Cutting edge technology

未来中国半导体产业或将迎来一种“新一代”本

导读: 自2014年中国成立国家集成电路产业基金以来,中国集成电路供应链迅速发展,集成电路自给率逐步提高。但在中美贸易摩擦下,中国半导体产业的外部环境进一步恶化,如何形成各环节均衡发展的半导体产业生态是中国面临的重要问题,本期文章将介绍Morgan Stanley对中国半导体行业未来前景的观点。

算力说

自2014年中国成立国家集成电路产业基金以来,中国集成电路供应链迅速发展,集成电路自给率逐步提高。但在中美贸易摩擦下,中国半导体产业的外部环境进一步恶化,如何形成各环节均衡发展的半导体产业生态是中国面临的重要问题,本期文章将介绍Morgan Stanley对中国半导体行业未来前景的观点。

Morgan Stanley是一家全球领先的国际性金融服务公司,业务范围涵盖投资银行、证券、投资管理以及财富管理等。3月12日,Morgan Stanley发布报告《全球半导体——中国将如何弯道超车》。本文节选片段将介绍Morgan Stanley针对中国半导体产业未来发展提出的四个设想,并研究了这些场景对全球半导体供应链可能意味着什么。

【算力观点】

中国可在人工智能和物联网芯片开发技术上加速提升,利用技术突破和制造效率的提升实现产业升级,在全球半导体芯片市场中实现进口替代。

新一代集成电路设计公司可能在未来引领中国的半导体产业发展。《中国制造2025》提出,2020年中国芯片自给率要达到40%,2025年要达到70%。本土互联网公司战略性的创新与转型有望令中国芯片自给自足。

中国2018年半导体行业现状

2018年,中国半导体企业的全球市场份额(按收入计算)为3%,行业毛利率约为30%。在半导体生产方面,中国的晶圆代工部门占全球产能的9%,而中国的后端代工部门占全球产能的24%,自有品牌内存生产(IDM)在2018年几乎为零。在关键的半导体技术方面,中国缺乏CPU核心、DRAM IP和300mn芯片生产的原始晶圆。中国在有竞争性的半导体产品(如IGBT)领域的存在感是非常小的。

2020-2025年产业发展的四种可能情形

鉴于贸易紧张局势的出现,我们考察“贸易摩擦vs.全球化”的动态,在技术外包(本地vs全球)和投资(制造vs研发)两个维度下划分四种可能的场景。

中国半导体产业发展的四种情景

图片来源:Morgan Stanley Research

四种情形分别为产业升级,萌生新一代半导体公司,全球商业化和廉价替代。最好的情况是产业升级,由芯片设计和制造方面的技术突破带来。最糟糕的情况是廉价替代,即中国企业无法创新,本土供应链被用于生产低价值半导体。

下面,我们作出四种情形的详细比较,以预估的设计能力、半导体产量和关键技术发展情况作为三项关键指标。对于半导体生产,我们将领域划分为晶圆代工、后端代工和内存IDM。

中国半导体行业在四种可能情境下的关键指标

数据来源: Gartner, IHS Markit, company data, Morgan Stanley Research estimates

产业升级

在这种情况下,中国能够以可观的利润率向世界出口自己开发的半导体技术。结果包括:中国和全球工业的生产率提高,以及中国半导体公司的成功资本化。中国在技术突破和半导体芯片制造效率提升的背景下,将成为全球半导体芯片领域的一支新力量。

在产量上,随着中国集成电路设计公司市场份额的增加,中国中芯国际到2025年预计成功实现5nm制程的量产,使中国的铸造产能占全球产能的15%。后端铸造厂的市场份额可从2018年的24%上升到2025年的50%。

技术方面,预计在2020年,中国将在设计自己的x86 CPU上取得突破性进展,x -堆叠技术将获得良好的产量,而M-RAM技术也可获成功。300mn原晶圆将通过全球领先晶圆厂的认证,新型半导体动力技术(如碳化硅)的开发也在继续。

萌生“新一代”半导体公司

在这种情形下,半导体工业集成了半导体芯片和软件设计,并且战略性地追求特定类型的芯片制造。系统品牌和互联网公司的本土创新创造了新型集成电路设计公司,中国本土品牌实现更高的自给自足。

中国终端设备自给率

数据来源:Gartner, IHS Markit, IDC, Morgan Stanley Research estimates

考虑到中国集成电路设计公司市场份额的增长,到2025年,中国的半导体产量将会增加,中国中芯国际将成功批量生产7nm芯片,使中国的铸造产能占全球产能的11%。后端铸造市场份额从2018年的24%增长到2025年的32%。

潜在的成功者将会是中国本土IC设计公司,如Goodix。设计服务和EDA工具需求也将增加,中国供应链企业对定制芯片的需求强劲。

全球商业化

在这种情况下,中国收购海外后沿半导体技术,通过更多的合资企业、铸造外包,甚至IP许可证(使用有限)来生产,将可以完全自给自足并加快全球半导体的商品化进程。

没有重大技术突破,但制造规模更大。海外企业将在中国建立更多的晶圆厂,或与中国组建合资企业,为中国市场服务。到2025年,中国的代工产能将翻一番,达到全球产能的20%。

廉价替代

最不利的情况是中国不能开发自己的IP,而美国限制CPU和GPU等先进系统的出口。中国限制外资公司的业务发展以促进本土公司的发展,半导体投资回报率低,行业依赖于当地政策支持,难以资本化。

在这种情况下,许多严重依赖国外知识产权和EDA工具的IC设计公司可能需要从零开始积累关键技术和内部知识产权。从长远来看,这种发展可能将迫使中国开发核心技术,但到2025年,中国设计公司的市场份额将下降到5%,平均毛利率将下降到20%。

半导体市场份额可能会稳定在11%,因为一些公司失去了部分国际订单但获得了本地需求。然而,这些产品将较为传统——到2025年最多为14nm,与国际替代品相比利润率较低。

集成电路设计公司可能会受益,因为中国正在寻找性价比高的国际产品替代品。中国IC设计公司将遭受最大的损失,原因是随着国际知识产权越来越难以获得许可,它们可能会失去市场份额,开始更多地依赖台湾合作伙伴来满足其全球和国内需求。

中国半导体行业利润(按部门)

数据来源: Gartner, company data, Morgan Stanley Research estimates

中国半导体产业发展的基本问题

对于中国半导体产业的发展,我们认为必须解决的基本问题是:

1.重点是投资于芯片设计还是增加产量?

2.本地化或全球化是实现有效自给自足的最佳途径吗?

关于第一个问题,我们认为推动中国半导体产业发展的关键显然在于芯片设计,而不是追求大规模、低利润的制造。换句话说,中国半导体企业必须把拥有“产品”置于生产手段之上。关于第二个问题,目前的趋势是本地化(投资和依赖中国自己的技术),而不是全球化(通过并购、合资和授权利用外国技术)。

在“全球商品化”的背景下,中国通过合资企业和海外并购进入全球半导体制造业,但创新有限。对于四种可能的行业前景,我们的基本设想是,在软件驱动芯片设计和堆叠式NAND等技术的推动下,中国将会迎来一种“新一代”半导体公司出现。

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