集成電路作為半導體產(chǎn)業(yè)的核心,市場份額達83%,由于其技術復雜性,產(chǎn)業(yè)結構高度專業(yè)化。
隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的迅速擴張,產(chǎn)業(yè)競爭加劇,分工模式進一步細化。目前市場產(chǎn)業(yè)鏈為IC設計、IC制造和IC封裝測試。
在核心環(huán)節(jié)中,IC設計處于產(chǎn)業(yè)鏈上游,IC制造為中游環(huán)節(jié),IC封裝為下游環(huán)節(jié)。
全球集成電路產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,由封裝測試環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到制造環(huán)節(jié),產(chǎn)業(yè)鏈里的每個環(huán)節(jié)由此而分工明確。
由原來的IDM為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镕abless+Foundry+OSAT。
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▲全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈收入構成占比圖
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1設計:細分領域具備亮點,核心關鍵領域設計能力不足。從應用類別(如:手機到汽車)到芯片項目(如:處理器到FPGA),國內(nèi)在高端關鍵芯片自給率幾近為0,仍高度仰賴美國企業(yè);
2設備:自給率低,需求缺口較大,當前在中端設備實現(xiàn)突破,初步產(chǎn)業(yè)鏈成套布局,但高端制程/產(chǎn)品仍需攻克。中國本土半導體設備廠商只占全球份額的1-2%,在關鍵領域如:沉積、刻蝕、離子注入、檢測等,仍高度仰賴美國企業(yè);
3材料:在靶材等領域已經(jīng)比肩國際水平,但在光刻膠等高端領域仍需較長時間實現(xiàn)國產(chǎn)替代。全球半導體材料市場規(guī)模443 億美金,晶圓制造材料供應中國占比10%以下,部分封裝材料供應占比在30%以上。在部分細分領域上比肩國際領先,高端領域仍未實現(xiàn)突破;
4制造:全球市場集中,臺積電占據(jù)60%的份額,受貿(mào)易戰(zhàn)影響相對較低。大陸躋身第二集團,全球產(chǎn)能擴充集中在大陸地區(qū)。代工業(yè)呈現(xiàn)非常明顯的頭部效應,在全球前十大代工廠商中,臺積電一家占據(jù)了60%的市場份額。此行業(yè)較不受貿(mào)易戰(zhàn)影響;
5封測:最先能實現(xiàn)自主可控的領域。封測行業(yè)國內(nèi)企業(yè)整體實力不俗,在世界擁有較強競爭力,長電+華天+通富三家17 年全球整體市占率達19%,美國主要的競爭對手僅為Amkor。此行業(yè)較不受貿(mào)易戰(zhàn)影響。
按地域來看,當前全球IC 設計仍以美國為主導,中國大陸是重要參與者。2017 年美國IC設計公司占據(jù)了全球約53%的最大份額,IC Insight 預計,新博通將總部全部搬到美國后這一份額將攀升至69%左右。臺灣地區(qū)IC 設計公司在2017 年的總銷售額中占16%,與2010年持平。聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠和瑞昱去年的IC 銷售額都超過了10 億美元,而且都躋身全球前二十大IC 設計公司之列。歐洲IC 設計企業(yè)只占了全球市場份額的2%,日韓地區(qū)Fabless 模式并不流行。
與非美國海外地區(qū)相比,中國公司表現(xiàn)突出。世界前50 fabless IC 設計公司中,中國公司數(shù)量明顯上漲,從2009 年1 家增加至2017 年10 家,呈現(xiàn)迅速追趕之勢。2017 年全球前十大Fabless IC 廠商中,美國占據(jù)7 席,包括高通、英偉達、蘋果、AMD、Marvell、博通、賽靈思;中國臺灣地區(qū)聯(lián)發(fā)科上榜,大陸地區(qū)海思和紫光上榜,分別排名第7 和第10。
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2017 年全球前十大Fables s IC 設計廠商(百萬美元)然而,盡管大陸地區(qū)海思和紫光上榜,但可以看到的是,高通、博通和美滿電子在中國區(qū)營收占比達50%以上,國內(nèi)高端 IC 設計能力嚴重不足。可以看出,國內(nèi)對于美國公司在核心芯片設計領域的依賴程度較高。
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自中美貿(mào)易戰(zhàn)打響后,通過“中興事件”和“華為事件”我們可以清晰的看到,核心的高端通用型芯片領域,國內(nèi)的設計公司可提供的產(chǎn)品幾乎為0。
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大陸高端通用芯片與國外先進水平差距主要體現(xiàn)在四個方面:
1)移動處理器的國內(nèi)外差距相對較小。
紫光展銳、華為海思等在移動處理器方面已進入全球前列。
2)中央處理器(CPU) 是追趕難度最大的高端芯片。
英特爾幾乎壟斷了全球市場,國內(nèi)相關企業(yè)約有 3-5 家,但都沒有實現(xiàn)商業(yè)量產(chǎn),多仍然依靠申請科研項目經(jīng)費和政府補貼維持運轉(zhuǎn)。龍芯等國內(nèi) CPU 設計企業(yè)雖然能夠做出 CPU 產(chǎn)品,而且在單一或部分指標上可能超越國外 CPU,但由于缺乏產(chǎn)業(yè)生態(tài)支撐,還無法與占主導地位的產(chǎn)品競爭。
3)存儲器國內(nèi)外差距同樣較大。
目前全球存儲芯片主要有三類產(chǎn)品,根據(jù)銷售額大小依次為:DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。在內(nèi)存和閃存領域中,IDM 廠韓國三星和海力士擁有絕對的優(yōu)勢,截止到2017年,在兩大領域合計市場份額分別為75.7%和49.1%,中國廠商競爭空間極為有限,武漢長江存儲試圖發(fā)展 3D Nand Flash(閃存)的技術,但目前僅處于 32 層閃存樣品階段,而三星、英特爾等全球龍頭企業(yè)已開始陸續(xù)量產(chǎn) 64 層閃存產(chǎn)品;在Nor flash 這個約為三四十億美元的小市場中,兆易創(chuàng)新是世界主要參與廠家之一,其他主流供貨廠家為臺灣旺宏,美國Cypress,美國美光,臺灣華邦。
4)FPGA、AD/DA 等高端通用型芯片,國內(nèi)外技術懸殊。
這些領域由于都是屬于通用型芯片,具有研發(fā)投入大,生命周期長,較難在短期聚集起經(jīng)濟效益,因此在國內(nèi)公司層面發(fā)展較為緩慢,甚至有些領域是停滯的。
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總的來看,芯片設計的上市公司,都是在細分領域的國內(nèi)最強。比如匯頂科技在指紋識別芯片領域超越FPC 成為全球安卓陣營最大指紋IC 提供商,成為國產(chǎn)設計芯片在消費電子細分領域少有的全球第一。士蘭微從集成電路芯片設計業(yè)務開始,逐步搭建了芯片制造平臺,并已將技術和制造平臺延伸至功率器件、功率模塊和MEMS 傳感器的封裝領域。但與國際半導體大廠相比,不管是高端芯片設計能力,還是規(guī)模、盈利水平等方面仍有非常大的追趕空間。
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二、設備
目前,我國半導體設備的現(xiàn)況是低端制程實現(xiàn)國產(chǎn)替代,高端制程有待突破,設備自給率低、需求缺口較大。
關鍵設備技術壁壘高,美日技術領先,CR10 份額接近80%,呈現(xiàn)寡頭壟斷局面。半導體設備處于產(chǎn)業(yè)鏈上游,貫穿半導體生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。按照工藝流程可以分為四大板塊——晶圓制造設備、測試設備、封裝設備、前端相關設備。其中晶圓制造設備占據(jù)了中國市場70%的份額。再具體來說,晶圓制造設備根據(jù)制程可以主要分為8 大類,其中光刻機、刻蝕機和 薄膜沉積設備這三大類設備占據(jù)大部分的半導體設備市場。同時設備市場高度集中,光刻機、CVD 設備、刻蝕機、PVD 設備的產(chǎn)出均集中于少數(shù)歐美日本巨頭企業(yè)手上。
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中國半導體設備國產(chǎn)化率低,本土半導體設備廠商市占率僅占全球份額的1-2%。
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關鍵設備在先進制程上仍未實現(xiàn)突破。目前世界集成電路設備研發(fā)水平處于12 英寸7nm,生產(chǎn)水平則已經(jīng)達到12 英寸14nm;而中國設備研發(fā)水平還處于12 英寸14nm,生產(chǎn)水平為12 英寸65-28nm,總的來看國產(chǎn)設備在先進制程上與國內(nèi)先進水平有2-6 年時間差;具體來看65/55/40/28nm 光刻機、40/28nm 的化學機械拋光機國產(chǎn)化率依然為0,28nm化學氣相沉積設備、快速退火設備、國產(chǎn)化率很低。