【行业资讯】从中芯国际发展看半导体行业趋势，中国产业链未来可期

揭秘中芯国际的现状及前景。

受益 5G、新能源汽车、物联网等趋势下，全球半导体产能持续紧张，特别是功率半导体、电源管理芯片等产品需求带动下，成熟制程需求稳步提升。根据IHS预计2025全球成熟制程代工市场规模为431亿美元，未来5年CAGR为8%。但是，目前以中芯国际为代表的国内代工公司，在全球市占率仍然不高，未来还有广阔的成长空间。

本期内参来源：国信证券

原标题：《半导体中军，成熟制程渐入佳境》

作者|欧阳仕华 唐泓翼

01.“中国芯”代言人

五位董事长、四位 CEO 接力奋斗，缔造中国第一“芯”。2000年4月中芯国际由张汝京博士与王阳元院士，带领 300 多位台湾技术人才和100多位欧美日韩国专业人才共同创立。公司成立以来肩负着中国半导体产业持续发展升级的重任，公司第一条产线用 13 月建成投产，成立初期利用3年时间建设拥有4 条8 英寸和1条12英寸产线。

2000 年公司成立，2002年8寸晶圆厂投产并全年实现收入约4亿销售收入，随后公司呈现高速增长，仅用3年即从4亿销售增长到2004年的81亿，并在纽交所和港交所上市。2003 年及 2006 年公司先后两次受到台积电起诉，直接导致下游客户由于担忧法律风险而不再继续给中芯下单。由于法律诉讼等原因，导致公司停止了先进制程追赶的步伐。2012 年邱慈云出任公司 CEO，开始注重成熟工艺的研发，公司成功实现扭亏为盈，但是在先进制程上的技术差距和台积电进一步拉大。

2015 年起国资股东逐步占据主导。公司初期引入较多股东以解决资金问题，随着2009 年张汝京博士淡出，追求先进制程步伐停滞，外资股东也逐步淡出。2015年以大基金为代表国内资金22.5亿美元注资中芯南方，同期工信部总经济师周子学成为中芯国际董事长，公司从股权结构理顺到运营目标调整，标志着中芯国际未来发展方向将以提升国产半导体技术能力为核心导向。

2020 年成功登陆科创板，营收增长态势加速。2020年下半年以来，在功率器件、射频以及电源管理芯片等模拟芯片等产品需求带动下，成熟制程需求高景气度。公司产能利用率基本达到满产，盈利能力大幅提升，未来随着公司14nm产能增长，以及成熟制程需求饱满，公司营收规模有望继续保持较好增长。

▲中芯国际上市以来成长动因梳理

02.需求旺盛，成熟制程发力

全球晶圆代工产业集中度较高，CR3达到84%。其中，台积电凭借领先的技术在全球占据55.60%的市场份额。此外，三星、格芯、联电也占有较高的市场份额。中芯国际作为一家大陆的晶圆代工厂，2019 年营收排名全球第五，市占率达到5%，具有一定的市场竞争优势。

▲全球半导体市场规模及晶圆代工市场规模

▲全球主要晶圆代工厂市占率及产能

2020 年中芯国际成熟制程营收市场份额近10%，有较大提升空间。28nm是成熟制程与先进制程分水岭，IHS 预计成熟制程 2025 年市场规模可达431亿美元。28nm及以上被称为成熟制程，主要应用于MCU、移动设备、物联网、汽车电子等；28nm以下被称为先进制程，应用于智能手机、CPU、矿机ASIC等。

IHS Markit 预测，2025年全球晶圆代工市场规模将达861亿美元，整体复合增速超 8%，其中预估成熟制程市场规模将达431亿美元，复合增速约3%。2020 年中芯国际成熟制程营收预估约36~38 亿美金，约占成熟制程的市场份额 9%，有较大提升空间。

▲目前 28nm 是成熟制程与先进制程分水岭

▲ 全球成熟制程晶圆代工市场趋势 (亿美元)

根据 Yole 数据显示，成熟制程的需求增长主要由电源管理、CIS、射频器件等需求驱动。随着5G、新能源汽车、物联网的渗透率提升将带动射频器件、CIS芯片和电源管理芯片市场规模提升，加大成熟制程的晶圆需求。根据 Yole 预计到 2023年全球超越摩尔的成熟制程晶圆需求为 6640万片（以 8 英寸计），其中电源管理芯片消耗最多占比为 57%，其次为 CIS 芯片占比为27%，射频器件占比为11%，而增速最快的主要为射频及 CIS 芯片需求。

▲成熟制程晶圆需求趋势

▲成熟制程晶圆需求驱动力结构

成熟制程增长的驱动因素一：受益 5G、新能源汽车等趋势，全球电源管理芯片市场稳步发展。

受益 5G、新能源汽车等趋势，全球电源管理芯片市场稳步发展，预计复合增速高达 6.86%。随着新能源汽车、5G 通信等市场持续成长，对电源管理芯片的功耗、效率也都提出了更高的要求，因此全球电源管理芯片市场将持续受益。根据MarketWatch预测，预计到2025年全球电源管理芯片市场规模将达到408亿美元，年复合增长高达6.86%。

随着国产电源管理芯片技术提升及进口替代需求，中国电源管理芯片需求保持快速增长。在模拟IC领域，电源管理芯片占据半壁江山，已经形成了一个相对稳定的市场。根据中商产业研究数据，中国电源管理芯片市场规模由2012年的431亿元增长至2018 年的682亿元，年均复合增长率为7.95%，预计至 2020 年市场规模需求将近780亿元。未来几年，随着中国国产电源管理芯片在新领域的应用拓展以及进口替代，预计国产电源管理芯片市场规模将以较快速度增长。

▲全球电源管理芯片市场规模（亿美元）

▲中国电源管理芯片市场规模（亿美元）

新能源汽车销量快速增长，驱动电源芯片需求加快。今年以来，新能源汽车销量呈现较快增速。2020年10月全球新能源汽车销量为34.10万辆，同比增长128%。新能源汽车的爆发增长驱动了电源管理芯片需求。2020年10月末，国务院出台政策大力支持新能源汽车产业发展，IDC 认为受到政策推动等因素，中国新能源汽车市场将在未来 5 年迎来强劲增长，2020-2025 的年均复合增长率将达36.1%。

全球 5G 渗透率提升，5G手机对电源管理芯片要求更高。随着消费电子品牌龙头推出多款 5G 手机，今年起 5G手机销量显现明显提升。2020 年10 月，中国5G手机出货量为 1676 万部，同比增长572%，且 Q3-Q4 中国5G手机出货量同比增速始终保持在高水平。根据IDC最新预测，2020 年全球 5G 手机出货量将达3.06亿部，2020-2024 年复合增速高达 33.41%。

▲新能源汽车月度销量及同比趋势

▲ 5G 手机月度出货量及同比趋势

功率半导体主要涉及 40/45nm 及以上的成熟制程，总体需求呈现稳步增长。功率半导体主要涉及 40/45nm 及以上的成熟制程。40/45nm 以及 65nm 主要应用于平板、汽车、电脑、音频系统、医疗设备及家庭应用；90nm、0.11/0.13nm，主要应用于智能手机电源管理；0.15/0.18nm、0.25nm 及以上主要应用于通讯设备、电脑等电源管理芯片。

▲电源管理芯片的主要成熟制程

▲电源管理芯片成熟制程需求量级(万片)及增速

成熟制程增长的驱动因素二：机器视觉需求升级，驱动 CIS 芯片提升。

机器视觉需求升级，驱动CIS传感芯片市场需求提升。根据Yole数据统计显示，19Q4 全球CIS 营收创历史新高，达到 57.46 亿美元，主要由于销量的增长及ASP 提升，其中 ASP 有望超过 3美金，并且近 2 年将维持 8~12%幅度提升，受到疫情影响 2020 年消费电子市场预计出货量有所放缓，但随着全球疫情未来逐步得到控制，经济获得复苏，摄像头量价齐升趋势仍将延续。

▲CIS 季度市场规模（亿美元）及同比（%）

▲ CIS 年市场规模（亿美元）及同比（%）

IDC 预计 2020 年平均每部手机搭载摄像头颗数可达 5 颗，且这一增长趋势仍在继续。根据 IDC 及行业数据统计，2019 年全球智能手机摄像头总数达到 44亿颗，平均每部手机搭载摄像头颗数达 3.21 颗。2019 年三星 A9S、诺基亚9PureView 分别成为第一款搭载四摄和五摄的手机，手机多摄趋势增长，主要来自多功能驱动，例如“高清”、“广角”、“长焦”、“微距”和“虚化”等各类摄像头提供更多场景应用，并促进多摄视觉解决方案市场规模稳步增长，IDC 预计 2020 年平均每部手机搭载摄像头颗数可达 5 颗，且这一增长趋势仍在继续。

▲2014-2021 全球智能手机单部搭载摄像头数量变化

▲CIS 产品销售单价(美元)及增长率

CIS 芯片主要涉及 40nm 以上成熟制程，未来晶圆制程需求呈现较快增长。40/45nm 以及 60nm 主要应用于智能手机；而 90nm、0.11/0.13um、0.15/0.18um、0.25um 及以上主要应用于数码相机、录像机、PC 摄像头、数字电视、玩具、安防系统及其他便携设备。

▲CIS 芯片的主要成熟制程

▲ CIS 芯片成熟制程需求量级(万片)及增速

成熟制程增长的驱动因素三：5G 驱动射频芯片需求爆发。

5G 时代到来，在无线通信中，射频前端作为核心设备，将无线电磁波信号与数字信号进行相互转换。其中，功率放大器（PA）负责放大发射通道中的射频信号，其性能直接决定信号的强弱、稳定性等重要因素，左右了终端的用户体验。在基站侧，随着 5G 通信频率变高，数据量增加，对射频器件提出了高传输速度、高频率且低功耗的性能要求。目前，GaAs 是 PA 的主要材料、GaN 等材料为基的高频器件主要应用于基站通信等场景中。

▲5G 通信高速传输需求

▲不同材料射频器件的频率及功率范围

射频前端模组介于天线部分与收发组件之间，主要包括功率放大器（Power Amplifier）、天线开关（Antenna Switch）、滤波器（Filter）/双工器（Duplexer）、低噪声放大器（LNA）等器件及基带芯片。进入 5G 阶段，信号频段数量增加，从手机端看，每增加一个频段，对应增加 1 个 PA，1 个双工器，1 个射频开关，1 个 LNA 和 2 个滤波器。相应地，射频器件数量将大幅增加，从射频前端单机价值量上看，4G 到 5G 手机射频前端价值从单机 18 美元提升至 25 美元，增加39%左右。其中，滤波器为占比最大的业务板块，根据 Yole 预计，至 2022 年滤波器在射频前端收入中占比将增至 66%，功率放大器 PA 占比约20%，射频开关约 7%，调谐器约 5%。

根据Trendforce预测，2020年5G手机生产量约2.35亿台，市场渗透率约18.9%，随着全球运营商继续进行 5G 基础设施建设推进，预计 2021 年，5G 手机市场渗透率将提高至 37%，约 5 亿台。随着 5G 市场放量，射频前端器件将迎来增长机会，根据 Yolé预测，2018-2025 年全球射频前端的市场规模将由 150 亿美元增长到 258 亿美元，整体年复合增速达 5%，其中 PA 模组市场将翻倍。

▲2019-2023 年全球智能手机市场生产量趋势（亿部）

▲ 2018-2025 年射频前端器件市场空间预测(亿美元)

射频芯片涉及的成熟制程为 28nm 以上，未来晶圆制程需求呈现较快增长。射频芯片涉及的成熟制程为 28nm 以上，其中 40/45nm 主要应用于汽车电子、低电压低功耗物联网芯片、WIFI、蓝牙、GPS、NFC 等芯片；65nm 主要应用于网络通信设备等。此外，射频芯片还涉及16/20nm 的先进制程，应用于高端手机WIFI、蓝牙、NFC、5G 毫米波、汽车电子及物联网。

▲射频的主要成熟制程

▲射频芯片成熟制程需求量级(万片)及增速

03.中国半导体产业链旗手，未来可期

中芯国际晶圆代工位列全球第五，代表中国大陆最先进水平。2019 年中芯国际市场份额约 5%，位列全球第 5，在国内市场份额为16%，位列全球第 2，在大陆晶圆代工厂中排名第一。

▲2019 年全球晶圆代工格局

▲ 2019 年中国晶圆代工格局

公司成熟工艺节点提供主要营收。0.15/0.18um 的成熟制程一直是公司的主要收入，近年来55/65nm、40/45nm 等节点占比开始提升，28nm 及 14nm 占比相对较低。公司 14nm FinFET 成功实现量产，14/28nm 在 20Q3 营收占比提升至 14.6%，FinFET 目前客户导入顺利，先进制程阶段工艺的突破有望打开广阔的市场。

公司成熟制程产能不断提升。公司产能整体呈现稳步增长趋势，2015 年~2016 年公司获得大基金和紫光集团等国家资本支持，产能显著增长，月产能达到约 20 万片(折算 12 英寸)。2020 年 7 月公司成功登陆科创板，成功募资 450 亿人民币，并加速资本开支及产能扩充，2020年3季度末公司产能达到约23万片(折算12英寸)，产能呈现加速成长。

▲中芯国际主要产能趋势

▲中芯国际各制程工艺营收占比（%）

公司成熟制程市场竞争力较好，盈利能力逐步提升 。公司成熟制程市场技术能力较好，已达到国际领先水平。测算公司当前成熟制程的ASP(12 寸)约为 1600 美元，超过包括联电、世界先进、华虹等晶圆代工厂，显现公司晶圆代工技术能力位列中上游水平，但相比晶圆代工龙头企业台积电的成熟制程 ASP 约 2600美元，仍有一定差距。

2020 年以来公司盈利能力提升显著，对标国际晶圆厂龙头，仍有提升空间。2020年中芯国际季度毛利率达到 24%~27%，同比大幅提升约 6~9pct，主要由于下游需求旺盛，公司成熟制程技术能力及产能利用率提升所致。公司毛利率基本处于中上游水平，但与台积电及世界先进等相比仍有较大提升空间。

▲公司成熟制程 ASP 横向对比

▲公司成熟制程毛利率对比（%）

产能供不应求，公司成熟制程 ASP 加速上升势头 。国产替代需求优先选择公司，目前公司基本满产，订单能见度到 2021 年中。随着近年来国产芯片替代需求加速，芯片设计企业优先选择中芯国际作为第一代工厂商。公司自 2017 年产能利用率低点之后，呈现稳步回升，2019 年达到 95%以上，2020年 Q1 达到 100%。随着公司 14nm 率先突破，公司整体销量增速数据呈现较快增长。

▲公司近年来产能利用率显现提升

▲公司近年来出货量同比增长趋势

公司前期 ASP 呈现下降趋势，20Q3 起随着景气度提升，ASP 重现上升态势。公司成立之初，在 CEO 张汝京的带领下尝试突破先进制程节点，整体 ASP 维持在2000 美元左右。后由于公司改变产品结构，着力于成熟制程，ASP 水平呈现下降趋势。2019 年Q4 开始，受益于产业景气度提升，公司 ASP 逐步回升，2020年Q3 增至 1724 美元。

▲ 公司成熟制程 ASP趋势

作为“中国芯”龙头，中芯国际肩负着民族科技产业崛起的希望。作为全球第四家，国内第一家追赶先进制程晶圆代工厂，中芯国际对国家而言，具有重要战略意义。随着 5G、新能源车及物联网等需求爆发，公司14nm产能的不断提高，中芯国际在国际芯片代工厂的地位会进一步提升。未来，随着“摩尔定律”的逐步终结，先进制程发展会越来越慢，我国芯片产业会迎来追赶的最佳时机，中芯国际突破 14nm 工艺后，在国内芯片设计的巨大替代市场需求下，有望推动公司加速崛起。