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郑贯虹、郑苏晋、王博:我国集成电路产业发展与融资政策建议

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yin hang yu xin dai

当前,“中国芯”发展备受期待。芯片研发是集成电路的核心,芯片制造是集成电路的基础。本文基于集成电路特性,从存储器、模拟器件视角,结合资本市场,探讨我国集成电路产业融资问题。文章认为,美国等国家在集成电路领域对中国防范之心日益增强,我国集成电路要进入国际第一梯队,有效、精准的金融手段必不可少。

集成电路产业主要包括芯片的研发设计、制造、封装与测试三个环节。如果说集成电路的芯片研发设计是核心,那么芯片制造则是基础,大量的应用技术也源于芯片制造。

创新是一个国家的灵魂,对于集成电路产业更是如此,技术创新往往决定着某个产品的生死存亡,甚至颠覆某个细分产业。可以说,没有技术创新,就没有集成电路产业的发展,而伴随创新发展的则是高风险。风险投资发端源于美国硅谷,和其半导体的发展不无关系。集成电路产业是技术、资金密集型产业,伴随着长周期,甚至几十年的资本投入。随着集成电路产业进入成熟期,进入门槛越发提高;经过跨国企业近几年的整合,垄断市场格局形成,加之美国等地区对中国的日渐防范,我国集成电路产业发展之路更加不易。

全球存储器市场发展现状

存储器增长超预期

IC Insights的预测显示,2014年到2019年,集成电路的销售额增长率为4%左右,而存储器整体销售额的年均增长率超过9%。由于智能手机的普及、数据中心的增长, 2017年存储器的实际销售额增长超过45%,增长明显超预期,如图1所示。

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亚太为存储器需求主要区域

不同地区存储器市场状况不同。亚太是全球最大的存储器地区市场,占比达56.8%,市场销售额达到474.7亿美元,随着中国经济的持续加速,将来市场容量必将增大,市场占比一定继续扩大。

计算机,通信,消费电子产品是存储器最主要的应用领域,存储器市场在2015年销售额为835亿美元,计算领域仍然是第一大应用市场,占比超过43%;通信领域占比为36.3%,消费电子领域超过14%。智能手机,数据中心存储容量增加的需求推动存储器近年来爆发式增长,说明存储器在民用领域需求巨大。汽车,工业,军事用存储器占6.1%,而政府,军事用存储器仅占不到1%。

存储器产品具有高度资本密集性,市场呈现垄断格局

存储器产品支出是指存储器的开发设计费用、购置固定资产、无形资产以及晶圆制造,封装测试等费用支出之和,一直占据集成电路资本支出的主要部分,如图2所示,动态随机存储器和闪存两者占据了1/3的集成电路资本支出,再加上晶圆代工厂在产品线的投入,存储器是所有芯片类型中资本性支出最多的产品。

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目前,全球存储器被四家公司垄断,四家公司占据了全球92%的存储器市场,分别是三星、SK海力士、东芝、美光。其中三星的市场份额从2014年的36%上升至2017年的45%左右。

这种垄断格局经历了完全竞争、垄断竞争到寡头垄断的过程,90年有超过30家的存储器供应商活跃在市场上,而目前只有4家,韩国两家,日本一家,美国一家,这说明存储器产业存在明显的规模经济性。

全球模拟芯片市场状况

模拟芯片增长稳定

跟数字芯片相比,模拟芯片具有应用极其广泛、平均售价较低的特点。模拟芯片的市场波动幅度相对较小。从某种意义上来说,模拟芯片是全球半导体产业的晴雨表,代表了整个市场的发展状况。如图3所示,IC Sights的预测显示,2014年到2019年,模拟芯片的平均增长率为5%左右,而同期全球集成电路的增长率也为4%。

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对比图1和图3可知,2017年模拟芯片的销售额为552亿美元,存储器的销售额为916亿美元;模拟芯片的销售数量达到了1438亿颗,而存储器的销售数量为414亿颗。可以看出模拟芯片的售价远远低于存储器芯片。

亚太模拟芯片市场占比最高,潜力巨大

2017年亚太地区模拟芯片销售额占全球的60%,欧洲占17%,北美为18%,日本为15%。图4明确显示,亚太是全球最大的集成电路市场,即中国是全球最大的集成电路市场,也一定是最大的模拟芯片市场。

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模拟芯片供应商分散

从全球范围来看,欧美公司依然占据着全球模拟芯片的主要市场。但由于模拟芯片应用的分散性,没有一家公司能够主宰市场,全球最大模拟芯片供应商美国得州仪器(Texas Instruments)也只能达到18%左右的市场份额,其余没有一家能达到10%的份额,第二大供应商德国英飞凌占9%,据估计全球前十大模拟芯片供应商也只占据60%左右的市场份额。

就模拟芯片技术层面而言,模拟芯片面临的挑战与存储芯片不一样,存储芯片会以一种变通的方式沿着“摩尔定律”走下去,也许物理上不能实现“摩尔定律”的路线图,但芯片成本会持续降低。但模拟芯片技术的发展方向则与存储芯片有很大区别,以实验的次数、技术经验的积累为主;材料变化可以为模拟器件带来质的突破,比如硅晶圆、砷化镓晶圆、磷化铟晶圆、硅基SiGe、硅基氮化镓、碳化硅衬底等等的研发为模拟器件所特别看重。通常,模拟芯片供应商不会轻易转让多年积累的技术经验。

我国存储器市场融资特性

“大基金”撬动社会资本投资热潮

国家集成电路产业投资基金(简称“大基金”)成立3年多来,借助联合设立基金、股权投资等方式,对行业龙头企业进行投资,作为驱动本轮集成电路产业热潮的启动机,极大地推动了社会资本对该产业的投资热情。

2016年8月,合肥长鑫项目总投资72亿美元,兴建12英寸晶圆厂以发展19nm 内存(动态随机存储器)产品,未来完成后,预计最大月产将高达12.5万片规模。

2016年9月,长江存储宣布将投入240亿美元,与已并购飞索(Spansion)的赛普拉斯(Cypress)合作,切入32层和64层3D 闪存(NAND)技术。 长江存储计划的研发、制造基地在武汉、南京两地。目前长江存储的股权结构是“大基金”占25%、湖北集成电路产业投资基金和湖北投资集团占24%、紫光集团占51%。

2016年11月,福建晋华与台湾联华电子开展技术合作,投资56.5亿美元,在福建晋江建设12英寸的32纳米行业用内存(动态随机存储器)晶圆厂生产线。

民用存储器芯片需要大规模、长期的、承担高风险的投资

“大基金”成立至今,投资多在民用存储芯片。因其对成本极其敏感,对于工艺制程的开发速度要求很高,对追加投入的资本要求较多,需要持续运营来消化前期的巨大投入,并达到盈利。

民用存储器市场需求量尽管大,但其需求难以预测,变化巨大,风险非常高。

存储芯片在2013年、2014年连续两年20%以上增长,但其价格在2015年下半年暴跌,导致该年度存储器销售额同比下降3%,仅为780亿美元。即2015全球存储器市场同比萎缩3%,从2013、2014年的每年增长20%,到2015年下降3%,落差非常大。这种颓势一直延续到2016年上半年,但下半年开始,存储芯片价格异常坚挺,并持续到2016年底。但由于之前下跌过多, 2016年全球存储器市场同比继续下降1%。但在2017年,全球存储器市场又激增45%左右。

存储器业基本上的“规律”是盈利一年,亏损两年。

民用存储器芯片行业严重依赖大规模、长期的投资,国内资本应做好充分的心理准备。行业比较适合国开行贷款等长期资本的进入,可以投入十几年,二十年的长期项目。

三星从70年代中后期开始研发动态随机存储器,直到90年代末开始领先,为了保持领先优势,三星在经济萧条期依然制定巨额投资预算,投资规模远超竞争对手,以巩固其行业领导地位。三星在2009年-2011年间年进行又一轮大规模、总计超过250多亿美元的投资,形成了目前绝对优势,据Gartner估计,2017年三星的动态随机存储器占全球的45.8%,NAND闪存占37%。

行业用存储器适合中等规模、长期的、承担中低风险的投资

行业用存储器要求可靠性高,尽管需求量小,但需求非常稳定。它对基础材料,封装工艺技术要求更高,事关前沿科技水准,国家技术安全。适合中等规模、长期投入、风险相对小的资本进入,例如保险资金,基金等。比如,目前广泛应用在手机中的砷化镓(GsAs)射频功率放大器(PA),是美国国防高级研究计划局(DARPA)在80年代中期资助并启动的,但是大规模民用已到90年代末。投资机构可以考虑投入此类技术前沿的集成电路产品,此类产品通常技术领先,初期需求量不大,需求稳定,一旦应用到民用领域,有可能大规模替代原有产品,呈现爆发式增长。

我国模拟芯片市场融资特性

起步晚,规模小,无融资渠道

与数字芯片相比,模拟芯片有一个重要的特点是“杂”,种类繁多,多达上万种产品,小而散,单价低,被广泛地应用在各行各业。模拟芯片设计技术与经验积累密切相关,是一个长期的不断研发产品,摸索积累经验过程,与聪明才智不是强相关的。我国的模拟芯片技术积累非常少,比数字芯片更有差距,没有上规模的模拟芯片公司。

这和资金投入有关,几乎没有资本介入模拟芯片市场。我国上市的模拟芯片公司很少,如北京圣邦微和在中国台湾上市的杭州矽力杰。

模拟芯片适合中等规模、投资回收期相对较短的专项投资

在计算机市场,全球大多数主机板生产自我国台湾地区的公司,台湾地区的模拟芯片公司中已有十余家围绕着计算机市场需求在台湾上市;而国内的模拟芯片设计能力比台湾要低不少,产品集中在低端消费电子领域。

随着国内电子产品研发实力、设计能力、制造能力的增强,一些产品的设计和制造不断向以中国大陆为主的亚洲地区转移,因此大陆公司的市场份额逐步上升。比如通信市场中,华为无疑已是全球最大的通信设备制造商,中兴也排名前列。为华为、中兴提供模拟芯片的几乎都是欧美厂商。

面对我国需求最大,也是全球需求最大的通信市场,可以针对通信行业需求、设立支持功率器件(Power)产品的基金,因为功率器件就包括了上百种不同芯片;同理也可以设立信号变换器(Signal Conversion)产品、接口(Interface)产品的基金等等,模拟器件需要指向性较强的资金投入。

因为模拟芯片产品投入相对较小、产品价格低,风险小,所以模拟芯片的发展需要中等规模的、投资回收期相对较短(也不会少于5年)的资金支持,投资回收期依赖于芯片的应用类型,是用于通信行业、工业领域、或消费电子领域等等。

政策建议

直接收购策略受阻,必须依靠内生动力发展

目前,我国集成电路领域尚未实现重大突破,没有达成替代进口的目标,突出的问题之一是对产业层面的投入严重不足。《国家集成电路产业发展推进纲要》于2014年正式发布实施,其中的一大亮点是设立“国家集成电路产业投资基金”,弥补了此前我国集成电路产业发展中的投资短板。

集成电路行业从来就不是完全市场化的行业,国家的参与必不可少。在我国发展集成电路的过程中,当下的国际环境日趋复杂,具有更多不确定性。

2014年底,紫光集团尝试以230亿美元收购存储器制造商美国美光科技,2015年12月,被美国外资投资委员会(以下简称CFIUS)叫停。

2015年3月,金沙江创投牵头收购飞利旗下照明芯片、组件制造商Lumileds 80.1%的股份,交易价值约33亿美元。2016年1月,被CFIUS拒绝,并购未能获批。

2015年11月,华润集团旗下华润微电子和清芯华创投资联合提出收购要约,25亿美元收购美国仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)。2016年2月,仙童半导体拒绝此收购,原因是担心会被CFIUS否决。

2016年11月,中国背景私募股权基金(Canyon Bridge Fund Partners)13亿美元收购美国芯片制造商Lattice,CFIUS向美国总统建议暂停或阻止该并购。2017年9月,美国财政部发布声明称,美国总统特朗普下达行政指令叫停了收购Lattice的交易。

2017年4月,美国半导体测试设备商Xcerra同意以5.8亿美元,卖予中国官方背景的华芯投资管理公司旗下的Unic Capital Management(湖北鑫炎)。2018年2月, CFIUS阻止了该交易。

美国等国家和地区在集成电路领域对中国的防范之心日益增强,经常用瓦森纳协定来干扰,更增加了我国发展的难度。

目前的国际环境中,的确存在着对中国发展集成电路的猜疑、误读和指责。比如,美国政府发布的《确保美国在半导体领域的长期领导地位》报告中,中国积极成为全球芯片领域重要参与者的行为被指责将带来“威胁”。在特朗普政府启动的301条款中,半导体将成为其调查重点之一。

延长大基金投资期限

在过去的4年中,“大基金”带动了社会和地方的投资积极性,发挥了明显的撬动作用,初步缓解了集成电路产业发展中的投融资瓶颈,提升了行业发展的信心。

不过,“大基金”设立之初确定了投资期5年、回收期5年的规划。从目前看来,5年的投资期远远不够,我们目前处在追赶初期,而国外则是防范并加快发展阶段,我们必须延长投资期,例如大规模资本的投入,投资期15年以上。

投资布局从面覆盖向点突破转变

我们目前投资布局可以从“面覆盖”向“点突破”转变。尤其是事关国防安全的前沿微电子技术:宇航级SRAM、高速ADC(模数转换器)、毫米波中高频段芯片等;工业领域的关键芯片:比如高精度ΔΣADC,150℃汽车用控制器等等。对于消费电子类芯片企业,可以引导投资回收期要求相对短的财务投资者、私募等。

未来我国集成电路产业必将进入全新发展阶段,为实现跨越式发展,取得国际领先地位,精准、有效的金融手段不可或缺。

(郑贯虹为大唐半导体设计有限公司战略市场与规划部副总经理,郑苏晋为中央财经大学保险学院、中国精算研究院教授,王博为中央财经大学保险学院硕士研究生。本文编辑/丁开艳)

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