时间表！中国芯片去美化产业链形成在即

中芯国际最终还是被美帝盯上了。其实，在国内做科技产业的，都应该明白——在当前的形势下，任何一家做出点成绩的公司，最终都将光荣的上美帝的黑名单。只是时间的早晚而已。中国的科技产业，终归是要建立起来一条完全去美化的芯片产业链，才是最终的出路。1先下结论。本次中芯黑名单事件，跟过去的一样，要二分来看。1）对中下游的手机品牌商和芯片制造厂，短期是风险，长期是机会。2）对于上游的设备厂和材料厂则是空前的机会，短期是机会，长期是更大的机会。首先，由于中高端业务缺乏技术配套，短期内不能做了，手机品牌商和芯片制造厂在全球市场的竞争力无可避免会下降，导致份额的减少，股价的下滑。但中芯们也不会坐以待毙。可以参考屏幕制造商们（京东方、TCL华星光电）的竞争策略——加大对低端业务的资本开支，依靠价格战抢夺市场份额，并通过规模优势形成挤压效应，逐渐垄断低端业务。低端芯片业务，指的是制程较为成熟的晶圆产线，毛利率虽然不如台积电垄断的高端业务，但市场规模仍然相当大。以下图为例， 2019年全球晶圆代工行业产能分布， 40nm以上的成熟制程占了总产能的78% 。除了台积电和三星以外，目前其它的晶圆制造厂都是以成熟制程为主。由于技术门槛相对较低，市场被格芯、联电、中芯、华虹、力晶、高塔、世界先进等七八家公司分食。这个市场格局跟2016年前后， LCD电视面板市场的格局类似。当时，面板市场的高端领域， AMOLED为三星一家独大。这跟台积电垄断高端芯片制造的情形如出一辙。而在低端的LCD面板，群雄激战， LGD第一（20.6%），三星第二（18.3%），台湾的群创第三（16.3%），京东方仅仅排名第四（15.4%）， TCL的华星光电排名第五（12.7%）。经过四年惨烈的价格战，所有日韩的制造商们都在巨大的亏损压力下，被迫退出了市场。京东方和TCL分别跃居第一和第二。随着价格战结束，行业蛋糕集中到头部企业手中，利润率开始回升。在稳定的现金流支撑下，本土龙头们将可以逐渐集中精力，发动对高端业务的挑战。我们国家虽然拥有体制支持， A股的融资成本也便宜，但对于企业来说，长久之计依然是拥有一个现金奶牛业务的支撑。可以预计，中芯国际一旦向上突破的雄心受挫，短期的战略将必然转向对低端芯片市场的整合。高筑墙，广积粮，缓称王。这就是中芯国际，以及中国的科技产业龙头们应该做的。当然，在战略重心转向低端市场整合的过程中，也需要对高端技术保持一定的跟进。就如京东方，虽然这五年的重心是低端的LCD面板市场，但同时也维持了对OLED面板的技术攻关。所谓研发创新，终究是“钱+人才+时间”三位一体的较量。当钱到位了，人才也充沛了，接下来就是保持对时间的耐心等待。相对于中下游品牌商和制造厂的短期风险，黑名单对本土的上游设备厂和材料厂则是空前的利好。短期是机会，长期是更大的机会。第一，国内产业链对设备和材料将形成强烈的饥渴，几乎不用担心销量问题，天花板完全被打开。第二，需求+融资+政策+人才全部到位，成长环境前所未有的好。需要的，同样只是时间。7月中芯国际科创板上市的时候，大量的机构和战略投资者参与，其中29个战略投资者获配8.4281亿股，占总发售量的一半。这群战略投资者里，除了国家大基金二期、上海集成电路产业投资基金等著名的产业基金外，还有一个特殊的战投者：青岛聚源芯星股权投资合伙企业。这个企业是14家A股半导体公司出资成立的，注册于青岛，是这次中芯国际科创板上市第三大出资人，出资额高达22亿。14家公司包括——材料公司：上海新阳（供应湿电子化学品）、沪硅产业（供应大硅片）、中环股份（供应大硅片）、安集科技（供应抛光液）、江丰电子（供应溅射靶材）；设备公司：中微公司（供应刻蚀机）、盛美股份（即将科创板上市，供应清洗设备）、徕木股份（供应连接器）、至纯科技（供应清洗设备）；IC设计公司：澜起科技、韦尔股份、汇顶科技、聚辰股份、全志科技。观乎这份战投股东名单，有没有一种中国芯片产业同仇敌忾，抱团发展的即视感？！2踏实基础之后，下一步就是尽快打造出一条较为先进的芯片供应链。如何定义先进？现阶段谈5nm、7nm ，甚至14nm ，都有点不太现实。28nm还是可以触摸到的。首先，大家千万别轻视28nm技术，这是当下成熟制程与先进制程的分界点。虽然比台积电的5nm技术差距甚大，但一旦完全掌握了28nm技术，就意味着市场上绝大部分的芯片需求，我们都不会被卡脖子了。目前的芯片种类里，除了对功耗要求比较高的CPU ， GPU ， AI芯片外，其余的工业级芯片其实都是用的28nm以上的技术。比如电视、空调、汽车、高铁、火箭、卫星、工业机器人、电梯、医疗设备、智能手环、无人机等等，这些驱动芯片的工艺，都是28nm以上的技术。即使是掌握了最高端技术的台积电，营收中的一半都是来自28nm以上的制程。所以，能够完全掌控28nm技术，也是一个了不起的进步。其次，目前不仅中芯国际已经掌握了28nm的量产能力，华虹半导体也在2018年实现了28nm芯片的量产，就量产运营能力而言，我国是有足够储备的。现在，就看芯片上游的设备和材料，什么时候能够补齐短板了。接下来，君临将分别从设备和材料两个环节，跟大家分析一下我国芯片供应链的发展水平。PART ONE 设备端硅片设备-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PART TWO 材料端硅片-电子特种气体-光刻胶-抛光材料-高纯湿电子化学品-靶材3PART ONE 设备端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。小结：技术上完全没问题。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。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，研发成果有种下饺子的感觉。小结：技术上完全没问题。3）光刻设备光刻是晶圆生产的核心环节，包括光刻机和涂胶显影机。我国的光刻机技术比较落后，最先进的上海微电子也只能量产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国产光刻机的交付。为了加快我国光刻机技术的进步，各方群策群力。据悉，张江高科参与了上海微电子的A轮融资，投资成本为2.23亿元。业内预测，考虑在不同市值和不同IPO摊薄比例的情景下，张江高科有望获得26.6亿元到54.9亿元之间的税后投资收益(所得税率按25%) 。对我国光刻机技术形成瓶颈制约的，主要是光学精密元器件的落后。该领域的龙头是茂莱光学，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。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。小结：光刻机是主要瓶颈，茂莱光学的深紫外DUV光学技术正在研发中。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，北方华创的硅刻蚀机也在14nm工艺上取得了重大进展。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。小结：技术上完全没问题。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。小结：技术上完全没问题。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。小结：技术上完全没问题。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。小结：技术上完全没问题。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。小结：技术上完全没问题。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。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。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% 。我国的国产化率在5%以下，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。小结：技术上完全没问题。4PART TWO 材料端1）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。我国的龙头是沪硅产业、中环股份，虽然规模尚小，但12英寸大硅片已完全能满足28nm技术需求。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。今年上半年的营收增长为 30.53% ，亏损主要是由于产能扩张仍处于早期阶段的原因，未来随着规模效应的实现，盈利问题不大。小结：技术上完全没问题。2）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，但国产替代速度是比较快的，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。小结：技术上完全没问题。3）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。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。小结：技术上问题不大，过1-2年将可实现28nm产线的落地。4）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。都是被美国、日本两国的少数几个企业把持，主要是由于市场规模不大，技术门槛高，并且晶圆厂为了生产质量的稳定，不愿意轻易更换供应商。结果就是行业格局的高度集中，新进入者难以找到发展的机会。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。小结：技术上完全没问题。5）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。小结：技术上完全没问题。6）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。小结：技术上完全没问题。5总结我国的半导体产业正处于高速发展阶段，每个细分领域都有龙头企业在卡位研发，技术的进步日新月异。许多环节，虽然媒体上都表示技术难度很大，大部分市场被跨国巨头垄断，国产化率很低。但实际上，就今年的业界推进情况来看，几乎所有环节（除了光刻机），都已经有28nm技术的国产设备和材料处于生产线验证阶段。目前的瓶颈，主要就在光刻机。光刻机由于只有上海微电子一家在做，进度较慢，不过其也预告将在2021年完成首台28nm国产光刻机的交付。相信通过1-2年左右的努力，我国完成一条28nm的芯片去美化产业链是完全可以实现的。