“半導體”定義:常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。

“半導體”的應用:集成電路、消費電子、通信系統、光伏發電、照明、大功率電源轉換等領域都有應用,可以說基本覆蓋了制造業能想到的所有領域,高端到航天科技,低端到兒童電話手表,只要有電子元器件的設備就有半導體存在。這就是筆者把半導體比作“第二產業王冠上的明珠”的主要原因。

一、半導體產業的進化史

雖然半導體現象最早在1833年就被英國科學家、電子學之父--法拉第發現,但受限于科學認知水平,直到二戰結束前,制造業的發展主要還是以 “機械化”為高技術代表,制造業發展主要依存于工人對機器操作的熟練度和工廠的規模。隨著戰后工業技術的發展,尤其是半導體特性被確定和用于實踐,人類的工業化進度和技術水平又得到了質的飛躍。

資料來源:CNKI,中銀證券

上圖我們可以看到半導體產業的發展源自于軍工產業,隨著技術升級,半導體技術也逐漸向民用領域轉移,應用也從最早制造MCU、存儲設備發展到數字芯片、模擬芯片、微處理器和存儲器等微電子制造產業。人類進入半導體時代的早期,應用最廣的是以二極管、三極管為代表的電子元器件,最被國人熟知的應該是體積比較龐大的半導體收音機,旋鈕一開,機器里的發光二極管會把頻道的指示條照亮,不一會兒就會發出陣陣的暖流,冬天還有取暖的效果。隨著半導體工藝的進步,半導體產業中幾個核心領域技術發展迅速。

1、集成電路行業在經歷數十年的發展后,目前已進入后摩爾時代。目前,以8英寸或12英寸的晶圓為原材料,通過光刻、刻蝕、離子注入等工藝步驟反復幾十次甚至上百次將光掩模上電路集成于晶圓之上,在極小空間中集成數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,并且隨著更為先進的光刻技術、3D封裝技術的不斷涌現,各種先進工藝不斷改進和完善,集成電路已由本世紀初的0．35微米的COMS工藝提升至納米級的FinFET工藝。

2、邏輯芯片產業,全球最先進的量產工藝已達到7nm至5nm,而3nm技術也有望在明年進入市場。

3、存儲芯片產業,摩爾定律趨近極限瓶頸可以說比于邏輯芯片產業更早,制程進入20nm以內繼續提升工藝的難度越來越高。DRAM工藝節點發展至1x(16-19nm)、1y(14-16nm),美光在2019年率先宣布量產1z(12-14nm)制程。NAND目前制程基本已達到極限,采用1y、1z制程的2D NAND成本效益并不明顯。廠家轉為發展3D NAND,3D NAND大廠主流技術可以做到128層,例如我國的長江存儲在技術上與國外先進大廠已基本實現追平。

資料源自:中芯國際招股說明書,中銀證券

二、發展半導體產業的意義

我們先上幅圖,全面了解一下半導體產業鏈條。

資料源自:CNKI,中銀證券

從上圖我們可以清晰的看到半導體產業發展直接影響我國未來高端制造、智能制造的產業前景。具體到原因,筆者不想在文章中贅述,關鍵點就在于西方發達國家對我們的技術封鎖。因此,筆者總結了三條發展我國半導體產業的意義,或者說也是產業投資者投資該產業的三條投資邏輯。

1、經過幾十年的發展,我國半導體產業已經從技術到規模都足以影響產業在全球的發展,這就為產業持續輸入以及產業國產化帶來良機。舉例來說,以中芯國際、華虹等為代表的代工型企業在成熟制程領域的市場占有率持續提高,先進制程發展進度較快;以長江存儲、合肥長鑫等主攻存儲領域的企業,在部分技術領域已經實現技術追平。這些國內廠商的崛起勢必驅動解決材料的“卡脖子“問題,所以國產化進度將加快。

2、5G、新能源、互聯網、人工智能相關產業的發展,帶動了國內半導體產業新一輪的投資。當前,主流的晶圓代工廠產能利用率已接近飽和,頭部企業都計劃進入新一輪的擴產周期。例如臺積電投資開支由2020年的170億提升至今年的300億。與此同時,近兩年干擾我國半導體產業發展的斷供事件,進一步刺激和加劇了我國企業對半導體及供應鏈國產替代的重視,國內大廠,例如中芯國際、華虹等企業的投資開支均保持高位,新一輪大規模擴產極有可能拉動半導體設備、材料的需求。

3、通過上述兩點分析,我國半導體產業預計將進入新一輪的景氣周期,市場規模將快速增長。因此,這就為產業投資者抓住新一輪半導體產業投資機會提供了良好的時機。