芯片“暴利”江湖
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來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
日前，首創(chuàng)證券統(tǒng)計(jì)了美股市值100億美元以上半導(dǎo)體公司2021年毛利率，筆者發(fā)現(xiàn)，毛利率超過50%的13家企業(yè)中，除了3家半導(dǎo)體設(shè)備廠商外，模擬芯片廠商有5家，占比達(dá)38.5%，其中德州儀器更是奪得榜首，毛利率高達(dá)67.5%。其中還有2家數(shù)據(jù)中心服務(wù)器芯片制造商，英偉達(dá)毛利率僅次于德州儀器，近65%。
圖源：首創(chuàng)證券當(dāng)前，疫情、戰(zhàn)爭的黑天鵝已經(jīng)起飛，短時(shí)間內(nèi)芯片需求只增不減。與此同時(shí)，隨著新能源汽車、智慧穿戴設(shè)備、通信、工控等下游市場的不斷發(fā)展，以及大數(shù)據(jù)、AI、高性能計(jì)算等對算力需求的提升，模擬芯片和數(shù)據(jù)中心似乎成為了兩大熱門賽道。
毛利率最高的半導(dǎo)體賽道
先看毛利率最高的“模擬”賽道。從上圖來看，2021年美股市值100億美元以上半導(dǎo)體公司中，毛利率超過50%的公司模擬廠商數(shù)量最多，其中德州儀器還是毛利率最高的半導(dǎo)體公司，2021年毛利率達(dá)到67.5%，今年第一季度毛利率更是提升到了70.2%。
70%的毛利率在全球半導(dǎo)體界是比較少見的，但高毛利率其實(shí)是高性能模擬芯片廠商的共同點(diǎn)。作為模擬市場的巨頭，微芯科技（Microchip）、亞德諾半導(dǎo)體（ADI）等廠商毛利率也在60%以上。
毛利率是衡量企業(yè)盈利能力的重要指標(biāo)，體現(xiàn)了一家企業(yè)的產(chǎn)品組合質(zhì)量及其市場競爭力和價(jià)值。
至于說為什么模擬廠商毛利率普遍偏高，這取決于模擬芯片的產(chǎn)品特點(diǎn)和企業(yè)模式。
生命周期長，不追求先進(jìn)工藝：數(shù)字芯片的生命周期一般只有1-2年，而不同于數(shù)字芯片對算力和效率的追求，模擬芯片更加強(qiáng)調(diào)可靠性、穩(wěn)定性和一致性，其迭代不受摩爾定律限制，生命周期通常都較長。一個(gè)經(jīng)典模擬芯片一經(jīng)設(shè)計(jì)完成，少則可以使用一兩代產(chǎn)品，長則可沿用十幾年，在這種情況下，TI、ADI這類資深模擬芯片大廠，積累了幾萬甚至幾十萬的成熟產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以持續(xù)銷售，僅需最低的產(chǎn)銷成本，模擬芯片的成本隨著時(shí)間的平攤在逐漸降低。
也正是基于模擬芯片這一特點(diǎn)，使得模擬芯片無需像大規(guī)模數(shù)字芯片一樣追求極致的先進(jìn)工藝，廠商大都采用成熟制程，省去了在先進(jìn)制程上的巨資投入，這對于保持較高的毛利率很有幫助。
IDM模式：TI、ADI、英飛凌等模擬巨頭都是采用IDM模式（即芯片設(shè)計(jì)、制造、封測都由自己完成），該模式有很多優(yōu)勢，能夠整合內(nèi)部技術(shù)優(yōu)勢、積累工藝經(jīng)驗(yàn)；協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速迭代；IDM能降低成本，享有更高的產(chǎn)品附加值等等。
轉(zhuǎn)向12英寸晶圓：在提升毛利率方面，模擬廠商們一直不遺余力。為了保持行業(yè)頂尖的毛利率，采用了多種措施，其中一個(gè)重要方式就是將老舊的6英寸和8英寸晶圓廠向12英寸轉(zhuǎn)變。利用12英寸晶圓生產(chǎn)，可以削減成本和提高生產(chǎn)效率。
其中，模擬行業(yè)的老大哥TI一直在穩(wěn)步提升其12英寸晶圓模擬芯片的產(chǎn)量，在過去10年內(nèi)，TI的利潤率一直保持上升態(tài)勢。按照TI的說法，創(chuàng)造高利潤率與他們用12英寸晶圓廠生產(chǎn)模擬芯片、降低成本有關(guān)。
TI表示，12英寸晶圓廠的產(chǎn)量比競爭對手使用的8英寸工藝生產(chǎn)的芯片便宜40％。此外，對于模擬用途，12英寸晶圓廠的投資回報(bào)率可能更高，因?yàn)樗梢允褂?0到30年。
而最近兩年，業(yè)內(nèi)有越來越多的成熟制程芯片晶圓廠，將8英寸的轉(zhuǎn)向12英寸的，大多是在全球芯片荒出現(xiàn)后采取的行動。在半導(dǎo)體行業(yè)觀察前面一篇文章《模擬芯片公司奔向12英寸》中對此進(jìn)行了介紹，TI之外，包括ST、英飛凌、安森美半導(dǎo)體，以及國內(nèi)華潤微、士蘭微、聞泰科技、格科微等模擬廠商和華虹、粵芯半導(dǎo)體等芯片代工廠商，已經(jīng)紛紛轉(zhuǎn)向或開始謀劃建立12英寸晶圓線。
高毛利是模擬芯片廠商保持競爭力的一個(gè)重要因素，而邁向12英寸則是他們保障高毛利，盈利未來的方式之一。
眾所周知，模擬芯片主要是用來產(chǎn)生、放大和處理連續(xù)函數(shù)形式模擬信號（如聲音、光線、溫度等）的芯片，是數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界的接口。模擬芯片種類繁多，從應(yīng)用角度可分為電源類芯片和信號鏈路芯片，幾乎所有的電子產(chǎn)品都會用到模擬IC，被廣泛應(yīng)用在消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)、5G等領(lǐng)域。
這些都印證著模擬IC的生命力。
回看國內(nèi)市場，據(jù)首創(chuàng)證券統(tǒng)計(jì)信息看到，A股毛利率最高的半導(dǎo)體公司同樣是模擬芯片廠商（思瑞浦），毛利率達(dá)60.2%，且圣邦股份、卓勝微等多家本土模擬廠商毛利率都處于高位。
圖源：首創(chuàng)證券作為一條毛利率最高的熱門賽道，從全球市場來看，模擬芯片市場整體市場格局穩(wěn)定且集中度低，市場份額相對分散。
根據(jù)IC Insights 官網(wǎng)披露數(shù)據(jù)，2020 年模擬集成電路行業(yè)龍頭廠商TI的市占率達(dá)到19%，其次為 ADI市場份額9%，之后各公司的市場份額均不超過 7%，CR5僅48%（代工行業(yè)臺積電一家全球市占率就超過 50%）。
2020年全球前十大模擬芯片廠商（圖源：ICinsights）近10年以來，TI、ADI、Skyworks、Infineon、ST 始終穩(wěn)定在前五名，格局十分穩(wěn)定。但整個(gè)模擬IC行業(yè)的競爭格局由海外廠商主導(dǎo)，目前國內(nèi)模擬芯片的自給率僅12%，國產(chǎn)替代效應(yīng)仍需進(jìn)一步醞釀和發(fā)揮。
從國內(nèi)市場來看，在市場需求增長以及國產(chǎn)替代的背景下，行業(yè)掀起了一波“上市熱潮”，目前A股已上市與提交招股說明書的約有30家模擬芯片設(shè)計(jì)公司，是A股半導(dǎo)體子板塊中公司數(shù)量最多的賽道之一，圣邦股份、思瑞浦、卓勝微等都是國內(nèi)比較主流的模擬芯片龍頭企業(yè)。
對于我國模擬芯片領(lǐng)域所存在的短板，有業(yè)內(nèi)人士表示，一是產(chǎn)品性能，例如國內(nèi)電源管理芯片的寬壓、精度、噪聲、毛刺、功耗等方面與國際廠商的產(chǎn)品還有差距；二是產(chǎn)品可靠性，判斷芯片可靠性的方式是長時(shí)間、多客戶、大批量的現(xiàn)場驗(yàn)證，但國內(nèi)大多數(shù)公司的產(chǎn)品通過中高端應(yīng)用市場批量驗(yàn)證的機(jī)會較少，因此在可靠性驗(yàn)證方面存在一定的差距；另外，海外大廠料號上萬種，能夠提供全品類覆蓋，本土企業(yè)產(chǎn)品種類相較國外大廠存在較大差距。
當(dāng)前，隨著“貿(mào)易摩擦+缺芯潮”加速國產(chǎn)替代和下游終端應(yīng)用市場的復(fù)蘇和崛起，國內(nèi)模擬芯片廠商正處于極佳的發(fā)展窗口期。
對于我國在模擬芯片方面的布局思路，華潤微電子代工事業(yè)群研發(fā)副總經(jīng)理張森建議：我國發(fā)展模擬芯片需要從實(shí)際市場應(yīng)用需求出發(fā)，切入新應(yīng)用產(chǎn)品，滿足多樣的定制化需求。從底層基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)做起，夯實(shí)工藝技術(shù)與系統(tǒng)集成，做到工藝與產(chǎn)品的深度適配。希望積極推動模擬芯片相關(guān)的專業(yè)人才培養(yǎng)，加大研發(fā)投入，通過自主研發(fā)的方式豐富產(chǎn)品品類；同時(shí)可以依靠外延式收購公司或團(tuán)隊(duì)，擴(kuò)大產(chǎn)品方向及品類，以此覆蓋更多的行業(yè)客戶。
如今國際形勢波詭云譎，無論是從模擬IC的廣闊市場前景，還是當(dāng)前美國對中國科技企業(yè)的打壓現(xiàn)狀來看，芯片自主可控已是箭在弦上，國內(nèi)廠商在追趕過程中要尊重產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律、把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱潮、夯實(shí)企業(yè)根基、提高低端市場占有率、著力進(jìn)軍高端領(lǐng)域。
據(jù)IC insights統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年模擬IC市場達(dá)到了741億美元的歷史新高，強(qiáng)勁的需求和供應(yīng)鏈中斷導(dǎo)致去年模擬IC的平均銷售價(jià)格上漲了6%。預(yù)計(jì)2022年模擬IC總銷售額將增長12%至832億美元。
模擬芯片市場近年來銷售額和出貨量****（圖源：IC Insights）在廣闊的市場前景和模擬巨頭環(huán)伺之下，幸好我們有了一批追趕者。
數(shù)據(jù)中心市場，趨勢已來
從半導(dǎo)體公司毛利率一圖能看到，除了模擬廠商外，以英偉達(dá)、英特爾為代表的數(shù)據(jù)中心芯片領(lǐng)域正在成為新的毛利重心。
以英特爾2021年Q1季度數(shù)據(jù)為例，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)營收55.6億美元，較去年同期下降20%。盡管英特爾最大占比的個(gè)人電腦芯片業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)增長，但數(shù)據(jù)中心作為其最賺錢的業(yè)務(wù)之一，該業(yè)務(wù)營收下降削弱了整體利潤率，季度毛利潤率比2020年同期下降了5個(gè)百分點(diǎn)以上。
英特爾2021年Q1財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)可見，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)作為當(dāng)前最重要或最有潛力的領(lǐng)域之一，其業(yè)績表現(xiàn)直接影響著企業(yè)的利潤情況。
在筆者此前文章《半導(dǎo)體十強(qiáng)榜單后暗藏的產(chǎn)業(yè)趨勢》中也曾提到，數(shù)據(jù)中心或?qū)⑹俏磥碜畲蟆帮L(fēng)口”之一，成為了英特爾、英偉達(dá)和AMD等行業(yè)廠商近年來的必爭之地。
英偉達(dá)憑借在游戲業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的高增長態(tài)勢，毛利率也保持向上提升。
2018-2021年英偉達(dá)毛利率變化情況（圖源：長橋海豚投研）可以看到，英偉達(dá)毛利率同樣創(chuàng)新高，繼續(xù)維持毛利率向上的趨勢。疫情嚴(yán)重時(shí)候，英偉達(dá)在供應(yīng)鏈等影響下毛利率出現(xiàn)明顯下滑。當(dāng)疫情因素逐漸緩解后，在 Ampere GPU 等產(chǎn)品帶動下，公司毛利率重返 65% 左右的高位。
英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛表示，“數(shù)據(jù)中心正在成為人工智能工廠，將處理和提煉大量數(shù)據(jù)以產(chǎn)生智能?！?/span>
2021年，英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)屢創(chuàng)新高，已經(jīng)連續(xù)9個(gè)季度實(shí)現(xiàn)高增長。此前其數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)增長主要由于對Mellanox的收購，業(yè)務(wù)并表直接帶來了高增長。而本次收購并表的直接影響在2021年第二季度已經(jīng)結(jié)束，隨后數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)仍能保持高增長主要來自于下游云業(yè)務(wù)的強(qiáng)勁需求和公司內(nèi)生增長的實(shí)力。
2018-2021年英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入增長趨勢（圖源：長橋海豚投研）據(jù)海豚投研統(tǒng)計(jì)，全球各大核心云廠商的資本開支情況在疫情后總體呈現(xiàn)有增無減的態(tài)勢，在2020和2021年都有30%以上的增長，得益于全球各大云廠商和下游客戶的強(qiáng)烈需求，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的持續(xù)增長為英偉達(dá)維持高毛利率奠定了行業(yè)面的基礎(chǔ)。
未來，隨著Ampere GPU的出貨和“三芯戰(zhàn)略”的推進(jìn)，英偉達(dá)的毛利率有望繼續(xù)穩(wěn)步向上的趨勢。
從另一的角度觀察，作為晶圓代工和先進(jìn)制程的引領(lǐng)者，臺積電在巨大的投入成本下，其2021年毛利率仍達(dá)到了51.6%。除了原有的智能手機(jī)芯片訂單業(yè)務(wù)帶來的高利潤貢獻(xiàn)之外，以數(shù)據(jù)中心為代表的HPC（高性能計(jì)算）市場正在快速起量。
從臺積電2022年第一季度財(cái)報(bào)看到，HPC市場取代了智能手機(jī)市場，成為臺積電客戶群中收入最高的市場。
臺積電2022年Q1財(cái)報(bào)從數(shù)據(jù)看，占臺積電41%營收的HPC已經(jīng)超越了僅占臺積電40%營收的智能手機(jī)。對于按平臺劃分的收入增長趨勢，臺積電得出的結(jié)論是，其HPC客戶收入在第一季度環(huán)比增長26%，使其成為該公司增長最快的行業(yè)客戶之一。
截至2022年第一季度，最新的5nm和7nm先進(jìn)節(jié)點(diǎn)占臺積電收入組合的50%，主要來自于智能手機(jī)和HPC客戶端向臺積電訂購的最新高密度芯片晶圓。
從歷史發(fā)展來看，作為全球晶圓代工的龍頭，臺積電的營收水平處于絕對的優(yōu)勢地位，特別是自其10nm制程量產(chǎn)以來，不斷拉大與三星之間的差距。與此同時(shí)，臺積電的毛利率也長期處于高位。實(shí)際上，從2005年開始，臺積電的平均毛利率就穩(wěn)定在45%以上，而且一直保持一定速度的增長，臺積電目前的毛利率在50%左右，這還是在公司最近幾年向5nm、3nm和2nm制程大力投資情況下取得的，實(shí)屬難得。
對于芯片制造業(yè)，決定高毛利率的幾個(gè)主要因素是：高技術(shù)含量，高產(chǎn)能、高產(chǎn)能利用率，以及較高的代工價(jià)格。
目前，數(shù)據(jù)中心正在成為行業(yè)巨頭角逐的新風(fēng)口，行業(yè)廠商都積極在此加大研發(fā)投入和布局力度。HPC作為臺積電當(dāng)前最大的營收市場，將繼續(xù)加大在該市場的布局，在擁有高技術(shù)含量的同時(shí)，也能保障高產(chǎn)能利用率。
同時(shí)，為了繼續(xù)提升毛利率，除了開源，節(jié)流以降低成本也是有效舉措。臺積電最近啟動了3nm制程的EUV改善計(jì)劃（CIP）。
為了降低客戶產(chǎn)品線由5nm向3nm推進(jìn)速度放緩的疑慮，臺積電啟動EUV CIP計(jì)劃改善制程，希望透過減少EUV光罩層數(shù)及相關(guān)材料，例如將3nm的25層EUV光罩減少至20層。設(shè)備商指出，雖然芯片尺寸將因此略為增加，但可以有效降低生產(chǎn)成本及晶圓價(jià)格，加快客戶產(chǎn)品線轉(zhuǎn)向3nm。
臺積電今后3年計(jì)劃有1000億美元資本支出，有80％將用于擴(kuò)充先進(jìn)制程產(chǎn)能，而隨著臺積電先進(jìn)制程向3nm及2nm發(fā)展，EUV投資比重會大幅增加，若能透過EUV CIP計(jì)劃，減少EUV采購量，將有助臺積電繼續(xù)提高盈利能力。
水漲船高的設(shè)備廠商
聊完了模擬廠商和數(shù)據(jù)中心市場，我們目光轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體設(shè)備廠商，可以發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體設(shè)備廠商在2021年的表現(xiàn)也是十分搶眼，3家企業(yè)毛利率超50%，包括前道過程檢測龍頭科天半導(dǎo)體，毛利率59.9%；后道測試巨頭泰瑞達(dá)，毛利率59.6%；以及光刻機(jī)寡頭ASML，毛利率52.7%。
一方面，這三家企業(yè)作為半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的巨頭，由于行業(yè)進(jìn)入壁壘較高，研發(fā)所需投入較大，競爭者數(shù)量較少，擁有市場先發(fā)優(yōu)勢和領(lǐng)先的市場地位。
以ASML為例，當(dāng)下要想生產(chǎn)先進(jìn)制程芯片，EUV光刻機(jī)是必不可缺的設(shè)備，而作為目前唯一可以提供EUV光刻機(jī)的供應(yīng)商，ASML幾乎占領(lǐng)了中高端光刻機(jī)市場，并由于其產(chǎn)能極其有限，而成為了臺積電、三星、英特爾等晶圓代工廠爭奪的目標(biāo)。正所謂物以稀為貴，對于供遠(yuǎn)小于求的光刻機(jī)來說，它已經(jīng)在質(zhì)量和功能價(jià)值占據(jù)了優(yōu)勢，那么產(chǎn)品的價(jià)格自然是采用高價(jià)策略，而這一策略同樣適用于科天的半導(dǎo)體檢測設(shè)備和泰瑞達(dá)的自動測試設(shè)備。從這方面來看，這三家設(shè)備廠商毛利率之高符合影響毛利率大小的市場競爭因素。
另一方面就要說到如今火熱的芯片市場。作為芯片產(chǎn)業(yè)鏈支撐環(huán)節(jié)，半導(dǎo)體設(shè)備廠商就好比在美國淘金熱時(shí)機(jī)為挖金子的人提供工具的商人，隨著芯荒持續(xù)存在，全球晶圓廠不斷擴(kuò)產(chǎn)，對各種半導(dǎo)體設(shè)備的需求量也開始大增。SEMI預(yù)估2022年全球前端晶圓廠設(shè)備支出總額將較去年增長18%，首次沖破千億美元大關(guān)，達(dá)到1070億美元，創(chuàng)歷史新高。
在這一波缺芯潮中，各家半導(dǎo)體設(shè)備廠家的訂單金額在不斷增長，與之相對的營收金額也水漲船高，以至于作為全球第二大半導(dǎo)體設(shè)備供給市場的日本相關(guān)廠商銷售多次破紀(jì)錄。據(jù)日本半導(dǎo)體制造裝置協(xié)會(SEAJ)統(tǒng)計(jì)，2022年1月，日本半導(dǎo)體設(shè)備銷售額較去年同月飆增近7成至3,063.21億日元，連續(xù)第13個(gè)月呈現(xiàn)增長，創(chuàng)有數(shù)據(jù)可供比較的2005年以來史上新高紀(jì)錄。
在如此旺盛的發(fā)展前景之下，作為龍頭廠商們的科天、泰瑞達(dá)，和ASML的毛利率自然也十分可觀。
寫在最后
企業(yè)開門做生意，為的就是賺錢。越高的毛利率意味著越強(qiáng)的盈利能力，自然也能更容易獲得市場資金的青睞。對于模擬芯片和數(shù)據(jù)中心兩大賽道來說，光是廣闊的市場前景和高毛利率這兩點(diǎn)，就已經(jīng)足以讓人趨之若鶩。
但在如今的發(fā)展契機(jī)與競爭環(huán)境下，想要達(dá)到甚至保持如此高水準(zhǔn)的毛利率可以說是十分困難的事情，需要付出巨大的努力。德州儀器在2013年至2021年這8年間，毛利率從56.9%上升到67.5%，除了靠超強(qiáng)的成本控制、重視市場推廣能效之外，更主要的是其注重技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新。總而言之，企業(yè)想要保持高水準(zhǔn)毛利率，使自身立于不敗之地，還需找準(zhǔn)賽道，用實(shí)力說話。
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