史上最全的半导体产业链全景！

导 读 ( 文/ ittbank 授权发布 )

集成电路作为半导体产业的核心，市场份额达83%，由于其技术复杂性，产业结构高度专业化。随着产业规模的迅速扩张，产业竞争加剧，分工模式进一步细化。

目前市场产业链为IC设计、IC制造和IC封装测试。

○ 在核心环节中，IC设计处于产业链上游，IC制造为中游环节，IC封装为下游环节。

○ 全球集成电路产业的产业转移，由封装测试环节转移到制造环节，产业链里的每个环节由此而分工明确。

○ 由原来的IDM为主逐渐转变为Fabless+Foundry+OSAT。

▲全球半导体产业链收入构成占比图

① 设计：

细分领域具备亮点，核心关键领域设计能力不足。从应用类别(如：手机到 汽车 )到芯片项目(如：处理器到FPGA)，国内在高端关键芯片自给率几近为0，仍高度仰赖美国企业；

② 设备：

自给率低，需求缺口较大，当前在中端设备实现突破，初步产业链成套布局，但高端制程/产品仍需攻克。中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%，在关键领域如：沉积、刻蚀、离子注入、检测等，仍高度仰赖美国企业；

③ 材料：

在靶材等领域已经比肩国际水平，但在光刻胶等高端领域仍需较长时间实现国产替代。全球半导体材料市场规模443 亿美金，晶圆制造材料供应中国占比10%以下，部分封装材料供应占比在30%以上。在部分细分领域上比肩国际领先，高端领域仍未实现突破；

④ 制造：

全球市场集中，台积电占据60%的份额，受贸易战影响相对较低。大陆跻身第二集团，全球产能扩充集中在大陆地区。代工业呈现非常明显的头部效应，在全球前十大代工厂商中，台积电一家占据了60%的市场份额。此行业较不受贸易战影响；

⑤ 封测：

最先能实现自主可控的领域。封测行业国内企业整体实力不俗，在世界拥有较强竞争力，长电+华天+通富三家17 年全球整体市占率达19%，美国主要的竞争对手仅为Amkor。此行业较不受贸易战影响。

一、设计

按地域来看，当前全球IC 设计仍以美国为主导，中国大陆是重要参与者。2017 年美国IC设计公司占据了全球约53%的最大份额，IC Insight 预计，新博通将总部全部搬到美国后这一份额将攀升至69%左右。台湾地区IC 设计公司在2017 年的总销售额中占16%，与2010年持平。联发科、联咏和瑞昱去年的IC 销售额都超过了10 亿美元，而且都跻身全球前二十大IC 设计公司之列。欧洲IC 设计企业只占了全球市场份额的2%，日韩地区Fabless 模式并不流行。

与非美国海外地区相比，中国公司表现突出。世界前50 fabless IC 设计公司中，中国公司数量明显上涨，从2009 年1 家增加至2017 年10 家，呈现迅速追赶之势。2017 年全球前十大Fabless IC 厂商中，美国占据7 席，包括高通、英伟达、苹果、AMD、Marvell、博通、赛灵思；中国台湾地区联发科上榜，大陆地区海思和紫光上榜，分别排名第7 和第10。

2017 年全球前十大Fables s IC 设计厂商

（百万美元）

然而，尽管大陆地区海思和紫光上榜，但可以看到的是，高通、博通和美满电子在中国区营收占比达50%以上，国内高端 IC 设计能力严重不足。可以看出，国内对于美国公司在核心芯片设计领域的依赖程度较高。

自中美贸易战打响后，通过“中兴事件”和“华为事件”我们可以清晰的看到，核心的高端通用型芯片领域，国内的设计公司可提供的产品几乎为0。

大陆高端通用芯片与国外先进水平差距主要体现在四个方面：

1）移动处理器的国内外差距相对较小。

紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列。

2）中央处理器(CPU) 是追赶难度最大的高端芯片。

英特尔几乎垄断了全球市场，国内相关企业约有 3-5 家，但都没有实现商业量产，多仍然依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。龙芯等国内 CPU 设计企业虽然能够做出 CPU 产品，而且在单一或部分指标上可能超越国外 CPU，但由于缺乏产业生态支撑，还无法与占主导地位的产品竞争。

3）存储器国内外差距同样较大。

目前全球存储芯片主要有三类产品，根据销售额大小依次为：DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。在内存和闪存领域中，IDM 厂韩国三星和海力士拥有绝对的优势，截止到2017年，在两大领域合计市场份额分别为75.7%和49.1%，中国厂商竞争空间极为有限，武汉长江存储试图发展 3D Nand Flash(闪存)的技术，但目前仅处于 32 层闪存样品阶段，而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产 64 层闪存产品；在Nor flash 这个约为三四十亿美元的小市场中，兆易创新是世界主要参与厂家之一，其他主流供货厂家为台湾旺宏，美国Cypress，美国美光，台湾华邦。

4）FPGA、AD/DA 等高端通用型芯片，国内外技术悬殊。

这些领域由于都是属于通用型芯片，具有研发投入大，生命周期长，较难在短期聚集起经济效益，因此在国内公司层面发展较为缓慢，甚至有些领域是停滞的。

总的来看，芯片设计的上市公司，都是在细分领域的国内最强。比如2017 年汇顶 科技 在指纹识别芯片领域超越FPC 成为全球安卓阵营最大指纹IC 提供商，成为国产设计芯片在消费电子细分领域少有的全球第一。士兰微从集成电路芯片设计业务开始，逐步搭建了芯片制造平台，并已将技术和制造平台延伸至功率器件、功率模块和MEMS 传感器的封装领域。但与国际半导体大厂相比，不管是高端芯片设计能力，还是规模、盈利水平等方面仍有非常大的追赶空间。

二、设备

目前，我国半导体设备的现况是低端制程实现国产替代，高端制程有待突破，设备自给率低、需求缺口较大。

关键设备技术壁垒高，美日技术领先，CR10 份额接近80%，呈现寡头垄断局面。半导体设备处于产业链上游，贯穿半导体生产的各个环节。按照工艺流程可以分为四大板块——晶圆制造设备、测试设备、封装设备、前端相关设备。其中晶圆制造设备占据了中国市场70%的份额。再具体来说，晶圆制造设备根据制程可以主要分为8 大类，其中光刻机、刻蚀机和 薄膜沉积设备这三大类设备占据大部分的半导体设备市场。同时设备市场高度集中，光刻机、CVD 设备、刻蚀机、PVD 设备的产出均集中于少数欧美日本巨头企业手上。

中国半导体设备国产化率低，本土半导体设备厂商市占率仅占全球份额的1-2%。

关键设备在先进制程上仍未实现突破。目前世界集成电路设备研发水平处于12 英寸7nm，生产水平则已经达到12 英寸14nm；而中国设备研发水平还处于12 英寸14nm，生产水平为12 英寸65-28nm，总的来看国产设备在先进制程上与国内先进水平有2-6 年时间差；具体来看65/55/40/28nm 光刻机、40/28nm 的化学机械抛光机国产化率依然为0，28nm化学气相沉积设备、快速退火设备、国产化率很低。

三、材料

半导体材料发展历程

▲各代代表性材料主要应用

▲第二、三代半导体材料技术成熟度

细分领域已经实现弯道超车，核心领域仍未实现突破，半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。晶圆制造材料中，硅片机硅基材料最高占比31%，其次依次为光掩模版14%、光刻胶5%及其光刻胶配套试剂7%。封装材料中，封装基板占比最高，为40%，其次依次为引线框架16%，陶瓷基板11%，键合线15%。

日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。各细分领域主要玩家有：硅片——Shin-Etsu、Sumco，光刻胶——TOK、Shipley，电子气体——Air Liquid、Praxair，CMP——DOW、3M，引线架构——住友金属，键合线——田中贵金属、封装基板——松下电工，塑封料——住友电木。

（1）靶材、封装基板、CMP 等，我国技术已经比肩国际先进水平的、实现大批量供货、可以立刻实现国产化。已经实现国产化的半导体材料典例——靶材。

（2）硅片、电子气体、掩模板等，技术比肩国际、但仍未大批量供货的产品。

（3）光刻胶，技术仍未实现突破，仍需要较长时间实现国产替代。

四、制造

晶圆制造环节作为半导体产业链中至关重要的工序，制造工艺高低直接影响半导体产业先进程度。过去二十年内国内晶圆制造环节发展较为滞后，未来在国家政策和大基金的支持之下有望进行快速追赶，将有效提振整个半导体行业链的技术密度。

半导体制造在半导体产业链里具有卡口地位。制造是产业链里的核心环节，地位的重要性不言而喻。统计行业里各个环节的价值量，制造环节的价值量最大，同时毛利率也处于行业较高水平，因为Fabless+Foundry+OSAT 的模式成为趋势，Foundry 在整个产业链中的重要程度也逐步提升，可以这么认为，Foundry 是一个卡口，产能的输出都由制造企业所掌控。

代工业呈现非常明显的头部效应 根据IC Insights 的数据显示，在全球前十大代工厂商中，台积电一家占据了超过一半的市场份额，2017 年前八家市场份额接近90%，同时代工主要集中在东亚地区，美国很少有此类型的公司，这也和产业转移和产业分工有关。我们认为，中国大陆通过资本投资和人才集聚，是有可能在未来十年实现代工超越的。

“中国制造”要从下游往上游延伸，在技术转移路线上，半导体制造是“中国制造”尚未攻克的技术堡垒。中国是个“制造大国”，但“中国制造”主要都是整机产品，在最上游的“芯片制造”领域，中国还和国际领先水平有很大差距。

在从下游的制造向“芯片制造”转移过程中，一定要涌现出一批技术领先的晶圆代工企业。在芯片贸易战打响之时，美国对我国制造业技术封锁和打压首当其冲，我们在努力传承“两d一星”精神，自力更生艰苦创业的同时，如何处理与台湾地区先进企业台积电、联电之间的关系也会对后续发展产生较大的蝴蝶效应。

五、封测

当前大陆地区半导体产业在封测行业影响力为最强，市场占有率十分优秀，龙头企业长电 科技 /通富微电/华天 科技 /晶方 科技 市场规模不断提升，对比台湾地区公司，大陆封测行业整体增长潜力已不落下风，台湾地区知名IC 设计公司联发科、联咏、瑞昱等企业已经将本地封测订单逐步转向大陆同业公司。封测行业呈现出台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态，其中长电 科技 /通富微电/华天 科技 已通过资本并购运作，市场占有率跻身全球前十（长电 科技 市场规模位列全球第三），先进封装技术水平和海外龙头企业基本同步，BGA、WLP、SiP 等先进封装技术均能顺利量产。

封测行业我国大陆企业整体实力不俗，在世界拥有较强竞争力，美国主要的竞争对手为Amkor 公司，在华业务营收占比约为18%，封测行业美国市场份额一般，前十大封测厂商中，仅有Amkor 公司一家，应该说贸易战对封测整体行业影响较小，从短中长期而言，Amkor 公司业务取代的可能性较高。

封测行业位于半导体产业链末端，其附加价值较低，劳动密集度高，进入技术壁垒较低，封测龙头日月光每年的研发费用占收入比例约为4%左右，远低于半导体IC 设计、设备和制造的世界龙头公司。随着晶圆代工厂台积电向下游封测行业扩张，也会对传统封测企业会构成较大的威胁。

2017-2018 年以后，大陆地区封测（OSAT）业者将维持快速成长，目前长电 科技 /通富微电已经能够提供高阶、高毛利产品，未来的3-5 年内，大陆地区的封测企CAGR增长率将持续超越全球同业。

虽然从整个半导体器件市场来看，硅材料因其易获取、低成本等特性，依然是最为重要的基础载体，但以新能源 汽车 、5G基站为代表的新兴行业应用，正托举出一个新的半导体材料需求市场，也即以碳化硅和氮化镓为主的第三代半导体材料应用。

在前面两代半导体材料方面，我国在相关领域的起步时间较晚，因此造成客观上存在的差距；而在第三代半导体领域，全球的宏观起步时间相对接近，且这是一门相对新兴的技术领域，目前来看，全球主要衬底材料公司的技术差距并不算很大。

加上第三代半导体具备的耐高压、耐高温、低损耗等特性，符合当前功率半导体器件的应用需求。在相关领域由第三代半导体材料替换第一代硅基材料，正有望成为一种长期趋势。

综合这些产业背景，叠加国内相关产业生态此前在碳化硅、氮化镓等材料领域已有所积累。第三代半导体产业生态在近些年间，正呈现多点开花态势。

但同时需要注意的是，尚处在发展演进过程中的第三代半导体领域，并未在眼下迎来完全量产商用的节点，同时国内在该领域所占据的全球市场份额还不如已经成熟发展多年的海外大厂，整个产业生态的成熟落地依然需要足够时间进行培育。

这依然是一个需要守得云开方得见月明的半导体技术分支，前路辽阔，但也不能忽视潜藏的挑战。

仅从此前拟通过科创板平台上市的公司来看，就足以显示出在国内的很多地区，都已经有针对第三代半导体领域在开拓的公司和团队。

比如正在走上市程序的山东天岳，此前已经终止上市流程的天科合达和江西瑞能等。即便是在粤港澳大湾区内部，也分散发展着诸多定位在不同具体材料领域和产业链环节的公司，如东莞天域、英诺赛科等。

“随着碳达峰、碳中和目标的提出，新能源产业与半导体产业开始产生更多交汇点。采用性能上更优异的第三代半导体材料，可以帮助全球范围内更快实现目标达成。”他进一步表示，由于碳化硅器件对制程工艺的要求相比硅基来说并不算高，在这方面国内外之间的差距不是很大，也因此国内在碳化硅、氮化镓相关领域发展的头部企业，将有很大可能性进入世界一流阵营。

“目前第三代半导体在晶圆尺寸方面演进到了6英寸，走到8英寸量产商用还有一个过程。”汪之涵分析道，从这个角度看，国内与海外的步伐比较接近，取得进一步突破的机会很大。

据汪之涵介绍，碳化硅器件的下游应用市场主要分为三大方向：工业级、消费级、 汽车 级。其中，工业级碳化硅器件落地较早，应用包括通讯基站电源、服务器电源、LED驱动电源等，都是未来长期稳定高速发展的领域。

消费市场中，国内市场目前率先推出的产品，主要是针对大功率快充的市场。

新能源 汽车 则是碳化硅器件未来发展的最重要方向，这也是碳化硅最大的单一应用市场。其优异特性可以应用在新能源 汽车 诸多部件中，如电机控制器、车载充电器等。

为此，基本半导体在深圳和日本名古屋的模块封装研发团队，针对碳化硅车规级模块推出了不同产品系列，希望明年开始在市场得到批量应用。

他表示，“随着技术和行业的发展，碳化硅成本会逐步下降，那么在众多领域取代传统硅基材料器件将是一个不可逆的过程。”

举例来说，在功率半导体器件中，由碳化硅材料取代硅基衬底的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET是行业认同的未来趋势，且功率半导体迭代周期较慢、生命周期更长，因此未来成长空间会很大。

汪之涵续称，目前碳化硅材料的器件成本比硅基器件成本高很多，但未来其成本必然会降至硅基器件的2-3倍，那时候碳化硅器件带来的性价比优势会陆续显现。

国内产业链发展如火如荼，但不可忽视的是，在针对一项新兴技术不断 探索 背后，依然也面临着不小的挑战需要思量并克服。

“国内培养的第三代半导体材料、器件、封装、驱动、应用方面的人才，肯定远远无法满足行业的需求。通过企业自己培养，或者从海外引进专家加盟的方式，是扩充团队的重要方式。”他如是指出。

除此之外，为了实现企业在碳化硅领域发展的长期目标和短期目标相平衡，基本半导体与清华大学等高校及研究机构合作，针对一些短期内或许无法产生直接经济效益，但对未来产业发展具备意义的前沿领域进行联合研发。

“两年内有望产业化的技术方向，我们会由内部推动研发；五年后才有产业化机会的技术方向，我们会积极采取与外部合作研发的方式。”汪之涵续称。

他同时指出，在目前还没有庞大规模的市场需求背景下，有一些产业内公司已经开始了频繁在各地建设产线的道路。“考虑到现在的销售额无法承载这么大的成本折旧，我们担心不排除在未来3-5年内，部分今天投资的产线，会面临资不抵债的难题。”

但他同时指出，目前不可忽视的问题是，产业间公司发展相对分散，没有把核心人才和力量融合在一起。导致若干年后回头看，可能会存在投资效益偏低的问题。

当然，在此过程中，具备竞争实力的公司依然会成长起来，并且不断完善技术更迭演进过程。

从市场格局来说，由于前述应用成本偏高，导致尚且无法支持第三代半导体器件的大规模商用，目前下游器件厂商虽然数量较多，但体量尚且不大。反倒是处在行业上游的衬底材料产业环节，由于积累的需求更集中，这类型公司会在先期更快发展起来。“当然，未来随着商用的持续推进，下游市场的机会的确会逐步扩大。”李俊超表示。

即便是如今已经在全球市场占据较高份额的欧美国家公司，其最初起步也是从单个产业环节的能力入手，随着逐步走向成熟，才通过收并购的方式，纳入更丰富的产业流程，并成为具备平台型能力的综合型半导体公司。

“考虑到目前第三代半导体市场的整体规模并不算大，目前来看，可能也未必有必须走向如硅基一般有明确设计和制造产业分工的阶段。当然，随着市场空间越来越大，或许产业分工会是未来一种更好的选择。”李俊超指出，从这个逻辑来看，当下该领域的公司选择IDM发展模式，的确不失为一种更完善的发展路线。

宏观来看，这种产业角色的定位和演变，也是整个半导体产业未来会面临的新发展命题。

反观国内，目前还没有出现产业部署非常成熟和完善的厂商。但已经有相关产业公司，在近些年的发展历程中，通过横向和纵向的并购整合，不断完善在细分领域的市场布局。

“相信在未来3-5年内，上市的半导体公司之间并购整合会成为一个主流趋势。这也会是未来第三代半导体市场将面临的共性问题。”他续称，届时，国内半导体市场也有望如前述欧美半导体市场的趋势一般，巨头公司占据较大市场利润，产业集中度进一步提升。

视频编导 周金颖 张倩茹

配 音 车远洋

监 制 杨海涛

统 筹丨于晓娜 张伍生李锐 杜弘禹

出 品 人 蔡万麟 任天阳

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半导体产业以及一些高新科技产业，近两年也是受到了国家和社会的关注，特别是在美国制裁相关高新科技企业之后，像华为，大疆，中兴等，而这些产业通常在世界上都有一定的话语权。由于美国单方面动用国家力量对这些企业进行制裁。导致这些公司无论是在科研或者是收入都有了明显的影响。

在2020年下半年，半导体新一轮产业建设高峰也是来临了，很多专家预计在后面的几年中相关的产业也会大幅度的上升，特别是在芯片制造领域以及其他被西方国家卡脖子的专业。因为这些产业都受到了国家重点关注国家，也是对这些产业加大了投资的力度和鼓励力度，在特别多的方面都给予了政策上的补贴，甚至光刻机产业，中国也是动用了国家科学院的力量联合研发。我们可以通过台积电年报显示的来看，2020年实现收入476.6亿美元，同比增长25.17%，实现净利润184.3亿美元，同比增长50%，净利润增速从2011年以来新高。大家都知道的原因，在2020年全球经济受阻，但是特别是相关的科技产业或者是生物制药产业，都有了非常大的增速，而这增速主要来自于下半年，因为上半年因为疫情的原因都受到了一定的影响，但是下半年由于中国对抗疫有了一定的成就，很多地方开始恢复产业产能，所以加上外国对中国科技的依赖，中国的相关产业也是得到了迅速的上升。这些高新产业的建设势必对整个经济以及科技领域都有一定的影响，特别是对于中国的一些高新科技领域。我们都知道中国研发的高新科技，在出口给外国时定价都是非常低的，相比于其他国家的高新科技进口，它的价格可能低20倍甚至30倍，所以当中国研发成功之后，这势必会对外国的相关企业有非常大的影响，当然这也会带动中国对外出口的贸易。同时也会带动相关产业的增长。就在中国科学院宣布，中国自己研发攻克机之后，相关的高新技术企业，例如阿斯麦尔就表示会加强对中国等相关企业的合作。因为阿斯麦尔知道，如果中国研发出来的光刻机，这势必会对于它的国际市场地位会造成一定的影响。

科技创新永远是第一生产力，我们不能够待在自己的舒适圈，一定要走出去，避免其他国家在未来的日子卡脖子。因为落后就会挨打。

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