研发投入不及高通零头,中国芯长路漫漫|半导体行业观察

来源:本文由公众号半导体行业观察(ID:icbank)李寿鹏原创,谢谢。

日前,大连理工大学管理与经济学部发表了《中国科研经费报告(2018)》。据报告披露,在2017年,中国全社会研发经费达到了1.7万亿元,自2012年超越日本业成为全球第二研发大国之后,中国继续拉大与第三名的差距。但从下图我们可以看到,中国与美国相比,研发投入差距依然明显。报告中指出,2017年,中国的科研经费投入仅为美国的44%。如果仅从图中的趋势走势来看,中美之间的研发经费投入差距似乎并没有缩小。

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中国与主要国家的研发经费支出规模增长比较(2000到2016年)

从报告中,我们发现了一个重要的点,那就是以2016年的数据计算,中国企业研发经费总额为12144亿元,占中国研发经费总额的78%。 华为一家所占的经费就高达825.68 亿元,占中国企业研发经费的7%,超过中国全部境外上市企业的研发支出。 华为本身来看,当年他们的收入为5216亿元,研发占营收比重也到达15.8%。这也促使华为成为了唯一一家入选全球企业研究经费20强的国内企业。而在这些研发的投入下,华为无论是芯片业务、基础设施业务,或者是终端业务,都全面开花。但这依然落后于拥有差不多产品线的三星,也排在单纯的半导体供应商英特尔之后。

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全球企业研发经费前20强的中国企业

回顾过去两年的产业发展,自去年的“中兴事件”以来,国内对本土集成电路产业的反思进入了前所未有的高度,产业各界的人士也纷纷从技术、人才和政策等多个方面对中国集成电路进行拷问。但众所周知,研发投入对一个集成电路企业的成长尤为关键。

因为集成电路产业本身的特殊性,如果没有大量的投入,就很难积累本身的领先优势。为此,笔者准备从国内与国外差距较大的设备、芯片设计和晶圆代工三方面入手,试图从研发角度,对比中国集成电路产业链,与全球产业链领先者的差距

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设备篇

根据申万宏源的报告,半导体设备是集成电路产业链最重要的一本,其价值约占半导体产业链总值的80%,但我国设备普遍国产化率很低。根据他们的统计显示,如光刻机、离子注入设备、氧化扩散设备国产化率均低于 10%,刻蚀机约10%,CVD/PVD 设备约 10%~15%,封测设备国产化率普遍小于 20%。产品供应主要被应用材料、泛林、东电、ASML和科天等厂商占有。

他们能获得这样的地位,与他们一直以来坚持的高投入研发有关。

首先看应用材料,据东吴证券的统计显示,应用材料过去几年一直保持比较高的研发投入,近几年的研发投入更是屡创新高,每年投入研发的资金军超过十亿美元,公司说拥有的专利也超过11900项,那就意味着公司每天要申请四个以上的专利。

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应用材料过去几年的研发支出和营收占比

再看ASML,作为说专注领域的绝对龙头,ASML在研发上的投入也是惊人的以他们近年攻克的EUV光刻机为例。从1999到2016年,公司每年的研发投入都超过10%,最低投入也超过2.3亿欧元,进入最近几年的投入更是突破了10亿欧元。从下图我们也可以看到,即使是收入暴跌的2009年,公司依然是保持之前的研发投入,而随着应收的额提升,公司的研发投入也相应提升。这种持之以恒的投入帮助他们坐稳了光刻机龙头的位置。

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ASML从1999到2016年的营收和研发数据

作为对比,我们看一下这个过程中被ASML远远抛离的尼康和佳能,据西南证券的统计,他们的研发支出与ASML相对比,差距相当明显,从他们当前的现状,就坚定了我们只有持续不断的投入,才能成就巨头的决心。

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ASML、Nikon 和 Canon 研发支出比较

我们看一下国内半导体设备龙头北方华创的表现。

根据东吴证券,在2013到2016年,北方华创的研发投入整体攀升,在2016年的研发投入更是高达46.72%,正是在这样的高投入的情况下,北方华创获得了不错的成绩。东吴证券指出,北方华创已经具备 8 英寸半导体设备系列产品的市场供应能力,产品包括多晶硅刻蚀机、高深宽比硅刻蚀机、氧化硅刻蚀机、金属刻蚀机、PECVD、LPCVD、立式氧化炉、卧式扩散炉、单片清洗机及全自动槽式清洗机等工艺设备;2017 年,北方华创自主研发的 12 英寸立式氧化炉也已经投入产线;在刻蚀机领域,硅刻蚀机研发已经步入 7nm 制点,14nm 的设备已进入中芯国际的产线验证;金属刻蚀机方面已研发出国内首台适用于 8 英寸晶圆的设备,并也进入中芯国际产线。

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2013-2016 北方华创研发支出及其占收入比

虽然已经取得不错的成绩,但是我们也应该看到,因为投入的资金数额比较少,只有数亿人民币一年,与应用材料这些领先厂商差距巨大,这就使得国内的半导体设备在追赶这些领先厂商方面,显得尤为艰难。

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芯片设计篇

近年来,由于华为的进步,尤其是麒麟系列芯片走上国际舞台与高通竞争,这让国内很多人对国内芯片产业抱有很多的信心,但正如很多业内朋友说的一样,国内的芯片设计产业,除了华为,其他厂商的投入与国际大厂相比,差距较大。

根据ICinsights的统计显示,2017年排名前10位的厂商总支出增加至359亿美元,当中有高通、博通、联发科和英伟达四家无晶圆厂,TSMC一家晶圆厂和英特尔、三星、东芝、美光和SK海力士五家IDM。其中,英特尔以超过130亿美元的美元的研发投入位居榜首,研发支出占销售额的百分比为21.2%,高于2010年的16.4%和1995年的9.3%。这主要因为英特尔作为摩尔定律的坚定追随者,一直在推进制程工艺的前进,往10nm之后,他们要继续走下去,就必须提高其研发投入。

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再看那四家无晶圆设计厂,高通、博通和联发科,这四家厂商2017年的研发投入最低都有17.97亿美元,研发投入占营收比例都在20%左右。至于IDM,英特尔和东芝的投入都是处于20%左右,但SK海力士、三星和美光的这三家做存储的投入都不到10%,这与2017年存储的价格大涨有很大关系,没有很大的参考意义。

我们再来看一下国内相关企业的表现。首先看一下华为方面,因为华为不是上市公司,公司也没有对外公布过海思的研发支出。但是有媒体在2018年的报道,华为在最近十年,华为投入了4000亿进入研发,其中芯片研发的投入可能达到1600亿。如果按照这个数据,华为还是平均每年的研发投入为160亿元,这足以媲美国外一线大厂,这也就是他们能获得今天成绩的原因。

因为华为是中国芯片业一个独特的代表,并不能代表中国芯片设计产业的整体水平,为了说明国内芯片设计产业的现状,我们来看一下兆易创新、北京君正、富瀚微、中颖电子、全志科技和圣邦股份等十家Fbaless上市公司的年度财报,看一下他们的研发投入现状。

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如上图所示,十家中国上市无晶圆厂2017年的研发投入营收占比都不低,但是看金额的话,最多的一家是汇顶科技,为5.97亿元,而最少的一家仅为五千多万。统计这十家厂商2017年的研发收入,仅为21.40亿元,这个数字尚且比不上高通当年研发投入的零头。可见国内芯片设计产业和国际巨头的差距

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晶圆代工厂篇

晶圆代工方面,国内与国际巨头的差距也非常明显。

在营收方面,台积电2017年的营收为330亿美金,全年毛利做到49%。国内晶圆龙头中芯国当年的营收如为31亿美元,毛利率也只有22.2%;在研发方面,我们看2017年的数据,台积电只有20多亿美金,占营业收入8%左右,而中芯国际的研发营收比虽然有13.7%,但因为营收少,仅仅只有4.27亿美元。

除了研发,CAPEX对晶圆代工厂来说也非常重要。

根据外媒之前的报道,台积电在2018年年中曾经宣布,将会投融资250亿美元去攻克5nm,当中除了工艺研发经费之外之外,当然也包含了昂贵的CAPEX支出。。

前面我们已经提到,半导体产业链里面,设备相关的成本会占80%左右,当中大部分应该就是体现在晶圆代工环节。以现在5nm以下工艺必不可缺的EUV光刻机为例,这些设备每台的售价要上亿美金,外媒传闻台积电今年将包揽ASML今年30台出货的18台,这就是一笔不小的开支了。而根据半导体行业观察之前的报道显示,目前建造一条12英寸32/28nm的规模生产线需要超过40亿美元,12英寸14nm生产线投资高达100亿美元。对于更先进的工艺,这样的投资成本更是惊人的,而且折旧成本也是可怕的。

也就是说,只有庞大的投入,聚焦先进工艺代工的代工厂才能建立属于自己的核心竞争力。

从现在台积电从去年开始就大规模量产7nm,今年也将量产使用EUV光刻机的7nm+工艺,并进行5nm工艺试产、格芯和联电停在7nm前面、中芯国际14nm还没大规模,12nm仅仅取得突破的现状可以证实这一点。

从上面的介绍我们可以看到,对于集成电路产业来说,保证一定比例的研发投入,是企业走下去的前提,要想更上一层楼,成为头部玩家,那就是需要砸钱。当然,作为一个对技术要求很高的领域,人才也是不可或缺的。

虽然可能因为某些不可抗因素,导致我们现在想花钱都没地方花,但可以肯定的是中国集成电路产业仍然有很长一段路要走。

首先要做的是怎么找到钱,把它花出去。

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