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电子行业半导体子行业专题研究报告:先进制程,路向何方(附下载地址)

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进制程,三大厂商探索摩尔定律极限。根据摩尔定律,集成电路不断向更细微尺寸发展,先进制程是集成电路制造中最为顶尖的若干节点,目前主要为 16/14nm 及以下节点。先进制程是性能导向型需求的首选,主要应用于个人电脑及服务器 CPU、智能手机主芯片、显卡 GPU、矿机 ASIC、FPGA 等领域,市场空间在 300 亿美元左右。历史上英特尔曾一度是先进制程的主导者,从2015 年起代工厂商台积电与三星迅速追赶英特尔。目前尽管节点代号不一,实际三家厂商技术水平并驾齐驱,英特尔 10nm 与台积电 EUV 版 7nm+、三星7nm 晶体管密度同级,预计均将于 2019 年量产,台积电已量产的非 EUV 版7nm 目前占据先发时间优势。原文来自皮匠网,关注“三个皮匠”微信公众号,每天分享最新行业报告

延续摩尔定律,多层次新技术各显神通。目前先进制程已进展至 7/10nm 节点,新技术引入将体现在光刻、材料、结构等多个维度。(1)光刻工艺:出现极紫外光刻(EUV)与自对准四重图案化(193i SAQP)两条技术路径。英特尔 10nm进展不顺,主要原因可能在于采用 193iSAQP 光刻分辨率达到与 EUV 同样水准的技术难度较大。预计在接下来的 7/5nm 节点采用EUV仍然为必然趋势(。2)材料:少量关键金属层运用钴(Co)。三大厂商均在关键金属层衬层中运用少量金属钴,英特尔更进一步在 M0、M1 两层金属互连中全面采用钴金属。(3)结构设计:2024 年后转向垂直立体化发展。根据 IRDS,中短期来看(2018-2024年),节点进行到 7/5nm 之后开始尝试平面纳米线(LGAA)技术,大致在 5/3nm节点大规模应用。预计 2024 年后芯片面积缩小的速度将明显放缓,转向垂直型晶体管或立体结构发展。

制造龙头地位牵动芯片产品竞争。先进制程的技术、设备、资金壁垒极高,极高投入带来正反馈效应,迫使联电、格罗方德相继放弃先进工艺投资,先进制程玩家仅余英特尔、台积电、三星三家。CPU 为先进制程主要应用,其竞争实质成为采用 IDM 模式的英特尔与采用代工模式的 AMD+台积电之间的竞争。工艺成为影响 CPU 关键因素,采用格罗方德代工时期 AMD 产品较英特尔工艺落后但同价格下多线程性能更强,换用台积电先进工艺后工艺差距缩小,AMD 性价比优势凸显,有望扩张市场份额。

先进制程仍有局限,长效节点由此诞生。先进制程局限性在于流片费用、IP 成本、制造成本均较高,主要面向性能导向而非成本导向型应用。经济性仍然决定了应用于节点相匹配,因而“不需要所有牛奶都是特仑苏”,对于成本敏感性需求,28nm 节点目前提供了最低的每闸制造成本,多数应用进展到此节点时长期停留,因而 28nm 有望保持较长生命周期。 

投资策略:全球半导体行业市场规模持续扩张,先进制程领域追随摩尔定律成为重要成长驱动力。中长期来看 AI、物联网、5G、新能源汽车等新兴方向有望带来新一轮量价齐升的景气周期。维持行业“强于大市”评级。预计 AMD 依托台积电工艺领先优势及高性价比策略有望在 PC 及服务器端与英特尔争夺市场份额;同时英特尔仍拥有扎实的技术储备,其 10nm 后续进展值得关注,建议关注 AMD、台积电、英特尔。鉴于先进制程对于核心芯片的重要意义,预计中国大陆针对先进制程研发将有持续的政策支持及资金投入,建议关注中国大陆积极研发先进制程的 IC 制造企业,推荐中芯国际。

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