国产车规晶圆代工领跑者,芯联集成如何应对新的挑战和机遇?

科技   科技   2024-09-04 14:34   江苏  

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2024.09


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国产车规晶圆代工领导者


芯联集成市场地位,来源:与非研究院整理


 从市场地位来看,芯联集成凭借其在车规级IGBT、SiC MOSFET、BCD工艺技术、MEMS晶圆代工以及功率模块封装领域的领先技术在多个细分赛道取得了领先优势:


 在车规级IGBT领域,芯联集成凭借着其技术优势,逐步扩大市场份额,成为中国最大的生产基地之一。


 在SiC MOSFET市场,芯联集成稳居亚洲前列,率先在国内突破主驱用SiC MOSFET产品。2024年4月,芯联集成成功完成了8英寸SiC晶圆首批下线,预计2025年实现量产。


 在模拟IC领域,芯联集成建立了多个车规级技术平台,包括数模混合嵌入式控制芯片制造平台、高边智能开关芯片制造平台、高压BCD 120V平台及SOI BCD平台。


 在MEMS晶圆代工市场,芯联集成同样表现出色。根据赛迪顾问发布的《2020年中国MEMS制造白皮书》,芯联集成在营收能力、品牌知名度、制造能力和产品能力四个维度的综合评价中排名第一,是国内规模最大、技术最先进的MEMS晶圆代工厂。Yole发布的《2023年MEMS产业现状》报告也指出,芯联集成在全球主要MEMS晶圆代工厂中排名第五。


 在功率模块封装领域芯联集成同样具有竞争优势。根据NE时代发布的2024年上半年新能源乘用车功率模块装机量数据,芯联集成在国内排名第四,出货量超过59万套,同比增长超过五倍,市场占有率接近10%。


芯联集成的主要竞争对手包括中芯国际和华虹、晶合集成等,其中中芯国际、华虹公司是综合性晶圆代工厂商,而晶合集成、芯联集成目前看来仍以单一领域为主。

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芯联集成的成长历程


芯联集成成立于2018年3月9日,其前身中芯有限由越城基金、中芯控股和盛洋电器共同出资设立,最早主要从事MEMS和功率器件领域的晶圆代工及封装测试业务,逐步扩展到碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体的工艺研发。


根据芯联集成招股书来看,2021年中芯有限整体变更为股份有限公司,同年正式设立绍兴中芯集成电路制造股份有限公司。


从2028年到2022年,绍兴中芯集成持续重视技术研发,形成了市场-研发-生产的一体化体系。至2022年12月31日,公司拥有发明专利115项、实用新型专利86项,年产能从39.29万片增长至139.00万片。


2023年5月芯联集成成功登陆科创板,最高市值超过400亿元人民币,成为国内特色工艺代工领域的头部厂商。成立短短五年时间,就覆盖了超过90%的新能源汽车品牌和80%的市场份额。


芯联集成发展大事件,来源:与非研究院整理


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产品线布局及应用市场

芯联集成的产品线非常广,产品布局涵盖了多个技术领域,集中在功率半导体、传感信号链、数模混合高压模拟IC等方向,并广泛应用于新能源汽车、风光储和电网等工业控制领域及高端消费品市场。具体产品包括IGBT、MOSFET、MEMS、BCD(模拟IC)、SiC MOSFET、VCSEL等。

芯联集成产品线布局,来源:与非研究院整理


在新能源汽车领域,芯联集成已完成全面市场布局,产品覆盖汽车主驱和车身控制、BMS、OBC、电源管理和新能源充电等方面,并已实现大规模量产。在SiC MOSFET技术上,芯联集成取得显著进展,相关产品已进入规模量产阶段,成为蔚来、小鹏、比亚迪等车企的核心供应商。


在消费电子领域,芯联集成的超低压锂电池保护、MEMS麦克风、滤波器等产品线订单饱满,并已成为国内最大的MEMS制造基地之一,同时在高端麦克风和车载激光雷达等领域也有布局。

在新能源和工业控制领域,芯联集成推出了多款创新产品,如2.3kV大功率风电模块和光伏逆变T型模块,应用于光伏和储能系统中。此外,公司凭借高功率密度和高可靠性的功率半导体产品,与多家工业领域的头部企业展开了战略合作,满足了复杂应用环境中的高性能需求。


在家电市场,芯联集成推出的DIP26超小型智能功率模块,以微沟槽场截止RC-IGBT技术为核心,实现了更高的电流密度和更低的系统功耗。公司构建了从单管到智能功率模块(IPM)再到大功率模块(PIM)的产品矩阵,全面满足家电行业的多样化需求。


此外,芯联集成还积极拓展AI市场。过去三年,公司在AI方向累计投资超过20亿元,推进智能传感芯片和高效电源管理芯片平台在汽车智能化和机器人领域的应用,为其下一步发展带来长期增长动能。


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经营模式及供应链管理

据了解,芯联集成的经营模式基于传统的晶圆代工,但更进一步推出了“一站式系统代工”模式。这种模式不仅涵盖晶圆代工服务,还向上游扩展至芯片设计服务,并向下游延伸到模组封装,打破了传统半导体企业的垂直分工模式。这使得芯联集成既非单纯的IDM模式,也非单一代工厂,而是一个综合性的系统代工厂。


为实现产业链的生态布局,芯联集成与上下游合作伙伴共同投资成立了芯联动力,注册资本5亿元,深度绑定下游终端客户,并向上游产业链延伸。这种垂直整合策略帮助公司更好地控制成本、提高效率,并增强市场竞争力。同时,芯联集成重视自主研发和技术创新,建立了“市场-研发-生产”一体化体系,并组建了高素质的管理和研发团队,以快速响应市场需求和技术迭代。


在上下游供应链管理方面,芯联集成建立了完善的体系,包括研发能力、质量控制、生产经营、行业地位、产能规划及社会责任等多维度对供应商进行考评与管理。公司制定了严格的供应商准入机制、考核与评价机制,并在长期合作的基础上引入新供应商,确保供应链多元化发展。


通过国内外双循环机制,芯联集成累计完成了7000余个多元化项目,并通过与战略供应商的深度合作,确保了高质量和具备成本竞争力的方案。为了保障原材料供应的稳定性,公司采用间接采购与自行采购相结合的方式,与供应商签订长期供货协议。


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友商财务数据同比分析

芯联集成2021年到2024年Q1财务数据,来源:芯联集成2024半年报


2023年,芯联集成实现了53.24亿元的营业收入,同比增长15.59%。尤其是车载业务,收入同比大幅增长128.42%,营收占比从上一年的25.51%跃升至接近50%。从收入结构上看,晶圆代工业务依然是芯联集成的核心支柱,占总收入的91.07%,同比增长25.73%。模组封装收入虽然占比较小,但增长速度较快,同比增加32.89%。


然而受到消费电子市场下滑的影响,2023年高端消费领域业务收入同比下降,占比从45.62%下降至23.56%,归母净利润亏损19.58亿元,同比下降79.92%。从芯联集成2023年年报来看,亏损主要原因包括以下几个方面:


高额研发投入:芯联集成近年来持续加大研发投入,尤其是在新能源汽车、工业控制和高端消费电子等领域的研发支出,这些投入短期内难以完全转化为利润。


折旧与摊销:随着新产线的投产,公司折旧和摊销费用显著增加。这些成本虽然长期来看有助于提高生产能力和技术水平,但短期内对利润产生了较大压力。


市场大环境:全球宏观经济放缓以及半导体行业周期性波动,导致市场需求未达到预期,这也是公司利润下滑的一个重要因素。


根据最新发布的2024半年报,2024年上半年,芯联集成的营业收入达到28.80亿元,同比增长14.27%;归母净利润为-4.71亿元,同比减亏57.53%。尽管净利润仍为负值,但亏损幅度的显著收窄显示出公司在经营管理方面的显著进步。


2024年上半年,芯联集成经营性现金流的显著改善反映了市场需求的回暖和新产品的成功推出。EBITDA(息税折旧摊销前利润)同比增长178.45%,这主要归功于公司在生产管理、成本控制以及供应链优化方面的持续努力。通过与供应商的战略合作,有效降低了生产成本,并提升了整体盈利能力。


2024年上半年,芯联集成的车载领域表现继续强劲,新能源车业务板块营收贡献48%。特别是车载功率模块产品在欧洲市场获得多家知名车企的定点采购,进一步巩固了其在全球市场的地位。与此同时,工控应用领域的收入占比达到18%,显示出该领域需求的稳步增长。值得一提的事2024年上半年消费电子业务营收贡献34%,实现了营收同比增长107%。

2024年上半年友商财务数据分析,来源:与非研究院


根据目前三家已经发布2024年半年报的友商数据,芯联集成、中芯国际和华虹半导体展现出了截然不同的市场应对策略和财务结果。


 首先,芯联集成尽管面临净利润亏损近20亿元的挑战,但其在IGBT领域的市场地位稳固,出货量位居国内市场第一,表明其在关键技术领域的强大竞争力。EBITDA同比增长14.29%反映了其核心业务的稳健性。芯联集成需要持续优化成本结构以改善利润率。


 其次,中芯国际的财务表现则显示出其面临的市场压力。营业收入同比下降8.61%,净利润更是大幅下降60.25%,尽管如此,中芯国际依然保持了高达10.1%的研发投入占比,表明其对技术创新的重视。


 最后,华虹半导体通过无锡12英寸生产线的产能释放以及新产线的建设,展现了其在产能布局上的积极应对。尽管营业收入和净利润大幅下降,但这一策略有望在未来带来新的增长点。


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主要研发投入方向

根据历年年报来看,自成立以来,芯联集成始终坚持高强度的研发投入,约占每年销售收入的30%。


2024年上半年芯联集成研发投入达到8.69亿元,同比增长超过33%。主要投资方向包括AI服务器多相电源的0.18um BCD工艺产品、车载激光雷达和高端麦克风等关键技术领域。

这些投入不仅支持了公司在车载激光雷达、高端麦克风、碳化硅、模拟IC、车载功率等领域的领先地位,还为公司在未来市场竞争中提供了强有力的技术保障。



方向一:碳化硅技术

芯联集成在碳化硅(SiC)技术领域的投入始于2021年,并于2023年成功实现量产,成为国内首个将碳化硅技术应用于新能源汽车主驱系统的企业。这一突破性进展标志着芯联集成在高压功率半导体领域的技术能力达到了国际领先水平。


目前,芯联集成的SiC MOSFET产品已经广泛应用于新能源汽车的主驱逆变器和车载充电机(OBC)中。公司计划在2024年建成国内首条8英寸SiC MOSFET产线,这将进一步提升其在碳化硅领域的竞争力。根据2024年半年报数据,芯联集成的SiC MOSFET业务同比增长了300%,预计全年碳化硅业务营收将达到10亿元。



方向二:高压BCD工艺技术

高压BCD技术将双极型、CMOS和DMOS器件集成在同一芯片上,具有优异的过电流和快速开关能力,广泛应用于电源管理和模拟电路领域。通过该技术平台,芯联集成推出了高集成智能节点控制MCU和电源管理芯片平台。今年上半年,芯联集成应用于AI服务器多相电源的0.18um BCD 工艺产品成功量产,特别是公司面向数据中心服务器的55nm高效率电源管理芯片平台技术已获得客户重大项目定点。


得益于这一创新,芯联集成在竞争激烈的AI领域的深度布局已显成效。根据Omdia的预测,2027年全球服务器及计算中心市场规模将达50亿美元,进一步为芯联集成带来广阔的市场机遇。



方向三:集成方案与系统级开发能力

芯联集成拥有完善的集成方案工艺平台,能够为客户提供一站式系统代工解决方案,涵盖从芯片设计、制造到系统级封装的全流程服务。


这种一站式服务不仅帮助客户显著降低了产品开发和生产成本,还使得芯联集成能够更快地响应市场需求,推出满足特定应用需求的定制化产品。凭借这种灵活的服务模式,芯联集成在功率半导体、工业控制、消费电子等领域建立了广泛的客户基础,并且在这些市场中持续扩大其市场份额。



方向四:MEMS传感器技术

MEMS(微机电系统)传感器因其小型化、高精度和低功耗的特性,广泛应用于消费电子、汽车电子和工业控制领域。芯联集成的MEMS麦克风产品以其小体积和高性能得到了市场的广泛认可,并已实现大规模量产。此外,芯联集成还在车载MEMS传感器芯片制造领域保持了领先地位,其产品被广泛应用于汽车的安全系统、动力控制系统等关键部件中。

芯联集成主要研发方向,来源:与非研究院


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产能扩充计划

伴随着研发的持续投入,芯联集成也在积极扩充产能,特别是在SiC MOSFET、12英寸晶圆和模组封装领域的布局。据了解,芯联集成计划在2027年底前实现每月10万片12英寸晶圆的产能目标,这个目标彰显了其雄心壮志。



SiC MOSFET

自2021年起,芯联集成加大了SiC MOSFET芯片和模组封装技术的研发投入。到2023年,已成功实现车载主驱逆变器用SiC MOSFET器件和模块的量产。芯联集成计划在绍兴新增碳化硅(SiC)芯片制造项目,预计总投资达10亿元人民币。在2024年,公司计划将SiC MOSFET的生产能力扩展至每月1万片,较当前的5000片/月增长近一倍。


芯联集成还在建设国内首条8英寸SiC MOSFET产线,已于2024年4月完成工程批下线,计划在2025年实现量产,这将进一步增强其在新兴电力电子市场中的竞争力。



12英寸晶圆产能扩展

芯联集成在12英寸晶圆产能扩展方面也取得了重要进展。截至2024年,公司的12英寸晶圆产能已显著提升至每月3万片。这一扩展计划将进一步提升公司的竞争优势。



模组封装产线扩展

基于芯联集成一站式芯片系统代工服务的业务模式及客户需求,芯联集成于2023年初完成模组封装厂房、产线的同步建设并迅速实现规模量产,进一步增强了客户黏性。公司的功率模块出货量位居中国市场前列。据NE时代发布的2024年上半年中国乘用车功率模块装机量数据,芯联集成功率模块装机量已超59万套,增速同比超5倍,市场占有率接近10%,其中碳化硅模块装机量市场占有率接近7%。

芯联集成扩产计划,来源:与非研究院


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总结:挑战与机遇并存

自2018年成立以来,芯联集成快速发展为国内领先的半导体企业,尤其在新能源和智能化浪潮的推动下,取得了显著的市场成绩。但是,在快速成长中,芯联集成依旧面临市场竞争、技术研发、毛利率下滑和全球供应链管理等多重挑战。


市场竞争方面,随着国产替代加速,芯联集成在车规级半导体领域的市场份额扩大,2023年车载业务同比增长128.42%。然而,全球和国内竞争加剧,中芯国际、华虹半导体等扩产计划增加市场压力,未来芯片市场增速或放缓,价格战和技术升级的挑战愈发突出。


研发投入方面,2024年上半年芯联集成研发支出同比增长33%,带动了碳化硅(SiC)MOSFET和功率模组等技术突破,但高额的研发和折旧成本对盈利造成了压力。2023年折旧费用达34.51亿元,影响净利润,公司需在研发与运营成本之间找到平衡。与此同时,市场竞争导致芯片领域价格战频发,芯联集成毛利率下滑,亟需通过供应链优化和高附加值产品投入提升盈利能力。


积极的扩产布局固然有助于增加市场份额,但也加重了财务负担,尤其是在SiC MOSFET生产线的投资上,公司需应对扩产带来的折旧压力和资本回报率问题。


此外,全球供应链管理的不确定性增加,公司需通过灵活应对和深度合作确保关键零部件的稳定供应,同时应对全球贸易环境的变化。


尽管挑战很多,但从此次公开的半年报来看,芯联集成的三大核心业务——新能源车、消费电子和工业控制,均实现稳健增长。新能源车业务占公司收入的48%,得益于新能源汽车市场的增长,公司在该领域的领先地位更加巩固。AI技术推动了消费电子业务同比增长107%,占营收的34%。工控业务在高效能电源管理芯片和传感器技术的推动下,占比为18%。


其中,碳化硅业务成为增长亮点,SiC MOSFET业务同比增长300%,全年预期营收10亿元,芯联集成在主驱逆变器领域的量产出货量位居亚洲第一。同时,12英寸模拟IC平台量产推动了模拟IC业务的增长。


总的来看,压力与机遇并存,且通过精细化管理和与供应商合作,芯联集成进一步优化了成本结构、提升运营效率。展望未来,芯联集成将继续推进“技术+市场”双轮驱动策略,巩固其原有市场地位,有望在全球半导体行业中占据更重要的地位,成为引领新能源与智能化革命的重要力量。

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注:本文题图来自摄图网、作者自制、媒体公开资料、皆已授权。

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