半导体芯片行业全梳理 （附股）

去年开始，半导体芯片行业得到了资金的认可，直到现在，仍有很多上市公司被持续爆炒。在信息技术高速发展的今天，大数据是资源，堪比新经济的石油；5G是道路，决定信息的传输速度；芯片是核心，是数据分析的大脑。不管是工业互联网、人工智能、虚拟现实、影音娱乐、汽车数码，新产业的发展都要围绕这三个行业进行，所以大数据、5G和半导体芯片是工业4.0的根基，是所有新兴行业的根本。今天聊半导体！长期以来，我国集成电路产业都是逆差，严重依赖国外进口，每年进口芯片超2000亿美元。2014年9月，千亿规模的国家集成电路产业基金(以下简称“大基金”)成立，扮演着产业扶持与财务投资的双重角色。目前大基金已成为11家A股上市公司的股东，而且大基金还将参与多家公司的增发而获得股权。大基金代表国家集成电路产业的发展方向，其投资的上市公司值得投资者关注，下面梳理一下大基金持股A股公司情况。国科微：持股15.79%，二股东；三安光电、兆易创新、通富微电、北斗星通：持股超10%；长电科技：9.54%晶方科技：9.32%北方华创：7.5%长川科技：7.5%纳斯达：4.29%同时，大基金将参与长电科技、通富微电、万盛股份、景嘉微、雅克科技、耐威科技的增发，增发完成后，大基金持股情况如下：长电科技：19%通富微电：15.7%万盛股份：7.41%雅克科技：5.73%此外大基金还投资了华天科技的子公司，入股士兰微生产线，与巨化股份合作发展电子化学材料。大基金加持的A股公司可以重点关注，但半导体到底是怎样的一个行业，我们简单梳理一下。半导体分为四类产品，分别是集成电路、光电子器件、分立器件和传感器。其中规模最大的是集成电路，市场规模达到2,753 亿美元，占半导体市场的81%，所以有时大家会把半导体行业跟集成电路混为一谈。从半导体产业链上下游来看：半导体产业链上中下游全梳理：上游：IC设计、半导体材料、半导体设备一、IC设计重点关注：兆易创新：国内存储器及MCU芯片产业的龙头企业，主营业务存储芯片是国家战略支持的IC细分方向。大基金战略入股，公司将成为国家存储器战略落地的产业平台之一。韦尔股份：模拟芯片龙头。公司是国内鲜有的同时具备强大半导体设计和IC分销实力的公司，业务模式独特。公司主营业务为半导体分立器件、电源管理IC等半导体这些产品广泛应用于移动通信、车载电子、安防、网络通信、家用电器等领域。国科微：公司是国家高新技术企业和经工业和信息化部认定的集成电路设计企业，长期致力于大规模集成电路的设计、研发及销售。在广播电视芯片市场，公司长期保持直播卫星市场的龙头地位，占有绝对的市场份额。弘信电子：高速成长的国内柔性印制电路板（FPC）龙头。公司当前主营FPC研发、设计、制造和销售等业务，产品目前广泛应用于显示模组、触控模组、指纹识别模组等消费电子领域。富瀚微：公司是A股稀缺的视频监控芯片设计公司，背靠全球安防龙头海康威视的紧密关系，受益于安防行业在反恐、公安、交通等领域内的持续扩张，产品需求量持续增加。景嘉微：公司是国内GPU领域领军企业，也是A股极其稀缺的GPU标的，在军用领域占有绝对主导地位。紫光国芯：公司是国内IC设计龙头企业，主要产品包括智能芯片、特种集成电路及存储芯片。北京君正：公司是国内比较稀少的CPU设计公司，主要开发针对智能穿戴，物联网，智能家居，安防等领域的CPU芯片。盈方微：A股稀缺的芯片设计公司，长期受益于国家集成电路产业扶持政策。欧比特：宇航IC设计引领者，首家纯民营资本布局卫星星座的企业。看好公司遥感卫星大数据的应用前景。中颖电子：公司是家电主控单芯片MCU领域龙头。全志科技：公司是A股唯一一家拥有独立自主IP核的芯片设计公司，从事系统级大规模数模混合SOC及智能电源管理芯片设计，主要产品为智能终端应用处理器和智能电源管理芯片。国民技术：公司是国内金融IC卡芯片、金融终端安全芯片厂商。汇顶科技：公司拥有全球领先的指纹识别技术与卓越的研发能力，是国内IC市场中科技创新的领先者。二、半导体材料重点关注：江丰电子：公司是国内高纯溅射靶材行业龙头，产品包括铝、钛、钽和钨钛靶极溅射材料，是国内少有打破海外技术封锁的龙头企业。雅克科技：公司在半导体材料领域持续布局，一方面切入前驱体和特气领域，另一方面布局相关设备企业。借助大基金的资源整合，有望在未来3年实现快速成长，成为半导体材料平台型公司。江化微：公司是国内湿电子化学品领军企业。阿石创：国内镀膜材料稀缺标的，有望松动国外垄断格局。上海新阳：国内晶圆级化学品龙头企业，电镀液等产品率先打破国外垄断，下游客户均为国内龙头封测厂和Foundry，行业壁垒极高，均是国内空白。受益于下游半导体行业产能不断向国内转移及国家对IC产业的大力扶持，未来市场空间巨大。晶瑞股份：湿电子化学品迎历史发展机遇，公司技术领先。有研新材：公司在稀土功能材料、高纯金属靶材、光电材料、医疗器械等多业务布局，十分具有发展潜力。飞凯材料：公司电子化学品与液晶领域持续布局，有望成为电子化学品及液晶材料领域双龙头。南大光电：公司在LED上游MO源领域拥有深厚技术积累，主营MO源产品销售稳步增长。鼎龙股份：公司作为打印复印耗材产业链一体化龙头，业绩稳定增长，通过CMP项目及芯片切入半导体领域。三、半导体设备重点关注：北方华创：公司是我国高端半导体设备上市龙头，国有控股及大基金持股，平台优势显著。长川科技：公司掌握了集成电路测试设备的相关核心技术，是国内为数不多的可以自主研发、生产集成电路测试设备的企业。至纯科技：公司是国内高纯工艺系统领域的龙头，先后与京东方、中芯国际等知名企业共同编制了多项电子行业国家标准。我国高纯工艺系统市场长期由美国凯耐第斯等国外企业占据，公司将享受国内大市场红利，逐步受益进口替代。晶盛机电：公司作为我国单晶硅设备龙头企业，在晶体生长设备及工艺领域积淀深厚，在手订单充足且执行进度良好，业绩确定性强。中游：半导体制造、半导体封测一、半导体制造重点关注：三安光电：作为国内LED芯片绝对龙头企业，MOCVD产能规模国内首位，并且技术领先，充分享受行业景气带来的红利。士兰微：A股稀缺的半导体IDM标的，8寸线产能释放和MEMS扩产相继提供成长动力，随着公司产能的持续释放，公司盈利能力将会得到改善。扬杰科技：公司立足国内功率二极管行业龙头地位，持续进口替代，是功率分立器件国产化的排头兵。华微电子：功率半导体器件龙头。公司主要生产功率半导体器件及IC，应用于消费电子、节能照明、计算机、PC、汽车电子、通讯保护与工业控制等领域。上海贝岭：公司是国内领先的模拟IC供应商，受益国家智能电网建设带来的电表更新换代需求及模拟集成电路的进口替代需求。此外，公司还是中国电子信息产业集团旗下的重点上市平台，国企改革的重点对象。捷捷微电：公司属于国内晶闸管龙头企业。晶闸管领域海外厂商逐渐退出市场，国内厂商替代海外厂商产品的趋势清晰。纳思达：公司通过并购整合完成打印行业全产业链布局，全球龙头雏形渐显。芯片方面公司得到国家集成电路产业基金的投资，长期受益于信息安全和芯片国产化两大风口。二、半导体封测长电科技：大陆半导体封测龙头，在技术、规模、体量和客户结构上都具有显著优势，势将优先深度受益于大陆半导体崛起。华天科技：公司作为国内三大封测之一，随着中高端产品放量增厚业绩。通富微电：公司主营业务是集成电路封装测试和其他业务，是全国TOP3的IC封测企业，其中封装测试业务占总营收97.91%，其他业务占2.09%。晶方科技：公司是全球领先的传感器芯片封装测试领导者。苏州固锝：公司是国内最大的整流器件生产企业和最具特色的集成电路QFN企业，在保持二极管的领先地位同时，积极拓展MEMS研发、设计及封装业务。半导体产业的下游需求非常广泛，主要包括移动通信、计算机、存储器、无线网络、汽车电子、电视机和监测设备等，计算机和移动通信是主要需求方，PC占比26%，移动通信占比14%；VR、人工智能、汽车电子、工业电子等新领域半导体销售占比合计25%。重点关注公司总结：兆易创新、国科微、景嘉微、紫光国芯、江丰电子、阿石创、北方华创、晶盛机电、三安光电、士兰微、华微电子、长电科技、通富微电、巨化股份行业梳理：半导体制造工艺中的主要设备及材料大盘点半导体设备和材料处于产业链上游，是推动技术进步的关键环节。半导体设备和材料应用于集成电路（IC）、LED、MEMS、分立器件等领域，其中以IC领域的占比和技术难度最高。IC制造分为前道、后道，以及中道制程，主要有氧化炉、PVD、CVD、光刻、涂胶显影、刻蚀、CMP、晶圆键合、离子注入、清洗、测试、减薄、划片、引线键合、电镀等设备，半导体材料主要包括衬底（硅片/蓝宝石/GaAs等）、光刻胶、电子气体、溅射靶材、CMP材料、掩膜版、电镀液、封装基板、引线框架、键合丝、塑封材料等。1、半导体制造工艺流程及其需要的设备和材料半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造（前道，Front-End）和封装（后道，Back-End）测试，随着先进封装技术的渗透，出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节，称为中道（Middle-End）。由于半导体产品的加工工序多，所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。在这里，我们以最为复杂的晶圆制造（前道）和传统封装（后道）工艺为例，说明制造过程的所需要的设备和材料。图：集成电路产业链晶圆生产线可以分成7个独立的生产区域：扩散（Thermal Process）、光刻（Photo- lithography）、刻蚀（Etch）、离子注入（Ion Implant）、薄膜生长（Dielectric Deposition）、抛光（CMP）、金属化（Metalization）。这7个主要的生产区和相关步骤以及测量等都是晶圆洁净厂房进行的。在这几个生产区都放置有若干种半导体设备，满足不同的需要。例如在光刻区，除了光刻机之外，还会有配套的涂胶/显影和测量设备。图：先进封装技术及中道（Middle-End）技术图：IC晶圆制造流程图图：IC晶圆生产线的7个主要生产区域及所需设备和材料图：传统封装工艺流程传统封装（后道）测试工艺可以大致分为背面减薄、晶圆切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋/成型和终测等8个主要步骤。与IC晶圆制造（前道）相比，后道封装相对简单，技术难度较低，对工艺环境、设备和材料的要求远低于晶圆制造。图：传统封装的主要步骤及所需设备和材料2、主要半导体设备及所用材料1) 氧化炉设备功能：为半导体材料进行氧化处理，提供要求的氧化氛围，实现半导体预期设计的氧化处理过程，是半导体加工过程的不可缺少的一个环节。所用材料：硅片、氧气、惰性气体等。国外主要厂商：英国Thermco公司、德国Centrothermthermal Solutions GmbH Co.KG公司等。国内主要厂商：七星电子、青岛福润德、中国电子科技集团第四十八所、青岛旭光仪表设备有限公司、中国电子科技集团第四十五所等。2) PVD（物理气相沉积）设备功能：通过二极溅射中一个平行于靶表面的封闭磁场，和靶表面上形成的正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面特定区域，实现高离子密度和高能量的电离，把靶原子或分子高速率溅射沉积在基片上形成薄膜。所用材料：靶材、惰性气体等。国外主要厂商：美国应用材料公司、美国PVD公司、美国Vaportech公司、英国Teer公司、瑞士Platit公司、德国Cemecon公司等。国内主要厂商：北方微电子、北京仪器厂、沈阳中科仪器、成都南光实业股份有限公司、中国电子科技集团第四十八所、科睿设备有限公司等。3) PECVD设备功能：在沉积室利用辉光放电，使反应气体电离后在衬底上进行化学反应，沉积半导体薄膜材料。所用材料：特种气体（前驱物、惰性气体等）。国外主要厂商：美国Proto Flex公司、日本Tokki公司、日本岛津公司、美国泛林半导体（Lam Research）公司、荷兰ASM国际公司等。国内主要厂商：北方微电子、中国电子科技集团第四十五所、北京仪器厂等。4) MOCVD设备功能：以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。所用材料：特种气体（MO源、惰性气体等）。国外主要厂商：德国Aixtron爱思强公司、美国Veeco公司等。国内主要厂商：中微半导体、中晟光电、理想能源设备等。5) 光刻机设备功能：将掩膜版上的图形转移到涂有光刻胶的衬底（硅片）上，致使光刻发生反应，为下一步加工（刻蚀或离子注入）做准备。所需材料：光刻胶等国外主要公司：荷兰阿斯麦（ASML）公司、日本尼康公司、日本Canon公司、美国ABM公司、德国SUSS公司、美国Ultratech公司、奥地利EVG公司等。国内主要公司：上海微电装备（SMEE）、中国电子科技集团第四十八所、中国电子科技集团第四十五所、成都光机所等。6) 涂胶显影机设备功能：与光刻机联合作业，首先将光刻胶均匀地涂到晶圆上，满足光刻机的工作要求；然后，处理光刻机曝光后的晶圆，将曝光后的光刻胶中与紫外光发生化学反应的部分除去或保留下来。所用材料：光刻胶、显影液等。国外主要厂商：日本TEL、德国SUSS、奥地利EVG等。国内主要厂商：沈阳芯源等。7) 检测设备（CDSEM、OVL、AOI、膜厚等）设备功能：通过表征半导体加工中的形貌与结构、检测缺陷，以达到监控半导体加工过程，提高生产良率的目的。所用材料：特种气体等。国外主要厂商：美国的KLA-Tencor、美国应用材料、日本Hitachi、美国Rudolph公司、以色列Camtek公司等。国内主要公司：上海睿励科学仪器等。8) 干法刻蚀机设备功能：平板电极间施加高频电压，产生数百微米厚的离子层，放入式样，离子高速撞击式样，实现化学反应刻蚀和物理撞击，实现半导体的加工成型。所用材料：特种气体等。国外主要厂商：美国应用材料公司、美国Lam Research公司、韩国JuSung公司、韩国TES公司等。国内主要公司：中微半导体、北方微电子、中国电子科技集团第四十八所等。9) CMP（化学机械研磨）设备功能：通过机械研磨和化学液体溶解“腐蚀”的综合作用，对被研磨体（半导体）进行研磨抛光。所用材料：抛光液、抛光垫等。国外主要厂商：美国Applied Materials公司、美国Rtec公司等。国内主要厂商：华海清科、盛美半导体、中电45所等。10)晶圆键合机设备功能：将两片晶圆互相结合，并使表面原子互相反应，产生共价键合，合二为一，是实现3D晶圆堆叠的重要设备。所用材料：键合胶等。国外主要厂商：德国SUSS、奥地利EVG等。国内主要厂商：苏州美图、上海微电子装备。11)湿制程设备（电镀、清洗、湿法刻蚀等）设备功能：1）电镀设备：将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面，以形成金属互连；2）清洗设备：去除晶圆表面的残余物、污染物等；3）湿法刻蚀设备：通过化学刻蚀液和被刻蚀物质之间的化学反应将被刻蚀物质剥离下来。所用材料：电镀液、清洗液、刻蚀液等。国外主要厂商：日本DNS、美国应用材料、美国Mattson（已被北京亦庄国投收购）公司等。国内主要厂商：盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等。12)离子注入设备功能：对半导体材料表面附近区域进行掺杂。所用材料：特种气体等。国外主要厂商：美国AMAT公司等。国内主要厂商：中国电子科技集团第四十八所、中科信等。13)晶圆测试（CP）系统设备功能：通过探针与半导体器件的pad接触，进行电学测试，检测半导体的性能指标是否符合设计性能要求。所用材料：NA。国外主要厂商：爱德万测试、泰瑞达等。国内主要厂商：北京华峰测控、上海宏测、绍兴宏邦、杭州长川科技、中电45所等14)晶圆减薄机设备功能：通过抛磨，把晶圆厚度减薄。所用材料：研磨液等。国外主要厂商：日本DISCO公司、日本OKAMOTO公司、以色列Camtek公司等。国内主要厂商：北京中电科、兰州兰新高科技产业股份有限公司、深圳方达研磨设备制造有限公司、深圳市金实力精密研磨机器制造有限公司、炜安达研磨设备有限公司、深圳市华年风科技有限公司等。15)晶圆划片机设备功能：把晶圆切割成小片的Die。所用材料：划片刀、划片液等。国外主要厂商：日本DISCO公司等。国内主要厂商：中国电子科技集团第四十五所、北京中电科、北京科创源光电技术有限公司、沈阳仪器仪表工艺研究所、西北机器有限公司（原国营西北机械厂709厂）、汇盛电子电子机械设备公司、兰州兰新高科技产业股份有限公司、大族激光等。16)引线键合机设备功能：把半导体芯片上的Pad与管脚上的Pad，用导电金属线（金丝）链接起来。所用材料：金属丝等。国外主要厂商：ASM太平洋等。国内主要厂商：中国电子科技集团第四十五所、北京创世杰科技发展有限公司、北京中电科、深圳市开玖自动化设备有限公司等。