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芯片行業現状與未來以及中國芯突围方向


1. 中美矛盾背后實為世(shi)界經濟地位的争夺

随着(zhe)中國經濟的高速发展,中國在全球經濟中的地(di)位不断上升(sheng)。中國經濟占世界體量的比重(zhong)从不足2%逐步提(ti)升至(zhi)2017年的15.12%,增长(zhang)幅度(du)顯著。相比之下(xia),美(mei)國經濟比重在(zai)逐步降低,从历史高位的40%下降至2017年的27.08%,呈現明顯的(de)下降趨勢(shi)。这一變化反映了全球經濟格局的深刻調整。 中國經(jing)濟(ji)在稳步追趕美國。中國GDP增速持(chi)續維(wei)持6%以上的增长水平,而美(mei)國GDP則維持在2%左右的增(zeng)速。

2. 中美貿(mao)易逆差背后是高科技的管製和禁(jin)運

中國研发支出占比(bi)逐步提升(sheng),已達到(dao)2%的比例,这一数據接(jie)近美國的(de)2.5%水平,充分表明中國在科技创新领域(yu)的投入力度越來(lai)越大,长(zhang)期來看將不輸欧美(mei)國家。面對美國對高科技(ji)產品的出口限製(zhi)政策,中美之間呈現出明顯的貿易結構差(cha)异(yi),中國高科技產品形成(cheng)大幅順差局面。相比之下(xia),美國對中國的(de)出口貿易主要以(yi)農產品和飞機、汽车等傳統(tong)產業產品(pin)為主。

3. 步步施壓,美(mei)國對中國貿易战逐步升級

从2018年301調查到中興、晉華事(shi)件,再(zai)到關税升級和華(hua)為事件,这一系列事(shi)件的发生充分表明中美冲突的复(fu)雜性远超貿易層面的簡單對抗。

4. 美國通過长臂管(guan)辖對華為實施綜合打擊(ji)

市場端的貿易(yi)限製措施對華為國际化(hua)進程形成了重大阻碍。在美國市(shi)場(chang)的具體表現為,2018年1月,作為美國最大的无線電通訊公司,Verizon随即放弃銷售華為Mate 10 Pro这(zhe)款(kuan)旗舰機型,美國第二大移動(dong)運營商AT&T也随后取消了在美銷售華(hua)為手機的計劃。

供(gong)給端的重大變化(hua)源於2019年5月15日的一項關键政策(ce)事(shi)件。当日,美國总統特朗普簽署了(le)一份行政(zheng)命令,宣布美國進入"紧急状態",随后美國商務部將華(hua)為及其70家關聯(lian)企業納入出口(kou)管製的實體清單。这一禁(jin)令的適用(yong)範围涵盖了所有含有25%或更多源自美國技術或(huo)材(cai)料成分的商品,其影響力不仅(jin)局(ju)限於美國企業,更是波及全球非美(mei)國公司的國际貿易(yi)鏈条。

5. 中美貿易(yi)冲突上升為技術高地争夺(duo)战,芯(xin)片自主可控(kong)是唯一出路

中美科技竞争(zheng)日趨激烈,中(zhong)美關系進入新時(shi)期對抗阶段,貿易(yi)摩(mo)擦和技術管製會愈发增多。中興晉華事(shi)件表明没有自主可(ke)控技術储備將面臨"断糧""卡脖子"風险,这(zhe)對依赖進口核心器件的企業造成了(le)深刻警示。華為事件的始末過程極具代表(biao)性:从(cong)最初(chu)欧美企業和技術組織的相繼順从表態,到中間華為坚定(ding)迎战和启動備胎計劃的關键決策,再到后來國际組織陆續恢复華為會員身(shen)份,美國商(shang)務部兩度推迟针對華(hua)為的禁令,整個事件鏈条展現了技術自(zi)主可控的重(zhong)要性。華為事件(jian)案(an)例充分表明,中國企業(ye)在科技领域唯有充分實現(xian)芯片供應鏈的自主可控,才(cai)能真正應對國际形勢突變形成的危機,確保长期的產業(ye)安全和战略(lve)主動權。

6. 中國大陆半导(dao)體发展快速但自給率依旧较低

中國半导(dao)體產業虽然起步相對较(jiao)晚,但近年來发(fa)展態勢迅猛,连續多年保持兩位(wei)数以(yi)上的增长幅度,这一(yi)增速水平顯(xian)著高於全球平均增长率。在產(chan)業結(jie)構層面,集成電路的設計、製造、封測三大產業(ye)均保持(chi)稳定增长態勢。大陆半导體市場呈現高增长現象(xiang),其主要動力來(lai)自於大陆半导體產業(ye)仍處於產業成长初期阶段的基本現状。

虽然大陆集成電路產(chan)業在近年來发展迅速(su),但中國集成電路進出口(kou)差(cha)额依旧在擴大。这一現象的根本原因在(zai)於,大陆(lu)半导體市場需求持續(xu)增长,特別是高端芯片產(chan)品的需求量不断攀升,而大陆自主生產的集成電路產品更多集中在中低(di)端领(ling)域,难以满足市場對先進工(gong)藝和高性(xing)能芯片的迫切需求。

中國作為全球規模最大的半导體消費(fei)國(guo),面臨着自給能力嚴重不足的(de)挑战(zhan)。2017年,中國半导(dao)體消費市場規模達(da)到1315億美(mei)元,約占全球市(shi)場份额的32%,體(ti)現了國内電子信息產業的(de)庞大需求。

8. 海外半导體公司领先全球,缺(que)乏中國企業身影(ying)

根據(ju)DIGITIMES公布的(de)市場数據分析顯示,在2018年(nian)上半年全球半导體(ti)產業排名中,全球前15大半导體公司的名單中(zhong)全部為欧美、日韩和臺湾等地區的企業,而中國大陆地區尚未有公司成功(gong)入围这一(yi)梯隊。

从全球半导體產業的竞(jing)争格局觀察(cha),存储芯(xin)片和逻輯電路领域的企業排名相(xiang)對靠前,这與各細分行業的市場規模分布相(xiang)匹配(pei)。在存储芯片(pian)领域,以三(san)星、SK海力士、美光等企業為代(dai)表,占據主导地(di)位。逻輯電路领域則由Intel、博通、高(gao)通等廠商领衔(xian)。晶圆代工環(huan)節由(you)臺积電作為行業代表企業。

9. 下游產品多樣(yang),集成電路市場規模(mo)最(zui)大

半导體分類:主要分成分立器件、集成電路、光電器(qi)件、傳感器几大類。

集成(cheng)電路是半导體產業最大的市場(chang),也是應(ying)用最廣泛(fan)的市場,市場份额占(zhan)比超過80%。

細分產(chan)品方(fang)向:存储(chu)和逻輯(ji)電路份额最大,二者占比超過50%。

10.数字電(dian)路實际发展路径與摩爾定律理论轨迹契合(he)

摩爾定律(lv)是指集成電路芯片上所集成的電路数目(mu)每隔18個月就翻一倍的发(fa)展規律。根(gen)據这一(yi)規律,器件尺寸縮(suo)小(xiao)70%可以實現生產成本降低50%的經濟效益。在半导體(ti)工業的實(shi)际发展過程中,真實的晶體(ti)管密度演進完全遵(zun)循了摩爾定律的轨迹。

以TSMC、Intel為代表的全球芯片製(zhi)造企業,在(zai)摩爾定律的驅使下持(chi)續提升晶體管密度,通過工(gong)藝製程(cheng)的不断迭代和技術创新,获得了顯著的(de)經濟效益。

随着集成電(dian)路器件尺寸不断减小(xiao),逐步逼(bi)近物理極限,傳統摩爾定律的(de)增长勢能將出(chu)現明顯放缓,業界(jie)亟需探索新的(de)芯片发展規律和技術

摩爾定(ding)律的发展历程中仍存在尚未充分開发的领域(yu),具有進一步優化提升的(de)潜力(li)。这些领域包括功率(lv)器(qi)件、MEMS傳感器、RF射頻器(qi)件等多種非数字類功能器件與專用電路(lu)模块。與此(ci)同時,系統集成(cheng)方式的创(chuang)新也成為重要发展方向。

从功率半导體產(chan)業发展規律來看,晶闸管、IGBT等功率器件(jian)的製程演進无法有效遵循摩爾定律(lv)。

延(yan)續CMOS工藝的整體技(ji)術思路,在器件結構、沟道材料(liao)、连接(jie)导線、高介質金屬(shu)栅、架構系(xi)統、製造工藝等多(duo)個關键领域進行持續创新研(yan)发。

11.半导體產(chan)業鏈分工协作模式(shi)

全球集成電路(lu)產業鏈的发(fa)展演進形成了兩種主流模式:其一為設(she)計、製造、封測等環節(jie)高度集中的IDM一體化模(mo)式,企業内部縱向整合完整流程;其二為設計、製造、封測等專業

臺积電的诞生加速了全球集成電路產業分工协作體系的形成與優(you)化(hua)。晶圆專業代工服務(wu)的出(chu)現激发了上游IC設計(ji)商(shang)的爆发式增长,大(da)幅降(jiang)低了IC產(chan)業進入的門檻,刺(ci)激(ji)了產業在設計和應用领域的创新活力,加速了IC產品的開(kai)发周期,成(cheng)本的顯著降低也大規模拓展了IC在消(xiao)費電子、通信、汽车等多個下游應用领域的市場(chang)空間(jian)。 在这一发展轨迹的推動下(xia),現在半导體行業(ye)多数采(cai)用Fabless(无工廠芯片供(gong)應商)與Foundry(晶圆(yuan)代工(gong)廠)相結合的分工模式。

IC設計公司(si)以高通(tong)、博通、華為海思為代表,IC製造環節臺积電(dian)独占(zhan)鳌头;

12.半导體產業鏈一體化模式(shi)(IDM)

IDM即集成器件製造模式,是指企業内部(bu)整合芯(xin)片設計、芯片製造(zao)、芯片封裝和測試等完(wan)整(zheng)產業鏈環節的運營方式。这種模式的核(he)心優勢在於能(neng)够將芯片設計與芯片製造等多個關键環節進行协同優化,通過内部协作充分发掘(jue)芯片(pian)的技術潜力,避免環節之間的信息断(duan)層(ceng)。同時由於生產(chan)流程掌控在自身手中(zhong),可有(you)效提升產(chan)品質量稳定性。

在(zai)國际知名的(de)数字IC設計企業中,英特爾和三星代表了(le)IDM模式的典型實践。

在IDM模(mo)式的(de)參與者中,多数企業為功(gong)率(lv)IC廠商。其中恩智浦(pu)和英飞凌都以车用半导體(ti)業務作為成长主力,通過在汽车電子领域(yu)的深度布局驅動整體業績增(zeng)长。

13.國内部分半导體企業发(fa)展IDM模式

中國企業在集成電路领域的設計能力與製造能力相對都弱(ruo)於海外(wai)同行,这種差距在数字集成電路领(ling)域(yu)表現尤為明顯。目前國内市場上還没有任何一家公司(si)能够同(tong)時兼有芯片設計、製造與封(feng)裝測試的全鏈条(tiao)能力,而紫光集團正在朝着这個方向打造(zao)完(wan)整的產業生態。少数(shu)几家能够實現IDM模式的國(guo)内企業均為功率半导體领域(yu)的公司,它們在公司(si)整(zheng)體實力、產能(neng)規模和盈利水平(ping)等方面與海外廠商存在巨大差距。

闻泰科技通過战略性收購安世半(ban)导(dao)體,成功跻身國(guo)内最大的IDM企業行列。安(an)世半导體在半导體分立器(qi)件、逻輯芯片和小(xiao)信號MOSFET器件等(deng)核心產品领域,市場占有率均位居全球前三。

14.IC設計领域國内少数企業走向國际一流舞(wu)臺

根據(ju)DIGITIMES權威数據統計,全球领先(xian)芯片設計(ji)企業的竞争格局中,來自(zi)大陆地區的(de)華為海思成功跻身前五阵營。華為海思凭(ping)借34.2%的增速成為所有廠商中增长最迅速的企業(ye),这一亮眼的发(fa)展速度使(shi)其超越了长期占據市場優勢地位的AMD公司,最終(zhong)確立了全球第5大FablessIC設計公司的重要地位。

虽然國内培育出了(le)海思这樣的優秀IC設計企業(ye),但从全球產業(ye)格局來看(kan),整體IC設計產業的主导(dao)權依旧掌握(wo)在美國公司手中。

15.大陆IC設(she)計業发展迅速(su)但自給率偏低

在國家產業政策倾斜和經濟增长驅動下(xia),中國大陆IC設計產業呈現出快速发展(zhan)態(tai)勢。根據統計数據顯示,2018年中國(guo)大陆IC設計類企(qi)業銷售收入合計已超2500億(yi)元,这一成績的取(qu)得离不開政府的大力支持和行業的持續创(chuang)新。

伴随國家產業政策的积極导向與社會资本的(de)持續(xu)投入,中國集成電路設計產(chan)業呈現快(kuai)速擴张態勢。

虽然近年來我國半导體芯片產業的(de)銷售收入和企業数量(liang)都在保持高速增长的態勢,但半导體芯(xin)片自給率仍然偏(pian)低,國内芯片進出口差(cha)额依旧在繼續擴大。

16.大陆IC設(she)計業发展迅速但总體小而(er)分散

根據集邦咨(zi)詢发布的市場数據分析,在2018年(nian)中國大陆半导體芯片設(she)計领域中,營收規模突破百億元(yuan)的(de)企業仅有三家。在这三家企業中,華為海思凭借其在移動處理器與芯片設(she)計方面(mian)的優勢,營收表現遥遥领先(xian),年營(ying)收達(da)到500億(yi)元。

从(cong)產品類型上來看,除華為海(hai)思的麒麟、巴龍等系列產品技術(shu)上可達到國际水平之外,能(neng)跻身世界前(qian)列的還有豪威科技的CMOS產品,匯顶科技的指纹芯(xin)片,澜起科技的内存接(jie)口芯片等,但(dan)其余(yu)大多数在CPU、GPU、FPGA、存(cun)储、模擬電路等领域產品(pin)和國际水平都(dou)存在较大的差距。

17.大陆IC設計業发展瓶颈—EDA

在芯片設計的環節中,EDA等設計软件是必不可少的工具。設計者使用硬(ying)件描(miao)述语言(Verilog HDL)完成(cheng)設計文件,通過EDA软(ruan)件自動逻輯编译、化簡、分割、綜合、優化、布局、布(bu)線和仿真。芯片(pian)設計分為前端設(she)計(也称逻輯設計)和后端設計(也称物理設計(ji)),后端設計完成之后就便交給芯片(pian)代工(gong)廠在硅片上做出實际的電路。

全球做EDA的廠商(shang)約六(liu)七十家,但核心只有Synopsys、Cadence及Mentor三家公司(si),共垄断了國内95%、全球65%的市(shi)場份额。

18.EDA國内(nei)已有涉足,但缺乏產業鏈應用(yong)

我國EDA技術起步较早,但是没(mei)有(you)上下游產業的协同,发展较為缓慢。

目前只有華大(da)九(jiu)天的規模较大,擁有三大EDA解決方案,数模混合IC設計(ji)全(quan)流程EDA解決方案、SoC設(she)計優化EDA解決方案及面向IC、FPD製造業的(de)EDA解決方案,其数模混合(he)設計(ji)平臺可以支持到40nm設計節點。其余(yu)還有廣立微、芯禾科技、藍海微、九同方微、博(bo)達微、概伦電子、珂晶達、创聯智软等(deng)企業有EDA產品,但普遍是针對特殊需求的專用工具類型,產品不够全。我國現(xian)存10余家EDA公司2018年銷售额(e)累計3.5 億(yi)元,占全球份额不足1%,與國际巨头(tou)之間的距离還非(fei)常巨大。

19.大陆IC設計業发展瓶(ping)颈—芯(xin)片底(di)層架構

X86架構和ARM架構雙雄(xiong)称霸全球

目前芯片架構主要分(fen)為兩(liang)大阵營:一個(ge)是以(yi)intel、AMD為首的基於复雜指令集的架構X86架構,另一個是(shi)以IBM、ARM為首的精簡指令(ling)集ARM/MIPS/Power架構

X86架構在個人計算機芯片和服務器芯(xin)片中占絕對(dui)主导:2018年臺式機(ji)CPU市(shi)場 Intel銷售量占(zhan)比84.2%,AMD銷售量占(zhan)比15.8%;筆記(ji)本市場Intel銷售量占(zhan)比87.9%, AMD銷售量占(zhan)比12.1%;服務器芯片Intel几乎独享市場。2018年服(fu)務器市場Intel銷售量占(zhan)比96.8%,AMD銷售量占(zhan)比3.2%;

ARM架構在(zai)移動設備和物聯網設備芯片(pian)中占絕對主导:其中在手機、汽车電子及IoT 等领(ling)域中具備絕(jue)對的話语權,ARM架構芯(xin)片占手機(ji)市場份额約90%;

此外還有(you)MIPS、Power、Alpha以及(ji)開源的RISC-V等芯片架構(gou)在(zai)不同的领域各有應用。

20.“自主芯(xin)片”並非“自主可控”

根據國内廠商采用芯片架構的格局(ju)來看,采(cai)用X86架構的芯片都(dou)不能“自主可控”,因為一旦授權停止將面臨受製於人的困(kun)境。

ARM授權分兩種:授(shou)權處理(li)器IP和授權處理器架構。后者授權(quan)方式可(ke)以允許合作伙伴自主研发,屬(shu)於“自主可控”的範围。海(hai)思、展訊(xun)和飞腾都(dou)屬於获取ARM架構授(shou)權的公司,在当前授權(quan)版本上將不再受製於(yu)人。

21.芯片架構的困(kun)境在於應用生態

應用生態對芯片架構的发(fa)展有着極其重要的影(ying)響,下游設備的软件系統與硬件適(shi)配是核心价值(zhi)鏈。Intel X86架(jia)構(gou)處理器独霸全球就在於不仅構建技術壁垒,還構建市場和软件的客戶生(sheng)態壁(bi)垒。而ARM架構同樣是抓住移(yi)動互聯網的(de)機遇構筑一套自己的商業生態體系。

龍芯的(de)指令集完全兼容(rong)MIPS32和MIPS64的指令集,並在(zai)此基礎上開发了屬於自己的(de)指令,現阶段龍芯已永久(jiu)買断MIPS指令的使用(yong)授(shou)權,技(ji)術可以做到自主(zhu)可控,但龍芯缺乏下游(you)應用(yong)廠商,无法建立商(shang)業生態,至今仍未(wei)发展壯大。

22.ARM在移動設備领(ling)域大(da)放异彩

ARM的授權方式也給了國内芯片(pian)設計廠商突(tu)破的機會。根據性能測試分数排行,海思的麒麟芯片性能已在全球各類芯(xin)片前十名占據(ju)3位名额,同時海思的各類(lei)手機芯片在中國已能占據五分之(zhi)一的席位,虽(sui)距离高通半壁江山的(de)市占率還有不少距离,但若中美貿易摩擦(ca)持(chi)續,海思芯片在國(guo)内市場占有率將會進(jin)一步上升。

潜在風(feng)险:虽海思已經获得ARMv8的永久授權(quan),可以在此基礎上完全自主的設(she)計芯片,短期2-3年影響(xiang)较小(xiao),但(dan)是如果美國製裁升級(ji),華為(wei)未(wei)能获得ARM新(xin)版本授權,將會對(dui)海(hai)思后續芯片迭代升級形成较大影響,不過(guo)華為也正在积極開(kai)发自己的IP和培养(yang)國内IP廠商以應對可能出現的危機。

23. RISC-V架構在AI、物聯網领域(yu)或有“芯機遇”

相比於ARM高额的授(shou)權費、命途多舛的(de)MIPS,象征着自主(zhu)可(ke)控的開源的RISC-V正成為國產芯片(pian)的“芯機遇”。

機遇:X86在PC、服務器领域的生態以及ARM在手機(ji)的生態难以超越,但是在AI、物(wu)聯(lian)網领域尚未構建完整的生態壁垒,物聯網應用的碎(sui)片化特性使得(de)RISC-V和物聯(lian)網十分契合,更容易摆脱(tuo)X86和ARM生態的影響;在AI领域,傳統 ARM 架構擅长的 general purpose 不一定適合AI芯片,因為不同的 AI 芯片強調的功能不一(yi)樣,有些是语音,也有些是其他方面,像是 RISC-V 这種弹性的架構比较容易(yi)讓芯片客製化。

國内進(jin)展:國内華為、中興等大(da)企業以及部分中小企業(ye)如C-SKY在RISC-V開发上已(yi)經取得一定進展,2019年7月25日,阿里“平头(tou)哥”发布玄(xuan) 鐵910,采(cai)用RISC-V架構,支持16核,單核性能達到7.1Coremark/MHz,主頻達到2.5GHz,比目前業界主(zhu)流的RISC-V處理器性能高(gao)40%以(yi)上, 可以用(yong)於5G、人工(gong)智(zhi)能、網絡通信、自動(dong)架構等领(ling)域。

24.豐富的(de)下游應用推動不同類型芯片(pian)的產生

随着應用(yong)場景的(de)增加,具體執行不同功能(neng)的(de)芯片也越來越多,如應(ying)用於PC、服務器(qi)、手機等設備(bei)的中央處理(li)器CPU,應用(yong)於圖像處理、深度學習的GPU,内含数字信號處(chu)理模(mo)块的DSP,以及基带芯片、存储(chu)芯片、射頻(pin)芯片等。

不同廠(chang)商(shang)產品侧重於不同的芯片設計,有些芯片如手機處理(li)器AP、基(ji)带芯片等產品大陆公司已經跻身世界(jie)前列,而有些產品如計算(suan)機CPU、 FPGA、GPU等(deng)國内則出現空白或大陆廠商被(bei)全面壓製的場景。

以下將按照(zhao)不同類型的芯片逐一分析國内外廠商的(de)格局。

  • CPU(中央處理器):由於(yu)X86架構生態的限製,在個人PC處理器领域,目前Intel和AMD已經成為全球(qiu)CPU寡头。Intel占據約九(jiu)成的市場(chang),AMD則收下(xia)其余市場(chang)份额;服務器领域依然由Intel和AMD 統领市場,不(bu)同的是由亚馬逊(xun)、華為海思各自推出(chu)基(ji)於ARM架構的服務(wu)器芯片也正在建立生(sheng)態。海(hai)思的鲲鹏(peng)系列芯片主要應用於自身服務器等應用,將带動新的參(can)與者加入这個领域,市場(chang)有望進一步打(da)開。

手(shou)機處理器芯片领域(yu),高通中(zhong)國(guo)市場占有率約50%,海思和聯发科在中國市場各占約(yue)20%

  • GPU(圖形處理器):主要作為顯卡的計算核心解決圖形渲染的(de)問題(ti)。相比於CPU,GPU的(de)算数逻輯單元(ALU)更多,高達数千(qian)個,可同時並行處理数以(yi)千計的数據;而CPU一般最多只(zhi)有8核,一般用來處(chu)理運算量较為复雜的計算数據(ju)。圖形渲染時需(xu)要將大量的3D坐標轉變成2D坐標,每一個單(dan)独的位置都要計算其(qi)坐標,虽坐標計算並不(bu)复雜,但(dan)其巨(ju)大的数據量是CPU无法承载的。如果使用CPU計算則不仅浪費了其ALU的巨大(da)算力,而且(qie)其並(bing)行数據處理能力也不够。

GPU非常適(shi)用於進行深度學習,深度學習是人工智能具體實(shi)現的一種算(suan)法,通過對大量輸(shu)入(ru)数據進行归納总結並提取特征,从(cong)而進(jin)一步识別新輸入的数據。例(li)如計算機視覺需要识別画面中的某物品(pin),就需要提前學(xue)習无数张该(gai)物品的照片並提取其特征,GPU強大的並行数(shu)據處理能力就可以完美的解決这個(ge)問題。

電脑端集成顯卡GPU:市場主要由Intel、英(ying)伟達和AMD占(zhan)有,其中Intel的市場占有率最高,約三分之(zhi)二;

独立顯卡GPU:主(zhu)要包括(kuo)英伟達和AMD,自2015年以來英伟(wei)達市場(chang)份额不断被AMD追趕,但2018年8月英伟(wei)達发布了(le)RTX2000系列顯卡之后便(bian)重拾市場份额(e);

移動設備GPU:市場主要包括五家(jia)公司,按市占率排名分(fen)別為:Imagination、ARM、高(gao)通(tong)、Vivante、英伟達。

云平(ping)臺的GPU(AI芯片):多数以(yi)英伟(wei)達為主,AMD也占據一定(ding)的市場份额。

國内在 GPU 芯片設計方面,還處(chu)於起步阶段,與(yu)國际主流產品尚有一定(ding)的差距,只能用於圖形顯示(shi)领域,比如國(guo)内领先的GPU製造(zao)商景嘉微最新款產品(pin)在2018年9月流片(pian)的JM7200的對比對象是2012年NVIDIA推出的GT640,顯著優於(yu)后者的參数只(zhi)有功耗。在高性能GPU方面, 如(ru)人工智(zhi)能深度學習需要的GPU等领域國產化市場几乎空白。

除景嘉微之外,中船(chuan)系研製的凌久(jiu)GP101於2018年2月流片成功,支持4K 分辨(bian)率、視頻(pin)解碼和硬件圖(tu)層處理等功能;西(xi)郵微電子2015年12 月(yue)研(yan)製成功GPU芯片“萤(ying)火虫1號”,主要(yao)作為學術課題。

此外,中科曙光與(yu)AMD進行深度合作,計劃布局GPU领域,但中科曙光2019年6月進入美國“實體名單”,合作充满變数(shu)。

  • FPGA(現場可编程門阵列):FPGA具有静態可重复编程和動態在系(xi)統重構的特性(xing),使得硬件的功能可以像软件一(yi)樣通過编(bian)程來修改。相比於 ASIC的定製化、不可改變,FPGA具有可重(zhong)复配置的特點(dian),理(li)论上允許无限次编程。

目前FPGA领先公司(si)全部為美國公司,全球FPGA市場中,Xilinx、Intel(Altera)兩大公司(si)對FPGA的技術與市(shi)場仍然占據絕對主导地(di)位。2016年兩家公司(si)占有將約87%市場份(fen)额,專利達6000余項之多。FPGA在芯片行業門檻很(hen)高(gao)的類別,是一(yi)個技術密(mi)集型的行業,没有坚實的技術功底,很难形(xing)成有竞争力的產品(pin)。巨头構筑了強大的技術、市場和專利壁垒,这也是FPGA市場(chang)多年來被Xilinx、Intel(Altera)、 Lattice、Microsemi基本垄断的原因(yin)。

FPGA是(shi)全球芯片設計業(ye)最需要技術和垄断突破的產品之一,在所有的芯片(pian)领域中屬於最难以突破和(he)打破格局的技術產品,國(guo)际巨头提前布局的專利保護對后來者(zhe)形成了強大的市場壁垒。國内的FPGA與國际(ji)廠商有兩代半的(de)工藝線差距。國际廠商已量產16nm產品,國内(nei)廠商目前只做到(dao)40nm,28nm產品還(hai)在(zai)推進阶段。

中國背景私募股權基金(jin)CanyonBridge收購Lattice被特朗普叫停,在新的中美冲突背景下(xia),中(zhong)资收購美國芯片公司變得更加困难。因此國(guo)内FPGA只能依(yi)靠自(zi)主发展,國内企(qi)業已陆續发力该领域,國内(nei)在通訊和AI芯片等领域有(you)庞大的FPGA需求,同(tong)時有政策的呵護,國内廠商迎來发展機遇,但(dan)道(dao)路漫长,需要(yao)技術和市場雙重(zhong)配合。

  • ASIC芯片—海外廠商领先,但尚(shang)未形(xing)成垄断

ASIC(專用集成電路(lu))是一種高度定製化並且不(bu)可重新配置的(de)產品,通過對於特定應用(yong)领域的高度定製化來實現(xian)高性能、低功耗的雙重目標。ASIC的(de)特點是面向特定用戶的需(xu)求,品(pin)種多、批量小(xiao)。設計過程中不使(shi)用現有(you)的库單元,可實(shi)現最(zui)佳布線布局、最優(you)的(de)速度功耗,與通(tong)用集成電路相比具有體系更小、重量更(geng)轻、功耗更低、性(xing)能更高等(deng)特點。缺點是初始設計(ji)投入大,上(shang)市速度(du)较慢,针對性(xing)的設計會限製芯片的通用性。

目前國外主要以谷歌為主导,國内主要是寒(han)武紀。人工智能领域的ASIC 專用(yong)芯片仍是一片藍海,尚未出現足以垄断市場的巨头公司。

在 ASIC 芯片(pian)领域,國内(nei)廠商已經取得了一定成績(ji)。以比特大陆、嘉楠耘智為(wei)代表的矿(kuang)機廠商采用的ASIC芯片已(yi)經達到了7nm製程,在國际(ji)中處於较先進地(di)位。寒武(wu)紀科技推出的寒武紀1A處理器(Cambricon-1A)是世界首款商用深度(du)學習專(zhuan)用處理器,面向智能(neng)手(shou)機、安防监控、可(ke)穿戴設備、无人機和(he)智能駕驶等各類終端(duan)設備,在運行主流智能算法時性能功耗比全面(mian)超越CPU和GPU。

國内(nei)各大科(ke)技互聯網巨头都在投资布局ASIC芯片。2018年9月(yue)阿里巴巴成立平(ping)头哥半导體芯片公司,其開发的自主嵌(qian)入式CPU在语音识別(bie)、機(ji)器視覺、无線连接(jie)、工業控製和汽车電子等(deng)领域已得到規(gui)模化的應用,終端產品累計應用已(yi)超10億顆。2019年4月,小米(mi)公司將旗下(xia)子公司重組,成立(li)大魚半导體,專注於AI和IoT芯片與解決方案的技(ji)術研发。随着未來人工(gong)智能與物聯網的潜能释(shi)放,ASIC芯片將打開更大的市(shi)場(chang)空間。

发展機遇(yu):ASIC芯片(pian)存在竞争空(kong)間,國内應用(yong)市場较大(da),有望以點及面助力(li)AI芯片弯道超车。如果說在芯片產(chan)業上ARM對X86架構的反擊製衡成(cheng)就(jiu)於移動終端的興起,那麼AI浪潮之下,AI芯片尤其是專用於深度學習(xi)的(de)ASIC,用以點(dian)及面的方式實現跨越式发展(zhan),未尝不是一個弯(wan)道超车(che)的好機會。

竞争空間上(shang),傳統的CPU领域有Intel、高(gao)通(tong),GPU领域有英伟(wei)達,FPGA中有Xilinx和Altera,唯有與AI計算最為定製化結合的(de)ASIC领域尚未有(you)絕對的垄断性龍头(tou);應用場景上,智能手機、可(ke)穿戴設備、安防前端等(deng)均可能成為ASIC芯(xin)片落地放量的先行(xing)地。AI芯片(pian)尤其是ASIC芯片由於其低功(gong)耗高效率的特點特別(bie)適用於功耗较低,空間较小的智能手機、智能安防摄像头、智能家居、无人(ren)機等智能終端,这些领域(yu)可能成為ASIC芯(xin)片率先(xian)放量之處。

  • 存储(chu)芯片—海外龍头占據絕大部分市場

半导體(ti)存储(chu)器分為随機存储器RAM和只讀存储器ROM,通俗來講ROM在系統停止(zhi)供電的時候(hou)仍然可以保持数據,而RAM在就會(hui)丢(diu)失数據。

RAM:分(fen)為静(jing)態随機存储器SRAM和動態随機存储器DRAM,SRAM的(de)速(su)度非常快,但价格昂貴,一般只用在较為苛刻的環境(jing)下,比如CPU的一級缓(huan)冲和二級缓(huan)冲;而DRAM速度相對较慢,在价(jia)格(ge)方面要比SRAM便宜很多,計算機的内存条(tiao)是典型的(de)DRAM。

ROM:从早期的不可擦除PROM、用紫外光擦除的EPROM,到電子擦除的EEPROM,发(fa)展到現在(zai)的Flash。Flash分為(wei)NORFlash和NAND Flash兩種,NOR Flash裝载的代碼可直接運(yun)行;NAND Flash没有采取内存的随(sui)機讀取技術,NAND Flash上的代碼(ma)不能直接運行,常用的U盘、SSD固態硬盘都是 NANDFlash,SSD固態(tai)硬盘市場的发展給NAND Flash带來巨(ju)大增量(liang)。

部分類型的存储器市場國内企業已取(qu)得一席之(zhi)地,如SRAM的巨头是賽普(pu)拉斯(si)和ISSI,而ISSI已被北京君正收購;NOR Flash的市場格局(ju)较為平均,随着竞争加(jia)劇,國际巨头纷(fen)纷退出低端NORFlash,兆易创新目前在整體NOR Flash市場占據了約8%的份额。但是在市場最大(da)的DRAM和NAND Flash市(shi)場,海外企(qi)業占絕對主导,而(er)國内企業的份额則非常少。

在(zai)存储器领域,部分國内廠商已在某些领域步入世(shi)界舞臺(tai),但在多数领域還都處於(yu)落后於國外先進(jin)企業的状態。

RAM方面:北京君正收購了矽成之后,將擁有(you)全球领先的SRAM市場(chang)與技術水平,矽成在(zai)DRAM领域虽市(shi)場占有率不高,但其在该领域的排名(ming)也在前列(lie),是大陆唯一(yi)可(ke)在全球範围内大規模生產銷售工業機械RAM的企業;此外,兆(zhao)易创新與合肥產(chan)投合作投资合肥长鑫項目,布局19nm DRAM,目前已經成果投片,预計2019年底將要正式(shi)量產;

Flash方面:兆易创新(xin)是NOR Flash的龍头,主要聚焦於低容(rong)量NOR,但(dan)現正向(xiang)高容量NOR领域擴(kuo)展;长江存储的3D NAND Flash发展较好(hao),64 層的3D NAND Flash已經(jing)研发成(cheng)功,即將量產。

  • 内存接口芯片

内存(cun)接口芯片负責(ze)连接CPU與内存,作用是承擔CPU與(yu)内存之間的(de)数據交换。内存接(jie)口芯片资格認證壁垒(lei)较高,需要經過CPU廠商、内存供應廠商以及服務器(qi)廠商的三(san)重認證,目(mu)前國际从事研(yan)发並量產服務器 DDR4内存接口芯片的主流(liu)廠商有3家公司,分別是Rambus、澜起科(ke)技和 IDT。

澜起科技經營模式為Fabless,上下游均(jun)為(wei)國际领先的廠商,上游供(gong)應商包括括富士通電子、聯華電子(zi)、臺积電,封裝測試供應商包括星科金朋、矽品科技,公司主要客戶為(wei)三星、海力士、镁光(guang)等,内存接口芯片的產品毛利率達到70.82%,在内存接口芯片市場位列全球前二。公司发明的DDR4全(quan)缓冲“1+9”架構被采納為(wei)國际標(biao)準。現已成為全球可(ke)提供从DDR2到DDR4内存全(quan)缓冲(chong)/半缓冲完整解決方案的主(zhu)要(yao)供應商之一,此外,公(gong)司正在积極(ji)開展DDR5的研发(fa)工作,並參與DDR5 JEDEC標準(zhun)的製(zhi)定,预計將於2020年底完成第一代DDR5内存接(jie)口芯片的(de)研发。

  • 圖像處理類芯片

圖像處(chu)理芯(xin)片包括兩種:①傳感器(qi)芯片,將光信號轉變成電(dian)信號,主要(yao)有兩種類(lei)型,CMOS和CCD,CMOS Image Sensor縮寫為(wei)CIS,約占傳感器芯片市(shi)場的99%以(yi)上;②視頻(pin)處理(li)芯片,將電信號處(chu)理為数字信(xin)號。

 CIS领先(xian)廠商主要有索尼、三星、豪威科技(被韦(wei)爾股(gu)份收購)等。公告顯示(shi),2018年豪威科技圖像傳感器營(ying)收82.32億元人民幣,約12.24億美 元;同(tong)年索尼同類產品(pin)營業额為711.4億日元(yuan),約66.89億美(mei)元。

除豪威科技之外(wai),國内CIS相關的企業還(hai)有格科微、思比科(ke)、比亚迪微電子、富瀚微、长光(guang)辰芯、銳芯微等。格科微曾(ceng)是國内CMOS企(qi)業龍头,出货量(liang)曾排國内第一(yi)、世界第二,但后期(qi)進(jin)军高端市場失败,低端市(shi)場(chang)也受到同類廠商的冲擊;思比科也由韦爾(er)股份控(kong)股,主打低端CMOS领域。

視頻(pin)處理(li)芯片:是指將摄(she)像头拍摄到的画面信號進行编碼壓縮轉(zhuan)换成視頻,主要應用於相機、VR設(she)備、汽车(che)、安防监控、无人機以及可穿戴(dai)設備等领域。未來計(ji)算機視覺芯片將成為主流(liu),即自動识別画面中(zhong)的人、物。技術水(shui)平要求最高的是在安防领域。

視頻(pin)處理(li)芯片的主要廠商包括華為海思、安霸Ambarella和富瀚(han)微,國内廠商(shang)在視頻處理芯(xin)片领域已經走在世界前列,如華(hua)為海思的(de)高端芯片性能已經完全不輸國外產品。市(shi)場占有率(lv)方面華為海思也占據了一半的市場份额。

富瀚(han)微是國内最早進入安防摄像领域的企(qi)業之一,其主要產(chan)品為(wei)模擬摄像機視頻處理芯片,在该細分领域富瀚(han)微占據一半以上的市場份额;富(fu)瀚微與海(hai)康威視保持深度合作,其網絡摄像機芯片業務得以(yi)快速提(ti)升;此外,富瀚微的(de)業務(wu)正在积極布局汽车领域,在后裝市場已推出多款(kuan)產品並稳定(ding)出货,前裝市場公司已推出首款ISP芯片,並將應用於比亚迪量產车型。

  • 顯示驅動芯片

主流的顯示屏分為LCD與OLED,OLED按(an)照技術可分為被動驅動式(PMOLED)和主動驅動式(AMOLED),其中AMOLED在智能手機(ji)的渗透率達到了90%。據CINNO研究估計,OLED驅動芯片的市場空間(jian)在2020年將(jiang)達(da)到23億人民幣,全(quan)部OLED驅動芯片的市場份额將達55億人民幣。

LCD驅動芯片的市場由(you)韩國三星和臺湾聯咏(yong)科技掌握,作為國内最(zui)早布局圖像傳感器的(de)企業,格科微的產品中也包括LCD驅動芯(xin)片。

AMOLED驅動(dong)芯片市場則被韩國三星和Magnachip占具了95%的份额,大陆廠(chang)商包括中颖電子和吉迪思(si)。

中颖電子主要以工控單芯片、锂電池管理芯(xin)片及OLED顯示(shi)驅(qu)動芯片為主,2018年3季度公司(si)的FHD AMOLED顯示驅動芯片開始量產,随着國(guo)產手機份额的增加,中颖電子必將享受國產AMOLED屏產業增长所带來的商機。

  • 指纹识別芯片

指纹识別芯片(pian):主要應用於(yu)手機、多(duo)媒體(ti)平板、筆(bi)記本(ben)電脑以及平板燈领域,其中手機占據(ju)指(zhi)纹识別芯片約90%的市場,手機市場(chang)又分為苹果和安(an)卓兩大阵營。傳統的電容式指纹识別(bie)技術現已非常成熟,面臨着激(ji)烈的价格竞争。新的技(ji)術屏下指纹识別技術(shu)在2018年達到量產,成為高端安卓機(ji)的標配,CINNO Research预測,2019年全球带有屏下指(zhi)纹功(gong)能的OLED手機出货量將大幅(fu)增(zeng)长至2.2億部。

苹(ping)果的(de)指纹识別芯片由苹果的子公司Authentec設計,產品不(bu)對外供應,與其他安卓系統的指纹识別芯片供應商(shang)不構成竞争關系(xi);

安卓阵營的指纹识別芯片(pian)設計公司包(bao)括匯顶科技、FPC、新思、思立微以及臺湾的神盾等。匯顶科技的收入在安卓指纹(wen)识別芯片市場的占有率(lv)长居第一,匯顶科技(ji)的營業收入在2012年電(dian)容触控業務以及2016年指纹识別業務爆发時出現(xian)大幅增(zeng)长,在2019年屏(ping)下指(zhi)纹识別方式逐渐成為主流的過程中必然會享受市場轉變所带來的利润增长。

  • 通信芯片

在交换機的整(zheng)機市(shi)場,一直由思科(ke)掌握着約(yue)60%的市場,思科的交换機芯片(pian)大多数都(dou)為自研。除去思科的交换機,如惠普、戴爾、華為的交换機絕大多数(shu)都是采(cai)用博通的交换機芯片,被博通高度垄断(duan)。除博通外,國外還有(you)擎(qing)发(Nephos)、 Cavium XPliant、Barefoot Tofin和Innovium Teralynx等企業(ye)。

國内企業有(you)盛科(ke)網絡,是由中國電子信息產業(ye)集(ji)團有限公司(CEC)和(he)國家集成電產業基金共同投资的(de)高新技術企業。

光芯片:國内產品主要集中在10Gb/s及(ji)以下的低(di)速光模块。根據(ju)《中國光器件產業发(fa)展線路圖(tu)(2018-2022)》,目前小於10Gb/s的光芯片(pian)國產(chan)化率達到80%,10Gb/s速率的光芯片(pian)國產(chan)化率接近50%,而25Gb/s及(ji)以上的速率(lv)的光芯片則高度依赖進口,國產(chan)化率仅3%

DFB芯片與EML芯片的核心技術主要掌握在(zai)美(mei)國、日本等國手(shou)中,核心廠(chang)商有Finisar、新飞通、Avago、Oclaro、瑞萨(sa)等廠商。目前,國内具有芯片(pian)量產(chan)能力的廠商有光迅科技、華工科技(子公司云岭光電)、海信宽带、武漢光安伦以及仕(shi)佳光電子等(deng)廠商。其中,光迅科技具備十多年的光芯片研发經驗,目前在國内领跑(pao);華工科技(子公司云岭光電)、海信宽(kuan)带等已具備量產能力。

在全球的(de)25GDFB供應格局中,Oclaro和瑞萨是(shi)市場的主要(yao)供應商,兩者共占市場份额的70%左右;Avago和三菱占到市(shi)場(chang)份额的30%左右。其余 的主(zhu)要廠商,例如Finisar、AOI、Lumentum等廠商具有生產線(xian),主要用於自產。

  • DSP(数字信號處理技術):海外(wai)廠商占據絕大部分市場

DSP:内部采用程序和数據(ju)分開的哈(ha)佛結構,具(ju)有專門的硬件(jian)乘法器,可以(yi)用來快速的實(shi)現各種数字信號處理算法, DSP 己成為通 信、計(ji)算(suan)機、消費(fei)類電子(zi)產品等领域的基礎器件。DSP產品很多,定點DSP有200多種,浮點DSP有100多種。

DSP主(zhu)要生產商:德州儀器(TI)、模擬器件公司(ADI)、摩托羅拉(Motorola)、 恩智浦(NXP)、杰爾系統(Agere Systems)

DSP中(zhong)國生產商:中電14所、中電38所、湖南(nan)進芯電(dian)子、北京中星微電子、中科院等

“華睿1號”芯片:中電14所牵头研(yan)製(zhi)的國内首款具有國际先進水平的高端四核DSP芯片,采(cai)用65nm CMOS工藝,處(chu)理能力達(da)到32GFMACS, 功耗為10W,总體(ti)性能優於國外同(tong)類型DSP芯片,填补了我(wo)國多核DSP领域的空白,目前已成功(gong)應用於我國(guo)十多型雷達產品中。

“魂芯二(er)號A”芯片:2018年4月由中電38所(suo)发(fa)布,采用全自主體系(xi)架構(gou),研(yan)发历時6年,單核實現1024浮點FFT運(yun)算仅需1.6微(wei)秒,運算效 能比TI公司TMS320C6678高3倍,實际性能(neng)為其1.7倍,器件数據吞吐率達(da)每秒240Gb。可靠性、綜合(he)使用成本等(deng)方面全面優於進口同類產品。作為通用DSP處理器,“魂芯二(er)號A”將廣泛運用(yong)於雷達、通信、圖像處理(li)、医疗電子、工業(ye)機器人等高密集計(ji)算领域。

  • 基带芯片

在手機終端中,基带芯片(pian)是信號處理的核心芯片。射頻(pin)芯(xin)片负責射頻收发、頻率合成、功(gong)率放(fang)大;基带芯片负責(ze)信號處理和协議處(chu)理。基带芯片分為(wei)5個部分:CPU處理器、信道编(bian)碼器、数字信號處理器、調製解調器和接口模(mo)块。

目(mu)前主要廠(chang)商有高通、三星LSI、聯发科、華為(wei)海思(si)、紫(zi)光展銳、Intel等。現在三星和華為兩大廠商都能生產(chan)基(ji)带芯片,苹(ping)果和Intel與 2019年7月25日共同发布公告聲明苹果將要收(shou)購英特爾智能手機基(ji)带芯片業務,完成(cheng)收購后全球的智能手機(ji)巨头都將擁有基带芯片生產能力。

華為基带芯(xin)片:巴龍5000,基於7nm的5G多模終(zhong)端芯片,该芯片的首(shou)款5G商用(yong)終端是華(hua)為5G CPE Pro。它不仅是世界上首款單芯片多模(mo)5G基带芯片,同時還支持2G、3G、4G、5G合一的單芯片(pian)解決方案,能(neng)耗更低(di)、性(xing)能更強。

展銳基带芯片:春藤510,采用臺(tai)积電12nm製程工(gong)藝,支持(chi)多(duo)項5G關键技術,單芯片統一支持 2G/3G/4G/5G多(duo)種通訊模式,是一款高集成、高性能、低功耗的5G基带芯片。

  • 射頻芯片

随着移動通訊技術(shu)的變革,智能手機需要接收更多頻段的(de)射頻信號,芯片用量持續(xu)增加。5G相對於(yu)4G,滤波器从40個增加至70個,頻带从(cong)15 個增加至30個,接收機发射機滤波器从30個增加至75個,射頻開關从 10個增加至30個,载波聚合从5個增加至200個,PA芯(xin)片从(cong)5-7顆增加至 16顆,PA芯片(pian)單機价值量顯著提升:2G(0.3美元)à3G(1.25美元)à4G(3.25美元)à5G(7.5美元)。

市場規模:从2010年至2017年全球射頻前端市場規模以(yi)每年約13%的速度增长,2017年達(da)130.38億美(mei)元,未來將以13%以(yi)上的增长率持續高速增(zeng)长,2020年(nian)接近190億美(mei)元。

射頻芯片是移(yi)動通信系統的核心組件,主要起到收发射頻信(xin)號的作用(yong),包括功率放大器(PA)、雙工器(qi)(Duplexer和Diplexer)、射頻開關(guan)(Switch)、滤波(bo)器(Filter)和低噪放大(da)器(LNA)五(wu)個部分。从5大(da)器件的營收占(zhan)比來看,滤波器占了(le)射頻器件營(ying)業额的約50%,射頻PA占約30%,射頻開關和LNA占約10%,其他占約10%。

Broadcom、Qorvo、Skyworks和Murata四家(jia)几乎占據了80%的市(shi)場份额,被業内称之為“四足鼎立”,其他海外(wai)供(gong)應商有Epcos、Peregrine、英飞凌、Semtech、NXP等。

就中國市場而言,Skyworks擁有大(da)約(yue)50%的市占率,Qorvo占據40%左右,中國其他廠商只擁有5%的市場占有率。

在技術上,部分器件如LNA、PA、天線開(kai)關等已逐步實現國產化,例如唯(wei)捷创芯、 漢(han)天下的PA已經能(neng)在4GPA上真正打入主流市場;華為海思在LNA、PA、開關(guan)天線等领域(yu)進展也不错,比(bi)如在P30上(shang)用的就是華為自研的LNA Hi6H01s芯片。预計國產廠商在这些领域市場(chang)占有(you)率將逐步提升。

在滤(lv)波(bo)器中,尤其是專門用於高頻段的BAW滤波(bo)器,關(guan)键技術均(jun)掌握在美國企業 Broadcom-Avago手(shou)中,如果BAW被禁(jin)運,國内企業要麼直接放弃2.5GHz-6GHz的頻段, 要麼需要使用加入特別設計(ji)的射頻SoC配合SAW滤波(bo)器(qi)去做2.5GHz以上(shang)的高(gao)頻段(技術上(shang)很(hen)难實現),无论(lun)如何都(dou)會產生困境。

國内開關(guan)和(he)LNA龍头(tou)是卓勝微電子(zi),PA的龍头是中(zhong)科漢天下(xia)、唯(wei)捷(jie)创芯(未上市), SAW滤波(bo)器龍头是无锡好達(未上市),國际知(zhi)名廠商基本采(cai)用IDM模式,而國内均為設計+製造模式,國内化合物半(ban)导(dao)體代工廠商為****等。

PA(射頻功率放大器):將发射端的小功率信號轉换成大(da)功率(lv)信號的裝置,用於驅動特定(ding)负载的天線等。PA是无線通信設備射頻前端最核心的(de)組成部分(fen),其性能(neng)直接決定了(le)手機等无線終端的通訊距离、信(xin)號質量和待機時間。

主要(yao)采用GaAs、RF-SOI、CMOS、GaN或SiGe作為材料,GaN的高頻特性较好,比较適用(yong)於基站,GaAs性价比更高,適用於終端設備。終端(duan)設備中,GaAs將仍然是高端(duan) PA 的(de)首選技術(shu),随着LTE Pro和5GSub 6G 的要求的提升,GaAs渗透率也將提升。虽然CMOSPA 越來越成熟並有(you)集成(cheng) 的優勢但(dan)是因為參数性能的影響,它只適用於低端市場,而毫米波(bo)可能會采(cai)用SOI PA。

因為GaAs/GaN化合(he)物PA具有独(du)特的工藝和较高的技術門檻(kan),均被國(guo)外(wai)廠商掌握,因此当前(qian)PA市場主要被三大廠商Skyworks、Qorvo、Broadcom垄断(duan),合計占有超(chao)過90%的市(shi)場份额,此三大廠(chang)商均采用IDM模式。

國内PA產品大多停留在中低端(duan)應用,布局高端應用的(de)PA廠商不多,但華為設(she)計的GaAsPA將的應用將提高國(guo)内廠商布局高端(duan)PA的信(xin)心。

設計廠(chang)商(shang)包括華為、中(zhong)科漢天下、唯(wei)捷(jie)创芯、紫(zi)光展銳、慧智(zhi)微、中普微等;代工廠商包括****、海特高新等。

滤波器是射頻前端芯(xin)片占營收比例最(zui)高的部件,包括聲表面滤波器(SAW,Surface Acoustic Wave)、體聲波滤波(bo)器(BAW,Bulk Acoustic Wave)、MEMS滤波(bo)器、IPD(Integrated Passive Devices)等。SAW和BAW滤波器是目前手機應用的(de)主流滤波器,SAW主要(yao)應用(yong)於低頻段,BAW 主(zhu)要(yao)應用於2.5GHz-6GHz的高頻(pin)段。5G新增頻段(duan)包括(kuo)Sub6G和毫米波等超高頻頻段,BAW將成為5G滤波器應(ying)用主流。此外還有(you)FBAR滤波器是使用 硅底板、借助mems技術以及薄膜技術而製造出來的(de),現阶段已經具備(bei)了(le)略高於普通saw滤波(bo)器的特性。

SAW滤(lv)波器(qi)生產商:村田Murata、TDK、太阳誘電TAIYO YUDEN、Skyworks、Qorvo,五家占(zhan)據約95%份额;BAW滤(lv)波器(qi)生產商:Broadcom-Avago, 一家独大,占據87%的份额;FBAR滤波(bo)器市場基本被Avago、Qorvo等垄(long)断(duan)。

國内企業主要布局SAW滤波(bo)器,BAW滤波器涉足的企業很少。布局BAW的廠商有諾思、開元通信(xin)和漢天(tian)下。2019年8月7日開元通信在(zai)深圳宣布推出(chu)體聲波滤波器品牌“矽力豹”,以及(ji)國產首顆(ke)應用在5Gn41頻段的(de)高性能 BAW 滤波器產品 EP70N41,这是國内芯片廠商在 5G BAW滤波器的首(shou)次突破。

SAW國產廠商有(you)麦捷科技、瑞宏科技、信維(wei)通信、中電德清華莹、華远微(wei)電、无锡好達電子等。德清華莹在2018年SAW 滤波器產能約15億只,對應(ying)營收與(yu)净利润5.30億(yi)元,對(dui)應净利润為0.37億(yi)元。无(wu)锡好達電子的SAW滤波器目前成功(gong)切入(ru)中興、魅族等手機供應鏈。宜確半(ban)导體在2019年5月,正式发(fa)布了基於(yu)其EWLAP技術的滤波器(qi)模块芯片產品TR963及TR965。

随(sui)着國(guo)產SAW滤波器市場(chang)入(ru)局廠商增多,將不可避免的出現价(jia)格(ge)战;FBAR滤(lv)波(bo)器在5G時代具(ju)備较強的市場潜力(li),但國產廠商的力量依然薄弱;BAW滤波器市場存在(zai)较难突破的瓶(ping)颈,不(bu)少廠商還停留於研发阶段。

  • 功率半导體

功率半导體分為(wei)功率集成IC、功率分立器件,應用领域非常廣泛,市場規(gui)模高達数百(bai)億美元

根據(ju)IHS統計,2017年英飞凌占據全球市場的(de)18.5%,約為第二名安森美公司的(de)兩(liang)倍;此外,全球前五的企業(ye)均為欧日美的(de)企業,加(jia)起來約占據全球份额(e)的50%。前十(shi)的企業中也没有大陆地區的企業,目前在功率(lv)半导體行業中國企業還有很(hen)大的追趕空間。

目前本土企業也发展(zhan)迅速,在功率半导體领域呈(cheng)現出良好的形勢。華润微電子已在(zai)MOSFET等分立(li)器件(jian)銷售規模已具備一定規模。杭(hang)州士蘭微在功率半导體(ti)领域已經形成分立器件、功率(lv)IC等體系化產(chan)品構(gou)成;捷捷微電打造成國内晶闸管领域的龍头;****則在化合物(wu)半导體(ti) 领域积(ji)極布局。2018年底,闻泰科技收購(gou)安世半导體,成為標準器件和部(bu)分功率半导體领域(yu)的全球龍头。

功率(lv)IC包括線性稳壓器(qi)、開(kai)關稳壓器(qi)、開(kai)關IC以及其(qi)它功率管(guan)理IC等種類(lei),下游市場包括汽车、計算、通信、消(xiao)費電子和(he)工業應用。

功率(lv)IC作為模擬IC的(de)主要構成部分,其充分體現了模擬集成電路行業的四(si)個(ge)特點:从需求端角度,下游需求(qiu)分(fen)散,產品(pin)生命周期较(jiao)长;从供(gong)給端角度(du)偏向於成熟和特種工藝,目前以八寸(cun)產線為主,部分國际大廠已經實現(xian)12寸功率產線的量產;从竞争端角度,竞争格局分散,廠商之間竞争壓力小;从技(ji)術端角度行業技術壁垒(lei)较高,重經(jing)驗(yan)以人為本。功率(lv)IC德(de)州(zhou)儀器遥遥领先。

Yole Development预計,预計2023年功(gong)率IC市場規模(mo)將達(da)到227億美(mei)元。

電源管(guan)理IC是功率半导體的重要分支,市場規模庞大,庞(pang)大的市場商機加上進入門檻低,有较多大陆(lu)IC設計(ji)公(gong)司涉及,但普遍技術积累不够(gou)而只能在中低端市場竞争。

產品(pin)包(bao)括功率IC的上市公(gong)司上市公司有圣邦股份、全(quan)志科技、韦爾股份、富满電(dian)子、士蘭微(wei)、華(hua)润微電子及上海貝岭(ling)等;非上市(shi)公司包括昂(ang)寶電子、賽威科技、长運(yun)通、芯原科技、深圳美芯,深圳致尚、岭芯等。

半导體分立器件包括二極(ji)管/三極管(guan)、晶闸管、MOSFET、IGBT等。下游應用廣泛,IGBT可應用(yong)於轨(gui)道交通、新能源汽车、太阳能光伏、家用電器等领域,MOSFET應用领域(yu)更廣泛,包括太阳能光伏(fu)、不間断電源、變頻(pin)器、電源、音(yin)頻設備等。其中MOSFET是功率分立器件最大(da)的(de) 市(shi)場,根據拓璞(pu)產業研究院統計,2018年MOSFET的市場总额約為80億美(mei)元,到2022年將要達(da)到100億美(mei)元。

英飞凌是功率分立器件的霸(ba)主,占有約20%的市(shi)場份额,此外安森美、意法半导體(ti)等企業(ye)也是市場份额较大的國际巨头。

國内尚无(wu)企業能進(jin)入功率半导體市場的全球前十名。

大陆企業凭借较強成本控製能(neng)力在中低端领域逐步打開市場,實現進口替代,如華润微電子在MOSFET领(ling)域已有所建樹。中高端市場方面, 國内企業通(tong)過外延並購方式获得技術與市場,如(ru)闻泰科(ke)技收購安世半导體,安世半导體的市場占有率(lv)在多種分立器件领域(yu)都處於先進地位。此外士蘭微在國内MOSFET的市場上也占(zhan)據了(le)一定的份额

中國的IGBT市(shi)場前十(shi)几名都是傳統的國外廠商,如英飞凌、安森美、意法等。國内廠商尚未形成(cheng)規模。但随着國内IGBT技(ji)術发展取得了不(bu)错的進步,國外垄断的情况有所打破,國内已取得一(yi)定的成果(guo)。

当前主(zhu)流的第三代半(ban)导體材料為SiC與GaN,前者多用於高壓場合如智能電網、轨道 交通;后(hou)者則在高頻领域有更大的應用(yong)(5G等)。功率半(ban)导體市場主體被國外公司主导,在新一代半导體材料(liao)上國内公(gong)司也已取得一定成就,正在积極追(zhui)趕。

在國内(nei),華润微電子、扬杰科技(ji)、中车(che)、中電13所等公司及(ji)研究機構也加大對碳化硅器件的研(yan)究,逐步打破國(guo)外(wai)公司的封锁,目前也已經形成完整的碳化(hua)硅(gui)產業鏈即上游衬底、中游(you)外延片、下(xia)游(you)器件製造。

GaN適用於超高頻功率(lv)器(qi)件领域,氮化镓(jia)器件最高頻率超過106Hz,功率在1000W左右,開關速度是碳化硅的四倍。但氮化镓目前尚處(chu)於起(qi)步阶段,市場規模较小。但随着5G時代的到來、无線充電技術的興起、電網(wang)對輸電性能要求提高或將促進氮化镓功率器件市場(chang)快速增长。Yole预測,2019年氮化镓功率器件市(shi)場(chang)規模不足1億美(mei)元,但(dan)在2022年時將會超過4.5億美(mei)元。

據Knowmade的数據,截止2018年底全球氮化镓專利族擁有数量最多的依(yi)旧是(shi)科瑞、东芝(zhi)这些(xie)國际廠商,但中國企業也(ye)已占據一席之地:中國(guo)中车排名第四,西南(nan)電子科技(ji)大學排名第八,前十五名中(zhong)共有五家中國機(ji)構。而(er)在(zai)納入了專利的技術含量、實用性等性能的考量(liang)之后,根據(ju) Yole的数據,中國企業依旧占據一席(xi)之地。

氮化镓功率器件(jian)尚處於起步阶段,市場格局尚不明(ming)朗。但随着5G的(de)建設,下游設(she)備(bei)對於 射頻功率器件的性能要求逐(zhu)步(bu)提高,GaN將迎來快速(su)发展(zhan)。

目前國内已初(chu)步形成完整產業鏈,但依旧缺乏大規模量產企業,静待下游應(ying)用擴张(zhang)。

第三代半导體材料正(zheng)逐步成為发展的重心(xin),当其主流(liu)的半导體材料為碳化硅與氮化硅。功率半(ban)导體市場主體被國外公司主导,在新一代半导體材料(liao)上國内公(gong)司也已取得一定成就,正在积極追(zhui)趕。碳(tan)化硅市場发展迅(xun)速。據IHS数據,2017年的碳化(hua)硅市場(chang)总量為3.99億美(mei)元,而在2023年將會達到16.44億美(mei)元,年复合增长率達到 26.6%。其中,发展最(zui)大的是新能源汽车(che)领域,年复合增(zeng)长(zhang)率達到了惊人的81.4%。碳化硅市場多被國际企(qi)業垄断。目前碳化硅市場主(zhu)要由科瑞、羅姆、英飞(fei)凌这三家把(ba)控,同時碳化硅晶圆市場(chang),則更是几乎由科瑞等國际(ji)公司垄断(duan)。

國内如扬杰科技等(deng)公(gong)司及研究機構也加大對碳化硅器件的研究,逐(zhu)步打破(po)國外公司封锁,目前也已經形成完整的(de)碳(tan)化硅產業鏈。

25.晶圆代工

  • 晶圆(yuan)代工(gong)方面,臺积電依靠先進的(de)製程,在全球占據約50%的市(shi)場份额,除臺积電之外三星在(zai)其余(yu)廠商中市場份额较為领先。大陆最大的半导體代工廠商中芯國际不(bu)仅製(zhi)程落后於國际大廠,市場份额也远不(bu)如竞争對手。

  • 臺积電近年來一直保(bao)持製程领(ling)先,第二名三星一直在(zai)后面追趕。現在臺积電第二代7nm的(de)產(chan)品使用了EUV機臺將於2019年下半年量產,而三(san)星對應的量產仍需到2020年。此外,臺积(ji)電的5nm预期在2020年(nian)量產(chan),3nm的技術研发(fa)早已在進行,建廠(chang)也已經開始,而三星(xing)的5nm量產(chan)時(shi)間也 尚未公布。预計在可预见的未(wei)來,臺积電將繼續(xu)保持其市場领先者(zhe)的身份。

  • 全球领先廠商臺积電和三(san)星均已實(shi)現量產的芯片製程達到7nm。

  • 大陆集成電路製造業近(jin)些年呈現稳步增(zeng)长態勢,政府大力(li)支持,提供優惠政(zheng)策,但瓶颈在於國内廠商的技(ji)術存在差距(ju),製程较為落后,如中芯國际尚在攻克14nm製程的量產,華力微電子也在努力向14nm发起攻(gong)關。

  • 半导體晶圆製造設備

  • 半导體設備主要以(yi)欧美日企業為(wei)主。从營業收入(ru)的(de)角度看,大(da)陆半导體設備公司的市(shi)占率非常小,尚未在(zai)國际舞臺上看到大陆公司的身影。

  • 美國的(de)應用(yong)材料公司2018年(nian)營收140億美元排名第(di)一,產品几乎包括(kuo)除光刻機之外的全部半导體前端設備。荷蘭(lan)的ASML是高(gao)端光刻機(ji)的霸主,其研发投入與技術(shu)實力國(guo)内企業难以望其項背。

  • 由於坚實的技術壁垒和客戶(hu)壁垒,半导體(ti)製造設備的市場基本都被 海外企業占據,几家國(guo)际企業占據全球90%以上的市場(chang)份额。

  • 光刻機:荷蘭ASML占據75%的市(shi)場份额,在高端光刻機领域几(ji)乎霸(ba)占全部市場。

  • PVD:美(mei)國AMAT独占8成PVD設(she)備市(shi)場;CVD:應用(yong)材料公司的CVD設(she)備在市場中占據三分之一。

  • 中(zhong)國(guo)大陆企業規模普遍很小,排名第一的北方華创2018年營業收(shou)入 為33.24億人民幣,約4.75億美(mei)元,距离(li)應用材(cai)料公司140億美元的營收尚還有非常大的距离。技術節點多(duo)数都還比较落后,大部分設備在28nm製程以上,在高端光刻機(ji)等核心(xin)設備空白;

  • 國内先進企業中(zhong),北方華创的刻蚀機、PVD等設備已達到(dao)14nm級別,氧化炉已經批量應用於(yu)中芯國(guo)际、華力(li)微電子、长江存储(chu)等廠家;晶(jing)盛機電的8英(ying)寸單晶炉已逐(zhu)步開始國產化,12寸單晶炉開始小批量生產;中微半导體(ti)刻蚀(shi)機的技術水平已經達到7nm,達到國际先進水(shui)平(ping)。

  • 半导體晶圆製造材料

半导體(ti)材料的高端產品市場主要被欧美(mei)日韩臺都少数國际大公司垄断,如晶圆製(zhi)造的過程中成本比例最高的(de)硅片,日(ri)本信越和日本SUMCO共占(zhan)據(ju)一半市場份额,前五(wu)大廠商占比超過90%。

其余材料如湿電子(zi)化學品(pin)、電子氣體(ti)、靶材、光刻胶等材料,國际前几大廠商分別占據了市場(chang)上的絕大多数份额(e)。

在半导體材料领(ling)域,由於(yu)高端產品的技術(shu)壁垒非常高,國内企(qi)業长期研发投入和(he)积累不足,我國半导體材料多處於中低端领域。

硅片方面,我國的產品主要以6英寸(cun)以下為(wei)主,12寸硅片尚未(wei)實現量產;

光刻胶、電子氣體國產化程度很低(di),基本80%以(yi)上都需要進口,CMP相關材料進口量更達(da)90%以(yi)上。

28.半导體封裝—中國企業步(bu)入世界第一梯隊(dui)

  • 封裝測試领域前十的(de)公(gong)司中,第一名日月光為臺湾公司,安靠為美國(guo)公(gong)司,中國大陆三家公司上(shang)榜,分別是长電科(ke)技、華天(tian)科技、通富微(wei)電。

  • 封測屬於規模經濟產業(ye),現(xian)已進入成熟期,龍头(tou)之間竞争加劇,只有通過相(xiang)互(hu)整合才能获得經濟效益,近(jin)年來全球前十的廠商並(bing)購頻繁,中國大陆企業為兼並(bing)收購的(de)主角,且(qie)龍头之間的互相合並加(jia)速。长電科技(ji)通過(guo)並購原全球第四大廠新加坡星科金朋進入封測業國际第一梯隊,但是由於並購標的(de)减少,龍头的竞争更(geng)加激烈,自主研(yan)发+國内整合將會成為(wei)以后增长的主要方式。

  • 2017年(nian)全球封測產業市場規模達到(dao)517億美(mei)元,同比(bi)增长2.2%。而國内2010-2018年封測業(ye)始終保持较高增长態(tai)勢,2018年國内集(ji)成電路的封測業銷售额突破2000億大關,達到2194元人民幣,同比(bi)增长16.1%,增(zeng)速远超國际水平,占我(wo)國集成電路產業(ye)鏈銷售規模的35%。

  • 半导體(ti)行業中(zhong)只有封裝環節對资本與人才的要求相對较低,在國内集成電路发展早期就(jiu)是以封測(ce)環節作為切入口,現在中國企業已步入成(cheng)熟期,无论是營收水平還是技術水(shui)平均已與國外廠商接近(jin),而且增速(su)更快,國内企業(ye)的未來(lai)排名還會靠前。

  • 总體(ti)來看,中國的封測(ce)行業將優先受益於半导體行業規(gui)模的提升。

  • 半导體封測設備—依旧是海外廠商的天下(xia)

  • 國產封測(ce)設備市場占(zhan)有率较低,根據(ju)SEMI的報告,2017年在中國製造的封測設(she)備(bei)(含外资(zi)企業與合资企業)仅(jin)占(zhan)中國封裝設備 市場的17%。國内測設設備的(de)龍(long)头企業长川科技在2017年全球半导體測試設備市場的的占有(you)率仅(jin)0.8%。

  • 半导體(ti)封裝環節的主要設備(bei)引線键合機的主要供應商為ASMP(ASM Pacific Technology)、美國奥泰、德(de)國TPT、奥地利(li)FK等國外企業,其中ASMP的后道工序業務市占率第一(yi),占全球总量的(de)25%。

  • 半导體測試設備中分選機和測試機的主要供(gong)應商美(mei)國泰瑞達(teradyne)、日本愛德萬(advantest)市(shi)占率分別為48%和39%。

  • 半导體(ti)封裝材料—本土廠商逐步強大

  • 相比於製造材料來說,封裝材料的市場(chang)空間(jian)较為稳定,近年來(lai)一直保持在全 球190億美元左右;

  • 封裝材料的門檻(kan)相對晶圆材料低,國產(chan)基本可以自主替代;

  • 康強電子2018年(nian)營收13.9億(yi)元,净利润0.8億(yi)元;華龍電子、珠海(hai)越(yue)亚分別擬於2012年、2014年上市,但最后IPO均被(bei)終止。

  • 五個維度看(kan)大陆半导體有效突围

  • 維度一:庞(pang)大半导體市場需求支撐產業发展和创(chuang)新

  • 大陆地區人口多,工業體系完善,各類細分產品都能在中國(guo)找到(dao)需求方,大陆半导體市場(chang)規(gui)模全球第一,可(ke)以支撐產業鏈内的國產企業逐步(bu)崛起,有需求就(jiu)可以带動供給。

貿易摩擦有利於(yu)本土製造的崛起,需求方在中國,有利於在(zai)貿易战中把握(wo)主動權。下游市場將為產業(ye)造血,同時本土企業(ye)具備天然的運輸和就近服務(wu)優勢,因此(ci)本土企業(ye)一旦實現技術突破,將很快實現下游导入。

大陆市場(chang)半导體三大產業銷售额驗證了这種趨(qu)勢,随着市場進一步发展,IC設計企業更是爆发式(shi)增长。

半导體市場庞大,細分方(fang)向衆(zhong)多,大陆IC廠(chang)商(shang)具有起點低,規(gui)模小,技術储備不足等特點,精選賽道(dao)對企業來說至關重(zhong)要。抓住下游市場潜在需求爆发點,精準定位,將获得市場高速(su)增长的紅利(li)。以美(mei)國(guo)公司為例,過去十年是智能移動通信的黄金(jin)十年(nian),定位(wei)手機處理器芯片和(he)射頻芯片的高通,skyworks取(qu)得1倍和3.5倍的增长,定(ding)位通訊芯片的博(bo)通取得11倍增长,定位存储芯片的美光取得(de)4倍增长,相對(dui)而言(yan),定位FPGA,模擬(ni)芯片的賽灵思和(he)TI則相對速度慢了很多。

通用類芯(xin)片如處理器等賽道具備(bei)投入高和市場大特點,一般由海思,展銳等大型(xing)公司來突(tu)围。細分领域芯片的賽道則可以成(cheng)為很多中小企業(ye)突围的战場。美國技術禁運也促使國内诞(dan)生一些(xie)新的賽道如FPGA、PA、DSP等,这些领域(yu)长期被巨头把控,專(zhuan)利壁垒高,過去國内企業没(mei)有機會,但現在自主可控讓本土企業有(you)望在这些领域获得(de)市場進入機會,这就是需求會引导供給(gei)的(de)逻輯。

  • 維度二:產(chan)業政策助力(li)本土IC企(qi)業大胆创新

中國正處於世(shi)界第三次半导體產業轉移浪潮中,每一次產業轉移都(dou)离不開相應國家的政策支持。虽然產業(ye)在轉移,但我(wo)們依旧可以看到这条半导體產業轉移鏈上的國家依旧是当今世界的(de)半导體強者。因此另一層面上理解(jie)这(zhe)並不是產業轉移,而是全球(qiu)化带來的產業分工(gong)重構。

每一次產業分工的變化背后无疑都(dou)因為(wei)相應國家政府政策的推動,產業政策的推動作用(yong)如下:

優化投资環(huan)境,资本是逐利的,良好的營商(shang)環境和获利空間可以吸引產業公(gong)司大量投资;

良好的政策也可(ke)以引导人才逐步進(jin)入鼓勵发展的產業。

產(chan)業政策扶植往往包含財政补贴或税收優惠(hui)等,可以促進(jin)企業(ye)進行针對性的研发自主创新。

美國半(ban)导體產業自上世紀50年代以來(lai),历(li)經行業起(qi)步、发展、全球化各個阶(jie)段。其中政府扮演着重要角色,在半导體產業发(fa)展的不同時期通過不同手(shou)段支持美國半导體產業逐步做大做強。

產業初期:半导體(ti)技術研发(fa)投入大,美國政府通(tong)過直接采購和研发资助的方式助力(li)美國半导體公司完成初步积累。

產業(ye)成长期(qi):70年(nian)代后期面臨(lin)日本的崛起,美國政府通過一系列特殊的税收優惠政策(ce),刺激企業不断增加對R&D的投(tou)入(ru),美國國會(hui)通(tong)過一系列法案,挖掘聯邦(bang)開发計(ji)劃的商業潜力,建立政府與民間的(de)合作關系。

產業成熟期:采取(qu)保護性貿(mao)易政策打擊國际對手,保護本(ben)土半导體企業。

日本是(shi)產業(ye)政策的发起國,也是成(cheng)功實行產業政策的典型國家,產業政策(ce)的成功實施使日本趕超发展战(zhan)略得以實現。

日本通過營(ying)造竞争性經營環境激发了科學研究(jiu)的活力和熱情,通過扶持新工業(ye)製度使得半导體產業能获得商業(ye)上的優惠,又通過建立超大(da)規模集成電路研(yan)究协會,使得日本能集中力量突破關键核心技術。通過引進美國技術以及政府的(de)大(da)力扶持,上個(ge)世(shi)紀70年代開始日本實現了半导(dao)體的(de)高速发展,走向世界(jie)半(ban)导體強國。

中國政(zheng)策+资本將(jiang)同樣驅(qu)動大陆半导體產業逐步突围。

因為中國是被高科技限製出口的對象(xiang),尤其(qi)瓦森納协議使得中國在半导體领域很难获得最先(xian)進技術,所以中國(guo)半导體(ti)之路难於日韩等國家。长期以來中國通過市場吸(xi)引海外(wai)投资,通(tong)過获(huo)取海外投资积累技術,逐(zhu)步完成了中低端技術的(de)积累。

政府利用豐富的政策手段和资源調配來全方面(mian)支持大陆半导體行業的发展(zhan),目前已(yi)經取得了明(ming)顯效果,大陆集成電路不仅產(chan)業規模迅速擴大(da),還涌現(xian)出大量優秀企業,未來在这種全(quan)方位发展機製下(xia)中國半导體產業還會繼續快速发展和突破。

  • 維度三:资(zi)本投入引导產業正向循環(huan)

半导體產業(ye)作(zuo)為战略科技產業,具備投(tou)资門檻高、回報周(zhou)期长等特點(dian),引导资本進入(ru)该领域有(you)利於激发该行業的创新活力。

集成(cheng)電(dian)路大基金:大基金一(yi)期总投(tou)资额1387億(yi)元已投资完毕,公開投资公司為23家,未公開投资公司為29家,投资範围涵盖設(she)計、製造、封裝、設 備、材料多個環節(jie),基本是全產業鏈覆盖。二期募资已完成,预計規模超(chao)過2000億(yi)元,繼續促進各環節发展(zhan)壯大。

地方(fang)政府基金:在政策推動下,北京(jing)、上海等十几個(ge)省市地方(fang)政府也相繼成立集成電路產業基金,截止2019年5月,由大基金撬動的地方集(ji)成(cheng)電路產業投资基金已達5836億(yi)元。

科创板:科创板的設立豐富(fu)了上市渠道,並(bing)且上市標準多樣化可以讓更多半导(dao)體科技企業获得资本市場支持,获得企業(ye)擴张動(dong)力,同時(shi)科创板(ban)增加资本退出渠道,進一步引导民間(jian)资本進入半(ban)导體產業。

集成電路大基金在(zai)支持產業发展(zhan)的同時,也获(huo)得了豐厚回報,从持有上市公司的市值來看,已經(jing)远優於上證指数的长期(qi)趨勢,其中(zhong)近期上市的安集微電(dian)子,从最新市值(zhi)來看,大基金获利已高達9倍。

民(min)間资本:以武岳峰等(deng)代表的半导體私募股權基金在半导體投资(zi)中也收获颇豐。

國有(you)资本和地方政府(fu)基金:以亦(yi)莊國投(tou)、建廣资產等代表的國有资(zi)本(ben)和政府基金參與項目既保障了項目實施,又获得了投资收益(yi)。2017年建(jian)廣资產牵头的中國財(cai)團以27.6億美(mei)元(約181億人民幣)收(shou)購(gou)安世半导體。2018年建廣资產以338億(yi)元出售給闻泰科技,建廣资產(chan)投(tou)審會主席李滨和他的財團伙伴們净賺157億(yi)元。

  • 維度四:研发投入是半导體企業成(cheng)长的基石(shi)

  • 半导體集成電路產(chan)業是典型的技術(shu)驅動型產業,技術(shu)迭代迅速,只有維(wei)持高研发投(tou)入和高轉化率的公司才能在不断變化的市場中壯大。

IC Insights 2017年的数據(ju)顯示,全球半(ban)导體研发投入排(pai)名前十的企業研发投入平均占比13%,設計類企業更是達到20%的水平,製造類企業由於企業特性研发投(tou)入(ru)低於10%。同時这些(xie)公司也是世界最優秀的半导體公司,持續的(de)高额(e)研发投入保障了这些龍头企業在技術领域保持领先。

華為(wei)坚(jian)持每年將10%以上的(de)銷售收入投入研发,近十年已累計(ji)投入高(gao)達4850億(yi)元。截(jie)至2018年底(di)華為在全(quan)球累計获得授權專利超過8.78萬(wan)件,其中美國授權專利11152件。華(hua)為秉持的高研发投入模式换來華為长期稳(wen)定的发展,並使其成為(wei)世界顶級科(ke)技公司,華為的成功模式也給(gei)國内(nei)企業指出了方向,未來國内企業研发的投(tou)入和轉化將助力企業在芯片领域陆(lu)續取得突破。華為的自主研(yan)发能力也使其抵御了來自於美國技術管製带來(lai)的供應風险。

國内半导體(ti)公司研发(fa)投入也在逐步提升,尤其以(yi)半导體設備和材料為代表(biao)的企業,研发(fa)投入比例保持较高水平。以上市公司圣邦股份、匯顶科技(ji)、士蘭(lan)微為例,研发投入均保持逐步增长態(tai)勢。

  • 維度(du)五:人才是技術進(jin)步的核心(xin),吸引(yin)人才(cai)助力科技升級

  • 大陆半导體人才缺口大,據《中國集成電路產業人才白皮书(2016-2017)》顯示,目前中(zhong)國大陆集成(cheng)電路从業人員总数不足30萬人,但(dan)是按总產值計算,从業人員需要70萬人,大陆人才数量总量嚴重不足。

據芯師爷研究院针對半导體从業人員的調查問卷顯示,薪酬福利是(shi)求職者最為看重(zhong)的要素,占比為64.64 %;其次是個人(ren)发(fa)展前景,關注比例(li)為(wei)53.81%。國(guo)内互聯網企業蓬勃发展就得益於人才的不断輸(shu)入。縱觀半(ban)导(dao)體领域,華為作為顶尖硬科技公司,平(ping)均薪酬依旧低於(yu)互聯網,行業(ye)薪酬繼續存在提升(sheng)的空間。

非(fei)中國大陆籍(ji)人才中,有较強意愿在中國大陆从事半导體行業工作(zuo)的比例約為76.92%,而剩下(xia)的23.08 %人士則處於猶豫状態。調研数據(ju)還顯示半导體行業每周加班時长在10-20小時的人不在少数,占比約為 23.73%;另外還有18.64%每(mei)周加班時(shi)长在30小時以上,也表明了(le)当前產業人(ren)才相對缺乏的紧张状態。

高薪资(zi)吸引人才:結合非大陆籍(ji)人員前往大陆地區的意愿较(jiao)強,大陆企業給予(yu)良好(hao)激勵機製,已有(you)大量非大陆地區人才轉移至大(da)陆工作,尤其以臺(tai)湾地區為主。據臺北招聘公司H&L Management Consultants估計,2018年以(yi)來已(yi)有300多名來自臺湾地區高級工程師前往大陆(lu)芯片(pian)製造廠商,自 2014年大(da)陆設立220億美元(yuan)集成電路大(da)基金以來,已有近1000人才(cai)投奔大陆企(qi)業。部分(fen)岗位大陆給到的薪资是(shi)臺湾地區的三倍。

发展空間大吸引人才(cai):大陆地區半导體產(chan)業處於快速发展阶(jie)段,海(hai)外人才可以获得更高職級和更好的晉升(sheng)機會。

良好创業環境吸(xi)引人才:大(da)陆擁有庞大下游市場和優厚的(de)產業政策,同(tong)時具備良好的融资環境(jing)和成熟的资本市場。科创板為科技(ji)创新企業(ye)打造良好融资平臺,也形成创富效應(ying)。未來大陆半导體行業會吸引更多的臺湾人才、海归人才來到大陆(lu)。

大陆地區合理的(de)機製已效(xiao)果顯著,臺(tai)湾半导體高層人(ren)士梁孟松、高(gao)启全、蒋尚(shang)義、孙世伟等(deng)相繼加盟(meng)大陆半导體企業。

32.新形勢(shi)下大陆半导體產業投资大逻輯

  • 逻輯一(yi):並購(gou)是获得全球優質半导體资產和(he)技術的捷径

全球半导體(ti)產業分工数次變遷(qian),行業高端優質资產大部分(fen)集中於海外,因(yin)此(ci)外延式並購是本土企業快速突破的捷径。近十年不仅本(ben)土企(qi)業,海外企(qi)業也纷纷发起並購,行業整合呈現(xian)加速之勢(shi)。產業资源向龍头(tou)集中的逻輯不變(bian),並購優質资(zi)產的半导體公司是得關注(zhu)。

首先,从海外全球龍头公司的发(fa)展历程來看(kan),也是(shi)在做稳主(zhu)業的同時,不断進(jin)行並購擴张,逐(zhu)步稳固自己的阵地和擴张疆土(tu),从而(er)實現強者恒強的半导體格局。

其次,从大陆(lu)過去的历程來看,並購可(ke)以顯著加強大(da)陆產業或公司的竞争實力。

外延式並(bing)購助力中國封測產業走(zou)向世界前列,长電收購星科金朋,通富(fu)微電收購(gou)AMD封測業務,華天科(ke)技收購美國FCI,使得中國封測得以進入世界主角地位,全球半导體封測產(chan)業已形成三分天(tian)下的格局:美國的安(an)靠科(ke)技,臺(tai)湾地區(qu)的日月光與矽品,大(da)陆的长電(dian)科技、華(hua)天科技及通富微電三家龍头企(qi)業。

紫光(guang)集團完成對展訊和銳迪科(ke)的收購打造了國内芯片設計龍头,增強(qiang)了國内芯片設計的國(guo)际竞争力,展銳从2005年的0.5億美(mei)元營收到2016年約(yue)20億美(mei)元,11年增长近(jin)40倍。

半导體(ti)產業屬於贏家通吃的领(ling)域,市場和人才资源往往向龍头(tou)集中,从(cong)而進一步擴大龍头廠商的份额和竞(jing)争力,在(zai)这種逻輯下我們認(ren)為通過並購優質资產構筑的半导體龍头具備长期投资价值。關注(zhu)上市公司:闻泰科技、韦爾股份、紫光國微、北京君(jun)正等。

闻泰科技收購(gou)安世半导體:打通上下游,實現半导體器件到下游整機研(yan)发的產(chan)業鏈整合,发挥(hui)协同效應。

韦爾(er)股份收購豪威科技:韦爾的分銷體系增強豪威的市場(chang)拓展能力(li),豪威的設計能力顯(xian)著強化(hua)韦爾的IC設計能力,形(xing)成有效协同(tong)。

紫光國微(wei)並購Linxens:將(jiang)實現上下(xia)游整合,可同時提供智能(neng)安全芯片和微连(lian)接器設計、銷售,提供自(zi)主可控(kong)的智能安全芯片模組,實現 “安(an)全芯片+智能连接(jie)”的布(bu)局,構建更為完(wan)整(zheng)的智能安全芯片產業鏈。

北(bei)京君正並購ISSI:君(jun)正一直在消費電子领域耕耘,ISSI在汽车(che)電子、通信、工控医疗等领域深耕(geng),二(er)者可以在產品(pin)組合、市(shi)場開拓、客戶 結構、技術研发等多方(fang)面優勢互补,协同发展。

  • 逻輯二(er):新貿易形勢下(xia)的自主可(ke)控市場未來可期

  • 華(hua)為、中興事件表明中國唯有发展自主技術才能抵御海外突然技術禁(jin)運带來(lai)的風险。

通過上(shang)面的梳理,國内大部(bu)分领域均存在自主替代市場,但(dan)只有具備真正技術實力的企業才能享受進口替代带來的紅(hong)利。

这里我們列(lie)舉IC設計领域自(zi)主可控(kong)相關的上市公司,含港股上市和即(ji)將上市的企業(ye)(展銳预計2020年科创板上市(shi),華润微電(dian)子预計 2019年科创板上市(shi),瑞芯微预計主板上市)

这里我們列舉晶圆製造和封測领域自主可控相(xiang)關的上市公司,含港股上市和即(ji)將上市的企業(ye)(華润微電(dian)子预計2019年科创板上市(shi),积塔半导體预計科创板上(shang)市,沈阳芯源预計科创板上市)

  • 逻(luo)輯三(san):順應科技大(da)趨勢,新應用催生新需求

科技(ji)是第一生產力,也是推動(dong)消費升級的重要力量。科技发展(zhan)過程中會產生(sheng)较多新產品,往往(wang)也對應着新需求的爆发,紧(jin)跟市場需求的芯片企業將从市場快速增长中获(huo)得收益。

5G應用:5G通信會带來(lai)新一轮終端(duan)設備(手機、AR/VR)的升(sheng)級和物聯網、智(zhi)能駕驶(shi)等新應用生態的形成。

AI應用:人工智能高算力高準(zhun)確(que)度,在圖像识別、智能语音等(deng)领域應用日渐(jian)普及,未來AI還會賦(fu)能更多的產業。

大数據:新世紀是(shi)計算的時代,大量信息均將数(shu)據化。以(yi)大数(shu)據為基礎,智能計(ji)算將實現多领域的人性化服務。

能源(yuan)管理:能源智能化管理為產(chan)業降低(di)能源成本,實(shi)現更高效的輸出。

全球半导體過去十年是以智能手(shou)機為核心快速发展的十(shi)年,随着手機市場逐步飽(bao)和5G通(tong)信(xin)的建設,全球(qiu)半导體即將围繞新設(she)備和新應用迎來新发展的十年。


5G改(gai)變傳統的移動交互方式(shi),高速(su)率、低時延將促進更(geng)多的終端接(jie)入網絡,萬物(wu)皆入口(kou),从而以此為(wei)基礎的大数(shu)據和AI應用(yong)將(jiang)蓬勃发展,以此為基礎的能耗(hao)管理也將迎來大发展,这里(li)我們列舉相應方向的半导體上市公(gong)司,供投资者(zhe)參考。


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