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辉光之间，刻沙为芯
半导体产业根基——晶圆制造
集成电路是半导体产业的核心组成，逻辑电路（CPU）、微处理器（MPU）、模拟电路（AnalogCircuit）和存储器（Memory）占据了半导体市场的半壁江山，据WSTS统计，年集成电路销售额达3,亿美元，占全球半导体产业销售额的80.77%，是当之无愧的半导体支柱型产品。集成电路产业以芯片应用为最终目的，主要可分为设计、制造、封测三大环节，其中晶圆制造环节是将设计版图制成光罩，将光罩上的电路图形信息转移至硅片上，在晶圆上形成电路的过程。
晶圆制造需要开发出适合生产各种芯片产品的工艺架构以实现批量生产，整体制造工艺复杂，整个制造流程大约涉及到-道工序，主要有晶圆清洗、热氧化、光刻、刻蚀、离子注入、退火、扩散、化学气相沉积、物理气相沉积、化学机械研磨、晶圆检测等环节。晶圆制造所需设备种类广泛，设备精密度、材料性能、厂房建设（洁净室等）要求高，整体生产难度高、成本投入大、技术壁垒高，是半导体产业桂冠上的一颗明珠，亦是各国半导体产业争相争夺的产业高地。
先进工艺为矢。对于晶圆制造而言，先进工艺是最关键的、最尖端的要素之一，也是引领行业发展的重要航标，而先进工艺往往由逻辑电路所驱动。晶圆制造行业在经历数十年的发展后，目前已经进入后摩尔时代，随着先进光刻技术、3D封装技术等不断涌现，各种先进工艺不断改进和完善，集成电路已由本世纪初的0.35微米的CMOS工艺发展至nm级FinFET工艺。目前，全球最先进的、可实现量产的晶圆制造工艺已经在EUV技术的支撑下达到7nm，台积电的5nm也将于年下半年实现量产出货，其3nm技术则有望在年前后进入市场。
特色工艺为羽。先进工艺引领行业发展的同时，特色工艺技术为晶圆制造提供了多元化空间。近年来，随着新兴应用如超高清视频、5G、OLED、IoT等终端设备的全方位兴盛与发展，对逻辑电路以外的其他集成电路和半导体器件类型都提出了更高的要求。以面板中的静态随机存储器SRAM为例，显示技术的持续升级推动SRAM的存储上限从早期的10Mb、64Mb不断演变至目前最先进的Mb，驱动着工艺节点的不断升级，将静态随机存储器的工艺节点从早期的80~55/40nm升级至目前先进的28nm；而嵌入式非挥发性存储芯片eNVM因广泛应用于汽车电子、消费电子、工业及无线通讯领域中，工艺节点从0.18μm迅速发展到40nm，向着面积更小、速度更快的方向前进。
资本投入和管理为弓弦。在摩尔定律的推动下，元器件集成度的大幅提高要求集成电路线宽不断缩小，导致生产技术与制造工序愈为复杂，制造成本呈指数级上升趋势，尤其在光刻环节，光刻机的精度决定了电路线宽的大小，因此光刻机成为推动晶圆制造发展的关键，目前光刻机经历了五代发展已经到了EUV阶段，成本持续提升。光刻环节以外，晶圆制造企业也可以采用多重模板工艺，重复多次薄膜沉积和刻蚀工序以实现更小的线宽，但这将使得薄膜沉积和刻蚀次数显著增加，意味着集成电路制造企业需要投入更多且更先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备等，造成巨额的设备投入。根据IBS统计，随着技术节点的不断缩小，集成电路制造的设备投入呈大幅上升的趋势。以5nm技术节点为例，其投资成本超亿美元，是14nm工艺的两倍以上，28nm工艺的四倍左右。资本的投入和生产的管理，不仅晶圆制造企业生产经营的重要环节，更是晶圆制造行业中保持领先地位的重要保证。
生产模式的变革——从IDM到Foundry
晶圆制造主要有两种主要的模式，一种是全面覆盖各个环节、可以独立完成从芯片设计、生产和销售各个环节的IDM模式，一种是仅负责晶圆制造环节，不涉及设计和封测的Foundry模式：
IDM模式（IntegratedDeviceManufacture，垂直整合制造）：覆盖产业链的集成电路设计、制造、封装测试等所有环节，拥有集成电路设计部门、晶圆厂、封装测试厂，可自行设计、生产、封测芯片产品，拥有自有品牌的公司。IDM是早期半导体公司的主要形式，由于属于典型的重资产模式，对研发能力、资金实力和技术水平要求较高，能够维持IDM模式的公司较少，目前采用IDM模式典型玩家有Intel、三星。
Foundry模式，晶圆代工：仅提供集成电路制造环节，能够完成芯片制造但一般不具备芯片设计能力。Foundry的诞生主要源于集成电路产业链的专业化——集成电路产业链在发展过程中逐渐形成了Fabless（无晶圆设计公司）、Foundry（晶圆代工）、封测公司，分别按照各自企业的优势和禀赋专精其中一部分生产环节，实现技术、资本等的高效利用。由于晶圆制造环节难度大、成本投入大，Foundry同样属于重资产模式，与IDM类似，能够长期维持较高的资本开支和承担较重的经营管理成本的企业较少，目前全球主要的Foundry工厂有台积电、GlobalFoundry、联华电子和中芯国际等。
IDM和Foundry两种晶圆制造模式各有差异，但都是半导体产业发展的产物，同时存在的还有只负责芯片设计的Fabless、只负责封测的封测厂模式，这些生产模式各有优劣，在多年发展下也培育出了一批全球龙头企业。
半导体产业链转移伴随着专业化发展，是IDM、Foundry等模式兴盛的底层逻辑。从历史发展进程来看，自20世纪60年代半导体产业在美国发源以来，全球半导体产业因产业链进一步细化和应用市场需求变化，经历了两次产业转移，催生Foundry、Fabless、封测公司等半导体企业模式。
从市场规模来看，占据了主要逻辑电路、存储器生产的IDM模式（Intel、三星等）的市场规模较大，据ICinsights，IDM模式年全球销售额虽较年有所下降，但也超2,亿美元。
同时，通过与无晶圆厂设计公司等客户形成共生关系，晶圆代工企业能在第一时间受益于新兴应用的增长红利，近年来市场规模持续增加。自20世纪80年代台积电开创晶圆代工模式诞生以来，晶圆代工市场经过30多年发展，已成为全球半导体产业中不可或缺的核心环节。根据ICInsights，年世界晶圆代工市场规模达亿美元，同比增加5.11%。
IDM、Fabless+Foundry已成为半导体产业的主要生产方式。根据Gartner数据显示，在Q1全球半导体供应商收入排名中，英特尔和台积电合计占据超47%的份额，分别以IDM和Foundry模式生产。另外，由于Foundry的存在，一些芯片设计公司得以生产制造自己的产品实现规模销售、成为全球半导体行业中的重要组成，如高通、AMD等。同时部分IDM企业在国内也采用代工模式运营。
需求引领，工艺驱动
全球半导体需求持续扩张，新一轮需求打开成长通道
半导体芯片是科技创新的硬件基础，站在5G+AI这新一轮全球科技创新周期的起点，从中长期维度出发，半导体芯片将是科技创新发展确定的方向之一，全球半导体销售额、芯片出货量持续增加。未来，在AI、HPC、IoT等需求的驱动下，全球半导体将迎来新的快速发展周期。在这个过程中，作为半导体行业的核心环节之一的晶圆制造将会在市场需求持续增加、产业链专业化、竞争格局变化的拉动下实现踏上新的发展台阶。
晶圆制造伴随需求成长，产能制程多方面提升
晶圆产能扩张持续推进
芯片品类和需求量持续增加的浪潮下，全球晶圆厂数量持续扩张。根据ICInsights，9座mm晶圆厂计划于年投产，是自年开设12座以来最多的一年，其中有5座在中国大陆。年则有6座晶圆厂计划投产。年和年所有投产的工厂主要用于存储器的生产和晶圆代工。
晶圆产能持续开出，增速逐渐平稳。据ICInsights估计，年全球晶圆产能增加达1,万片（mm等效），年增加2,万片，并预计这部分新产能主要来自三星、SKHynix和中国大陆公司（例如长江存储、中芯国际等）。同时，ICInsights统计0~年间全球晶圆产能（mm等效晶圆）复合增长率为7.09%，预计~年复合增长率为6.04%，增速逐渐平稳。
其中，功率化合物半导体的产能将在服务器、新能源等需求的驱动下快速增长，据SEMI年跟踪的个设施和生产线，目前装机产能约万片/年（mm等效晶圆）。到年，将有38条新的设施和生产线投入运营，推动装机容量累计增长20％，达到每月万片（mm等效晶圆）。而我国将会是主要的扩产地，功率半导体和化合物半导体产能在~年间分别增长50%、87%。
从产品角度看，存储和代工厂提供了全球主要的晶圆产能。据ICInsights，按mm等效晶圆的月度已装机产能来看，年存储器和代工厂产能分别占全晶圆产能供给的38.23%、36.39%，同时这两大类晶圆制造品类也是~年全球晶圆扩产的主力军，预计分别占未来5年月度新增装机产能的44.58%、27.71%。
制程工艺路径不断演进
集成电路的成功与否很大程度上取决于IC制造商能否继续提供更好的性能、更多的功能和更低的成本。随着主流CMOS工艺达到其理论、实用和经济的极限，降低IC成本（按功能或性能）的成本成为未来IC竞争的主要着力点。尽管开发成本很高，但使用更小的节点仍可为每个晶圆带来更大的收益。根据ICInsights，许多IC公司现在正在设计基于10nm和7nm工艺技术的高性能CPU、MPU等。而逻辑电路全球龙头Intel也在逐步推进其10nm级以下产品的研发。
在Foundry竞争中，具有领先工艺的制造具有明显的优势。在年，台积电是唯一使用7nm制程技术的纯晶圆代工制造企业。由于领先的Fabless企业排队采用7nm工艺制造最新设计，台积电每片晶圆的总收入显着增加。与年相比，掌握了更先进制程工艺的台积电在年的每片晶圆收入更高（+13％）。相比之下，GlobalFoundries、UMC和SMIC的年每片晶圆收入与年相比分别下降了2％，14％和19％。同时，持续演进的晶圆制程工艺为Foundry的竞争优势不断添砖加瓦，如联电（UMC）于年8月宣布放弃对12nm以下制程的研发，格罗方德（GlobalFoundries）也于2个月后宣布无限期延迟对7nm制程的探索，并将在未来以14nm为主。目前，全球第一梯队的Foundry中仅有台积电已实现5nm产品的量产，三星电子则准备跳过4nm直接研发3nm制程。目前第二梯队的Foundry中仅有中芯国际还在积极开发更先进的制程和产品。
除了代工和逻辑电路外，三星，美光，SKHynix和Kioxia/WD等存储器供应商都在使用先进的工艺来制造其DRAM和闪存组件。而无论是哪种产品，目前全球半导体已经发展到只有极少数的公司可以开发前沿工艺技术并制造前沿芯片的地步。
一方面，先进制程为晶圆制造行业逐步筛选出顶级企业，另一方面，成熟制程也为工艺落后的企业提供了长远的发展空间。诸如CIS、Wifi、射频等未来物联网的主要芯片使用成熟制程已经足够满足要求，未来先进制程+成熟制程将是主流方向。
从按制程的产能角度看，先进制程引领着产能扩张方向。据ICInsights，~年间10~20nm是月度装机产能的主要部分，年预计可达32.61%，但~年小于10nm的产能则可达24.74%，是未来4年占比增长最多的部分。在先进制程不断加大占比的时候，成熟制程占比亦将长期维持稳定。此外，年在纯晶圆代工厂的产品结构中，40nm的产品占据主流，达47%。
制程增加的同时晶圆直径也在不断扩张，从6英寸（mm）到8英寸（mm），从8英寸到12英寸（mm），晶圆直径的扩大有助于提升生产效率，降低单位成本。据ICInsights，年预计mm的新增晶圆厂将达10座。但同时由于并非所有半导体器件都能够利用mm晶圆所能提供的成本节约优势，6、8英寸晶圆厂可通过制造多种类型非逻辑电路产品（例如专用存储器，显示驱动器，微控制器，RF和模拟电路，以及基于MEMS的产品，例如加速度计，压力传感器等）来盈利，未来6、8英寸晶圆厂还将占据一定市场地位。
地区发展逐渐步调不一
从地区角度来说，地区市场规模和增长潜力不一。美国作为传统半导体强势地区，在IDM销售额份额为51％和无晶圆厂销售额份额为65％的庞大市场推动下，美国公司在年占据了全球IC市场总量的55％。与美国较大的市场相对应的，中国大陆是-年间唯一保持销售增速的地区。在年DRAM和NANDFlashIC销售下滑的推动下，总部位于韩国的韩国公司（主要是三星和SKHynix），销售额下降了32％，在所有主要国家/地区中表现最差。
不同地区的主流制程、代工厂市场也有较大差别，三星和台积电是目前仅有的两个可加工10nm工艺的地区。韩国和日本在20nm至≥10nm的市场中均占有很大份额，其中绝大部分用于生产NANDFlash和DRAM。在20nm-≥10nm的产能中，中国台湾也占有很大份额，其中大约一半用于晶圆代工服务，另一半用于DRAM等生产。目前在中国大陆的先进（28nm）产能几乎完全由三星，SK海力士，英特尔和台积电等公司拥有和控制。
中国Fabless公司的兴起为晶圆代工提供了更多的机会。随着过去十年来中国Fabless公司（例如海思）的崛起，中国市场对代工服务的需求也有所增加。-年间中国市场是纯晶圆代工销售唯一增长的地区，年较增长了42％，达到亿美元，增速较当年全球市场的5%快；年则增长6％，比去年纯晶圆代工市场总量下降2％的结果高出8个百分点。
12英寸产能同样反映了中国大陆是未来的机遇之地。年按Fab总部和所在地计算，中国大陆的企业份额较提升了2%，同期除了韩国增加1%以外其他国家及地区均呈下滑趋势，中国大陆作为未来半导体核心地区的发展趋势明确。
资本开支增加预示景气
除产能外，资本开支同样是反映晶圆制造发展的重要指标。年以来全球半导体资本开支均维持在亿美元以上的高位，年在台积电支出激增的推动下，代工领域的资本支出增幅最大，跃升了17％。据ICInsights预测，到年晶圆代工领域将再次成为支出增长最大的领域，达8％占比，占当年全球资本开支比重达29％，如台积电预计Capex为亿美元，中芯国际则为43亿美元。
据SEMI，年全球晶圆厂设备支出将增长24％，达到创纪录的亿美元。存储器晶圆厂将以亿美元的设备支出领先全球半导体领域，而领先的逻辑和代工厂预计将以亿美元的投资排名第二。另一方面，年DRAM晶圆厂的投资在年下降11％之后，明年将激增50％，而在先进逻辑和代工厂的支出，在今年下降11％之后，到年将增长16％。
晶圆制造的引领者们
由于集成电路具有重资产、技术壁垒高、经营管理难度大等特点，经历多年的大浪淘沙，现在全球集成电路产业已从21世纪初的群雄逐鹿发展成寡头竞争，以mm等效晶圆产能为衡量标准，年的行业集中度显著高于9年，前5名玩家合计占比高达54%，而9年仅为36%。
年全球前五大半导体厂商中，虽然相比年并无大幅新增产能，但三星以存储IDM+Foundry的双半导体生产模式在全球月度已装机产能稳居第一，月产近万片mm等效晶圆，而台积电作为纯晶圆代工供应商以万片/月的产能位居第二。从前五半导体厂商来看，存储厂商占据四席。
晶圆代工——一超多强
根据集邦咨询旗下拓墣产业研究院分析，年第二季晶圆代工厂的营收排名中，台积电以预计.05亿美元的营收稳居第一，远超三星、格芯、联电和中芯国际的总和。
一方面是晶圆代工市场的持续扩张，一方面是技术竞争的不断加深。据三星预计，年全球晶圆代工市场将超过亿美元，7nm以下的先进制程占比不断增加。同时，随着制程提升，如nm→7nm，能参与竞争的厂商不断减少，目前7nm以下的供应商仅有三星和台积电，凸显先进工艺的重要性。
TSMC——Foundry模式的开创者与领军者
台积电是当前世界上最大的纯晶圆代工厂，制程、产能、营收长期占据全球第一的位置，是当之无愧的代工龙头。
台积电掌握着世界最先进的晶圆制造工艺：目前7nm产品已量产出货，5nm产品量产准备已经完成，5nmEUV工艺也将在今年下半年量产。同时，下一代先进制程3nm预计年试投产，2nm及更先进的制程已在研发路径上。
台积电拥有着世界最庞大的晶圆制造产能：年台积公司及其子公司所拥有及管理的年产能超过1,万片12英寸等效晶圆，台积电在中国台湾设有三座12英寸超大晶圆厂（GIGAFABRFacilities）、四座8英寸晶圆厂和一座6英寸晶圆厂，并拥有南京公司12英寸晶圆厂、WaferTech美国子公司的一座12英寸晶圆厂、中国大陆公司松江8英寸晶圆厂产能。
技术优势往往建立在足够的研发投入、厂房建设上，更先进的设备如EUV光刻机往往耗费巨大，自Q2以来台积电的资本开支持续高速增长，季度同比增速均在40%以上，Q1更是达到了1,.6亿新台币。年全年台积电预计资本开支可达~亿美元。技术优势带来更强的市场需求，台积电自年Q3以来晶圆出货量恢复正增长，Q1在全球疫情蔓延的情况下实现了高达32.65%的增长，ASP（12英寸晶圆）也达到了3,.79美元。
当前台积电最先进的工艺为7nm制程，主要用于生产手机处理器、基带芯片、高性能运算等对性能及功耗要求均非常高的产品，客户主要包括华为、苹果、高通、AMD和MTK。由于苹果iPhone11系列销售情况优于预期，A13应用处理器委由台积电以7nm制程量产，Q1的营收延续Q4占比达到35%，预期Q2高端制程的产能仍然紧张。
除技术优势外，台积电还以管理优势著称。以集中式晶圆厂制造管理系统超级制造平台（SuperManufacturingPlatform,SMP）协调管理四座超大晶圆厂的运作，一方面提高了产品的一致度和可靠性，同时为台积电提供更大的产能弹性来适应需求变动，缩短良率学习曲线与量产时间，以及提供较低成本的产品重新认证流程。
产能上，台积电目前拥有三座12吋超大晶圆厂——Fab12、Fab14及Fab15。年，这三座超大晶圆厂的总产能已超过万片12英寸等效晶圆，可生产0.13μm-7nm全世代以及其半世代设计的芯片。5nm已于年上半年进入量产阶段，主要由台积电第四座超大晶圆厂Fab18生产。同时保留部分产能做为研发用途，像3nm、2nm等更先进制程的技术发展，未来将持续推进先进制程发展。
UMC——成熟制程与特色工艺的守望者
联华电子（UMC）是世界第四的纯晶圆代工厂（，ICInsights），主要在特殊技术上晶圆制造服务。公司目前的最先进制程为14nm，整体落后台积电1~2代，但公司专注特殊技术，在成熟制程上具备一定的竞争优势。
联华电子的资本开支在年达到年以来的顶峰28亿美元后，年呈现收缩形态，为19亿美元，同比-32.14%,计划年将继续下滑至10亿美元（其中12英寸产能将占85%，为8.5亿美元）。产能则仅在年10月完成USJC收购后Q4有11.63%的同比增长，Q1以来的其它季度阶段均以小于2%的幅度增长。
联华电子拥有4座先进12英寸晶圆厂：
位于台南的Fab12A于2年进入量产，目前主要生产先进14nm制程产品，P1＆2、P3＆4以及P5＆6厂区组成超过87,片/月的产能；
Fab12i为联华电子特殊技术中心，主要提供12英寸特殊制程产品以适应客户多样化的应用产品，目前产能达50,片/月。
最新的12英寸晶圆厂是位于中国厦门的联芯厂USCXM，已于年Q4开始量产。其总设计产能为50,片/月。
年10月，联华电子取得位于日本的公司USJC所有的股权，产能达33,片/月的十二英寸晶圆厂，提供最小至40nm的逻辑和特殊技术。
除了12英寸厂外，联华电子拥有七座8英寸厂与一座6英寸厂，每月总产能超过75万片8英寸等效晶圆。
联华电子在亚洲地理区域多元选择的制造服务，客户可以分散其制造风险，同时仍在同一区域内的生产，更能确保联华电子在中国台湾总部最及时的工程支援。
中芯国际——我国晶圆制造突围尖兵
中芯国际是全球第五大、国内技术最先进、规模最大的晶圆代工企业，具备0.35μm-14nm多种技术节点晶圆代工能力，目前14nmFinFET先进制程已成功量产并实现收入，N+1工艺已经进入客户导入阶段，在技术工艺、产能和营收上已经跻身世界一流晶圆代工企业行列。
先进制程技术+产能持续推进，增资中芯南方加速成长空间扩容。中芯南方是为中芯国际14nm及以下先进制程研发和量产计划而建设的、具备先进制程产能的12英寸晶圆厂（上海mmFab）。开发14nm及以下产能是公司的一项战略性的决策，可强化在先进制程产品制造的领先市场地位。
技术持续升级。中芯南方14nm已实现量产，目前正在开发更加先进的N+1和N+2工艺（中芯国际内部代号），其中N+1工艺在去年四季度已经完成流片，目前处于客户产品验证阶段，预计今年四季度风险量产。从N+1工艺比14nm，性能提升20%，功耗降低57%，逻辑面积缩小63%，SoC面积缩小55%，除了性能提升幅度低于7nm工艺，功耗和稳定性上都与7nm工艺相近。
产能积极扩张：年中芯国际将逐步扩大FinFET产能，至年年底将达月产00片。资本开支方面，下游需求持续加强为公司进行扩产带来充足动力，公司Q1资本开支延续Q4增长态势，达7.77亿美元，同比+75.4%，环比+57.9%。半导体制造公司产能与对下游需求的判断高度关联，基于Q1成熟制程产能满载，先进制程工艺推进顺利，在通信、手机、汽车、消费电子等领域应用持续拓展，公司对未来充满信心，将全年资本开支计划上调11亿美元至43亿美元，预计较年的20亿美元增长%。
此前，公司的资本开支主要用于晶圆厂的设备及设施，此外还有部分用于建设员工生活区等。正是因为晶圆厂的持续投资，使得公司产能在过去年份中持续增长。公司Q1宣布将上调11亿美元Capex，预计主要用于上海mmFab和成熟制程生产线的设备和设施购置与建设，我们预计14nm先进制程产能将加速扩充，成熟制程也将在不断恢复的下游需求中收益。
需求强劲，产能满载。目前，中芯国际在上海、北京、深圳等地拥有7座晶圆厂，年Q1总产能达47.6万片/月（8英寸等效）。按产能计算，公司全球行业排名第五，中国排名第一。中芯国际提供从0.35μm-14nm制程的产品，包含逻辑/射频/非易失存储/图像传感器等在内主流平台的晶圆代工服务。
公司Q1产能环比增加27,片/月（折合8英寸晶圆），主要系天津mmFab、北京mmFab、上海mmFab，Q1产能分别环比+5,片/月、+9,片/月、+1,片/月（未折合8寸晶圆）。产能不断开出的同时，ASP也在稳步提升，Q1等效8英寸晶圆的ASP延续增长，达.69美元/片。
华虹半导体——我国晶圆制造的追赶者
华虹半导体是由原上海华虹NEC和上海宏力半导体新设合并而成的，隶属华虹集团，是我国大陆地区第二大的晶圆代工厂。华虹半导体具备1.0μm-90nm技术节点生产工艺，主要专注于特色工艺，在智能卡及微控制器等多种快速发展的嵌入式非易失性存储器应用领域中，基于高度的安全性、可靠性、成本效益及技术精细度享誉市场。在功率器件技术方面公司亦拥有强大的能力和丰富的量产经验。
公司自建设中国大陆第一条8英寸集成电路生产线起步，目前在上海金桥和张江共有三条8英寸生产线（华虹一、二及三厂），月产能约18万片，同时在无锡高新技术产业开发区内建有一座12英寸晶圆厂（华虹七厂），月产能规划为4万片。华虹七厂于年正式落成并迈入生产运营期，成为中国大陆领先的12英寸特色工艺生产线，也是大陆第一条12英寸功率器件代工生产线。年5月14日华虹无锡12英寸生产线已实现高性能90nmFSI工艺平台产品投片，未来将有力支持公司在5G、IoT等领域的扩张。未来随着无锡12英寸厂产能初步开出，公司“8英寸+12英寸”战略将进入实施+回报期。
存储芯片——三足鼎立
存储市场规模庞大，未来占比持续提升。由于PC、智能手机、可穿戴设备、服务器等多种终端产品中都需要使用存储器来完成信息的存储，存储器逐渐发展成半导体市场上占比最大的商品，按WSTS统计，年存储器市场规模达1,.07亿美元，占比达25.89%，同时近年来在服务器需求持续增长下，WSTS预期存储芯片在半导体中的规模和比重将持续加大，年预计可达1,.58亿美元、占比达28.72%。存储器中，又以DRAM、NANDFLASH为价值最高的品类。
存储器产业特征明显，IDM模式适者生存。存储器具有强周期、重资产、高营收、长投入、规模经济明显的产业特征，经历了近半世纪的发展后全球存储器产业格局不断洗牌，三星、SK海力士、美光科技等成为赢家，DRAM中三家龙头企业（三星电子、SK海力士、美光科技）占据超95%的份额，NANDFLASH格局相对较好，前三龙头（三星电子、铠侠、西部数据）合计占比约67.2%，美光科技、海力士则分别拥有13.3%、9.7%的份额。纵观产业特征和市场格局，我们认为最适合存储器发展的模式是可以整合设计、试产、投产、封装的IDM模式，更能适应强周期商品的变动。
存储芯片制程提升趋缓，成本管控催生工艺升级：DRAM位元供给的增长来源以工艺进步带来的密度提升为主，以产能扩张带来的投片量提升为辅。但是近年来DRAM在进入20nm制程以后，制程提升开始遇到瓶颈，目前先进的DRAM器件均在18nm-15nm区间。主流厂商出于成本和研发难度的考虑，对工艺的定义已经不是具体的线宽，而是希望通过两代或三代1Xnm节点去升级DRAM，并尝试使用EUV技术，由此称为1Xnm、1Ynm、1Znm。年3月，三星宣布已经实现了基于EUV技术的10nm级D1xDDR4模块出货并已完成客户验证，并预计将从明年开始批量生产基于D1a的DDR5和LPDDR5，这将使12英寸晶圆的生产效率提升一倍。此外，美光也于年宣布开始量产第三代10nm级的1znmDRAM芯片，1znm工艺与上一代的1ynm8GbDRAM相比，生产效率提升了27%，耗降低了40%。
NANDFLASH工艺则主要围绕die堆叠技术进行突破。目前世界上NANDFLASH主流技术为3DNAND，通过die堆叠技术，加大单位面积内晶体管数量的增长，扩大存储空间和提升可靠性。目前所有主要NAND产商都已推出了3DNAND产品，三星在年6月推出了第六代V-NAND（LGb3DTLCNAND）并于8月量产；SK海力士于年6月同样推出了LTLC4DNAND，预计年投产。
全球存储龙头的产能情况：
三星：三星半导体在全球拥有七大生产基地，分别位于韩国器兴、华城、安阳、平泽、美国奥斯汀、中国苏州、中国西安。截至年12月，三星拥有最多的晶圆产能，每月可生产超万片mm等效晶圆，约占全球总产能的15%，其中约三分之二用于制造DRAM和NAND存储芯片。目前正在进行的主要建设项目为平泽P2、中国西安二期的新晶圆厂。
SK海力士：SK海力士在韩国利川与青州、中国无锡与重庆设有四个生产基地。按全球晶圆总产能计算，SK海力士排第四，每月晶圆产能接近万晶圆（占全球总产能的8.9%）。其中80%以上用于制造DRAM和NAND闪存芯片，即约96万片/月以上。SK海力士于年完成了在韩国清州市新M15晶圆厂的建设以及在中国无锡的新晶圆厂（C2F）的建设。其下一个大型晶圆厂项目是位于韩国利川的FabM16工厂。
对于DRAM，SK海力士计划积极应对持续扩张的64GB以上的高容量服务器模组市场，并扩大10nm第二代产品（1ynm）的销售来改善收益性。此外，公司对10nm第三代产品（1znm）也将于下半年正式投入批量生产以及公司还积极应对预计全面成长的GDDR6和HBM2E市场。对于NAND闪存，公司计划持续增加96层产品的销售比重。层产品也将在第二季度正式投入批量生产。另外，公司计划在第一季度销售比重达到40%的SSD的比例再次扩大并向数据中心的PCIeSSD为主将进行多元化产品组合以及改善收益性而持续努力。
美光科技：按全球晶圆总产能计算，美光拥有第三大产能，晶圆数量略多于万，占全球产能的9.4%。美光在年的产能增长得益于其在新加坡的工厂开设的新mm晶圆厂。该公司还收购了位于犹他州Lehi的IMFlash合资工厂中的英特尔持有的股份。美光科技计划在年在弗吉尼亚州的马纳萨斯开设第二家晶圆厂。
美光曾在年8月宣布成为全球首家采用1znm制程技术，以量产16GbDDR4产品。美光台中厂已成为扮演1znm高量产的重要供应角色，现阶段由台、日两大DRAM生产据点各自分工量产，在广岛厂生产1znm的低功率存储器产品，而台中厂则负责量产高速运算的16GbDDR4存储器，可应用于桌上型计算机、NB以及资料中心等领域，也就是年美光DRAM业务的重点项目。
接力长跑+技术突破，存储双强引领国产破局
国内DRAM接力者——合肥长鑫：作为国产DRAM长跑竞赛的接棒人（第一棒为奇梦达），合肥长鑫存储自年立项以来快速推进DRAM的研发与量产，年年底即完成与国际主流DRAM产品同步的10nm级、第一代19nm8GBDDR4的交样，随后在年9月20日宣布19nm8GBDDR4投产，一期目标产能达12万片/月。这标志我国在内存芯片领域实现量产技术突破，拥有了这一关键战略性元器件的自主产能。
国产NANDFlash领军者——长江存储：长江存储于年4月推出层QLC3DNAND技术，意味着我国存储技术已经在快速追赶过程中，未来或将在技术+产能上挑战三星、海力士等传统龙头。目前公司产能12英寸晶圆厂的3DNANDFlash产能尚处于爬升期，公司将尽快将64层产能爬升至10万片/月，并按期（二期）建成30万片/月产能。6月20日，由长江存储实施的国家存储器基地项目二期已开工。随着二期项目未来逐步达产，我国NANDFlash有望实现由技术再到产能的新突破。
逻辑电路——独领风骚
英特尔（Intel）成立于年，并于年推出世界第一款微处理器4，拉开了计算机和互联网革命的序幕，而引领了一个时代的英特尔也在半个多世纪的发展中逐渐成为逻辑电路的全球龙头，尽管市场份额不再是公司的目标，但据MercuryResearch，年Q4其x86处理器全球份额占比依旧高达84.4%。
英特尔在制程上稍逊于台积电和三星，7nm工艺计划于年完成研发量产，目前正在推进10nm工艺在CPU上的应用，计划其工艺节点技术可保持每两年一次升级，首先是从年的10nm工艺、升级到年的7nm极紫外光刻（EUV）工艺。同时在架构上英特尔正在基于“xPU”计算平台的模型发展，针对四种主要计算架构（CPU，GPU，AI加速器和FPGA产品）设计产品。未来，英特尔计划在自身强大的CPU设计和生产能力上向FPGA、ASIC扩展。
英特尔采用IDM模式，并长期将内部制造视为重要优势，一方面IDM模式有利于增强研发与生产的协同性以提升研发效率，进一步在摩尔定律推进的基础上通过缩小芯片尺寸来降低其成本，或者提高芯片的功能和性能，同时以更高的密度保持相同的成本；另一方面，IDM模式有助于英特尔优化和运用其制造能力来交付更先进的差异化产品的。同时英特尔也增加了对Foundry和外部封测的委托。
英特尔近年来研发投入保持在收入的20％左右，并于在~年间在逻辑（主要是晶圆制造）上投入了创纪录的Capex以扩大14nm、10nm晶圆产量来应对年可能的个人PC和服务器芯片需求，同时计划在年量产7nm产品。
英特尔在全球有9个生产基地，其中6个是晶圆制造厂，3个是装配/测试厂。英特尔大部分的逻辑芯片都在美国的俄勒冈州、亚利桑那州和新墨西哥州生产，另有一部分在以色列，其中俄勒冈州和以色列主要制造10nm工艺产品，并已于年完成10nm产线的扩产；亚利桑那州则计划在年开始生产10nm工艺产品。中国大连的Fab主要生产存储产品。
模拟芯片——传统巨头
模拟芯片作为电子产品的重要组成部分，其需求随着各类电子产品的快速发展而不断扩大。由于模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响，因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大，市场波动幅度相对较小。模拟芯片产品主要用于通讯、汽车和工业领域。
据ICInsights数据显示，凭借亿美元的模拟芯片销售额和18%的市场份额，德州仪器（TI）在年继续成为全球排名第一的领先模拟芯片供应商。
德州仪器主营模拟和嵌入式处理芯片，通过IDM模式完成从设计、制造、测试到销售得全流程，至今已推出约80,多种产品，在电源管理、传感器和微处理器等领域累计服务约,名客户，打入了工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。德州仪器产品主要面向工业和汽车市场，年在这两个市场的收入占比57%。
德州仪器在全球有14个制造工厂，包括10家晶圆制造厂、7家组装和测试工厂以及多家凸点和探头工厂，每年生产数百亿芯片，其全球化产能布局为其提供稳定可靠且长期的供货周期。近年来随着公司在12英寸产能上的不断投入，12英寸产能比重持续提升。
化合物半导体——代工兴盛
稳懋——深度打造化合物半导体代工能力
III-V族化合物半导体元件具有优异的高频特性，长期以来被视为太空科技的无线领域应用首选。随着商业上宽频无线通讯及光通讯的爆炸性需求，化合物半导体技术更广泛的被应用在高频、高功率、低噪声的无线产品以及光电元件如激光及发光二极体产品中。稳懋半导体成立於年，是全球首座以六英寸晶圆生产砷化镓微波集成电路（GaAsMMIC）的专业晶圆代工服务公司。稳懋拥有完整的技术团队及最先进的砷化镓微波电晶体及集成电路制造技术及生产设备，客户除了全球射频集成电路设计公司(RFICDesignHouses)外，还包括全球主要IDM厂商。
在无线宽频通讯的微波高科技领域中，稳懋目前提供两大类砷化镓工艺：异质结双极性晶体管(HBT)和应变式异质结高迁移率电晶体(pHEMT)，二者均为最尖端的工艺。在光通讯及3D感测领域中，稳懋以MMIC生产技术为基础，提供光电产品的开发与制造。
稳懋目前已进入量产的产品主要为：
1μmHBT：可应用于OC-,OC-光纤通讯/光纤网路元件中的发射器和接收器等主动元件；
2μmHBT、0.5μmpHEMTSwitch：主要应用于智能手机和无线区域网络(WLAN)；
0.5μmpowerpHEMT：可应用于卫星通讯、全球定位系统(GPS)、有线电视调频器(CableTVtuner)、交通电子收费装置(Electronictollcollection)、无线区域性网络等；
先进的高频0.15μm、0.1μmpHEMT：可应用于卫星通讯(SATCOMandVSAT)、汽车业的自动巡航和点对点基地台的连系。0.5μmpHEMT；
稳懋拥有全球最大的砷化镓晶圆厂产能，年产能已超过34万片以上，目前FabA、B、C合计产能36,片/月。公司于年底开始扩充产能，预计年旺季产能可达41,片/月。
三安光电——国内化合物半导体制造平台
三安光电发展的第一阶段主要专注于全色系超高亮度LED外延片、芯片与车灯的研发与生产；以年为起点，三安延续其Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体领域的生产经验，正式涉足化合物半导体制造业的晶圆代工服务，将业务范围从LED芯片拓展至通讯射频、光通信与电力电子等四大领域。通过设立厦门三安集成，公司新建砷化镓（GaAs）和氮化镓(GaN)外延片生产线，以及适用于专业通讯微电子器件市场的砷化镓高速半导体芯片与氮化镓高功率半导体芯片生产线。
年，公司以1万美元、0万美元和0万日元，分别在美国、香港和日本成立全资子公司，进行光通讯、滤波器和化合物半导体研发生产。当前公司的产品线除了LED芯片之外，还包括通讯射频、电力电子及光通信业务，相应产品如下：
三安力争做国内领先的化合物半导体平台化企业，既要做到技术与产品比肩海外优质厂商，又要做国产化先行者。从模式上看，三安在化合物半导体领域仍然选择布局外延片与芯片制造环节，以晶圆代工者的姿态为IDM厂商与IC设计厂商服务，对标中国台湾厂商稳懋。从业务上看，公司所布局的通讯射频、光电器件方向与稳懋一致；光电器件中对VCSEL芯片的布局，可对标Lumentum;电力电子业务与全球功率器件厂商英飞凌成长策略趋同。
供需协同发力，晶圆制造国产化迎时代机遇
半导体产业对于任何国家都有极为重要的意义，对于我国而言也是如此，尤其在近年来外部限制的不断加强、国际经济贸易形势的波动和全球疫情的冲击下，半导体国产化的需求日益迫切。从产业发展的角度，我国半导体产业处于腾飞的起点——需求持续扩张，供给逐步跟进，市场、政府与产业协力，实际布局多点开花，我国半导体产业链发展蓄势待发，有望迎来未来高速发展的时代机遇。
从需求角度，我国IC市场持续扩容，年已超1,亿美元，占据全球需求的35%，但国产IC产值占比较低，未来国产IC发展空间依旧广阔。随着IC国产化率的进一步提升，我国半导体产业市场优势将逐步释放，拉动晶圆制造产业持续发展。
从供给角度，我国政府与产业协力，从地方政府政策支持到晶圆制造项目多点开花，我国晶圆制造的本土需求满足比预计到年可接近40%，对应本土需求规模的持续增加，未来我国晶圆制造产业发展前景可期。
在终端芯片需求扩张+晶圆制造产能开出的驱动下，我国半导体产业将踏入市场扩容+国产化率稳定提升的上行通道，半导体材料、设备、芯片设计、EDA、IP、封装测试各个环节都将在产业整体高速发展的带动下快速增长，我们持续看好我国半导体产业链各项赛道型资产的长期成长价值。
总结投资建议
晶圆制造行业是集成电路乃至整个半导体产业上的关键环节，制程、产能、管理等直接影响着当今全球半导体市场。同时，其重资产、重技术、高壁垒、长投入等产业特性又决定其在逐渐发展中将不断地大浪淘沙，在每一个工艺节点、每一轮产业转移、每一次专业化升级、每一次全球市场变革中逐渐完成企业的筛选和赢家的授冠。无论是独步全球的逻辑电路IDM龙头英特尔，还是一超多强下逐步掌握晶圆代工行业最大话语权的台积电，还是在多次行业周期中完成洗牌的存储巨头：三星、SK海力士、美光科技等，都显示出当前晶圆制造行业已进入竞争的白热化阶段。未来，在5G、AI、HPC、IoT等多种终端需求的爆发式增长下，晶圆制造行业或将迎来行业发展的新一轮机遇与挑战。
对于我国晶圆制造产业而言，在
1)全球半导体市场或将迎来新一轮需求增长；
2)本土市场不断扩张；
3)国内整体战略、地方政策的支持和引导下资金的投入和产能的扩张；
4)全球疫情下加速的半导体国产化进程；
5)掌握先进技术的人才不断增加；
6)上下游材料、设备、设计环节发展协同性提高；
等多股力量的共同作用下，未来发展前景光明。我们坚定看好以我国晶圆制造为首的半导体全产业链发展，EDAIP、材料、设备三大赛道型资产的长期成长投资价值将在晶圆制造的拉动下持续释放，我国半导体产业抵御风险的韧性、市场的内生增长驱动力也将得到长足提升。
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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：长江证券）
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