1.1 8 寸晶圆特色代工龙头，12 寸晶圆稳步推进
国内 8 寸晶圆代工龙头。华虹半导体成立于 2005 年，2014 年 10 月港 股上市代码 1347.HK，公司是国内大陆最大的8英寸晶圆厂，产能约 17.8 万片/月，也是全球具有領先地位的 200mm 純晶圓代工厂，由于 200mm 半导体代工公司的竞争力在于拥有特种晶圆工艺，公司工艺技术覆盖 1 微米-90 纳米各节点，技术组合包括嵌入式非易失性存储器、功率器件、 RFCMOS、MCU、模拟及混合信号、电源管理及 MEMS 等若干其他先 进工艺技术，是具有一定竞争力的先进工艺平台。
12 寸晶圆厂 20 年投产打开成长新空间。公司客户包括集成器件制造商 系统及 fabless 半导体公司，生产的半导体被植入不同市场包括电子消 费品、通讯、计算机、工业及汽车等多种产品中，公司利用自身的专有 工艺及技术，为多元化的客户制造其设计规格的半导体，鉴于公司 8 寸 产线产能利用率 2020Q4 超 99%，2021Q1 超 104%且居高不下以及未 来面对 IOT、物联网新需求，公司 2021 年无锡晶圆厂 12 寸产线产能继 续加大投产，根据公司公告，5 月份无锡 12 寸最新产能为 4.8 万片/月， 预计年底产能稳步到 6.5 万片/月，将带来更为广泛的产品应用和成长空 间。
1.2 实际控制人为国资委，大基金入股+地方政府增添发展信心
实际控制人为上海国资委。公司目前为华虹集团旗下唯一上市公司，华 虹集团通过子公司上海华虹国际有限公司持股 27%（截止到 2020 年 12 月 31 日），而华虹集团目前的股东为上海联合投资、中国电子信息产业 集团、上海金桥集团等，股东均为上海国资委直接管理的国有企业。
大基金入股+地方政府增添发展信心。2017 年 8 月 2 日，华虹宏力、无 锡市政府及国家集成电路产业投资基金（简称大基金）签约，在无锡建 设 12 英寸晶圆厂一座，项目总投资 25 亿美元（各出资 1/3），我们认为 无锡政府、大基金的参与有助于加大公司在 12 寸的建设进度以及通过 政府补贴帮助前期渡过利润亏损期。另外 2018 年 1 月 3 日，华虹半导 体发布公告称，与国家集成电路产业投资基金股份有限公司签订了认购 协议，拟向大基金发行约 4 亿美元从而大基金成为主要股东，根据港交 所最新资料显示，2021 年 6 月 30 日，国家集成电路产业投资基金股份 有限公司持有华虹半导体的股份占比最新为 16.92%。我们认为公司绑定 大基金、无锡政府等将有助于无锡产线效益的加速释放。
1.3 需求饱满，营收和净利润触底反弹开启高成长
布局智能卡、功率半导体等景气行业，12 寸产能占比逐渐加大。公司业 务覆盖分立器件、嵌入式非易失性存储器、逻辑及射频、模拟及电源管 理、独立非易失性存储器等代工，根据 2021 年半年报，对应销售占比 分别为 34.6%、29.9%、16.5%、13.6%、5.3%等比例，其中分立器件、 嵌入式非易失性存储器合计占比 65.5%，如具体下游应用包括通用 MOSFET、IGBT、超级結产品以及身份证、银行卡、社保卡、MCU、 等且均为高景气行业。此外，逻辑及射频业务、模拟及电源管理业务增 长迅速，根据 2021 年半年报，逻辑与射频和模拟及电源管理营收分别 增长 113%和 49%。
NOR flash、CIS 等带来制程比例提高。从制程角度，根据公司二季度 报告，公司第一大制程为 0.35um 及以上营收占比 43.9%，主要是用 MOSFET、超级结、IGBT 及 LED 照明产品等，其余制程重点关注 55nm 及 65nm 营收占比 8.8%，但同比增加 3241%、主要得益于 NOR flash、CIS 及逻辑产品的需求增加；90nm 及 95nm 制程营收同比增加 127%，主要得 益于 CIS、其他电源管理、MCU 及智能卡芯片的需求增加，另外 0.25um 制程营收同比增加 74%，主要得益于逻辑产品的需求增加。
“8+12 寸”产能利用率提升叠加涨价，营收和利润开启高速成长。复 盘公司发展，公司2016年-2020年以来营收和业绩复合增速分别为7.6% 和-7%，其中营收保持稳定增长，主要公司 8 寸工厂受下游国内外设计 厂商成长稳定发展，业绩复合增速下降，主要是公司之前扩产无锡华虹 折旧影响，根据公司最新 2021 年半年报数据，公司收入创下新高，达 到 6.51 亿美元，同比增长 52.0%，主要受益于付运晶圆增加以及 ASP 的上涨，如公司 Q2 季度 8 寸晶圆产能利用率为 112%环比继续提升 7.7 个百分点，归属于母公司净利润为 7710 万美元，同比增长 102.3%，主 要受益于营收高增长以及无锡折旧减少叠加涨价和规模效应下带动的毛 利率的提升，如公司 2021 年 Q2 季度 8 寸毛利率为 31.6%，同比增加 3.9 个百分点，12 寸晶圆毛利率为 3.3%，同比提高 16 个百分点。
2.1 8 寸产线下游应用以模拟、功率等特色领域为主
8 英寸和 12 英寸晶圆是主流配置，其中 12 寸主要成长动力来自于存储 和逻辑芯片，而 8 英寸晶圆的下游需求主要来自于电源管理芯片、CMOS 图像传感芯片、指纹识别芯片、显示驱动 IC、射频芯片以及功率器件等 领域。 8 英寸晶圆产能紧缺的情况其实在 2018、2019 年就已出现，主 要是手机多摄像头、指纹等带动 CMOS 图像传感器、指纹识别芯片等需 求提升。到 2020 年，5G 手机、汽车、物联网等渗透率快速提升，使得 功率、电源管理、功率器件等需求大增，再加上“疫情”驱动在家办公、 在线教育等需求增加，使得笔记本、平板等电子产品需求增长，从而拉 动驱动 IC 芯片、分离式元件及其他半导体元件需求增长。根据 TMR 预 测 2018-2026 电源管理芯片年均复合增长率为 10.69%，Yole 预测 2018-2022 年功率半导体市场规模年复合增长率分别为 4.1%。下文我们 从需求端和供给端 2 方面重点分析。
2.2 需求端：四大需求驱动特色工艺需求旺盛
需求 1：模拟芯片的元年从 2019 年开始
国内模拟芯片市场2000多亿，行业处于上升发展期。根据wind数据，2008 年到2020年全球模拟数字芯片销售额从356.4亿美元增长到556.6亿美 元，年复合增速为3.79%，其中2020年全球模拟芯片市场全年实现销售收 入556.6亿美元，同比增长3.19%。回顾国内模拟芯片发展，2014年随着 世界经济复苏带动了整机出口的回暖，我国的模拟集成电路市场呈现平稳增长态势。受智能手机市场影响，模拟芯片市场需求周期性明显。根 据头豹研究院数据，2019年，中国模拟芯片市场规模为2,158.0亿元，同 比下降5.9%。受全球疫情影响，2020年模拟芯片市场需求量预计呈下滑 趋势。2020至2024年，中国模拟芯片市场预计将迎来上升周期，2024年 市场规模将达到2,618.2亿元，复合增长5.4%。
细分构成：消费电子占比半壁江山，新能源汽车增长迅速。模拟芯片用 途广泛，产品应用涉及移动通信、工业控制、汽车电子、网络设备、消 费类电子、智能家电等众多领域；从应用结构来看，根据WSTS数据，2018 年移动与消费电子领域占比51%；随着可穿戴和5G手机的不断渗透以及新 能源汽车的发展，应用于消费电子与汽车领域的电源管理IC有望持续提 升。另外随着智能家居、可穿戴设备、智能医疗电子等产品智能化水平 提升，各类新兴消费电子产品对于模拟集成电路的需求也在不断攀升。 此外，新能源汽车快速渗透，也带动模拟集成电路产品的需求量近年实 现快速增长。
我们重点介绍下消费电子领域的应用和市场
消费电子：手机是电源管理芯片重要的应用领域之一，由于手机各 模块元器件正常工作适用的电压、电流不同，需要电源管理芯片提 供电源转换、调节、开关、防护等各类解决方案。另外随着手机在 日常生活中使用的场景、频次增多，其功能日益复杂、性能持续提 升并要求更高的安全性，下游手机品牌客户对电源转换和防护等级 等使用数量、密度等各个方面提出了更高要求。
随着手机功能复杂性的增加以及安全等级的提高，对电源管理芯 片带来更多的增加。
（1）、智能手机功能复杂化及性能提升，电源转换类芯片的市场 需求有所增加。近年随着功能复杂化及性能提升，手机电路系统模 块相应增加。为实现不同模块协同供电和电源管理，手机对转换类 电源管理芯片需求出现上升趋势。以手机摄像功能为例，随着消费 者拍摄需求增加，除提升像素外，手机企业还在主摄基础上增加景 深镜头、微距镜头、广角镜头等来提升拍摄性能，使得摄像头数量 有所增长。根据IDC及前瞻产业研究院统计，2019年手机搭载摄像 头颗数达3.21颗/台。主流手机厂商的旗舰产品已配置3~4颗摄像 头，部分产品已增至五颗。手机摄像头数量持续增加，使得应用于 摄像头中的LDO等芯片市场需求也相应增长。
（2）、手机电池安全需求的增加推动了电源防护类芯片的需求增 加。在手机设计过程中，需充分考虑内部电路各模块的安全防护， 确保产品使用过程中的安全可靠。近年来，手机电池安全需求的增 加推动了过压防护、过流防护等电源防护类产品市场需求的增长。
（3）、5G技术发展将为电源管理芯片带来广阔的市场空间。随着 5G技术的发展，手机交互功能进一步增多，各功能模块对电源要求 与3G、4G手机有所区别，对手机电源管理芯片的噪声水平、功耗等 性能提出了更高要求。如一台3G手机只需要2颗电源管理IC，一台 4G智能手机则需要4-6颗。例如三星Galaxy S10+中有6个独立的电 源管理芯片，其中3个专门用于摄像头和显示屏。随着5G手机模块 功能复杂化，一台5G智能手机目前需要至少8-10颗电源管理IC，部 分手机甚至多达10-15颗。用于管理摄像头、显示器、RF和整体电 路。5G单机用量相比较4G手机多出了50%的用量。另外，快充基本 成为中高端旗舰手机的标配，并且有向低端化产品延申的趋势。 具备快充功能的产品，手机端和充电器端均需装载快充芯片，一般 包含电源主控IC、快充协议控制IC以及同步整流控制IC，配置快充
功能的手机，一个快充头又增加了3颗电源管理IC用量，预测2023 年仅全球智能手机市场所需电源管理芯片数量就高达226亿颗。
需求 2：功率半导体 MOS&IGBT 的国产替代从 2020 年开始
分立器件介绍：集成电路是将多个电阻，电容，晶体管等分立元件或集 成电路集成在一起，实现某种功能的电路，而分立元件是与集成电路相 对而言的，一般指普通的电阻、电容、二极管、三极管、双极型功率晶 体管（GTR）、晶闸管（可控硅）、场效应晶体管（结型场效应晶体管、 MOSFET）、IGBT、IGCT、发光二极管、敏感器件等根据自身的材料特 性或电性来呈现独立的功能。主要用于电力设备的电能变换和控制电路 方面大功率的电子器件（通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以 上），按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分类又可分为 半控型器件，例如晶闸管；全控型器件，例如 GTO（门极可关断晶闸管）、 GTR（电力晶体管），MOSFET（电力场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅 双极晶体管）；不可控器件（电力二极管）；其中占比较高的为 MOSFET 41%、IGBT30%等第二代功率半导体，我们下文重点剖析其市场规模和 增速。
1、MOSFET 业务：国内替代叠加汽车电子驱动带来高成长
MOSFET即MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体） +FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅 极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管， 是用在模拟电路与数字电路中开关电源中用于检波、整流、放大、开光、 稳压、信号调制等可以广泛使用的重要元器件。
工作原理：功率MOSFET的种类按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按 栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导 电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才 存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P 基区与 N 漂移区 之间形成的 PN 结 J1 反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压 UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极 电流流过。但栅极的正电压会将其下面 P 区中的空穴推开，而将 P 区中的少子—电子吸引到栅极下面的 P 区表面
当 UGS 大于 UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下 P 区表面的电 子浓度将超过空穴浓度，使 P 型半导体反型成 N 型而成为反型层， 该反型层形成 N 沟道而使 PN 结 J1 消失，漏极和源极导电。
主要作用。功率MOSFET具有低的栅极驱动功率、快的开关速度和优异 的并联工作能力，许多功率MOSFET具有纵向的垂直结构，源极和漏极 在晶圆相对平面，从而可以流过大的电流和具有高的电压，特别是高频 功率变换中，MOSFET以高速、低开关损耗、低驱动损耗在各种功率变 换，起着重要作用；在低压领域，MOSFET没有竞争对手。
汽车电子等带动市场规模70亿中速增长。2016年下半年开始，国内 MOSFET开始缺货、涨价并延续到2018年，除了硅晶圆成本的原因，需 求端的供不应求是导致业内缺货的主因，如部分厂商的交货周期也由原 来的8-12周延长到20-40周，很多厂商即使有钱买不到货，从下游看 MOSFET需求在消费电子、计算机主板、NB、计算机类适配器、LCD 显示器等需求较大，而未来增长主要来自于汽车电子、物联网、手机快 充、无线充电芯片，以及锂电池管理芯片、云端运算及服务器等的快速 发展。
以汽车电子为例，随着汽车功能电子化趋势的不断增强，汽车内的电子元件越来越多，应用环境日益严苛，汽车设计工程师需要考虑空 间和性能等多方面因素，功率MOSFET是提供低功耗和更小尺寸的理想 器件，被广泛用于许多汽车应用，如防抱死制动系统(ABS)的油压阀控 制、电动窗和LED照明的电机控制、气囊、暖通空调(HVAC)系统、动力 总成应用、电子动力转向和信息娱乐系统等等。2016年整个功率 MOSFET市场营收接近62亿美元，根据麦姆斯咨询预计功率MOSFET 市场将复合年增长率3.4%稳定增长，汽车电子以5.1%的复合年增长率快 速增长。
国产市占率目前不到 15%，替代空间大。国内功率半导体近几年随着光 伏、消费电子等发展迅速，但产品主要集中在二极管、低压 Mos 器件、 晶闸管等低端领域，生产工艺成熟且具有成本优势，但在新能源汽车、 航空、轨道交通等高端产品领域，国内仅有极少数厂商拥有生产能力， 目前高端产品市场主要被英飞凌、安森美、瑞萨、东芝等欧美日厂商所 垄断，根据 IHS 的数据，2018 年全球 MOSFET 市场中英飞凌与安森美两 家占比 41%，而 2018 年国内 MOSFET 国内市场销售份额中，英飞凌与安 森美两家外资厂商占比达到 45.3%，国内厂商中仅华润微位于前三占有 率到 8.7%、新洁能位于前十市占率约 3.6%，叠加其他国内厂家我们预计 国产市占率不到 15%。随着国内下游需求叠加外资厂商相继退出中低压 MOSFET 产品，MOSFET 迎国产替代黄金时期，我们认为短期内设计厂商相 较于 IDM 厂商更容易把握“进口替代”进程，取得快速发展。
2、超级结 MOSFET：增长驱动在产品高阶发展和国产替代
平面技术存在诸多缺点。在超级结MOSFET出现之前，高压器件的主要 设计平台是基于平面技术，但平面式MOSFET通常具有高单位芯片面积 漏源导通电阻，并伴随相对更高的漏源电阻，使用高单元密度和大管芯 尺寸可实现较低的RDS(on)值，但大单元密度和管芯尺寸还伴随高栅极 和输出电荷，这会增加开关损耗和成本，另外还存在对于总硅片电阻能 够达到多低的限制。
超级结MOSFET主要是为600V以上且具备较高的效率。从物理意义上 理解：器件的总RDS(on)可表示为通道、epi和衬底三个分量之和：对于 低压MOSFET，三个分量是相似的。但随着额定电压增加，外延层需要 更厚和更轻掺杂，以阻断高压；额定电压每增加一倍，维持相同的RDS(on) 所需的面积就增加为原来的五倍以上，对于额定电压为600V的 MOSFET，超过95%的电阻来自外延层，显然要想显著减小RDS(on)的 值，就需要找到一种对漂移区进行重掺杂的方法，并大幅减小epi电阻。 而采用超级结技术有助于降低导通电阻并提高MOSFET的开关速度，即 提供更低的RDS(on)，同时具有更少的栅极和和输出电荷，这有助于在 任意给定频率下保持更低的损耗、更高的效率。
超级结 MOSFET 应用于高阶市场，新能源汽车带动规模起来。SJ MOSFET 目前主要用于高压高功率细分领域，具体如：1）电脑、服务 器的电源——更低的功率损耗；2）适配器（笔记本电脑，打印机等）—— 更轻、更便捷；3）照明（HID 灯，工业照明，道路照明等）——更高的 功率转换效率；4）消费类电子产品（液晶电视，等离子电视等）——更 轻、更薄、更高能效。根据市场研究机构 Yole Developpement 预测 SJ MOSFET 技术市场有 2/3 应用于消费型产品，像是桌上型电脑或是游戏 机的电源供应器，同时凭借发热量低、体积大幅的缩小在混合动力车和 电动车直流/直流（DC/DC）转换器及充电器；而且现有一些新型功率器 件包括 GaN、SiC 等技术在消费电子领域都有其应用的局限性，超级结 技术的 MOSFET 开关器件的生命周期将会很长，预计未来 10-20 年内 都将是市场的主流，Yole Developpement 预测 SJ MOSFET 市场规模 2019 年 10 亿美元，增速近 10%。
超级结 MOSFET 国内替代率低，国内厂商开始崛起。目前国内超级结 MOSFET 厂商以国外英飞凌、TI、仙童、东芝等为主，如英飞凌开发的 多磊晶技术，由掺杂（doping）磊晶在磊晶层上形成岛状的掺杂区域， 使该区域扩散形成一个氮掺杂（N-doped）平面以及采用深反应离子蚀 刻挖出沟槽状结构，再将氮掺杂材料填补于沟槽，制造出超接面的结构， 如东芝、快捷半导体、艾斯摩斯科技。但国内超级结厂商随着下游节能 降耗大趋势、世界各国对消费产品能源标准的提升，以及国内外电器行 业都在经历产品升级需要对电路进行重新设计，采用更高效率、性能更 好的开关器件的需求，所采用的 MOSFET 正从传统平面结构向超级结 技术过渡，根据产业链调研，目前现在国内生产的电器产品中采用超级 结 MOSFET 的比例相对较小。
国产空间较大，如消费电子领域的新兴 应用如手机快速充电以及超薄大屏 LED 电视等产品的普及、充电桩等新 兴应用也将带来较大的需求增量，国内厂商如依托上市公司的长园维安、 苏州东微半导体、技术领先的西安龙腾、尚阳通、无锡新洁能、华润华晶等将受益，如龙腾半导体 2018 年主导）。
IGBT：增长驱动在于汽车和工业，国内 IGBT 市场规模有望 15%增速
基本功能：IGBT(绝缘栅双极型晶体管），是由BJT(双极结型晶体三极 管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱动式-功率半导 体器件,其具有自关断的特征。简单讲，是一个非通即断的开关，IGBT 没有放大电压的功能，导通时可以看做导线，断开时当做开路。而IGBT 融合了BJT和MOSFET的两种器件的优点，GTR饱和压降低，载流密度 大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压 降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点：驱动功率小而饱 和压降低，是一种适合于中、大功率应用的电力电子器件。
工作原理：IGBT是以GTR为主导元件，MOSFET为驱动元件的达林顿 结构的复合器件。其外部有三个电极，分别为G-栅极，C-集电极，E-发 射极。在IGBT使用过程中，可以通过控制其集-射极电压UCE和栅-射极 电压UGE的大小，从而实现对IGBT导通/关断/阻断状态的控制。
当IGBT栅-射极加上加0或负电压时，MOSFET内沟道消失，IGBT 呈关断状态。
当集-射极电压UCE＜0时，J3的PN结处于反偏，IGBT呈反向阻断 状态。
当集-射极电压UCE＞0时，分两种情况：（1）若栅-射极电压UGE ＜Uth，沟道不能形成，IGBT呈正向阻断状态；（2）若栅-射极电 压UGE＞Uth，栅极沟道形成，IGBT呈导通状态（正常工作）。此 时，空穴从P+区注入到N基区进行电导调制，减少N基区电阻RN的 值，使IGBT通态压降降低。
新能源汽车带来主要应用。IGBT目前是功率电子器件里技术最先进的产品，被称为电力电子行业里的“CPU”，也是十二五”期间国家16个重大技 术突破专项中的第二位（简称“02专项”）已经全面取代了传统的Power MOSFET，其应用非常广泛，小到家电、大到飞机、舰船、交通、新能 源汽车、智能电网等战略性产业，根据中国半导体行业协会从应用市场 划分来看，汽车和工业是IGBT最主要的两个市场，占比分别达到27%和 28%（以前主要是大功率的工业电控装置）。以新能源汽车为例，新能 源汽车主要靠电驱动，电分为高压电、低压电，IGBT的好坏直接影响电 动车功率的释放速度。简单解释，IGBT是实现将高压转换成低压、低压 转换成高压的必不可少的器件，目前在逆变器及充电桩等设备的核心技 术部件。
国内IGBT市场规模有望在15%增速。IGBT在汽车领域发展迅速，从成本结构上看，IGBT约占电机驱动系统成本的一半， 而电机驱动系统占整车成本的15-20%，也就是说IGBT占整车成本的 7-10%，是除电池之外成本第二高的元件，也决定了整车的能源效率。 根据市场研究机构Strategy Analytics的数据，特斯拉(双电机全驱动版) 共计使用了132个IGBT，由英飞凌提供，其中后电机为96个，前电机为 36个，每个单管价格大约4-5美元，合计大约650美元。
如果用模需要 12-16个模块，成本大约1200-1600美元。如果推广到其他智能电网、轨 交，根据WSTS、赛迪智库预测，2015年国际IGBT市场规模约为48亿美 元，预计到2020年市场规模可以达到80亿美元，年复合增长率约10%。 而2014年国内IGBT销售额是88.7亿元，约占全球市场的1∕3，预计2020 年中国IGBT市场规模将超200亿元，年复合增长率约为15%。IGBT主要 应用于电动汽车领域中以下几个方面：
电动控制系统：IGBT主要用于电机控制器中，在电机控制器的成本 占比约为20%，IGBT将动力电池的直流电逆变成交流电提供给驱动 电机；
充电桩中：IGBT主要运用于直流快充电桩，直流电桩通过三相电网 输入交流电，经过三相桥式不可控整流电路整流变成直流电，滤波 后提供给高频DC-DC功率变换器，进而输出需要的直流，为电动汽 车动力蓄电池充电；
车载空调控制系统：实现小功率的 DC/AC 逆变，从而驱动空调系 统运行。
国外IDM一体化为主，国内封装、设计逐步追赶。IGBT系统技术分为IGBT 芯片技术、模块封装技术及应用测试技术三大部分，全球市场竞争格局 方面， 根据 Omdia 统计，全球 IGBT 市场竞争格局较为集中，2019 年 全球前五大 IGBT 标准模块厂商分别为英飞凌、三菱电机、富士电机、赛 米控和日立功率半导体，合计市场份额约 70%，其中英飞凌市场份额接 近 37%；
在中国IGBT 市场中，英飞凌仍保持领先的市场份额，国内企业 合计市场份额较低，有较大的发展空间，国内株洲时代电气根据招股说 明书生产的全系列高可靠性IGBT产品打破了轨道交通核心器件和特高压 输电工程关键器件由国外企业垄断的局面，而IGBT模块技术方面，比亚 迪半导体根据招股书中Omdia统计，以2019年IGBT模块销售额计算，公司 在中国新能源乘用车电机驱动控制器用IGBT模块全球厂商中排名第二， 仅次于英飞凌，市场占有率19%，在国内厂商中排名第一，2020年公司在 该领域保持全球厂商排名第二、国内厂商排名第一的领先地位。
需求 3：物联网&汽车电子等带来 MCU 芯片爆发
MCU 中文简称单片机，即将 CPU、存储器（RAM 和 ROM）、多种 I/O 接口等集成在一片芯片上，形成的芯片级计算机。微控制器诞生于 20 世纪 70 年代中期，经过 20 多年的发展，其成本越来越低，而性能越来 越强大，MCU 主要的功能是作信号处理和控制，在诸如手机、PC 外围、 遥控器等消费电子，到汽车上的娱乐系统和底盘控制、工业上的步进马 达和机器手臂的控制等领域都有应用，MCU 内部的功能部件主要是 CPU、存储器、I/O 端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存 器等八大部分。
MCU 芯片根据位数分类，可以分为 8 位、16 位、32 位、64 位。不同 位数的 MCU 对应着不同的应用场景，例如 4 位 MCU 主要应用于计算 器、电子秤、遥控器等领域；16 位 MCU 主要应用于移动电话、数字相 机等领域；而 32 位 MCU 主要应用于物联网、安防、指纹识别等领域。
供需紧张带来 MCU 量价齐升：MCU 应用广阔，目前国外应用最广的领 域是汽车电子约为 33%，其次是工业控制/医疗 25%、计算机 23%、消 费电子 11%等。根据 IC Insights 机构预测，2015 年-2020 年，MCU 销 售预计年复合增长率 5.5%，即在 2020 年接近 209 亿美元。而国内应用 分布主要集中在消费电子、计算机，根据产业信息网 2016 年中国 MCU 市场规模为 322 亿元，同比增长 6.7%，随着中国大陆汽车电子和物联 网领域的快速发展，对 MCU 的需求越来越大且增长率高于全球，需求 端 2021 年来 MCU 缺货涨价延续：（1）汽车电子及物联网大量导入 MCU 架构，需求爆发；（2）ST、TI、瑞萨等 IDM 厂产能不足，导致交期拉长， 如不少 MCU 厂商产品交期都从 4 个月延长至 6 个月，日本 MCU 厂商 更是拉长至 9 个月。
汽车电子系统对于高阶 32 位 MCU 的需求不断提升。汽车电子的各个系统当中，往往需要采用车用 MCU（车用微控制器）做为运作控 制的核心，以新能源汽车为例，MCU 是新能源汽车特有的核心功率 电子单元，通过接收 VCU 的车辆行驶控制指令，控制电动机输出 指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶，实现把动力电池的直流电能转 换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。同时，MCU 具有电机系统故障诊断保护和存储功能。据 IC Insights 预测到 2020 年，每年应用于汽车电子的 MCU 市场将以 10%-15%的速度增长。
物联网行业兴起，是 MCU 发展的一大驱动力。根据 GSMA，MCU 是物联网的核心零部件，其价值占到物联网终端模组的 35%-45%， 而物联网是万亿级市场，其设备接入量以数百亿计，未来随着物联 网应用的进一步落地，在终端模组方面需求庞大，必将驱动 MCU 行业快速发展。
全球集中度高，国内服务和价格及汽车电子需求带动追赶。全球 MCU 市场集中度高，根据 IC Insights 数据，全球前 5 大（瑞萨、NXP、得捷 电子、英飞凌、Microchip）厂商市占率达到 83%且主要由欧美、日本和 中国台湾主导，形成三足鼎立之势：欧美、日本以高端产品为主，包括 汽车电子、工业控制、计算机与网络等领域；中国台湾企业在消费电子、 计算机与网络领域有较强实力；
且国外厂商占据 32 位高端 MCU 领域， 而目前国产 MCU 主要集中在中低端市场，且主要还停留在 8 位 MCU， 占比高达 50%；16 位和 32 位 MCU 占比分别只有 20%左右。但我们认 为得益于中国 MCU 市场的快速增长，以及本土 MCU 厂商“保姆式”的服 务和价格上的优势，也推动了国产 MCU 在高端市场的突破：如目前中 国有超过 50家以上的厂商推出各式 MCU产品，中国台湾的盛群半导体、 义隆电子、松翰科技等厂商；国内大陆的兆易创新、灵动微电子；上市 公司华大半导体、中颖电子等。
需求 4：CIS 芯片受三摄以及高像素创新带动量价齐升
图像传感器是利用感光单元阵列和辅助控制电路将光学信号转变为电学 信号的一种常见传感器。图像传感器的主要工作原理为利用感光二极管 实现光电信号的转换，再对感光单元输出的电学信号进行加工处理，从 而实现对色彩、亮度等光学信息的感知与处理。其中，每个感光单元对 应图像传感器的一个像素，像素的数量与质量直接决定了图像传感器的 最终成像效果。目前图像传感器主要分为 CCD（charge-coupled device, 感光耦合元件）和 CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor， 互补式金属氧化物半导体）两种，其中 CCD 传感器主要应用于单反相 机、工业应用等场景，CIS 传感器由于体积更小、成本更低等优势广泛 的应用于手机、汽车、安防、医疗等场景。
CIS 市场规模预计 2024 年规模将超 238 亿美元。根据 Frost&Sullivan 统计，2012 年，全球 CMOS 图像传感器出货量为 21.9 亿颗，市场规模为 55.2 亿美元。至 2019 年，全球 CMOS 图像传感器市场出货量为 63.6 亿 颗，市场规模达到 165.4 亿美元，分别较 2018 年度增长了 21.4%和 29.0%，相对于 2012 年的年均复合增长率分别达到 16.5%和 17.0%。得益 于智能手机、汽车电子等下游应用的驱动，预计未来全球 CMOS 图像传感 器市场仍将保持较高的增长率，至 2024 年全球出货量达到 91.1 亿颗， 市场规模将达到238.4亿美元，分别实现7.5%和7.6%的年均复合增长率。
CIS 应用十分广泛，手机市场增幅较大。CMOS 图像传感器应用市场主 要包括智能手机、消费领域、计算机、汽车、医疗、安防等。根据 Frost&Sullivan 统计，2019 年，全球智能手机及功能手机 CMOS 图像 传感器销售额占据了全球 73.0%的市场份额，平板电脑、笔记本电脑等 消费终端 CMOS 图像传感器销售额占据了全球 8.7%的市场份额。至 2024 年，新兴领域应用将推动 CMOS 图像传感器持续增长，但随着智 能手机多摄趋势的不断发展，手机用 CMOS 图像传感器仍将保持其关键 的市场地位。
近几年随着高像素、多摄、3D 摄像等趋势外，智能手机摄像头还经历了大光圈、更快自动对焦、光学防抖等多种技术变革。整体上看，用户 对拍摄体验优质化、多样化的需求对 CMOS 图像传感器的各方面性能提 出了更为严格的要求，也推动了市场需求的不断增长。
1、多摄普及对 cis 出货直接拉动：从 2000 年单摄手机问世，到 2011 年双摄手机推出，再到 2019 年后置四摄手机发布，单部手机的摄像头 数量持续增加，目前单部手机摄像头配置数量可达到 6 个甚至更多。而 摄像头数量与其中元器件数量成正比，因此直接带动 CMOS 图像传感器 需求的增加。
2、像素提升：自 2016 年以来，市场重心已逐步转移至 500 万至 1300 万像素摄像头（含 500 万及 1300 万像素，下同），同时 1,300 万像素以 上、480 万像素等摄像头也呈现出快速的增长态势。根据 Frost&Sullivan 预计至 2024 年，高像素摄像头 500 万以下、500 万-1300 万，1300 万 -4800 万， 4800 万及以上像素市场份额将分别达到 26.0%、41.7%和 23.5%、8.8%。
国内 CMOS 厂商快速崛起。目前全球 CMOS 图像传感器行业呈现寡头 垄断态势。根据 Frost&Sullivan 统计，以出货量口径统计，2020 年，市 场份额排名前五的供应商合计占据了 96.0%的市场份额。其中，国产厂 商格科微、韦尔股份分别占据 29.7%和 14.6%的市场份额；以销售额口 径统计，韦尔股份、格科微分别市占率为 11.3%和 4.7%。
2.3 供给端：8 寸设备限制产能，12 寸产线周期需要时间
8寸产线本身占比不足30%。首个200mm(8英寸)晶圆厂于1990年出现，一 度成为业内先进标准，随着时间的推移，在芯片厂家从2000年开始迁移 到更高阶的300mm(12英寸)晶圆线时，产能方面，8寸晶圆在1998年超过6 寸晶圆产能并在2007年达到顶峰，2008年，12寸晶圆产能超过8寸的，8 寸晶圆产能在2008年到2009年间下降，但仍为增长趋势。2008-2009年金 融危机期间，多数8寸晶圆厂关闭或转型到12寸晶圆厂，根据IC Insights 的统计和预测显示截至2016年底，12寸晶圆贡献了全球IC晶圆厂产能的 63.6%，随着8寸厂的扩展受限及12寸的加码，预计到2021年底12寸晶圆 占比将达到71.2%，8寸晶圆占比不足30%。
1、8寸晶圆设备短缺，新增设备短期制约年化4%增速
8寸晶圆设备主要来自于二手设备且供给有限。8英寸设备的市场机遇一 方面主要来自于国际大厂普遍停产，根据VLSI research公布的数据，设 备行业在12英寸平台开发上投入了116亿美元，几乎是开发8英寸平台的 9倍，国际大厂正逐步将重点和资本开支转移到12英寸；另一方面8寸产 线产线设备主要来自二手市场，但根据Surplusglobal二手设备商曾表示, 今年早些时候,行业需要2000至3000多个新的或翻新的8英寸设备或核 心部件来满足8英寸晶圆厂的需求,但可用的不到500个，且一些设备如蚀 刻机、光刻机、测量设备甚至零部件面临缺少状况，虽然应用材料、Lam Research等设备厂商可能会启动新的200mm设备产品计划，但从实施 到落地销售需要较长时滞，预计200mm的设备需求在相当一段时间内还 会保持强劲势头。
全球8英寸产能释放年化增速4%。未来8英寸晶圆中主要的需求将来自 于MOS芯片、模拟、分立器件等，且受益于汽车电子等拉动持续增长。
2、12寸产线加快转移，但晶圆建设需要18个月
8寸转到12寸产线具备性价比。对于8寸和12寸的选择核心考量因素在于 技术和性价比，比如技术角度由于8英寸晶圆具备了成熟的特种工艺，而 特种工艺技术能够使尺寸较小的晶粒包含较多的模拟内容，或支持较高 电压，所以有些是在8寸无法转移或者性价比角度由于很多小厂无法摊销 光罩费用本身12寸迁移性价比就低，但从产品价值、盈利能力、需求情 况及扩产成本等大的方向上看，12寸晶圆扩产是长期策略，短期是解决 产能问题，中长期12寸的产能效率比较高，比如12寸晶圆单位时间的数 量是8寸的2.25倍，所以大部分先进制程多放在12寸（目前基本是130nm 以下），另外12英寸晶圆由于同一片晶圆上的颗粒数变多了，意味着产 品的一致性和稳定性会更好，这对某些特色的如功率也会变得适用。
12寸晶圆投入建设生产周期长：根据产业规律，晶圆建厂一般从建厂到 量产18-24个月左右时间，其中包括厂房建设10-12个月，厂务建设需要 3-6个月，首批设备进入及流片测试实现良率突破需要4-8个月，在经历 这些阶段之后晶圆厂就会进入规模量产的阶段。根据SEMI统计，全球晶 圆厂从2020年到2024年将至少新增38个12英寸晶圆厂，典型代表如下。
中国大陆：华虹半导体 12 英寸（无锡），中芯国际 12 英寸（北京）； 长江存储 12 英寸（武汉）,士兰微 12 英寸（厦门）；台积电 12 英寸 （南京）。
美国：台积电 12 英寸（亚利桑那），德州仪器 12 英寸（得克萨斯州）， 英特尔 12 英寸（亚利桑那州）。
日本：铠侠/西部数据 12 英寸（四日市）。
韩国：三星 P3 12 英寸（平泽市）。
中国台湾地区：台积电 Fab18 4、5、6 期（台南）。
3.1 需求端：公司深耕特色工艺，细分领域全球第一
华虹半导体目前从事 8 寸特色工艺，公司产能利用率有望持续保持高位，根 据 2021 年半年报，下游应用看电子消费品占比 64%，工业和汽车占比 19%， 通讯占比 14%，需求具备明显的代表性，从产品品类下游应用包括身份证、 银行卡、社保卡、MCU、通用 MOSFET、IGBT 和超級結產品等且均为高景气行 业，我们重点对下游进行详细分析。
业务一：非易失性存储器：智能卡持续高增速，MCU 国产趋势强
华虹半导体嵌入式非易失性存储器工艺平台包含高密度、高性能的嵌入式闪存 （eFlash），耐擦写、可靠性高的电可擦写可编程只读存储器（EEPROM）和 兼容逻辑工艺、低成本的一次编程/多次编程存储器（eOTP/MTP），能满足客 户不同应用的需求，比如各类智能卡、微控制器和系统控制芯片等。
（1）、智能卡：国内银行卡和社保卡 IC 带动增长，公司智能卡代工第一
智能卡业务及构成。智能卡是一种内嵌集成电路芯片并且芯片中带有微 处理器、存储单元以及芯片操作系统的卡片的通称，又称 CPU 卡，具 有良好的数据存储、命令处理以及数据安全保护等功能。IC 卡与磁条卡 的主要区别在于：磁条卡通过卡面表面的磁性记录介质记录信息，而 IC 卡则通过卡内的集成电路存储信息，具有更好的保密性与更大的储存容 量，能实现更多的功能。智能卡分类很多，其中主要智能卡类别有：电 信卡、金融 IC 卡、ID 卡等。
国内银行卡和社保卡增速带动智能卡芯片市场增加：受益于智能卡在移动通信、金融支付、 公共事业等领域应用的增加，2014 年至 2020 年全球智能卡市场规模年 复合增长率将达到 9%，其中 2013 年亚太地区是最大的市场贡献者，占 约 50%的市场销售额，未来将继续保持主导地位，并成为增长最快的地 区，根据智研咨询预计 2014 年至 2020 年亚太地区市场年复合增长率将 达到 10.10%，超过全球的市场增长速度，其中中国、印度、日本、韩 国是主要市场。而中国市场的增长主要由银行芯片卡、移动付費 SIM 卡、 二代居民身份证及社保卡的增长带动 。
公司在智能卡芯片代工市场份额第一，是稳定的现金牛业务。公司作为领先的智能卡芯片 8 英寸代工提供商，代工产品涵盖电信卡、U-key、 社保卡、身份证、银行卡以及众多安全芯片。未来随着 5G SIM 的推出， 公司也有带动价值量的提升；而国内社保卡第三批更换以及银行卡芯片 化将给公司带来持续饱满订单。
（2）、MCU 增量：从家电 MCU 拓展物联网等全系列产品代工
受益家电 MCU 持续高景气。公司 MCU 主要是家电领域为客户提供最 完整和最高性价比的 8 位 MCU 的代工方案：如在 5V 与 3.3V 单电压 工艺平台提供高性价比解决方案广泛用于电池、小家电，玩具，遥控器 等各类 MCU 完整的 IP 组合与经验丰富的设计团队，助力客户快速切 入高性能、低功耗 MCU 领域。我们认为在消费升级背景下，小家电未 来从满足生存需要的粗放式向健康生活的精致式转变如电烤箱、榨汁 机、豆浆机、空气净化器、马桶盖等小家电产品线将进一步丰富，实现 量价齐升。据前瞻产业研究院，2019 年中国小家电市场规模达 4015 亿，2012-2019 短短 7 年时间，年复合增长率高达 13.3%。
华虹半导体积极投入适用于 MCU 全系列产品的工艺平台。公司积极开 拓家电之外全系列产品包括 OTP、MTP、Flash、EEPROM 等研发， 制造工艺处于业界领先地位，在成本优化、性能提升、全方位一站式服 务方面极具竞争力；公司 2016 年 2 月与灵动微电合作开发应用于物联 网的系列 IP，根据上海科创集团，2017 年 11 月华虹半导体与上海晟 矽微电子股份有限公司宣布基于 95 纳米单绝缘栅一次性编程 MCU（95 纳米 CE 5V OTP MCU）工艺平台开发的首颗微控制器（Microcontroller Unit,MCU）。
业务二分立器件：功率器件受益汽车电子、新能源汽车等带来高速增长
华虹宏力数十年经验，沟槽技术全面领先。我国从事MOSFET产品代工 服务的主要企业包括华虹NEC、无锡华润上华以及吉林华微，其中华虹 NEC为AOS代工，华润上华、吉林华微则主要为飞兆代工，但国外大厂 在国内进行代工服务十分谨慎，如飞兆放在国内代工的产品全部为低端 平面式MOSFET。而国内华虹宏力是全球首家、最大的功率分立器件 200mm代工厂，在功率器件产品稳定量产上拥有15年的经验。早在2015 年年度技术论坛，公司就具备独特的、富有竞争力的超级结MOSFET （Super Junction，SJNFET）和场截止型（Field Stop，FS）IGBT工艺。 其中先进的第二代SJNFET和新一代的600V-1200V FS IGBT已实现量 产，器件性能达到业界一流水平。具有更低导通电阻和更小芯片面积的 第二代优化版SJNFET工艺平台研发成功，现已面向客户开放。
工作电压范围 400V-700V； 提供厚度低至 60um 的薄片技术； 提供可用于直接焊接的背金； 根据产品特性需求，提供客户定制化服务。
华虹宏力在过去累积的 MOSFET 的经验，华虹宏力成功开发了超级结 结构的 600-700V MOSFET，并进入生产，华虹宏力的超级结技术采用 独特的工艺，可以达到优于业界水平的性能和指标；该技术的产品非常 适合用于市电范围的开关电源、AC/DC、适配器/充电器和 LED 照明 应用。根据产业链调研目前国内厂商的主要晶圆代工在华虹宏力。
3.2 12 寸产线恰逢国内设计公司崛起打开产能空间
8 寸特色产线饱满处于增长瓶颈，12 寸扩产大势所趋。一般来说各晶圆 代工厂商发展 2 大方向，一是追求摩尔定律在先进制程上不断前进，如 目前第一梯队为龙头台积电、三星及英特尔参与 10/7 纳米制程竞逐（其 中格芯、联电 2018 年来相继退出 7nm 制程研发），这类企业一般靠技 术垄断高端产品如苹果获取高毛利率/毛利润，如台积电和中芯国际等； 第二方向追求产能利用率、ASP 提升、品类拓展来实现平台化的护城河， 国内典型代表华虹半导体，通过打造自身特色工艺平台来获取规模优势， 公司在 8寸产能利用率达到 100%以上，拓展12寸实现新驱动大势所趋。
12 寸产能快速爬坡，EBITA 利润已扭亏为盈。公司近几年 12 寸产线取 得较大进步，从最初的 1 万片产能跨越到 2021Q2 的 4 万片，凭借华虹 先进特色工艺的超强市场活力，嵌入式闪存、模拟电路以及功率器件等 工艺平台，迅速在 12 英寸生产线上研发成功，客户产品快速导入，支 撑 12 寸产线利用率不断爬升到 2021Q2 的 104%，同时带动规模效应和 ASP 明显提升，根据公司半年报，华虹无锡 12 英寸生产线第二季度营 收达到 0.84 亿美元，同比增长 786.8%，环比增加 54.0%，息税折旧前 利润 2,990 万美元，已实现扭亏平衡，较上季度增长 208.3%。
受益国内下游半导体设计公司大客户扩产期。根据产业链调研，从公司 12 寸产能扩产分布来看，其中在 CIS、NOR、MCU、功率、pmic 等扩 产积极，主要是受益下游国内半导体 Fabless 设计厂商在上述领域中近 几年快速实现过程替代，如华虹半导体绑定客户多为国内半导体设计公 司龙头，（1）根据斯达半导及新洁能招股书， 斯达半导体和新洁能主 要代工厂为华虹半导体，且斯达半导及新洁能在细分 IGBT/MOSFET 两 大赛道为 Fabless 中最大公司；（2）CIS 根据格科微招股书，格科微为 2020 年全球 CMOS 竞争格局（按出货量）排名第一厂商。
无锡 12 寸产线进展低于预期风险：公司无锡 12 寸产线规划 2021 年年 底能达到 6.5 万/月，可能存在设备交付等导致产线进展不及预期。
下游需求对产能利用率波动风险：公司下游功率半导体、模拟芯片、MUC 等可能存在受下游 fabless 厂商国产替代低于预期带来公司产能利用率 的波动进而影响到盈利水平的波动。
行业空间测算偏差风险：本文对功率半导体等市场空间测算偏差基于一 定前提假设，存在实际达不到，不及预期的风险。
研报信息更新不及时风险：研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后 或更新不及时的风险。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
