芯片大局,能否靠Chiplet“抄近道”?

阿尔法工场

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· 2022.09.19 15:45

消费电子景气周期见顶,抱紧AMD“大腿”的通富微电,机会何在?

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芯片大局,能否靠Chiplet“抄近道”?

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图片来源@视觉中国

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文 | 阿尔法工场

从2022年开始,除车用芯片外,A股市场对半导体各板块统统失去了兴趣。

但近期一系列的外围政策变化,为国内投资市场带来了新影响。

8月9日,美国总统拜登签署《2022年美国芯片与科学法案》。16天后,拜登再次签署落实该法案快速落实的行政令的法案,这与EDA(电子设计自动化技术)出口禁令等近期出台的政策一起,明确了美国政府对半导体领域“排他性”补助的原则。

美国希望实现制造业回流,并使其半导体产业与中国脱钩的意图,不言而喻。

方正证券分析认为,这将奠定未来全球半导体行业发展的基调——即由供需竞争框架转向国家科技竞赛框架,由全球化大分工转向逆全球化的分久必合,由自由市场竞争转向国家资本扶持。

相应地,A股半导体国产替代的投资热潮再次被点燃。

市场在近期的“大环境”变化中,开始发掘另一条“弯道超车”的赛道。

这个赛道,就是半导体封测,一个曾在2019年5G周期拉开帷幕时,在A股实现过“戴维斯双击”的行业。晶方科技(603005.SH)、长电科技(600548.SH)、华天科技(002185.SZ)、通富微电(002156.SZ)因此获得了“封测四小龙”的美名。

但就在2022年,市场公认消费电子大周期已经见顶的情况下,封测板块再次凭借Chiplet这项“黑科技”大涨。其中,AMD的封测厂通富微电,靠Chiplet概念爆炒收获3连板,股价在底部翻了倍。

Chiplet中文名为芯粒,又称小芯片组。它是一种3D先进封装工艺,简单来说,就是把多块芯片叠加封装成一块芯片。比如,它能将一类满足特定功能的die(die是一小块半导体材料,在集成电路上制造给定的功能电路),通过die-to-die内部互联技术,实现多个模块芯片与底层基础芯片封装,最终制成一个系统芯片。

当芯片摩尔定律接近极限,封测端的新解决路径——先进封装,被放到市场聚光灯下。与晶圆级封测、系统级封测、2.5D封装、3D封装同属于先进封装技术的Chiplet,自然被视为一条救命稻草。

与其他先进封装技术相比,Chiplet能够将不同元器件拆分并集成,且产品上市周期更短,成为了资本市场和产业层面的重点关注对象。

爆红的Chiplet,会不会给封测端带来预期外的惊喜?能否扭转已经见顶的消费电子大周期?

Wind A股半导体指数,曾在2019年涨幅达到85%,2020年涨幅更有90%。在通富微电股价底部翻倍后,再次回调20%的情况下,能否重现2019年-2020年的辉煌?

都是市场打上的一系列问号。

也许从封测的技术路线、竞争壁垒,以及整个半导体产业的维度,可管中窥豹一二。

01 封测之刃,冲破摩尔定律枷锁

一切先要从封测讲起。

从产业链和制造工艺的角度来看,集成电路产业链从上至下可分为上游IC设计、中游晶圆制造、下游封装测试三大环节。其中,封测是集成电路产品制造的后道工序。

随着芯片工艺的不断演进,硅基材料工艺发展慢慢趋近于其物理瓶颈,从此前28nm逐步进化到5nm和3nm级,芯片制程工艺已经接近了“摩尔定律”的极限。在已经到来的“后摩尔时代”,能在提高产品功能的同时降低成本的“先进封装”,将是主流发展方向。

现阶段,封测行业正在从传统封装(SOT、QFN、BGA等)向先进封装(FC、FIWLP、FOWLP、TSV、SIP等)转型。

先进封装与传统封装的界限,需要以是否焊线来进行区分。先进封装主要有倒装芯片(FC)结构的封装、晶圆级封装(WLP)、2.5D封装、3D封装等。

先进封装有两个明显的技术提升关键点。

首先是小型化。因为3D封装突破传了统的平面封装,通过单个封装体内的多次堆叠,实现了存储容量的增加,从而提高芯片面积与封装面积的比值。

其次是高集成化。系统级封装SiP能将数字与非数字功能、硅基与非硅基材料、CMOS、光电、生物芯片等不同的元器件集成在一个封装内。这样就可以在不依赖制程的基础上,进一步提高集成度,最终适配电子产品的精薄化。

所以,高度集成化的封装技术路线,就成为了半导体产业冲破摩尔定律。中国半导体公司弯道超车的路径,也被资本市场寄予厚望。

02 Chiplet:先进封装的救命稻草?

多功能集成的实现方式中,Soc是一种主流技术,但随着晶体管密度的增加,功耗、供电、散热等方面均面临着巨大挑战,带来了很多技术难点。

与SoC原理相近,但更加有技术突破意义及可能性的Chiplet,就落入了市场关注的视线中。

可能很多投资者会认为,Chiplet和SoC很相似。诚然,SoC就是将多个负责不同功能的电路模块通过光刻的形式,制作到同一片芯片上,主要集成 CPU、GPU、DSP等不同功能的计算单元和诸多接口。

而Chiplet与SoC技术结构不同。Chiplet将功能丰富且面积较大的芯片die拆分为多个芯粒,并将这些具有特定功能的芯粒进行先进封装,提升了设计灵活性。

早在2020年底,Chiplet就开始被产业层面关注,但之所以在8月份才在A股迎来“高光”,主要是因为8月9日美国正式签署的《芯片和科学法案》,明确规定未来将为美国半导体产业提供527亿美元补贴,同时限制相关企业10年内不得在中国增产28nm以下级别先进制程芯片。

这则消息,A股市场激情响应。在寻求国产技术突破背景下,在“先进封装工艺能够实现芯片性能的快速提升”期待之下,Chiplet迎来了短暂爆发。

先进封装技术能够突破摩尔定律,但归根结底,封测厂最终能否实现大幅度业绩飞跃,最终依靠的还是两点:一是抱住谁的大腿,二是消费电子大周期。

03 大腿择粗而抱,AMD成就通富微电

作为产业链下游的封测环节,近些年也出现了被上游厂商抢生意的现象。

在这种趋势之下的封测企业,要么做特色封测工艺,要么就抱住某个大客户的大腿,专门给它做封测业务。说白了,“给谁做”封测,决定了封测厂能挣多少钱。

而封测厂若想抱紧大腿,除了工艺之外,“就近原则”也非常重要——即选择一个有利于参与芯片设计环节,了解客户需求、提高市场适应能力并缩短产品研发生产周期的生产基地,以靠近上游客户为主要原则。

作为中国内地半导体封测的领军企业之一,通富微电一直是A股市场耳熟能详的存在。这家企业在技术、产品能力、客户结构上,自然也符合上述原则。接下来,我们尝试分析通富微电的竞争力,以便挖掘它的发展脉络和竞争优势。

通富微电成立于1997年,总部位于江苏南通。目前,通富微电在技术上已经实现了WLCSP(晶圆片级芯片规模封装)、FC(倒装芯片)、SiP(系统级封测)、高可靠汽车电子封装技术、BGA基板设计及封装技术的产业化,目前是国内拥有封装技术最多的企业之一。

产品能力方面,通富微电具有FCBGA(硬质多层基板)、FCPGA(倒装芯片针脚栅格阵列)、FCGLA等高端封装技术和大规模量产平台,技术和产品可以广泛应用于高端处理器芯片(CPU、GPU)、存储器、物联网、功率模块、汽车电子等领域。

可以说,有了这些技术能力和产品加持,通富微电在产业层面和资本市场得到了认可。但除了技术和产品之外,公司“领头人”和商业模式,才是一家企业能否真正在行业内站稳脚跟的核心因素。

作为业内公认的半导体领军人物,通富微电的董事长石明达在企业发展中起到了方向性作用。他对于生产端和技术端的了解,成了日后通富微电发展的基石。

石明达1968年毕业后,进入南通晶体管厂,从生产线技术员做起。1974年,他麾下的团队成功研制16位移位寄存器,带领南通晶体管厂进入了第一个辉煌期。之后,石明达于1990年担任厂长,力推集成电路,并积极推动南通晶体管厂与1994年日本富士通合作。

1996年,南通晶体管厂在改制成立南通华达微电子有限公司,从1997年与日本富士通合资,成立了南通富士通微电子有限公司(通富微电前身),再到2016年正式绑定AMD,石明达一直在把握着通富微电的发展规划。

从南通晶体管厂到华达微电子,从南通富士通到通富微电,尽管公司名字屡次更换,但石明达认为,一直保持不变的,是他和身边同事对于半导体事业的坚守。

在商业模式层面,通富微电通过收购AMD位于苏州和马来西亚封测基地,成为AMD超威半导体核心封测厂。

AMD的封装订单主要由台积电、通富微电、矽品三家企业承接,三家各有分工。其中,由于服务器CPU采用CoWos封装工艺,直接由台积电在前端晶圆制造环节后直接完成。AMD的桌面版、移动版CPU及GPU的封装,以FCBGA、FCPGA等形式为主,由通富微电承接。

目前,AMD有90%以上国产CPU芯片由通富微电封测,因此,其业绩弹性来自AMD高性能处理器的销量增长。

之所以AMD选择通富微电而不是其他大陆封测厂,最重要的原因就是,通富微电是国内唯一一家掌握高端CPU封测技术的企业。上文所列举的通富微电封测技术,也都满足AMD的封装需求。

根据通富微电和AMD的协议,由于苏州厂和槟城厂两个工厂均实行由AMD持股15%、通富持股85%的“合资+合作”模式,因而,AMD CPU及GPU近80-90%的订单都交由通富微电进行生产。

提到AMD带领通富微电走上高光时刻的发展路径,就不得不提AMD反超英特尔的一系列产品。

时间回到2015年6月。当时,AMD发布了事关未来发展的重磅战略规划,最重要的,就是将原有的高性能计算和图形技术,专注于游戏、数据中心和沉浸式平台,这三大增长市场。

如今回看这三大重磅业务决策,都不偏不倚地击中了消费级芯片的主要阵地——游戏硬件、AI,以及AR/VR。此前已经连续6个季度净亏损的AMD,在资金层面的矛盾,于2016年集中爆发。也就是在这个时候,通富微电迎来了发展良机。

2016年,AMD研发完成了全新的Zen架构处理器,并将此架构授权给中国企业天津海光,获得了高达2.93亿美元的授权费,也为日后这个64位x86处理器技术进入中国埋下伏笔。同时,AMD与通富微电合资成立了一家封装公司,并将85%的股权交由通富微电,同时从通富微电手中换来了3.71亿美元的现金。

能拿到这笔资金,也是AMD选择通富微电的重要原因之一。因为,当时并不是所有国内封测厂都能接受AMD的合作模式。

在此基础上,AMD在2017年拿出了基于Zen架构的锐龙处理器,为全球玩家带来了与英特尔同价位、但性能更强悍的CPU;并在随后几年中,陆续发布当时市面上性价比最高的数据中心处理器、GPU等产品。

AMD成为了台积电3nm产能的最大客户,即便在消费电子大周期见顶的前提下,依然保持相对较高的市场份额和业绩增速。

受益于AMD的产品有效迭代和大量出货,并借助2019年开始的A股半导体浪潮,通富微电也顺理成章地实现了股价大幅度上涨。

值得一提的是,通富微电此前在投资者互动平台上表示,AMD游戏机处理器芯片有70%-80%在公司封测,并且协议已经续签至2026年。

作为AMD的封测厂,通富微电因其拥有的先进封装技术,始终抱紧大腿,享受着AMD带来的滋养。通富微电的投资者调研显示,公司的产能利用率依然维持在90%以上。换句话说,我们也可以通过公司现有产能,算出2022年、2023年不低于20%的净利润增速。

通富微电盈利预测,来源:Wind金融终端

但A股作为预期主导的市场,业绩只能作为“事后”的景气度验证。就像2018年底的半导体板块,其时已经先于产业层面率先大涨。当消费电子周期见顶之后,通富微电因为业绩增速下滑而出现股价回调,也不足为奇。

通富微电P/E Band,来源:Wind金融终端

但在下行周期当中,却也会出现短期催化因素,比如爆红的Chiplet技术。

通富微电的大客户AMD,在2021年初就有了相关产品。通富微电在调研时表示,公司已大规模封测Chiplet产品;同时公司在WLP、SiP、2.5D、3D堆叠等方面均有布局和储备。因此,在8月初半导体板块反弹中,除了EDA设计软件公司之外,通富微电成为涨幅最高的公司。

但整个消费电子大周期见顶已经是不争的事实,即便是AMD,也向台积电发出了砍单要求。

A股的股价炒作,往往会跑在实体经济之前。通富微电的大机会,或许还需要等待下一轮产业周期见底的时候。

但,如果短期A股市场再次针对Chiplet主题予以关注,我们有理由相信,它不会忘记通富微电的名字。

而投资者普遍关心的“大环境”问题,会怎样影响通富微电呢?

9月12日,美国政府鼓励本土生物制药企业的行政令出台,更进一步展露美国希望制造业回流的意愿。

《2022年芯片与科学法案》使全球半导体产业从2018年-2022年期间,由中美+中间体局部外循环的竞争体制,转向未来的中、美两大阵营的内循环主导模式。

但大趋势之下,未必没有短期机会。

首先,仅英特尔一家公司希望申请的政府补贴,就占到了全部527亿美元中的五分之一;其次,美国若想实现晶圆制造环节的全部回流,就算不考虑用地、人工成本,每条晶圆厂产线动辄16个月以上的扩产时间,也将导致这项法案落地进度变得很慢。

若晶圆制造回流美国本土尚需时日,中国封测企业则仍有相当一段时间的缓冲,外加与AMD续签至2026年的协议,通富微电也还能享受几年“红利期”。

故而,短期内,市场对国产替代和外围打压之间的情绪博弈,不仅是对通富微电,也会是整个半导体板块的交易波动来源。

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  • 摩尔定律要被打破了?

    2022.09.19 15:50 via iphone
  • 当芯片摩尔定律接近极限,封测端的新解决路径——先进封装,被放到市场聚光灯下

    2022.09.19 15:48 via h5

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