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新封装、新材料、新架构驱动后摩尔时代集成电路发展

核心内容

随着摩尔定律的放缓，集成电路产业正进入后摩尔时代，传统硅基晶体管的性能提升空间逐渐受限，因此需要通过新封装、新材料、新架构三大方向实现技术突破，以维持行业持续发展。

主要观点

• 后摩尔时代的到来：摩尔定律的物理极限与市场需求增长导致传统硅基芯片发展受限，集成电路产业必须探索新的技术路径。
• 技术路线：未来集成电路发展有三种主流路线：More Moore（继续缩小晶体管尺寸）、More than Moore（通过系统集成方式提升性能）、Beyond CMOS（采用新型器件突破性能瓶颈）。
• 颠覆性技术方向：后摩尔时代创新主要集中在新封装、新材料和新架构三个方面，三者协同推动行业进步。

关键信息

新封装：提高效率、降低成本，先进封装前景广阔

• SiP技术：系统级封装技术集成度高、研发周期短，适用于通讯及消费级产品市场。iPhone7 PLUS中采用约15种SiP工艺，节省内部空间。
• 3D堆叠：通过立体三维集成，提升芯片性能，降低PCB板使用量。
• Chiplet模式：将多核心设计分散为小芯片，通过先进封装实现整合，具备设计弹性、成本节省、加速上市三大优势，是未来芯片设计的重要趋势。
• 市场规模预测：Yole Development预测，全球先进封装市场规模将从2020年的约260亿美元增长至2025年的约380亿美元，年复合增长率（CAGR）约为8%。

新材料：助力半导体器件实现更高性能，迎来发展契机

• 硅基材料：目前90%以上的半导体器件由硅制造，具有集成度高、稳定性好、成本低等优势。
• 第二代半导体材料：如GaAs、InP，适用于高频、高速、大功率及发光电子器件，广泛应用于通讯、卫星等领域。
• 第三代半导体材料：如GaN、SiC，具有宽禁带特性，适用于电力电子器件、激光器、半导体照明等领域，尤其在5G、新能源汽车等应用中表现突出。
• 市场规模预测：GaN射频器件市场规模预计从2019年的7.4亿美元增长至2025年的20亿美元（CAGR约12%）；SiC功率器件市场规模预计从2018年的3.7亿美元增长至2023年的近14亿美元（CAGR超过30%）。

新架构：架构创新迎来黄金时代

• 冯·诺依曼架构瓶颈：随着算力和存储需求爆发，冯·诺依曼架构面临存储墙、功耗墙等挑战，架构创新成为必要。
• 架构创新方向：
  • 硅-冯范式内创新：如并行架构、非CMOS技术（如NC FET、TFET、相变FET等）。
  • 类硅模式：基于现有架构开发电荷状态变换技术，延续摩尔定律。
  • 类脑模式：模拟神经元特性，实现存算一体，适用于AI领域。
  • 新兴范式：如量子计算、光子计算，商业化难度较大。
• RISC-V架构：作为开放指令集，具备模块化、极简、可拓展等特性，已应用于智能穿戴、服务器CPU等领域，成为替代传统架构的重要选择。

投资建议

新封装领域

• 推荐公司：环旭电子（买入）、立讯精密、长电科技、晶方科技、华天科技、芯原股份。

新材料领域

• 推荐公司：三安光电（买入）、华润微（买入）。

新架构领域

• 推荐公司：兆易创新（增持）、晶晨股份（买入）、寒武纪（未评级）、富瀚微（未评级）、澜起科技（增持）、国盾量子（未评级）。

风险提示

• SiP市场竞争加剧：A股相关公司可能在SiP市场中失去份额。
• 化合物半导体需求不及预期：受5G建设、新能源汽车等影响，若疫情持续，可能导致市场需求放缓。
• 技术研发进展不及预期：GaN/SiC等技术仍不成熟，成本较高，若核心技术发展缓慢，将影响其渗透率。
• 架构创新应用不及预期：若相关技术应用进展缓慢，可能影响投资标的业绩表现。

行业评级

• 行业评级：看好（相对强于市场基准指数收益率5%以上）。
• 投资评级定义：
  • 买入：相对强于市场基准指数收益率15%以上；
  • 增持：相对强于市场基准指数收益率5%~15%；
  • 中性：相对于市场基准指数收益率在-5%~+5%之间波动；
  • 减持：相对弱于市场基准指数收益率在-5%以下；
  • 未评级：未覆盖或缺乏研究依据。

信息披露

• 立讯精密：东方证券资管持有其股票达到相关上市公司已发行股份1%以上，已在报告中披露。

分析师申明

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