手机芯片行业研究报告

1金地毯手机芯片行业研究报告...............................................................................................2摘要：...................................................................................................................................21.手机芯片行业的定义........................................................................................................21.1行业格局现状.............................................................................................................31.1.1芯片架构设计——ARM一家独大................................................................31.1.2逻辑、电路、图形设计——群雄并起..........................................................41.1.3晶圆制造——台积电一家独大，国内落后甚远..........................................51.1.4封装测试——国内不落下风，有望进一步增强.........................................61.2商业模式——IDM与垂直分工...............................................................................72.手机芯片的发展现状........................................................................................................82.1行业进入成熟期，淘汰赛越发激烈.........................................................................82.2换机需求仍然保存，手机芯片仍然保持增长.........................................................92.3芯片制造产能紧张，国内份额持续增长.................................................................92.4国内下游终端设备公司打造自研芯片，垂直整合产业链.....................................92.5第三世界国家发展迅速，成为新的快速增长点...................................................102.6市场结构发生变化...................................................................................................112.728纳米工艺长时间保持主流..................................................................................113手机芯片的发展前景.........................................................................................................144手机芯片的投资机会..........................................................................................................14（1）晶圆制造...................................................................................................................14（2）虚拟IDM产业链整合.......................................................................................162金地毯手机芯片行业研究报告摘要：在手机芯片行业按照生产工序可以分为芯片架构，芯片设计，晶圆制造，封装测试四个领域，每个领域的市场格局各不相同。在手机芯片行业中，两种商业模式IDM与垂直代工并存。目前，国内手机芯片行业已经进入成熟期，但由于消费升级以及海外市场的扩张，手机芯片行业仍能保持增长。由于先进制程的换代，手机芯片代工产能变得紧张，给了国内厂商更多机会。在成熟期的背景下，市场结构发生变化，行业下游终端厂商开始打造自研芯片整合资源。在制程工艺技术方面，28纳米将长时间保持主流。在将来的5G时代，手机芯片将会不断发展。结合行业背景以及国家产业大基金，金地毯建议重点关注晶圆制造以及虚拟IDM产业整合两个领域作为投资重点。1.手机芯片行业的定义芯片（chip）是集成电路的载体，由硅晶圆切割而成，负责电子设备中存储与运算的功能，是电子产品的大脑。目前市场上主流的手机芯片大体上由4个基本部分组成：（1）基带处理芯片（BP）。负责通信过程中数字信号（在手机内部的电路中传输）与模拟信号（声音）之间的转换，是通信技术中最复杂的部分之一。（2）射频芯片（RF）。负责基带信号与射频信号（电磁波）之间的接收与发射。（3）中央处理单元（CPU）负责命令的执行，运行所有与用户交互的软件或应用。其性能直接决定了手机软件的运行速度。（4）图像处理芯片（GPU）负责图像的处理与显示，其性能决定了游戏与视频播放的速度与画面质量。此外，手机中其他功能也会有对应的应用处理芯片（AP），例如：指纹识别，图像处理，加速度测量等等。手机芯片行业按照产品流程，可以分为四大领域：IC设计，晶圆制造以及封装测试。在后三个环节，设备以及材料费用构成成了主要部分。晶圆制造消耗了绝大数的制造成本。2015年晶圆制造所需设备费用为287.8亿美元，占芯片制造全部设备费用的79%。31.1行业格局现状1.1.1芯片架构设计——ARM一家独大目前全球共有三家公司从事芯片架构设计以及指令集研发，分别是ARM，Intel，Mips公司。而市场占有率最大的是ARM公司，凭借着其ARM简单指令集的低成本，低能耗的特点，几乎全部占领了手机芯片市场。2015年ARM公司全年营收达到14.89亿美元。根据ARM2015年财报显示，截止到2015年全球包括高通、三星、联发科等在内的全球1384家移动芯片制造商都采用了ARM的架构，全球有超过85%的智能手机以及移动PC端都在使用ARM的处理器。2016年第一季度，ARM实现营收3.98亿美元，利润增长14%至1.98亿美元，预期2016年全年营收可达到16.5亿美元。与之相比，国内公司在这一领域的占有率不足3%。故在该领域主要介绍ARM公司。ARM公司本身并不做芯片的设计以及制造，它主要通过向下游芯片设计商授权芯片指令集以及架构的知识产权以收取少量专利费用。其授权模式79%9%7%5%2015年半导体设备支出分布晶圆制造测试封装其他前端设备785913.21117.81292.61488.61650020040060080010001200140016001800201120122013201420152016ARM公司全年营收全年营收(billiondollar)4主要有两种：其一是ARM指令集授权。指令集是存储在CPU内部的中央处理器命令集合，对CPU运算进行指导和优化的硬程序。苹果、高通等公司通过ARM的授权实现了自主研发的芯片架构Swift以及Krait；另一种授权模式则被更多的下游手机处理器厂商采用，即是CPU内核设计方案授权。华为，联发科（MTK）等芯片厂商在此基础上添加应用处理系统（AP）即可设计出完整的SoC系统。简单的说：架构即是框架、构图。标示着芯片内部的结构和各部分是如何协调工作的，其指令集，简单的说就是芯片指挥说的话（命令）。架构一直是手机芯片设计的底层，尽管利润不是最高，但在行业中的地位却最重要，因为在指令集和授权架构的基础上，下游手机中央处理器厂商才能构建自己的芯片设计方案。不像多数芯片厂商直接去生产芯片，ARM是通过制定芯片规则来生存，这种独特的商业模式既成就了ARM在移动互联网时代的垄断地位，又给其带来了丰厚又稳定的盈利收入。1.1.2逻辑、电路、图形设计——群雄并起对于手机芯片行业，技术、资金、规模是其发展的三大要素，这已经在PC芯片领域得到了印证：当初AMD与Intel在芯片技术方面不分伯仲，各有千秋，但正是在资金和规模上的短板，使其在竞争中一步一步落后，只能屈居行业第二，只占有近20%的市场，而Intel占据了近七成市场。在现在的移动端芯片领域，高通就是移动端的Intel，真正同时具备了技术、规模、资金的三个要素。技术上，高通在与手机芯片功能密切相关的应用处理器、与通信质量相关的基带芯片以及SoC系统集成能力都有着其他对手难以企及的巨大优势；在规模上，高通的基带芯片以及应用处理器芯片的市场份额和营收都排在首位且遥遥领先第二位的联发科。专利授权业务和手机芯片业务是高通的两大支柱性收入来源。这个从1989年开始积累CDMA专利和技术的公司，曾在2015年前连续5年保持着20%以上的营收增幅。靠着专利壁垒和绝对的技术领先，高通牢牢霸住无线芯片商第一的宝座，并远远甩开了包括英特尔在内的几乎所有竞争对手。高通的芯片价格几乎是联发科最高端芯片的一倍以上。在处理器品牌方面，高通对于市场有着绝对的统治力，基本市场一半的手机都采用的是高通的芯片。2016年上半年，高通芯片占据了芯片市场近半壁河山（49.27%）。从2G时代起，MTK便以其独特的TurnKey（交钥匙）模式养活了华北一大批山寨厂家，联发科为下游手机厂商提供一整套从基带通信模块到应用处理器模块的芯片解决方案，手机厂商只需要将芯片组装到电路板上就可以制造出一部手机。低廉的成本以及快速的组装速度，使得联发科在功能机时代飞速发展，一举成为全球第二大芯片供应商。从那时起，高通芯片占据高端芯片市场，联发科芯片占据中低端市场的市场格局就已经形成并延续至今。进入3G时代以后高通发布了QRD平台模式，QRD包含了预测试、预集成、预优化和预验证的硬件元器件(内存、感应器、触摸屏、摄像头、显示屏、射频等)和软件元器件，与TurnKey不同的是，高通将QRD模式覆盖到了高、中、低端，但现阶段因为成本的原因，QRD模式还无法与TurnKey直接抗衡。但可以预见，联发科在将来仍然会受到高通QRD模式的进一步冲击。国内芯片设计的龙头企业则是紫光集团以及华为海思。2014年，紫光集团集成电路业务销售收入超过90亿元，旗下展讯通信和锐迪科微电子在移5动通信芯片领域分列第一位和第二位。2015年，紫光集团旗下的芯片设计企业展讯和锐迪科当年在全球卖出了6.5亿套芯片，年增长率达到20%，全球市场占有率达到27%，在移动芯片设计领域稳居世界第三。经过多年的投入，海思也取得了傲人的成绩，2014年收入为26.5亿美元，到2015这个数字则上升到31.2亿美元。2016年海思芯片的芯片将达到9000万颗。2016年上半年，海思芯片占安卓手机市