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远川科技评论|“半导体”系列

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发表于 2020-4-2 07:47 AM | 显示全部楼层 |阅读模式


本帖最后由 源济 于 2020-4-2 07:51 AM 编辑

和时间赛跑的武汉中国芯

 陈二营长 远川科技评论  2020-02-20
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作者:陈二营长  编辑:董指导

武汉封城后的每一天,都牵动着社会的关注。让外界挂心的不仅有前线奋战的医务人员,也有在武汉为中国科技产业突破而坚持的科研人员。
 
其中最让人焦急的一个,便是长江存储(YMTC)。这家位于武汉光谷的企业,在某种意义正担任着中国芯片2020年的头号会战。 

Part.1 一号阵地


长江存储为什么重要?因为它一旦成功,就相当于在存储芯片领域,打造了一个“华为海思+中芯国际+长电科技”的组合,可以把中国芯片行业整体拉上一个台阶。
 
长期以来,一提到芯片,人们往往会想到英特尔的奔腾,高通的骁龙,这些是称为设备大脑的CPU芯片。
 
CPU虽然名气大,却并不是芯片产业的全部,甚至不是中国芯片最薄弱的环节。在这个领域,中国还是有一定国产化率的。
 
但在存储芯片领域,国产化率几乎为0。
 
存储芯片主要分DRAM 和 NAND两种。
 
DRAM的代表产品有电脑、手机中的内存条。存储的数据与CPU直连,主要存储着软件运行时的数据,所以又叫运行内存,市场规模大约800亿美金左右。
 
NAND的代表产品有闪存卡,一般存储着照片、音乐、等静态大容量数据,市场规模大约650亿美金左右,而这也正是目前长江存储正在生产的。

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(左为内存条,右为闪存卡)
 
拿手机举例的话,一部入门版的iPhone 11,就配置了4GB DRAM(运行内存)和 64 GB NAND(闪存)。早几年前1G内存、16G闪存可是高配,如今64G闪存都要沦为乞丐配置了。
 
因此,可以发现,存储芯片,一直是芯片大类中的增速领头羊,占据了芯片产业超过1/4的产值。
 
但这样一个规模庞大,增长迅速的市场,市场格局却高度集中(基本上就是3-6个主要厂商),基本都在美日韩。
 
存储芯片是个牵一发动全身的行业。

因为存储芯片普遍采用一体化IDM模式,门槛极高,一旦启动,整个国家的芯片生产链条都要牵扯进来。
 
IDM把设计、生产、封测三个环节合在一起,风险加大、利益加倍,可谓是“爱要爱得轰轰烈烈,死也要死得凄凄惨惨”。
 
因此,除了最大的英特尔和老二三星,很少有芯片厂会选择一体化的IDM模式。
 
然而,一旦一个国家存储芯片能在市场上立足,本国的芯片设计、制造、封测、材料、设备等产业,就都有了可以进行国产替代的市场。
 
而日韩也正是在突破了存储芯片后,逐步成长为综合性的半导体强国。
 
因此,长江存储被誉为第一战,也是理所当然。

Part.2 紫光的存储梦


一体化的存储芯片,需要具备超级“钞能力”。
 
而长江存储背后则包括了紫光集团、国家半导体大基金、和湖北政府的产业基金,其中紫光控股51%,扮演着一个关键的角色。
 
梳理紫光的历史,会发现,紫光早就在合计存储梦了。而它最初的做法,就是“买买买”:到海外各处,买存储芯片产业链上最好的公司,将紫光整合成世界存储芯片巨头。
 
2015年6月,紫光收购了国内少有的国际主流DRAM设计团队西安华芯(原欧洲存储巨头奇梦达的中国存储事业部)。
 
7月中旬,紫光对美国仅存的一家生产 (DRAM) 类型存储器生产商美光,发出230亿美金的收购要约,这个金额是此前中美最大并购案的三倍,震惊全美,华尔街日报更是直接评论到:
 
收购美光,这是中国日益增长的超越组装电子产品、成为普遍意义上的科技超级大国雄心的最新体现。
 
9月,紫光又马不停蹄的入股全球第二大硬盘生产商西部数据15%的股份,不久之后,西部数据又收购了全球第三大闪存厂商闪迪(SanDisk),让紫光的手间接伸进了闪存领域。
 
11月,紫光在资本市场上推出了史无前例的定增计划:800亿定增,其中600亿用于建存储芯片工厂,而这600亿中又有160亿用来收购台湾三家封装测试厂商:矽品、力成、南茂的股权,其中的力成正是紫光的存储封测代工厂。
 
毫无疑问,这一系列操作一旦成功,紫光将打通设计、制造、封测、渠道等全产业链,抗衡国际芯片巨头。
 
没想到的是,越是烈火烹油,反转来的越快。紫光遭遇全面后撤。
 
2016年4月,矽品率先终止了与紫光的交易;11月30日,紫光国微终止了23.41亿元入股台湾封测厂南茂科技的交易;2个月后,力成的收购也告吹。
 
这三笔交易全部败在了台湾“经济部”投资审议委员会的审核中。
 
而在美国的并购也陷入僵局,美光收购方案被否决。而且,在美国外国投资委员会(CFIUS)的要求下,紫光股份收购西部数据股份的交易于2016年2月终止。
 
美国的交易也败在了政府介入。
 
而国内资本市场的募资,也随着2016年股市的大幅下挫而变得愈加渺茫,最终一拖就是终止。
 
仅仅一年多时间,紫光的存储帝国版图就已经支离破碎,同时也宣告了,依靠快速对外并购做大这条路线很难走得通。
 
毕竟,核心技术、核心产业,比爱情还珍贵,不是想买就能买。

Part.3 梦聚武汉


既然买不到,就要自己做,而三个“臭皮匠”正好巧遇在武汉。
 
2014年9月,国家半导体大基金一期成立,并准备将6成以上的资金投入芯片制造。
 
同年的武汉政府,也计划在2020年把集成电路产业做上1000亿,并成立了集成电路领导小组来落地。
 
武汉的规划,并不是蹭热点。本地高校资源充足,有7所211、985高校,而且也有多个半导体制造企业,包括做Nor Flash存储芯片的武汉新芯。
 
而折腾了一年的紫光,在迷茫中,也发现了武汉新芯。三方确认了眼神,遇见了对的人。
 
于是,在2016年8月,在大基金的支持下,紫光收购了武汉新芯,并于4个月后,以武汉新芯为班底,成立了长江存储,随后招兵买马,开始国产突破之路。
 
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长江存储园区
 
不料,在建设关头,却遭遇了一场疫情。

Part.4 与时间赛跑


也许有人会疑惑,存储芯片固然越快出来越好,但是就这么在乎疫情耽搁的几个月吗?
 
答案是:2020年这一整年,就是长江存储冲击NAND芯片的黄金时间窗口。每一天,都很宝贵。
 
这需要从存储产品的技术路线行业状况说起。
 
长江存储建立之后,定下了先攻坚NAND再突破DRAM的路线。这一方面是由武汉新芯的工艺基础决定的,另一方面则是NAND 价格波动要比DRAM小一些,市场风险更小。
 
然而,这条路并不好走,需要拼命追赶。
 
长江存储成立7个月后,交出了第一份答卷:32层3D NAND测试芯片设计完成。但是,一个月前,三星64层3D NAND就已经官宣量产了。
 
一个是32层、设计阶段;另一个是64层,量产阶段。其中差距可想而知。
 
第二年,长江存储实现了64层NAND的流片,但是一个月前,三星的96层又实现了量产。
 
存储芯片这个行业,差一代,不仅是技术差异,更是成本差异。领先者可以靠规模、技术带来的成本优势,把落后者砸到哭。
 
总在屁股后面跟着跑,显然是没指望的。于是,长江存储做出了个大胆决定,在2020年跨出两大步来追赶:

1.制造上,跳过32层,直接量产64层

2.设计上,跳过96层,直接设计128层
 
跨越式的贴身追赶,不管是赔是赚,总有还有些市场和机会。
 
那么,长江存储的64层产品,即使是在2020年量产,也是落后三星2年的产品,还能有机会吗?
 
机会还真的出现了。
 
由于各个NAND巨头在2018年的64层 NAND上投入了太多资本金扩产,导致芯片价格在2019年大幅下跌,行业运营利润也从2018年的接近40%直接跌到了0,这逼迫各方都决定收手:
 
削减2019年资本开支,并降低了2020年的新增产能预期。
 

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NAND 行业平均运营利润走势(兴业证券报告)
 
然而,2020年又5G建设的大年,5G手机要存储芯片,服务器也要存储芯片,一个新的存储芯片需求周期,已经呼之欲出。
 
因此,供给减弱,需求启动,长江存储的64层产品,虽然落后一代,但是也能有个市场,不至于出师未捷先亏损。有个利润安全垫,才好更放心地浪。
 
因此,可以说,2020年,长江存储就是在跟时间赛跑。一旦抓住顺周期量产,就能自顾自的跑起来,否则,各大巨头掀起新一轮扩产跟进,又会面临价格压制。
 
因此,假如停工,流逝的不只是时间,更是中国半导体的机会。
 
值得庆幸的是,长江存储表示目前生产经营正常有序进行,驻守在厂区的长存及厂商员工无感染病例,并采用分区隔离管控措施,避免外界病毒的带入。
 
希望研发人员能抵挡住资本市场的割韭菜诱惑、抵挡住疫情的侵袭,实现存储芯片国产化的突破。

END -
 楼主| 发表于 2020-4-2 07:57 AM | 显示全部楼层

台积电是怎么炼成的

 蔡锦鹏 远川科技评论  2020-03-24

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作者:蔡锦鹏

支持:远川研究所科技组

这是半导体系列第二篇,前一篇回顾:
《和时间赛跑的武汉中国芯》

1月以来,台积电被推上了风口浪尖,有传闻说,美国正在向台积电施压,阻止它代工华为的芯片,以便对华为实现釜底抽薪。

为什么台积电是华为的命门?原因很简单:华为负责的是芯片设计,但是要造出能用的芯片,还需要芯片制造代工厂

简单说,华为画出了精美的装修图纸,但施工落地,还得靠台积电。

而且更为可怕的是,台积电作为芯片业的施工队,已经走上了一家独大的道路:

从市场占有率来看,台积电的份额已经超过了一半,产能上有压倒性的优势。

从工艺水平上来看,台积电的工艺水平已经达到了7nm 制程,除了三星还能勉强跟随,全球其他对手的都已经被甩开几个身位,而大陆的中芯国际,才刚刚摸到台积5年前的水平


在这种既有量又有质的情况下,台积电被各个知名芯片设计公司争相追捧,苹果、高通、华为、AMD的核心芯片都抢着交给台积电生产,否则,生产出来的芯片往往不尽人意。

像苹果从A11系列开始,就不再交给三星代工,让台积电独家代工。而AMD,也放弃了自己多年的搭档格芯,把新的锐龙系列交给台积电。

那在芯片代工赛道如同博尔特一般上一骑绝尘, 甩开对手的台积电,究竟是怎么炼成的呢?

 
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 2019年Q全球晶体代工市场份额

Part 1.  如何炼


台积电的发家史,简单说是拿到了三把钥匙:

创始人扎实的技术背景、行业从一体化转向分工的东风、良好的政策环境。

先谈谈创始人张忠谋。

张忠谋大半个世纪前就先后就读哈佛、麻省理工这样的世界名校。又就职于世界模拟芯片大哥德州仪器,并担任全球副总裁, 创立英特尔、摩尔定律的提出者的摩尔、集成电路之父杰克•基比都是跟他谈笑风生的同事好友。

这些积累在日后发挥了不可忽视的作用,台积电起步的时候,总经理就是通用电器半导体总裁戴克;第一笔大厂订单,就是老熟人英特尔总裁格鲁夫下的;2012年,半导体设备制造商ASML 愿意下游厂商入股, 台积电又和三星、英特尔这样数一数二的国际大厂一起成为股东。

这些隐形的人才、品牌和上下游关系资源,都是其他小厂不能比的。

创始人攒齐了高大上的学术背景、扎实的业内经历、深厚的业内人脉,说台积电是含着金汤匙出生也不为过。

再聊聊借助的行业东风:

半导体行业从8英寸向12英寸升级的过程中,成本急剧上升,一座8英寸的晶圆厂造价视产能最低1亿,最高15亿美元,一般的企业咬咬牙还能顶上。

一座新的12英寸晶圆厂造价则高达25亿到30亿美金,这就许多芯片企业都开始望而却步,偏偏2000年互联网泡沫的破灭更是加剧了它们的财务危机。

这种情况下,芯片产业从企业内部一体化IDM制造,向设计和制造分工转变的需求变得十分强烈

而台积电则抓住机会拟定“群山计划”:针对五家采用先进工艺的IDM大厂,为其量身订做解决方案。为了节约成本,IDM大厂开始尝试放弃自建晶圆厂,将制造转交给台积电,甩开包袱,集中精力搞设计。

这种踩中了时代潮流的决策自然是大获成功,不但成就了台积电,也成就了它的客户。比如联发科,就依靠台积电的产能,大量出产山寨机芯片,一跃成为世界级芯片设计公司。

最后要说的就是当地政府的推动:

台湾当局在创立台积电的时候就出资1亿美金入股,帮台积电跨过了第一道资金门槛。

技术上,台湾当局还大力引进欧美技术外援。其中引进的美国无线电公司的CMOS技术成为了未来集成电路制造最重要的技术之一,让台积电在制造技术上力压对手。

更为重要的外援则是占股27.5%的荷兰飞利浦,这个股东有多厉害呢?简单来说,它旗下有一个设备部门,独立发展以后的名字叫ASML(阿斯麦),生产着80%的芯片制造界的最高明珠:光刻机。

此外,台湾当局还把张忠谋聘为“台湾工研院”院长,其实就是把台湾地区的半导体精英都送到了张忠谋面前以供挑选培养。

可以说是跑前跑后,出钱出力出人。

Part 2. 如何稳


拿下领先地位以后,台积电又抛出了两招,进一步稳固了自己的地位:

一招是高额研发

台积电在研发上,可以说是十年如一日的下血本,不管盈利和亏损。

比如2005年,代工行业因为产能过剩掉入低谷, 中芯国际等对手不得不减少研发支出,而台积电则加大投入。2009年,金融危机席卷全球,台积电也迎来亏损,但张忠谋的应对却是逆向投资。

结果就是,中芯国际、联电等对手,2005年的时候,制程差距还不大,短短5、6年,就迅速被拉开。

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台积电和竞争对手的研发投入, 来源:兴业证券整理

2010年后,台积电开始与国际巨头,三星、格芯以及英特尔肉对肉对抗。台积电直接在2014年祭出“夜莺计划”:组建一支300人以上24小时不间断的研发部队。

这种不间断的加班爆肝,让台积电率先拿下了10nm,也获得了苹果唯一供应商的地位,三星的10nm技术打折也找不到几个客户,而联电和格芯更是在2018年宣布退出10nm以下工艺的研发,生生被拖垮了。

在制程领先以后,台积电的另一手就是资本投入上压倒对

芯片制造行业,规模效应非常明显。

一方面拥有大产能的企业获得了对上游供应商较强的议价能力,以低价购入生产设备和原料。

更大的生产设备也能带来更高效的产出,比如一座12寸晶圆厂,每次加工芯片数是8寸厂的两倍多,使芯片生产成本更低。

这样,第一名就可以做到最低的成本,并且发动价格战,打到对手亏本。

因此经常出现第一名挣大钱,第二名不赚不赔,第三名开始亏钱的行业格局

台积电在资本上的投入也十分惊人,2019年全年资本支出高达4600亿元新台币,约为150亿美元,同期中芯国际为18.8亿美元,即便是世界第二晶圆厂——三星,在晶圆代工部分的资本开支也仅有台积电的三分之一,为50亿美元。

某种意义上,台湾地区多次位居芯片资本开支世界第一的地位,几乎是台积电一己之力促成的。


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台积电和竞争对手资本开支对比 来源:IC insight

从销售毛利率上来看,由于领先制程能拿到高端芯片,以及价格优势带来的高产能利用率,台积电年均保持40%以上的毛利率,2017年更是达到了50.62%,自己制造芯片利润能达到这个水准的,也仅有老大英特尔和老二三星。


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来源:wind


这让台积电走向了 高投入-低成本-高销量-高投入的正向循环。也让对手走向了 投入-低毛利-没钱投入-毛利更低的恶性循环。

在业内,有不少分析认为台积电的成本优势是折旧激进,使产品成本低,有价格战优势。这个观点是不正确的。

折旧摊销的政策只会影响账面财务成本,可以造成账面上自己的产品率先进入低成本运营期间(对手7年折旧,自己5年折旧,自己就先于对手两年进入0折旧费用期间),但实际上并没有真正影响企业成本。

台积电的成本优势来自于高额研发带来的技术优势,和天量资本开支,带来的规模效应

Part 3.  怎么追?


回顾台积电的历程,人才、技术、机遇、资本投入,是台积电成功的四大要素,这也反衬出了中国大陆的选手中芯国际的难处:

1. 人才竞争上:大陆的高薪人才大量集中于能快速变现的互联网巨头,盈利紧张的中芯国际难以给开出足够吸引人才的薪水。

2. 技术上:虽然制造工艺可以不断积累,但最新工艺必然依赖最新设备。这种情况下,没能进入ASML 股东圈子的中芯国际必然要晚于台积电获得最新装备。比如最新用于7nm的EUV 高端光刻机,就被台积电和三星买走,中芯国际还得排队。更何况美国还在频频施压,阻止ASML对华出售最先进的EUV光刻机。

但机遇和资本投入上,属于中芯国际的风,也在陆续吹来。

随着外部局势的紧张,华为的转单已经提上日程,随着中芯国际14nm的成熟,这将给中芯国际提供强劲的下游需求,走出落后-产能利用率低-不盈利-更落后的困境。

资本上,大基金一期二期的支持陆续到位,在大基金一期中,中芯系企业(中芯国际、中芯北方、中芯南方)陆续收到了近200亿的支持,占大基金一期20%的份额。考虑到二期规模更大,任务更紧迫,可以遇见更大的支持。

 

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中芯国际,在“大基金”一期投资中的比重 来源:国家集成电路产业投资基金

虽然眼下谈中芯国际超越台积电,无疑是拿儿童与博尔特赛跑,但是来者犹可追,博尔特的记录就是用来打破的,奥林匹克的精神就是更高更快更强,以博尔特为目标,不抛弃不放弃,那么明天的自己,能比昨天跑得更快一些。

END -

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 楼主| 发表于 2020-4-2 08:01 AM | 显示全部楼层

都在卖芯片,高通为什么没Intel赚钱?

 邓宇 远川科技评论  2020-04-01

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图片来源:图虫创意

作者:邓宇、刘芮

数据支持:远川研究所科技组


这是半导体系列的第三篇,前两篇回顾:

台积电是怎么炼成的

《和时间赛跑的武汉中国芯》


同样是芯片领域的老大哥,但比起英特尔的几十年风光,高通活的实在是有些窝囊。

比营收,英特尔2019财年赚了720亿美元,高通却只有243亿美元。

比赚钱能力,英特尔利润率近30%,高通只有18%,如果再除去基带专利授权的老本,高通造芯的实际利润率其实更难看。

这与我们的印象似乎有些出入。

个人电脑和移动设备,一个是夕阳下的撒哈拉,一个是晨光中的呼伦贝尔。天天上头条,被小米、OV们当做旗舰法宝的“骁龙”,也的确要比“酷睿”的存在感更强。但偏偏,英特尔这匹沙漠中的“老骆驼”,比大草原里长大的“嫩骏马”高通还要富得流油。

原因在于英特尔通过Wintel联盟定义了电脑,从而掌握产业链话语权,属于生态型超一流玩家;而高通主要依靠产品和专利,属于移动端的一流选手

所以英特尔手握行业命脉能呼风唤雨,高通就没这说话的分量,既要防着对手冒头,也得和下游手机企业周旋拉锯。

骆驼虽老,吃遍天下草,骏马虽嫩,争斗却伤神。

Part 1. 超一流的英特尔,如何炼成?


英特尔的统治地位,建立在牢不可破的“Wintel”体系之上。“Win”是指微软的Windows,“tel”则是英特尔自己(Intel)。英特尔芯片配微软操作系统,这是非苹果体系电脑的标准解决方案。成为标准解决方案,也就意味着掌握了话语权,利润自然up up up

围绕着Wintel联盟,上有软件生态圈,下有终端生态圈,中间是兢兢业业的硬件厂和模组厂,形成了硬件-系统-软件生态-用户规模的正循环。

捆绑着软件生态的微软操作系统强者恒强,霸主地位几乎不可撼动。与微软利益绑定,并形成正向循环的英特尔也是因此,才能在PC时代日不落。

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英特尔捆绑上微软,就意味着获得了行业话语权,但微软为什么愿意与英特尔进行捆绑呢?

计算机工业有个有趣的“安迪-比尔定律”,原话是“Andy gives, Bill takes away”,Bill当然是比尔·盖茨,Andy则是英特尔原CEO安迪·格鲁夫。每次英特尔升级CPU,会带动硬件更新换代,而微软也会同步升级系统,带动软件商吃掉所有提升的性能。

如此,用户只要更新系统,迟早得替换硬件。英特尔的利益有保障,微软也能不断更新换代。两相组合,堪称用户钱包的收割机,行业地位的绝对No.1。

想当年,微软与英特尔,一个是IBM个人电脑体系里的芯片企业之一,一个是给IBM做操作系统的软件商。结果靠着这一套,两个小弟一联手,居然推翻了大哥,最终逼得ThinkPad因利润太低而卖身联想。

同时Wintel的双保险,也给了英特尔避险的港湾,可以让英特尔按照自己的节奏做产品。

通常,为了规避制程风险,一众友商会把生产制造交给台积电等代工厂,从而在摩尔定律上一路狂奔。但有行业地位作保,英特尔却可以安心“挤牙膏”,慢慢打磨10nm。我有霸权我轻松,任尔东西南北风。

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当然,“Wintel”的地位也并不无懈可击,但面对AMD、ARM、谷歌等一众虎视眈眈的挑战者,英特尔还是能做到风雨不动安如山。

秘诀就在于,英特尔本质上还是家软件企业,一手卖芯片,一手送工具软件。

英特尔有超过15000名软件工程师,堪称“隐形的软件巨头”,他们和英特尔生态中1200余万名开发者通力合作,尽力榨干自家硬件的全部潜力。

操作层面,通过提供oneAPI、OpenVINO等一系列便捷的的开发工具,英特尔不但大大降低了开发难度,也给工程师们造就了温柔乡

开发者用起这些工具来熟悉又顺手,之后想要再换平台,就得面临巨大的迁移成本就像习惯了高铁出门,手机发微信,就算一生只够爱一个人,但谁又想回到车慢,马也慢的过去呢?

总而言之Windows一起构筑行业体系,让英特尔成为电脑产业的标准,从而掌握了话语权和利润软件业务巩固了英特尔生态型企业的地位,给产业话语权加上双保险。与之相比,惠普、联想、戴尔只能是电脑行业的打工仔,赚些辛苦钱。

Part 2. 高通为什么只是一流企业?


同样是芯片一哥,做手机芯片的高通就没有英特尔的好命。

据统计,2019年全球手机出货量14.86亿部,电脑出货量2.61亿部,但是高通的营收却只有英特尔的三分之一,相比英特尔30%的净利润,高通更是只有可怜的18%。背后的原因很简单,高通不是移动端游戏规则的制定者。

与“Wintel”联盟分别掌握电脑软硬件的标准不同,手机的软件标准是谷歌硬件标准是ARM。前者是非苹果体系的手机操作系统王者;后者是移动处理器的架构基础,每年哺育出几百亿颗芯片。

比微软谷歌更博爱,可以和高通亲密无间,也很给联发科、展锐面子,只要装自家系统,大家都是朋友。靠着和安卓绑定的GMS体系,谷歌每年就能分红数百亿美元。

ARM的员工只有高通的十分之一,但被软银收购之前,营业利润率甚至能达到50%。一次开发,一生收税的IP授权体制,贡献了整个公司90%的营收,

ARM的架构标准谁都能用这就导致,即使做到行业第一,地位也并不稳固

之前好不容易和联发科有了定位区分,对手却又在5G时代带着天玑芯片加速追赶,大有反超之势。

更不用说手机厂商前三名三星、华为和苹果,全部抛开高通,用ARM的IP,造自家的处理器。高通现在还能靠着和米OV的合作,暂时保证市场份额,可小米的松果还是昨日之事,谁能保证小弟羽翼渐丰后不能自力更生?

因此,要保持一流的地位,高通必须不断奔跑,年年更新。毕竟,上有台积电一家独大,下有苹果、华为、联发科步步紧逼,觉都睡不安稳的高通,哪里敢像英特尔一样吃老本,“挤牙膏”?

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竞争如此激烈的结果就是便宜了下游。英特尔那边店大欺客,高通这边反倒客大欺店,面对米OV,高通表面上握着人家命脉,实则偶尔还得看看眼色。

一旦逼得狠了,下游企业说分手就分手。有能力如华为的,分分钟造芯想“吊打”你,暂时没那么大野心的,也有联发科、展讯的备胎排队等转正。

这不,OPPO Reno3抢先用上了联发科的天玑1000,一加据说也要在新产品上试试水。

所以,同样做终端,手机品牌就比PC品牌的议价能力高:小米5%的利润看上去已经很少,可那边联想的净利润率甚至还不到2%。

让利给终端,高通的利润率自然就降了下来。最直观的表现是,负责芯片业务的QCT部门,税前利润率只有15%,不到公司整体水平的一半。

当然,高通靠解决方案也赚了不少钱。依靠着2G、3G技术上的专利积累,高通曾经的“买基带送芯片”模式,一度定义了手机基带市场,而高昂的专利费甚至让苹果都急了眼。但随着4G、5G的发展,高通的专利壁垒不再高不可攀,原有的盈利模式也面临瓶颈。

归根结底,专利技术离生态体系还是有一定距离:一个是金工的锤子,但另一个却是鱼的水。一个别人更乐意用,但另一个别人不得不用。因此,同样是造芯,收专利税的高通,相比造生态,构建行业标准的英特尔就要略逊一筹。

Part 3. 尾声


总而言之,无论什么行业,只有掌握了核心话语权,才能掌握议价权,科技行业尤甚。用一句话来概括:三流企业卖苦力,二流企业卖产品一流企业卖专利超一流企业卖生态。

就像足球比赛,有的还是干脏活累活的角色球员,有的已经成为场上核心,更厉害的,早已功成名就,在教练席上指挥比赛,或者在包厢里管理球队。
长年来,处于产业链制造末端的中国企业看似风光,但其实都是别人生态之中的打工仔,赚着最少的钱,受着最多的气。


但我们的境况总比中国足球好多了。二流里的那些尖子生,努一努力很快就能成为一流,产品做到极致,下一步可以搞专利,定标准,最终建起生态体系主力-核心-教练-老板,角色球员的练级之路,也就是中国科技的发展之术。



远川研究所科技组


董指导(科技组组长):科技,驱使我的脚步,在月光下摩擦。


陈帅(科技组高级分析师):不想当分析师的财经编辑不是一个好记者。


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 楼主| 发表于 2020-4-2 08:04 AM | 显示全部楼层

合肥长鑫,中国存储芯片的20年接力

 陈二营长 远川科技评论 2020-04-02
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图片来源:图虫创意

作者:陈二营长

数据支持:远川研究所科技组

这是半导体系列的第四篇,前三篇回顾:
《都在卖芯片,高通为什么没Intel赚钱》
台积电是怎么炼成的

《和时间赛跑的武汉中国芯》


众所周知,芯片是中国进口的最大项,一年超过3000亿美金,而其中有超过800亿美金来自于内存芯片:即DRAM芯片和NAND芯片。

DRAM芯片主要用于存储app运行时的缓存,NAND芯片主要用于存储照片、视频等大容量资料, 一部起步的iPhone 11 ,就由4GB DRAM 芯片和64GNAND芯片组成手机的信息存储系统。

在半导体系列第一篇中,我们介绍了长江存储,中国的NAND芯片的攻坚者。而相比NAND 芯片,DRAM芯片价格波动更为剧烈,门槛也更高,让中国花了整整20年时间,才在这个领域攒出了一只可用之师:

兆易创新+合肥长鑫

而这只可用之师,却是在中国DRAM产业的诞生、衰落中接力重生,才让中国不至于交白卷。

Part 1. 甜蜜的起步


2000年,回到大陆着手创立中芯国际的张汝京做了一个决定:新生的芯片制造公司,不光要代工逻辑芯片,更要做DRAM型存储芯片

做出这个选择原因在于,对岸虎视眈眈的台积电专注于逻辑芯片,并不重视存储芯片,选择一片新天地无疑能提升新生公司的存活率。

虽然没有台积电的竞争,但DRAM芯片生产以一体化IDM为主,三方代工规模不大,要找到市场并不容易。好在中芯国际还是找到了自己的盟友:英飞凌

这家欧洲厂商对寻找东方代工伙伴的兴趣出奇的高,与台湾地区的南亚科(Nanya Technology Corp)、华邦(Winbond)都合作甚密,对大陆更是兴趣满满。在2002年,开启和中芯国际的合作后,英飞凌先后转让了0.14微米和0.11微米技术,让中国芯片制造技术迅速走向快车道

如此敞开的合作,主要是欧洲厂商在资本市场不比美国发达,又没有韩国的举国体制,在价格战频繁、投资规模巨大的DRAM芯片领域只得借助外部力量来抗衡财大气粗的对手。英飞凌DRAM的执行总裁 Harald Eggers博士对此非常直接:“与中芯国际的合作,使我们无须增加生产厂的投资就可增长DRAM的业务。”

不久后,双方合作进入蜜月期,2006年英飞凌的DRAM部门分拆上市,顺利在纽交所敲钟,新上任的负责人罗建华(Kin Wah Loh)是一位对中国文化颇有感情的马拉西亚华裔,他给拆分的新公司取了一个融汇了东西方文化的名字:奇梦达(Qimonda),其中“Qi”意为呼入与流动的能量,即汉语中的“气”,而奇梦达招股书扉页上,则印上了一位美丽的东方女工程师,坐在DRAM芯片堆成的金字塔旁微笑。

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奇梦达招股书扉页

同期的中芯国际则成为中国大陆最大的DRAM芯片供应商,具有月产能8英寸2万片的生产能力。这意味着在大陆消费类电子和家电市场,中国内存芯片市占率超过30%,并且技术水平上获得了奇梦达90nm的技术转让,几乎和三星站到了一个赛道

Part 2. 南柯一梦


最担心的还是来了,2006年8月,因为知识产权上的纠纷,老对手台积电在美国加州法院提起了针对中芯国际的诉讼,索赔高达10亿美金,中芯国际被迫卷入了与代工霸主的漫长诉讼。

而另一边,奇梦达也出事了。首先是经营上的暴击,2007年,DRAM市场需求严重供过于求,价格一路暴跌75%。价格的危机还没解除,全球金融危机就接踵而至,陷入经营困难的奇梦达转头又陷入了融资困境。

虽然罗建华对外还在宣称“我们增长趋势健康,我们不会坐在卖不出的内存芯片堆上。”2018年上半年,奇梦达亏损超过10亿欧元,在母公司英飞凌和德国政府的拒绝了援助后,只能开始转向和债主谈判,2019年1月23日,独立三年都不到的奇梦达在绝望中走到了尽头。

奇梦达破产后,技术果实被迅速分食。中国的浪潮集团一度在山东国资委的支持下想来接手,最终只抢到了奇梦达在中国的设计团队,这只团队被改名西安国芯,后来又被转卖给了对存储芯片颇为感兴趣的紫光集团。

奇梦达最珍贵的专利技术,被母公司英飞凌收购,可惜的是,英飞凌几年后见自己重新进入DRAM行业无望,就索性以跳楼价打包卖给了加拿大的专利倒卖公司Polaris Innovations Limited(北极星公司)。但谁也没想到,多年以后,Polaris 会成功的把这些专利转手卖给一个神秘的东方买家。

盟友的陨落,让中芯国际显的独木难支,2009年底,在台积电咄咄逼人的诉讼下,中芯国际签下了“割地(转让股份给台积电)”、“赔款(支付和解金)”,“走人(张汝京离职)”的屈辱条约。接二连三的打击下,新CEO王宁国黯然宣布,从2010年1月1日开始,全面停止DRAM的研制与生产,中国第一个成规模的DRAM产业,走到了尽头。

在中芯国际火热的那些年,一位在纽约州立大学毕业后,已经在美国半导体工作了快5年,当上了主管的年轻人,感受到了祖国芯片产业的萌动,决定回国创业。这位叫朱一明的年轻人,在美国时曾注册过一家名叫“GigaDevice Semiconductor Inc” 的公司,Giga,在英语中有10亿,一兆的意思,于是,2005在中国北京,一家名叫兆易创新的公司就此诞生,并且在奇梦达破产的那一年,异军突起。

Part 3. 兆易的梦想


最初的兆易创新也是小打小闹,直到金融海啸的袭来带来了一个市场机会:Nor flash

主流的存储芯片是DRAM(内存)和 NAND (闪存)两种,占据了90%以上的市场,但存储器还有一个细分小市场(占比3%不到):Nor flash。这个存储器由于不像主流存储芯片,每年容量都提升迅速,性能上来说写入速度也偏慢,因此并不受重视,但是胜在读取速度快,能够用于嵌入式系统中存储小段代码,始终有一定市场

由于金融危机的冲击,最大的NOR Flash供应商飞索半导体于2009年申请破产保护,第二大供应商三星决定集中精力研发主流存储芯片,逐步淡出Nor flash。

面对市场巨头退出让出的市场空档,兆易决定抓住机会研发Nor flash,短短几年就一跃成为全球第六大Nor flash 供应商,并在2016年以存储芯片第一股的姿态,登陆A股市场

有了资本市场平台,Nor flash 这种狭小的市场就不再能满足兆易,仅仅上市32天的后,一宗并购方案就被抛了出来,目标直指DRAM。

这宗收购案的对象是:ISSI,世界第八大DRAM设计厂商。拿下它,可以获得进军DRAM界的技术和市场渠道门票。

虽然ISSI是一家美国公司,但兆易创新却对收购十拿九稳,原因很简单:ISSI在一年前已经被中国财团买下后从纳斯达克退市。既然是国内自己人左手倒右手,只要价钱合理,相想必不会是难事。而且兆易创新也开出了颇有诚意的价码:65亿,这比一年前ISSI私有化花的51.46亿足足多了13.54亿。

然而实际上却事与愿违,这宗被一致看好的收购案,在拖沓了近一年后,却画上了句号。ISSI 只是一家DRAM设计公司,代工主要由台湾的南亚科完成。南亚科在获悉了兆易和ISSI的交易后,担心兆易掌握了设计后进军制造领域抢它的饭碗,便威胁,如果ISSI 要委身兆易,他们就会拒绝为ISSI代工。

此时,大陆的DRAM代工厂已经全军覆没,而海外即使有人愿意接代工也要数年的准备,ISSI面对南亚科的威胁可以说是毫无办法,一旦南亚科真的撂挑子,ISSI就要立刻停摆,别无它选的之下只能妥协,放弃了和兆易的联姻,最终辗转中在2019年卖身北京君正。

由于没有产业链话语权,两个中资控股公司的合作,竟然被自己的供应商搅局,不得不说给中国DRAM产业的前景抹上了一层灰色。

直到2017年,兆易创新对外公布的一纸合作协议,曙光才照了进来。

Part 4. 合肥的接力棒


这纸合作协议的对象是合肥政府。

合作内容十分诱人,合肥政府和兆易一起出钱建设专攻DRAM代工的合肥长鑫鑫项目,合肥政府先出3/4的钱, 兆易后出剩下1/4的钱,合肥长鑫的运营由兆易来做,之后长鑫要是成了,合肥政府的股权就由兆易收购。

简单的来说,合肥政府跟兆易商量,咱俩一起干件大事,你别怕亏本,启动资金我出大头,之后要是办成了,我就收个成本和辛苦费,胜利果实还是你的。

为什么合肥要抛出这样一根大胡萝卜,原因也很简单,合肥号称中国家电之城,但如果要让家电产业进一步进化,那上游的半导体的发展自然要跟上,为此在2016年,合肥长鑫项目启动,以期带动整个城市的半导体产业

可DRAM存储芯片终归是一个耗资巨大的行业,资金起步就是百亿级别的,比如长鑫一期,预计就要投入180亿。可这点钱在存储芯片市场也不过是听个响而已,要知道,国际DRAM三巨头中最小的美光科技,2019年一年的资本支出都有97.8亿美金,是长鑫一期投资的4倍。

很明显,一个存储芯片制造项目,如果只靠地方政府硬撑输血,不调动社会资本,只怕最后也要把血流干也未必有胜算。

因此,不如找一个熟悉产业规律,又有资本市场经验的项目方来牵头做,政府提供启动资金就好,反正最后项目成了,政府可以收获一个周边配套产业链和就业税收。这种套路合肥政府可以说非常熟悉,10年前花60亿让京东方落户了合肥,如今花个百把亿把兆易拉下水自然也是轻车熟路。

在兆易和合肥政府打的火热的时候,刚刚成立2年的国家半导体大基金, 也发现了兆易。大基金此时正在四处寻找愿意填补DRAM制造空白的企业,很快以14.5亿入股兆易11%的股份,中央、合肥、兆易三方的至此会师

有出力的、有出钱的,还有中央撑腰,项目很快就开始运营起来。2018年上半年,长鑫一期的厂房落地,设备也陆续到位。主要困难就是技术问题了。

DRAM一方面作为芯片,研发难度较大,另一方面,专利墙也是一道难以逾越的门槛。福建省启动的DRAM项目就因为与美光的专利诉讼战最终进入搁置,合肥该如何迈过这道坎呢?

这个谜底,在2019年底才被揭晓:当年收购奇梦达专利的Polaris Innovations Limited的母公司Wi-LAN Inc.将这些专利打包卖给了中国的合肥长鑫。

根据朱一明描述,这个专利包足足有一千多万份有关DRAM的技术文件及2.8TB数据,让长鑫有了技术研发的本钱。曾经的盟友,给了中国DRAM行业最后一次助推。

除了曾经盟友的技术传递,还有一个人也在长鑫和兆易的会师中起到了不可忽视的作用,那就是当年宣布中芯国际退出DRAM的王宁国。在担任中芯国际CEO一年后,让公司扭亏为盈走出危机的王宁国离开了中芯国际,自此淡出大众视野,当他再次走上舞台时,身份已经变成合肥长鑫的CEO,并利用自己的影响力,重新汇聚起了当年中芯国际DRAM的力量。

2018年7月,在合作协议签署快一年,合肥长鑫正式投产的日子, 王宁国宣布辞去长鑫的CEO之职位,交棒给朱一明,而朱一明也辞去兆易的CEO,开始集中精力于长鑫,两代半导体人,至此完成了交接。

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合肥长鑫进展,来源:广发证券

在资金、技术、和追梦者的合作下,2019年9月份合肥长鑫宣布量产8Gb颗粒的国产DDR4内存,同月,兆易创新启动了43亿的定增计划,准备募资投入DRAM的研发生产。

10年前骤然梦醒的DRAM 存储芯片之梦,10年后,该重新再来一次了。


远川研究所科技组


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 楼主| 发表于 2020-4-22 11:10 AM | 显示全部楼层

大硅片是韭菜的爱国税吗?

 邓宇、刘芮 远川科技评论 2020-04-22
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图片来源:图虫创意

作者:邓宇、刘芮

支持:远川研究所科技组


这是半导体系列的第五篇,前四篇回顾:

《合肥长鑫,中国存储芯片的20年接力》

《都在卖芯片,高通为什么没Intel赚钱》
台积电是怎么炼成的

《和时间赛跑的武汉中国芯》


4月20日,上海硅产业集团上市,当天股价就暴涨180%,最近市值更是迈向了300亿。和股价一起狂热的,还有争议。

 

上海硅产业集团本身并非实业公司;营收全靠并购来的三家子公司输血;而且成立四年就净亏了五个亿。要不是科创板“规则开恩”,估计要上市是不容易了。

 

羸弱的财务状况、魔鬼的并购步伐、加上“芯片自主”这颗永恒的春药,上海硅产业集团似乎在360度演示割韭菜。

 

但真的是这样吗?我们看不见得。

 

正所谓,并购、亏损、闭着眼,艰难看不见,撑着也要干。未来大硅片崛起带来的价值,将远远高于如今的亏损。



Part 1. 做好大硅片需要什么要素?


沙子是芯片的起点,经过提炼、提纯、拉伸、制成硅棒,再切成一层层均匀规整的硅片,随后才能用来制作芯片。因此,硅片是所有半导体材料中成本占比最大的部分(37%左右),重要性不言而喻。



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硅片制造技术,平均每十年一迭代,主要朝着两个方向发展:第一,纯度越来越高;第二,尺寸越来越大。

 

硅片可以用来做光伏,也可以用来生产CPU芯片。前者纯度要求略低,而芯片至少要 达到9个9(99.9999999%),而业界最先进水平达到了11个9,杂质含量相当于在两个足球场大的面积里,最多只能容下一粒沙子。

 

而每提高1个9,都是巨大的艰辛。因此国内几家光伏公司经常被投资者追问:贵司的硅片可否用于芯片制造?得到的回答则非常干脆:对不起,有心无力,做不到。

 

纯只是基础,大才是永恒的追求,硅片的这个属性和面板产业类似。

 

硅片面积越大,可一次性加工的芯片就越多,统一切割的成本也就会越小。目前,主流尺寸是200mm(8英寸)和300mm(12英寸)等规格,其中,12英寸市场占比接近70%。

 

因此,硅片产业其实就是既要做大也要做强。



Part 2. 硅片巨头都是如何崛起的?


历史上的硅片巨头崛起,基本都遵从了两大规律:其一,并购为王;其二,绑定下游。

 

首先,大尺寸虽然好,小尺寸也有妙。

 

大尺寸技术突破能带来成本优势,但由于前期资本支出大、折旧压力大,账面并不好看。而一些小尺寸产线折旧完全计提后,打价格战反而更有心理优势,至少不会被快速淘汰。

 

比如,12英寸硅片对CPU、GPU等高端半导体来说如虎添翼,而8英寸硅片在射频、传感器等对技术并不太敏感的芯片采购领域,也同样受欢迎。


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300mm(12英寸)产品成本中,折旧费用占了一大部分


反之,如果一心只盯着尺寸,先锋一不留神反而容易变成先烈早在2011年,IBM、英特尔、三星电子、台积电等巨头就已经开始布局18英寸技术,不过由于成本过高,尚未找到利润点,所以研发进度常年一拖再拖。

 

先进技术研发不易,但通过并购来降低成本却很容易,这是硅片厂商做大做强的捷径。

 

1999年,日本信越收购日立的硅片业务,两年后就荣升行业老大;日本胜高本身由住友金属和三菱材料合并而成,之后又收购了小松金属,跃居行业第二。

 

中国台湾的环球晶圆:2008年并购Globitech,拿下德州仪器等大客户;2012年并购Covalent,掌握12英寸技术;2016年并购Topsil,获得8英寸先进区熔技术;同年并购美国最大硅片制造商SEMI,产能扩张、海外市场两手推进。

 

八年时间,四次并购,让原本寂寂无名的环球晶圆一举拿下技术+产能+市场,乘着半导体产业复苏的春风,跃居行业第四。



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环球晶圆的“四步走”并购史


其次,并购是做大市场的第一步,与下游企业绑定则为硅片厂商的扩张提供了助推与保险。

 

日本的硅片产业就是产业链绑定的正面案例。上游是成熟自主的原材料和设备企业,可以协同研发;下游有当年炙手可热的日本半导体事业,直接发展带动了硅片的需求。

 

而台湾环球晶圆的发展,也和台积电、联电、世界先进等知名下游芯片代工厂的崛起休戚与共。

 

并购、上下游绑定、以及产业自带高门槛的特性,结果就是产业高度集中。例如,依靠信越和胜高两大巨头,日本就拿下了超过50%的硅片市场,而在最先进的12英寸产品出货量上,更是独占鳌头20年。

 

日韩贸易战期间,日本也正是凭此精准扼住了韩国咽喉。而在美国的压力下,日本或许也会将这枚炸弹扔向正在崛起的中国芯片产业。中国该如何应对?



Part 3. 上海硅产业的拆弹练级路


刚刚登陆科创板的上海硅产业集团,便是打头阵的拆弹专家之一。

 

上海硅产业集团原本是由集成电路产业投资基金(简称“大基金”)、国盛集团等机构,在2015年12月成立的硅材料投资平台。

 

随着一路扩张收购,投资机构变成了经营实体,甚至还成为了中国大陆规模最大的硅片研发、生产和销售企业之一。

 

纵观创立到上市这四年多时间,硅产业集团的学习对象正是日本大硅片厂商:依靠并购换取技术与市场,通过绑定下游来快速崛起。

 

作为投资机构出身的经营实体,硅产业集团的壮大,源自先后并购的子公司Okmetic、上海新昇和新傲科技,以及控股的法国硅片厂商Soitec。



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其中,Okemetic是原先排名全球第八的芬兰老牌硅片厂,主要生产抛光片和SOI片,在亚洲、欧洲和北美均设有子公司;新傲科技则出产外延片和SOI片,产品布局有所差异。这两家以生产8英寸硅片为主的子公司,为集团贡献了绝大部分营收和利润。

 

上海新昇则作为集团的技术扛把子,于2018年成功实现量产12英寸硅片,并通过中芯国际认证。不但成功挤入下游巨头的高端产品供应链,更是填补了中国大陆的在大硅片市场的产业空白。

 

三家子公司各有所长,有的负责赚钱养家,有的负责冲击高端,在产品和技术上形成交叉互补的格局,同时全面覆盖国际市场。


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硅产业集团的国际市场分布非常平均


当然,硅产业集团和上海新昇的崛起,背后也离不开下游国产厂商的崛起,以及大基金的穿针引线,

 

早在1997年,北京有色金属研制总院就曾成功拉制出12英寸硅单晶棒,但是直至本世纪初,上海新傲、浙江金瑞泓、北京有研等硅片厂商,产品还是集中于落后的3-6英寸上。原因就在于,下游芯片代工不成熟,导致上游硅片生产缺乏前进的动力。

 

那这种情况什么时候改善的呢?这里必须提到一个人:张汝京


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作为全球知名的芯片产业专家,他一手创立的中芯国际,从2004年起相继在北京、武汉、深圳、上海建成了大陆首批应用12英寸硅片的芯片产线,打响了下游崛起的第一枪。直接带动了国内对12英寸硅片的需求暴涨。

 

尽管在初期阶段,中芯国际的12英寸硅片主要还是来自日本两家大硅片巨头,但国内硅片的崛起的火种却已点燃。到了2014年,张汝京亲自参与其中,创立了上文提到的上海新昇,并在随后完成了12英寸硅片的量产。

 

再后来,上海新昇成为硅产业集团的控股子公司,并通过了中芯国际、长江存储、华力微电子等下游客户的认证,整个硅产业集团的12英寸客户也已经接近50家。

 

可以说,上海硅产业集团的发展,凭借的是资本的聚合之功、技术的突围之力,也是一个教科书式的产业链崛起范例。

 

当然,硅产业集团也是刚刚起步,估值的波动,会为投资者带来亏损或收益。但对于产业而言,目前遭遇的战术亏损,是为了未来战略高地的占领。



Part 4. 研报推荐


作为半导体行业的观察者,我们不仅和专家进行沟通,也广泛阅读了行业多位分析师的报告。其中,推荐以下三篇报告供大家查阅。

 

浙商证券孙芳芳(#01),报告对硅片生产技术进行了详细介绍,而且拆解了大硅片的制造成本和技术壁垒。可谓巾帼不让须眉。

 

华西证券孙远峰团队(#02),报告对技术、市场、国际巨头、国内玩家都进行了完整深入的分析,另外还对比了硅片与第二/三代半导体材料的特性和发展前景。

 

安信证券诸海滨(#03),报告和另一家国产硅片龙头中环股份进行横向对比研究,同时从业绩、行业、人才技术、产业政策、国际环境等多个角度,分析了硅产业集团未来可能会遇到的风险挑战。




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