【中银半导体】中芯国际：先进制程追赶者，更是国产设备与材料的培育者

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以下文章来源于半导体设备与材料 ，作者中银半导体团队

半导体设备与材料
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中芯国际近日公布招股书，拟回归A股科创板，IPO拟募集资金RMB200亿元，用于12 英寸芯片SN1 项目、先进及成熟工艺研发项目储备资金、补充流动资金等项目。SMIC挤进全球先进制程阵营。公司成立于2000年，一直致力于晶圆代工技术国产化。目前收入结构中绝大部分由成熟制程贡献，但通过近2年左右的努力已实现14nm FinFET工艺的突破，是先进制程龙头TSMC和三星的追赶者。根据DRAMeXchange对全球晶圆代工厂的排名，中芯国际1Q2020按营收位居全球第五，市占率4.3%，仅次于联电和格芯。注资+募投助力中芯南方14nm FinFET SN1建产，81%的投入用于工艺设备采购和安装。5月15日，国家集成电路基金II及上海集成电路基金II同意分别向中芯南方注资15亿美元及7.5亿美元，另SMIC全资子公司中芯控股将向中芯南方增资7.5亿美元，中芯南方注册资本将由35亿美元增加至65亿美元。SMIC此次IPO募资有RMB 80亿元用于SN1项目，项目总投资90.6亿美元，其中73.3亿美元用于生产设备购置及安装费，占比81%。工艺设备进口为主，其成熟制程培育了一批国产品牌。截至2019年底，公司机器设备累计账面原值1,007亿元，折旧年限为5-10年（龙头TSMC折旧年限2-5年）。根据公告，2019-2020年累计资本开支将达到64亿美元，主要用于先进制程，部分用于成熟制程。2019年至今，公司公告累计采购应用材料、Lam Research、TEL的工艺设备达32.5亿美元。国产设备供应商包括北方华创、中微公司、盛美股份、芯源微、屹唐等，根据各公司公告，SMIC或控股公司曾是中微、盛美、芯源微前5大客户之一。预计SMIC半导体材料也以进口为主，掩模版、研磨液国产化率较高：（1）掩模版：中芯国际自主研发为主。2019年，SMIC实现光掩膜制造销售收入7.15亿元，同比增长16%。除SMIC自制掩模版外，国内中微掩模等厂商可实现4寸、6寸等低端市场的掩膜版国产化。（2）研磨液：安集约占SMIC研磨液采购额的1/3。2019年SMIC采购研磨液4.15亿元，而安集向其销售1.47亿元，约占SMIC采购额的35%（数据口径因存货而有时间差异，仅供参考，下同），其余部分估计进口为主。（3）大硅片：进口为主，沪硅产业仅占SMIC采购额的1.5%。2018年SMIC采购硅片17.28亿元，而沪硅产业向其销售0.26亿元，约占SMIC大硅片采购额的1.5%，其余部分估计进口为主。（4）电子特气：进口为主，华特气体仅占SMIC采购额的6.6%。2018年SMIC采购气体3.9亿元，而华特气体向其销售0.26亿元，约占SMIC气体采购额的6.6%。（5）靶材：预计国产化率超过10%。2017-2019年中芯国际采购额2.80/2.56/2.23亿元，呈下降趋势，国产靶材供应商江丰电子2016年前五客户包括中芯国际，在SMIC采购额中的比例估计超过10%。（6）光刻胶：进口为主。2018年中芯国际光刻胶采购额6.79亿元，同年北京科华收入0.79亿元，晶瑞股份光刻胶收入0.84亿元（含面板、LED用），表明SMIC光刻胶也以进口为主。继续强烈推荐半导体设备与材料板块：中微公司、北方华创、华峰测控、芯源微、沪硅产业、万业企业、长川科技、晶盛机电、精测电子。关注盛美半导体、至纯科技、清溢光电、雅克科技、华特气体。风险提示：晶圆厂项目进度低于预期，新制程技术产能爬坡低于预期等。


集成电路晶圆代工指以8 英寸或12 英寸的晶圆为原材料，借助载有电路信息的光掩模，运用光刻和刻蚀等工艺流程，将客户要求的电路布图集成于晶圆上。晶圆经过光刻和刻蚀等工艺流程的多次循环，逐层集成，并经离子注入、退火、扩散、化学气相沉积、物理气相沉积、化学机械研磨等流程，最终在晶圆上实现特定的集成电路结构。 
 
公司技术水平及市场地位公司第一代14nm FinFET制程工艺已经量产，2019年四季度收入中14nm FinFET占比1%左右。 
 2019年收入结构中，SMIC收入主要来自成熟制程，而TSMC收入结构中成熟制程占49%，而先进制程收入占比51%。 
晶圆代工技术方面，中芯国际落后于TSMC等国际龙头2-3代技术。目前，TSMC已实现5nm制程技术量产，三星电子计划年内实现5nm量产、Intel将在2021年推出7nm产品。 

根据IC Insights 公布的2018 年纯晶圆代工行业全球市场销售额排名，中芯国际占全球纯晶圆代工市场份额的6%，位居全球第四位。

 根据IC Insights 公布的2018 年纯晶圆代工行业中国市场销售额排名，中芯国际占中国纯晶圆代工市场份额的18%，在中国大陆企业中排名第一。

 2019年中芯国际研发费用47亿元，占收入比重达到22%，高于台积电、联华电子、华虹、华润微电子等同行业水平。 

 
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5 nm技术节点为例，每5万片/月产能的投资成本高达150亿美元，是14 nm投资成本的两倍以上、28 nm投资成本的4倍左右。
2016-2017年，公司分别在上海、北京建12英寸产线，连续两年累计资本开支达到50亿美元。2020年，随着公司12英寸14nm FinFET产线的建设加快，单年度的资本开支将达到43亿美元创历史新高。
 SMIC此次IPO募资有RMB 80亿元用于SN1项目，项目总投资90.6亿美元，其中73.3亿美元用于生产设备购置及安装费，占比81%。

除此次募投资金外， 5月15日国家集成电路基金II及上海集成电路基金II同意分别向中芯南方注资15亿美元及7.5亿美元，中芯南方注册资本拟由35亿美元增加至65亿美元。
 据SMIC公告，2019年至今公司累计采购应用材料、Lam Research、TEL、ASML的工艺设备达32.51亿美元，SMIC工艺设备采购进入高峰。
 根据各公司公告，尽管国产设备尚未大量进入中芯国际的14nm FinFET SN1工厂，但以中微公司等已具备7nm/5nm制程部分设备供应能力，北方华创、盛美半导体具备14nm制程部分设备供应能力。


光掩模的类型从早期的二元掩模发展成相位移掩模，其图形传递介质从金属铬进化成钼硅材料。近年来，随着极紫外光刻（EUV）技术的引入，光掩模从传统的透射型基材转变为反射型基材，结构的复杂程度和制造的难度成倍增加。多重电子束描画技术的出现和日益成熟，为解决单张EUV掩模的描画时间过长的难题提供了新途径，该技术运用数十万根电子束同时描画互不干扰，既能保证图形精度，又能将EUV掩模描画时间控制在可接受的范围之内，在很大程度上提高了先进技术节点的研发效率和商业量产能力。中芯国际拥有中国大陆最大及最先进的光掩模制造设施和最专业的光掩模制造工艺研发团队，能够为14 纳米量产及更先进技术节点研发提供光掩模产品。公司的光掩模制造所涉及的核心工艺包括前道的版图数据处理、电子束描画、显影刻蚀与后道的缺陷检查和控制，均由中芯国际团队开发完成并拥有自主知识产权，其产品线可覆盖公司所有的集成电路晶圆代工工艺。目前，中芯国际是中国大陆唯一具备FinFET光掩模量产能力的企业，其14纳米光掩模已稳定量产，在性能、质量、良率和交货周期等方面均达业界领先水平。
  
公司晶圆代工为主营业务，其原材料主要包括硅片、光阻、化学品、研磨液、气体、抛光垫、靶材等，加上公司自制掩模版，2019年主要原材料用量达到54亿元，占公司晶圆代工主营业务收入的27%。公司晶圆代工核心材料中，硅片占比最多达到38%，其次是光刻胶、掩模版、电子化学品、研磨液、电子特气等，占比依次是13%、13%、12%、8%、7%，材料构成与全球半导体材料市场结构基本相同。
SMIC半导体材料中，掩模版、研磨液国产化率较高，而其他材料则以进口为主：(1) 掩模版：中芯国际自主研发为主。2019年，SMIC实现光掩膜制造销售收入7.15亿元，同比增长16%。除SMIC自制掩模版外，国内中微掩模等厂商可实现4寸、6寸等低端市场的掩膜版国产化。(2) 研磨液：安集约占SMIC研磨液采购额的1/3（数据口径因存货而有时间差异，仅供参考，下同）。2019年SMIC采购研磨液4.15亿元，而安集向其销售1.47亿元，约占SMIC采购额的35%，其余部分估计进口为主。(3) 大硅片：进口为主，沪硅产业仅占SMIC采购额的1.5%。2018年SMIC采购硅片17.28亿元，而沪硅产业向其销售0.26亿元，约占SMIC大硅片采购额的1.5%，其余部分估计进口为主。(4) 电子特气：进口为主，华特气体仅占SMIC采购额的6.6%。2018年SMIC采购气体3.9亿元，而华特气体向其销售0.26亿元，约占SMIC气体采购额的6.6%。(5) 靶材：预计国产化率超过10%。2017-2019年中芯国际采购额2.80/2.56/2.23亿元，呈下降趋势，国产靶材供应商江丰电子2016年前五客户包括中芯国际，在SMIC采购额中的比例估计超过10%。(6) 光刻胶：进口为主。2018年中芯国际光刻胶采购额6.79亿元，同年北京科华收入0.79亿元，晶瑞股份光刻胶收入0.84亿元（含面板、LED用），表明SMIC光刻胶也以进口为主。



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