半导体行业主要公司:华润微(688396)、三安光电(600703)、士兰微(600460)、闻泰科技(600745)、新洁能(605111)、露笑科技(002617)、斯达半导(603290)等等。
各国半导体占比 全球半导体占比
本文核心观点:全球半导体产业迁移分析、全球半导体行业整体市场规模、全球半导体行业细分市场规模
全球半导体行业经历了三次迁移
自发展以来,全球半导体产业格局在不断发生变化。当前,全球半导体产业正在经历第三次产能转移,行业需求中心和产能中心逐步向中国大陆转移。
全球半导体行业正在快速增长
2021年,全球半导体市场快速增长,共销售了1.15万亿片芯片,市场规模达到5560亿美元,创历史新高,同比大幅增长26.2%。整个半导体市场并未受到2021年新冠疫情大流行的负面影响。强劲的消费需求推动所有主要产品类别实现两位数的增长率(光电除外)。
从半导体细分领域来看,集成电路一直是半导体行业的主要细分领域。2021年,集成电路市场规模达到4630.02亿美元,同比增长28.2%,占全球半导体市场规模的83.29%。其中,集成电路又可细分为逻辑电路、存储器、处理器和模拟电路,2021年这四个产品占比分别为27.85%、27.67%、14.43%、13.33%。2021年存储器、模拟电路和逻辑电路都实现较大的增长。
此外,2021年全球光电子器件、分立器件、传感器市场规模分别为434.04、303.37、191.49亿美元,占比分别为7.81%、5.46%、3.44%。
美国是最重要的半导体出口国
凭借出色的技术实力,美国半导体产业在全球保持着较强的竞争优势,2021年美国半导体公司在全球各个主要市场的份额均超过35%,其中在中国和欧洲市场达到了50%,在最低的美洲市场也有38.7%的市场份额。
值得一提的是,随着全球其他国家半导体产业的不断升级,目前美国半导体产业的竞争力有减弱趋势,拿美国本土市场来说,2013-2021年,美国半导体市场中本土公司的市场占有率从56.7%下降至43.2%,降幅超过10个百分点。
2021年,美国半导体产品出口额达到了620亿美元,是美国第五大类出口商品,仅次于精炼油、航空产品、原油和天然气;而在电子产品领域,半导体则是出口金额最大的商品种类,远高于无线通讯、电脑等设备。
高研发投入助力产业腾飞
美国在半导体行业出色的竞争力,很大程度上得益于美国企业大规模的研发投入。2021年美国半导体行业研发经费占销售收入的比重为18%,在美国的主要行业中仅次于药物和生物科技行业;在世界范围内则排在第一位,高于排在第二的欧洲地区约3个百分点,而中国半导体行业这一比重仅为7.6%。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国半导体行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
半导体设备,即在芯片制造和封测流程中应用到的设备,广义上也包括生产半导体原材料所需的机器设备。在整个芯片制造和封测过程中,会经过上千道加工工序,涉及到的设备种类大体有九大类,细分又可以划出百种不同的机台,占比较大市场份额的主要有:光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机等。
半导体行业周期性带来新动能
从全球半导体发展情况来看,受宏观经济变化及技术革新影响,半导体行业存在周期性。2017-2019年,全球半导体行业来到了下滑周期。2019年,全球固态存储及智能手机、PC需求增长放缓,全球贸易摩擦升温,导致全球半导体需求市场下滑,全年销售额为4121亿美元,同比下降12.1%。进入2020年,有5G商用化、数据中心、物联网、智慧城市、 汽车 电子等一系列新技术及市场需求做驱动,将给予半导体行业新的动能。
全球半导体设备市场规模约600亿美元
根据国际半导体产业协会SEMI统计数据显示,近年来全球半导体设备销售额呈波动态势,2019年为597.5亿美元,比2018年的645.3亿美元的 历史 高点下降了7.4%。2020年一季度,全球半导体设备销售额为155.7亿美元,比2019年第四季度减少13%,但与2019年一季度相比,增长了13%。半导体设备总市值虽仅几百亿美元,但其是半导体制造的基石,支撑着全球上万亿的电子软硬件大生态,设备对整个半导体行业有着放大和支撑作用,确立了整个半导体产业可达到的硬性尺寸标准边际值。
前道设备占据主要市场份额
从半导体的制造流程来看,前道流程较多,涉及的设备种类也较多。在一个新晶圆投资建设中,设备投资一般占70-80%。而按工艺流程分类,在新晶圆的设备投资中,晶圆加工的前道设备占据主要的市场份额,约80%;封测设备占据约18%的比重。
市场主要集中在中国台湾及大陆地区
近些年,在全球半导体设备消费市场中,中国大陆,中国台湾,韩国这三大市场一直排在前三位。其中,中国大陆最具发展潜力,从前些年的第三,到最近一年的第二,一直处于上升态势。
具体来看,2019年,中国台湾是半导体设备的最大市场,销售额增长了68%,达到171.2亿美元,占全球市场的比重为28.65%。中国大陆则以134.5亿美元的销售额保持其第二大设备市场的地位,占比为22.51%。排名第三的是韩国,销售额为99.7亿美元,同比下降44%,占比为16.69%。
2020年一季度,排名前三的仍是中国台湾、中国大陆以及韩国,销售额占比分别为25.82%、22.48%、21.58%。
日美荷品牌占领前位
目前全球半导体设备市场集中度较高,以美国、荷兰、日本为代表的TOP10企业垄断了全球半导体设备市场90%以上的份额。美国著名设备公司应用材料、泛林半导体、泰瑞达、科天半导体合计占据整个设备市场40%以上份额,而且均处于薄膜、刻蚀、前后道检测三大细分领域的绝对龙头地位。技术领先和近半的市场占有率,任何半导体制造企业都很难完全脱离美国半导体设备供应体系。
未来规模预计超千亿
从整体来看,尽管受疫情的影响,半导体行业及半导体设备行业依然逆势增长。存储器支出回升、先进制程投资及中国大陆积极推动半导体投资的背景下,预计2020年全球半导体设备市场将持续保持增长,市场规模预计达到632亿美元,同比增长6%;2021年预计达到700亿美元;2025年将超千亿美元。
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根据中国半导体产业协会的数据,2018年中国半导体产业的全国占比为:
- 广东省:25.2%
- 江苏省:14.2%
- 浙江省:13.2%
- 山东省:10.2%
- 北京市:7.2%
- 湖北省:6.2%
- 四川省:5.2%
- 河南省:4.2%
- 河北省:3.2%
- 其他省份:15.6%
1.美国英特尔(Intel)公司,以生产CPU芯片闻名于世!
2.三星(Samsung)电子公司成立于1969年,初期主要生产家用电子产品,如
电视机和录像机等。七十年代始进入国际市场,逐渐发展成为全球五大电
子公司之一,产品也由家电扩展到计算机、通讯等诸多方面。九十年代由
于经济方面的原因,三星公司进行了大规模的战略重组。1978年,三星半
导体从三星电子公司分立出来而成为独立的实体,1983年起随着成功发展
了64K DRAM超大规模集成电路,从此在单一家电类半导体产品基础上发展
了许多新的半导体产品,逐渐成为全球领先的半导体厂商。它的半导体产
品主要有DRAM、SRAM、闪速存储器、ASIC、CPU和TFF-LCD板等等。
3.德州仪器(TI)公司总部位于美国德克萨斯州达拉斯城,是一家全球性的
半导体公司,是世界领先的数字信号处理和模拟技术的设计商、供应商,
是推动电子数字化进程的引擎。主要IC产品有:数字信号处理器、模拟和
混合信号器件、数字逻辑、ASIC、微控制器、语音和图形处理器、可编程
逻辑、军用器件等。
4.东芝(Toshiba)在国际市场上盛名远扬,家喻户晓。在日本之外,东芝拥
有100多家子公司和协作公司的庞大全球网络,仅海外子公司便拥有40,000
多名雇员,他们遍及全球各地,从事着从科研到采购、生产、销售以及市
场调研等工作。分布在世界各地的39个厂家构成东芝的生产网络,制造品
种繁多的产品,包括最先进的半导体元件、显象管、彩色电视机、移动式
计算个人电脑、光?磁存储、消耗品及工业用发电机和变电装置。这些技术
和设备均处世界领先地位的东芝生产厂家,强有力地保障着公司技术和整体
能力的发展,推动着电子工业的进步;同时也提供了更多的就业机会,进
一步促进了当地经济的蓬勃发展。
5.台积电(TSMC)成立于1987年,是全球最大的专业集成电路制造服务公司
。身为专业集成电路制造服务业的创始者与领导者,TSMC在提供先进晶圆
制程技术与最佳的制造效率上已建立声誉。自创立开始,TSMC即持续提供
客户最先进的技术;2006年的总产能超过七百万片约当八吋晶圆,全年营
收约占专业集成电路制造服务领域的百分之五十。
6.意法半导体会(ST)是全球性的独立半导体制造商。公司设计、生产、销
售一系列半导体IC和分立器件,用于远程通讯系统、计算机系统、消费电
子产品、汽车和工业自动化控制系统。ST是全球MPEG-2解码IC、数字机顶
盒IC、Smartcard MCU、特殊汽车IC和EEPROM非易失存储器最大供应商,也
是第二大模拟/混合信号ASSP和ASIC、磁盘驱动IC及EEPROM存储器供应商。
公司的产品采用一系列专有制作工艺和设计方法设计生产,可提供3000多
种主要型号产品。
ST公司是1987年由法国Thomson Semiconductors和意大利SGS
Microelectronics合并而成。自从成立以来,ST公司不断扩大生产能力,
目前公司拥有雇员约34,000人,共有9个研发机构,35个设计和应用中心,
17个生产据点,并在24个国家建立了62个销售部门。公司总部一部分在法
国St Genis,另一部分在瑞士日内瓦,在美国、新加坡、日本设立了地区总
部。ST公司十分重视技术发展,1999年投入26.6%销售收入用于产品研发,
共完成了751项新专利应用。公司设计销售几乎每种型号半导体器件,从简
单的晶体管到世界上最复杂的IC产品,覆盖了所有主要的半导体器件。其
中包括:专用IC、微处理器、半定制IC、存储器、标准IC、分立元件等。
7.瑞萨科技(Renesas)在2003 年4 月1 日正式成立,以领先的科技实现人
类的梦想。结合了日立与三菱电机在半导体领域上的丰富经验和专业知识
,配合全球二万七千名员工的无限创意,我们将无处不在,超乎你的想像
。科技的价值在于让一切变得可能,身为一家具有领导性和值得信赖的智
能晶片解决方案供应商,我们对于拓展明日无处不在的网络世界,担当重
要的角色。我们的创造力具前瞻性,为人类创造出更舒适美好的生活。
瑞萨精密的AFE ,运用10/12/14-bit 高信号解析度,可达到极佳讯号/噪
音比率,并融合影像处理器的原创IP 技术,以提供高品质的数位摄影。同
时,瑞萨亦是DVD 录影科技先驱,晶片设计整合不同要求,产品包括了
MPEG LSIs 、AFE 类比、DVD DSPs 、ODD 信号处理器及嵌入式的MCU 。瑞
萨同时更掌握LCD 液晶体电视的新科技,除了生产LCD-TV 的核心系统,也
有各重要部份:影像数据晶片、LCD 时间控制器、LCD 驱动器、M16C 及
H8S 微控制器、驱动器解决方案、订制平台、ASSPs...等。
8.海力士(Hynix)1983年开始运作,目前已经发展成为世界级电子公司,拥
有员工约22,000人,1999年总资产达20万亿。在DRAM存储器领域,Hynix
Semiconductor产量居世界前列。目前,公司经改组之后,核心业务主要集
中于三个部分:半导体、通信和LCD。
9.索尼(Sony)半导体分部是索尼电子公司1995年3月在美国加州圣约瑟市建
立的一个分部,该分部使索尼公司能够对变幻莫测、竞争激烈的美国半导
体市场迅速做出反应,为索尼电子公司发展高附加值的通讯、音频/视频、
计算机应用产品提供后备支持。
10.高通(Qualcomm)公司开发、销售一系列高性能FPGA半导体产品和软件
开发工具。公司原名Peer Research
Inc.,1988年4月由John Birkner,
Andy Chan 和 H.T. Chua创建, 1991年2月改名为QuickLogic公司,同时
发布了它的第一个FPGA产品--
pASIC1系列,并随后开发了基于PC计的开发
工具-- QuickWorks,以其容易使用和有效实用被广泛接受。1995年和1997
年又分别发布了pASIC 2和 pASIC 3两个系列的产品。1998年,QuickLogic
公司发布了一种新的器件,被称为ESP(Embedded Standard Products),
该器件基于QuickLogic公司的核心FPGA技术,结合了标准产品的优点和可
编程器件的灵活机动的特点。目前已发布三个系列的ESP产品,即QuickRAM
系列、QuickPCI系列和 QuickDSP 系列。
QuickLogic公司总部在美国加州,它的半导体产品主要由代工服务商生产
,Cypress Semiconductor主要代为生产采用0.65微米CMOS工艺的pASIC器
件,台湾的TSMC1996年起成为QuickLogic公司的代工服务商。
2019年5月,美国商务部将华为列入实体清单,禁止美国企业向华为出口技术和零部件;2020年5月,美国进一步升级对华为贸易禁令,要求凡使用了美国技术或设计的半导体芯片出口华为时,必须得到美国政府的许可证,进一步切断华为通过第三方获取芯片或代工生产的渠道。
此前,高通、英特尔和博通等美国公司都向华为提供芯片,用于华为智能手机和其他电信设备,华为手机使用谷歌的安卓操作系统。华为自研的麒麟高端手机芯片,也依赖台积电代工。随着美国芯片禁令实施,华为手机业务遭遇重创,消费者业务收入大幅下滑,海外市场拓展也受到影响。
美国凭借芯片技术优势对中国企业“卡脖子”,使半导体产业陡然成为中美 科技 竞争的风暴眼。“缺芯”之痛,突显了中国半导体产业的技术短板。它如一记振聋发聩的警钟,惊醒国人看清国际 科技 竞争的残酷现实。
半导体产业是 科技 创新的龙头和先导,在信息 科技 和高端制造中占据核心地位。攻克半导体核心技术难题,解决高端芯片受制于人的现状,成为中国高 科技 发展和产业升级的当务之急。
全球半导体版图
半导体产业很典型地体现了供应链的全球化,各国在半导体产业链上分工协作,相互依赖。美国、韩国、日本、中国、欧洲等国家或地区发挥各自优势,共同组成了紧密协作的全球半导体产业链。
根据美国半导体行业协会发布的最新数据,美国的半导体企业销售额占据全球的47%,排名第二的是韩国,占比为19%,日本和欧盟半导体企业销售额占比均为10%,并列第三。中国台湾和中国大陆半导体企业销售额占比分别为6%和5%。
具体来看,美国牢牢控制半导体产业链的头部,包括最前端EDA/IP、芯片设计和关键设备等。具体而言,在全球产业链总增加值中,美国在EDA/IP上,占据74%份额;在逻辑芯片设计上,占据67%;在存储芯片设计上,占据29%;在半导体制造设备上,占据41%。
日本在芯片设计、半导体制造设备、半导体材料等重要环节掌握核心技术;韩国在存储芯片设计、半导体材料上发挥关键作用;欧洲在芯片设计、半导体制造设备和半导体材料上贡献突出;中国则在晶圆制造上发挥重要作用。
中国大陆在全球晶圆制造(后道封装、测试)增加值占比高达38%;中国台湾在全球半导体材料、晶圆制造(前道制造、后道封装、测试)增加值占比分别达到22%和47%。
以上国家和地区构成了全球半导体产业供应链的主体。
芯片是人类智慧的结晶,芯片制造是全球顶尖的高端制造产业之一,是典型的资本密集和技术密集行业。制造的过程之复杂、技术之尖端、对制造设备的苛刻要求,决定了芯片产业链的复杂性。半导体制造中的大部分设备,包含了数百家不同供应商提供的模块、激光、机电组件、控制芯片、光学、电源等,均需依托高度专业化的复杂供应链。每一个单一制造链条都可能汇集了成千上万的产品,凝聚着数十万人多年研发的积累。
芯片技术也涉及广泛的学科,需要长时期的基础研究和应用技术创新的成果累积。举例来说,一项半导体新技术方法从发布论文,到规模化量产,至少需要10-15年的时间。作为全球最先进的半导体光刻技术基础的极紫外线EUV应用,从早期的概念演示到如今的商业化花费了将近40年的时间,而EUV生产所需要的光刻机设备的10万个零部件来自全球5000多家供应商。
芯片制造的复杂性,创造了一个由无数细分专业方向组成的全球化产业链。在半导体市场中,专业的世界级公司通过几十年有针对性的研发,在自己擅长的领域建立了牢固的市场地位。比如,荷兰ASML垄断着世界光刻机的生产;美国高通、英特尔、韩国三星、中国台湾的台积电等也都形成了各自的技术优势。目前全世界最先进制程的高端芯片几乎都由台积电和三星生产。
中美芯片供应链各有软肋
“缺芯”,不仅困扰着中国企业。
自去年下半年以来,受新冠疫情及美国贸易禁令干扰,芯片产能及供应不足,全球信息产业和智能制造都遭遇了严重的“芯片荒”。
随着新一轮新冠疫情在东南亚蔓延, 汽车 行业芯片短缺进一步加剧,全球三家最大的 汽车 制造商装配线均出现中断。丰田称 9 月全球减产 40%。美国车企也不能幸免,福特 汽车 旗下一家工厂暂停组装 F-150 皮卡,通用 汽车 北美地区生产线停工时间也被迫延长。
蔓延全球的芯片荒,迫使各国对全球半导体供应链的安全性、可靠性进行重新审视和评估。中美两个大国在半导体供应链上各有优势,也各有软肋。
中国芯片产业起步较晚,但近年来加速追赶。根据中国半导体行业协会统计,2020年中国集成电路产业销售额为8848亿元,同比增长17%,5年增长了超过一倍。其中,设计业销售额为3778.4亿元,同比增长23.3%;制造业销售额为2560.1亿元,同比增长19.1%;封装测试业销售额2509.5亿元,同比增长6.8%。中国2020年出口集成电路2598亿块,出口金额1166亿美元,同比增长14.8%。
中国芯片核心技术与美国有较大差距,主要突破在芯片设计领域,芯片设计水平位列全球第二。在制造的封测环节也不是我们的短板。中国芯片制造的短板主要在三方面:核心原材料不能自己自足、芯片制造工艺与国际领先水平有较大差距、关键制造设备依赖进口。
由于不能独立完成先进制程芯片的生产制造,大量高端芯片依赖进口。2020年中国进口芯片5435亿块,进口金额3500.4亿美元。
美国是世界芯片头号强国,拥有世界领先的半导体公司,但其核心能力是主导芯片产业链的前端,包括设计、制造设备的关键技术等,但上游资源和制造能力也依赖国外。美国在全球半导体制造市场的市占率急速下降,从 1990 年 37% 滑落至目前 12%左右。
波士顿咨询公司和美国半导体行业协会在今年4月联合发布的《在不确定的时代加强全球半导体产业链》的报告显示,若按设备制造/组装所在地统计,2019年中国大陆半导体企业销售额占比高达35%;美国则排名第二,销售额占比为19%。
世界芯片的主要制造产能集中在亚洲, 2020 年中国台湾半导体产能全球占比为 22%,其次是韩国 21%,日本和中国大陆皆为 15%。这意味着美国在芯片的制造和生产环节,也存在很大的脆弱性。这也是伴随东南亚疫情爆发导致芯片产业链产能受限,美国同样遭遇“芯片荒”的原因。
对半导体产业链脆弱性的担忧,推动美国加大对半导体产业的投资和政策扶持。今年5月美国参议院通过一项两党一致同意的芯片投资法案,批准了520亿美元的紧急拨款,用以支持美国半导体芯片的生产和研发,以提升美国国内半导体产业链的韧性和竞争力。今年2月24日,美国总统拜登签署一项行政命令,推动美国加强与日本、韩国及中国台湾等盟国/地区合作,加速建立不依赖中国大陆的半导体供应链。
除了产能问题,美国在全球半导体竞争中的另一个软肋就是对中国市场的依赖。中国是全球最大的半导体需求市场,每年中国半导体的进口额都超过3000亿美元,大多数美国半导体龙头企业至少有25%的销售额来自中国市场。可以说,中国是美国及全球主要半导体供应商的最大金主。如果失去中国这个最富活力、最具成长性的市场,那么依赖高资本投入的美国各主要芯片供应商的研发成本将难以支撑,影响其研发投入及未来竞争力。
这从另一方面说,恰是中国的优势,中国庞大的市场需求和发展空间,足以支撑芯片产业链的高强度资本投入与技术研发,并推动技术和产品迭代。
“中国芯”提速
随着中国推进《中国制造2025》,芯片制造一直是中国 科技 发展的优先事项。如今,美国在芯片供应和制造上进行霸凌式断供,使中国构建自主可控、安全高效的半导体产业链的目标更加紧迫。
客观上,半导体产业链需要各国协作,这从成本和技术进步角度,对各国都是互利共赢。但美国的断供行为改变了传统的商业与贸易逻辑。在大国竞争的背景下,对具有战略意义的半导体和芯片产业链,安全、可靠成为主导的逻辑。
中国要成为制造强国,实现在全球产业链、价值链的跃升,摆脱关键技术受制于人的困境,芯片制造这道坎儿就必须跨过。
随着越来越多的中国高 科技 企业被列入美国实体清单,迫使半导体产业链中的许多中国企业不得不“抱团取暖”,携手合作,努力寻求供应链的“本土化”。“中国芯”突围,成为中国 科技 界、产业界不得不面对的一场“新的长征”。中国半导体产业进入攻坚期,也由此迎来发展的重大战略机遇期。
在国家“十四五”规划和2035远景目标纲要中,把 科技 自立自强作为创新驱动的战略优先目标,致力打造“自主可控、安全高效”的产业链、供应链;国家将集中资金和优势 科技 力量,打好关键核心技术攻坚战,在卡脖子领域实现更多“由零到一”的突破。国家明确提出到2025年实现芯片自给率70%的目标。
2020年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,瞄准国产芯片受制于人的短板,在投融资、人才和市场落地等方面进一步加大政策支持,助力打通和拓展企业融资渠道,加快促进集成电路全产业链联动,做大做强人才培养体系等。
全国多地制定半导体产业发展规划和扶持政策,积极打造半导体产业链。长三角地区是我国半导体产业重点聚集区,深圳市则是珠三角地区集成电路产业的龙头,京津冀及中西部地区的半导体产业也正在加快布局。
作为中国创新基地,上海市政府6月21日发布《战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》,其中集成电路产业列为第一位的发展项目,提出产业规模年均增速达到20%左右,力争在制造领域有两家企业营收进入世界前列,并在芯片设计、制造设备和材料领域培育一批上市企业。
上海市的规划中,对芯片制造也制定出具体目标和实施路径:加快研制具有国际一流水平的刻蚀机、清洗机、离子注入机、量测设备等高端产品;开展核心装备关键零部件研发;提升12英寸硅片、先进光刻胶研发和产业化能力。到2025年,基本建成具有全球影响力的集成电路产业创新高地,先进制造工艺进一步提升,芯片设计能力国际领先,核心装备和关键材料国产化水平进一步提高,基本形成自主可控的产业体系。
上海联合中科院和产业龙头企业,投资5000亿元,打造世界级芯片产业基地:东方芯港。目前东方芯港项目已引进40余家行业标杆企业,初步形成了覆盖芯片设计、特色工艺制造、新型存储、第三代半导体、封装测试以及装备、材料等环节的集成电路全产业链生态体系。
在国家政策指引和强劲市场的驱动下,国家、企业、科研机构、大学、 社会 资金等集体发力,中国芯片行业正展现出空前的发展动能和势头。
在外部倒逼和内部技术提升的共同作用下,中国芯片产业第一次迎来资金、技术、人才、设备、材料、工艺、设计、软件等各发展要素和环节的整体爆发。国产芯片也在加速试错、改造、提升,正在经历从“不可用”到“基本可用”、再到“好用”的转变。
中国终将重构全球半导体格局
中国芯片制造重大技术突破接踵而至:
中微半导体公司成功研制了5纳米等离子蚀刻机。经过三年的发展,中微公司5纳米蚀刻机的制造技术更加成熟。该设备已交付台积电投入使用。
上海微电子已经成功研发出我国首款28纳米光刻机设备,预计将在2021年交付使用,实现了光刻机技术从无到有的突破。
中芯国际成功推出N+1芯片工艺技术,依托该工艺,中芯国际芯片制程不断向新的高度突破,同时成熟的28纳米制程扩大产能。
7月29日,南大光电承担的国家 科技 重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”之光刻胶项目通过了专家组验收。
8月2日青岛芯恩公司宣布8寸晶圆投片成功,良率达90%以上,12寸晶圆厂也将于8月15日开始投片。
2017年,合肥晶合集成电路12寸晶圆制造基地建成投产,至2021年合肥集成电路企业数量已发展到近280家。
中国半导体行业集中蓄势发力,在关键技术和设备等瓶颈领域,从无到有,由易入难,积小成而大成,关键技术和工艺水平正在取得整体跃迁。
小成靠朋友,大成靠对手。某种意义上,我们应该感谢美国的遏制与封锁,逼迫我们在芯片和半导体行业加速摆脱对外部的依赖。
回望新中国 科技 发展史,凡是西方封锁和控制的领域,也是中国技术发展最快的领域:远的如两弹一星、核潜艇,近的如北斗导航系统以及登月、空间站、火星探测等航天工程。在外部压力的逼迫下,中国 科技 与研发潜能将前所未有地爆发。
实际上,中国的整体 科技 实力与美国的差距正在迅速缩小。在一些尖端领域,比如高温超导、纳米材料、超级计算机、航天技术、量子通讯、5G技术、人工智能、古生物考古、生命科学等领域已经居于世界前沿水平。
英国世界大学新闻网站8月29日刊发分析文章,梳理了中国 科技 水平的颠覆性变化:
在创新领域,中国在全球研发支出排名第二,全球创新指数在中等收入国家中排名第一,正在从创新落伍者转变为创新领导者。
人才方面,拥有庞大的高端理工人才库,中国已是知识资本的重要创造者,美中 科技 关系从高度不对称转变为在能力和实力上更加对等。
技术转让方面,中国从单纯的学习者和技术接收者,转变为技术转让的来源和跨境技术标准的塑造者。
人才回流,中国正在扭转人才流失问题,积极从世界各地招募科学和工程人才。
这些变化表明,中国 科技 整体实力已经从追赶转变为能够与国际前沿竞争,由全球 科技 中的边缘角色转变为具有重要影响力的国家之一。
中国的基础研究水平也在突飞猛进。据《日经新闻》8月10日报道,在统计2017年至2019年间全球被引用次数排名前10%的论文时,中国首次超过美国,位居榜首位置。报道还着重指出中国在人工智能领域相关论文总数占据20.7%,美国为19.8%,显示中国在人工智能领域的研究成果正在超越美国。
另有日本学者在研究2021QS世界大学排名后,发现世界排名前20的理工类大学中,中国有7所上榜,清华大学居于第一位,而美国有5所。如果进一步细分到“机械工程”、“电气与电子工程”,中国大学在排名前20中的数量更是全面碾压美国。
芯片技术反映了一个国家整体 科技 水平和综合研发实力,中国的基础研究、应用研究、人才实力具备了突破芯片核心技术的基础和能力。
正如世界光刻机龙头企业——荷兰ASML总裁温尼克今年4月接受采访时所说:美国不能无限打压中国,对中国实施出口管制,将逼迫中国寻求 科技 自主,现在不把光刻机卖给中国,估计3年后中国就会自己掌握这个技术。“一旦中国被逼急了,不出15年他们就会什么都能自己做。”
温尼克的忧虑,正在一步步变成现实。全球半导体产业正进入重大变革期,中国在芯片制造领域的发愤图强,正在改写世界半导体产业的竞争格局。
中国的市场优势加上国家政策优势、资金优势以及基础研究的深入,打破美国在芯片制造领域的技术垄断和封锁,这一天不会太遥远。
我国半导体产业现状及前景分析
全球半导体产业向亚太转移,我国半导体产业融入全球产业链
全球半导体市场规模06年达到247.7亿美元。主要应用领域包括计算机、消费电子、通信等。在电子制造业转移和成本差异等因素的作用下,全球半导体产业向亚太地区转移趋势明显。我国内地半导体产业发展滞后于先进国家,内地企业多位于全球产业链的中下游环节。我国半导体产业成为全球产业链的组成部分,产量和产值提高迅速,但是产品技术含量和附加值偏低。
2007年半导体产业大幅波动,长远发展前景良好
半导体产业的硅周期难以消除。2007年上半年,在内存价格上升等因素作用下,全球半导体市场增速明显下滑。至2007年下半年,由于多余库存的降低、资本支出的控制,半导体市场开始回升。预计2008年,半导体产业增速恢复到一个较高的水平。长远来看,支撑半导体产业发展的下游应用领域仍然处在平稳发展阶段,半导体产业的技术更新也不曾停滞。产品更新与需求形成互动,推动半导体产业持续增长。
我国半导体市场规模增速远快于全球市场
我国半导体市场既受全球市场的影响,也具有自身的运行特点。
我国半导体应用产业中,PC等传统领域仍保持平稳增长,消费电子、数字电视、汽车电子、医疗电子等领域处于快速成长期,3G通信等领域处于成长前期。我国集成电路市场规模增速远快于全球市场,是全球市场增长的重要拉动元素。2006年,我国集成电路市场已经成为全球最大市场。
我国半导体产业规模迅速扩大,产业结构逐步优化
我国半导体产业规模同样快速提高。在封装测试业保持高速增长的同时,设计和制造业的比例逐步提高,产业结构得到优化。在相关管理部门、科研机构和企业的共同努力下,我国系统地开展了标准制定和专利申请工作,有效地保障本土企业从设计、制造等中上游产业链环节分享内地快速增长的电子设备市场。
分立器件、半导体材料行业是我国半导体产业的重要组成部分
集成电路是半导体产业的最大组成部分。分立器件、半导体材料和封装材料也是半导体产业的重要组成部分。我国内地分立器件和半导体材料市场和产业也处于快速增长之中。
上市公司
我国内地半导体产业上市公司面对诸多挑战。技术升级和产品更新是企业生存发展的前提。半导体材料生产企业有较强的定价能力,在保持产品换代的前提下,有较大的成长空间;封装测试公司整体状况较好;分立器件企业发展不均。
全球半导体产业简况
根据WSTS统计,2006年全球半导体市场销售额达2477亿美元,比2005年增长8.9%;产量为5192亿颗,比2005年增长14.0%;ASP为0.477美元,比2005年下降4.5%。
从全球范围来看,包括计算机(Computer)、通信(Communication)、消费电子(ConsumerElectronics)在内的3C产业是半导体产品的最大应用领域,其后是汽车电子和工业控制等领域。
美、日、欧、韩以及中国台湾是目前半导体产业领先的国家和地区。2006年世界前25位的半导体公司全部位于美国、日本、欧洲、韩国。2005年,美国和日本分别占有48%和23%的市场份额,合计达71%。韩国和台湾的半导体产业进步很快。韩国三星已经位列全球第二;台积电(TSMC)的收入在2007年上半年有了很大的提高,排名快速升至第6,成为2007年上半年进入前20名的唯一一家台湾公司,这从一个侧面反映了台湾代工业非常发达。
中国市场简况
中国已经成为全球第一大半导体市场,并且保持较高的增长速度。2006年,中国半导体市场规模突破5800亿,其中集成电路市场达4863亿美元,比2005年增长27.8%,远高于全球市场8.9%的增速。我国市场已经达到全球市场份额的四分之一强。
在市场增长的同时,我国半导体产业成长迅速。以集成电路产业为例,2006年国内生产集成电路355.6亿块,同比增长36.2%。实现收入1006.3亿元,同比增长43.3%。我国半导体产业规模占世界比重还比较低,但远高于全球总体水平的增长率让我们看到了希望。
中国集成电路的应用领域与国际市场有类似之处。2006年,3C(计算机、通信、消费电子)占了全部应用市场的88.5%,高于全球比例。而汽车电子1.3%的比例,比起2005年的1.1%有所提高,仍明显低于全球市场的8.0%。与此相对应的是,我国汽车市场销量呈增长态势,汽车电子国产化比例逐步提高。这说明,在汽车电子等领域,我国集成电路应用仍有较大成长空间。
我国在国际半导体产业中所处地位
我国半导体市场进口率高,超过80%的半导体器件是进口的。国内半导体产业收入远小于国内市场规模。
2006年国内IC市场规模达5800亿,而同期国内IC产业收入是1006.3亿。
我国有多个电子信息产品产量已经位居全球第一,包括台式机、笔记本电脑、手机、数码相机、电视机、DVD、MP3等。中国已超过美国成为世界上最大的集成电路产品应用国。但目前国内企业只能满足不到20%的集成电路产品需求,其他依赖进口。
中国大陆市场的半导体产品前十名的都是跨国公司。这十家公司平均21%的收入来自中国市场。这与中国市场占全球市场规模的比例基本吻合。2006年这十家公司在中国的收入总和占到中国大陆半导体市场规模的34.51%。上述两组数字从另一个侧面反映出跨国公司占有国内较高市场份额。国内半导体市场对进口产品依赖性高。
虽然我国半导体进口量非常大,但出口比例也非常高。2005年国内半导体产品有64%出口。这种现象被称为“大进大出”,主要是由我国产业链特点造成的。
总的来看,我国IC进口远远超过出口。据海关统计,2006年我国集成电路和微电子组件进口额为1035亿美元,出口额为200亿美元,逆差巨大。
由于我国具有劳动力竞争优势,国际半导体企业把技术含量相对较低、劳动密集型的产业链环节向我国转移。我国半导体产业逐渐成为国际产业链的一环。产业链调整和转移的结果是,我国半导体产业在低技术、劳动密集型和低附加值的环节得到了优先发展。2006年,我国IC设计、制造和封装测试业所占的比重分别是18.5%、30.7%和50.8%。一般认为比较合理的比例是3:4:3。封装测试在我国先行一步,发展最快,规模也最大,是全球半导体产业向中国转移比较充分的环节。而处于上游的IC设计成为最薄弱的环节。芯片制造业介于前两者之间,目前跨国公司已经开始把芯片制造逐步向我国转移,中芯国际等国内企业发展也比较快。
这样的产业结构特点说明,国内的半导体企业多数并未直接面对半导体产品的用户—电子设备制造商和工业、军事设备制造商,甚至多数也没有直接分享国内市场。更多的是充当国际半导体产业链的一个中间环节,间接服务于国际国内电子设备市场。这种结构,利润水平偏低,定价能力不强,客户结构对于企业业绩影响较大。究其原因,还是国内技术水平低,高端核心芯片、关键设备、材料、IP等基本依赖进口,相关标准和专利受制于人。国内企业发展也不够成熟,规模偏小,设计、制造、应用三个环节脱节。
与产业链地位相对应,我国大陆的企业多为Foundry(代工)企业,这与台湾的产业特点相类似。国际上大的半导体跨国公司多为IDM形式。
2007全球半导体市场波动,未来增长前景良好
半导体产业长期具有行业波动性
硅周期性依然将长期存在。这是由半导体产业所处的位置决定的。半导体产业本身具有较长的产业链环节。
同时,半导体产业本身是电子设备大产业链的一个中间环节。下游需求和价格变动等外在扰动因素、产业技术升级等内在扰动因素必然在整个产业链产生传导作用。传导过程存在延时,从而导致半导体公司的反应滞后。半导体产业只有提高自身的下游需求预见性,及早对价格、需求和库存等变动做出预测,从而尽量减小波动的幅度。但是,半导体产业的波动性将长期存在。
2006年全球手机销售量增加21%
2006年全球手机销售量为9.908亿部,同比增长21%,其中,2006年四季度售出2.84亿部,占全年28.5%。
Gartner预测2007年手机销量为12亿部,比2006年增加2亿部。手机市场增长平稳。手机作为个人移 动终端,除了通信和已经得到初步普及的音乐播放功能外,将集成越来越多的功能,包括GPS、手机电视等等。3G的逐渐部署也极大促进手机市场的增长。手机用芯片包括信号处理、内存和电源管理等。图9反映了手机用内存需求的增加情况。
2006至2011年全球数字电视机市场将增长一倍
iSuppli预测,从2006年至2011年全球数字电视机半导体市场将增长一倍,从71亿美元增至142亿美元。
数字电视机的芯片应用包括输入/输出电路、驱动电路、电源管理等方面。带动数字电视机增长的因素有多种,包括平板电视价格下降,新一代DVD播放机普及,高清电视推广等。此外,许多国家的政府都宣布了从模拟电视切换到数字电视广播系统的计划。例如,2009年2月17日,全美模拟电视将停播,全部切换为数字电视广播。
中国内地半导体产业的“生态”环境
中国大陆半导体产业作为国际产业链的一个环节,企业形态以代工型企业(foundry)为主,产业结构偏重封装测试环节,半导体制造快速发展,未来我国半导体产业与国际产业大环境的联系将愈发密切。
总的来看,国内企业规模和市场份额相对较小,产品单一,企业发展和技术水平还不够成熟稳定,行业处于成长期。下游通信、消费电子、汽车电子等产业同样是正在上升的市场,发展程度低于国际先进水平,发展速度快于国际平均水平。各种因素共同作用,使得我国半导体产业发展并非完全与国际同步,具备自身的产业“生态环境”,具有不同的发展特点。
2007年上半年,虽然全球市场增速只有2%,但我国内地依然保持了较高的增长速度。上半年中国集成电路总产量同比增长15.2%,达到192.74亿块。共实现销售收入总额607.22亿元,同比增长33.2%。收入增长与2006上半年的48%相比有所回落,部分是受国际市场的影响,但相当大的程度还是国内产业收入基数增大等因素及内在发展规律所致。
我国半导体市场和产业规模增长远快于全球整体增速
受益于国际电子制造业向我国内地转移,以及国内计算机、通信、电子消费等需求的拉动,我国内地半导体市场规模的增长远快于全球市场的增长速度,已经成为全球半导体市场增长的重要推动区域。
作为半导体产业的重要组成部分,国内集成电路产业规模也是全球增长最快的。上世纪90年代初,我国IC产业规模仅有10亿元,至2000年突破百亿元,用了近10年时间;而从2000年的百亿元增至2006年的千亿元,只用了6年时间。今年年底,中国集成电路产业收入总额有望超过全球8%,提前实现我国“十一五”规划提出的“到2010年国内集成电路产业规模占全球8%份额”的目标。
我国半导体应用产业处在高速发展阶段
PC、手机等传统领域发展依然平稳,同时多媒体播放GPS和手机电视为手机等移 动终端带来了新的增长点。
我国数字电视、3G、汽车电子、医疗电子等领域发展进程有别于国际水平,未来几年内将进入高速发展阶段,有力促进国内半导体需求。
抢占标准制高点,充分利用国内市场资源
其实,从目前的角度来看,我国市场规模的快速增长,国内企业在某种程度的程度还不是直接受益者。这是由国内半导体产业在国际产业链中所处的位置所决定的。这一情况在逐步改善,其中最重要的一点,就是我国在标准和专利方面取得突破。
国内的管理部门、专家团队、科研机构和企业已经具有了产业发展的规划能力和前瞻性。在国内相关发展规划的指导下,产业管理部门、科研机构和企业的共同努力,促使3G通信标准TD-SCDMA、数字音视频编解码标准AVS标准、数字电视地面传输国家标准DTMB等系列国内标准出台;手机电视标准虽然尚未明确,但CMMB等国内标准已经打下了良好的基础。这些国有标准虽然未必使国内公司独享这些领域的半导体设计和制造市场,但是标准的制定主要是依靠国内科研机构和企业。在标准制定的过程之中,这些科研机构和企业已经系统地实现了相关技术,研发出了验证产品,取得先入优势。标准制定的同时,国内科研机构已经开展专利池的建设。这样,国内半导体产业就具备了分享这些领域的国内市场的有利条件。我们有理由相信,国内数字电视、消费电子等产业进一步发展,已经对国内半导体产业等上游产业具有了昔日不可比拟的带动能力,本土半导体公司可以更加直接的“触摸”到国内半导体应用产业了。
产业链结构缓慢向上游迁移
自有标准体系的建立,使国内半导体产业的发展具备了一定的优势。身处有利的“生态环境”内,我国半导体产业发展前景良好。目前,我国半导体产业结构已经在逐渐发生变化。2002年,中国IC设计、制造和封装测试业所占的比重分别为8.1%、17.6%、和74.3%,2006年,这一数字变为18.5%、30.7%和50.8%。设计、制造、封装测试三业并举,我国半导体产业才能产生更好的协同作用,国际公认的合理比例是3:4:3。我国半导体产业比例的改变,说明我国集成电路产业在向中上游延伸,但距离理想的比例还有差距。设计和制造业需要更快的提高。
芯片设计水平和收入逐步提高
从集成电路产业链的角度来看,只有掌握了设计,使产业链结构趋于合理,才能掌握我国IC产业的主动权,才能进入IC产业的高附加值领域。近年来,我国集成电路的设计水平不断提高。20%的设计企业能够进行0.18微米、100万门的IC设计,最高设计水平已达90纳米、5000万门。
虽然我国半导体产业很多没有直接分享国内3G、消费电子等领域的高成长。但是,这些领域确实对我国IC设计业的发展提供了良好的发展契机。例如,鼎芯承担了中国3G“TD-SCDMA产业化”国家专项,并在2006年成为中国TD产业联盟第一家射频成员;展讯通信(上海)有限公司是一家致力于手机芯片研发的半导体企业,2006年的销售额达3.32亿元。内地排名第一的芯片设计企业是珠海炬力集成电路设计有限公司(晶门科技总部位于香港),MP3芯片产品做的比较成功,去年的销售额达到了13.46亿美元。中星微电子和展讯通信公司先后获得国家科技最高奖—国家科技进步一等奖。
芯片生产线快速增长
我国新建IC芯片生产线增长很快。从2006年至今增加了10条线,平均每年增加6条。已经达到最高90纳米、主流技术0.18微米的技术水平。12英寸和8英寸芯片生产线产能在国内晶圆总产能中所占的比重则已经超过60%。跨国企业加快了把芯片制造环节向国内转移的速度,Intel也将在大连投资25亿兴建一座芯片生产厂。
建成投产后形成月产12英寸、90纳米集成电路芯片52000片的生产能力,主要产品为CPU芯片组。目前我国大尺寸线比例仍然偏小,生产线的总数占全世界的比例也还小于10%。“十一五”期间我国IC生产线有望保持快速增加。
美国芯片的产量在现在有所下降,大约占全球的12%,中国的芯片产量有所增长,增长到了全球的15%,这说明了我国的经济和科技都在不断地发展
中国的芯片占全球的15%,美国占其中的12%,可见我国在芯片行业的地位正在逐步提高。
由于中美两国是大国,所以这两国的芯片占全球占比的92%,占比特别的高。
可以达到百分之20左右,是因为这两个国家的生产率都比较高,而且每年生产出来的芯片数量也比较多。