自2016年下半年公司持续扩产产能，但产能利用率仍持续保持高位，其他8寸晶圆厂产能利用率亦保持高位。 根据产业链调研信息，2018年年初华虹半导体、台积电等8寸晶圆厂产能仍处于供不应求状态。 ▌展望未来:8寸晶圆产能紧张趋势下对国内产业链的影响 8寸晶圆产能供需前景的判断:产能吃紧或将持续至2019年我们认为，影响8寸晶圆产能供需关系的主要因素有: 1)8寸晶圆产能与需求; 2)6寸及以下晶圆产线和12寸晶圆产能供需变化对8寸晶圆产能供需的影响;3)8寸硅片的紧缺或许限制实际产能的完全释放。 需求方面: 根据SUMCO在2018Q1业绩说明会上的指引，2018Q1全球8寸晶圆需求约为5.5M/wpe，我们认为这是SUMCO通过下游晶圆厂所观察到的需求，由于当前8寸晶圆产能紧缺，下游最终端的需求并未完全反映在该数字中，实际全球对8寸晶圆产能的需求高于5.5M/wpe。 供给方面: 根据SEMI的报告，2015~2020年全球将有27个新的8寸晶圆厂投入运营，预计到2020年全球8寸晶圆产能才能达到5.5M/wpe，而事实上晶圆厂产能并非能持续达到100%，如果考虑实际产能利用率，到2020年8寸晶圆产能的供给仍较为紧张。 而2016年以后6寸晶圆产能相对稳定并呈小幅下降趋势，预计2019年产能小幅下降57kwpe，折算为8寸片为32kwpe，因此6寸晶圆产能的减小使得对8寸晶圆产能需求小幅度上升。 其中2015~2020年约一半的8寸晶圆产能增加来在中国大陆。 根据2017年7月SEMI公布的数据，当前大陆已量产的8寸晶圆产能约为0.7M/wpe，预计到2021年底将达到0.9M/wpe。 2016~2021年中国大陆将增加8座晶圆厂，其中2座foundary、2座用来生产模拟芯片、2座用来生产MEMS、一座用来生产功率半导体、一座用来生产数字芯片。 设计环节两级分化:需求为王 制造环节占芯片成本比重高，随着晶圆代工厂产能紧缺，价格逐季上调，下游设计厂商成本承压。 我们认为受益于物联网、车用电子等需求兴起，电源管理与MCU、MOSFET用量逐步攀升，下游设计业者大概率提升产品价格在缓解成本压力的同时提高自身产品盈利水平。同时具备稳定产能供给的设计厂商有望迎来量价齐升好光景。 设备环节:8寸成熟设备迎生机 一是海外半导体设备巨头聚焦于12寸设备领域，部分厂商停止了8寸晶圆的生产销售。然而目前仍有新增8寸晶圆厂投资计划，相关设备需求旺盛。二是与12寸先进制程晶圆制造设备相比，8寸设备技术较为成熟，工艺难度较低，国内设备厂商已实现技术积累。 材料环节:8寸硅片供需不平衡或加速硅片国产化进程 8寸硅片供需不平衡或加速硅片国产化进程:8寸硅片短缺、价格上涨的态势将会延续，目前国内的Gritek(有研新材)、JRH(金瑞泓)、AST(超硅)等纷纷积极扩产，8寸硅片供需不平衡或加速硅片国产化进程。(广发证券：许兴军，王璐 ）获取本文完整报告请百度搜索“乐晴智库”。 |
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