中信证券：全球半导体供应链大变革，推荐半导体设备、零部件国产化机会

当前正处于全球半导体供应链的大变革阶段，一方面在各国加大政策补贴背景下，产能扩张持续加码，扩产潮下设备企业受益显著；另一方面在施加外部限制背景下，供应链安全得到重点关注，本土设备材料零部件供应商更多承接本土需求，获得持续份额提升。我们认为，中国大陆拥有全球最广泛的电子制造、终端品牌和市场需求优势，下游需求带动上游供应链转移是顺应历史潮流的趋势，一方面国内在成熟制程领域仍与海外厂商具有充分合作基础，强调商业共赢，另一方面从供应链安全考量有望加速国产设备、零部件的研发、验证，建议关注国产化趋势下设备、零部件的发展机遇。

▍美国参众两院已通过芯片法案，推动芯片制造回流美国。

美国提出5年内为半导体行业提供527亿美元补贴的“芯片与科学法案” （CHIPS and Science Act of 2022），2022年7月19日、7月28日，美国参议院、众议院分别以64票赞成对33票反对、243票赞成对187票反对，通过了该“芯片与科学法案”，该法案在总统拜登签署后即可生效。法案目的是强化美国本土的晶圆厂建设，减少对亚洲制造商的依赖。扶持对象以全球龙头芯片制造企业为主，如英特尔、三星、台积电和格芯等，通过补贴以及四年25％的投资税收抵免等措施鼓励其在美国建设先进芯片制造工厂。法案同时规定受到芯片法案资助的公司十年内禁止在中国大陆、伊朗、朝鲜和俄罗斯建设或扩建先进晶圆厂。

▍除美国外，全球多个经济体此前陆续推出本土芯片扶持计划，包括欧盟、日本、韩国、印度等，芯片制造本土化趋势明显，促进设备采购。

欧盟委员会于2022年2月8日推出《欧洲芯片法案》（European Chips Act），拟动员超过430亿欧元（约480亿美元）的公共和私人投资强化欧洲的芯片研究、制造，目标是到2030年将欧盟的芯片产能全球占比从目前的10％提高到20％。日本于2022年1月初亦通过一项芯片补贴法案，总计6000亿日元（约52亿美元）的预算将用于支持芯片制造商，其中向台积电提供4000亿日元（约34.7亿美元）的补贴。2021年5月，韩国发布“K半导体战略”，宣布未来十年将携手三星电子、SK海力士等153家韩国企业，投资510万亿韩元（约4510亿美元），目标是将韩国建设成全球最大的半导体生产基地，引领全球的半导体供应链。2021年12月，印度政府亦批准一项约100亿美元的激励计划，旨在吸引全球芯片及显示器制造商进入印度。

▍在各地区补贴政策支持下，半导体制造企业积极扩大产能。

根据研究机构SEMI的预估，2020年到2021年，全球共有34个新晶圆厂投入使用，从2022年到2024年，全球计划有58个新晶圆厂投入使用，这将使得全球芯片产能提高约40％。其中，台积电2022年将建设两座海外工厂，分别为美国亚利桑那州Fab21以及日本熊本工厂，目前均已经开始建设；英特尔宣布在美国俄亥俄州投资200亿美元建造至少两座晶圆厂，计划2025年投产，此外还将在德国马格德堡市投资190亿美元建造至少两家晶圆厂；三星宣布将耗资170亿美元在美国德克萨斯州建立一座芯片生产基地，最快在2024年投产。中国大陆企业亦加速扩产，2020年6月，总投资240亿美元的长江存储项目二期开工；2021年9月，中芯国际宣布投资88.7亿美元在上海市建设新的半导体工厂中芯东方；2021年6月，长鑫存储项目二期开工，项目的三期总投资超过2200亿元（约325亿美元）。

▍全球扩产带动半导体设备交期延长，半导体设备厂商在手订单饱满。

TrendForce调研数据显示，全球半导体设备交期再度延长至18~30个月不等，因此全球制造厂商的成熟及先进制程布局均受到影响，整体扩产计划递延约2~9个月不等。设备中DUV光刻机缺货情况最为严重，其次为CVD/PVD沉积及蚀刻设备等。在全球设备需求暴增的背景下，相较于海外设备，国产设备交期相对较好，在配套服务、响应速度方面具有优势，供应链安全方面具有保障，均实现了营收快速增长。

▍外部限制加码，我们推测美国或采取“小院高墙”式精准封锁，可能限制用于14纳米及以下工艺以及128层以上NAND Flash存储芯片的美国半导体设备销往中国大陆，设备供应安全得到重点关注。

近期美国在半导体领域陆续施加对华限制：

1）据彭博社报道，7月27日，泛林半导体（LAM Research）CEO在财报会中表示已收到美国商务部通知，将限制14纳米及以下先进制程设备销往中国大陆；

2）据路透社8月1日报道，美国正在考虑限制向中国大陆出口用于128层以上NAND Flash存储芯片的美国半导体制造设备；

3）据外媒Protocol 8月2日报道，美国拟限制对华出口用于GAA技术（用于3nm及以下芯片）的芯片设计EDA软件。此外，美国2022年3月拉拢日本、韩国、中国台湾提议筹组“Chip 4联盟” ，并计划8月下旬启动工作层面会议，一方面稳固芯片供应，另一方面以期牵制中国大陆。目前韩国在存储行业、日本在设备与材料行业、中国台湾在晶圆代工制造行业均占据领先地位，美国意在联合以上地区搭建对华的半导体供应链壁垒。

▍下游需求庞大，供应链安全考量催化国产设备、零部件的研发、验证，相关国产厂商有望崛起。

中国大陆拥有的全球最广泛的电子制造、终端品牌和市场需求基础，相应带动国产芯片采用和本土芯片制造规模成长。近年来中国大陆本土产能快速增长拉动庞大的设备需求，根据SEMI数据，中国半导体设备市场规模从2017年的82.3亿美元提升至2021年的296.2亿美元，四年CAGR为37.7％，对应全球市场占比也从14.5％迅速提升至28.9％，成为半导体设备的最大市场。

我们认为国内28纳米及以上成熟制程扩产或暂不受影响，否则将冲击全球芯片供应链、加剧缺芯并打击美国本土设备供应商。中国大陆目前是美国半导体设备企业销售的第一大地区，中国大陆与美国设备企业在成熟制程领域仍具有充分合作的基础。国内目前扩产中28纳米及以上仍占主流，我们认为成熟制程部分受到完全封锁的可能性较小，扩产或不受影响。同时在扩产过程中，为保障供应链安全，有望积极引入设备国产化。

我们测算了国内主要晶圆厂的设备招标采购数据，设备整体的国产化率已经从2018年的10.34％上涨到2022年上半年的24.38％，其中化学机械抛光、清洗、氧化扩散/热处理、测试、刻蚀、薄膜沉积设备在2018年国产率分别为11.1％/27.1％/14.6％/1.3％/14.3％/7.0％，到2022年上半年，国产率分别提升到 50.0％/ 48.0％/ 35.3％/ 33.3％/ 31.8％/ 23.8％，四年时间国产化率实现高速增长。预计随着国产设备厂商的工艺技术持续升级，产能及产品种类不断扩大，叠加国产替代需求持续激增，国产设备渗透率有望在未来实现进一步攀升。

▍风险因素：

国际局势恶化，行业需求下行，供应链本土化低于预期。

▍投资建议：

晶圆厂扩产新建持续，国内资本开支有望进一步攀升，同时设备材料零部件国产化是不得已而为之的艰苦道路，在外部限制加码背景下有望加速推进，建议关注设备零部件板块机会。1）当前重点推荐设备平台型龙头企业；2）重点关注细分设备领域龙头；3）建议关注布局前道湿法/量测检测领域、估值尚低的设备企业；4）关注后道测试、封装领域的企业；5）关注零部件领域的企业；6）晶圆制造回流本土成为当下全球供应链变革趋势，国内拥有全球最大的下游需求基础，国内晶圆厂有望持续承接本土需求。

本文源自金融界

一名合格的硬件工程师，需要哪些本领？

成为一名优秀的硬件工程师前，则先要明确自己的兴趣方向，在适合自己的领域深耕细作，更容易做出成绩。

毕竟不同的应用领域，硬件设计本身的实现方法和侧重点就是千差万别的。

就像知乎一位答主所说的：

有的人喜欢嵌入式，就那好好钻研各种微处理器设计和网络编程，物联网的时代来了以后机会多的是；有的人喜欢信号完整性，那就努力变成 Howard Johnson 那样的大牛，现在电路越来越复杂，有了这个金饭碗不愁没饭吃；有的人喜欢无线射频，正好赶上未来几年5G开始爆发。

任何一个领域都需要真正的人才，这一点可放心，只要你做得足够好，就有未来。

至于一名优秀的硬件工程师，需要具备怎样的基本功？

我想告诉你的是“万变不离其宗”，搞懂了设计原理，然后确定一个方向多磨多练，做多了自然触类旁通，进阶为一名优秀的硬件工程师。

下面我们就谈一谈，一名合格的硬件工程师，需要夯实哪些基本功：

1.基本的英文阅读能力

许多国外芯片的数据手册是全英文的，芯片这一块话语权一直在外国人手里，我们要想搞懂其中的原理规则，必然要阅读或参考很多外文文献，所以基本的英文阅读能力，一定要有。

芯片的数据手册、文库，网络上就能找到的很多资源，它们基本能满足工程师们的一切需求。

前提就是，英文资料也要看得懂。

2.会用EDA（电子设计自动化）工具软件

毕业刚进入行业时，一位老师傅带我，教我的第一个道理就是：这都是你吃饭的家伙，要熟悉掌握。

画师如果没有染料和纸笔，就不能作画，再好的灵感创意也只是空中楼阁，对工程师来说，EDA就是染料和纸笔，借助它才能实现电子设计。

EDA工具软件，大致分为这三类——芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件。

知乎一大神，推荐了其常用的设计软件，小铭分享如下：

原理图设计：Orcad

PCB设计：Allegro、Mentor PADS、AD、Mentor EE

仿真分析：Signoisee、ADS、HFSS、Hspic

阻抗计算：Polar

不求精通，但根据需求至少要能解决实际问题，熟练使用。

3.EMC（电磁兼容性）与安规

产品的安规和EMC是一项系统工程，不只是PCB工程师的职责，也是结构工程师的职责(辐射发射、辐射抗扰度、静电）。不能仅靠在测试中整改，而应贯穿需求分析、原理图设计、PCB设计、结构设计之中。

EMC理论不像电磁场那么理论抽象，容易理解，关键就在EMC三要素，耦合路径、干扰源和敏感源。设计时，要注意分析共模电路的回流路径，或泄放路径。

EMC，指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行，并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。如果是非高频和射频设备，EMC主要是电源方面的EMI（辐射和传导）问题。

安规主要是对产品安全性方面的测试和要求，例如阻燃性、绝缘性、漏电、防尘防水等。

一名优秀的硬件工程师，在功能设计过程中，会知道如何规避这些，整体意识强。

在规模大的公司EMC与安规有专门团队负责，但一般还都是硬件工程师承担。

4.电源

硬件工程师，需对标准电路有充分认识和理解，无论板级DCDC电源还是电源适配器，在电源部门完成设计、选型和测试工作后，硬件工程师直接用即可。

关于电源你需要了解， DCDC的基本拓扑有哪些？效率与什么有关？

LDO原理是什么？设计应注意哪些参数？POE协议是否知道？

5.RF与天线

在一些公司RF与天线也有专门团队负责，硬件工程师的任务，基本就是选型。所以，作为一名合格的硬件工程师，你需要搞懂一些基本的参数，如增益、P1dB、IP2、IP3、天线的方向性等等，在选型时知道该如何考虑。

6.时钟

晶体和晶振的区别是什么？如何设计？

时钟信号关键参数有哪些？

PLL的原理是什么？环路带宽理解吗？PLL失锁的原因有什么？

时钟芯片如何选型？

7.高速信号及信号完整性

时钟的抖动有哪几类？

如何建立与保持时间？

CDR是什么？

误码率抖动的关系是什么？

EQ、预加重、去加重，都会吗？

8.小模拟电路和小逻辑电路

硬件工程师做的是系统级应用，对于二极管、三极管、MOS管和运放的特性，都要懂其奥妙，会分析问题，会设计一些电路。

三极管电平转换电路会设计吗？低温为什么就不工作了？

MOS管双向电平转换如何设计？要关注哪些参数？

MOS管的米勒效应，能用定量的公式分析吗？

9.低速信号

SPI、I2C、UART是什么？能否通过示波器测试通信数据？

10.ROM和RAM

NAND FLASH和NOR FLASH的区别？

DDR3 SDRAM原理是什么？

CL、AL、RL、WL是什么？各种参数会不会设置？

11.CPU、SOC、FPGA

X86、ARM、MIPS、POWERPC有什么区别？

还有FPGA设计需要注意什么？IC设计领域了解嘛？

基本功需要夯实了，理解透了，做的时候才能知其然，也知其所以然，设计出来的才是艺术品，而不是拼装出来的一个玩意。

技术过硬，还需多关注行业本身，关注电子领域发展，在这个瞬息万变的时代，电子发展是日新月异的，想不被淘汰，就要拓宽自己知识的广度和深度。

部分内容整理自知乎@王一一

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