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　　虽然芯片价格在第二季度跌幅较大ღ★◈◈，但是价格已经在6-7月跌幅收敛甚至止跌ღ★◈◈，再叠加最近有部分厂商的扩厂计划已经推迟和部分小厂产能有望在第三季度出清ღ★◈◈，LED短期的边际变化有望持续向好ღ★◈◈。（慧博投研资讯）2）化合物半导体产能逐步释放ღ★◈◈，市场前景十分广阔ღ★◈◈。2018年上半年化合物半导体实现营收0.67亿元ღ★◈◈，相比较于2017年度全年实现的营收增幅超过1.5倍ღ★◈◈。目前ღ★◈◈，公司砷化镓射频已与103家客户有业务接触好神途ღ★◈◈，出货客户累计58家ღ★◈◈，14家客户已量产ღ★◈◈；氮化镓射频已实现客户送样ღ★◈◈；电力电子产品已完成客户产品验证并进入量产阶段ღ★◈◈；光通讯芯片已累计送样26件ღ★◈◈，部分产品实现量产并已实现销售ღ★◈◈。3）MiniLEDღ★◈◈、MicroLED等新兴领域有望创造新的利润增长点ღ★◈◈。三星电子将支付厦门三安1683万美元预付款以换取生产一定数量的显示LED芯片ღ★◈◈。另外ღ★◈◈，三安和三星将持续讨论MicroLED战略合作ღ★◈◈，待达到大规模量产时ღ★◈◈，三星电子将考虑厦门三安作为首要供应方ღ★◈◈。盈利预测及建议ღ★◈◈：预计2018-2019年归母净利润分别为35亿元ღ★◈◈、39亿元ღ★◈◈，对应PE分别为14倍ღ★◈◈、12倍ღ★◈◈，维持“买入”评级ღ★◈◈。

　　科技基建ღ★◈◈，自主创芯——详解全球半导体制造行业格局西南证券研究发展中心电子行业研究团队刘言（ S02 ）ღ★◈◈，陈杭2019年2月18日半导体制造目录 一ღ★◈◈、全球半导体制造市场规模及竞争格局 二ღ★◈◈、半导体制造制程技术分析28纳米是生命周期相当长的节点先进制程技术之FinFET与GAA 代工第一梯队台积电和三星以及IDM第一梯队英特尔半导体制造代工第二梯队ღ★◈◈：联华电子ღ★◈◈、格罗方德ღ★◈◈、中芯国际ღ★◈◈、Towerjazz 三ღ★◈◈、半导体制造全球巨头化合物半导体代工巨头之稳懋半导体和三安光电全球半导体制造市场及行业格局中国半导体制造行业情况先进制程技术之FD-SOI 半导体市场全球经济相关性半导体受全球经济影响波动较大ღ★◈◈，且相关性越来越强根据IHSMarkit的统计ღ★◈◈，2017年ღ★◈◈，全球半导体市场的营收规模为4290亿美元ღ★◈◈，较上年增长21.6%ღ★◈◈。

　　成长主要是由于存储器市场的供不应求导致价格上涨ღ★◈◈，仅存储器部分的年增长率高达58.8%ღ★◈◈，非存储器部分年增长率为10.3%ღ★◈◈；作为资金与技术高度密集行业ღ★◈◈，半导体目前形成深化的专业分工ღ★◈◈、细分领域高度集中的特点ღ★◈◈，因此半导体受全球经济影响波动较大ღ★◈◈，且相关性越来越强ღ★◈◈。

　　预计未来几年ღ★◈◈，全球经济仍将保持稳定增长ღ★◈◈，年增长率维持在3%左右ღ★◈◈，因此预计半导体市场的景气度也如以前一样ღ★◈◈，维持3%左右的增长率ღ★◈◈。

　　IC领域的市场增长情况（以亿美元计） 数据来源ღ★◈◈：ICInsightsღ★◈◈，西南证券整理手机和个人电脑目前仍是芯片业的最大市场ღ★◈◈。

　　根据ICInsights的数据ღ★◈◈，2017年全球手机和个人电脑IC销售额占IC市场总收入的45%ღ★◈◈，但是2016-2021年均复合增长率分别为高个位数和低个位数ღ★◈◈。

　　相较之下ღ★◈◈，汽车和物联网市场规模虽小ღ★◈◈，但是增长势头强劲ღ★◈◈，预计2016-2021年均复合增长率将超过13%ღ★◈◈。

　　汽车半导体器件正侵占晶圆代工厂的产能根据德州仪器ღ★◈◈、IHS等公司的数据显示ღ★◈◈，每辆汽车的半导体产品平均含量从1990年的62美元增长到2013年的312美元ღ★◈◈，到2018年增长至350美元ღ★◈◈。

　　多年来ღ★◈◈，博世ღ★◈◈、恩智浦ღ★◈◈、安森美半导体ღ★◈◈、瑞萨ღ★◈◈、意法半导体ღ★◈◈、德州仪器和其它有自家晶圆厂的IDM厂商主导着汽车行业ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：与非网ღ★◈◈，西南证券整理半导体市场汽车电子半导体产业链制造牵头半导体制造位于半导体产业链中游数据来源ღ★◈◈：windღ★◈◈，西南证券整理从半导体产业链角度来看ღ★◈◈，半导体材料和设备位于产业上游ღ★◈◈，是整个半导体行业的支撑产业ღ★◈◈，中游为半导体的制造ღ★◈◈，其中集成电路的制造最为复杂ღ★◈◈，又可以分为设计-制造-封测三个环节ღ★◈◈，而集成电路制造的资金和技术壁垒是最高的ღ★◈◈。

　　半导体产业链制造牵头芯片制造整个产业链ღ★◈◈：设计-制造-封测数据来源ღ★◈◈：西南证券数据来源ღ★◈◈：华芯投资ღ★◈◈，西南证券整理芯片制造全产业链示意图国家产业基金承诺投资产业链占比芯片制造工艺流程集成电路制造工艺流程如今建设一条12英寸芯片生产线亿美元ღ★◈◈，其中仅半导体设备的投资占70%以上ღ★◈◈。

　　根据2017年美国加州UCBerkeley大学的理论数据ღ★◈◈，一条月产12英寸硅片ღ★◈◈，5万片的生产线台薄膜淀积设备等ღ★◈◈，估计各类设备的总计台(套)要超过500个ღ★◈◈。

　　晶圆制造工艺流程图数据来源ღ★◈◈：西南证券新建产线制造资本支出新建产线资本支出中半导体设备支出占比高达80% 新晶圆制造厂从建立到生产的周期大概为2年ღ★◈◈；一般在第20个月的时候开始进行设备搬入安装ღ★◈◈、测试ღ★◈◈、试生产ღ★◈◈；一条新建产线最大的资本支出来自于半导体设备ღ★◈◈，资本支出占比高达80%ღ★◈◈，厂房建设占比仅20%ღ★◈◈。

　　新建产线各项目时间节点规划新建产线资本支出占比拆分数据来源ღ★◈◈：中国产业信息网ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：中国报告网ღ★◈◈，西南证券整理芯片行业运作模式半导体芯片行业的三种运作模式ღ★◈◈：IDMღ★◈◈、Fabless和Foundry 数据来源ღ★◈◈：电子说ღ★◈◈，西南证券整理半导体产业链垂直分工半导体产业链垂直分工模式日趋成熟ღ★◈◈，产业链更加细化上世纪60年代ღ★◈◈，早期企业都是IDM运营模式（垂直整合）ღ★◈◈，这种模式涵盖设计ღ★◈◈、制造ღ★◈◈、封测等整个芯片生产流程ღ★◈◈，这类企业一般具有规模庞大ღ★◈◈、技术全面ღ★◈◈、积累深厚的特点ღ★◈◈，如Intelღ★◈◈、三星等ღ★◈◈。

　　随着技术升级的成本越来越高以及对IC产业生产效率的要求提升ღ★◈◈，促使整个产业逐渐向设计ღ★◈◈、制造ღ★◈◈、封装ღ★◈◈、测试分离的垂直分工模式发展ღ★◈◈。

　　这种垂直分工的模式首先大大提升了整个产业的运作效率ღ★◈◈；其次ღ★◈◈，将相对轻资产的设计和重资产的制造及封测分离有利于各个环节集中研发投入ღ★◈◈，加速技术发展ღ★◈◈，给新玩家一个进入行业的切入点ღ★◈◈，例如技术水平较低的封装检测ღ★◈◈、设计突出的Fabless等ღ★◈◈。

　　晶圆代工的出现降低了芯片行业准入门槛数据来源ღ★◈◈：与非网ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：台积电ღ★◈◈，西南证券整理半导体产业链垂直模式日趋成熟纵观前十大半导体企业变化ღ★◈◈，IDM仍有强劲的生命力在上世纪90年代ღ★◈◈，全球半导体公司大多是日本公司ღ★◈◈，前十名企业中占据50%ღ★◈◈，而且全是IDM公司ღ★◈◈；2016年ღ★◈◈，前十大半导体企业中出现了高通ღ★◈◈、博通等设计公司ღ★◈◈，表明晶圆代工+设计公司的发展模式在数字逻辑集成电路领域中取得了巨大的成功ღ★◈◈；在2016年设计公司取得巨大成功的背景下ღ★◈◈，前十大半导体公司中有7家是IDM公司ღ★◈◈，占比前十大收入的80%ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理全球前十大半导体公司演变情况设计企业IDM 企业设计企业IDM 企业全球设计公司2010年销售收入为635亿美元ღ★◈◈，2017年增长至1000亿美元ღ★◈◈，年均复合增长率高达6.7%ღ★◈◈；全球IDM公司2010年2043亿美元ღ★◈◈，2017年达到2636亿美元ღ★◈◈，年均复合增长率高达为3.7%ღ★◈◈；不同的是设计公司7年来持续增长ღ★◈◈，而IDM公司是有降有增ღ★◈◈，这里面增长包含存储器产品的涨价ღ★◈◈。

　　代工厂的出现促进了半导体设计公司的发展数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理-5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 17全球Fabless企业销售收入（亿美元）全球IDM企业销售收入（亿美元） Fabless增长率国际上设计公司与IDM的规模对比晶圆制造行业特点晶圆制造行业特点ღ★◈◈：先进技术节点工艺制程掌握在少数几个公司手中晶圆制造行业一个典型的特点就是先进技术节点工艺制程掌握在少数几个公司手中ღ★◈◈，130纳米技术全球有近30个公司可以量产ღ★◈◈，但是到了14纳米技术仅掌握在6个公司手上ღ★◈◈，未来5纳米技术水平预计只有三星ღ★◈◈、台积电ღ★◈◈、英特尔三家有能力实现量产ღ★◈◈；中芯国际是世界上为数不多的几个可以提供完整的从成熟制程到先进制程的晶圆制造解决方案的纯晶圆代工厂之一ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：中芯国际ღ★◈◈，西南证券整理晶圆制造行业特点晶圆代工全球市场全球纯晶圆代工营收预测数据来源ღ★◈◈：IHSMarketღ★◈◈，西南证券整理据IHSMarkit统计ღ★◈◈，2017年全球纯晶圆代工市场营收为530亿美元ღ★◈◈，同比增长7.1%ღ★◈◈。

　　预计到2021年ღ★◈◈，纯晶圆代工市场营收将达到754亿美元ღ★◈◈，2016年到2021年的年复合增长率为9.1%ღ★◈◈，超过同期全球半导体市场的2.8%ღ★◈◈。

　　总的来说ღ★◈◈，目前代工市场还是主要以成熟制程为主ღ★◈◈，先进制程占比不断提高ღ★◈◈，2017年28/22纳米及以下先进制程市场占比仅38%ღ★◈◈，预计到2021年可以达到56%ღ★◈◈。

　　2009年全球前五名晶圆厂总产能占全球总产能比例仅36%ღ★◈◈，2017年这一比例上升至53%ღ★◈◈；2009年全球前十名晶圆厂总产能占全球总产能比例仅54%ღ★◈◈，2017年这一比例上升至72%ღ★◈◈；同样ღ★◈◈，前十五名晶圆厂总产能占比从2009年的64%上升至2017年的80%ღ★◈◈，前二十五名晶圆厂总产能占比从2009年的78%上升至2017年的89%ღ★◈◈。

　　2017年全球集成电路晶圆厂集中度数据来源ღ★◈◈：ICInsightsღ★◈◈，西南证券整理2009年全球集成电路晶圆厂集中度晶圆制造行业集中度晶圆制造竞争格局台湾贡献了全球最大的代工产能台湾贡献了全球最大的代工产能ღ★◈◈，仅台积电一家在2018年上半年就占据了全球晶圆代工市场的56.1%ღ★◈◈，联华电子市占率为8.9%ღ★◈◈，两者加起来总共占据了65%的市场规模ღ★◈◈；中芯国际是我国最大的晶圆代工厂ღ★◈◈，占据了我国超过晶圆代工市场的58%ღ★◈◈。

　　华虹半导体是全球领先的200mm纯晶圆代工厂ღ★◈◈，主要面向1微米到90纳米的可定制服务ღ★◈◈，根据IHS的数据ღ★◈◈，按2016年销售收入总额计算ღ★◈◈，华虹半导体是全球第二大200mm纯晶圆代工厂ღ★◈◈。

　　2018年上半年全球晶圆代工市场格局2017年中国晶圆代工场格局数据来源ღ★◈◈：中芯国际ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：中芯国际ღ★◈◈，西南证券整理台积电, 56.1%格罗方德, 9.0%联华电子, 8.9%三星,7.4%中芯国际, 5.9%Towerjazz, 2.2%力晶,1.6%世界先进, 1.5%X-Fab,1.0%中芯国际, 58%华虹宏力, 16%华力半导体, 10%华润微电子, 7%武汉新芯, 6%先进半导体, 3%制程分布产能分布全球各地区产能分布情况 2017年全球已经安装运行的晶圆厂总产能为17900千片/月（折合成200mm晶圆当量）ღ★◈◈，其中300mm产能为11600千片/月ღ★◈◈，占比64.8%ღ★◈◈，200mm产能为5000千片/月ღ★◈◈，占比27.9%ღ★◈◈。

　　从各地区分布来看ღ★◈◈，台湾排名第一ღ★◈◈，总产能为4000千片/月ღ★◈◈，其中300mm晶圆产能占比高达73%ღ★◈◈，28纳米及以下制程占比为37%ღ★◈◈；韩国排名第二ღ★◈◈，总产能为3600千片/月ღ★◈◈，其中300mm晶圆产能占比高达86%ღ★◈◈，28纳米及以下制程占比为81%ღ★◈◈；中国产能位居全球第五ღ★◈◈，总产能为2000千片/月ღ★◈◈，其中300mm晶圆产能占比高达47%ღ★◈◈，28纳米及以下制程占比为35%ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：西南证券全球半导体产业转移示意图半导体制造尺寸演变晶圆尺寸越大ღ★◈◈，可利用效率越高 12英寸晶圆拥有较大的晶方使用面积ღ★◈◈，得以达到效率最佳化ღ★◈◈，12英寸晶圆相对于8英寸晶圆的可使用面积超过两倍以上ღ★◈◈；每片晶圆可使用率是前期晶圆的2.5倍ღ★◈◈。

　　由于18英寸晶圆的前景褪色ღ★◈◈，2016年至2021年期间ღ★◈◈，预计将有25家12英寸晶圆厂重出江湖ღ★◈◈，而晶圆厂越来越多地投入使用12英寸和8英寸直径的硅基板ღ★◈◈。

　　2016年全球范围内有98家12英寸晶圆厂ღ★◈◈，预计将在2017年后每年有一定数量增加ღ★◈◈，到2021年可达到123家ღ★◈◈。

　　截至2016年底ღ★◈◈，12英寸晶圆占全球晶圆厂产能的63.6%ღ★◈◈，预计到2021年底将达到71.2%ღ★◈◈，其年均复合增长率为8.1%ღ★◈◈。

　　晶圆尺寸变化示意图12英寸和8英寸晶圆面积比数据来源ღ★◈◈：中国产业信息网ღ★◈◈，西南证券整理300mm晶圆可使用率/ 200mm晶圆可使用率=2.5 数据来源ღ★◈◈：联华电子ღ★◈◈，西南证券整理主流尺寸300mm 晶圆300mm晶圆是目前使用的主流晶圆尺寸根据ICInsights预测ღ★◈◈，2018-2021年间ღ★◈◈，全球范围内可量产级别的300mm晶圆厂每年都会增加ღ★◈◈，到2021年时ღ★◈◈，300mm晶圆厂将达到123家ღ★◈◈，而这一数字在2016年为98家ღ★◈◈，基本上所有新开晶圆厂都将用来生产目前急缺的DRAMღ★◈◈、闪存ღ★◈◈，或者增强现有的代工能力ღ★◈◈。

　　截至2016年底ღ★◈◈，300mm晶圆贡献了全球IC晶圆厂产能的63.6%ღ★◈◈，预计到2021年底这一数字将达到71.2%ღ★◈◈，在这五年内ღ★◈◈，以硅片面积计算的年复合平均增长率将达到8.1%ღ★◈◈。

　　全球各尺寸晶圆在全球半导体产能占据之比例数据来源ღ★◈◈：ICInsightsღ★◈◈，西南证券整理无论从总体表面面积还是实际晶圆出货量来看ღ★◈◈，300mm晶圆都是现在在使用的主力晶圆尺寸ღ★◈◈。

　　从现在起到2021年ღ★◈◈，200mm晶圆的IC生产能力预计仍将保持增长态势ღ★◈◈，以可用硅片总面积计算ღ★◈◈，年均复合增长率预计为1.1%ღ★◈◈。

　　不过ღ★◈◈，200mm晶圆占全球晶圆产能的份额预计将从2016年的28.4%下降至2021年的22.8%ღ★◈◈。

　　在2015-2016年期间ღ★◈◈，多数200mm晶圆厂主要面向逻辑器件ღ★◈◈、模拟/混合信号以及功率器件ღ★◈◈。

　　分立器件ღ★◈◈、MEMS和模拟芯片的200mm容量增长强劲ღ★◈◈，部分原因是从150mm生产到200mm生产的过渡ღ★◈◈。

　　由于对PMICღ★◈◈，显示驱动器ICღ★◈◈，CMOS图像传感器ღ★◈◈，MCUღ★◈◈，MEMS和其他需要>

　　90nm工艺技术的设备的强劲需求ღ★◈◈，Foundry也获得了份额ღ★◈◈。

　　由于物联网浪潮为200毫米晶圆厂注入了新的活力ღ★◈◈，因此在物联网运动开始之前ღ★◈◈，2012年的数据显示200毫米晶圆厂的数量有所下降ღ★◈◈。

　　2018年按产品类别划分的200mm晶圆需求数据来源ღ★◈◈：搜狐科技ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：SEMIღ★◈◈，西南证券整理MOS逻辑芯片,27%模拟芯片, 23%分立器件,16%图像传感器, 17%传感器,5%存储,8%微控制逻辑芯片,10%8英寸晶圆主要优势200mm晶圆独特优势8英寸晶圆供不应求八英寸晶圆供不应求ღ★◈◈，世界先进和联电同时爆出产能全满随着个人电脑及智慧型手机市场进入旺季ღ★◈◈，加上先进驾驶辅助系统（ADAS）及自驾车ღ★◈◈、物联网及工业4.0等新蓝海市场进入成长爆发期ღ★◈◈，带动面板驱动ICღ★◈◈、微控制器（MCU）ღ★◈◈、电源管理IC（PMIC）ღ★◈◈、金氧半场效电晶体（MOSFET）等强劲需求ღ★◈◈，也让台积电ღ★◈◈、联电ღ★◈◈、世界先进的8寸晶圆代工产能满载到2018年年底ღ★◈◈，且订单能见度更已看到2019年上半年ღ★◈◈。

　　8英寸晶圆代工厂供不应求的主要原因数据来源ღ★◈◈：中时电子报ღ★◈◈，西南证券整理目录 一ღ★◈◈、全球半导体制造市场规模及竞争格局 二ღ★◈◈、半导体制造制程技术分析28纳米是生命周期相当长的节点先进制程技术之FinFET与GAA 代工第一梯队台积电和三星以及IDM第一梯队英特尔半导体制造推荐逻辑代工第二梯队ღ★◈◈：联华电子ღ★◈◈、格罗方德ღ★◈◈、中芯国际ღ★◈◈、Towerjazz 三ღ★◈◈、半导体制造全球巨头化合物半导体代工巨头之稳懋半导体和三安光电全球半导体制造市场及行业格局中国半导体制造行业情况先进制程技术之FD-SOI 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 0 100 200 300 400 500 600 21中国半导体销售额（十亿美元）其他区域半导体销售额（十亿美元）中国占全球的比例中国将承接第三次全球半导体产业转移长期以来ღ★◈◈，中国一直是电子产品生产的集中地ღ★◈◈，因而也是全世界最大的半导体产品消费国家ღ★◈◈。

　　中国集成电路市场近年来一直在快速增长ღ★◈◈，且随着国内5G通信ღ★◈◈、物联网等前沿应用领域快速成熟ღ★◈◈，国内集成电路市场需求将进一步提升ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：HISღ★◈◈，西南证券整理2010-2025中国集成电路市场结构中国集成电路市场结构晶圆代工产能分布 中国晶圆代工产能分布根据SEMI数据显示ღ★◈◈，中国前端晶圆厂产能今年将增长至全球半导体晶圆厂产能的16%ღ★◈◈，到2020年ღ★◈◈，这一份额将增加到20%ღ★◈◈。

　　受跨国公司和国内公司存储和代工项目的推动ღ★◈◈，中国将在2020年的晶圆厂投资将以超过200亿美元的支出ღ★◈◈，超越世界其他地区bifa必发ღ★◈◈，占据首位ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：SEMIღ★◈◈，西南证券整理中国晶圆代工产能分布示意图 2014年中国成立大基金以来ღ★◈◈，促进了中国集成电路供应链的迅速增长ღ★◈◈，目前已成为全球半导体进口最大的国家市场ღ★◈◈。

　　SEMI指出ღ★◈◈，目前中国正在进行或计划开展25个新的晶圆厂建设项目ღ★◈◈，代工厂ღ★◈◈、DRAM和3DNAND是中国晶圆厂投资和新产能的首要部分ღ★◈◈。

　　2013年中国晶圆制造产业ღ★◈◈：出现“两头在外”现象中国晶圆制造两头在外 2013年中国晶圆制造产业规模601亿元ღ★◈◈，其中Foundry和IDM比例接近1:1ღ★◈◈，各为300亿元左右ღ★◈◈。

　　进一步国内晶圆Foundry公司设计公司来源ღ★◈◈：114亿国内本土设计公司ღ★◈◈，134亿元国外设计公司ღ★◈◈。

　　华润微电子认为我国半导体制造出现“两头在外”的现象ღ★◈◈：2013年中国本土晶圆代工缺口为209亿元ღ★◈◈，这部分是依靠海外代工ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理2017年中国晶圆制造产业ღ★◈◈：“两头在外”现象更显著 2017年ღ★◈◈：晶圆代工的规模440亿元ღ★◈◈，其中本土代工规模370亿元（比2013年增加49%）ღ★◈◈，外资晶圆代工规模70亿元ღ★◈◈。

　　2017年本土设计公司产品对晶圆产值需求671亿元ღ★◈◈，实际本土晶圆代工营收190亿元ღ★◈◈，满足率28.3%ღ★◈◈，比2013年下降了20%ღ★◈◈。

　　2017年国内10大设计公司中ღ★◈◈，除了智芯微电子和士兰微用国内代工ღ★◈◈，其他8家都在使用海外代工ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理中国晶圆制造两头在外中国功率器件前10大企业收入之和不及一家单设计公司功率半导体IDM企业功率半导体行业ღ★◈◈，容易出现IDM公司ღ★◈◈，都是以IDM公司在运作ღ★◈◈。

　　2017年中国功率器件半导体公司前十大的总规模（82亿）不及设计公司第二大企业（110亿）ღ★◈◈。

　　排名企业名称销售额（亿元） 1深圳市海思半导体有限公司361 2清华紫光展锐110 3深圳市中兴微电子技术有限公司76 4华大半导体有限公司52.1 5北京智芯微电子科技有限公司44.9 6深圳市汇顶科技股份有限公司38.7 7杭州士兰微电子股份有限公司31.8 8敦泰科技（深圳）有限公司28 9格科微电子（上海）有限公司25.2 10北京中星微电子有限公司20.5 排名企业名称销售额（亿元） 1吉林华微电子股份有限公司16.3 2扬州扬杰电子科技股份有限公司14.6 3苏州固锝电子股份有限公司10.1 4无锡华润华晶微电子有限公司9.4 5瑞能半导体有限公司6.9 6常州银河世纪微电子股份有限公司6.1 7无锡新洁能股份有限公司5 8杭州立昂微电子股份有限公司4.61 9北京燕东微电子有限公司4.56 10深圳深爱半导体股份有限公司4.4 数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理2017年中国十大集成电路设计企业2017年中国半导体行业功率器件十强企业中国市场需要强大的产品公司（设计公司与IDM）中国集成电路市场结构中国集成电路自给率持续提高ღ★◈◈：2017年为10%ღ★◈◈，预测2025年有望提升至18.8%ღ★◈◈。

　　2010-2025中国集成电路市场结构数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理国内晶圆代工厂产能与国内集成电路需求之间的匹配度国内产能需求匹配度华润微电子认为ღ★◈◈，国内集成电路制造产能（370亿元）和国内设计公司需求代工规模（670亿元）不匹配ღ★◈◈，其中国内设计公司在国内晶圆厂代工190亿元ღ★◈◈，差距仍大ღ★◈◈。

　　Ⅰ 481亿元Ⅱ 190亿元Ⅲ 180亿元中国设计公司产品占外资晶圆代工营收481亿元主要产品为16nm及以下主流工艺或者0.13um-0.18um高性能模拟工艺中国设计公司产品占本土晶圆代工厂营收190亿元主要产品为特色工艺领域ღ★◈◈：BCD等模拟工艺ღ★◈◈、射频RFღ★◈◈、非挥发性储存器e-NVMღ★◈◈、功率器件等ღ★◈◈。

　　国外设计公司产品占本土晶圆代工厂营收180亿元主要产品为特色工艺领域ღ★◈◈：BCD等模拟工艺ღ★◈◈、射频RFღ★◈◈、非挥发性储存器e-NVMღ★◈◈、功率器件等ღ★◈◈。

　　目前国内晶圆代工厂的特色工艺同国外晶圆代工厂差别不大ღ★◈◈，基本能满足国内设计公司要求ღ★◈◈，同时也承接了大规模海外设计公司的需求ღ★◈◈。

　　国内晶圆代工厂难以满足国内设计公司对主流工艺（16nm及以下）和高性能模拟工艺的需求ღ★◈◈，2017年国内设计公司到外资晶圆代工厂代工规模达481亿元ღ★◈◈。

　　Ⅰ Ⅱ Ⅲ 中国设计公司晶圆代工需求481亿元中国本土晶圆代工规模180亿元2017年国内晶圆代工厂与国内集成电路需求之间的匹配度数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理中国晶圆代工需求占全球代工总需求比重日益提升 2017年中国IC设计公司对晶圆制造需求671亿元bifa必发ღ★◈◈，占全球代工规模3865亿元的17.4%ღ★◈◈，预测到2025年增长到30.5%ღ★◈◈。

　　根据IBS显示ღ★◈◈，2017年中国IC设计公司对晶圆制造需求约671亿元ღ★◈◈，占全球晶圆代工规模3865亿元的17.4%ღ★◈◈，到2025年时需求上升至30.5%ღ★◈◈。

　　国内需求日益提升中国IC设计公司对晶圆代工的要求逐渐向90nm以内节点发展国内设计企业发展趋势中国IC设计公司对晶圆代工的要求逐渐向90nm以内节点发展ღ★◈◈。

　　2017年ღ★◈◈，设计公司采用0.13um节点占比53%ღ★◈◈，2018年90nm及以下节点制程的需求将超过0.13um以上ღ★◈◈，至2025年中国设计公司70%会用到90nm以内ღ★◈◈。

　　0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2025≥0.25um0.18/0.15um0.13um90nm65nm45/40nm28nm20nm16/14nm10nm7nm≤5nm2010-2025中国集成电路设计对晶圆制造工艺的需求（亿元） 数据来源ღ★◈◈：IBSღ★◈◈，西南证券整理中国半导体产业面临的挑战与机遇制程缩小成本增加随着制程节点的缩小和工艺精度的提高ღ★◈◈，集成电路设计产品的设计成本迅速增加ღ★◈◈，10nm的设计成本约为28nm的4.5倍ღ★◈◈，并且对产品销售规模的要求也同步提升（销售规模需要超过设计成本的10倍）ღ★◈◈，同时开发风险也随之增加ღ★◈◈。

　　以28nm长寿命周期的技术节点来评测ღ★◈◈，逻辑集成电路设计企业的规模至少要在6.3亿美金（43.2亿人民币以上）ღ★◈◈，相当于2017年中国涉及企业的第六大bifa必发ღ★◈◈。

　　各技术节点的设计成本（亿美元） 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.065nm 45/40nm 28nm 16/14nm 10nm 7nm 5nm各技术节点的客户Profile对比（美元） 数据来源ღ★◈◈：华润微电子ღ★◈◈，西南证券整理做大做强中国集成电路产业链中国集成电路政策支持 2014年6月24日bifa必发ღ★◈◈，国家集成电路推进纲要发布ღ★◈◈；2014年9月24日ღ★◈◈，国家集成电路产业投资基金正式设立ღ★◈◈。

　　到2020年ღ★◈◈，集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小ღ★◈◈，全行业销售收入年均增速超过20%ღ★◈◈，企业可持续发展能力大幅增强ღ★◈◈。

　　移动智能终端ღ★◈◈、网络通信ღ★◈◈、云计算ღ★◈◈、物联网ღ★◈◈、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平ღ★◈◈，产业生态体系初步形成ღ★◈◈。

　　16/14nm制造工艺实现规模量产ღ★◈◈，封装测试技术达到国际领先水平ღ★◈◈，关键装备和材料进入国际采购体系ღ★◈◈，基本建成技术先进ღ★◈◈、安全可靠的集成电路产业体系ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：百度百科ღ★◈◈，西南证券整理《国家集成电路产业发展推进纲要》规划目标中国大陆将成为全球新建晶圆厂最积极的地区新建晶圆厂中国牵头中国大陆晶圆建厂高峰到来ღ★◈◈。

　　根据国际半导体协会（SEMI）所发布的近两年全球晶圆厂预测报告显示ღ★◈◈，2016至2017年间ღ★◈◈，综合8英寸ღ★◈◈、12英寸厂来看ღ★◈◈，确定新建的晶圆厂就有19座ღ★◈◈，其中大陆就占了10座ღ★◈◈。

　　SEMI更预估2017年到2020年的四年间ღ★◈◈，全球预计新建62条晶圆加工产线座新晶圆厂好神途ღ★◈◈，成为全球新建晶圆厂最积极的地区ღ★◈◈，整个投资计划占全球新建晶圆厂的42%ღ★◈◈，成为全球新建投资最大的地区ღ★◈◈。

　　2017-2020全球规划建设晶圆厂数量6 5 3 111 2 13 3 1 00 2 1 6 11 22 0 111 4 22 1 00 2 4 6 8 10 12 14中国美国台湾东南亚欧洲与中东日本韩国2017E 2018E 2019E 2020E国内在建晶圆产线数据来源ღ★◈◈：中国产业信息网ღ★◈◈，西南证券整理 0 20 40 60 80 100 120 20148日本和欧洲半导体公司资本支出（亿美元）中国半导体公司资本支出（亿美元）中国半导体资本支出2018年中国半导体企业资本支出预计将超越欧洲和日本 ICInsights预测ღ★◈◈，2018年总部位于中国的半导体公司资本支出将达到110亿美元ღ★◈◈，占全球半导体总资本支出1035亿美元的10.6%ღ★◈◈，这一数字将超过总部在日本和欧洲的半导体公司的资本支出ღ★◈◈。

　　2005年全球半导体资本支出占比为8%ღ★◈◈，预计在2018年仅占全球支出的4%ღ★◈◈，到2022年这一数字降为3%ღ★◈◈。

　　日本一些半导体公司也已经转型为fab-lite商业模式ღ★◈◈，因此大大降低了在新晶圆厂和设备上的投资ღ★◈◈。

　　预计日本半导体公司在2018年占半导体行业资本支出总额的6%ღ★◈◈，比2005年的22%的大幅下降ღ★◈◈。

　　中国半导体公司资本支出与日本&欧洲半导体公司比较数据来源ღ★◈◈：ICInsightsღ★◈◈，西南证券整理总部位于中国的纯晶圆代工厂中芯国际已经在相当长时间内成为主要半导体行业资本支出者之一ღ★◈◈，另外还有四家中国公司预计将成为今年重要的半导体行业资本支出者ღ★◈◈，包括下一代存储器供应商将在2018年和2019年花费大量资金购买设备并扩建新的晶圆厂ღ★◈◈。

　　ICInsights认为ღ★◈◈，至少在未来几年内ღ★◈◈，中国在亚太半导体行业的资本支出份额将保持在60%以上ღ★◈◈。

　　目录 一ღ★◈◈、全球半导体制造市场规模及竞争格局 二ღ★◈◈、半导体制造制程技术分析28纳米是生命周期相当长的节点先进制程技术之FinFET与GAA 代工第一梯队台积电和三星以及IDM第一梯队英特尔半导体制造推荐逻辑代工第二梯队ღ★◈◈：联华电子ღ★◈◈、格罗方德ღ★◈◈、中芯国际ღ★◈◈、Towerjazz 三ღ★◈◈、半导体制造全球巨头化合物半导体代工巨头之稳懋半导体和三安光电全球半导体制造市场及行业格局中国半导体制造行业情况先进制程技术之FD-SOI 28纳米制程两大技术工艺ღ★◈◈：PolySiON和HKMG 28 纳米两大技术 28纳米制程工艺主要分为多晶硅栅+氮氧化硅绝缘层栅极结构工艺（Poly/SiON工艺）和金属栅极+高介电常数绝缘层（High-k）栅结构工艺（HKMG工艺）ღ★◈◈。

　　HKMG工艺的优点是大幅减小漏电量ღ★◈◈，降低晶体管的关键尺寸从而提升性能ღ★◈◈，但是工艺相对复杂ღ★◈◈，成本与Poly/SiON工艺相比较高ღ★◈◈。

　　中芯国际自身的28nm产品规格目前处在Poly/SiON的较低端技术ღ★◈◈，相当于台积电的28LP技术ღ★◈◈，已投入量产ღ★◈◈；高端的28nm HKMG制程良率之前则不达预期ღ★◈◈，目前正在加速研发中ღ★◈◈，不久之后将实现量产ღ★◈◈。

　　28纳米两大技术工艺ღ★◈◈：PolySiON和HKMG 28纳米Poly/SiON和HKMG性能与成本对比数据来源ღ★◈◈：中国市场情报中心ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：拓墣产业研究所ღ★◈◈，西南证券整理28纳米工艺生命周期较长ღ★◈◈，市场空间较大28 纳米性能优势28纳米性能优势40nm和28nm工艺技术实现同样性能的静态功耗比较在成本几乎相同的情况下ღ★◈◈，使用28纳米工艺制程可以给产品带来更加良好的性能优势ღ★◈◈。

　　例如与40纳米工艺相比ღ★◈◈，28纳米栅密度更高ღ★◈◈、晶体管的速度提升了约50%ღ★◈◈，每次开关时的能耗则减小了50%ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：赛迪顾问ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：Xilinxღ★◈◈，西南证券整理28纳米工艺生命周期较长ღ★◈◈，市场空间较大28 纳米生命周期A9(40G)和Krait(28LP)功耗-温度曲线nm制程的智能手机处理器ღ★◈◈，在高通白皮书中给出的对比图中ღ★◈◈，Krait对比NVIDIA采用40nmLPG混合工艺的Kal-Elღ★◈◈，Krait架构处理器可以借助更好的温度曲线维持更高的性能ღ★◈◈。

　　高通对于制造工艺的态度是ღ★◈◈，40nm G晶体管只有在全程高频时才有意义ღ★◈◈，其余多余情况下纯LP工艺晶体管三个更有优势ღ★◈◈。

　　随着14纳米及以下制程的成熟ღ★◈◈，2018-2020年28纳米市场规模将出现小幅下滑ღ★◈◈，但需求量依然保持在400万片/年以上的规模ღ★◈◈； 28nm工艺目前主要应用于手机应用处理器和基带ღ★◈◈，未来应用方向呈多元化分散的趋势ღ★◈◈。

　　28nm制程广泛应用于手机应用处理器和基带ღ★◈◈，消费电子（DTVღ★◈◈、OTT等）ღ★◈◈，FPGAღ★◈◈，GIS等ღ★◈◈。

　　据赛迪顾问统计ღ★◈◈，2015-2016年手机应用处理器和基带应用占比达65%ღ★◈◈，而预计未来四年该领域应用将迅速降低至8%ღ★◈◈，消费电子ღ★◈◈、RFbifa必发ღ★◈◈、GISღ★◈◈、混合信号等领域则各自占据16%左右ღ★◈◈，应用领域呈分散化现象ღ★◈◈。

　　28nm制程技术下游应用市场变化0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% -20182019-2020混合信号FPGA图形传感器ISPASIC手机AP及基带射频微控制器消费电子数据来源ღ★◈◈：赛迪顾问ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：赛迪顾问ღ★◈◈，西南证券整理28纳米市场需求及ASP情况28 纳米产品单价2017年全球28nm制程产值占比（按企业划分） 根据拓墣产业研究院统计ღ★◈◈，2017年全球28nm产值达到110亿美元ღ★◈◈，占全球先进制程代工(包含28nm以下)的40%ღ★◈◈。

　　台积电28nm制程量产至今已经7年ღ★◈◈，过程中累积了丰富的制程经验及客户关系ღ★◈◈，加上设备的折旧已接近完毕ღ★◈◈，台积电28nm晶圆的ASP不断下降ღ★◈◈，形成强大的成本优势来维护行业地位ღ★◈◈，2010年Q3时28纳米硅片ASP为9000美元ღ★◈◈，到2017Q2已降为3300美元ღ★◈◈，下降幅度超63%ღ★◈◈，预计到2019年底将进一步降至2400美元ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：中芯国际ღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：西南证券中芯国际28纳米工艺核心生产线ღ★◈◈：中芯北方中芯北方成立于2013年7月ღ★◈◈，是中芯国际与北京市政府共同投资设立的12英寸先进制程集成电路制造厂ღ★◈◈。

　　高通骁龙800采用台积电的28nm HPMHKMG标准ღ★◈◈，高通MSM8960和联发科四核芯片MT6589T芯片使用的是相对较差的28nm LP工艺ღ★◈◈；英特尔以技术领先为导向ღ★◈◈，最先使用HKMG+Gate-Last工艺ღ★◈◈，最先量产3D晶体管ღ★◈◈，其制程领先对手可以按代来计算ღ★◈◈。

　　但是英特尔并不是专做晶圆代工的企业ღ★◈◈，所以在产能和市场占有率方面比较低ღ★◈◈；三星较早采用HKMG工艺ღ★◈◈，在业界进入HKMG时代之初ღ★◈◈，又秘密研发后栅极工艺ღ★◈◈。

　　三星自家的Exyons5系列芯片和苹果的A7都是采用的此种工艺ღ★◈◈；格罗方德于2013年第四季度实现28纳米工艺的量产ღ★◈◈，2014年成为继台积电之后28纳米工艺产能最大的晶圆代工厂ღ★◈◈，产能达到40000片/月ღ★◈◈；联电在2014年进行量产28纳米ღ★◈◈，目前牢牢占据超过8%的市场份额ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：西南证券中芯国际28nm 差距中芯国际与其他代工厂在28纳米节点量产时间差距 28nm制程技术是台积电历史上的一个转折点ღ★◈◈，当时三星与格罗方德同时选择了先闸极(Gate-first)方案ღ★◈◈，而台积电独自选择了后闸极（Gate-last）方案ღ★◈◈，2011年第四季度ღ★◈◈，台积电首先实现了28纳米全世代制程工艺的量产ღ★◈◈；格罗方德成立于2009年3月ღ★◈◈，是从AMD公司亏损后拆分出来的晶圆厂与阿布达比创投基金（A德州仪器C）合资成立ღ★◈◈，A德州仪器C持续投入高额资本在先进制程的研发上ღ★◈◈，但是进度仍落后于台积电ღ★◈◈，直到2012下半年才正式量产28纳米ღ★◈◈； 2013年ღ★◈◈，联电成功开发28纳米PolySiON制程技术ღ★◈◈，并通过客户产品验证逐步导入量产ღ★◈◈。

　　2015年ღ★◈◈，成功开发28纳米高效能精简型（HPC+）制程技术ღ★◈◈，提供更低的漏电流及耗电ღ★◈◈，并导入客户产品试产ღ★◈◈。

　　全球四大晶圆厂28纳米量产时间数据来源ღ★◈◈：各公司官网ღ★◈◈，西南证券整理目录 一ღ★◈◈、全球半导体制造市场规模及竞争格局 二ღ★◈◈、半导体制造制程技术分析28纳米是生命周期相当长的节点先进制程技术之FinFET与GAA 代工第一梯队台积电和三星以及IDM第一梯队英特尔半导体制造推荐逻辑代工第二梯队ღ★◈◈：联华电子ღ★◈◈、格罗方德ღ★◈◈、中芯国际ღ★◈◈、Towerjazz 三好神途ღ★◈◈、半导体制造全球巨头化合物半导体代工巨头之稳懋半导体和三安光电全球半导体制造市场及行业格局中国半导体制造行业情况先进制程技术之FD-SOI 逻辑器件ღ★◈◈、存储芯片的制程推进情况集成电路制程推进数据来源ღ★◈◈：ASMLღ★◈◈，西南证券整理不同制程技术性能功耗和成本优势比较由于制程的减小ღ★◈◈，单位面积容纳的晶体管数目越多ღ★◈◈，因此运算速度大大提高ღ★◈◈，同样ღ★◈◈，缩减晶体管之间的距离之后ღ★◈◈，晶体管之间的电容也会更低ღ★◈◈，由于晶体管在切换电子信号时的动态功率消耗与电容成正比ღ★◈◈，因此ღ★◈◈，制程越低功耗越低好神途ღ★◈◈。

　　制程越低ღ★◈◈，每个晶体管所占面积也越小ღ★◈◈，晶体管集成度也越高ღ★◈◈，当制程从22纳米推进至14纳米时ღ★◈◈，由于利用了先进的双重图案工艺ღ★◈◈，每个晶体管所占面积得到了超线纳米及以下制程由于掩模次数较多会带来成本上的提升ღ★◈◈，但是从性价比角度上看ღ★◈◈，制程的缩减还是值得的ღ★◈◈。

　　不同制程技术性能功耗比较不同制程技术成本优势比较数据来源ღ★◈◈：英特尔ღ★◈◈，西南证券整理独特优势制程推进晶圆制程推进带来晶粒尺寸和耗电量的大幅减小独特优势制程推进不同技术的产品使用耗电比较不同技术的产品晶粒大小比较数据来源ღ★◈◈：台积电ღ★◈◈，西南证券整理1 0.53 0.48 0.25 0.11 0.0680.04855nm 45nm 40nm 28nm 16/12nmFFC10nm 7nm线宽越小ღ★◈◈，晶粒越小线宽越小ღ★◈◈，晶粒越小根据台积电产品数据ღ★◈◈，7nm产品的晶粒大小只有28纳米晶粒的五分之一ღ★◈◈，只有40nm晶粒的十分之一ღ★◈◈，因此ღ★◈◈，制程的推进大大减小了晶粒尺寸大小ღ★◈◈，进一步提高集成度ღ★◈◈；由于晶粒减小带来的另一大优势是耗电量的减小ღ★◈◈，7nm芯片的耗电量只有55nm低功耗产品的二十五分之一ღ★◈◈，只有16/12nm FFC耗电量的一半ღ★◈◈，大大提高了手机等电子产品的续航能力ღ★◈◈。

　　平面型场效应晶体管中的栅极限制或允许电流流动数据来源ღ★◈◈：Lam Research好神途ღ★◈◈，西南证券整理FET缩放挑战缩放挑战短沟道效应当栅极长度过短时ღ★◈◈，就会出现短沟道效应（如漏电流） 经过多代产品的发展ღ★◈◈，如今可以通过缩小栅极长度(L)和施加应力来提高沟道迁移率ღ★◈◈，从而提高开关速度和晶体管性能ღ★◈◈。

　　当晶体管的尺寸缩小到小于10nm时会产生量子效应ღ★◈◈，这时晶体管的特性将很难控制ღ★◈◈，即使关闭电流ღ★◈◈，源和漏之间仍可能出现电流泄漏ღ★◈◈。

　　这一问题和其他技术挑战使得芯片的生产难度就会成倍增长ღ★◈◈，因此工程师们开始考虑替代性晶体管设计ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理制程扩展瓶颈RC 延迟RC延迟——制程向下扩展的主要瓶颈 R=电阻ღ★◈◈，即电流通过导电材料时的难度ღ★◈◈；C=电容ღ★◈◈，即绝缘材料保持电荷的程度ღ★◈◈。

　　集成电路互连电阻随制程推进大幅增加数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理逻辑和存储器芯片中的晶体管通过金属布线彼此电连接并与芯片的其他区域电连接ღ★◈◈。

　　在对价格敏感的DRAM制造中ღ★◈◈，必须积极地控制成本ღ★◈◈，因此缩放的重点是从现有材料和设计中逐渐获得更好的性能ღ★◈◈。

　　FinFET是解决20纳米及以下制程电流泄露问题的核心技术先进制程FinFET 结构重新控制沟道电流的一种方法就是将沟道提升到硅平面以上ღ★◈◈，从而形成“鳍”ღ★◈◈，也就是FinFET的设计特征ღ★◈◈。

　　平面结构FET和3DFinFET对比示意图数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理FINFET加工工艺及关键工艺挑战目前尖端的技术使用自对准二重图案成形技术(SADP)和自对准四重图案成形技术(SAQP)创建鳍结构ღ★◈◈。

　　一个关键的步骤就是用低电阻率的导电材料（如钨）填充栅极ღ★◈◈，随着结构越来越窄ღ★◈◈，钨金属的沉积容易留下孔洞ღ★◈◈。

　　Double Patterning光刻工艺流程FinFET结构的一些关键工艺挑战FinFET 结构工艺挑战数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理22纳米和14纳米FINFET结构对比 14纳米技术在维度标度方面比22纳米更出色ღ★◈◈。

　　改进的晶体管所需沟道更少ღ★◈◈，所以可以进一步提高密度ღ★◈◈，而SRAM单元大小几乎只有22纳米晶体管中的一半面积ღ★◈◈。

　　根据因特尔数据ღ★◈◈，22纳米工艺的Fin的高度为34纳米ღ★◈◈，Fin之间的间距pitch为60纳米ღ★◈◈。

　　当制程缩减为14纳米时ღ★◈◈，Fin的高度提升至42纳米ღ★◈◈，pitch缩减为42纳米ღ★◈◈，这对工艺要求带来了更高的要求ღ★◈◈。

　　22纳米和14纳米Fin的尺寸比较示意图22纳米和14纳米Fin的实物示意图22nm VS 14nm 结构对比数据来源ღ★◈◈：英特尔ღ★◈◈，西南证券整理英特尔ღ★◈◈、台积电ღ★◈◈、三星14/16纳米的区别英特尔台积电三星FinFET比较从半导体分析厂商Linley Group与系统还原工程与分析厂商Techinsights实际分析的结果ღ★◈◈，包含英特尔ღ★◈◈、台积电与三星在14/16纳米实际线宽其实都没达到其所称的制程数字ღ★◈◈，台积电16纳米制程实际测量最小线纳米FinFETPlus线纳米ღ★◈◈，英特尔14纳米制程在两家机构测量结果分别为20纳米跟24纳米ღ★◈◈；而三星14纳米制程电子显微镜图相较起来ღ★◈◈，和英特尔14纳米制程还比较相近ღ★◈◈，加以Ashraf Eassa用台积电宣称16纳米FinFETPlus能比三星最佳的14纳米技术在相同功率下ღ★◈◈，效能能比三星提升10%来推测ღ★◈◈，台积电16纳米FinFETPlus的晶体管结构应与三星相差不远ღ★◈◈，甚至鳍片(fin)会更加细长好神途ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：Techinsightsღ★◈◈，西南证券整理英特尔22nm和14nm FinFET实物图三星14纳米制程电子显微镜图相数据来源ღ★◈◈：英特尔ღ★◈◈，西南证券整理英特尔ღ★◈◈、台积电ღ★◈◈、三星16/14nm FinFET比较数据来源ღ★◈◈：The Motley Foolღ★◈◈，西南证券整理双重图案技术用来增加一倍图案密度双重图案光刻技术最简单的多重图案工艺是双重图案ღ★◈◈，它将特征密度提高了两倍ღ★◈◈。

　　普通光刻技术双重图案技术数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理自对准的双重图案技术多重图案光刻技术自对准双重图案(SADP)技术是通过沉积和刻蚀工艺在心轴侧壁上形成的间隔物ღ★◈◈。

　　然后通过一个额外的刻蚀步骤移除心轴ღ★◈◈，使用间隔物来定义所需的最终结构ღ★◈◈，因此特征密度增加了一倍ღ★◈◈。

　　SADP技术主要用于FinFET技术中的鳍片形成ღ★◈◈、线的互连以及存储设备中的位线/字线的形成ღ★◈◈，其关键的优点在于避免了在LELE期间时可能发生的掩模不对齐ღ★◈◈。

　　双重图案技术中的自对准间隔技术双重图案技术中的自对准间隔技术将SADP加倍可以得到四重图案化工艺(SAQP)ღ★◈◈。

　　193nm浸没式光刻的SADP可以实现~20nm的半间距分辨率ღ★◈◈，但是SAQP可以实现~10nm的半间距分辨率ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理光刻设备技术变迁芯片追求更快的处理速度ღ★◈◈，需要缩短晶体管内部导电沟道的长度ღ★◈◈，而光刻设备的分辨率决定了IC的最小线宽ღ★◈◈。

　　因而ღ★◈◈，光刻机产品的升级就势必要往更小分辨率水平上发展,光刻机演进过程是随着光源改进和工艺创新而不断发展的ღ★◈◈。

　　根据所用光源改进和工艺创新ღ★◈◈，光刻机经历了5代产品发展ღ★◈◈，每次光源的改进都显著提升了光刻机所能实现的最小工艺节点ღ★◈◈。

　　光源波长（nm)对应设备最小工艺节点（nm）说明第一代DUV g-line 436 接触式光刻机800-250易受污染ღ★◈◈，掩膜板寿命短接近式光刻机800-250成像精度不高第二代i-line 365 接触式光刻机800-250易受污染ღ★◈◈，掩膜板寿命短接近式光刻机800-250成像精度不高第三代KrF 248扫描投影式光刻机180-130 采用投影式光刻机ღ★◈◈，大大增加掩膜板寿命第四代ArF 193 步进扫描投影光刻机130-65最具代表性的一代光刻机好神途ღ★◈◈，但仍面临45nm制程下的分辨率问题浸没式步进扫描投影光刻机45-22 第五代EUV 13.5极紫外光刻机22-7成本过高ღ★◈◈，技术突破困难光刻机技术变迁数据来源ღ★◈◈：阿斯麦ღ★◈◈，西南证券整理光刻设备技术变迁 1970s中期以前主要采用的是接触式光刻机ღ★◈◈，分辨率在微米级ღ★◈◈。

　　1986年ASML首先推出步进式扫描投影光刻机ღ★◈◈，实现了光刻过程中掩模和硅片的同步移动ღ★◈◈，突破了以往硅片的静止状态ღ★◈◈，将芯片的制程和生产效率提升一个台阶ღ★◈◈。

　　双工作台ღ★◈◈、沉浸式光刻等新型光刻技术的创新与发展也在不断提升光刻机的工艺制程水平ღ★◈◈，双工作台使得光刻机的生产效率提升大约35%ღ★◈◈。

　　ASML于2007年成功推出第一台浸没式光刻机ღ★◈◈，这也成为ASML全面超越尼康ღ★◈◈、佳能的关键转折点ღ★◈◈。

　　光刻机技术变迁数据来源ღ★◈◈：西南证券EUV是解决7纳米及以下制程的关键光刻工艺7纳米制程EUV技术数据来源ღ★◈◈：ASMLღ★◈◈，西南证券整理 EUV光刻机可以极大地提高了光刻工艺的效率ღ★◈◈，同样在7纳米工艺环节下ღ★◈◈，使用浸没式光刻机需要33个掩膜版ღ★◈◈，进行33次光刻步骤ღ★◈◈，59-65次覆盖度量工艺ღ★◈◈，但是使用EUV光刻技术ღ★◈◈，只需要9个掩膜版ღ★◈◈，进行9次光刻步骤ღ★◈◈，12次覆盖度量工艺ღ★◈◈。

　　GAA晶体管将是未来最有可能突破7nm以下FinFET工艺的候选技术 FinFET架构延续了摩尔定律ღ★◈◈，目前的设计已经扩展到10nm技术节点ღ★◈◈。

　　未来的晶体管结构可能采用新的鳍材料或“全包覆栅极”设计数据来源ღ★◈◈：Lam Researchღ★◈◈，西南证券整理7纳米以下全包覆栅极GAA晶体管将是未来最有可能突破7nm以下FinFET工艺的候选技术7纳米以下GAA 晶体管 GAA（环绕栅极）相比FinFET三栅极设计ღ★◈◈，将重新设计晶体管底层结构ღ★◈◈，克服当前技术的物理ღ★◈◈、性能极限ღ★◈◈，增强栅极控制ღ★◈◈，性能大大提升ღ★◈◈。

　　GAA晶体管在通道的所有四个侧面都有一个栅极ღ★◈◈，用于克服FinFET的物理缩放比例和性能限制ღ★◈◈，包括电源电压ღ★◈◈。

　　自2002年以来ღ★◈◈，三星专有的GAA技术被称为多通道FET（MBCFET）ღ★◈◈，使用纳米片器件来增强栅极控制ღ★◈◈，显着提高晶体管的性能ღ★◈◈。

　　MBCFET属于水平沟道栅极环绕技术(Horizontal gate-all-aroundღ★◈◈，简称水平GAA)的一种ღ★◈◈，三星是采用纳米板片形状的鳍片ღ★◈◈，有些厂商则倾向横截面为圆形纳米线形状的鳍片ღ★◈◈，均属于水平GAAღ★◈◈，其它的变体还包括六角形鳍片ღ★◈◈，纳米环形鳍片等ღ★◈◈。

　　三星规划是在2020年开始在3nm节点量产GAA即MCBFET技术ღ★◈◈，但Gartner代工厂研究副总裁Samuel Wang预计ღ★◈◈，三星将在2022年左右正式量产GAA晶体管ღ★◈◈，不过看起来进展速度比预期更快ღ★◈◈。

　　三种类型的场效应管结构对比数据来源ღ★◈◈：三星电子ღ★◈◈，西南证券整理西南电子目录 一ღ★◈◈、全球半导体制造市场规模及竞争格局 二ღ★◈◈、半导体制造制程技术分析28纳米是生命周期相当长的节点先进制程技术之FinFET与GAA 代工第一梯队台积电和三星以及IDM第一梯队英特尔半导体制造推荐逻辑代工第二梯队ღ★◈◈：联华电子ღ★◈◈、格罗方德ღ★◈◈、中芯国际ღ★◈◈、Towerjazz 三ღ★◈◈、半导体制造全球巨头化合物半导体代工巨头之稳懋半导体和三安光电全球半导体制造市场及行业格局中国半导体制造行业情况先进制程技术之FD-SOI FD-SOI-利用埋氧层降低泄漏电流 2010年后ღ★◈◈，持续数十年的Bulk CMOS工艺技术在20nm走到尽头ღ★◈◈。

　　早在1999年ღ★◈◈，胡正明教授提出两种可行方案ღ★◈◈：一是立体型结构的FinFET晶体管ღ★◈◈，另外一种是基于SOI的超薄绝缘层上硅体技术(UTB-SOIღ★◈◈，FD-SOI晶体管技术)ღ★◈◈； SOI特点是特殊材料ღ★◈◈、普通工艺ღ★◈◈。

　　FD-SOI是一种平面工艺技术ღ★◈◈，相对于Bulk CMOS主要多了一层叫做埋氧层的超薄绝缘层位于基硅顶部ღ★◈◈，用于形成一个超薄的晶体管通道ღ★◈◈，由于通道非常薄ღ★◈◈，所以没有必要掺杂通道ღ★◈◈，从而使晶体管完全耗尽ღ★◈◈。

　　局部浸没法示意图数据来源ღ★◈◈：意法半导体ღ★◈◈，西南证券整理先进制程FD-SOI 结构FD-SOI-利用埋氧层降低泄漏电流有一个前栅极整合工艺ღ★◈◈，在N型金属氧化物半导体和P型金属氧化物半导体区域各有一个双凸源极/汲极ღ★◈◈。

　　栅极下有一个完全耗尽通道区域ღ★◈◈，并由绝缘氧化层与体分隔开来ღ★◈◈，是全耗尽绝缘硅中电流容量及功耗大量降低的原因ღ★◈◈。

　　氧化层隔离了基体ღ★◈◈，也就是全耗尽绝缘硅晶体管的背栅极ღ★◈◈，这个背栅极可以发挥潜在性能ღ★◈◈，动态地控制N型金属氧化物半导体及P型金属氧化物半导体晶体管的阈值电压ღ★◈◈。

　　格罗方德FD-SOI投射电子显微镜图像NMOSPMOS 数据来源ღ★◈◈：格罗方德ღ★◈◈，西南证券整理先进制程FD-SOI 结构FD-SOI硅片基本结构及Smart Cut工艺适用于FD-SOI应用的Smart Cut工艺数据来源ღ★◈◈：Soitecbifa必发ღ★◈◈，西南证券整理 FD-SOI使晶体管能够以完全耗尽模式工作ღ★◈◈，与部分耗尽模式（部分耗尽SOIღ★◈◈，PD-SOI）或批量技术相比ღ★◈◈，这具有许多优势ღ★◈◈。

　　要在300mm直径的晶圆面积上制作厚度规格只有11+/- 1个原子层的单晶硅层将会是一件十分困难事情ღ★◈◈，目前制造FD-SOI晶圆主流工艺是著名的Smart Cut工艺ღ★◈◈，晶圆A首先要经过一次氧化步骤ღ★◈◈，接着是高剂量的离子注入ღ★◈◈，在其氧化表面的近下方产生一个“薄弱”层ღ★◈◈。

　　之后ღ★◈◈，在品圆A的“薄弱”层上实现与晶圆B的精确剥离ღ★◈◈，而形成具有SOI结构的新晶圆ღ★◈◈，最后经过其他抛光工艺步骤后使其顶部硅薄层达到所需的规格厚度ღ★◈◈。

　　FD-SOI硅片基本结构先进制程FD-SOI 结构FD-SOI的应用级优势数据来源ღ★◈◈：Soitecღ★◈◈，西南证券整理FD-SOI 结构应用级优势FD-SOI适用于那些需要在功耗ღ★◈◈、性能和成本中进行更加平衡考虑的应用 FinFET是包含重要数字内容的超高性能应用的最佳选择ღ★◈◈，比如高性能计算ღ★◈◈，服务器或高端智能手机应用处理器ღ★◈◈；FD-SOI适用于那些需要在功耗ღ★◈◈、性能和成本中进行更加平衡考虑的应用ღ★◈◈。

　　2015年7月23日ღ★◈◈，格罗方德推出22FDX技术平台ღ★◈◈，这是业界第一个22纳米FD-SOI平台ღ★◈◈。

　　22nm FD-SOI晶体管技术能够以28nm平面技术的成本ღ★◈◈，提供与FinFET类似的性能和能效ღ★◈◈，并且相比28nm可降低功耗最高达70%ღ★◈◈。

　　Bulk CMOSღ★◈◈、FinFET和FD-SOI应用场景数据来源ღ★◈◈：格罗方德ღ★◈◈，西南证券整理格芯22FDX 22nm FD-SOI工艺技术平台数据来源ღ★◈◈：格罗方德ღ★◈◈，西南证券整理FD-SOI 结构应用范围格罗方德格罗方德22FDX22nm FD-SOI平台 FinFET为高度数字化的最高性能设计提供了优势ღ★◈◈。

　　全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）为这些设计提供显著的低功耗ღ★◈◈、低成本和处理效率的优势ღ★◈◈，用于主流移动应用处理器ღ★◈◈、无线网络ღ★◈◈、物联网（IoT）ღ★◈◈、可穿戴设备和智能传感器ღ★◈◈。

　　22FDX和FinFET产品之间互相补充数据来源ღ★◈◈：格罗方德ღ★◈◈，西南证券整理正向和反向体偏压动态调整数据来源ღ★◈◈：格罗方德好神途ღ★◈◈，西南证券整理FD-SOI 技术平台动态体偏压提供了最佳性能和功耗的权衡 22FDX技术的设计重点是超过现有28nm工艺的性能和功耗目标ღ★◈◈。

　　相较于28nm HKMGღ★◈◈，基础22FDX制程可在相同频率下降低高达50%的功耗ღ★◈◈，或是在相同的总功耗下增快40%的性能ღ★◈◈。

　　此外ღ★◈◈，22FDX还可利用正向体偏压进一步优化ღ★◈◈，它可进一步降低功耗ღ★◈◈，或在加速运行模式下进一步提高速度ღ★◈◈。

　　这项独特的能力提供了与FinFET相当的性能以及可降至0.4伏特的低Vdd运行22FDX平台最显著的特征之一ღ★◈◈，在于它是为有效的体偏压而架构ღ★◈◈。

　　相较于28nm HKMGღ★◈◈，22FDX功耗更低ღ★◈◈、性能更高数据来源ღ★◈◈：格罗方德ღ★◈◈，西南证券整理动态体偏压优化功耗与性能数据来源ღ★◈◈：格罗方德ღ★◈◈，西南证券整理FD-SOI 结构动态体偏压FD-SOI制程ღ★◈◈：西方冷ღ★◈◈，东方热不过尽管FD-SOI号称有上述诸多优势ღ★◈◈，对于该制程的生产良率ღ★◈◈、专用晶圆片价格与供应来源稳定性ღ★◈◈，还有大量生产确切时程ღ★◈◈、整体技术支援生态系统完整性ღ★◈◈，产业界仍有诸多疑虑ღ★◈◈；因此虽然FD-SOI在欧洲有STღ★◈◈、恩智浦(NXP)等支持者ღ★◈◈，三星ღ★◈◈、GlobalFoundries等也分别积极推广自家FD-SOI代工业务ღ★◈◈，该技术在市场的讨论热度与能见度一直偏低ღ★◈◈，特别是在西方ღ★◈◈； 2017年2月ღ★◈◈，GlobalFoundries宣布投资100亿美元在中国大陆成都高新西区建立12寸晶圆厂(图2)ღ★◈◈，2018年开始营运的第一期生产线会是转移自该公司新加坡厂之为较成熟的180/130纳米制程ღ★◈◈，第二期为转移自其德国Dresden厂的22FDXFD-SOI制程生产线年开始营运ღ★◈◈。

　　Jones则认为ღ★◈◈，现有28纳米制程元件中ღ★◈◈，有九成都适合转向FD-SOI制程ღ★◈◈，其TAM规模在2018年估计达到171亿美元ღ★◈◈，到2025年甚至可达184亿美元ღ★◈◈。

　　数据来源ღ★◈◈：IBSღ★◈◈，西南证券整理22nm FD-SOI制程潜在市场规模预测（亿美元）每一技术节点所需的掩膜版数量数据来源ღ★◈◈：半导体科技ღ★◈◈，西南证券整理FD-SOI 制程市场规模14纳米FD-SOI晶圆成本比16/14纳米FinFET低了7.3% 16/14纳米FinFET与14纳米FD-SOI晶圆制造成本比较数据来源ღ★◈◈：集微网bifa必发ღ★◈◈，西南证券 14纳米FD-SOI晶圆成本比16/14纳米FinFET低了7.3%ღ★◈◈，最重要的原因是前者光罩步骤数较少ღ★◈◈，因此也缩短了晶圆厂生产FD-SOI晶圆的周期ღ★◈◈。

　　栅极成本是基于晶圆成本ღ★◈◈、晶片尺寸ღ★◈◈、产品良率的组合ღ★◈◈，假设FinFET与FD-SOI两种制程技术生产的晶片尺寸相当ღ★◈◈，14纳米FD-SOI的栅极成本比16/14纳米FinFET低了16.6%ღ★◈◈，而晶圆厂指标也相当ღ★◈◈。

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