作者：方正證券陳杭
通過覆盤近三年美國的三輪芯片封鎖，我們總結出中國半導體發展的三個階段：
第一輪封鎖：2019年5月限制華為終端的上游芯片供應商，目的是卡住芯片下游成品。
第二輪封鎖：2020年9月限制海思設計的上游晶圓代工鏈，目的是卡住芯片中游代工。
第三輪封鎖：2020年12月限制中芯國際上游半導體供應鏈，本質是卡住芯片上游設備。
我們看到美國的封鎖是順着產業鏈一直到最上游的底層供應鏈。
華為作為中國科技的豐碑，其產業鏈極為複雜。我們試圖從四個角度：應用、生態、芯片、穿透，層層遞進，逐步進階來理解華為，並藉此窺探國產半導體產業集羣的未來機遇。
應用視角看華為：成長飛輪上的華為
我們基於亞馬遜原始飛輪的核心思想，覆盤華為過去30年「起承轉合」的業務發展過程，率先提出華為作為中國乃至全球領先的無邊界擴張的科技巨頭，其業務擴張路徑同樣符合飛輪模型的底層算法。本節旨在通過借鑑該理論，從四個層次構建華為成長的飛輪模型，以應用的視角來探尋華為的業務軌跡和成長邊界。
（1）底層飛輪（起）：主要是指ToG的運營商業務。運營商業務是華為故事的起點，完成了原始積累，在經歷2G起步、3G追趕、4G同步後，並實現5G超越。公司的通信設備產品完整佈局基站接入網，傳輸網以及核心網絡全產業鏈。經過4G多年的積累，2017年華為首次超過愛立信成為全球最大電信設備運營商，2019年運營商業務收入2967億元。5G時代公司制定行業通信標準，搶佔先發優勢。華為的運營商業務是完成原始積累的業務，並通過研發不斷提高運營商業務地服務質量，形成正向循環，帶動飛輪的高速旋轉。
（2）第二層飛輪（承）：主要是指ToC的消費者業務。消費者業務以智能手機為核心硬件，向外輻射手機配件、個人電腦和平板電腦、可穿戴設備、智能家居產品等硬件終端，以及互聯網應用等，核心在於打造人的數字化與互聯化。華為消費者業務的成功同樣適用於我們提出的「4A」護城河理論，始於顏值：來自外觀極致設計和工藝；痴於交互：華為在光聲觸等人機交互領域逐漸成為創新的引領者；忠於生態：打造消費者業務全場景智慧化IoT生態系統；成於運營：全球視野下極致的供應鏈管理體系。華為致力於為消費者打造全場景、智慧化的極致體驗，進一步提高了客户滿意度。
（3）第三層飛輪（轉）：主要是指ToB的企業業務。企業級業務志在拓展萬億新藍海，華為基於在運營商業務中積累的能力，拓展ICT產業，2018年營收突破100億美元，年複合40%增長，中國區營收超過500億元，雲夥伴數量增長近1倍，在線用户增長15倍，在該領域已經遠超本土競爭對手。公司攜手上萬家公司合作共贏一起分享成功成果。通過「無處不在的聯接+數字平臺+無所不及的智能」，致力於做數字中國的底座。企業業務通過打造數字平臺為底層飛輪提供了有力支撐。
（4）第四層飛輪（合）：主要是指提供底層基礎設施的ToT業務。全棧+全場景芯片是華為2C、2B、2T業務的底層技術支持。1、麒麟是全球領先的國產SoC芯片，主要面向華為智能手機。2、昇騰AI芯片採用「達芬奇架構」，實現全場景覆蓋，同時為2C的消費類產品、2B的服務器、2T的IoT終端提供AI解決方案。3、鯤鵬芯片主要用於泰山系列服務器，為雲計算業務提供強大算力。4、5G芯片包括終端基帶芯片（巴龍系列）和基站核心芯片（天罡芯片）是數字世界的內核。華為To T業務聚焦構築全棧的平臺能力和端到端服務能力，並開展全方位生態合作，成為前三大飛輪正常運轉的有利支撐。
生態視角看華為：鯤鵬/鴻蒙生態
華為四大應用場景的實現源自於硬件與人的交互，而隱含在硬件與人之間的軟件起到了重要的聯結、優化作用。華為以服務器為窗口，以鯤鵬芯片為基石，將產業版圖擴展到虛擬化、大數據平臺、存儲、數據庫、中間件、雲服務、管理服務等軟件場景，塑造了宏大的鯤鵬生態體系。
開發者是鯤鵬生態持續擴張的核心動力，華為「基礎軟件」方向的發展為開發者賦能。華為推出CloudIDE助力開發者部署鯤鵬雲原生應用，向開發者提供按需配置、快速獲取的工作空間，幫助開發者者掌握軟件遷移、編譯構建和系統優化的能力等。華為打造面向B端的開源操作系統openEuler，奠定了鯤鵬軟件生態的基礎平臺。
基於CloudIDE開發平臺和openEuler操作系統，華為與優質合作伙伴不斷對鯤鵬生態增磚添瓦，與用友網絡、金蝶國際合作聚焦於ERP領域的發展，與中國軟件、太極股份合作推動數據庫建設，與東方通、普元信息等合作着力於中間件發展，與金山辦公、萬興科技合作推進辦公軟件領域國產化發展等。
鴻蒙生態潛力巨大，HMS助力華為乘風破浪。在鯤鵬生態茁壯發展的當下，華為也在逐步構建消費電子領域的鴻蒙生態。在消費電子場景下，華為構建面向C端的「鴻蒙生態」，並通過HMS搭起應用APP與鴻蒙OS之間的橋樑。就像GMS為Android生態保駕護航一樣，華為的「鴻蒙」也需要HMS為其優化與第三方APP的交互來提升用户的使用體驗，從而助力華為海外市場的持續拓展。
芯片視角看華為：芯片自主設計的進階
華為生態的基石來自於芯片支持。硬件設施需要芯片控制其功能的實現，軟件需要依照芯片架構確定其開發方式，芯片是華為生態實現的底層基礎。從應用場景到底層芯片，華為完成了「終端-生態-芯片」的產業佈局。
在ToG場景，華為對終端基帶芯片（巴龍系列）和基站核心芯片（天罡芯片）持續迭代，抓住5G基建帶來的歷史機遇。
在ToC場景，華為麒麟是全球領先的國產SoC芯片，以智能手機為核心窗口，向外輻射手機配件、個人電腦和平板電腦、可穿戴設備、智能家居產品等硬件終端，以及互聯網應用等。
在To B場景，華為鯤鵬芯片奠基了openEuler生態，服務於服務器場景，主要用於泰山系列服務器，為雲計算業務提供強大算力。
在ToT場景，華為升騰AI芯片採用「達芬奇架構」，實現全場景覆蓋，同時為2C的消費類產品、2B的服務器、2T的IoT終端提供AI解決方案。並且，華為還有專注於家庭場景的凌霄系列芯片，專注於視頻編解碼的IPSoC芯片等。
作為中國自主芯片研發的代表企業，華為的芯片開發代表了中國該領域的最高水平，是中國擺脱芯片技術依賴的強大支撐。然而，芯片設計並不是一蹴而就，華為在芯片架構和EDA軟件方面也需要依賴其他廠商的技術支持。華為的芯片設計需要ARM的IP核授權，需要Synopsys、Cadence、Mentor三家高端EDA軟件工具，即使有部分國產預備廠商，但先進製程仍難以滿足需求。
穿透視角看華為：正在崛起的中國半導體產業
華為海思的芯片經過20多年的發展已經在眾多領域達到世界頂級水平，芯片設計作為產業鏈的一環，還需要來自臺積電製造代工環節的支持，而支撐整個製造代工環節的關鍵一環則是半導體六大核心設備（光刻機、刻蝕設備、鍍膜設備、檢測設備、清洗設備、離子注入機等）。
把華為半導體元器件分為五大板塊（SOC芯片、面板、存儲芯片、CIS、通信射頻芯片），通過對每一細分板塊產業鏈進行穿透式分析，我們認為在產業鏈一體化協作體系下，設備、製造、材料等三大國產半導體公司集羣將迎來歷史性機遇。
對於SOC芯片，以麒麟990系列為例。目前，全球EDA工具市場基本被Synopsys、Cadence、Mentor等三巨頭瓜分，這就導致了國內集成電路設計公司幾乎100%採用國外的EDA工具。代工環節支撐麒麟系列生產的主要為臺積電，其當前產線上半導體六大設備主要為：光刻機（ASML、佳能、尼康）、刻蝕設備（應用材料、泛林）、沉積設備（應用材料）、檢測設備（科磊半導體、泰瑞達）、清洗設備（科磊半導體）、離子注入機(Axcelis)等。
對於面板，以OLED為例，其生產廠家主要為三星、京東方，但其產線上的尖端設備多為國外進口設備。LTPS-AMOLED工藝流程融合顯示面板行業的諸多尖端技術，尤其是TFT陣列和Cell成盒兩段工藝，包含眾多複雜工藝，關鍵設備基本由美國、日本、韓國企業所壟斷。蒸鍍是OLED的核心，全球蒸鍍機（尤其蒸鍍封裝一體機）生產幾乎被Canon Tokki獨佔。美國Coherent公司更是在AMOLED技術前段核心製程工藝擁有絕對領先優勢的LTPS退火的線束準分子激光系統供應商。在面板材料方面，玻璃基板的生產也長期以來由美國的康寧（Corning），日本的旭硝子（AsahiGlass）所壟斷，其中康寧的市場份額接近50%。
對於存儲芯片，存儲芯片作為半導體產業鏈的最大下游，在整個集成電路市場中佔比最高，市場集中度也最高。全球存儲芯片市場份額基本由前三巨頭壟斷（三星、美光、海力士）。存儲芯片的生產設備與SOC芯片類似，主要為光刻機（ASML、佳能、尼康），刻蝕設備（應用材料、泛林）、沉積設備（應用材料）、檢測設備（科磊半導體、泰瑞達）、清洗設備（科磊半導體）、離子注入機(Axcelis)等。
對於CIS，在供應商市佔率分佈方面，Sony與三星仍是全球最主要的CIS元件供應商，兩家公司聯手共計近七成市佔率。豪威科技作為中國國內CIS元件的知名廠商，生產CIS元件的代工廠有中芯國際、臺積電、華虹、華力等，以上代工廠產線上的核心設備包括：刻蝕設備（應用材料、泛林）、沉積設備（應用材料）、清洗設備（科磊半導體）等。
對於射頻前端，射頻前端模組主要由射頻開關、LNA、PA、濾波器、雙工器五部分構成，其中，高端濾波器和PA被國際巨頭壟斷。濾波器主要有SAW和BAW兩大類，在SAW濾波器市場中，前五大廠商（Murata、TDK、TAIYOYUDEN、Skyworks、Qorvo）佔據了95%的全球市場，而BAW濾波器市場基本被Broadcom所壟斷。全球PA市場絕大部分份額也是被Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata佔據，合計市場份額為96%。由於模擬器件對工藝要求較高但對製程要求較低，目前全球射頻器件龍頭廠商大多采用IDM模式，而國內射頻器件廠商則以Fabless為主。國內主要射頻代工廠商三安集成核心設備主要包括：刻蝕設備（應用材料、泛林）、沉積設備（應用材料）、清洗設備（科磊半導體）等。
通過對各個半導體元器件的拆分來看，華為已經在其領域做到了極致，但是半導體產業鏈不可能由一家公司完全承擔，當今世界已經形成一體化協作體系，這個體系不應也不可逆轉，但也需要國產半導體供應鏈的共同努力建立完備生態。半導體行業作為全球化分工的行業，未來必將面對產業鏈的共同發展。站在智能世界的入口，半導體產業的機會將遠大於競爭！
為了應對這種生存環境的鉅變，中國半導體工業也進行了三輪大級別的調整：
第一個階段：終端廠帶動上游設計和封測。
我們將半導體分為上中下游，其中最下游的就是fabless和封測，芯片下游與終端廠（手機、電腦等）直接綁定，所以我們看到2019年華為被美國列入實體清單後，將相當部分的芯片訂單轉移到國內「備胎」供應鏈，直接顯著推動了國產芯片設計（模擬、數字、射頻、存儲）和封測公司收入、業績的加速增長。除了採購國產供應鏈，華為海思依據其多年深厚的專利積累和研發，在芯片設計的多個領域都做到了世界一流水平，整個芯片設計行業因為外部壓力引來了一次大級別的拉動，這是2019年開啟的A股半導體牛市背後的原因。
第二個階段：fabless帶動上游晶圓代工廠。
由於全球所有晶圓廠包括臺積電都採用了大量美國技術（半導體設備、材料、EDA/IP），美國對華為的第二輪實體清單限制直接針對Fab代工，此時中國半導體產業的主要矛盾已經從缺少芯片成品，到缺少芯片代工。在海外Fab廠不能為華為海思提供晶圓代工後，國產晶圓廠成為替代必選方案，中芯國際經過多年的發展，在國產fabless巨頭的通力配合下，已經在2020年量產了14nmFinFET工藝，並向N+1節點過渡，這是中國集成電路行業歷史性突破，成為全球第三家FinFET fab成員，代表了工藝調校方面的階段性突破，也為國產成熟工藝fab廠提供了經驗。
第三個階段：晶圓廠帶動上游設備和材料。
在FinFET工藝陸續突破之際，2020年末美國新一輪實體清單直接指向了fab中芯國際，因為半導體設備是晶圓廠的底盤，而美系設備商大約佔據了一條fab產線的50%份額（PVD、刻蝕機、CVD、Imp、Clean、Furnace），AMAT、LAM、KLAC都是全球壟斷級別的設備巨頭，在先進節點工藝上依舊無可替代。但是在成熟工藝節點，國產和日本設備可以實現相當程度的替代，當下擺在中國半導體工業主要矛盾已經不是缺少工藝，而是缺少半導體設備和材料。由於歐洲ASML的DUV光刻機（.13um -7nm）一直無阻礙供應中國，所以未來中國半導體工業的核心矛盾就是從根技術（半導體設備、材料）上補短板，實現真正的供應鏈安全。
在國產替代+週期復甦的雙重驅動下，看好設備、製造、材料等三大國產半導體公司集羣將迎來歷史性機遇。
基於此，未來中國半導體將走向成熟工藝、走向雙循環、走向根技術
1、由單純追求先進工藝-> 迴歸成熟工藝 （「新55nm」遠大於「舊7nm」）
2、由外循環-> 內外雙循環（去A化，而不是國產化）
3、補短板由幹技術-> 根技術（設計、製造其實不是根技術）
我們重申推薦半導體的三個層次，建議關注：
1、缺芯片設計：韋爾股份、卓勝微、晶晨股份、聖邦股份、滙頂科技、兆易創新、瀾起科技、紫光展鋭、恆玄科技、芯原股份、思瑞浦
2、缺代工封測：中芯國際、華潤微、華虹半導體、聞泰科技、長電科技、深科技、晶方科技、華天科技、通富微電、士蘭微、揚傑科技、捷捷微電
3、缺設備材料：北方華創、中微公司、華峯測控、屹唐半導體、至純科技、芯源微、萬業企業、盛美半導體、精測電子、中環股份、立昂微、安集科技、江豐電子、滬硅產業、雅克科技、神工股份
風險提示：中美貿易摩擦加劇引發新一輪封鎖；半導體下游需求不及預期；產品研發和工藝推進不及預期
編輯/Anita