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關于中國芯片研發投入和收入對比分析

lC49_半導體 ? 來源:djl ? 2019-08-28 11:12 ? 次閱讀

日前,大連理工大學管理與經濟學部發表了《中國科研經費報告(2018)》。據報告披露,在2017年,中國全社會研發經費達到了1.7萬億元,自2012年超越日本業成為全球第二研發大國之后,中國繼續拉大與第三名的差距。但從下圖我們可以看到,中國與美國相比,研發投入差距依然明顯。報告中指出,2017年,中國的科研經費投入僅為美國的44%。如果僅從圖中的趨勢走勢來看,中美之間的研發經費投入差距似乎并沒有縮小。

關于中國芯片研發投入和收入對比分析

中國與主要國家的研發經費支出規模增長比較(2000到2016年)

從報告中,我們發現了一個重要的點,那就是以2016年的數據計算,中國企業研發經費總額為12144億元,占中國研發經費總額的78%。而華為一家所占的經費就高達825.68 億元,占中國企業研發經費的7%,超過中國全部境外上市企業的研發支出。在華為本身來看,當年他們的收入為5216億元,研發占營收比重也到達15.8%。這也促使華為成為了唯一一家入選全球企業研究經費20強的國內企業。而在這些研發的投入下,華為無論是芯片業務、基礎設施業務,或者是終端業務,都全面開花。但這依然落后于擁有差不多產品線的三星,也排在單純的半導體供應商英特爾之后。

關于中國芯片研發投入和收入對比分析

全球企業研發經費前20強的中國企業

回顧過去兩年的產業發展,自去年的“中興事件”以來,國內對本土集成電路產業的反思進入了前所未有的高度,產業各界的人士也紛紛從技術、人才和政策等多個方面對中國集成電路進行拷問。但眾所周知,研發投入對一個集成電路企業的成長尤為關鍵。

因為集成電路產業本身的特殊性,如果沒有大量的投入,就很難積累本身的領先優勢。為此,筆者準備從國內與國外差距較大的設備、芯片設計和晶圓代工三方面入手,試圖從研發角度,對比中國集成電路產業鏈,與全球產業鏈領先者的差距。

設備篇

根據申萬宏源的報告,半導體設備是集成電路產業鏈最重要的一本,其價值約占半導體產業鏈總值的80%,但我國設備普遍國產化率很低。根據他們的統計顯示,如光刻機、離子注入設備、氧化擴散設備國產化率均低于 10%,刻蝕機約10%,CVD/PVD 設備約 10%~15%,封測設備國產化率普遍小于 20%。產品供應主要被應用材料、泛林、東電、ASML和科天等廠商占有。

他們能獲得這樣的地位,與他們一直以來堅持的高投入研發有關。

首先看應用材料,據東吳證券的統計顯示,應用材料過去幾年一直保持比較高的研發投入,近幾年的研發投入更是屢創新高,每年投入研發的資金軍超過十億美元,公司說擁有的專利也超過11900項,那就意味著公司每天要申請四個以上的專利。

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應用材料過去幾年的研發支出和營收占比

再看ASML,作為說專注領域的絕對龍頭,ASML在研發上的投入也是驚人的以他們近年攻克的EUV光刻機為例。從1999到2016年,公司每年的研發投入都超過10%,最低投入也超過2.3億歐元,進入最近幾年的投入更是突破了10億歐元。從下圖我們也可以看到,即使是收入暴跌的2009年,公司依然是保持之前的研發投入,而隨著應收的額提升,公司的研發投入也相應提升。這種持之以恒的投入幫助他們坐穩了光刻機龍頭的位置。

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ASML從1999到2016年的營收和研發數據

作為對比,我們看一下這個過程中被ASML遠遠拋離的尼康和佳能,據西南證券的統計,他們的研發支出與ASML相對比,差距相當明顯,從他們當前的現狀,就堅定了我們只有持續不斷的投入,才能成就巨頭的決心。

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ASML、Nikon 和 Canon 研發支出比較

我們看一下國內半導體設備龍頭北方華創的表現。

根據東吳證券,在2013到2016年,北方華創的研發投入整體攀升,在2016年的研發投入更是高達46.72%,正是在這樣的高投入的情況下,北方華創獲得了不錯的成績。東吳證券指出,北方華創已經具備 8 英寸半導體設備系列產品的市場供應能力,產品包括多晶硅刻蝕機、高深寬比硅刻蝕機、氧化硅刻蝕機、金屬刻蝕機、PECVD、LPCVD、立式氧化爐、臥式擴散爐、單片清洗機及全自動槽式清洗機等工藝設備;2017 年,北方華創自主研發的 12 英寸立式氧化爐也已經投入產線;在刻蝕機領域,硅刻蝕機研發已經步入 7nm 制點,14nm 的設備已進入中芯國際的產線驗證;金屬刻蝕機方面已研發出國內首臺適用于 8 英寸晶圓的設備,并也進入中芯國際產線。

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2013-2016 北方華創研發支出及其占收入比

雖然已經取得不錯的成績,但是我們也應該看到,因為投入的資金數額比較少,只有數億人民幣一年,與應用材料這些領先廠商差距巨大,這就使得國內的半導體設備在追趕這些領先廠商方面,顯得尤為艱難。

芯片設計篇

近年來,由于華為的進步,尤其是麒麟系列芯片走上國際舞臺與高通競爭,這讓國內很多人對國內芯片產業抱有很多的信心,但正如很多業內朋友說的一樣,國內的芯片設計產業,除了華為,其他廠商的投入與國際大廠相比,差距較大。

根據ICinsights的統計顯示,2017年排名前10位的廠商總支出增加至359億美元,當中有高通、博通聯發科英偉達四家無晶圓廠,TSMC一家晶圓廠和英特爾、三星、東芝、美光和SK海力士五家IDM。其中,英特爾以超過130億美元的美元的研發投入位居榜首,研發支出占銷售額的百分比為21.2%,高于2010年的16.4%和1995年的9.3%。這主要因為英特爾作為摩爾定律的堅定追隨者,一直在推進制程工藝的前進,往10nm之后,他們要繼續走下去,就必須提高其研發投入。

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再看那四家無晶圓設計廠,高通、博通和聯發科,這四家廠商2017年的研發投入最低都有17.97億美元,研發投入占營收比例都在20%左右。至于IDM,英特爾和東芝的投入都是處于20%左右,但SK海力士、三星和美光的這三家做存儲的投入都不到10%,這與2017年存儲的價格大漲有很大關系,沒有很大的參考意義。

我們再來看一下國內相關企業的表現。首先看一下華為方面,因為華為不是上市公司,公司也沒有對外公布過海思的研發支出。但是有媒體在2018年的報道,華為在最近十年,華為投入了4000億進入研發,其中芯片研發的投入可能達到1600億。如果按照這個數據,華為還是平均每年的研發投入為160億元,這足以媲美國外一線大廠,這也就是他們能獲得今天成績的原因。

因為華為是中國芯片業一個獨特的代表,并不能代表中國芯片設計產業的整體水平,為了說明國內芯片設計產業的現狀,我們來看一下兆易創新、北京君正、富瀚微、中穎電子全志科技和圣邦股份等十家Fbaless上市公司的年度財報,看一下他們的研發投入現狀。

關于中國芯片研發投入和收入對比分析

如上圖所示,十家中國上市無晶圓廠2017年的研發投入營收占比都不低,但是看金額的話,最多的一家是匯頂科技,為5.97億元,而最少的一家僅為五千多萬。統計這十家廠商2017年的研發收入,僅為21.40億元,這個數字尚且比不上高通當年研發投入的零頭。可見國內芯片設計產業和國際巨頭的差距。

晶圓代工廠篇

晶圓代工方面,國內與國際巨頭的差距也非常明顯。

在營收方面,臺積電2017年的營收為330億美金,全年毛利做到49%。國內晶圓龍頭中芯國當年的營收如為31億美元,毛利率也只有22.2%;在研發方面,我們看2017年的數據,臺積電只有20多億美金,占營業收入8%左右,而中芯國際的研發營收比雖然有13.7%,但因為營收少,僅僅只有4.27億美元。

除了研發,CAPEX對晶圓代工廠來說也非常重要。

根據外媒之前的報道,臺積電在2018年年中曾經宣布,將會投融資250億美元去攻克5nm,當中除了工藝研發經費之外之外,當然也包含了昂貴的CAPEX支出。。

前面我們已經提到,半導體產業鏈里面,設備相關的成本會占80%左右,當中大部分應該就是體現在晶圓代工環節。以現在5nm以下工藝必不可缺的EUV光刻機為例,這些設備每臺的售價要上億美金,外媒傳聞臺積電今年將包攬ASML今年30臺出貨的18臺,這就是一筆不小的開支了。而根據半導體行業觀察之前的報道顯示,目前建造一條12英寸32/28nm的規模生產線需要超過40億美元,12英寸14nm生產線投資高達100億美元。對于更先進的工藝,這樣的投資成本更是驚人的,而且折舊成本也是可怕的。

也就是說,只有龐大的投入,聚焦先進工藝代工的代工廠才能建立屬于自己的核心競爭力。

從現在臺積電從去年開始就大規模量產7nm,今年也將量產使用EUV光刻機的7nm+工藝,并進行5nm工藝試產、格芯和聯電停在7nm前面、中芯國際14nm還沒大規模,12nm僅僅取得突破的現狀可以證實這一點。

從上面的介紹我們可以看到,對于集成電路產業來說,保證一定比例的研發投入,是企業走下去的前提,要想更上一層樓,成為頭部玩家,那就是需要砸錢。當然,作為一個對技術要求很高的領域,人才也是不可或缺的。

雖然可能因為某些不可抗因素,導致我們現在想花錢都沒地方花,但可以肯定的是中國集成電路產業仍然有很長一段路要走。

首先要做的是怎么找到錢,把它花出去。

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