芯片三大产业链概念股都有那些?最完整的芯片概念股名单

释放双眼,带上耳机,听听看~!

作者:玉与剑

芯片产业链主要包括三大环节:设计、制造、封装与测试。

芯片设计包括工具软件、设计公司。

芯片制造包括制造厂、制造设备、材料与辅料

芯片封测包括封测厂、封测设备、辅材

第一节

芯片设计

一、

EDA软件

EDA 是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写,主要用于超大规模集成电路设计,位于芯片产业链顶端,是依赖性极强的设计工具。

EDA 工具可以分为电子电路设计与仿真工具、PCB 设计软件、IC 设计软件、PLB 设计工具等。

电子电路设计与仿真工具主要是对已经设计好的电路进行模拟,设计师再通过分析改进优化电路设计,主要工具有 SPICE/PSPICE、EWB、Matlab等;

PCB 设计软件用于画板级电路图,以及布局布线和仿真,主要工具有Protel、ORCAD、PowerPCB;

IC 设计软件中包含了设计输入、设计仿真、逻辑综合、布局和布线、物理验证、模拟电路仿真器等一系列子工具,Cadence、Mentor Graphics、Synopsys 为全球主要的 IC 软件供应商;

PLB 设计工具用于根据需要自行构造逻辑功能,主要厂商有 ALTERA、Xilinx、Lattice。

海外三大 EDA 厂商占据全球主要市场。

全球 EDA 软件市场规模约105 亿美元,其中Synopsys、Cadence、Mentor Graphics市场份额约分别为 32%、22%、10%,海外三大 EDA软件厂商全球市场份额超过 64%,在中国的市场份额更是超过 95%。

Synopsys 拥有最为齐全的 EDA 工具产品线,其逻辑综合工具DC 和时序分析工具 PT 市占率极高,EDA 软件是其最重要业务,Intel 是公司最大客户;

Cadence 产品涵盖了电子设计的全流程,强项在于模拟或混合信号的定制化电路和版图设计。Cadence 是三家厂商中在中国布局最好的,2019 年Cadence 收入 23.4 亿美元,其中约 2.42 亿美元来自中国。

Mentor 主要提供电子设计自动化先进系统电脑软件以及模拟硬件系统,其产品线没有 Synopsys 和 Cadence 齐全,但在有些领域具备优势。

我国 EDA 厂商开始崭露头角。我国 EDA 产业规模 5.4 亿美元。目前国内EDA 软件公司主要有华大九天、芯愿景、芯禾科技、广立微电子、博达微电子、蓝海微科技、奥卡思微电、概伦电子、国微思尔芯等。

华大九天:成立于 2009 年,前身是华大集团 EDA 部门,承载了熊猫系统的技术,在 EDA 和 IP 方面拥有多年积累,是目前国内规模最大、技术实力最强的 EDA 企业。华大九天能提供全流程FPD 设计解决方案,拥有模拟/数模混合 IC 设计全流程解决方案、数字 SoC IC 设计与优化解决方案、晶圆制造专用 EDA 工具等产品。华大九天客户包括京东方、中天微、MPS、华虹宏力、TowerJazz 等国内外芯片设计、制造企业。截至 2019年 9 月,华大九天拥有员工约 400 人,研发人员硕、博士比例高达 80%以上。目前中国电子持有华大九天 33.45%股权,上海建元股权投资基金(申通地铁持股 70%)持有华大九天 17.42%股份。

芯愿景:成立于 2002 年,目前公司已建立 IC 分析服务、IC 设计服务及EDA 软件授权三大业务板块。公司已累计研发了 6 套 EDA 系统,共 30多个软件,覆盖了集成电路工艺分析、电路分析和知识产权分析鉴定的全流程,累计发放授权认证超过 3 万个,EDA 软件用户群包括国内外芯片设计公司、研究所、高校和知识产权服务机构等。2020年 5 月,芯愿景科创板上市已获上交所受理。2019 年芯愿景主营业务收入 1.55 亿元,其中IC 分析服务收入 1.29 亿元(占比 83%),IC 设计服务收入 2177 万元(占比 14%),EDA 软件授权收入 442 万元(占比 2.85%),2019 年公司前三大客户分别为中国电子科技集团、中国航科集团、纳思达股份。

另外,据称华为EDA领域积累深厚,也有自己的软件。

二、

芯片设计

1、海思半导体:是华为子公司,目前世界排名第七的芯片设计公司,5 nm制程的麒麟9000芯片已经量产,与高通、苹果、三星并肩为全球四大顶尖手机芯片企业。因美国制裁影响,可能要在5nm制程上停滞数年。海思今年在射频芯片领域取得突破,实现了进口替代。海思已推出SoC网络监控芯片、可视电话芯片、DVB芯片、IPTV芯片、通讯基带芯片巴龙系列、AI处理芯片昇腾系列、服务器芯片鲲鹏系列、路由器芯片凌霄系列等,华为在安防、手机处理器、arm架构的服务器处理器、网络交换机、人工智能、车载导航、多媒体、接口IP、无线终端、家庭设备、SSD控制和电源管理等多个领域有了布局。

2、汇顶科技:在光学指纹芯片,无论是技术水平还是市场占有率,汇顶科技都是世界第一。

3、澜起科技:内存接口芯片世界第一,市占率超四成。

4、韦尔股份:是国内领先的消费类模拟芯片龙头,其中图像传感器业务位于全球前三,国内第一,下游客户包括手机端的HOVM,汽车端的奥迪/奔驰等,安防端的海康/大华等。公司相继在2019年6月与2020年2月突破48M/64M像素摄像头技术,该技术标志豪威跻身手机CMOS图像传感器第一梯队的行列。

5、华大半导体:是中国电子信息产业集团有限公司(CEC)整合旗下集成电路企业而组建的专业子集团。旗下有三家上市公司资产规模100 亿。在智能卡及安全芯片、智能卡应用、模拟电路、新型显示等领域占有较大的份额。旗下的公司包括积塔半导体、上海贝岭、晶门科技、华大电子、南京微盟、确安科技和华大智宝。

6、中兴微电子:主要为母公司中兴通讯配套通讯芯片。

7、博通集成:国产ETC芯片龙头,在物联网在广泛布局。

8、北京君正:收购了北京矽成,今年上半年智能视频芯片营收8782万元,占比24.7%,微处理器芯片营收4953万元,占比13.95%,存储芯片营收1.9亿元,占比53.52%;模拟及互联芯片2173万元,占比6.12%。

9、斯达半导体:国内IGBT半导体的龙头公司,全球IGBT模块市场排名第八,是国内唯一进前十的企业,具备NPT/TrenchFS结构IGBT及FRD全系芯片量产能力。

10、三安光电:国内化合物半导体(第三代半导体材料)龙头,LED芯片龙头。

11、全志科技:平板(PAD)芯片龙头。

12、国科微:主营智能机顶盒芯片、智能监控芯片、固态存储芯片、物联网芯片及固态硬盘。

13、寒武纪:AI芯片龙头

14、依图科技:AI芯片龙头,人脸识别冠军

15、富满电子:主营电源管理类芯片、LED控制及驱动类芯片

16、芯海科技:横跨模拟电路、数字电路两大领域信号链的芯片设计企业;对标竞争对手是TI、ST(即意法半导体)、ADI等国际一流企业。

17、力合微:主营物联网通信芯片、模块、整机及系统应用方案

18、思瑞浦:华为入股的国产模拟芯片企业,有产品900余款。

19、圣邦股份:国产模拟芯片和电源管理芯片龙头,有产品1400余款。

20、瑞芯微:主营SoC、电源管理芯片,公司成功研发出基于14nmFinFET工艺的新一代智能视觉应用处理器。

21、闻泰科技:收购安世半导体,成为功率半导体全球巨头,安世半导体有产品种类超过1.5万种,每年新增700-800种产品,每年出货1000多亿颗。安世在多个细分市场排名前三。同时在德国、英国拥有晶圆厂,在中国、菲律宾、马拉西亚拥有封测厂。公司将借助海外晶圆厂半导体制造能力助力国内晶圆厂落地,在安世原有的8寸车规级产品上建立12寸车规级晶圆厂。

22、兆易创新:闪存芯片龙头。

23、卓胜微:射频开关及LNA(低噪声放大器)龙头,射频前端芯片的核心器件。

24、敏芯股份:国产MEMS芯片和ASIC芯片龙头。

25、四维图新:2020年上半年芯片实现收入1.18亿元,子公司杰发科技的汽车电子芯片批量出货。公司第一代智能驾驶座舱芯片获得德赛西威订单,多个项目开始进入到designin阶段。第二代车联网芯片、第一代MCU车身控制芯片,TPMS胎压监测芯片开始量产出货;第二代MCU的工程样片验证成功,第二代的AMP和TPMS芯片完成流片。

26、中颖电子:国产MCU芯片龙头

27、移远通信:物联网芯片龙头

28、欧比特: 国内SoC芯片行业的引领者和SIP立体封装的先行者。

29、芯朋微:专注电源管理芯片

30、晶丰明源:LED照明驱动芯片出货量全球第一

31、聚辰股份(688123):主营 EEPROM(带电可擦可编程只读存储器)、音圈马达驱动芯片和智能卡芯片,产品广泛应用于智能手机、液晶面板、蓝牙模块、通讯、计算机及周边、医疗仪器、白色家电、汽车电子、工业控制等众多领域。2019年公司上述三类主要产品的销量分别为17.15亿颗、0.57亿颗及4.71亿颗,同比增长35.91%、133.62%及65.82%;对应产品销售收入分别为4.53亿元、1221.20万元及4761.10万元,同比增长17.38%、105.76%及23.30%。

聚辰股份与中芯国际、江阴长电、日月光半导体等国内知名的晶圆制造厂、封装测试厂建立了长期稳定的合作关系。

32、晶晨股份:多媒体智能终端芯片领航者

33、乐鑫科技: 是全球WiFiMCU领域龙头企业,主要从事物联网WiFiMCU通信芯片及其模组的研发、设计及销售。

34、立昂微:主攻肖特基二极管芯片、硅外延片、硅抛光片、第二代半导体射频芯片。

35、新洁能: 专业从事MOSFET(金属—氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等半导体芯片和功率器件的研发设计及销售。

36、平头哥半导体:阿里巴巴旗下半导体公司,发布基于RISC-V的处理器IP核玄铁910芯片和含光800AI芯片。

37、中科曙光:旗下海光服务器芯片国内领先。

38、太极实业:

39、广微集成:是民德电子的子公司,主营功率半导体。

40、景嘉微:、主营GPU、图形处理芯片

41、富瀚微:主营视频监控芯片

42、台基股份:主营功率半导体,主要是晶闸管。

43、华微电子:主营功率半导体。

44、派瑞股份:主营功率半导体。

45、芯原股份:是少数同时拥有GPUIP、DSP IP、视频处理 IP和神经网络IP这四大类关键 IP的供应商。并且GPU IP、DSP IP 和视频处理IP三大领域均排名世界前三。与中芯国际、华虹宏力、IBM、台积电、Global foundries、三星、联电、JazzTower等在内的几乎全球所有晶圆厂全面合作的设计服务公司。拥有14nm/10nm/7nmFinFET工艺节点的成功流片经验,并已开始进行 5nmFinFET 芯片的设计研发和新一代 FD-SOI 工艺节点芯片的设计预研。2016-2019年研发费用率一直在30%以上。公司采取引进培养相结合的人才策略,多途径引进高层次科技人才。目前研发人员789人,占员工总数高达84.29%。

46、和芯星通:北斗导航芯片

47、上海微电子:是东软载波子公司,国产MCU芯片龙头,上海微电子是大陆境内率先完成整合eFlash的混合信号40nm工艺节点的设计、量产并批量供货的芯片设计厂商之一,在研的基于RISC-V的边缘计算芯片采用28nm工艺,处于业界领先地位。RISC-V的边缘计算芯片和面向下一代无线通信系统或雷达应用的毫米波芯片等,预计2021年第四季度进入量产。2019年上海微电子营收为26923.46万元,净利润为3239.11万元。

48、和尔泰:5G毫米波射频芯片,子公司铖昌科技是国内唯一掌握相控阵雷达微波毫米波射频T/R 芯片技术的民营企业。

49、大豪科技:传感器芯片,公司投资的兴感半导体公司,主要产品为电流传感器芯片、电流隔离器芯片及解决方案。已成功地开发出全球领先的高精度快响应一体化电流传感器芯片,与英飞凌,TI,Allegro,AKM 等一流半导体公司处于同一的起跑线上。传感器芯片是脑机芯片中的关键。

50、光讯科技:光芯片龙头

51、华工科技:光芯片龙头

国内芯片设计企业较多,各个细分领域都有布局,以上只是部分比较知名的企业。

第二节

芯片制造

一、

制造厂

1、中芯国际:无可争议的国产芯片代工龙头,技术与规模均为国内第一,14nm先进制程已经量产,目前正在导入N+1制程(介于14-7nm之间),相当于7nm的N+2制程正在研发中。

中芯国际在上海建有一座300mm晶圆厂和一座200mm晶圆厂,以及一座拥有实际控制权的300mm先进制程合资晶圆厂;在北京建有一座300mm晶圆厂和一座控股的300mm合资晶圆厂;在天津和深圳有一座200mm晶圆厂。北京在建一座28nm及以上集成电路项目,首期计划投资76亿美元。深圳在建一座28纳米及以上的12吋晶圆厂,每月约4万片的产能,预期将于2022年开始生产,项目的投资额估计为23.5亿美元,折合人民币约为153亿元。

2020上了美国清单之后,研发预计会停滞数年,先进制程的生产规模扩张也会同步停滞(买不到美国的设备和零件了),占1/4的美国客户大概率会慢慢流失。张汝京之后的中芯失去了灵魂,陷入内哄而错失了战略机遇,现在虽然奋力追赶,但在短期投机资本的压力下显得力不从心,正确的做法是完全放弃短期业绩,大力投资于新工艺研发的同时,全力搭建国产芯片生产线,在技术追上台积电之前,不追求盈利。这种着眼于长眼的战略需要杰出的企业家才能长久执行下去,中芯目前最缺的就是这个。

2、华虹集团:集团内有上海华虹宏力、上海华力微电子、上海集成电路研发中心、华虹计能、虹日国际、华虹半导体、华虹科技、华虹挚芯等子公司,集团有3条8英寸生产线、3条12英寸生产线,并拥有唯一一家国家级集成电路研发中心。华虹集团2019年8+12英寸集成电路制造主业销售收入超过110亿元。65/55纳米节点的射频和BCD特色工艺处于国际先进水平,28纳米工艺(28LP/28HK/28HKC+)均实现量产,22-14纳米工艺在研发中,14纳米FinFET工艺于2020年1月全线贯通,SRAM良率超过25%,与中芯差距明显,这样的良率肯定不能量产。华虹集团的定位是特色芯片的制造,而不是先进制程的追赶。

3、西安微电子技术研究所(航天771所):属于航天科技集团第九研究院,主要是为航天军工企业生产芯片,这种芯片工艺不需要很领先,但可靠性要求极高。该所公开信息较少,其工艺水平应该不会超过28纳米。该所搞出的一个“大新闻”是创办了中兴通讯,现持有中兴大股东中兴新通讯34%的股权,有时也会派高管去中兴任职,比如现任董事长李自学就来自771所。类似的还有中国电科14所、38所,都有自己的芯片。

4、三星中国:合资厂

5、英特尔大连:合资厂

6、SK海力士中国:合资厂

7、台积电中国:合资厂,南京公司 12 英寸16nm生产线已经于2018年量产。

8、和舰芯片:合资厂,目前和舰芯片的最先进制程为28纳米(在子公司厦门联芯)。台湾母公司已经宣布停止10nm以下技术投资。

9、赛微电子:2016年赛微通过收购瑞典Silex,获得全球领先工艺IP,切入MEMS纯代工赛道。公司目前可生产微流体、微超声、微镜、光开关等多种器件,产品终端覆盖了通讯、生物医疗、工业科学、消费电子等诸多领域,服务于全球各领域巨头厂商。截至6月底,公司全资子公司Silex拥有的在手未执行合同/订单金额合计超过5亿元, 赛微北京8英寸MEMS国际代工线一期,预计将于2020年第三季度建成并投入使用,规划的一期产能为1万片/月,目标产能3万片/月。达产后年产值将不低于20亿元,年利润不低于3.47亿元,作为MEMS全球代工领头羊的赛微电子,未来有望令竞争对手望尘莫及,稳坐全球第一把交椅。

10、华润上华:华润集团旗下企业,是模拟芯片代工企业,采用0.11微米至0.5微米的生产技术制造集成电路及功率分立器件,可以代工生产MEMS芯片和ASIC芯片。

二、

设计制造一体的企业

全球采取IDM模式的有三星电子、恩智浦、英飞凌、NXP等。国内采取IDM模式的有:

1、紫光集团:收购展讯通信和锐迪科微电子,整合为紫光展锐,成为世界前列的手机芯片企业;控股上海宏茂微电子公司,布局集成电路封装测试;控股武汉长江存储(闪存NAND Flash生产商,目前国际先进水平的128层3D闪存已研发成功),并在成都、南京陆续签约落地总投资额近1000亿美元的存储芯片与存储器制造工厂;控股紫光国微,除了身份证芯片这类大众熟知的芯片外,还生产软硬一体难度极高的FPGA芯片。

2、士兰微:主要集中于MEMS传感器、高压集成电路、半导体功率器件这三个主要技术方向。目前已经具备芯片设计、制造、封装等全产业链生产能力。

3、华润微电子:是华润集团旗下的功率半导体IDM龙头,公司拥有从设计,制造和封装的全流程集成电路能力,有设计公司4家,晶圆生产线4条,封装生产线2条。其工艺水平为0.5微米到130纳米,0.11umBCD技术已启动预研。只有低端集成电路设计和制造能力,但是可以在半导体照明,MEMS,电源管理等领域应用。公司2019年实现营收57.4亿元和归母净利润4.0亿元,其中产品与方案(自有产品外销)、制造与服务(Foundry代工)两部分收入占比分别为43%和57%。产品与方案板块中,MOSFET产品占比约62%,功率IC产品占比约14%,传感器产品占比约6%,IGBT产品及智能控制产品占比约7%。公司是国内拥有全部主流MOSFET器件结构研发和制造能力的主要企业,产品范围覆盖-100V-1500V,是国内营业收入最大,产品系列最全的MOSFET厂商。国际上对标英飞凌。

4、株洲中车时代电气股份有限公司半导体事业部

我国唯一一家全面掌握了晶闸管、IGCT、IGBT及功率组件全套技术,能为用户提供全面系统的半导体解决方案的厂家。产品技术水平、产业化规模、市场影响力均处于国内领先地位,且有很强的国际影响。2008年,成功并购全球知名的半导体器件独立供应商——加拿大丹尼克斯电力电子股份有限公司,2010年在英国设立功率半导体海外研发中心,形成公司大功率半导体器件产业化的国际化布局。基于先进的技术和完整的产业化平台,公司是世界第一家推出商用HVDC6英寸晶闸管,全球第三家自主拥有IGCT器件,国内首个研发出高压IGBT/FRD芯片与模块的企业,拥有功率半导体芯片—模块—装置—系统完整产业链。

5、比亚迪微电子有限公司

目前产品主要覆盖功率半导体器件、IGBT功率模块、电源管理IC、CMOS图像传感器、传感及控制IC、音视频处理IC等。产品应用领域覆盖了对光、电、磁及声等信号的感应、处理及控制,提供IC产品及完整的解决方案。相关产品可广泛应用于汽车、能源、工业、通讯和消费类电子领域,具有广阔的市场前景。

6、合肥长鑫:投资1500亿,主要业务是研发、生产移动存储芯片,技术来源于奇梦达,工期技术到了10nm级,已经量产,正在稳步抢夺市场(被韩国人垄断)。

7、捷捷微电: 国产晶闸管、防护器件、模块与组件、MOSFET、IGBT芯片,业务范围涵盖芯片设计、晶圆制造及封装测试等全业务环节。

8、福建晋华:主要布局普通存储芯片,因美国制裁,设备无法到位,目前已经停滞不前。

9、华为:据传华为正在深度参与去美化的45nm和28nm制程芯片生产线建设,个人预计是真的,但华为本身应不会自己建芯片代工厂。

三、

制造设备

包括:硅片设备-热处理设备-光刻设备-刻蚀设备-离子注入设备-薄膜沉积设备-抛光设备-清洗设备-检测设备

1、硅片设备

制作硅片,是芯片生产的第一道环节,硅单晶炉是制作硅片的主要装置。

晶盛机电是该领域龙头,承担过2项国家科技重大专项,硅单晶炉技术领先,国内高端市场占有率第一。

2019 年公司实现营收 31.09 亿元,其中单晶炉实现营收21.73 亿元,占比近 70%,毛利 8.29 亿元,占比 74.93%。

中环股份、沪硅产业、有研硅股等硅片企业都是其客户。

今年上半年,公司完成了8英寸硬轴直拉硅单晶炉、6 英寸碳化硅单晶炉外延设备的开发。

其中碳化硅单晶炉已经交付客户使用,外延设备、抛光设备完成技术验证,12英寸半导体单晶炉已经在国内知名客户中产业化应用。

此外,公司增加了半导体抛光液、阀门、磁流体部件、16-32 英寸坩埚等新产品的研发和市场开拓力度,产业链配套优势逐步显现。

晶盛机电早年从光伏设备行业起步,逐步进入半导体设备领域,如今又从单一的硅单晶炉设备,向切片、抛光、外延设备等拓展,甚至研发出了第三代碳化硅半导体设备。

2、热处理设备

热处理设备包括卧式炉、立式炉和快速升温炉(RTP)等,主要是对硅片进行氧化、扩散、退火等工艺处理。

北方华创是该领域龙头,在热处理设备的各个细分领域均有成熟的产品线。另外,北方华创在集成电路刻蚀机、PVD、CVD、ALD、清洗设备、立式炉、外延炉等设备也通过验证。

今年上半年,公司在长江存储获得 3 台硅刻蚀、3 台 PVD、2 台炉管及 5台退火设备订单,其中硅刻蚀设备市占率达 27%。

同时在华虹系获得 3 台硅刻蚀、1 台 PVD 及 2 台退火设备订单;在积塔半导体获得 2 台刻蚀、4 台氧化设备及 1 台退火设备订单。

北方华创不仅是热处理设备的龙头,还是光伏、锂电、半导体的硅刻蚀、薄膜沉积、清洗设备,甚至第三代碳化硅半导体设备的龙头之一。

今年上半年,公司的碳化硅(SiC)长晶炉、刻蚀机、PVD、PECVD 等第三代半导体设备开始批量供应市场;

12 寸硅刻蚀机、金属 PVD、立式氧化/退火炉、湿法清洗机等多款高端半导体设备也相继进入量产阶段。

3、光刻设备

1)、光刻是晶圆生产的核心环节,包括光刻机和涂胶显影机。

我国的光刻机技术最先进的上海微电子装备集团公司,能量产90nm的沉浸式光刻机。

据报道,上海微电子将在2021年完成首台28nm国产DUV光刻机的交付。

深紫外浸入式光刻机(DUV):

由上海微电子负责总体集成,超精密光栅系统来自中国科学院上海光学精密机械研究所。

光源来自科益虹源。科益虹源在2018年研发成功商用的浸没式193nm准分子激光器。

浸液系统来自浙江启尔机电。依托浙江大学研发团队的启尔机电推出了可用于最高11nm制程浸没式光刻机的浸液系统。

双工件台来自华卓精科。

光刻机物镜组来自北京国望光学。国望光学2018年6月落户北京经济技术开发区,是北京亦庄国际投资发展有限公司的全资子公司,注册资本20亿元,主营业务为光刻机核心部件生产,国望光学的成立就是要推动国产中高端光刻机整机研发和量产。

国内光学精密元器件领域的龙头茂莱光学,目前已获科创板IPO受理,主要产品包括精密光学器件、高端光学镜头和先进光学系统三大类业务,覆盖深紫外DUV、可见光到远红外全谱段。茂莱光学的深紫外DUV光学技术正在研发中。

茂莱光学是上海微电子的核心供应商之一,2017-2019年,茂莱光学实现营业收入分别为1.52亿元、1.84亿元及2.22亿元,复合增长率达20.82%。

根据招股书,2019年公司实现了大视场大数值孔径显微物镜系列产品、高精度快速半导体制造工艺缺陷检测光学系统的量产。

同时,也在不断突破紫外光学的加工和镀膜、大口径高精度透镜加工等各类技术,推进大口径干涉系统、光刻机光学系统、车载激光雷达等高端镜头和系统的国产化研发。

除了在半导体业务的开拓,公司在AR/VR、自动驾驶等领域,也成功进入了微软、脸谱、谷歌旗下自动驾驶平台的供应链体系。

极紫外光刻机(EUV):

长春光机所承担的“极紫外光刻关键技术研究”。

长春光机所基于哈工大DPP-EUV光源研制EUV曝光机,预计两年内可推出。长春光机所于2002年研制国内第一套EUV光刻原理装置,于2016年成功研制了波像差优于0.75nmRMS的两镜EUV光刻物镜系统,2017年32nm线宽的13.5nm极紫外光EUV光刻曝光系统通过验收。中科院原计划2030年推出EUV光刻机,现在举全院之力、全国之力,有望在2025年量产。

此外,中国的激光技术其实在国际上是处于先进地位的,军用激光器全球领先,已批量装备在新型坦克上,激光致盲卫星我们也是最早的一批玩家。民用激光技术整体处于全球前列,上市公司有大族激光(规模大)、锐科激光(技术先进)、帝尔激光(专注光伏产业)、杰普特(专注MOPA脉冲光纤激光)。

2)、在涂胶显影机领域,芯源微是行业龙头。

在国内的涂胶显影设备市场上,日本东京电子垄断了90%的份额,芯源微的市占率为5%左右,是我国唯一能突破28nm技术的公司。

公司自2018年实现量产突破,前道 I-line 涂胶显影机在长江存储上线进行了工艺验证,前道 Barc(抗反射层)涂胶设备在上海华力通过了验证。

2019年又陆续获得了青岛芯恩、上海积塔、中芯国际、昆明京东方、厦门士兰等多个客户的设备订单,截至目前已累计销售 800 余台套。

近年公司也开始切入湿法清洗设备领域,跟盛美股份,至纯科技和北方华创等展开竞争。

中电科电子装备集团有限公司也生产全自动匀胶显影机。

4、刻蚀设备

刻蚀是硅片进行光刻之后最重要的流程,包括硅刻蚀、金属刻蚀和介质刻蚀设备等。

目前,我国的刻蚀设备是比较先进的,中微公司的第二代电介质刻蚀设备已广泛应用于28到7nm后段制程以及10nm前段制程,中微的刻蚀设备顺利通过台积电5nm验证,2020年量产。北方华创的硅刻蚀机也在14nm工艺上取得了重大进展。中电科电子装备集团有限公司。

中微公司是该领域的龙头,2020 年上半年公司实现营业收入 9.78 亿元,同比增 22.14%,实现归母净利润 1.19 亿元,同比增 291.98%。

其中,刻蚀设备营收约 6.13 亿元,同比增长约72.53%,在整体营收中占比超过一半。

公司是国内半导体设备研发投入强度最大的公司之一,最新定增融资约100亿元,用于研发7nm 以下制程的 CCP 刻蚀设备、介质刻蚀设备、高端MEMS 等离子体刻蚀设备、先进3nm技术的多晶硅刻蚀、3D NAND 多层台阶刻蚀、ALE 原子层刻蚀设备、CVD 设备等。

5、离子注入设备

硅片刻蚀后,需要将一些特殊的杂质离子注入到硅衬底去,这就是离子注入机。

离子注入机是半导体晶圆制造设备中,难度和单价仅次于光刻机的关键设备,此前由美国AMAT 和 Axcelis 两大公司垄断约 70%份额。

我国该领域的龙头是万业企业旗下的凯世通,背后大股东是上海浦东科技投资公司,我国顶级的科技创投势力之一。

凯世通2009年成立,早期主要从事光伏行业的离子注入设备研发,出货量排名世界第一。

近两年,公司开始切入半导体领域,全力推进“高能离子注入机关键技术研究及样机验证”的研发工作。

2019年,凯世通的晶圆离子注入机已获得国内12英寸晶圆厂和主流存储器芯片厂的产线验证,产品在束流强度指标上表现优秀。

另外,中国电子科技集团旗下的电科装备也已经研制出了大束流28nm高能离子注入机,并在中芯国际12英寸生产线现场进行使用。

中电科电子装备集团有限公司的离子注入机已经覆盖至28nm,旗下烁科装备拥有低能大束流离子注入机、中能大束流离子注入机、高能离子注入机、三代半离子注入机,产品已在中芯国际大批运用。

6、薄膜沉积设备

薄膜沉积工艺,分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和外延三大类。

北方华创的PVD设备已经用于28nm生产线中,14nm工艺设备也已实现重大进展。

沈阳拓荆的PECVD设备已在中芯国际40-28nm产线使用,ALD设备也在14nm工艺产线通过验证。

7、抛光设备

晶圆制造的后期,需要对硅片表面进行平坦化处理,这就用到了抛光机。

该领域的龙头是华海清科,目前处于科创板上市辅导中。

华海清科成立于2013年,实际控制人为清华大学,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室。

根据中国国际招标网的信息,今年上半年,华海清科在华虹半导体(无锡)项目获得3台CMP,累计获得5台CMP订单,在该产线的CMP 市占率是38%。

此外,华海清科还中标上海新昇1台CMP设备,在长江存储的CMP设备份额为14.9%。

华海清科还参与了国家02专项项目——“28-14nm抛光设备及工艺、配套材料产业化”项目,是我国在抛光设备领域的领军企业。

8、清洗设备

几乎所有工艺流程都需要清洗环节,这就用到了清洗设备。

盛美半导体是该领域的龙头,目前科创板上市申请已获受理,并已在2017年美国纳斯达克上市。

在国内的国产清洗设备市场中,盛美占据80%左右的市场份额,其余20%则由北方华创、芯源微和至纯科技三家公司瓜分。

除了盛美,北方华创的清洗设备也能满足28nm技术节点的需求。

作为行业龙头,盛美半导体在2009年就研发出了第一款兆声波清洗技术SAPS,并进入到SK海力士的无锡生产线。

此后,陆续研发出了TEBO、Tahoe等全球领先的半导体清洗技术,技术节点正向5nm、3nm等先进制程工艺不断突破。

公司的前五大客户分别是长江存储、华虹集团、海力士、长电科技和中芯国际。

9、检测设备

测试设备包括工艺检测设备、硅片测试设备和晶圆中测设备等,晶圆中测设备又包括探针卡、探针台和测试机等,种类繁多。目前世界芯片检测设备由美国科磊、应用材料、日本日立三家公司垄断,合计市占率高达75%。

1)、我国的国产化率在5%以下,该领域的龙头是赛腾股份,公司通过收购日本Optima进入半导体检测设备领域,客户包括了三星、SK 海力士、台积电等顶级大厂。赛腾股份瞅准机会,2019年9月以1.6亿元收购了日本Optima株式会社67.53%股份。Optima的规模虽然不大,2018年实现收入1.79亿元、净利润3070.55万元。但由于发展时间较早,在晶圆边缘检测、晶圆正面/背面检测、宏观检测、针孔检测等晶圆缺陷检测设备上有成熟的产品线,技术储备对国内来说是稀缺的。

通过母公司的穿针引线,目前其设备正陆续进入到国内的半导体产线中。截至2020年上半年,Optima的主要国内客户包括上海新昇、中环半导体、西安奕斯伟硅片等。

2)、精测电子:目前公司已基本形成在半导体检测前道、后道全领域的布局,公司与韩国IT&T合资设立的武汉精鸿主要聚焦自动检测设备(ATE)领域(主要产品是存储芯片测试设备),目前已实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化,且已在国内一线客户实现批量重复订单。公司子公司WINTEST以及其在武汉的全资子公司伟恩测试现阶段主要聚焦驱动芯片测试设备领域,目前公司通过对WINTEST半导体检测领域相关技术的引进、消化和吸收,使公司已具备相关产品的研发及生产能力,同时也进一步降低生产成本,提高相关产品的竞争力,目前已取得批量的订单。同时,上海精测主要聚焦半导体前道检测设备领域,以椭圆偏振技术为核心开发了适用于半导体工业级应用的膜厚量测以及光学关键尺寸量测系统。上海精测膜厚产品已取得国内一线客户的批量重复订单、OCD测量机已取得订单并已完成交付,且上海精测供应链已基本实现国产化;其他客户的拓展工作也已取得了较好的成绩,电子显微镜等相关设备的研发符合预期,预计近期将完成首台套的交付,其余储备的产品目前正处于研发、认证以及拓展的过程中。

四、

硅片

硅片是制作芯片的基底,也是占半导体材料市场比重最大的环节。

在国际市场上,日本的信越化学、住友胜高、德国的世创、台湾的环球晶圆为全球四大龙头,市场合计占比80%以上。全球12英寸硅片产能为550万片/月,国内产能为46.3万片/月,年底有望达80-100万片/月。

我国硅片生产的龙头是沪硅产业、中环股份,12英寸硅片已能满足28nm工艺技术需求,正在研发14nm工艺技术的硅片。

其中以沪硅产业规模最大,目前已完成了上海新晟、新傲科技、Okmetic三大子公司布局,产品覆盖中芯国际、台积电等知名企业,预计2021-2022年12英寸大硅片产能可达60万片/月。

在新产品的研发方面,目前公司已开展“20-14nm”的国家02 专项研发进度,正在认证或研发过程中的产品规格超过 30 种,包括应用于 14nm 逻辑芯片、19nm DRAM 芯片及 128 层 3D NAND 产品等。

中环股份:现有8英寸硅片30万片/月,计划扩产至105万片/月,现有12英寸大硅片2万片/月,年底达15万片/月,计划扩产至60万片/月。

五、

辅料

1、电子特种气体

半导体生产中几乎每个环节都要用到电子特气,因此被称为半导体制造的“血液”和“粮食”。

电子特气的纯度直接决定了产品的性能、集成度和成品率,这是仅次于硅片的第二大晶圆制造材料。

国际市场上,美国空气化工、普莱克斯、德国林德、法国液化空气、日本大阳日酸等五大公司控制着全球90%以上的市场份额,形成寡头垄断的局面。

在国内市场,虽然国产化率还不高,但国产替代速度比较快,本土具有竞争力的企业包括华特气体、南大光电、昊华科技、雅克科技、金宏气体等。

目前,华特气体的部分产品已批量供应7nm、14nm等晶圆产线,部分氟碳类产品已被台积电7nm以下工艺使用。

公司研发出的20种进口替代产品已实现规模化生产,其中Ar/F/Ne混合气、Kr/Ne混合气、Ar/Ne混合气、Kr/F/Ne混合气4种光刻气产品2017年在国内市场占有率位居第一,高达60%。

华特气体也通过了全球最大光刻机供应商ASML公司的产品认证,并为中芯国际、华虹宏力等一线企业供货。

相对来说,南大光电的产品以磷烷、砷烷等混合气体为主,市场集中在LED、面板等行业,半导体特种气体仍处于开拓阶段。

昊华科技的产品以含氟电子气体(三氟化氮、六氟化硫)为主,市场集中在电力、军工、光伏领域,半导体特种气体仍处于开拓阶段。

雅克科技通过收购成都科美特切入氟碳类气体行业,市场集中在电力行业,并小规模为台积电、美国intel、美国TI等企业供货。

2、光刻胶

光刻胶是配套光刻机使用的特殊材料,市场规模不大,却是摩尔定律得以不断推进的关键材料之一。

国际市场上,光刻胶由日本的TOK、JSR、富士胶片、信越化学、住友化学,美国的陶氏化学等六大公司垄断。

国内的光刻胶企业包括北京科华、上海新阳、晶瑞股份、南大光电、苏州瑞红、恒坤股份等,目前技术进步很快,处于你追我赶的阶段。

本土龙头是北京科华,这是国内目前唯一能匹配荷兰ASML光刻机产线供货的光刻胶公司,彤程新材通过受让北京科华 33.70%的股权为其第一大股东。

北京科华的光刻胶产品涵盖KrF、I-line、G-line、紫外宽谱等各细分领域,客户包括中芯国际、华润上华、杭州士兰、吉林华微电子、三安光电、华灿光电、德豪光电等。

另外,上海新阳也在 IC 制造用 ArF 干法、KrF 厚膜胶、I 线等高端光刻胶领域取得重大突破,在建的19000吨/年ArF(干法)光刻胶项目预计2022年达产。

晶瑞股份的i 线光刻胶已取得了中芯国际天津、扬杰科技的供货订单,在上海中芯、深圳中芯、吉林华微等大厂进行测试;KrF 光刻胶完成中试验证。

3、CMP 抛光材料

抛光液和抛光垫是配合抛光设备使用的,是CMP抛光工艺的关键材料。

国际市场上,抛光垫由美国陶氏化学(约80%份额)、美国卡博特、日本东丽等三家公司垄断,抛光液由美国的卡博特(约36%份额)、陶氏杜邦、VSM、日本日立、富士美等五家公司垄断。

国产抛光液领域的龙头是安集科技,产品已在14nm技术的芯片产线实现规模化应用,10-7nm技术节点正在研发中,中芯国际、长江存储、台积电、三安光电均为公司客户。

公司目前拥有抛光液总产能13314.34吨/年,在建产能16100吨/年,在抛光液中使用的CeO2磨料的专利数量位居全球第一。

公司 2020 年上半年营业收入为 1.92 亿元,同比增长 48.56%,发展迅猛。

抛光垫领域的龙头是鼎龙股份,2020年上半年抛光垫营收 0.21 亿元,同比增加 2145.96%,开始进入早期放量阶段。

公司上半年在国内多个晶圆厂长江存储、武汉新芯、中芯国际、合肥长鑫等取得重大进展,抛光垫产品已获得大客户的量产验证。

就技术而言,2020 年上半年推出了DH3110/DH3310 等应用于先进制程的产品,匹配于28nm 技术节点的抛光垫产品已经成熟,研发进度已推进到 14nm 阶段。

4、高纯湿电子化学品

超净高纯试剂是指主体成分纯度高于99.99%的化学试剂,主要用于芯片的清洗、蚀刻等制造领域。

这个领域的集中度相对较低,欧美、日韩、台湾、中国大陆都有企业能够生产,我国的主要厂家包括上海新阳、晶瑞股份、江化微、浙江凯圣和江阴润玛等。

其中,龙头是上海新阳,其超纯电镀硫酸铜电镀液已成功进入中芯国际、海力士的28nm工艺制造过程。

晶瑞股份也是重要的供应商,超纯双氧水、超纯氨水及在建的高纯硫酸等主导产品已达到G5等级,其它高纯化学品均普遍在G3、G4等级。

5、靶材

在晶圆制造和测试封装两个环节需要使用靶材,目前芯片工艺中,45-28nm主要使用纯铜铝和铜锰合金靶材。

当芯片制程在20nm以下,尤其是小于7nm时,钴靶材在填满能力、抗阻力和可靠度三方面优势明显。

国际市场上,日本的日矿金属、东曹和美国的霍尼韦尔、普莱克斯四家企业占据80%的份额。

国内企业主要有阿石创、隆华科技、有研新材和江丰电子等。

其中,阿石创、隆华科技产品主要用于面板、触控,江丰电子产品在半导体、太阳能光伏和面板领域均有覆盖,有研新材主要生产半导体靶材。

龙头是江丰电子,目前已可量产用于90-7nm半导体芯片的钽、铜、钛、铝靶材,其中钽靶材在台积电7nm芯片中已量产,5nm技术节点产品也已进入验证阶段。

有研新材的靶材营收规模不及江丰电子,但也能生产8-12英寸的铝、钛、铜、钴、钽半导体用靶材,客户覆盖中芯国际、台积电、联电等芯片企业。

第三节

芯片封测

大陆的芯片封装、测试整体上已经达到国际先进水平,产业链条(封测厂、装备、材料)比较完整,但技术最先进、市占率最高的还是台资企业,不过,台资企业普遍在大陆设有工厂。

一、

封测厂

1、长电科技:长电科技并购星科金朋,成为全球市占率13%的第三大封测企业。长电科技有江阴基地、滁州厂、宿迁厂与长电先进四个生产基地。同时有子公司星科金朋与长电韩国。

客户覆盖国际、国内,全球前20大半导体公司中有85%是其客户。比如:高通、博通、SanDisk、Marvell、海思、展讯、锐迪科等。

2、通富微电:中国前三大和全球前十大集成电路封测企业。客户主要是AMD、联发科。通富微电3.71亿美元收购了AMD苏州和马来西亚槟城两座封测工厂各85%的股份,双方成立合资公司。

3、华天科技:封装能力和销售收入均位列我国同行业上市公司第二位。3大厂区天水、西安、昆山。定位分别是低端、中端、高端。华天科技在2019年初,收购马来西亚封测厂商Unisem。Unisem欧美市场收入超过 60%,其主要合作企业有Broadcom、Qorvo、Skyworks,这几个是美国的射频前端技术厂商。

4、晶方科技:高端芯片封装,主营影像传感芯片晶圆级封装,大陆首家,全球第二。晶方科技主要客户有Omnivision(豪威科技)、Sony、Galaxycore(格科微电子)、BYD、海力士、思比科、汇顶科技。

5、日月光:台资企业,并购矽品,合计占全球30%的市场份额,为世界第一。

6、深科技:存储领域的封测。

二、

封测设备

1、光刻机:上海微电子在封测环节的光刻机性价比高,在市场有竞争优势,目前市占率第一。

2、封装设备:中电科电子装备集团有限公司的减薄机、划片机、空气静压主轴已批量生产。

三、

封测材料

1、引线框架、键合丝:康强电子目前国内第一。

2、印制电路板、封装基板及电子装联:深南电路是行业龙头,沪电股份、生益科技、鹏鼎控股实力也不俗。

综合来看,中国在芯片的各个环节都有布局,但整体上离世界顶尖水平尚有差距,在大国竞争的外力刺激下,国内认识空前统一,投入力度加大,我个人预测去美化的国产芯片生产线进度如下:2021年,搭建成功45nm芯片生产线;2022-2023年,搭建成功28nm芯片生产线;2023-2024年,搭建成功14nm芯片生产线;2025-2026年,搭建成功7nm芯片生产线;2027年,搭建成功5nm芯片生产线;(台积电是2020年)2028年,搭建成功3nm芯片生产线;(台积电是2022年)2029年,搭建成功2nm芯片生产线;(台积电是2024年)2030年,搭建成功1nm芯片生产线。(台积电已开始研发)

硅芯片到达1nm工艺之后,再往下就比较困难了,台积电技术负责人预计晶体管会在2050年到达氢原子尺度,即0.1nm的半导体工艺极限。未来的技术方向:碳纳米管(1.2nm尺度)、二维层状材料可以让晶体管的运算速度变得更快、体型更微小;与此同时,PRAM(相变内存)、旋转力矩转移随机存取内存(STT-RAM)则会与处理器直接封装在一起,达到更小的体积和更快的数据传输。此外,还有3D堆叠封装技术可以使用。我相信,人类对新技术、新工艺的探索永远都不会停止,希望中美之间的大国竞争能促使双方都全力以赴地投入到科技创新的宏图伟业,最终双方都在各自的优势领域取得重大的科技突破,主观上是为了自己的利益,客观上却将人类社会引领到一个全新的高度。

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