《電子技術(shù)應(yīng)用》
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芯片大局,能否靠Chiplet“抄近道”?

2022-09-19
來源:阿爾法工場
關(guān)鍵詞: 芯片 chiplet 消費電子

消費電子景氣周期見頂,抱緊AMD“大腿”的通富微電,機會何在?

從2022年開始,除車用芯片外,A股市場對半導(dǎo)體各板塊統(tǒng)統(tǒng)失去了興趣。

但近期一系列的外圍政策變化,為國內(nèi)投資市場帶來了新影響。

8月9日,美國總統(tǒng)拜登簽署《2022年美國芯片與科學(xué)法案》。16天后,拜登再次簽署落實該法案快速落實的行政令的法案,這與EDA(電子設(shè)計自動化技術(shù))出口禁令等近期出臺的政策一起,明確了美國政府對半導(dǎo)體領(lǐng)域“排他性”補助的原則。

美國希望實現(xiàn)制造業(yè)回流,并使其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與中國脫鉤的意圖,不言而喻。

方正證券分析認為,這將奠定未來全球半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的基調(diào)——即由供需競爭框架轉(zhuǎn)向國家科技競賽框架,由全球化大分工轉(zhuǎn)向逆全球化的分久必合,由自由市場競爭轉(zhuǎn)向國家資本扶持。

相應(yīng)地,A股半導(dǎo)體國產(chǎn)替代的投資熱潮再次被點燃。

市場在近期的“大環(huán)境”變化中,開始發(fā)掘另一條“彎道超車”的賽道。

這個賽道,就是半導(dǎo)體封測,一個曾在2019年5G周期拉開帷幕時,在A股實現(xiàn)過“戴維斯雙擊”的行業(yè)。晶方科技(603005.SH)、長電科技(600548.SH)、華天科技(002185.SZ)、通富微電(002156.SZ)因此獲得了“封測四小龍”的美名。

但就在2022年,市場公認消費電子大周期已經(jīng)見頂?shù)那闆r下,封測板塊再次憑借Chiplet這項“黑科技”大漲。其中,AMD的封測廠通富微電,靠Chiplet概念爆炒收獲3連板,股價在底部翻了倍。

Chiplet中文名為芯粒,又稱小芯片組。它是一種3D先進封裝工藝,簡單來說,就是把多塊芯片疊加封裝成一塊芯片。比如,它能將一類滿足特定功能的die(die是一小塊半導(dǎo)體材料,在集成電路上制造給定的功能電路),通過die-to-die內(nèi)部互聯(lián)技術(shù),實現(xiàn)多個模塊芯片與底層基礎(chǔ)芯片封裝,最終制成一個系統(tǒng)芯片。

當芯片摩爾定律接近極限,封測端的新解決路徑——先進封裝,被放到市場聚光燈下。與晶圓級封測、系統(tǒng)級封測、2.5D封裝、3D封裝同屬于先進封裝技術(shù)的Chiplet,自然被視為一條救命稻草。

與其他先進封裝技術(shù)相比,Chiplet能夠?qū)⒉煌骷鸱植⒓?,且產(chǎn)品上市周期更短,成為了資本市場和產(chǎn)業(yè)層面的重點關(guān)注對象。

爆紅的Chiplet,會不會給封測端帶來預(yù)期外的驚喜?能否扭轉(zhuǎn)已經(jīng)見頂?shù)南M電子大周期?

Wind A股半導(dǎo)體指數(shù),曾在2019年漲幅達到85%,2020年漲幅更有90%。在通富微電股價底部翻倍后,再次回調(diào)20%的情況下,能否重現(xiàn)2019年-2020年的輝煌?

都是市場打上的一系列問號。

也許從封測的技術(shù)路線、競爭壁壘,以及整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的維度,可管中窺豹一二。

01封測之刃,沖破摩爾定律枷鎖

一切先要從封測講起。

從產(chǎn)業(yè)鏈和制造工藝的角度來看,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈從上至下可分為上游IC設(shè)計、中游晶圓制造、下游封裝測試三大環(huán)節(jié)。其中,封測是集成電路產(chǎn)品制造的后道工序。

隨著芯片工藝的不斷演進,硅基材料工藝發(fā)展慢慢趨近于其物理瓶頸,從此前28nm逐步進化到5nm和3nm級,芯片制程工藝已經(jīng)接近了“摩爾定律”的極限。在已經(jīng)到來的“后摩爾時代”,能在提高產(chǎn)品功能的同時降低成本的“先進封裝”,將是主流發(fā)展方向。

現(xiàn)階段,封測行業(yè)正在從傳統(tǒng)封裝(SOT、QFN、BGA等)向先進封裝(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)轉(zhuǎn)型。

先進封裝與傳統(tǒng)封裝的界限,需要以是否焊線來進行區(qū)分。先進封裝主要有倒裝芯片(FC)結(jié)構(gòu)的封裝、晶圓級封裝(WLP)、2.5D封裝、3D封裝等。

先進封裝有兩個明顯的技術(shù)提升關(guān)鍵點。

首先是小型化。因為3D封裝突破傳了統(tǒng)的平面封裝,通過單個封裝體內(nèi)的多次堆疊,實現(xiàn)了存儲容量的增加,從而提高芯片面積與封裝面積的比值。

其次是高集成化。系統(tǒng)級封裝SiP能將數(shù)字與非數(shù)字功能、硅基與非硅基材料、CMOS、光電、生物芯片等不同的元器件集成在一個封裝內(nèi)。這樣就可以在不依賴制程的基礎(chǔ)上,進一步提高集成度,最終適配電子產(chǎn)品的精薄化。

所以,高度集成化的封裝技術(shù)路線,就成為了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)沖破摩爾定律。中國半導(dǎo)體公司彎道超車的路徑,也被資本市場寄予厚望。

02 Chiplet:先進封裝的救命稻草?

多功能集成的實現(xiàn)方式中,Soc是一種主流技術(shù),但隨著晶體管密度的增加,功耗、供電、散熱等方面均面臨著巨大挑戰(zhàn),帶來了很多技術(shù)難點。

與SoC原理相近,但更加有技術(shù)突破意義及可能性的Chiplet,就落入了市場關(guān)注的視線中。

可能很多投資者會認為,Chiplet和SoC很相似。誠然,SoC就是將多個負責(zé)不同功能的電路模塊通過光刻的形式,制作到同一片芯片上,主要集成 CPU、GPU、DSP等不同功能的計算單元和諸多接口。

而Chiplet與SoC技術(shù)結(jié)構(gòu)不同。Chiplet將功能豐富且面積較大的芯片die拆分為多個芯粒,并將這些具有特定功能的芯粒進行先進封裝,提升了設(shè)計靈活性。

早在2020年底,Chiplet就開始被產(chǎn)業(yè)層面關(guān)注,但之所以在8月份才在A股迎來“高光”,主要是因為8月9日美國正式簽署的《芯片和科學(xué)法案》,明確規(guī)定未來將為美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供527億美元補貼,同時限制相關(guān)企業(yè)10年內(nèi)不得在中國增產(chǎn)28nm以下級別先進制程芯片。

這則消息,A股市場激情響應(yīng)。在尋求國產(chǎn)技術(shù)突破背景下,在“先進封裝工藝能夠?qū)崿F(xiàn)芯片性能的快速提升”期待之下,Chiplet迎來了短暫爆發(fā)。

先進封裝技術(shù)能夠突破摩爾定律,但歸根結(jié)底,封測廠最終能否實現(xiàn)大幅度業(yè)績飛躍,最終依靠的還是兩點:一是抱住誰的大腿,二是消費電子大周期。

03 大腿擇粗而抱,AMD成就通富微電

作為產(chǎn)業(yè)鏈下游的封測環(huán)節(jié),近些年也出現(xiàn)了被上游廠商搶生意的現(xiàn)象。

在這種趨勢之下的封測企業(yè),要么做特色封測工藝,要么就抱住某個大客戶的大腿,專門給它做封測業(yè)務(wù)。說白了,“給誰做”封測,決定了封測廠能掙多少錢。

而封測廠若想抱緊大腿,除了工藝之外,“就近原則”也非常重要——即選擇一個有利于參與芯片設(shè)計環(huán)節(jié),了解客戶需求、提高市場適應(yīng)能力并縮短產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)周期的生產(chǎn)基地,以靠近上游客戶為主要原則。

作為中國內(nèi)地半導(dǎo)體封測的領(lǐng)軍企業(yè)之一,通富微電一直是A股市場耳熟能詳?shù)拇嬖凇_@家企業(yè)在技術(shù)、產(chǎn)品能力、客戶結(jié)構(gòu)上,自然也符合上述原則。接下來,我們嘗試分析通富微電的競爭力,以便挖掘它的發(fā)展脈絡(luò)和競爭優(yōu)勢。

通富微電成立于1997年,總部位于江蘇南通。目前,通富微電在技術(shù)上已經(jīng)實現(xiàn)了WLCSP(晶圓片級芯片規(guī)模封裝)、FC(倒裝芯片)、SiP(系統(tǒng)級封測)、高可靠汽車電子封裝技術(shù)、BGA基板設(shè)計及封裝技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,目前是國內(nèi)擁有封裝技術(shù)最多的企業(yè)之一。

產(chǎn)品能力方面,通富微電具有FCBGA(硬質(zhì)多層基板)、FCPGA(倒裝芯片針腳柵格陣列)、FCGLA等高端封裝技術(shù)和大規(guī)模量產(chǎn)平臺,技術(shù)和產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用于高端處理器芯片(CPU、GPU)、存儲器、物聯(lián)網(wǎng)、功率模塊、汽車電子等領(lǐng)域。

可以說,有了這些技術(shù)能力和產(chǎn)品加持,通富微電在產(chǎn)業(yè)層面和資本市場得到了認可。但除了技術(shù)和產(chǎn)品之外,公司“領(lǐng)頭人”和商業(yè)模式,才是一家企業(yè)能否真正在行業(yè)內(nèi)站穩(wěn)腳跟的核心因素。

作為業(yè)內(nèi)公認的半導(dǎo)體領(lǐng)軍人物,通富微電的董事長石明達在企業(yè)發(fā)展中起到了方向性作用。他對于生產(chǎn)端和技術(shù)端的了解,成了日后通富微電發(fā)展的基石。

石明達1968年畢業(yè)后,進入南通晶體管廠,從生產(chǎn)線技術(shù)員做起。1974年,他麾下的團隊成功研制16位移位寄存器,帶領(lǐng)南通晶體管廠進入了第一個輝煌期。之后,石明達于1990年擔任廠長,力推集成電路,并積極推動南通晶體管廠與1994年日本富士通合作。

1996年,南通晶體管廠在改制成立南通華達微電子有限公司,從1997年與日本富士通合資,成立了南通富士通微電子有限公司(通富微電前身),再到2016年正式綁定AMD,石明達一直在把握著通富微電的發(fā)展規(guī)劃。

從南通晶體管廠到華達微電子,從南通富士通到通富微電,盡管公司名字屢次更換,但石明達認為,一直保持不變的,是他和身邊同事對于半導(dǎo)體事業(yè)的堅守。

在商業(yè)模式層面,通富微電通過收購AMD位于蘇州和馬來西亞封測基地,成為AMD超威半導(dǎo)體核心封測廠。

AMD的封裝訂單主要由臺積電、通富微電、矽品三家企業(yè)承接,三家各有分工。其中,由于服務(wù)器CPU采用CoWos封裝工藝,直接由臺積電在前端晶圓制造環(huán)節(jié)后直接完成。AMD的桌面版、移動版CPU及GPU的封裝,以FCBGA、FCPGA等形式為主,由通富微電承接。

目前,AMD有90%以上國產(chǎn)CPU芯片由通富微電封測,因此,其業(yè)績彈性來自AMD高性能處理器的銷量增長。

之所以AMD選擇通富微電而不是其他大陸封測廠,最重要的原因就是,通富微電是國內(nèi)唯一一家掌握高端CPU封測技術(shù)的企業(yè)。上文所列舉的通富微電封測技術(shù),也都滿足AMD的封裝需求。

根據(jù)通富微電和AMD的協(xié)議,由于蘇州廠和檳城廠兩個工廠均實行由AMD持股15%、通富持股85%的“合資+合作”模式,因而,AMD CPU及GPU近80-90%的訂單都交由通富微電進行生產(chǎn)。

提到AMD帶領(lǐng)通富微電走上高光時刻的發(fā)展路徑,就不得不提AMD反超英特爾的一系列產(chǎn)品。

時間回到2015年6月。當時,AMD發(fā)布了事關(guān)未來發(fā)展的重磅戰(zhàn)略規(guī)劃,最重要的,就是將原有的高性能計算和圖形技術(shù),專注于游戲、數(shù)據(jù)中心和沉浸式平臺,這三大增長市場。

如今回看這三大重磅業(yè)務(wù)決策,都不偏不倚地擊中了消費級芯片的主要陣地——游戲硬件、AI,以及AR/VR。此前已經(jīng)連續(xù)6個季度凈虧損的AMD,在資金層面的矛盾,于2016年集中爆發(fā)。也就是在這個時候,通富微電迎來了發(fā)展良機。

2016年,AMD研發(fā)完成了全新的Zen架構(gòu)處理器,并將此架構(gòu)授權(quán)給中國企業(yè)天津海光,獲得了高達2.93億美元的授權(quán)費,也為日后這個64位x86處理器技術(shù)進入中國埋下伏筆。同時,AMD與通富微電合資成立了一家封裝公司,并將85%的股權(quán)交由通富微電,同時從通富微電手中換來了3.71億美元的現(xiàn)金。

能拿到這筆資金,也是AMD選擇通富微電的重要原因之一。因為,當時并不是所有國內(nèi)封測廠都能接受AMD的合作模式。

在此基礎(chǔ)上,AMD在2017年拿出了基于Zen架構(gòu)的銳龍?zhí)幚砥?,為全球玩家?guī)砹伺c英特爾同價位、但性能更強悍的CPU;并在隨后幾年中,陸續(xù)發(fā)布當時市面上性價比最高的數(shù)據(jù)中心處理器、GPU等產(chǎn)品。

AMD成為了臺積電3nm產(chǎn)能的最大客戶,即便在消費電子大周期見頂?shù)那疤嵯拢廊槐3窒鄬^高的市場份額和業(yè)績增速。

受益于AMD的產(chǎn)品有效迭代和大量出貨,并借助2019年開始的A股半導(dǎo)體浪潮,通富微電也順理成章地實現(xiàn)了股價大幅度上漲。

值得一提的是,通富微電此前在投資者互動平臺上表示,AMD游戲機處理器芯片有70%-80%在公司封測,并且協(xié)議已經(jīng)續(xù)簽至2026年。

作為AMD的封測廠,通富微電因其擁有的先進封裝技術(shù),始終抱緊大腿,享受著AMD帶來的滋養(yǎng)。通富微電的投資者調(diào)研顯示,公司的產(chǎn)能利用率依然維持在90%以上。換句話說,我們也可以通過公司現(xiàn)有產(chǎn)能,算出2022年、2023年不低于20%的凈利潤增速。

通富微電盈利預(yù)測,來源:Wind金融終端

但A股作為預(yù)期主導(dǎo)的市場,業(yè)績只能作為“事后”的景氣度驗證。就像2018年底的半導(dǎo)體板塊,其時已經(jīng)先于產(chǎn)業(yè)層面率先大漲。當消費電子周期見頂之后,通富微電因為業(yè)績增速下滑而出現(xiàn)股價回調(diào),也不足為奇。

通富微電P/E Band,來源:Wind金融終端

但在下行周期當中,卻也會出現(xiàn)短期催化因素,比如爆紅的Chiplet技術(shù)。

通富微電的大客戶AMD,在2021年初就有了相關(guān)產(chǎn)品。通富微電在調(diào)研時表示,公司已大規(guī)模封測Chiplet產(chǎn)品;同時公司在WLP、SiP、2.5D、3D堆疊等方面均有布局和儲備。因此,在8月初半導(dǎo)體板塊反彈中,除了EDA設(shè)計軟件公司之外,通富微電成為漲幅最高的公司。

但整個消費電子大周期見頂已經(jīng)是不爭的事實,即便是AMD,也向臺積電發(fā)出了砍單要求。

A股的股價炒作,往往會跑在實體經(jīng)濟之前。通富微電的大機會,或許還需要等待下一輪產(chǎn)業(yè)周期見底的時候。

但,如果短期A股市場再次針對Chiplet主題予以關(guān)注,我們有理由相信,它不會忘記通富微電的名字。

而投資者普遍關(guān)心的“大環(huán)境”問題,會怎樣影響通富微電呢?

9月12日,美國政府鼓勵本土生物制藥企業(yè)的行政令出臺,更進一步展露美國希望制造業(yè)回流的意愿。

《2022年芯片與科學(xué)法案》使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從2018年-2022年期間,由中美+中間體局部外循環(huán)的競爭體制,轉(zhuǎn)向未來的中、美兩大陣營的內(nèi)循環(huán)主導(dǎo)模式。

但大趨勢之下,未必沒有短期機會。

首先,僅英特爾一家公司希望申請的政府補貼,就占到了全部527億美元中的五分之一;其次,美國若想實現(xiàn)晶圓制造環(huán)節(jié)的全部回流,就算不考慮用地、人工成本,每條晶圓廠產(chǎn)線動輒16個月以上的擴產(chǎn)時間,也將導(dǎo)致這項法案落地進度變得很慢。

若晶圓制造回流美國本土尚需時日,中國封測企業(yè)則仍有相當一段時間的緩沖,外加與AMD續(xù)簽至2026年的協(xié)議,通富微電也還能享受幾年“紅利期”。

故而,短期內(nèi),市場對國產(chǎn)替代和外圍打壓之間的情緒博弈,不僅是對通富微電,也會是整個半導(dǎo)體板塊的交易波動來源。(作者:未靖之程)



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