华辰资本-半导体深度研究报告2019_53页_3mb

华辰资本与新一代信息技术产业发展

核心内容

华辰资本成立于2018年，致力于成为中国最专业的创新型投资机构，专注于新一代信息技术产业，包括云计算、大数据、人工智能、边缘计算、工业互联网和5G等。通过产业研究、投资银行、战略咨询和产业基金等模式，为技术企业提供融资、战略视野、市场协同、价值管理和资源整合等服务。

主要观点

• 华辰资本强调“深耕产业、协同发展、价值驱动、重度赋能”，在产业周期和资本周期的交汇中，提供全方位产业支持。
• 芯片作为集成电路的代表，是新一代信息技术产业的核心，其制造过程包括设计、制造、封装和测试。
• 芯片产业经历了两次全球产业转移，正进入第三次转移，即向中国大陆转移，由智能手机产业引领。
• 芯片设计、制造和封测三大环节构成主产业链，而IP、EDA、材料和设备则构成支撑产业链。
• 芯片制造技术发展迅速，从晶体管到FinFET，再到Gate All-Around，技术不断进步，光刻工艺和设备成为核心瓶颈。

关键信息

一、产业分析

1. 芯片概念：集成电路（IC），包括设计、制造和封装三个主要环节。
2. 芯片结构：由针脚、基板和核心电路组成，分为系统级、模块级、寄存器传输级、组合逻辑和门级。
3. 产业链构成：
   • 主产业链：设计、制造、封测。
   • 支撑产业链：IP、EDA、材料、设备。
4. 产业模式：
   • IDM模式：集成器件制造，主要由英特尔、三星等主导。
   • 垂直分工模式：Fabless（设计） + Foundry（制造） + OSAT（封测），如台积电。
   • Fab-lite模式：部分IDM + 部分委外，如ARM。

二、芯片设计

1. 设计流程：包括功能设计、设计描述和行为级验证、逻辑合成、门级验证、电路布局与绕线。
2. EDA工具：用于电路设计与仿真，分为芯片设计辅助、可编程芯片辅助和系统设计辅助。
3. IP核：分为软核（HDL语言）、固核（掩膜）和硬核（折衷），用于避免重复劳动。
4. 设计厂商：全球IC设计市场主导权在美国，博通和高通占据领先地位，华为海思排名第五，紫光展锐排名第六。
5. 芯片设计趋势：向更小尺寸、更高性能、更低功耗发展。

三、晶圆生产

1. 硅材料：高纯度硅晶圆是芯片的基础材料，国内几乎空白，8英寸国产率不足10%。
2. 主要制程：
   • 光罩光刻：难度最高，光罩层数增加导致成本上升。
   • 刻蚀与离子注入：用于掺杂硅晶圆，形成晶体管。
   • 沉积与抛光：用于形成金属层和晶体管。
3. 晶圆生产设备：包括光刻机、刻蚀机、离子注入机、CVD设备等，高端设备仍依赖进口。
4. 主要厂商：台积电、中芯国际、联电、格芯、三星、美光、英特尔等。
5. 国内厂商：中芯国际为全球最大8英寸晶圆厂，武汉新芯专注于NOR Flash和CMOS图像传感器。

四、芯片封装测试

1. 封装定义：狭义封装包括芯片布局、固定和连接；广义封装包括整个系统或设备的装配。
2. 封装演进：从DIP → QFP → BGA → CSP → SIP → 3D-SIP。
3. 封装技术：
   • 传统封装：DIP和BGA，体积较大。
   • 便携式封装：SoC和SiP，体积小、功耗低。
   • 3D封装：通过TSV技术实现垂直互连，提升性能和降低功耗。
4. 封测厂商：日月光、长电科技、矽品、力成等。
5. 封测设备：包括划片机、贴片机、键合机和测试机等。

五、材料设备

1. 主要材料：包括硅晶圆片、光刻胶、光罩、离子注入设备等，其中硅晶圆片占30%以上。
2. 材料市场：日本占据主导地位，提供全球70%的半导体硅材料。
3. 制造设备：
   • 前端设备：包括扩散设备、光刻机、刻蚀机、离子注入机等。
   • 国内厂商：北方华创、上海微电子、中微半导体、华海清科等。
4. 设备市场：全球晶圆制造设备市场持续增长，中国大陆成为主要增长区域，但高端设备仍依赖进口。

六、芯片应用

1. 集成电路分类：
   • 模拟集成电路：处理模拟信号，如图像、声音、温度等。
   • 数字集成电路：处理逻辑运算，如CPU、GPU、FPGA等。
   • 混合信号集成电路：兼具模拟与数字功能。
2. 应用场景：
   • 计算机系统：MPU、FPGA、DSP等。
   • 通信设备：AP、CP、NPU等。
   • 显示及视频系统：Display Processor、Display Driver等。
3. 主要芯片类型：
   • CPU：中央处理器，用于数据处理和逻辑运算。
   • GPU：图形处理器，用于图像处理和深度学习。
   • FPGA：可编程门阵列，适用于复杂算法处理。
   • ASIC：专用集成电路，适用于特定应用，如TPU、BPU等。
   • 神经元芯片：用于人工智能，如IBM的TrueNorth芯片。

总结

华辰资本专注于新一代信息技术产业，涵盖芯片设计、制造、封测、材料和设备等环节。芯片产业正经历第三次全球转移，中国大陆成为新的增长中心。芯片制造技术不断进步，从晶体管到FinFET，再到Gate All-Around，光刻技术是核心瓶颈。全球IC设计市场由美国主导，华为海思和紫光展锐在设计环节表现突出。晶圆生产依赖高纯度硅材料，国内市场仍以进口为主。封装技术不断演进，从传统DIP到3D-SIP，以满足微型化和高性能需求。材料设备市场由日本主导，中国大陆正在努力提升自主创新能力，但高端设备仍需进口。芯片应用广泛，涵盖计算机、通信、显示、人工智能等多个领域，推动产业持续发展。