1、2020年年7月月7日日 硅晶圆代工行业专题报告硅晶圆代工行业专题报告 见贤思齐，中芯国际与台积电对比分析见贤思齐，中芯国际与台积电对比分析 及中芯国际相关产业链标的梳理及中芯国际相关产业链标的梳理 中信证券研究部电子组中信证券研究部电子组 1 1 核心观点核心观点 产业趋势产业趋势：晶圆制造是世界最精密制造业，工艺达纳米级别，为资本、技术密集型产业。随着摩尔定律演进， 每代工艺节点对应资本开支增速达30%，头部玩家锐减至10nm以下仅剩台积电、三星、英特尔三家，三巨头 每年Capex均在100200亿美金水平。晶圆代工模式替代传统IDM，实现2倍于行业增速，第一梯队玩家是台 积电（49.2%
2、市占率）、三星（18%），垄断先进工艺节点领先2-3代，中芯国际位于第二梯队，市占率5%， 在自顶向下力量支持下，是除台积电、三星、英特尔外唯一追赶先进工艺的厂商。摩尔定律向下演进的关键 短期看EUV设备的使用，中远期看多重曝光及GAA晶体管技术的掌握。 中芯国际中芯国际与台积与台积电电对比：对比：客户方面，台积凭借技术领先优势，历来掌握头部客户获取丰厚利润；中芯在中美 贸易摩擦后受益华为海思主动加单，大客户需求体量庞大支持效果明显；产能方面，台积产能5倍于中芯，中 芯未来持续通过融资扩产有望持续做大营收；发展逻辑方面，台积凭借顶级工艺获取顶级客户，类似成本加 成定价方式，ASP 2倍于中芯，
3、50%毛利率、30%+净利率，历来未进行大额融资，以现金流支撑Capex；中 芯同代先进工艺推出时间晚于台积23年，作为后进者定价需较低且要承担初期大额设备折旧成本，中芯收入 占比95%以上的成熟工艺稳定盈利，补贴不到5%先进工艺扩产带来的前期亏损。判断目前这种局面将维持5 年以上。中芯独特动能在于：大基金等国资直接资本支持，先进工艺部分通过股权分摊设计减小报表压力； 政府补贴力度近年来持续增大。 风险因素：风险因素：景气周期下行风险；美国出口管制政策调整导致可能无法为大客户代工的风险；关键设备或原料 供应停滞的风险；市场竞争加剧风险；公司新技术研发、量产进展低于预期风险等。 投资建议：投资建
4、议：晶圆代工厂属重资产行业且盈利波动大，国际上一般采用PB估值法，对于中芯国际我们仍然建议 采用PB估值法。中芯港股历史在0.7-3倍PB区间波动，每一轮股价上行放，市场给予5倍PB。中芯国际基础 往往是行业上行周期，同时历次股价上行通常有催化剂因素（国内大客户导入、先进节点量产、行业满载代 工价格上涨等）。从PB估值来看，台积电由于产业链地位稳固、盈利持续释假定科创板上市成功后，预计募 集资金462.87亿元，对应20202022年备考BPS会扩张至14.19/14.55/14.91港元，对于港股参考可比公司均 值水平，给予2020年3.3倍PB，对应目标价46.83港元，维持“买入”评级；
5、中芯国际作为中国大陆晶圆代工 龙头，在内地核心地位显著，长期成长空间广阔且盈利能力有持续上升空间。同时建议关注中芯国际相关产 业链，重点关注设备类的北方华创、中微公司、盛美半导体，材料类的沪硅产业、安集科技等，设计类的兆 易创新、韦尔股份等，详细梳理详见正文。 pOqPsMzRoOtMnNrOqOsMsR6McM8OtRrRoMoOfQpPpQiNoOxP8OnNuNvPoNnPwMtOnN 目录目录 CONTENTS 2 1.产业趋势：精密制造，资本密集，技术迭代，寡头集中产业趋势：精密制造，资本密集，技术迭代，寡头集中 2.中芯与台积对比分析：差距分析与追赶可能中芯与台积对比分析：差距分析
6、与追赶可能 3.中芯发展的独特动能：自顶向下与市场驱动中芯发展的独特动能：自顶向下与市场驱动 4.中芯港股历史估值水平与长期空间分析中芯港股历史估值水平与长期空间分析 5.中芯中芯A股产业链相关标的梳理股产业链相关标的梳理 6.风险因素风险因素 3 3 晶圆制造：世界上最精密的制造业晶圆制造：世界上最精密的制造业，有近六十年的发展历程有近六十年的发展历程，原理类似洗照片，用显影 的方式将集成电路设计图纸在晶圆上进行物理实现，刻蚀电路元件和电路连接，晶圆大小 有8英寸和12英寸，工艺节点从微米级到纳米级（eg.典型的CPU含有数十亿个晶体管)； 产业链位置：产业链位置：IC设计商（Fabless
7、）根据市场需求设计产品（运用IP和EDA工具），晶圆制 造根据IC设计商的设计图纸，在大硅片上通过光刻和刻蚀等技术做出晶体管电路，经封装 测试后，由IC设计商进行销售（设计制造封装）； 行业发展阶段：行业发展阶段：2020年中台积电量产5nm产品，代表业内当前最高水平。多少nm指的是晶 体管的栅极特征尺寸，产业初期统一为栅极长度，16nm后各家定义不同，台积电和三星的 定义相对宽泛，英特尔更加严谨保守，目前特征尺寸大约对应栅极长度一半。 资料来源：各公司官网，中信证券研究部资料来源：Intel，中信证券研究部 半导体产业链晶圆制造及中芯国际所处环节半导体产业链晶圆制造及中芯国际所处环节晶圆制造
8、流程晶圆制造流程 行业概览：世界最精密制造业，纳米级工艺行业概览：世界最精密制造业，纳米级工艺 IC设计IC制造封装测试 IC设备 IC材料 IP、EDA工具 晶圆 涂光刻胶光刻曝光光刻曝光刻蚀光刻胶清洗离子注入 晶体管形成 薄膜沉积 薄膜沉积化学机械抛光金属多层连接 4 4 下游应用：需求多样，先进制程与长效节点各有市场下游应用：需求多样，先进制程与长效节点各有市场 资料来源：各公司官网，中信证券研究部 半导体各工艺制程下游需求结构 “先进制程先进制程”：追求“高性能、低功耗、面积小”（“PPA”），如7nm及10nm应用：智能手 机AP/SoC、个人电脑及服务器CPU、矿机ASIC等。14
9、nm应用：中高端AP/SoC、显卡GPU、 矿机ASIC、FPGA等。28nm应用：中低端手机、平板、机顶盒、路由器等主芯片。 “长效节点长效节点”：更追求成本经济，不依赖性能提升，55nm90nm以及90nm以上有大量产品并 不需要采用最先进工艺打造。 5 5 11% 12% 18% 53% 4% 2% 模拟和混合信号分立器件逻辑存储光电传感器 行业趋势（行业趋势（1）：晶圆制造模式由）：晶圆制造模式由IDM向代工（向代工（Foundry）转化）转化 半导体制造产业模式由半导体制造产业模式由IDM向代工制造转化向代工制造转化。1）IDM（Integrated Device Manufactu
10、re，整合 器件制造商）模式同时完成设计、制造、封测和销售四个环节。早期企业采用，例如英特尔自 1968年创立，为IDM模式的代表。2）晶圆代工的商业模式由台积电于1987年开创，推进制造 与设计、封装相分离。随着研发、建厂开支急剧增长，IDM公司持续扩大委外释单，向Fab-lite、 Fabless模式转移，例如英飞凌、恩智浦、意法半导体均较早采用了Fab-lite策略将部分订单转 移至台积电。 晶圆代工以逻辑晶圆代工以逻辑IC为主为主，同时具有一系列特殊制程，如模拟电路、射频及混合信号、图像传感 器等。IDM目前现存50%以上产能为存储器（三星、海力士、美光等），其余部分包括逻辑IC （如
11、英特尔）、分立器件（如英飞凌）、模拟和混合信号（如TI、Skyworks等）、传感器（如 STMicro）、光电器件（如Sony）等。 资料来源：SUMCO，中信证券研究部 注：等效8英寸 全球晶圆需求分类全球晶圆需求分类IDM各类型产品产能分布各类型产品产能分布 资料来源：Gartner，中信证券研究部注：等效8英寸 12寸逻辑 17% 12寸DRAM 15% 12寸NAND 20% 12寸其他芯片 13% 8寸逻辑 14% 8寸其他 13% 6寸及以下 8% 6 6 行业趋势（行业趋势（1）：代工增速两倍于半导体行业，受益）：代工增速两倍于半导体行业，受益IDM减少、减少、ASP提升提升
12、CAGR两倍于半导体行业两倍于半导体行业：据IC Insights统计，2018年全球Foundry市场规模为626亿美 元，占彼时全球半导体规模的18%，2010-2018年CAGR为10.7%，而同期全球半导体销 售规模CAGR仅为4.7%； 能够获得两倍以上半导体行业增速的原因能够获得两倍以上半导体行业增速的原因：1）普通硅工艺IC公司大多采用Fabless模式； 2）随着资本支出升高，二三线的IDM厂商无力独自承担建厂费用，如08年以来，Infineon、 Freescale、Toshiba等都纷纷关闭自己的部分晶圆厂，AMD剥离了Global Foundries；3） 先进CMOS工
13、艺代工ASP提升快于存储器等其他分支，存储器的价格周期性相对更强。 0% 5% 10% 15% 20% 0 100 200 300 400 500 600 700 2001620172018 全球晶圆代工制造市场规模（亿美元） YoY（%） -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 2014-03 2014-08 2015-01 2015-06 2015-11 2016-04 2016-09 2017-02 2017-07 2017-12 2018-05 2018-10 2019-03
14、 全球中国全球YoY 中国YoY中国占比 资料来源：IC Insights，中信证券研究部 全球晶圆代工行业市场规模全球晶圆代工行业市场规模中国半导体销售额与全球对比（亿美元）中国半导体销售额与全球对比（亿美元） 资料来源：WSTS，中信证券研究部 7 7 行业趋势（行业趋势（2）：工艺主流尺寸缩进，摩尔定律）：工艺主流尺寸缩进，摩尔定律2年递减年递减 资料来源：各公司网站，中信证券研究部 台积电、英特尔、三星台积电、英特尔、三星 14/16nm、10nm、7nm工艺指标比较工艺指标比较 工艺缩进：工艺缩进：根据摩尔定律，制程节点每隔18-24个月，以0.7倍（实际为根号2的倒数）递减逼近物理
15、极 限，从1m、0.8m、0.5m、0.35m、0.25m、0.18m、0.13m、90nm、65nm、45nm、32nm、 22nm、16nm、10nm、7nm、5nm，一直发展到未来的3nm、2nm，这些被称为主流工艺节点，主流 节点间还存在半节点，如28nm、20nm、12nm。90nm节点以前特征尺寸标准统一，完全对应栅极长栅极长 度度，自65nm开始各厂商节点名称的定义开始不同，已不能完全对应器件物理尺寸。目前目前14nm、10nm 的节点名称大致对应栅极长度的一半的节点名称大致对应栅极长度的一半。其中英特尔标称值最保守，台积电三星相对命名激进，简言之， 英特尔的英特尔的10nm集成
16、度水平约等于台积电集成度水平约等于台积电7nm+。工艺的核心指标应当关注晶体管密度。 IRDS基本路 线图16/14nm 英特尔英特尔 1414nmnm三星 三星 1414nmnm TSMC 16nm IRDSIRDS基本路基本路 线图线图1010nmnm TSMC 10nm 三星三星 1010nmnm TSMC 7nm TSMC 7nm+ 三星三星 7 7nm nm EUVEUV 英特尔英特尔 1010nmnm 量产时间量产时间2000172018Q22019Q220192019H2 晶体管结构 FinFET/FDS OI FinFETFinFET
17、FinFET FinFET/FD SOI FinFETFinFETFinFETFinFETFinFETFinFET 鳍片间距 Fin pitch (nm) 42434945363642N/AN/A2734 栅极间距Gate pitch(nm) 7070788854666854N/A5454 最小金属间距 Min Metal pitch (nm) 5652677036424840N/A3636 逻辑单元高度 (nm) N/AN/AN/AN/AN/A360420N/AN/AN/A272 逻辑晶体管密度逻辑晶体管密度 （MTr/mmMTr/mm） N/A37.530.529N/A48.151.680
18、100101.2100.8 鳍片高度Fin height (nm) 42423737454449N/AN/AN/A53 栅极长度Gate length (nm) 24-2624303320-22N/A25N/AN/AN/A18 8 8 2.8 4.8 7.4 9.2 12 17.8 20 25 0 5 10 15 20 25 30 130nm90nm65nm45nm28nm20nm14nm7nm 300mm 200m 资本开支每代工艺节点增速平均达资本开支每代工艺节点增速平均达30%：每万片月产能，在12英寸晶圆的初代节点 （90nm）时，只需要4.8亿美金资本开支，而进入14nm则需要20亿
19、美金的资本开支，7nm 则高达25亿美金，资本开支每代节点增速达到30%。 工艺节点持续演进和高投入导致玩家锐减：工艺节点持续演进和高投入导致玩家锐减：2018年，联电，Global Foundries在14nm及 12nm以后节点退出后，10nm以下，只剩下台积电、英特尔和三星三个头部玩家。 资料来源：IC Insights，中信证券研究部 资料来源：英特尔，中信证券研究部 各工艺节点每万片月产能对应资本开支各工艺节点每万片月产能对应资本开支先进制程向龙头集中，玩家锐减先进制程向龙头集中，玩家锐减 行业趋势（行业趋势（3）：）：工艺演进，工艺演进，Capex提升，头部玩家逐年变少提升，头部玩
20、家逐年变少 拥有先进制程技术能力的 头部厂商数量减少 9 9 行业趋势（行业趋势（4） ：先进工艺三龙头，当前水平并驾齐驱先进工艺三龙头，当前水平并驾齐驱 三大龙头：三大龙头：英特尔10nm低功耗版本 2019年下半年量产，10nm高性能版本 2020年下半年 量产，与台积电7nm+（2019年中量产）水平相当。三星7nm EUV 2019年下半年量产。 台积电、英特尔、三星台积电、英特尔、三星 节点比较节点比较 资料来源：Hiroshige，中信证券研究部 1010 行业趋势（行业趋势（5）：优势累积赢家通吃，）：优势累积赢家通吃，三阶三阶梯队大陆二流梯队大陆二流 资料来源：IC Insig
21、hts，中信证券研究部 全球晶圆代工厂销售额排名（全球晶圆代工厂销售额排名（2019，百万美元），百万美元） 晶圆代工业头部集中效应明显：晶圆代工业头部集中效应明显：当前第一梯队台积电（49.2%）、三星（18%），垄断先 进工艺节点领先2-3代（先进制程Top2 100%份额，其中台积电80%，整体台积电50%份 额），定价能力强（成本加成）；第二梯队：格芯（8%）、联电（7%）、中芯国际 （5%），放弃14nm以下节点，只有中芯国际继续追赶；第三梯队对应利基市场。 排名排名厂商厂商总部地区总部地区先进节点先进节点19Q2销售销售市占率市占率应用应用 第一梯队 1台积电中国台湾7nm+755
22、349.20% 先进逻辑芯片、模拟、射频、功率、传感器等 2三星韩国7nm277318.00% 先进逻辑芯片 第二梯队 3格罗方德美国12nm13368.70% 逻辑芯片、射频、嵌入存储 4联华电子中国台湾14nm11607.50% 逻辑芯片、射频、模拟 5中芯国际中芯国际中国大陆中国大陆14nm7905.10% 逻辑芯片、模拟、射频、功率、传感器 第三梯队 6高塔半导体以色列45nm3062.00% 模拟、射频、传感器 7华虹半导体中国大陆90nm（布 局55nm） 2301.50%功率、嵌入存储、模拟、逻辑、射频 8世界先进中国台湾0.11m2141.40% 功率、模拟、混合信号、嵌入存储
23、 9力积电中国台湾45nm1941.30% 模拟、功率、嵌入存储、传感器 10东部高科韩国90nm1440.90% 功率、存储、传感器 其他厂商6654.40% 合计15365100.00% 1111 晶圆厂资本开支递增晶圆厂资本开支递增，龙头厂商龙头厂商Capex构成：构成：台积电2020年资本开支上调至150-160亿美 元，其中80%用于7nm/5nm/3nm扩产，购买机台设备等，10%用于先进封装和光罩（掩 膜板）产能，10%用于特殊工艺。台积电历年的资本开支中，先进工艺产能建设都占据了 70%-80%。 资本开支资本开支80%用于购买设备：用于购买设备：台积电150亿美元Capex中
24、，约120亿美元用于采购先进工 艺设备，其中约20亿美元用于采购光刻设备，占比约18%，由于目前EUV设备价格在1.2 亿美元左右，相当于可以购买18台EUV设备（ASML2019年出货26台EUV设备），其他 占比高的是刻蚀设备（20%）、薄膜设备（20%）。 资料来源：各公司年报，中信证券研究部 资料来源：SEMI，中信证券研究部 晶圆代工厂中资本开支差距显著（亿美元）晶圆代工厂中资本开支差距显著（亿美元）半导体各类设备销售额占比半导体各类设备销售额占比 行业趋势（行业趋势（6）：龙头资本开支百亿美元，先进设备占比较高）：龙头资本开支百亿美元，先进设备占比较高 18% 20% 20% 5%
25、 15% 5% 5% 10% 2% 光刻设备刻蚀设备薄膜沉积设备 离子注入过程控制清洗设备 化学机械研磨测试设备其他 0 50 100 150 200 250 300 TSMCSamsungIntelSMICUMC 1212 行业趋势（行业趋势（7）：未来技术演进图总览）：未来技术演进图总览 资料来源：IMEC（含预测），中信证券研究部 延续摩尔定律，多层次新技术各显神通延续摩尔定律，多层次新技术各显神通。1）光刻：）光刻：EUV取代DUV(193i)光刻(7nm开始)； 2）器件：）器件：GAA环绕式栅极结构环绕式栅极结构取代FinFET结构(2nm开始)；3）材料：）材料：Co(10nm开
26、始开始)、 SiGe、Ru、III-V族等新材料引入；4）系统设计：立体结构设计）系统设计：立体结构设计(2nm以后)。 光刻、材料、器件、设计等多层次新技术导入预测光刻、材料、器件、设计等多层次新技术导入预测 1313 行业趋势（行业趋势（8）：未来技术演进关键之）：未来技术演进关键之EUV选择选择 EUV（极紫外光刻机极紫外光刻机）：“切菜用好刀”，台积电和三星的选择，台积电7nm+开始采用，更多 层的EUV就对应升级到下一个节点 ，7nm+大约是4层EUV，5nm是2020年中量产使用约9-10层 EUV，5nm+是2021年量产使用约1215层EUV； Intel 10nm与台积电7n
27、m+特征尺寸同水平，Intel工艺选择DUV(193i)+SAQP多重曝光，未采用 EUV，长期良率无法突破，导致工艺被台积电阶段性超越，AMD+台积电组合赢得部分CPU市 场份额。 特征尺寸特征尺寸7nm节点出现两条技术路径：节点出现两条技术路径：DUV+SAQP或或EUV+单次曝光单次曝光 资料来源：IMEC，中信证券研究部 1414 行业趋势（行业趋势（8）：未来技术演进关键之）：未来技术演进关键之EUV选择选择 未来三年至未来三年至3nm的技术优势仍取决于的技术优势仍取决于EUV：7nm节点后光刻技术从DUV(193i)转至EUV，设备 价值剧增（NXE3400系列是唯一支持7nm及5
28、nm的EUV光刻机，单台机器价值约1.2亿美元，比 传统DUV光刻机贵一倍多，而光刻机约占近20%的成本，因此仅换用EUV就带来10%的成本提 升），未来在7-5nm都是EUV,区别是使用EUV的层数更多（从4层开始至约20层），3nm节点荷 兰设备厂ASML会发布下一代高NA值的EUV光刻机，这会导致特征尺寸可以做的更细。 未来未来3年谁能用好更多的年谁能用好更多的EUV，谁就在先进制程领先，谁就在先进制程领先：台积电拥有EUV设备最多约30台，三星 次之10-20台之间，英特尔的约5台将在2021-2022年7nm节点首次导入EUV时使用，位于其 Fab42；英特尔、台积电、三星在ASML
29、一度在研发EUV时对ASML注资，是ASML的股东 （2012年，英特尔注资41亿美金获取15%股权，台积电注资14亿美元获取5%股权，三星注资6 亿美元获取3%股权）。 各晶圆厂各晶圆厂EUV设备拥有情况估计设备拥有情况估计 EUV设备数量设备数量进展进展 台积电约30台 2019年上半年量产第二代7nm，导入 EUV制程，2020年中左右开始量产5nm 三星约1020台，2020年新预定20台2019年上半年导入7nm EUV制程 英特尔约5台20212022年7nm节点导入EUV制程 中芯预定1台尚未交货，荷兰政府尚未出具许可证 全球全球EUV设备总计设备总计2019年底约年底约60台，
30、台，2020年底约年底约90台台 资料来源：ASML公司年报，Omdia，中信证券研究部 1515 行业趋势（行业趋势（9）：未来技术演进关键之多重曝光）：未来技术演进关键之多重曝光 资料来源：Hiroshige 多重图案化：传统多重图案化：传统LELE、LELELE与与SADP、SAQP工序工序 LELE：Litho-Etch-Litho-Etch 即光刻-刻蚀-光刻-刻蚀，是传统的多重图案化技 术。 LELELE：Litho-Etch-Litho-Etch-Litho-Etch，即 光刻-刻蚀-光刻-刻蚀-光刻-刻蚀，增加一次LE， 可将特征尺寸制作到更小。 SADP：自对准双重图案化，可
31、确保结构彼此正 确对齐，避免错位。 SAQP：自对准四重图案化，在SADP基础上进 一步缩小尺寸、增大密度。 四重曝光（四重曝光（SAQP）：）：7nm出现两种技术路径，既可以采用DUV光刻机193nm波长、四重 曝光达到所需分辨率，也可采用EUV单次曝光，英特尔没有选择EUV，台积电和三星选择 EUV，台积电的7nm+是EUV单次曝光。英特尔10nm是DUV（193i）+SAQP，结果是英特 尔一再推迟量产，高性能版本推迟到2020下半年，我们预计2022年左右英特尔也将发布采 用EUV的7nm（大致相当于台积电的5nm+），2022年英特尔有望重新和台积电并驾齐驱。 1616 行业趋势（行
32、业趋势（9）：未来技术演进关键之多重曝光）：未来技术演进关键之多重曝光 资料来源：SemiconductorEngineering，中信证券研究部 英特尔后段工艺在英特尔后段工艺在7nm选择选择DUV（193i）+SAQP导致落后：导致落后：不同于台积电/三星，多重图 案化（Multi-patterning）在不采用EUV设备情况下继续提高分辨率，但从成本角度考量， 193i多重图案化的成本大致相当于EUV单次曝光的四分之三，在某些场景仍然是最为经济 的选择； 英特尔英特尔10nm一再推迟：一再推迟：后段采用多重四图案曝光（SAQP）并首次采用金属钴（Co）技 术难度较大是主要原因； 英特尔将
33、在英特尔将在7nm节点拥抱节点拥抱EUV：时间是2021Q42022年，现有高性能版本10nm在 2020Q4投产后仅有1年左右作为领先节点的使用期。 图案化技术图案化技术标准化晶圆成本标准化晶圆成本 193i 单次曝光单次曝光（SE）1 193i LELE (DP)2.5 193i LELELE (TP)3.5 193i SADP2 193i SAQP3 EUV 单次曝光单次曝光（SE）4 EUV SADP6 英特尔英特尔10nmTSMC 7nm三星三星 7nm 前段前段（Frontend of line, FEOL） 鳍片鳍片（Fin）形成方法形成方法SAQPSAQPSAQP 栅极栅极（G
34、ate）形成方法形成方法SADPSADPSADP Contact层形成方法层形成方法 LE/LE2/LE3/L E4 LE/LE2/LE3/LE 4 EUV单次曝光 后段后段（Backend of line, BEOL） 关键金属层关键金属层（critical metal layer） 193i SAQP 自对准四重自对准四重 图案化图案化 193i SADP 自 对 准 双 重自 对 准 双 重 图案化图案化 EUV单次曝光单次曝光 英特尔与台积电、三星多重图案曝光工艺比较（区别在后段）英特尔与台积电、三星多重图案曝光工艺比较（区别在后段）不同工艺标准化晶圆成本比较不同工艺标准化晶圆成本比较
35、 1717 行业趋势（行业趋势（9）基础器件技术：中期节点是）基础器件技术：中期节点是SADP，远期节点，远期节点GAA 资料来源：IDRS国际半导体路线图 中期的技术进步一个节点可能是中期的技术进步一个节点可能是EUV+SADP（双重曝光）（双重曝光）：在3nm节点左右，有可能开始 采用EUV+SADP。 更长远的大节点来自结构变化（更长远的大节点来自结构变化（GAA）：）：过去大的结构升级包括Ge strained沟道(65nm) 、 FinFET鳍式场效应晶体管(22nm)、而GAA是下一次结构的变化，更远的结构变化可能是横 向GAA结构转化为纵向GAA结构，以进一步提高晶体管密度，密度
36、提高速度将明显放缓； 国际半导体路线图原本在2017年提出2024年后就采用GAA结构，现在看2023年台积电的 3nm是仍将采用FinFET结构，GAA的应用大致要到2nm开始。 IDRS（原国际半导体路线蓝图）（原国际半导体路线蓝图）2017提出的逻辑芯片技术路线图：提出的逻辑芯片技术路线图：2024年后采用立体结构年后采用立体结构 1818 行业趋势（行业趋势（9）基础器件技术：中期节点是）基础器件技术：中期节点是SADP，远期节点，远期节点GAA 资料来源：EEWORLD GAA结构：结构：即将原来的Fin FET结构中的Fin部分截为两段，从而Gate(栅极)对Fin中电子的 包围效
37、果更好，实现更好的控制效果，即Gate-All-Around。 更远的结构式立体的更远的结构式立体的GAA：更远的结构则是将GAA结构立起来，实现3D结构，以做到密度 更高。 摩尔定律一再放缓：摩尔定律一再放缓：台积电5nm量产时间在2020年年中，而我们预计再下一代3nm可能要 到20222023年量产，且并未采用GAA，3nm之后何时GAA能成熟尚不确定。 横向纳米线晶体管与纵向纳米线晶体管横向纳米线晶体管与纵向纳米线晶体管GAA原本计划在原本计划在3nm采用采用 目录目录 CONTENTS 19 1.产业趋势：精密制造，资本密集，技术迭代，寡头集中产业趋势：精密制造，资本密集，技术迭代，
38、寡头集中 2.中芯与台积对比分析：差距分析与追赶可能中芯与台积对比分析：差距分析与追赶可能 3.中芯发展的独特动能：自顶向下与市场驱动中芯发展的独特动能：自顶向下与市场驱动 4.中芯港股历史估值水平与长期空间分析中芯港股历史估值水平与长期空间分析 5.中芯中芯A股产业链相关标的梳理股产业链相关标的梳理 6.风险因素风险因素 2020 创办者（台积电）：张忠谋创办，首创晶圆代工模式创办者（台积电）：张忠谋创办，首创晶圆代工模式 资料来源：台积电官网，中信证券研究部 中国台湾中国台湾半导体教父张忠谋首创晶圆代工商业模式。半导体教父张忠谋首创晶圆代工商业模式。张忠谋1931年生于中国浙江宁波，童年辗
39、转于南 京、广州、重庆、上海、香港，大部分在香港度过。18岁赴美国，先后获哈佛大学学士、MIT机械工 程学士硕士、斯坦福电机工程博士，1958年加入德州仪器（当时营业额不足1亿美元），1972年任德 州仪器全球副总裁（3号人物，仅次董事长和总裁），是最早进入美国大型公司最高管理层的华人。 1985年辞任返回中国台湾，受台湾方面邀请出任台湾工业技术研究院院长。1987年，张忠谋在新竹科 学园区创建台积电，为全球第一家专业代工公司。 政府推动，资金技术加持。政府推动，资金技术加持。1985年，54岁的张忠谋应邀回台担任工研院院长。中国台湾当局由行政院 开发基金出资1亿美金入股，引进美国无线电公司C
40、MOS技术，荷兰飞利浦占股27.5%成为重要外援。 股东结构稳定，国际机构投资者众多：股东结构稳定，国际机构投资者众多：花旗台积电存托持股占比20.60%，台湾行政院国家发展基金 6.38%，花旗新加坡2.52%，大股东持股合计37.46%；机构投资者中，JPMorgan、Capital World均持 股1%以上 台积电发展历程台积电发展历程 时间时间大事件大事件 1987年年1987年2月正式成立，专注半导体代工业务 1993年年获得ISO 9001认证，成为中国台湾第一家取得该认证的半导体公司 1994年年于台湾证券交易所挂牌上市 1994年年于美国华盛顿州合资兴建全美首家专业晶圆代工企
41、业WaferTech 1997年年美国存托凭证在纽约证券交易所挂牌上市 1998年年与荷兰飞利浦公司、新加坡投资私人有限公司在新加坡合资设立SSMC八寸晶圆厂 2000年年顺利完成合并德基半导体公司及世大集成电路公司 2003年年首次投资中国大陆，设立上海8寸晶圆厂 2016年年获准独资设立南京12寸晶圆厂 2020年年市值突破1700亿美元，超越全球第一大半导体厂商英特尔 2121 创办者（中芯国际）：张汝京创办，股东更迭为国资创办者（中芯国际）：张汝京创办，股东更迭为国资 资料来源：中芯国际公告及官网，中信证券研究部 上海国资及北大资助张汝京创立，后股东更迭国资为主：上海国资及北大资助张汝
42、京创立，后股东更迭国资为主：张汝京生于南京，毕业于台湾大学、布法罗 纽约州立大学，早年在德州仪器，1997年回台创办世大半导体，是继台积电、联电后第三家晶圆代工 厂商，1999年世大半导体的股东将世大作价50亿美元出售给台积电，张汝京的中国大陆建厂计划未得 到张忠谋（台积电掌门人）的认可。随后2000年张汝京来到上海创办中芯国际，得到了上海市政府的 大力支持，早期股东包括上海实业、摩托罗拉、北大青鸟（北大微电子所）、高盛、淡马锡等。后续 逐渐形成大唐电信、中投公司、上海实业等国资股东为主的格局，张汝京为职业经理人； 发展初期：发展初期：02年首条8英寸产线量产、05年首条12英寸产线量产，04
43、年在港交所和纽交所上市； 台积电反复诉讼：台积电反复诉讼：中芯国际早期聘请了100多位来自老东家世大半导体（当时已并入台积电）和台积电 的工程师。由于台积电认为中芯国际早期采用了其工艺流程，台积电于2005-2009年间先后四次以侵犯 商业机密为由起诉中芯国际，2005年和解赔偿1.75亿美元，2009年和解赔偿2亿美元现金+10%股权， 创始人张汝京辞职。这个过程拖后了中芯的发展，2010-2019年台积电逐步减持股份，目前仅余0.2%。 中芯国际发展历程中芯国际发展历程 2222 发展历程（台积电）：全球龙头，积累与快速迭代形成强大护城河发展历程（台积电）：全球龙头，积累与快速迭代形成强大
44、护城河 初创期，切入与追赶：初创期，切入与追赶：台积电创立初期，以台湾工研院作为技术专利与研发人员的主体，飞利浦是主要投资人， 引进美国无线电公司CMOS技术。先由良率可控的成熟制程产品来打开市场。 PC时代，夯实竞争力：时代，夯实竞争力：1999年台积电推出可商业量产的0.18m铜制程工艺，工艺缩小了与Intel的技术差距； 2000年收购世大半导体，2005年成功试产65nm，2007年成功试产45nm，技术迭代稳步推进。 智能手机崛起：智能手机崛起：2010年资本开支由27亿跃升至60亿美元，随后连续迭代推出28、16、10nm工艺，借助智能手机 兴起迎来迸发。2017年台积电10nm与
45、英特尔14nm达到同一水平，2019年7nm+工艺水平超越英特尔。 5G、IoT、高性能计算、汽车电子多领域引领：、高性能计算、汽车电子多领域引领：不断突破7nm、5nm等技术节点，技术全球领军，计划在2022年 底前3nm投入量产。重要客户延展，英伟达、AMD（高性能计算芯片）成为引领新助力。 -100% -50% 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 FY 1991 FY 1992 FY 1993 FY 1994 FY 1995 FY 1996 FY 1997 FY 1998 FY
46、1999 FY 2000 FY 2001 FY 2002 FY 2003 FY 2004 FY 2005 FY 2006 FY 2007 FY 2008 FY 2009 FY 2010 FY 2011 FY 2012 FY 2013 FY 2014 FY 2015 FY 2016 FY 2017 FY 2018 FY 2019 FY 2020 E FY 2021 E 收入（亿美金）净利润（亿美金）收入增长(同比)净利润增长(同比) 初创期：19871998PC时代：19992009智能手机崛起：20102020 资料来源：Bloomberg，各公司公告及官网，中信证券研究部 2323 发展历程
47、（中芯国际）：追赶发展历程（中芯国际）：追赶-追求盈利追求盈利-再度追赶再度追赶 初创期：初创期：万马奔腾阶段，技术差距不明显，台积电创始人张忠谋曾一路做到德州仪器的三号人物，张汝 京也曾是德州仪器员工，世大半导体初始的团队就有部分来自德州仪器，中芯国际早期团队主要来自世 大和台积电。中芯国际与台积电诉讼拖累技术迭代进步。治理结构形成国资背景董事长+技术专家CEO的 格局。 动荡保盈利：动荡保盈利：2011年中芯国际董事长江上舟（原上海市政府副秘书长）去世，公司管理层出现动荡， CEO王宁国换届时被大唐否决（王宁国为原华虹集团CEO，中国台湾成长，曾长期任职于美国应材）； 2011年前电子工业
48、部副部长张文义出任中芯国际董事长，邱慈云（前台积电员工，跟随张汝京创业中芯 国际，前华虹NEC的CEO ）接任CEO，中芯国际开始扭亏为盈，但期间先进工艺节点差距有所拉大。 再追赶期：再追赶期：2015年原工信部总经济师周子学担任董事长，2017年赵海军接任CEO。2017年10月，引入 梁孟松，梁孟松与赵海军担任联席CEO，技术上开始加速追赶。 -2,000 0 2,000 4,000 20042005200620072008200920001620172018 营业收入（百万美元）净利润（百万美元） 历任CEO：张汝京 王宁国 邱慈云 赵海军 梁
49、孟松 历任董事长：张汝京王阳元江上舟 张文义周子学 N+1 (8nm) 资料来源：Bloomberg，各公司公告及官网，中信证券研究部 2424 大客户（台积电）：核心客户稳定并不断延展大客户（台积电）：核心客户稳定并不断延展 大客户不断延展，头部核心客户稳定：大客户不断延展，头部核心客户稳定：PC时代公司早期大客户包括英伟达（GPU）、高通 （通信芯片）、飞利浦等；2010年后随之智能手机崛起，客户更加多样，联发科进入大客 户行列，2015年后，苹果跻身大客户名单，并且从2016年开始连续多年成为台积电最大客 户，华为海思自2015年开始占比不断提升，2018、2019年为台积电第二大客户。 2001720182019 PC时代时代 19992009 资料来源：Bloomberg，各公司公告及官网，中信证券研究部注：仅基于公开资料，为不完全统计 2525 大客户（台积电）：核心客户带动十年市占率稳固攀升大客户（台积电）：核心客户带动十年市占率稳固攀升 过去十年台积电份额稳固过去十年台积电份额稳固40%以上，并逐步提升。台积电份额波动源于三星和格芯阶段崛以上，并逐步提升。台积电份额波动源于三星和格芯阶段崛 起
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