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集微网报道,北京赛微电子股份有限公司(简称:赛微电子,股票代码)是一家以半导体业务为核心的知名半导体科技企业集团,前身为成立于年的北京耐威科技股份有限公司,于年在创业板挂牌上市。自成立以来,公司以传感终端应用为起点,通过内生发展及外延并购成功将业务向产业链上游延伸拓展,MEMS芯片的工艺开发及晶圆制造已成为公司的主要核心业务。基于对MEMS与GaN产业发展前景的判断,且受囿于复杂的国际政治经济环境,公司对长期发展战略作出重大调整,已陆续剥离航空电子、导航及其他非半导体业务,集中资源,形成以半导体为核心的业务格局,MEMS、GaN成为分处不同发展阶段、聚焦发展的战略性业务。与此同时,公司围绕主要业务开展了一系列产业投资布局,直接或通过产业基金对产业链相关企业进行参股型投资。
赛微电子主要发展进程
赛微电子实控人杨云春先生,近三年有连续的股权减持行为,目前持股比例为27.84%;第二大股东为国家集成电路产业投资基金股份有限公司,持股比例为12.1%。目前公司业务主要聚焦在两个领域:MEMS业务和GaN业务。
MEMS业务:收购国际头部玩家,扩充产能夯实地位
MEMS行业是半导体后发企业的一条好赛道,而赛微电子是这条赛道上潜在的种子选手。
相较数字芯片主赛道,在工艺水平远远落后且无望超越的情况下,为什么MEMS仍可称为后发企业的好赛道?
MEMS(Micro-ElectroMechanicalSystem),微型电子机械系统,是微电路和微机械按功能要求在芯片上的一种集成,基于光刻、腐蚀等传统半导体技术,融入超精密机械加工,并结合力学、化学、光学等学科知识和技术基础,使得一个毫米或微米级的MEMS具备精确而完整的机械、化学、光学等特性结构。MEMS行业是在传统集成电路无法持续地满足终端应用领域日渐变化和多样化的需求的背景下成长起来的。随着终端应用市场的扩张,使得MEMS应用越来越广泛,产业规模日渐扩大。与传统传感器相比,MEMS具有体积小、成本低、高度集成和智能化等特点,是未来传感器的发展方向,日趋成为集成电路行业一个新的分支。从具体产品及下游应用来看,MEMS器件品类多样,重点品类包括但不限于:电子元器件,模电器件、模-数器件,射频开关/功放/滤波器、光学/光电器件、电子标签、电力电子等;传感器,物理信号(声光电热等)、化学成份、医药生物(生物芯片)等;微机电产品,医用微针、打印机喷嘴、微镜等。
MEMS传感器由硅制成,一般与ASIC芯片组装,采用一级封装,能够测量各种自然信号(物理、化学、生物),为没有生命的机械设备装上“眼耳鼻舌”,使其能够“感知”世界。作为获取信息的关键器件,对各种传感装置的微型化集成有着巨大的推动作用,从历史上看,MEMS的发展经历了三次产业浪潮:第一次是以汽车电子为主要应用场景,应用范围主要集中在安全气囊、制动压力和胎压等;第二次是以消费电子为代表,主要集中在手机和移动互联网设备领域;第三次是对物联网应用的探索,可穿戴电子产品、智能驾驶、智能家居、智能物流等。目前行业仍然面临来自产品规格、功率、成本等方面的压力。
MEMS产业链包括MEMS设计、MEMS传感器制造、MEMS封装测试、MEMS系统应用几个部分。MEMS产业链的上游包括MEMES器件设计、材料和生产设备的研发和供应;中游包括MEMS器件的制造加工和封装测试;下游使用MEMS产品集成终端电子产品。MEMS传感器生产主要有Fabless、IDM模式、Foundry模式。
IDM厂商案例:德国博世集团,在近十余年内,牢牢把持着全球汽车MEMS器件市场80%的份额,几乎没有遭遇强有力挑战。
Fabless厂商案例:Invensense(INVN.N,已退市),创立于年6月,年11月登录纽交所,轻资产MEMS器件厂商,主营陀螺仪、运动传感器等少数几种自有MEMS器件,受益于任天堂、苹果等大客户订单,成长为营收逾4亿美元、盈利近1亿美元的企业,最高市值达24.5亿美元,年被日本TDK集团全资收购,交易定价13.3亿美元。
Foundry厂商案例:瑞典Silex,创立于年,作为全球排名靠前的MEMS器件纯代工厂商,掌握了完备的技术体系,年被赛微电子收购时,估价7.5亿人民币,拥有余项工艺开发积累,10年以上的量产经验,是全球领先的MEMS纯代工厂商,在及年的行业排名中均位居世界第一,第二至第五名分别为TELEDYNEDALSA、索尼(SONY)、台积电(TSMC)和X-FAB。
而基于此,可以观察到赛微电子当前业务主要聚焦于晶圆代工,公司MEMS业务经营采用“工艺开发+代工生产”的模式。工艺开发是根据器件的物理设计,研发全套的专用量产工艺流程,晶圆代工则是为客户提供批量制造服务。公司MEMS工艺开发业务是指根据客户提供的芯片设计方案,以满足产品性能、实现产品“可生产性”以及平衡经济效益为目标,利用工艺技术储备及项目开发经验,进行产品制造工艺流程的开发,为客户提供定制的产品制造流程。公司MEMS晶圆制造业务是指在完成MEMS芯片的工艺开发,实现产品设计固化、生产流程固化后,为客户提供批量晶圆制造服务。
MEMS制造行业的供应链及价值链环节
赛微电子长期处于全球MEMS纯晶圆代工第一梯队,代表着业内主流技术水平。自年成立以来,Silex已参与余项MEMS工艺开发项目,覆盖MEMS领域的全面工艺技术储备,关键技术已经成熟并经过多年的生产检验,TSV、TGV、SilVia、MetVia、DRIE及晶圆键合等技术模块行业领先。
业务模式方面,MEMS工艺研发采用项目制,晶圆代工采用订单制,客户是掌握器件设计知识产权的MEMS器件厂商,既有Fabless厂商,也有IDM厂商的外包订单,通过双边谈判或招投标,确定合作关系及服务价格。而工艺开发周期越短,产品越早推向市场则盈利越高,工艺开发质量越高,即高良品率会传导量产成本更低或者产品性能越好,因此工艺开发能力对代工厂商的未来业绩有重要影响。当下,凭借Silex长期积累的项目经验,赛微电子相较其它同业并无劣势;未来,则有可能凭借产能优势和中国的工程师红利,缩短试产交付周期、加速工艺开发进程,在工艺开发市场逐步建立竞争优势,然后将优势自然延伸到晶圆代工环节。
MEMS工艺开发过程示意图
MEMS的核心工艺及技术水平状况
MEMS制造上连产品设计,下接产品封测,是MEMS产业链中必不可少的一环。MEMS产品类别多样、应用广泛,客户定制化程度非常高,其生产采用的微加工技术强调工艺精度,属于资金、技术及智力密集型行业。与CMOS相比,MEMS代工行业呈现出多品种、小批量的特点,同时对代工厂商的成本控制能力提出极高要求。
MEMS晶圆制造基本工艺步骤
公司MEMS工艺开发及晶圆制造业务的主要生产技术
MEMS产能情况:收购自建左右开工,量产工厂放量在即
报告期内,公司在瑞典拥有一座成熟运转的MEMS晶圆工厂,内含两条8英寸产线;在北京拥有一座新建成、具备规模产能的MEMS晶圆工厂,内含一条8英寸产线;该两座晶圆工厂均处于持续扩产状态,其中瑞典产线主要是添购部分设备以满足相关客户的订单需求;北京产线则主要是从当前的1万片/月向3万片/月产能扩充。近年来,瑞典Silex(FAB1FAB2)订单饱满、产销两旺,且正持续扩充产能。
补充1.年6月10日,公司与国家集成电路基金共同投资的赛莱克斯微系统科技(北京)有限公司在北京经济技术开发区建成的“8英寸MEMS国际代工线”一期规模产能(1万片/月)正式启动量产,公司全资子公司赛莱克斯国际、国家集成电路基金分别持有项目公司赛莱克斯北京70%、30%股权,该座晶圆厂定位于规模生产8英寸MEMS晶圆,可服务下游通讯、消费电子、工业汽车及生物医疗等领域的全球客户。截至报告期末,该条产线正在持续推进多款MEMS芯片的工程验证与量产。公司北京MEMS产线的建设总产能为3万片/月,目前一期产能1万片/月已于今年6月实现正式生产;就产能规划而言,年底前计划实现一期50%的产能,即产能达到月产片晶圆的水平,年实现一期%的产能,即产能达到月产1万片晶圆的水平。目前,公司北京FAB3二期产能(即合计2万片/月产能)的建设已经在进行中,随着北京产线工艺制造水平的逐渐成熟,若订单及客户需求的增长超出预期,则上述自年起的产能爬坡进度有可能加快。根据最新预计,在/年该3万片/月总产能有望达到满产状态。
补充2.公司瑞典FAB1FAB2通过添购关键设备继续提升产线的整体产能。Silex于年12月与德国ElmosSemiconductorSE签署了《股权收购协议》,收购其位于德国北莱茵威斯特法伦州多特蒙德市的汽车芯片制造产线相关资产。根据此前瑞典ISP的决定,瑞典Silex向国内转移MEMS制造技术需要获得额外审批。将来德国产线向国内转移芯片制造技术是否需要德国相关政府部门审批尚不明确。根据此前签署的SPA协议的约定,该汽车芯片产线nm工艺流程的产品开发套件(PDK)在年所有权归SPV及瑞典Silex所有,两地产线均可使用。而对于未来与国内的授权关系,此前的MEMS制造技术在《欧盟两用物项管理条例》框架下可能被认为是涉及军民两用的敏感技术(尤其是惯性及红外产品),但对于汽车芯片制造技术而言,其属于民用范畴,敏感等级会低一些。当前首要任务是先顺利完成交易,后续再考虑市场与产能的链接及融合。本次收购的是德国Elmos的所有产线资产,标准的8英寸晶圆芯片产能,其产能水平高于瑞典Silex当前的装机总产能,生产良率接近%,运行状态良好。本次收购的是产线资产,目前还不是一家公司实体(当然后续都会装入SPV);该产线原来属于Elmos公司在IDM商业模式下中的内部环节,利润取决于其内部定价机制,难以单独进行市场化核算;但在赛微收购之后,德国产线和Elmos之间的订单为市场化定价,面向其他客户、其他领域的也是市场化定价;因此能够享受汽车芯片制造环节的正常利润水平。
补充3.公司拟在合肥高新区投资建设12吋MEMS制造线项目,总投资51亿元人民币,拟建设一座设计产能为2万片/月的12吋MEMS产线,预计满产后可实现年收入约30亿元。合肥项目公司注册资本拟设定为40亿元,公司占股约36%(出资约14.4亿元)、合肥高新技术产业开发区管理委员会联合市区下属国资平台占股约24%(出资约10亿元)、项目核心团队持股约10%(出资约4亿元)、其他社会资本占股合计约30%(出资约12亿元)。
补充4.瑞典产线在-年进行了超过3亿元人民币的资本投入,年9月,瑞典原有6英寸产线(FAB1)升级切换成8英寸产线,原有8英寸产线(FAB2)亦已完成扩产,合计MEMS晶圆产能提升至7,片/月的水平,产能在年末的基础上继续提升了30%,且目前因重点客户需求仍在持续进行资本投入。由于瑞典产线近年来进行了大规模的升级扩产,在此状态下的产线潜力尚未完全发挥,就目前情况来看,基于瑞典产线本身的工艺中心定位和中试量产混线特点,80%左右的产能利用率以及70%左右的良率已属于业内领先水平,随着大规模升级扩产工作的完成,生产逐步稳定,瑞典产线的产能利用率及良率在未来仍有一定的提升空间。从公司长期发展战略以及对产线定位方面的考虑,瑞典产线未来继续扩充的空间有限,未来业务发展大的增量将主要取决于其他新增产线。
自年6月启动量产以来,公司北京MEMS产线积极与通信、消费电子、工业汽车、生物医疗等领域客户沟通具体需求、合作协议并推进工艺及晶圆验证,且已经与部分客户签署并逐步开始履行商业合同。本次收购的德国产线生产的芯片主要用于汽车行业,广泛应用于各类汽车的安全气囊系统、制动系统、中控显示、车灯调节控制、发动机控制、LED环境灯光、自动驾驶系统、空调系统、电子电气系统,同时还涉及在智能家居领域的应用。该产线原来属于Elmos公司在IDM商业模式下中的内部环节,其主要为公司内部提供芯片代工服务,所以目前德国产线客户为德国Elmos,当然所生产芯片的合作厂商广泛,包括德国大陆、德尔福、日本电装、韩国现代、艾福迈、阿尔派、博世、LG电子、三菱电子、欧姆龙电子、松下等各类汽车部件供应商。根据Elmos的介绍,全球每一辆新车平均使用了6颗Elmos的芯片。在本次交易完成后,德国FAB5将继续与德国Elmos保持商业合作关系,此外,德国FAB5也会拓展其他客户(包括汽车领域、MEMS领域等)
赛微电子最近通过各种方式,努力在全球范围内建设及扩张产能,把握半导体产业发展机会,公司目前处于刚刚完成战略转型、新扩产能规模,新业务加速发展的时期,意图从“精品工厂”向“量产工厂”过渡。
GaN业务:初窥第三代半导体,部分器件小批量验证
赛微电子现有GaN业务包括外延材料和芯片设计两个环节:公司GaN外延材料业务是指基于自主掌握的工艺诀窍,根据既定技术参数或客户指定参数,通过MOCVD设备生长并对外销售6-8英寸GaN外延材料。公司GaN芯片设计业务是指基于技术积累设计开发GaN功率及微波芯片,向下游客户销售并提供相关应用方案。GaN是第三代半导体材料及器件的一个类别,因其禁带宽度(Eg)大于或等于2.3电子伏特(eV),又被称为宽禁带半导体材料,与第一、二代半导体材料硅(Si)和砷化镓(GaAs)相比,第三代半导体材料及器件具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子速率等优点,可以满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求。目前公司控股40%子公司(青岛)聚能晶源在青岛有一条8英寸GaN外延晶圆产线,年已经小批量试产,并与下游客户开展合作测试。
赛微电子目前正在研发的器件有GaN功率器件、射频器件,其中GaN功率器件已于年小批量试产,并与下游客户合作展开产品验证,射频器件目前仍在研发中。GaN功率器件主要用于电气控制,是机电、电气、电子领域应用广泛的基础器件,备受
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