华为供应链的“危”与“机”

传感器技术 2019-05-30 18:00

来源:国盛电子团队、湘评科技


华为供应链的“危”与“机”。华为此次被美国列入“实体清单”,带来艰难险阻的同时,也为华为及其国内供应链带来了机遇。一方面,华为对危机早有预案,去年就已开始加大备货,核心芯片及元器件备货周期足以覆盖后续产品半年至两年的供应。另一方面,在外部压力下,也将加速华为向国产供应链的迁移,目前,在光学、显示、精密制造等领域,已基本实现国产化;在半导体领域,华为旗下海思以及其他优质国产厂商已能实现部分国产替代,如手机SoC、基带、射频收发模块等。在部分自给自足的同时,存储、射频、模拟IC等核心元器件仍以进口为主,受制于人,此次危机有望加速国产供应链的导入,国内优质半导体厂商有望在外部压力下与海思形成互补,造就出更强大的华为与国产链。


光学、显示、精密制造等环节,已基本实现国产化。如今智能手机进入存量时代,各大手机厂商都在寻找新的手机性能创新以谋求差异化的竞争优势和销量突破。随着以华为为代表的中国手机厂商的迅速崛起,产业链本土化将是长期趋势,国内厂商将会逐渐成为全球手机供应链中不可或缺的力量。以最新发布的P30系列为例,国产供应商包括镜头:舜宇光学;CMOS图像传感器:豪威科技(韦尔股份);潜望式摄像模组:舜宇光学、立景(立讯精密);棱镜:舜宇光学、水晶光电、利达光电等;TOF供应链:舜宇光学、欧菲光、水晶光电等;指纹识别:汇顶、思立微;指纹模组:欧菲光、丘钛科技等;摄像头支架:长盈精密;NFC\天线\无线充电:立讯精密、硕贝德、信维通信;屏幕:京东方。


华为半导体供应链梳理:华为核心五大件CPU\GPU\ADDA\存储\射频器件中,CPU\GPU\ADDA海思已经进行多年研发、产品逐步落地自强;GPU:景嘉微;存储:用量最大,百亿美金采购级别、预计三年后翻倍,目前主流存储DRAM扶持合肥长鑫(兆易创新)、NAND扶持长江存储,利基型存储兆易创新、ISSI(北京君正拟收购)已经切入预计马上放量;FPGA:紫光同创(紫光国微)、安路信息(士兰微入股);模拟芯片及传感器:韦尔股份+豪威科技、圣邦股份、矽立杰;功率半导体:闻泰科技(安世半导体)、士兰微、扬杰科技;射频芯片:三安集成(三安光电)、山东天岳;阻容感:顺络电子;代工及封测:中芯国际、长电科技、华天科技、通富微电;连接器及天线:立讯精密、意华股份、硕贝德、电连技术;IC载板以及测试板:兴森科技。


风险提示:下游需求不及预期、宏观环境边际恶化。


华为是如何炼成的?

2018年华为实现手机出货2.06亿台,市占率全球第三。2013年,华为以 4880 万台的智能手机出货量跃居全球第三,市场份额从一年前的 4% 上升至 4.9%。之后几年华为在全球手机市场的市场份额不断增长,由2012年的4.0%提升到了2018年的14.7%,市场份额一直在不断增长,更是连续四年保持了高两位数的同比增长率,而苹果和三星的市占率分别由2012年的18.7%/30.3%分别下滑到了2018年的14.9%/20.8%。


内:苦炼内功,寻找技术基因


从2010年至2018年,华为手机的出货量分别为300万、2000万、3200万、5200万部、7500万、1.08亿、1.39亿、1.53亿部和2.06亿部。2018年出货量稳居世界第三,2018年第二季度出货量更是首次超越苹果成为世界第二。华为手机不仅在整体市场趋势上变现良好,另一值得注意的点是华为手机也越来越有特色,在高端手机市场华为也逐渐有了挑战苹果三星的实力。华为于2018年第三季度推出的P20/P20 Pro系列产品在600- 800美元的价格区间需求强劲,帮助华为在市场上树立了非常好的形象,随着“GPU Turbo”技术的发布,华为继续赢得了良好的声誉。接下来,华为又发布了Mate 20系列以及P30系列手机,在市场上也是备受好评。



初入市场,狼狈开局。2003年7月,华为手机公司成立。当时正值小灵通市场快速发展之时,中兴与UT斯达康等众多厂商不断推出小灵通产品服务,并通过捆绑运营商渠道迅速占领市场。到2004年,小灵通业务迎来收获期。这一年中兴的年销量超过1100万部,UT斯达康的小灵通手机业务更是占其总利润的100%。


与竞争对手们“全情投入小灵通市场” 不同,华为否定了加码小灵通市场的策咯,认为3G业务才是数字通信时代创新的最终形态,因此在小灵通业务只调拨了2亿资金,但仍然采取价格战策略。至2006年,受限于有限的功能和并不算理想的用户体验,小灵通手机逐渐退出历史舞台。华为手机品牌基本定型:与运营商定制需求高度匹配、价格足够低廉,与“山寨手机”大同小异。


寻找技术基因。随着3G网络基础设施建设不断成熟,全球各国开始经营3G网络,中国也在2008年12月12日向国内三大运营商发放3G牌照。此时,华为终端的意义体现出来。由于小灵通时代,华为手机就以高性价比被用户广泛认知。用全新的3G手机置换传统的小灵通产品,一时间成为华为的主要工作。不久后,廉价的华为3G手机出现在市场上,至此,价格战成为华为手机市场竞争的主旋律。



但此时华为认识缺乏核心竞争力是华为手机业务的隐含危机。于是华为放弃沿用多年的空壳发展策略,并将自己的核心技术融入到产品中,向价格战的反方向走一条高端发展的路线。于是华为终端向供应链上游寻找突破口,最终将目标锁定为处理器。早在1991年,华为就成立了ASIC(混合信号集成电路)设计中心,解决公司面对的与半导体有关的技术难题。2004年该部门正式注册成立,也就是后来的海思半导体。


2008年,海思开发出首款处理器K3V1,并将该方案的成熟版方案K3V2安装在Ascend D1上。从此,华为手机开始强调产品的技术含量。但海思毕竟刚刚起步,其技术能力仍然停留在40nm工艺制程阶段,而当时,整个行业已经过渡到28nm时代。技术落后,导致Ascend D1发热严重,续航时间也受到影响,严重影响了华为手机的用户口碑。随着海思处理器的出现,华为手机的定位开始清晰:一家具备手机底层技术的厂商。伴随技术的升级,华为给手机品牌的增值预留了一个理想窗口。



目前所有华为手机上均搭载了国产麒麟系列的芯片,成功摆脱了对于美国芯片的依赖,实现了在核心技术上的自主权。也正是很大程度上因为华为自主研发的麒麟芯片,华为在近两年一跃成为国内手机品牌领跑者。



在2004年10月华为成立了芯片研发队伍,希望走出对美国芯片的依赖。第一款芯片K3是海思公司研发的嵌入式CPU,基于ARM-11授权内核。虽然最后K3并没有成功市场化,但这次也是象征着华为芯片国产化的开始。


【K3V2】——代表机型:华为P6

海思K3V2 ,是2012年业界体积最小的四核A9架构处理器,采用ARM架构40NM、64位内存总线,是Tegra 3内存总线的两倍。而其性能在当时和高通骁龙410的水平相当。


【麒麟910】——代表机型:华为P6s

2013年华为将其推出的自主研发四核处理器命名麒麟910,正式掀开了麒麟这一国产芯片的帘幕。该芯片采用28nmHPM封装工艺,支持LTE 4G网络。


【麒麟925】——代表机型:华为Mate 7

麒麟925是华为于2014年Q3推出的新一代智能手机芯片,内置四个1.8GHz Cortex-A15核心+四个1.3GHz Cortex-A7核心,采用28nm工艺制程,相较于麒麟920,大核主频从1.7GHz提升到1.8GHz,支持LTE CAT6高速4G网络。


【麒麟950】——代表机型:华为Mate 8、荣耀8

2015年11月,华为发布麒麟950 SoC芯片,16nm工艺制造,首次采用ARM Cortex A72架构,CPU部分采用4*2.3GHz主频Cortex A72大核+4*1.8GHz主频 Cortex A53小核。


【麒麟960】——代表机型:华为Mate 9

2016年10月,华为麒麟芯片960发布,首次配备ARM Cortex-A73 CPU核心,与上一代相比,CPU能效提升15%。同时,图形处理性能提升180%,GPU能效提升20%,存储方面支持LPDDR4和UFS2.1。


【麒麟970】——代表机型:华为Mate 10

2017年9月,华为发布人工智能芯片麒麟970。这是华为首款10nm处理器,八核心芯片。麒麟970的GPU也从麒麟960的8核增加到了12核。麒麟970芯片设立了一个专门的AI硬件处理单元—NPU用来处理海量的AI数据。在制程工艺上追平了高通骁龙835和三星Exynos 8895。


【麒麟980】——代表机型:华为Mate 20

2018年8月,华为发布其最新芯片麒麟980。华为首发全球第一款7nm手机芯片。与上一代相比单核性能提升 75%,能效提升 58%。 GPU 方面,麒麟 980 也是首发了 Mali-G76 GPU,与上一代相比性能提升 46%,能效提升 178%。CPU 核心主频为2 个 2.6GHz 主频的 A76 超大核 + 2 个 1.92GH 主频的 A76 大核 + 四个 1.8GHz 主频的 A55 小核。



外:关注真实需求,显性创新不断突破

华为手机摄像头、机身材质、存储容量、电池容量、显示屏幕等零组件不断实现升级和创新,已成为国内龙头的手机厂商,客户群体不断扩大,客户忠诚度也在逐渐增加。如今智能手机进入存量时代,各大手机厂商都在寻找新的手机性能以谋求差异化的竞争优势和销量突破。



被列入“实体清单”之后,供应链情况如何?


光学、显示、精密制造等环节:已基本实现国产化

如今智能手机进入存量时代,各大手机厂商都在寻找新的手机性能以谋求差异化的竞争优势和销量突破。随着以华为为代表的中国手机厂商的迅速崛起,产业链本土化将是长期趋势,国内厂商将会逐渐成为全球手机供应链中不可或缺的力量。


以最新发布的P30系列为例,镜头供应商包括大立光、舜宇光学,CMOS图像传感器为索尼、豪威科技(韦尔股份)、潜望式摄像模组的供应商包括舜宇光学、立景(立讯精密)、棱镜供货商包括舜宇光学、水晶光电、亚洲光学、利达光电等、TOF供应链包括舜宇光学、欧菲光、Lumentum、Viavi、水晶光电等,指纹识别厂商为汇顶、思立微,指纹模组厂商包括欧菲光、丘钛科技等,摄像头支架包括长盈精密,NFC\天线\无线充电包括立讯精密、信维通信、硕贝德,P30 Pro的屏幕供应商为京东方、LGD。



半导体供应链:实事求是,危中有机

1、华为核心五大件CPU\GPU\ADDA\存储\射频器件中,CPU\GPU\ADDA海思已经进行多年研发、产品逐步落地自强;GPU:景嘉微;

3、FPGA:紫光同创(紫光国微)、安路信息(士兰微入股);

4、模拟芯片及传感器:韦尔股份+豪威科技、圣邦股份、矽立杰;

5、功率半导体:闻泰科技(安世半导体)、士兰微、扬杰科技;

6、射频芯片:三安集成(三安光电)、山东天岳;

7、阻容感:顺络电子;

8、代工及封测:中芯国际、长电科技、华天科技、通富微电;

9、连接器及天线:立讯精密、意华股份、硕贝德、电连技术;

10、IC载板以及测试板:兴森科技。


梳理目前华为核心元器件供应链中的美系厂商,其中主要涉及高性能运算(HPC)、高性能模拟、射频芯片等核心芯片:


高性能运算芯片:主要为1、CPU巨头Intel,产品包括PC及服务器;2、IDC及通讯用FPGA供应商Xilinx;3、GPU双雄NVIDIA及AMD。


存储芯片:存储作为半导体最大下游,其主要供应商为韩国三星、SK 海力士以及美国的美光,其中DRAM市场韩国厂商份额占比接近75%,NAND市场日韩厂商份额占比超60%,对美国依赖度并不大。


模拟芯片:根据IC Insight最新数据,模拟芯片市场集中度较低,单一厂商停止供货对下游影响相对可控,全球主要供应商中不发英飞凌、意法半导体、瑞萨等欧洲、日本厂商,同时也有一批以韦尔股份、圣邦股份、矽力杰、钰泰、3peak等为代表的国内厂商近年来奋起直追,不断突破。


射频芯片:目前美系厂商博通(安华高)、Qorvo、思佳讯、CREE(Wolfspeed)、II-VI等均处于射频领域的领先地位,不过日韩也有相对成熟的替代方案,同时海思以及三安集成等国内厂商也正在加速研发推进中;


EDA:EDA是是指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。目前主要供应商为cadence、synopsys和mentor。目前来看,EDA断供后,海思将无法使用FAE服务以及IP更新,但仍能对成熟方案进行设计、流片。


代工:目前全球最大代工厂台积电仍然对华为保持正常供应,同时中芯国际已具备16nm节点量产能力,后续节点研发持续突破,已具备部分替代能力。


ARM授权:华为已经获得了ARMv8的永久授权,可完全自主设计ARM处理器,并且正在从指令集自主向架构自主进行研发突破。


存储

存储类产品方面,2016中国大陆地区存储芯片市场规模约413亿美元,占据全份额球54.1%。2017年,存储类产品占国内半导体产业30.2%,增幅46.9%,为各分类中占比最高、增速最快。长期以来,我国芯片需求90%依赖于进口,额度相当高。据海关总署数据,2018年1-8月,我国芯片进口额为2026.24亿美元,同比上涨28.7%。



兆易创新联手合肥长鑫,第二次试水DRAM。从全球三次DRAM竞争格局变迁来看,新玩家崛起过程都会充满外界的阻扰,而从中国的DRAM发展历程来看,外界几乎不会对中国有太多的援助,要想实现发展,只能建立完整的、具有独立自主核心技术体系。兆易创新联合合肥长鑫,强攻 DRAM产业。2017年,兆易创新公告,与合肥产业投资约定双方在合作开展工艺制程19nm存储器的12寸晶圆存储器(含DRAM等)研发项目,项目预算约为180亿元。



根据电子产业信息网等报道,2018年7月16号,长鑫存储存储器项目首次投片总结大会在合肥召开,这是中国半导体产业一个重要的里程碑,在历来半导体主战场的存储芯片领域,合肥长鑫作为大陆第一家存储大厂宣布正式投片!目前来看,项目进展顺利,新一版产品已经突破,目前处于良率和产量爬坡关键阶段


长江存储方面,2016年紫光集团联合集成电路基金、湖北省科投等在武汉注册成立长江存储,目前为清华紫光集团的子公司,长江存储整合已成立10年的武汉新芯。16年3月武汉新芯宣布投资240亿美元研究生产NANDFLASH和DRAM。


2017年2月,长江存储研发团队中科院微电子所发布,国产32层3D NAND FLASH芯片取得突破性进展;11月长江存储将32层3D NAND芯片导入SSD内,进行终端产品测试成功,这意味着中国第一颗3D NAND闪存芯片研制成功,填补国内空白。18年4月首批400万美元的精密仪器抵达武汉,未来两年内将从全球进口近3万吨精密仪器。预计设备搬入、调试耗时3个月,然后开始小规模试产。



至此,国家存储器基地从厂房建设阶段进入量产准备阶段,中国首批拥有完全自主知识产权的32层 3D NAND闪存芯片将于年内量产。公司设备已经点亮投产,2019年底64层3D NAND产能爬坡量产,单颗容量128Gb(16GB)。长江存储32层3D NAND研发成功、64层产品研发进展迅速,是是“中国芯”的一大步,我国在高端芯片领域与国外差距不断缩小。


同时我们认为无需担忧国产龙头存储项目【合肥长鑫】、【长江存储】在存储国产化后的需求问题,更加重点关注的应该是国产存储项目在主流存储芯片领域迈出的第一步,如果研发成功、良率提升则一定有足够的国内市场去承接对应产能。目前700+亿美金的DRAM市场、500+亿美金的NAND市场,中国大陆份额为0,出于安全可靠、供应链稳定等考虑需求迫切,急待研发突破、量产成功后的下游替代。


FPGA

备受瞩目的FPGA市场巨大,在2018年63.35亿美元的市场空间,但其市场分布却十分聚集。目前市场由Xilinx和Altera(已被Intel收购)霸占,行程了高度垄断,两者合计占据超过70%的市场空间;而行业前五则占据了全球约为88%的市场份额。


其主要原因也是因为技术专利的限制和较长开发周期使得FPGA行业形成很高壁垒,也进而巩固行业巨头领先地位。



目前中国IC厂商在FPGA这个细分领域和国外巨头的差距远远比其他领域要大,其中最大的原因就是FPGA技术门槛非常高,核心技术只掌握在及其少数的公司手上。根据统计目前Xilinx和Altera拥有超过6000项专利,对该行业的后进入者形成了难以跨越的技术壁垒。


因此,国内FPGA的发展只能靠自主技术和自主产品。虽然国内FPGA企业起步较晚,发展过程可能会很漫长,但我们依然可以看到部分企业已崭露头角。



射频

我们认为射频芯片是目前形势最为严重的环节之一,目前全球射频芯片龙头avago、qorvo、skyworks、macom以及核心材料龙头CREE(wolfspeed)、II-VI等均为美系厂商,不管是智能手机的前端模块(FEM,front-end-module)还是基站中的PA、switch,美系厂商都占据绝对领先地位。目前成熟的可替代方案主要来自日系与韩系,同时海思以及三安集成等国内厂商也正在加速研发推进中;


氮化镓、砷化镓将成为射频器件主流。在射频器件领域,目前LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)、GaAs(砷化镓)、GaN(氮化镓)三者占比相差不大,但据Yole development预测,至2025年,砷化镓市场份额基本维持不变的情况下,氮化镓有望替代大部分LDMOS份额,占据射频器件市场约50%的份额。



我们认为III-V族化合物半导体是三安光电下一个十年的核心成长驱动及跟踪重点,5G无线通讯基站、智能手机、WiFi与光纤等高速数据传输、汽车/工业/太阳能等功率芯片,都将对化合物半导体产生强劲的需求。


继此前与华芯投资(集成电路产业大基金托管人)签署战略协议开展不超过25亿美元的合作,拟合资设立III—V族化合物集成电路发展专项基金,公司17年12月再度公告加码,拟投资总额333亿元在福建泉州成立项目公司,全部项目五年内实现投产,七年内全部项目实现达产,经营期限不少于25年。产业化项目包括:

  • 高端氮化镓LED衬底、外延、芯片的研发与制造;

  • 高端砷化镓LED外延、芯片的研发与制造;

  • 大功率氮化镓激光器的研发与制造;

  • 光通讯器件的研发与制造;

  • 射频、滤波器的研发与制造;

  • 功率型半导体(电力电子)的研发与制造;

  • 特种衬底材料研发与制造、特种封装产品应用研发与制造。


三安光电作为LED芯片国际龙头,依托LED外延、芯片工艺在III-V族化合物半导体布局深厚,成立时间、规模及品质均为国内领先。333亿元议案再度加码彰显公司决心,未来将立足于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的研发与应用,以砷化镓、氮化镓、碳化硅、磷化铟等半导体新材料所涉及到的核心主业做大做强!


由三安光电研发的Ⅲ-V族化合物半导体材料的应用领域从原有的LED外延片、芯片,延伸到了光通讯器件、射频与滤波器、功率型半导体三个新领域,基本涵盖了今后Ⅲ-V族化合物半导体材料应用的重要领域。这一布局,除了将为三安光电每年在营收上带来贡献,进一步扩大公司体量。


目前三安集成全工艺平台布局,在HBT、pHEMT、GaN以及碳化硅领域均进行工艺开发及工艺鉴定试验:



根据三安集成官网12月19日正式发布,三安公布商业版本的6英寸碳化硅晶圆制造流程,宣布完成全部工艺鉴定试验,并将其加入到代工服务组合中。公司目前生产的碳化硅晶圆,是用于电力电子中电路设计的最成熟的宽禁带(WBG)半导体,可以为650V、1200V和更高额定肖特基势垒二极管(SBD)提供器件结构,不久后会推出针对900V、1200V和更高额定肖特基势垒二极管的碳化硅MOS场效应晶体管工艺(SiC MOSFETs)。


模拟

中国是全球最大的模拟电路消费市场,国产空间广阔。赛迪顾问数据显示,中国模拟电路市场前五大厂商分别为德州仪器、恩智浦、英飞凌、思佳讯、意法半导体,中国模拟市场规模占全球比重约为60%,使用的模拟集成电路产品约占世界产量的 45%,而我国的模拟芯片产量仅占世界份额的 10%左右。巨大的产业缺口为本土集成电路公司提供了良好发展机遇。本土集成电路公司有机会在第一现场了解市场,可有针对性地进行产品研发,产业链之间合作更加密切,相对国外厂商能够更快速、更准确地响应本土终端客户的需求,未来进步空间广阔。



模拟IC份额相对分散,细分赛道仍存国产突破机会。与其他半导体板块不同,模拟品类繁多,仅德州仪器一家企业,目前在售产品就达上万款,下游应用的多元化导致细分赛道极多。相较于存储器、CPU等数字IC产业,模拟IC市场集中度较低,前三市占率仅为30%左右,且不同领域企业优势差异较大,如龙头德州仪器在放大器市场份额第一,但在转换器市场不如模拟器件公司,而在功率相关芯片市场,欧洲企业英飞凌优势较大。整体来看,不存在单一企业在所有模拟IC细分市场占优的情况,细分赛道仍存在大量国产突破机会。



模拟芯片根据应用主要分为信号链和电源两大类,整体市场容量在600亿美金以上,目前以TI、ADI、美信为代表的厂商在该领域占据绝对领先优势,在美系厂商禁运情况下我们预计以瑞萨(IDT)、STM、英飞凌、Dialog的日系及欧系厂商将成为主力供应。同时我们也持续跟踪到以韦尔股份、圣邦股份、矽力杰、钰泰、3peak等为代表的国内厂商近年来产品线持续突破,有望承担起美系厂商断供后部分料号的供应;


风险提示

下游需求不及预期:若下游市场的增速不及预期,供应链公司的经营业绩将受到不利影响。

宏观环境边际恶化:若外部环境剧烈变化,甚至进一步恶化,将对下游市场,尤其是海外市场造成较大影响,从而对供应链公司造成不利影响。


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