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中国半导体产业发展情况浅析

www.91jinshu.com   2019-08-22  来源:托比网  旭宁
摘要 编 者 按本文分别从产业发展历程、国家政策扶持、产业经济规模、产业协作模式、产业链各细分环节代表企业等不同维度对我国半导体产业的现阶段的发展情况进行描述,旨在带领读者在新一轮技术要素推动中能快速识别到国内半导体产业的前景机遇。电子元器件产业是电子信息产
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编 者 按

本文分别从产业发展历程、国家政策扶持、产业经济规模、产业协作模式、产业链各细分环节代表企业等不同维度对我国半导体产业的现阶段的发展情况进行描述,旨在带领读者在新一轮技术要素推动中能快速识别到国内半导体产业的前景机遇。

电子元器件产业是电子信息产业的基础支撑产业,而半导体产业是电子元器件产业中最重要的组成部分。

经济规模与产业趋势

半导体,是一种导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,按照功能来分,主要包括集成电路(IC)、光电子器件(OT)、分立器件(DS)、传感器(Sensors)等四大类,在四类构成中,2018年全球集成电路的市场规模4016亿美元,仍保持在80%以上,出货量占比30%(数据来源:WSTS,IC insights),因此,业内习惯把半导体行业称为集成电路行业,而芯片又是集成电路的载体,所以广义上又将芯片等同于集成电路。

集成电路承担着运算和存储功能,是电子设备中最重要的组成部分,其应用范围覆盖了军工、商用、民用等不同场景下的几乎所有电子设备,特别是在新一轮技术要素(5G、AI、IoT)扩散中将会缔造一个新的半导体产业周期。

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图1:2008—2018年全球半导体市场规模表现情况

世界半导体贸易协会(WSTS)数据显示,2018年全球半导体市场销售额达到4687.78亿美元,同比增长13.7%,相比2017年的21.6%增长速度呈放缓趋势。另外IC insights机构根据全球半导体市场与GDP的成长率相关性研究后披露,两者相关系数在2010年—2015年间高达0.93,预计未来5年相关系数仍将维持在0.93水平。结合目前世界经济发展放缓趋势,未来全球半导体市场的增长情况基本上符合Gartner在2018Q4的预测,2019年、2020年、2021年、2022年,全球半导体市场销售额分别为4890亿美元、5280亿美元、5190亿美元、5390亿美元,分别增长2.5%、8.1%、-1.8%、3.8%,市场整体增速进一步放缓。

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图2:中国集成电路产业增速在20%左右,且向高附加值产业环节转移

相比,中国集成电路市场规模自2014年以来,基本稳定在20%左右增速,并在2018年销售额突破6500亿元人民币。如果看过去十年(2009-2018年),中国集成电路行业销售额CAGR为21.78%(由于中国半导体行业数据不完整,此处用集成电路数值替代),全球半导体销售额CRGA为8.43%,可大致认为,中国半导体增速是全球半导体增速的2.6倍,中国半导体市场的增长情况在全球半导体市场中表现非常突出。聚焦过去十年中国半导体市场的产业结构(设计业、制造业、封测业)变化,会发现,中国半导体产业的发展规模正在从低附加值的封测业向高附加值的设计业转移,与此同时,中国半导体的制造业也在稳定增长中。

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图3:中国集成电路进出口表现情况

尽管我国半导体产业在过去十年有了一个长足的发展,甚至已经成为了贡献全球半导体产业的主要力量(据中国半导体协会披露:2001-2016年间,国内集成电路市场规模由1260亿元增加至约12000亿元,占全球市场份额将近60%。),但近年来,国内集成电路的贸易逆差持续扩大,到2018年中国集成电路市场的贸易逆差突破了2000亿美元,另外近五年数据也表明,中国集成电路的进口均价金额始终是是出口均价金额的2倍左右,因此,我们认为,在伴随国内半导体需求市场旺盛、国内供给能力不足的的现实状况下,未来“国产芯片”将迎来巨大的“替代”市场空间。

发展历程与政策扶持

中国半导体行业起步于1965年,期间经历过自主创业(1965-1980年)、引进提高(1981-1989年)和重点建设(1990-1999)三个发展阶段,但直到2000年以国务院颁发的18号文件为标志,中国半导体产业才真正的进入了全面快速的发展阶段(中国半导体行业协会划分)。用“重大历史事件”和“产业政策发布”两个维度进行回溯,中国半导体产业的发展历程可得出以下几个关键时间节点:

在产业事件层面,1965年中科院上海冶金所成功仿造出国内第一块集成电路,标志我国半导体事业正式进入了自主研发征程,国产芯片产业也自此诞生。而直到2000年,中芯国际的成立,才打开了我国半导体晶圆代工走向世界舞台的步伐,之后一些著名的集成电路制造公司,包括台积电、台联店、英特尔、海力士等厂商开始落户中国大陆。2018年紫光展锐推出SC9850KH芯片平台,成为中国首款真正实现商用的自主国产CPU芯片,同年,中芯国际斥巨资向全球最大的光刻机设备制造商荷兰ASML订购国内首台最新进的EUV光刻机,预计将会缩短国产完全自主化的集成电路装备的研发周期。除此之外,2019年科创板的成立也更是在资本层面对国内的半导体企业提供了便捷的融资渠道和更加宽松的上市环境。

在产业政策层面,截止目前,有7部现行有效且为国务院规范性文件来推动我国半导体产业的发展:《关于加强集成电路卡管理有关问题的通知》(1997.7)、《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(2000.6)、《关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策的通知》(2011.1)、《关于印发“十二五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》(2012.7)、《国家集成电路推进纲要》(2014.6)、《中国制造2025》(2015.5)、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》(2016.11)。

除此之外,2014年9月,国家集成电路产业投资基金(“大基金”)正式成立,并成功带动了一批地方产业基金,共同提升了我国集成电路产业的投资能力。据统计,截至2017年底,“大基金”累计有效决策投资67个项目,实际出资818亿元,地方产业基金规模超过5000亿元,投资项目覆盖了集成电路设计、制造、封测、装备、材料等各个环节,截至2018年底,国家大基金资产总计为1159.36亿元,今年上半年“大基金”二期募资工作已经完成,规模在2000亿元人民币左右,按照1:3撬动比,预计撬动社会资金规模在6000亿元左右。

产业链各环节发展状况

图4:芯片产业链

半导体行业按照产业链划分,涵盖芯片从设计到出厂的三个子产业群:上游芯片设计业、中游芯片制造业、下游芯片封测业,之后经由芯片贸易商将生产合格的半导体及元器件产品进行流通,并最终进入到终端电子产品的制造使用环节。

在了解半导体产业链各环节的发展情况之前,首先需要了解目前全球半导体产业链的分工格局。

半导体产业经过半个多世纪的“四次转移”——60s起源于美国,实现了半导体产业技术的原始积累;80s转移至日本,促使战后日本半导体事业崛起;90s初转移至韩国,在美日贸易摩擦中,韩国半导体趁势崛起;90s末发达国家制造业人工成本上升,多数半导体制造部门转移至台湾——目前已经形成了全球稳定的价值链制造体系。纵观整个半导体产业的价值链创造过程,已经形成了“两类、三种”的业务运作模式。

第一类是全产业链覆盖的IDM(Integrated Device Manufacturing)模式。该模式涵盖半导体从设计、制造、到封测的全产业链制造环节,是早期集成电路企业多采用模式。如今,伴随全球供应链分工协作的紧密化运作,就诞生了第二类垂直分工模式。在该模式下,又包含了两种运作体系,其一是无工厂芯片供应商,简称Fabless模式,顾名思义,在该类模式运作下的企业只负责芯片的电路设计与销售,并不参与生产制造、测试封装等环节;与之相对应的另外一种运作体系是代工厂模式,简称Foundry模式,改种模式只负责芯片的制造、封装、测试中的一个环节,并可以为多家芯片设计公司提供服务。

上游:芯片设计

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图5:2011—2018年国内IC设计业市场销售额表现情况

芯片/集成电路设计,包括逻辑设计、电路设计、图形设计,用到EDA设计软件及IP授权等设计工具。该环节最大的特征是具有较高的技术壁垒,属于技术密集行行业。但由于该环节与制造、封测环节相比,资本投入需求相对较低、且有高毛利水平支撑,目前我国正在出现越来越多的芯片设计企业,据统计,截至2017年末,全球最大的前50家Fabless模式供应商中有10家来自中国,而这一数量从2009年时仅为1家。另外摩尔定律对集成电路产业(尤其是IC设计市场)技术更新迭代速度的昭示作用已逐渐减弱,预计未来,中国芯片设计企业会有一个很好的弯道超车机会。

市场研究机构DIGITIMES Research发布数据显示,2018年全球前十大芯片设计公司总营收规模达到810亿美元,同比增长12%。其中博通营收217.54亿美元,位居榜首,高通以164.5亿美元继续位居第二,排名第三为英伟达,营收117.16亿美元,同比增长20.6%,高于博通、高通同期增速。另外榜单中国(台湾)企业联发科、海思分别以78.94亿美元、75.73亿美元的营收规模位居第四、第五名。

中游:芯片制造

图6:2011—2018年国内IC制造业市场销售额表现情况

芯片制造,主要是晶圆制造,该环节加工工艺极其复杂且投入设备成本较高,占全部设备投资的70%以上,如台积电每年的资本支出都达到100亿美元的规模,属于重资产行业。Gartner数据显示,2018年全球芯片代工产业市场规模为627亿美元,同比增长5.72%。中国芯片代工产业市场规模为60.16亿美元,同比增长11.69%。

市场研究机构Gartner发布2018年全球半导体市场营收数据显示,其中三星、Intel、SK海力士排名前三,三星以758.54美元的营收稳居第一,市占率达到15.9%,同比增长26.7%;Intel以658.62美元营收排名第二,市占率13.8%,同比增长12.2%;第三名SK海力士营收364.33亿美元,市占率7.6%,同比增长38.2%。其余厂商依次为美光科技(306.41亿美元)、博通(165.44亿美元)、高通(153.8亿美元)、德州仪器(147.67亿美元)、西部数据(93.21亿美元)、意法半导体(92.76亿美元)、恩智浦半导体(90.1亿美元)等。

下游:芯片封测

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图7:国内IC封装测试业市场销售额表现情况

芯片封装测试行业是半导体产业链生产制造的最后工序,相比上游设计、中游制造环节而言,该环节技术门槛相对较低,但该环节需使用高资产设备,具有“劳动密集型”与“资本密集型”特征。按照区域划分,中国台湾、中国大陆、美国占据了全球封测市场的近80%份额,形成了稳定的三足鼎立的格局。

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图8:2018年全球半导体封测行业前十大厂商营收排名

展望未来,我国半导体产业正在新的一轮技术要素,诸如5G、AI、IoT等的推动下迎来继互联网革命、4G等产业周期之后的新一轮近10年的产业周期。

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