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投资摘要
半导体不会长期受制于人，当然也不会快速国产化，“速胜论” 和“必亡论”都不对，是持久战：
第一：全球半导体增速放缓，而中国半导体仍然高增长。
第二：中国市场需求大，国产化替代仍有 10 倍以上空间。
第三：半导体制造工艺落后很多，需要长期大发展。 第四：高端芯片设计在长时间内还会受制于人。
关键结论
一、 全球增速放缓——全球半导体增速放缓。与市场的一贯理解的高科技行业 的增长速度不同，全球半导体市场增速并不高。1999~2019 年，过去 20 年年间全球半导体销售额复合增速为 5.2%。过去 20 年、15 年、10 年、9 年、 5 年、 3 年全球半导体销售额 CAGR 分别为 5.1%、4.4%、6.1%、3.6%、 4%、-0.3%。
二、 中国高增长——中国半导体产业增速远超全球。1）从季度、年度增速看， 中国半导体产业整体增速超全球，设计产业增速更高。2）国内代工制造需 求超全球需求（2019 年全球增 13.5%，中国增 21.7%）。 3）最近 7 年 A 股公司收入增速都高于美股公司。
三、 10 倍空间—— 若能替代全部进口，国内半导体还有 10 倍以上空间。2018 年中国集成电路设计产业收入中只有1763亿元（251亿美元）销售给国内， 而 2018 年中国集成电路进口额 3121 亿美元，是国内自给的 12.3 倍。假 如国内芯片设计公司的供给，能替代巨额进口的需求，那么国内芯片设计 公司的市场还有超过 10 倍的空间。
四、 “卡脖子”的半导体制造短板，是稀缺资源，投资价值最大。半导体产业是 涉及多方面的，所有环节在短期全部国产化是不可能的，国产化的第一步 是先摆脱“卡脖子”，然后才是全方位国产化。从产业链角度看，半导体制 造是我们的“短板”、是稀缺资源；从投资角度看，越是短板、越是稀缺资 源，越有投资价值。
投资建议
产业属性决定，现在的龙头也是未来的龙头。半导体制造是大投入、长期积累 的产业，成立 20 年的中芯国际、成立 15 年的华虹半导体已经在先进工艺和特 色工艺领域有巨额资本投入和大量经验积累，中芯国际是中国大陆先进工艺的 龙头、华虹半导体是特色工艺龙头，现在的龙头也是未来的龙头。2020 年是半 导体制造的大年，我们继续推荐中芯国际、华虹半导体。
全球半导体增速放缓，与 GDP 趋于同步
1999~2019 年 CAGR 为 5.2%
2019 年全球半导体销售额 4098 亿美元，1999 年为 1494 亿美元。过去 20 年 年间全球半导体销售额复合增速为 5.2%。
全球半导体市场增速放缓
第一，区间越短复合增速越低，说明全球半导体市场增速趋于放缓。按照不同 时间区间的复合增速看，过去 20 年、15 年、10 年、9 年、5 年、3 年全球半 导体销售额的 CAGR 分别为 5.1%、4.4%、6.1%、3.6%、4%、-0.3%。
与市场的一贯理解的高科技行业的增长速度不同，从复合增速看，全球半导体 市场增速并不高。
第二，全球半导体季度增速趋于放缓。下图明显看出，全球半导体销售收入季 度增速是放缓的。要是不考虑 2008 年金融危机带来的波动性，季度同比增速 放缓的趋势更加明显。
半导体作为科技产业的基础已经有 73 年的发展历史，自从 1947 年贝尔实验室 的第一个集成电路（只有 1 个晶体管）发明以来，全球半导体产业整体已经进 入成熟稳定阶段。
半导体市场增速略高于 GDP 增速
再将全球半导体销售额的复合增速与全球 GDP 增速比较，分别按照过去 20 年、 15 年、10 年、9 年、5 年、3 年的区间段看，半导体市场和 GDP 基本同步， 半导体市场增速略高于 GDP 增速。
与 GDP 相关性越来越高
按每年增速看，全球半导体增速和 GDP 增速相关性越来越高。半导体是信息技 术的基础，终端用户是计算机汽车通信，与宏观经济相关性较高，所以，从全 球范围看，半导体行业的增速和 GDP 相关性高是合理的。
中国增速超全球
中国半导体产业增速超全球
从季度、年度增速看，中国半导体产业的增速超全球，是支撑国内股票市场半 导体大行情的必要条件。
2009~2019 年，中国大陆半导体产业的整体增速超过全球，虽然全球半导体增 速放缓，但是，中国半导体产业还在高速发展。
中国半导体产业的年度增速超全球，2019 前三季度全球半导体销售额同比增速 都是负值，而中国市场同期是正增长。
中国半导体产业的年度增速超全球，2017~18 中国集成电路设计增长 26.1%、21.5%，而全球为 21.6%、13.7%。
集成电路设计增速更高
从细分领域——集成电路设计产业看，增速更高。
代工增速超全球增速
半导体厂商模式分为只有设计无制造的 Fabless 模式和有设计有制造的 IDM。 Fabless、IDM、系统厂商都是代工厂的客户。
2019 年中国大陆半导体代工市场规模预计在 110 亿美元同比增长 14.6%。
2019 年全球 Fabless 半导体代工需求为 1260 亿美元，同比增长 13.5%，其中 中国市场需求为 280 亿美元，同比增长 21.7%。
IDM 厂商产能不足的时候外找代工厂，一些 system 厂商自己做芯片，例如汇 川（变频器）、合肥阳光（电源）、英威腾（变频器），这些终端系统商为了减低成本，保证供应链，自己设计芯片交给代工厂制造。
半导体代工增速超半导体行业增速，2013~2019 年，全球半导体增长 34%，而 Fabless 需求（对应代工厂收入）增加 83%。
A 股公司收入增速高于美股
从收入增速看，中国半导体公司处于成长阶段。
以美股主流的 30 家半导体公司和 A 股主流 27 家半导体公司整体收入做比较， 发现 A 股公司收入增速大于美股。
国产化 10 倍以上空间
进口是国内供给的 10 倍
2019 年全国进口集成电路 3055 亿美元，而 2018 年中国集成电路设计产业收 入只有 2519 亿元人民币（含出口）。按照申万一级行业目录中的电子行业—— 半导体——集成电路，此分类中的 26 家集成电路设计公司为样本，26 家集成 电路公司的 2018 年合计海外收入占比为 40.4%。
上述 26 家上市集成电路设计企业出口比例 40.4%，我们假设全部中国集成电路 设计企业的出口比例为 30%，内销为 70%。
按照上述出口比例，2018 年中国集成电路设计产业收入中只有 1763 亿元（251 亿美元）销售给国内，而 2018 年中国集成电路进口额 3121 亿美元，是国内自 给的 12.3 倍。
所以，我们可以得出结论，假如国内芯片设计公司的供给，能替代巨额进口的 需求，那么国内芯片设计公司的市场还有超过 10 倍的空间。
关键芯片空间更大
具体到核心芯片领域，国产自给率更低，甚至为零。
中国市场占比超过三分之一
从芯片需求看，亚太地区占 60%的市场需求，一是因为日本、韩国、中国大陆、中国台湾地区拥有众多 IC 下游产业，是全球工厂；二是亚太地区人口众多，电 子设备市场需求大。
全球半导体销售市场中，中国市场占比逐渐提升，到 2018 年中国市场占全球 半导体销售额的 33.8%。
随着中国市场占比逐渐提升，中国本土设计企业的市场空间会越来越大。
制造需长期大发展
制造是半导体产业的重点
一般情况下，我们将半导体产业划分为：设计——制造——封测，EDA 面向设 计和制造，设备面向制造和封测。
半导体制造是目前中国大陆半导体发展的最大瓶颈，电脑 CPU、手机 SOC/基带等高端芯片，国内已经有替代，虽然性能与国际巨头产品有差距，但是至少 可以“将就着用”。
而半导体制造是处于“0~1”的突破过程中，假如海外半导体代工厂不给中国大 陆设计公司代工，那么中国的半导体产业将会受到很严重影响。
五大硅片厂垄断市场
全球半导体硅片市场主要集中在几家大企业，行业集中度高，技术壁垒较高。 2018 前 5 大硅片厂商合计 95%市场份额，行业前五名企业的市场份额分别为： 日本信越化学市场份额 28%，日本 SUMCO 市场份额 25%，德国 Siltronic 市 场份额 14%，中国台湾环球晶圆市场份额为 14%，韩国 SKSiltron 市场份额占 比为 11%，法国 Soitec 为 4%。
全球代工被台积电垄断
2019 年 Q3 全球十大晶圆厂排名为：台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国 际、高塔、华虹、世界先进、力晶、东部高科。
国内代工龙头中芯国际排名第五，市场占有率 4.4%。
“卡脖子”的短板，投资价值最大
半导体制造五大难点
伴随着芯片的集成度越来越高、半导体制造的先进程度也逐渐提升。半导体产业包 含越来越多的机械、化工、软件、材料等其它领域，是集成了很多子系统的大系统。
同时，涉及如此众多产业的半导体产业，也推动经济发展。因为，半导体产品的性 能逐渐提升，而成本降低、价格下降。从而满足了市场对于高性能、低成本需求。
如此高度行业集成的产业，具有五大难点，分两类。
一类是：高精细度、高集成度。
二类是：单点工艺技术、集成单点技术、批量生产技术。
第一，集成度越来越高。在一颗芯片上集成的晶体管的数量，越来越多，从 20 世纪 60 年代至今，从 1 个晶体管增加到 100 亿以上。电路集成度越高，挑战 半导体制造工艺的能力，在可接受的成本条件下改善工艺技术，以生产高级程 度的大规模集成电路芯片。为达到此目标，半导体产业已变成高度标准化的， 大多数制造商使用相似的制造工艺和设备。开发市场成功的关键是公司在合适 的时间推出合适的产品的能力。
第二，对精度要求越来越高。精度高体现在关键尺寸（CD），芯片上的物理尺 寸特征被成为特征尺寸，业内描述特征尺寸的术语是电路几何尺寸。通俗理解 是，关键尺寸越小，工艺加工难度越大。关键尺寸从 1988 年的 1um，减小到 2020 年的 5nm，减少了 99.5%。从此角度看，集成电路制造的难度在逐渐提 升，难度提升的加速度也在变大。
从晶体管结构图看，关键尺寸是晶体管的栅长（下图中的线宽）。
第三，单点技术突破难。构成半导体制造工序的最小单位的工艺技术就是单点 技术，或者组件技术。集成电路制造就是在硅片上执行一系列复杂的化学或者 物理操作。
复杂电路的制造工序超过 500 道工序，500 道工序相当于 500 个单点技术，并 且，这些工序都是在精密仪器下进行，人类的肉眼是看不清楚的，给制造带来 很大的困难。以最典型的 CMOS 工艺为例，涉及到以下步骤。
第四，需要将多个技术集成。结合单点技术，将电路植入硅片，构建此工艺流 程的技术就是集成技术。例如在生产 DRAM 需要 500 道以上工序，该流程先在 研发中心制定，且制定的流程是可以实际生产的。
在制定工艺流程阶段，单点技术的组合方式是无限的，即使是制造同样集成度、 同样精密度的 DRAM，不同半导体厂家采取的方式也各不相同。此外，不同的 技术集成人员的工艺流程结构也不同。
集成技术的难点在于，如何在短时间内完成从无限的组件技术组合中，制定低 成本、满足规格且完全运行的工艺流程。
集成技术我们用通过乒乓球、足球来理解。半导体制造的单点技术我们中国人 可以突破，就跟单人体育的乒乓球一样，中国人可以全球拿冠军。但是，把这 些单点技术组合到一起，就跟 11 人的足球队伍一样，组合到一起就不能拿冠军。 这就是集成技术的难点。
第五，批量生产技术。将研发中心通过集成技术构建的工艺流程移交给批量生 产工厂，在硅片上植入符合目标质量要求的半导体并进行大量生产的技术就是 批量生产技术。
真正严格意义上的精确复制基本是不可能的。即使开发中心和批量生产工厂的 设备相同，在同样的工艺条件下也未必能够得到同样的结果。坦率地说，一般 情况下难以得到相同的结果。
这是因为即使是同样的设备，两台机器之间也会存在微小的性能差异。这种差 异称作机差。机差可以说是半导体制造设备厂家在生产同一型号的设备时，因 不可控因素的存在而可能产生的设备差异。随着半导体精密化程度的不断提高， 机差问题也日益显著。
也就是说，随着精密化程度的提升，需要实施高精度的加工，(此前生产过程中 不会成为问题的微小的)机差都成了严重的问题。
英特尔曾要求位于爱尔兰、以色列以及美国的 12 英寸晶圆批量生产工厂不仅要 统一制造设备的类型、型号，就连每一根管道的规格都要严格统一。此外，它 还制定了设备维修、维护检查细节等的详细指南，要求上述三个工厂严格按照 操作指南执行作业。即便如此，上述三个工厂产品的成品率还是有差异。其根 本原因还是在于设备的机差。
在批量生产技术方面，良率具有重大意义。良率就是植入晶圆片的半导体成品 中合格产品所占比率。一般来说，刚从开发中心将工艺流程转移到批量生产工 厂的阶段，批量生产工厂的良率几乎是 0%。
而将成品率尽快提高到 100% ，并且长期维持接近 100%的成品率的技术，才 是真正的批量生产技术。
开发中心的集成技术人员的使命就是尽最大努力制定工艺流程，使至少一个产 品能够完整运行。批量生产工厂的集成技术人员的使命则是在该工艺流程的基 础上，完成能获得高成品率的工艺流程。毋庸置疑，此时，批量生产工厂的集 成技术人员会指挥工厂里的组件技术人员。
但是，有时也会遇到成品率难以提高的情形。这时，有可能需要重新制定工艺 流程。需要进行大规模调整时，该工艺流程就会被退回开发中心。更不幸时， 则可能需要重新设计。
这样，从开发中心最初制定的工艺流程到形成能使批量生产工厂获得高成品率 的工艺流程，通常需要 5~10 次反复。
半导体的制造需要精密集成了各种组件技术的集成技术以及提高成品率的批量 生产技术。只有这样才能制造出半导体。
目前全国范围的半导体制造投资热是基于这样的逻辑——“只要买了设备、排 列好，按下按钮，人人都可以生产半导体”。这种观点是错误的，这种观点应用 于其它行业有可能对，但是半导体制造是肯定错误的。
制造是最急于突破的环节
半导体产业是涉及多方面的，所有环节在短期全部国产化是不可能的，国产化 的第一步是先摆脱“卡脖子”，然后才是全方位国产化。
从下图半导体产业链：设计——制造——封装测试，三大环节看，最“卡脖子” 的是制造。
半导体制造是目前中国大陆半导体发展的最大瓶颈，电脑 CPU、手机 SOC/基 带等高端芯片，国内已经有替代，虽然性能与国际巨头产品有差距，但是至少 可以“将就着用”。
而半导体制造是处于“0~1”的突破过程中，假如海外半导体代工厂不给中国大 陆设计公司代工，那么中国的半导体产业将会受到很严重影响。
因为，就算中国大陆的芯片设计公司能够设计出跟国际媲美的芯片，但是，没 有制造能力，设计出来的芯片只是“一堆数据”，无法形成产品。
再具体到细分产品领域，高端 CPU、GPU、FPGA 等芯片用 7nm 及以下的工 艺，低端芯片现在也逐渐从成熟工艺转向先进工艺，所以，先进工艺是大陆半 导体必须首先突破的“卡脖子”工程、是短板。
虽然中芯国际、华虹半导体落后全球龙头，但中芯国际是中国大陆先进工艺的 龙头、华虹半导体是特色工艺龙头。半导体制造是大投入、长期积累的产业， 成立 20 年的中芯国际、成立 15 年的华虹半导体已经在先进工艺和特色工艺领 域有巨额资本投入和大量经验积累，中国大陆的半导体制造崛起肯定得指望这 两家公司。
所以，从以上角度看，越是我们的“短板”，越有投资价值。
制造是中国大陆核心科技资产
能够成为国家半导体发展重大转折点的中芯国际才是核心资产。核心资产不是 1~N 的无限扩大，二是 0~1 的关键突破。
核心资产不是有了它更好，而是缺了它不行。市场上所谓的核心资产的缺乏或 者消失，对国家、对社会的影响不大，大不了再成立一家公司继续做。而中芯 国际这种半导体代工厂是整个科技产业的基础，在海外限制半导体制造的背景 下，大陆缺少半导体制造，会动摇科技产业的根基。从这个角度看，中芯国际 才是核心资产。
由于中芯国际处于港股，大陆资本对中芯国际认识不够。同时，再加上半导体 产业研究的高壁垒，导致资本市场对中芯国际是被动型忽视的。
贸易战加速中芯国际成长，也加速资本市场对中芯国际的认识。最近一年，在 贸易战、美国对中国半导体发展各种限制的大背景下，市场逐渐意识到半导体 制造才是核心资产，是不可或缺的资产。在这个逻辑下，中芯国际应该享有比 其它制造业更高的估值。
一是中芯国际作为不可获取的核心资产，相对于面板龙头、家用电器龙头、手 机零部件龙头，中芯国际的估值有很大提升空间。
投资建议
我们看好国内的半导体上游的芯片设计产业，上游芯片设计公司越多，对下游 的代工需求越旺盛，有利于国内的半导体代工厂，国内两大代工巨头都在港股， 我们在港股范围内推荐中芯国际和华虹半导体。
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