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中国半导体产业研究报告
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1 .我国半导体产业研究报告 2018 年 1 月
2 .我国半导体产业研究报告 目 录 半导体行业概况 ...................................................................................................................... 4 1.1. 半导体定义及概况 .................................................................................................................... 4 1.2. 半导体产业形成原因 ................................................................................................................ 5 1.3. 全球半导体产业转移历程 ......................................................................................................... 6 我国半导体行业整体情况 ...................................................................................................... 11 2.1. 全球半导体产业规模与构成.................................................................................................... 11 2.2. 我国半导体行业发展现状 ....................................................................................................... 14 2.3. 我国半导体行业推动因素 ....................................................................................................... 16 2.4. 我国半导体行业整体发展趋势 ................................................................................................ 19 我国集成电路产业链及市场竞争分析 .................................................................................... 20 3.1. 半导体产业链概况 .................................................................................................................. 20 3.2. 我国集成电路产业规模及增速 ................................................................................................ 24 3.3. 我国集成电路市场竞争格局.................................................................................................... 27 3.4. 我国集成电路发展趋势 ........................................................................................................... 32 3.5. 我国半导体行业辅助产业分析 ................................................................................................ 34 我国半导体行业并购分析 ...................................................................................................... 36 4.1. 我国半导体行业并购概况 ....................................................................................................... 36 4.2. 我国半导体行业并购规模及数量分析 ..................................................................................... 37 4.3. 我国半导体行业近年并购事件分析......................................................................................... 44 典型并购案例:建广资产收购恩智浦旗下 SIGMA(标准件业务部门) ................................. 46 5.1. 案例背景:多因素促成国内半导体史上最大海外并购 ........................................................... 46 5.2. 并购方:多家资本巨头参与,成立双 GP 的境外基金............................................................ 46 5.3. 被并购方:全球分立器件领域巨头,业界享负盛名 ............................................................... 47 5.4. 战略价值分析 ......................................................................................................................... 48 I
3 .我国半导体产业研究报告 图目录 图 1 半导体分类结构图 ..................................................................................................... 4 图 2 全球半导体产业转移路径图 ...................................................................................... 7 图 3 半导体产业梯形结构 ................................................................................................. 9 图 4 2012-2018E 全球半导体产业市场规模及增速 .......................................................... 11 图 5 2016 年全球半导体各细分产业占比......................................................................... 12 图 6 2016 年全球半导体地域占比.................................................................................... 12 图 7 2016 年全球半导体地域增速情况 ............................................................................ 13 图 8 2016-2018E 全球半导体产业地域占比预测.............................................................. 14 图 9 2012-2017E 我国半导体市场规模 ............................................................................ 15 图 10 2011-2017E 我国集成电路设计企业数量情况 ........................................................ 16 图 11 半导体产业链示意图.............................................................................................. 20 图 12 集成电路产业链及部分企业................................................................................... 21 图 13 集成电路各产业链核心工艺流程 ........................................................................... 23 图 14 2016 年我国集成电路市场应用结构 ...................................................................... 24 图 15 2011-2017E 我国集成电路产业市场需求规模及增长率.......................................... 25 图 16 2008-2017 年我国集成电路产业销售规模及增长率 ............................................... 26 图 17 2016 我国集成电路产业销售额各环节占比 ............................................................ 27 图 18 2011-2017E 我国 IC 设计市场销售额.................................................................... 28 图 19 2017E-2020E 全球规划建设晶圆厂数量 ................................................................. 31 图 20 2011-2016 我国集成电路进出口情况比较.............................................................. 33 图 21 2012-2017.12.10 我国半导体并购案例情况 .......................................................... 38 图 22 2012-2017.12.10 我国半导体分类并购事件数量情况 ........................................... 39 图 23 2012-2017.12.10 我国半导体分类并购金额情况 ................................................... 40 图 24 2012-2017.12.10 我国半导体并购方并购数量地域 Top10 ..................................... 41 图 25 2012-2017.12.10 我国半导体并购方并购金额地域 Top10 ..................................... 42 图 26 2012-2017.12.10 我国半导体被并购方并购数量地域 Top10 ................................. 43 图 27 2012-2017.12.10 我国半导体被并购方并购金额地域 Top10 ................................. 44 图 28 多家资本巨头参与,促成我国史上最大半导体并购 .............................................. 47
4 .我国半导体产业研究报告 表目录 表 1 半导体转移过程中伴随的新兴产业............................................................................ 9 表 2 常用半导体材料比较 ............................................................................................... 21 表 3 2017 年中国前十大 IC 设计企业排名(单位:亿元) ............................................. 29 表 4 2017 年全球前十大晶圆代工企业排名(单位:亿元) ........................................... 30 表 5 2017 年全球前十大 IC 封测代工厂排名(单位:亿元) ............................................. 32 表 6 世界及中国半导体设备制造公司前十对比情况(单位:亿元) ................................. 34 表 7 我国部分半导体造材料供应商 ................................................................................. 35 表 8 恩智浦旗下 Sigma 应用领域覆盖情况 ...................................................................... 49
5 .我国半导体产业研究报告 半导体行业概况 1.1. 半导体定义及概况 半导体(Semiconductor)通常指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的一类材料。 半导体不但自身拥有导电能力,其导电能力还具有很强的可控性。当半导体受到外界光、热 等因素的激发时,其导电能力会发生较大改变,可变范围可从绝缘体到导体。尤其是在纯净 的半导体中掺入微量杂质元素后,其导电性能还会得到大幅提升。 半导体所具有的种种特性均表现出了与其他物质不同的导电原理,使得半导体在人类文 明的发展历程中都发挥着举足轻重的作用。在世界信息化的进程中,大部分电子产品都与半 导体密不可分。从最初收音机、电视机的出现,让我们开始了解世界;到互联网的诞生,在 我们眼前展开一副新的篇章;电脑、手机等电子产品则早已融入日常生活、工作当中。今后, 随着人工智能、物联网、无人驾驶等新兴技术的不断成熟,我们的生活将会更加快捷、便利。 在如今电子信息化的高速发展的大历时代中,我们不断的享受着电子信息给我们带来的便利, 而半导体便是这个“便利”的核心,可以说没有它就不存在所谓的电子信息。 半导体按照其功能结构分类,通常可以分为集成电路、分立器件、光电器件及传感器四 大类,其中集成电路又可被细分为模拟电路、逻辑电路、处理器芯片及存储芯片。 图 1 半导体分类结构图 模拟电路 集成电路 逻辑电路 分立器件 处理器芯片 半导体 光电器件 存储芯片 传感器 来源:清科研究中心根据公开资料整理
6 .我国半导体产业研究报告 Ø 集成电路:拥有生产、放大、处理各种信号,存储电子信息等功能。目前被广泛 应用于计算机、服务器、手机、有线通信、消费电子、汽车电子等诸多领域的核心 部位。 Ø 分立器件:主要包括晶体二极管、三极管,整流二极管,功率二极管、化合物二 极管等。分立器件被广泛应用在家电、绿色照明、计算机、汽车电子、网络通讯、 工业控制等产品。 Ø 光电器件:主要是利用光、电转换效应所制成的各种功能器件,可以分为发光器 件、受光器件、光复合器件等,其中包括 LED、OLED、LCD、光伏太阳能等。 Ø 传感器:利用半导体性质易受外界条件影响这一特性制成的传感器,可分为物理 传感器、化学传感器、生物传感器等。主要应用于工业自动化、工业机器人、生物 工程等领域。 据全球半导体贸易协会(WSTS)统计,2016 年全球半导体市场规模达到 3,389 亿美 元,2017 年有望突破 4,000 亿美元大关。其中,英特尔做为芯片产业龙头,自 1993 年发 布的第一个代奔腾 CPU 以来一直保持世界芯片供应商第一的位置,2016 年市场份额占比 约 15.7%,无论是从 PC、数据中心服务器,还是从物联网芯片等方面均持续增长。三星也 借助于存储芯片以及手机销售的优势紧随其后,拥有 11.7%市场份额;高通、海力士、德州 仪器等公司也分别拥有不到 5%的市场份额。 1.2. 半导体产业形成原因 1.2.1. 半导体产业由 IDM 模式逐步细分 半导体行业在 1987 年台积电成立之前只有垂直整合的运营(简称 IDM,Integrated Device Manufacture)一种模式,该模式包含了半导体的设计、制造、封装测试以及投向消 费市场的全部环节。传统的半导体巨头如 Intel、三星、德州仪器等均采用的是 IDM 模式。 由于 IDM 模式贯穿半导体生产流程的始终,因而不存在流程的对接环节,新半导体产品从 研发到面市周期较短,且因为覆盖前端的 IC 设计和末端的品牌营销环节,具有较高的利润 率水平。 随着半导体行业的发展,行业内的分工逐步深化,很多半导体公司都以技术含量及利润
7 .我国半导体产业研究报告 较高的 IC 设计、产品销售等环节作为主业,EDA1等半导体辅助工具类业务率先从 IDM 模 式中独立,随后台积电的成立则标示了 IC 设计及 IC 制造业务相分离的晶圆代工厂(Foundry) 模式正式诞生,从而进一步深化了半导体行业的垂直分工。Foundry 模式指的是专门负责半 导体芯片的生产制造,并不涉及设计、封测的其他领域。与此同时,Fabless 模式也同时诞 生,即专业从事 IC 芯片设计的公司,自此 IP 商以及封测商也同时壮大,半导体产业的垂直 分工模式从而逐步细化。 1.2.2. IDM 巨头转型 Fab-Lite 模式 随着晶圆厂不断向大晶圆、小制程的方向发展,资本投入也在快速增加。过去十年中 IDM 公司的收入规模增长甚微,与之相对的是 Fabless 公司收入的高增长。从 2006 年的 411 亿 美元增长到了 2016 年的 861 亿美元,规模实现了翻倍。在全球半导体产业中的收入规模也 占到了 30%以上。 Intel、德州仪器等 IDM 公司也理解到了行业的垂直分工模式所具备的显著优势,开始 进行自身模式的转型。部分 IDM 公司甚至逐渐转变为 Fabless 公司。例如 AMD 通过剥离 旗下的晶圆厂从而变成目前的 Global Foundry 的代工厂,其自身则作为 Fabless 公司进行 芯片设计。其他 IDM 公司则向 Fab-lite2模式转变。其中 Intel 等巨头通过旗下的晶圆厂向第 三方提供代工服务,自此脱离了纯粹 IDM 公司的标签。而 NXP 则通过外包部分芯片生产业 务给其他代工厂,将自身资源和精力集中于优势产品上。 1.3. 全球半导体产业转移历程 1.3.1. 全球半导体产业转移概况 自从上世纪 70 年代半导体产业在美国形成规模以来,半导体产业总共经历了两次大规 模的产业转移:第一次是从 20 世纪 80 年代开始,由美国本土向日本转移,成就了东芝、 松下、日立等知名品牌;第二次是在 20 世纪 90 年代末期到 21 世纪初,由美国、日本向韩 国以及台湾转移,造就了三星、海力士、台积电、日月光等大型厂商。半导体产业每一次转 移的过程都带动了当地科技与经济飞速的发展。 1 EDA:即电子设计自动化。在 20 世纪 60 年代中期从计算机辅助设计 (CAD)、 计算机辅助制造 (CAM)、 计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。 2 Fab-lite:轻晶片厂,有少量晶圆制造厂的 IC 公司,介于 IDM 模式与 Fooundry、Fabless 模式之间。
8 .我国半导体产业研究报告 图 2 全球半导体产业转移路径图 来源:清科研究中心根据公开资料整理 第一次产业转移的主要起因是美国把半导体装配产业委托给日本,这一次产业转移为日 本半导体产业从 1970 年到 1990 年带来了近 20 年的繁荣时期。日本最初是从对半导体的 装配开始,逐步学习美国的半导体技术,通过自身对半导体技术的学习及创新,在新兴家电 产业的助力下,半导体产业在日本迅速扩张开来。半导体产业与家电产业形成了良好的协同 效应,在家电产业拉升了对半导体技术及产量的需求。同时,半导体产业也帮助日本稳固了 其在世界家电行业中的领先地位。在 20 世纪 80 年代,PC 产业逐渐兴起,带动了 DRAM 的需求,日本凭借其在家电领域技术的积累以及出色的管理能力,快速的实现 DRAM 大规 模量产,占领市场的主要地位。 第二次产业转移是由日本向韩国、台湾等地进行转移,本次转移更多是得益于 20 世纪 90 年代日本的经济泡沫。当时随着 PC 产业的升级,对 DRAM 技术也不断提升,而处于泡 沫经济状态下的日本难以继续支撑 DRAM 技术升级和晶圆厂建设的资金需求。韩国借此时 机,在财团的资金支持下,对 DRAM 的研发技术及产量规模持续投入,由此确立了在 PC 行业端龙头地位。并通过把握住手机这个新兴市场的机遇,韩国最终确立了 IC 市场中的霸 主地位。而台湾则是把握住了美、日半导体的产业由 IDM 模式拆分为 IC 设计公司(Fabless) 和晶圆代工厂(Foundry)的时机,着力发展 Foundry 产业,在半导体产业链中获得重要位 置。由此产生了半导体的第二次重要转移,即美、日向韩国和台湾转移。
9 .我国半导体产业研究报告 1.3.2. 全球半导体产业转移原因 美国作为半导体产业的发源地,在技术方面一直保持着全球领先水平。最初美国借助硅 谷这个平台汇聚了各领域的人才及资源,储备研发能力,开发出电脑等跨时代的产品,带动 了半导体的需求增长。随着半导体产业不断的发展与升级,产业链进一步的被精简、细化, 美国逐渐意识到其核心竞争力在于 IC 设计等高技术环节,而不是效率较低的生产方面,遂 逐步把 IC 的设计与制造进行分离,并将制造业转移。美国开始主动将生产线外搬,采用委 外代工的模式,将生产环节交付给日本、韩国、台湾等具备一定资本与劳动力优势的国家和 地区。 第一阶段的产业转移为技术、利润含量较低的封装测试环节。美国将很多半导体企业将 制造部门及封测部门卖出剥离,或将测试工厂转移至日本等其他地区。日本半导体产业由此 开始逐步积累完善,并且在某些领域进行赶超,造就了日本东芝、日立等知名企业。 第二阶段的产业转移为制造环节,这和集成电路产业分工逐渐细分有关系。集成电路的 生产模式由原先的 IDM(整合元件制造商)为主,转换为 Fabless(不涉及晶元生产的设计等 环节)、Foundry(晶元代工)及 OSAT(封装和测试的外包),产业链里的每个环节都分工 明确。在制造转移的过程中,韩国的三星、海力士迅速崛起,台湾的台积电也借势成为了全 球最大代工厂。 1.3.3. 全球半导体产业转移特征 1956 年,日本经济学家赤松要提出了“雁行模式”的产业发展理论。一些发展中国家 在进入工业化时期时,由于自身经济与技术的落后,不得不向发达国家开放某些产品的市场。 当此类产品在国内的市场需求达到一定数量时,本国便拥有了这种产品的市场环境以及生产 的技术基础。由于发展中国家具备一定资源和劳动力价格的优势,国内自产会开始逐步替代 进口产品。随着该产品生产规模的扩大,通过廉价劳动力的优势及市场的推动作用,本国产 品的国际竞争力将不断上升,最终实现这种产品的出口,达到了经济发展和产业结构升级的 目的。在这个过程中产业的发展实际上经历了进口、进口替代、出口、重新进口四个阶段。 按照雁行模式理论,半导体产业可分为知识密集与高附加值产业、技术和资金密集产业、 劳动密集型产业三级阶梯式产业转移。半导体产业转移的承接国均是经历了本国半导体产业 由劳动密集型产业发展成技术资金密集型产业,最后成为知识密集型产业的一个过程。
10 .我国半导体产业研究报告 图 3 半导体产业梯形结构 知识密集与 高附加值产业 技术与资金密集型产业 劳动密集型产业 来源:清科研究中心根据公开资料整理 半导体产业两次规模性的转移除了制造中心的转移外,新兴市场迅速崛起的因素也不可 忽视。日本的家电产业以及韩国、台湾的 PC、手机等新兴市场的快速发展带动了半导体技 术整体升级,在产业链逐步细化的过程中,对行业内部进行了重新洗牌。可以说新兴市场的 崛起有如催化剂一般助力半导体产业快速转移。 表 1 半导体转移过程中伴随的新兴产业 1960s 1970s~1980s 1990s 2010 2017~ 美国向日本转移装 美、日、韩、 半导体 美国为主 日本遭遇经济泡沫 中国市场规模极大 配行业 台均在半导体 产业情 的 IDM 阶 韩国抓住机遇 积极发展各项业务 日本确立半导体产 产业中拥有重 况 段 台湾注重晶圆代工 准备承接产业转移 业地位 要地位 主要新 智能手机产业 物联网、汽车电子、 家电产业 PC 产业 兴产业 汽车电子兴起 5G、人工智能 来源:清科研究中心根据公开资料整理
11 .我国半导体产业研究报告 1.3.4. 我国正在承接第三次转移 我国在过去的二十多年中,凭借低廉的劳动力成本,获取了部分国外半导体封装、制造 等业务。通过长期引进外部技术,培养新型技术人才,承接低端组装和制造业务,我国完成 了半导体产业的原始积累。 随着全球电子化进程的开展,我国半导体产业厚积薄发。我国半导体产业下游发展兴旺, 手机、电脑等产品的出货量长期稳居世界第一,消费电子、电动汽车等产业的兴起,也给我 国半导体产业带来了大量的消费需求,目前我国已成为全球第一大消费电子生产国和消费国。 在下游产业爆发式增长的推动下,半导体产业整体高速发展,以制造业尤为明显。据 SEMI 预估,2017-2020 年全球 62 座新投产的晶圆厂中有 27 座来自中国大陆。在《国家集成电 路产业发展推进纲要》和国家集成电路产业投资基金的推动下, 半导体产业链加速向中国大 陆转移,我国半导体市场在国际市场中的分量和占比将进一步提升。在未来的几年中有望接 力韩台,承接全球半导体产能的第三次转移。
12 .我国半导体产业研究报告 我国半导体行业整体情况 2.1. 全球半导体产业规模与构成 根据全球半导体贸易协会(WSTS)的统计:2016 年全球半导体市场规模达到 3,389 亿美元,同比增长 1.1%,预计 2017 年迎来增长高峰,总规模将超过 4,000 亿美元。 图 4 2012-2018E 全球半导体产业市场规模及增速 2012-2018E全球半导体产业市场规模及增速 5,000 25% 4,373 4,087 20% 4,000 3,352 20.6% 3,360 3,389 3,060 15% 2,920 3,000 9.8% 10% 2,000 4.8% 1.1% 7.0% 5% -0.2% 1,000 -2.7% 0% 0 -5% 2012 2013 2014 2015 2016 2017E 2018E 销售额(亿美元)) 增长率 从半导体的功能结构分类来看,集成电路、分立器件、光电器件、传感器在 2016 年中 的市场规模分别达到了 2,767 亿美元、194 亿美元、320 亿美元、108 亿美元,占比分别为 81.6%、5.7%、9.4%、3.2%。 其中,集成电路作为半导体产业的最大领域,常年保持 80% 左右的半导体产业市场规模占比。2016 年中集成电路的细分领域模拟电路、逻辑电路、处 理器芯片、存储芯片市场规模分别为 478 亿美元、915 亿美元、606 亿美元、768 亿美元, 半导体市场规模中占比为 14.1%、27.0%、17.9%、22.7%。
13 .我国半导体产业研究报告 图 5 2016 年全球半导体各细分产业占比 2016年全球半导体各细分产业占比(单位:亿美元) 逻辑电路, 915, 27.0% 传感器, 108 , 3.2% 光电器件, 集成电路, 2767, 81.7% 模拟电路, 处理芯片, 320 , 9.4% 478, 14.1% 606, 17.9% 分立器件, 194 , 5.7% 存储芯片, 768, 22.7% 从全球地域角度来分析半导体市场,可以发现全球半导体市场主要集中于亚洲。2016 年亚太地区(除日本)的半导体市场规模为 2,084 亿美元,占比 61.5%。美洲为半导体第 二大市场,总规模为 655 亿美元,占比为 19.3%。欧洲市场规模为 327 亿美元,占比 9.6%。 日本市场规模为 323 亿美元,占比 9.5%。 图 6 2016 年全球半导体地域占比 2016年全球半导体地域占比(单位:亿美元) 日本, 323, 9.5% 欧洲, 327, 9.6% 亚太地区 美洲,659, (除日本), 19.4% 2084, 61.5%
14 .我国半导体产业研究报告 2016 年,亚太地区(除日本)半导体销售增长 3.6%,日本半导体销售增长 3.8%,而 美洲和欧洲地区半导体销售额分别减少 4.7%和 4.5%。 图 7 2016 年全球半导体地域增速情况 2016年全球半导体地域增速情况 亚太地区((除日本) 3.6% -4.7% 美洲 -4.5% 欧洲 日本 3.8% -5% -4% -3% -2% -1% 0% 1% 2% 3% 4% 5% 据 WSTS 预计,2017 年和 2018 年,全球半导体地域销售额增长情况分别为亚太地区 (除日本)增长 18.9%和 6.6%,日本增长 12.6%和 4.5%,美洲地区增长 31.9%和 10.3%, 欧洲地区增长 16.3%和 4.6%。美洲地区在未来两年半导体产业的成长会高于其他地区。亚 太地区由于基数相对较高成长速度略低于美洲地区。
15 .我国半导体产业研究报告 图 8 2016-2018E 全球半导体产业地域占比预测 2016-2018E全球半导体产业地域占比预测 100% 9.5% 8.9% 8.7% 9.6% 9.3% 9.1% 80% 19.3% 21.2% 21.8% 60% 40% 61.5% 60.6% 60.4% 20% 0% 2016 2017E 2018E 亚太(除日本) 美洲 欧洲 日本 2.2. 我国半导体行业发展现状 2.2.1. 我国半导体行业规模与增速 目前,全球半导体行业已经形成超过 4,000 亿美元的庞大产业规模,预计将会维持 7% 左右的持续增长。在半导体各项细分产业逐渐趋于成熟之时,寻找全球半导体新的经济增长 点成为行业重要议题,而我国半导体产业市场需求巨大,发展增速超过全球的,有望成为半 导体行业的全新动力。 据公开数据3统计,预计 2017 年我国半导体市场规模会达到 16,860 亿元,在全球市场 份额占比约 60%左右,为全球半导体市场增长发挥了重要作用。2012-2017 年,我国半导 体行业市场规模复合增速为 11.4%,远高于全球半导体行业 7%平均增速。其中,2012-2016 年,我国集成电路市场规模由 8,558.6 亿元增加至约 11,985.9 亿元,4 年增长了约 40%, 年均复合增长率 8.8%;销售额更是由 2,158.5 亿元扩大至 4,335.5 亿元,增长了近一倍, 年均复合增长率 19%。我国集成电路设计、制造、封装等产业在国家政策与资金的支持下 也都保持高速发展,尤其是设计与制造产业占比不断提升,推动了我国集成电路产业结构逐 步趋于优化。 3 数据来源为智研咨询
16 .我国半导体产业研究报告 图 9 2012-2017E 我国半导体市场规模 2012-2017E中国半导体市场规模 18,000 16860 16% 16,000 15135 14% 13537 14,000 12% 12044 12,000 10566 9826 10% 10,000 8% 8,000 6% 6,000 4% 4,000 2,000 2% 0 0% 2012 2013 2014 2015 2016E 2017E 市场规模(亿元) 增长率 2.2.2. 我国半导体行业发展特点 我国半导体行业的高速发展,离不开下游应用产品的旺盛需求。在下游大量需求的推动 下,我国半导体市场规模占全球总市场 60%左右,为我国半导体产业的发展打下了良好基 底。随着我国对半导体产业人才、技术、设备的长期储备,我国半导体产业已经形成了产业 初期的原始积累,正在由劳动密集型向技术与资本密集型产业转型。 2014 年《国家集成电路产业发展纲要》的出台,为我国半导体产业的蓬勃发展带来了 巨大动力。随之成立的国家集成电路产业投资基金,也为我国半导体产业的发展提供了强有 力的资金支持。在政策与基金的双重带动作用下,我国半导体产业整体保持高速发展。但各 别细分领域在高速的发展过程中,也出现了一些“过热”表现,尤其是 2016 年我国的 IC 设计业出现了一定的野蛮生长态势。据 CSIA4统计,2016 年我国 IC 设计企业约有 1,362 家, 比 2015 年大增 600 多家,同比增长 85%,成为全球拥有 IC 设计企业数量第一的国家,但 4 CSIA:中国半导体行业协会,成立于 1990 年 11 月 17 日,是由全国半导体界从事集成电路、半导 体分立器件、半导体材料和设备的生产、设计、科研、开发、经营、应用、教学的单位及其它相关的企、 事业单位自愿参加的非营利性组织。
17 .我国半导体产业研究报告 行业整体质量水平偏低,无法满足国内高端芯片市场的技术需求。经过一年多的调整,2017 年 IC 设计产业的发展在一定程度上回归理性,企业数量整体与 2016 年持平,共计增加了 18 家。 图 10 2011-2017E 我国集成电路设计企业数量情况 2011-2017E我国集成电路设计企业数量情况 1,600 100% 1362 1380 1,400 85.1% 80% 1,200 60% 1,000 800 736 40% 681 632 534 569 600 11.1% 7.8% 20% 6.6% 1.3% 400 -8.2% 0% 200 8.1% 0 -20% 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017E 销售额(亿元) 增长率 2.3. 我国半导体行业推动因素 从全球数据来看,亚太地区半导体增速较为乐观,其中我国为亚太地区半导体产业较快 增速做出较大贡献。在全球半导体第三次转移的过程中,我国半导体产业已经开始进入转型 期,正在由劳动力密集型产业向技术与资金密集型产业转变。这种转变离不开我国大环境下 政策、经济、社会、技术等因素的推动。 2.3.1. 政策因素 半导体产业是信息技术的核心,更是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性以及基 础性产业,因此长期受到我国的重视与扶持。从 21 世纪初至今,我国颁布了一系列政策措 施用以推进及引导半导体产业的发展。 (1)4 号文延续 10 年行业支持政策,国家扶持力度极大
18 .我国半导体产业研究报告 2000 年 6 月,国务院发布了《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策 的通知》(18 号文),在审批程序、税收支持、进出口、投融资、人才培养等多方面给予集 成电路行业重点扶持。该通知在 2011 年到期,随即国务院又发布了《关于印发进一步鼓励 软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》 (4 号文)延续了各扶持措施,并修正了原 18 号文中因外力影响而导致的 2005 年后集成电路行业优惠力度减小的局面。4 号文对 18 号文的延续说明国家对于整个半导体产业持续性的支持,也体现出国家要将半导体产业做大 做强的决心。 (2)02 专项重点扶持国内半导体产业,缔造出领军者企业 2008 年,科技部和信产部共同启动了“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”项目 (02 专项),通过专项的形式召集了一批国内半导体设备公司进行了一系列重点工艺和技术 的攻关,包括 45-22 纳米关键制造装备攻关,32-22 纳米 CMOS 工艺的开发、90-65 纳米 工艺研究,以及开展 20-14 纳米前瞻性研究等。在 02 专项的扶持下,国内诞生了注入北方 华创、中微半导体等一批半导体产业的领军者,并形成了 65-45 纳米装备、材料、工艺配套 能力及集成电路制造产业链。 (3)《纲要》的发布,半导体产业被注入了更强力的动能及更清晰的发展路线 2014 年 6 月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,为我国集成电路行业在 重要战略机遇期和攻坚期的发展指出了明确的发展目标。《纲要》提出,到 2020 年集成电 路行业销售收入要实现 20%的复合增长率; IC 设计和 IC 封测领域技术均达到国际先进水平; 16/14nm 制程工艺实现规模量产;关键装备和材料进入国际采购体系。并在资金、税收、 人才等多个领域提供支持。《纲要》可以说是目前我国发布的最为详细且力度最大的支持政 策,国家大力推进半导体产业发展的意志展漏无疑。 2.3.2. 经济因素 根据国家统计局数据显示,我国人均 GDP 逐年递增,2016 年上涨为人均 8,868 美元。 另外,自 2015 年下半年开始,银行基准存款利率持续下降,从原来的 3%降到了 1.5%。同 时,实体经济融资成本也持续降低,企业通过发行新的低利率债权替换原有的高利率债务, 从而大大缩减财务成本。融资成本的降低催化了企业加大资本运作的力度,整合产业资源, 做大做强。人均可支配收入的提升以、银行基准利率的持续下调以及低利率债权的发行等多 重经济因素共同带动了整个消费市场的持续繁荣。为时下入门的智能设备以及处于发展期的 物联网创造了良好的基础,同时也意味着对半导体产品将保持高需求。
19 .我国半导体产业研究报告 2.3.3. 社会因素 (1)智能设备需求逐年上涨,改变全民消费习惯 从 APP 运动到每日打卡,到智能手环步数计算;从上网受设备限制,到平板电脑随处 上网;从影院 3D 到家庭智能 3D,再到 VR 产品带来的临场感,智能设备已经深入到消费 者生活的各个层面,成为提升生活品质的重要角色,融入到衣食住行当中。整个社会对智能 设备的需求逐年上涨,也直接推动了半导体需求的增长,成为了近年来半导体行业增长的主 要推动力。 (2)物联网多方面渗透产品,社会对物联网应用需求提升 随着 PC 和移动设备的普及,物联网设备的出现成为了半导体产业增长的又一个引擎。 物联网设备的指数级增长有望推动多种半导体产品需求,例如传感器、微控制器、微处理器、 内存芯片、连接技术及信号处理模组等。另外,由海量物联网设备生成的数据也需要进行处 理和存储,其潜力无可限量。而物联网在云计算平台的出现及半导体制造的成本下降后被加 速推动,可以说,半导体产业是物联网问世的基础之一,也将受益于物联网的发展。 2.3.4. 技术因素 (1) 智能制造推动半导体产业变革 智能制造以及工业 4.0 的概念是近年来半导体产业的重要议题,有效的引进各类制造业 智能生产流程成为了各大半导体厂商的共同方向。目前电子信息制造领域的自动化、智能化 水平仅次于汽车产业,而细化到半导体产业中,晶圆制造和 IC 封装产业的自动化、智能化 水平最高。智能制造在半导体产业中的大力应用,对拥有极其复杂工艺过程的半导体而言, 能极大提升生产效率,从而降低成本,提高半导体产品的应用。 (2) 半导体接近 7nm 工艺极限,新材料替代将至 遵循了半个多世纪摩尔定律5的半导体产业发展至今,从 10μm 工艺到如今的 10nm 已 达到目前硅材料制造工艺的技术极限,而从 10nm 到 7nm 技术的周期可能会延期到 2020 年,这意味着摩尔定律的预测已开始失效。不过,伴随着技术更替的延期,半导体生产效率 却不断提升,成本也不断下降,为更多智能设备的应用以及物联网的普及创造了发展条件。 5 摩尔定律:由 Intel 创始人之一的戈登·摩尔提出,其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的 元器件的数目,约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每 1 美元所能买到的电脑 性能,将每隔 18-24 个月翻一倍以上。这一定程度上律揭示了信息技术进步的速度。
20 .我国半导体产业研究报告 另外,Intel、三星等国际半导体巨头均在研究硅材料的替代品。目前 III-V 族化合物、石墨 烯等新材料的研究也为半导体的未来提供了方向。 2.4. 我国半导体行业整体发展趋势 2.4.1. 多因素推动产业突破升级,技术自主大势所趋 我国为实现半导体产业设计的自主,国家对半导体产业核心的集成电路层面已经进行了 深度布局,在政策、资本的促进下加速成长。而分立器件、光电器件以及传感器等领域也在 不断的并购整合并在政府的促进下加速发展。未来我国半导体产业整体的技术将逐步实现自 主,脱离被海外巨头限制的局面。 2.4.2. 产业链并购整合持续高热,未来出海指日可待 从 2015 年我国并购潮的爆发,到 2016-2017 并购潮的延续,我国海内外半导体产业并 购案例无论数量还是金额总体上较之 2015 年之前出现了爆发式的飞跃。国内并购方面,产 业链各领域企业相互并购整合,强强联合,资本技术不断集中,行业成熟度将持续提升,并 将逐步发展到海外。海外并购方面,通过并购海外优质半导体企业补充自身技术劣势,从而 缩小与国际巨头间的差距。我国半导体产业链并购未来几年将保持热度,而产生全球化的半 导体巨头指日可待。
21 .我国半导体产业研究报告 我国集成电路产业链及市场竞争分析 3.1. 半导体产业链概况 半导体行业的产业链上游为半导体支撑产业,包括半导体材料供应商、半导体制造设备 供应商、半导体检测设备供应商等;中游为半导体制造产业,主要包括设计、制造与检测三 大环节;下游主要为应用领域,由于半导体的应用范围十分广阔,存在于大部分电子设备当 中,包括家电行业、电子产品、通信设备等领域。 图 11 半导体产业链示意图 来源:清科研究中心根据公开资料整理 在整个半导体产业中集成电路无疑是核心产业,作为半导体产业中最大的消费领域,长 期占据全球半导体总销售额 80%以上。由于其在半导体产业市场规模占比极高,常被人们 代指为半导体。 集成电路是电子设备中最重要的部分,主要承担运算和存储等功能。集成电路产业链上、 下游分布比较明显,上游主要以供应商等支撑产业为主,包含 IP、EDA 工具、原材料的生产及 加工设备的制造等,中游为集成电路的核心加工环节,主要分为 IC 设计、IC 制造(晶圆加工) 、 IC 封测等环节,下游为集成电路产品在各个行业中的应用。集成电路产业链中,上游的供应商 以及中游的 IC 制造等环节都是技术密集型和资本密集型产业,行业集中度也是最高的。
22 .我国半导体产业研究报告 图 12 集成电路产业链及部分企业 来源:CSIA、IFinD、清科研究中心根据公开资料整理 3.1.1. 集成电路上游供应商 Ø IP 供应商:利用广泛的客户资源去开发可以重复使用的 IP 模块,提供给下游的 Fabless 公司。IP 供应商可以大大减少 Fabless 公司的设计成本、缩短产品的生产周期,逐渐 成为 Fabless 企业最有力的合作伙伴。 Ø EDA 工具:EDA 工具是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的简称,可以 辅助工程师用计算机自动处理芯片的电路设计、性能分析、设计 IC 版图的整个过程, 是 IC 电子行业必备的设计工具软件。Cadence、Synopsys、Mentor Graphics6是 EDA 工具软件厂商全球三大巨头。 Ø 原材料:原材料可分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与 液态半导体。目前主要应用的是元素半导体与无机化合物半导体,其中代表材料有锗 (Ge)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)。 表 2 常用半导体材料比较 材料 禁带宽度 描述 6 2016 年 11 月份,Mentor Graphics 被西门子以 45 亿美元现金方式收购。
23 .我国半导体产业研究报告 1. 最早用于半导体器件制造的材料之一; 2. 稀散元素,无法集中开采; 锗(Ge) 0.66 eV 3. 提纯工艺流程长,不利于量产。 1. 目前最主要的半导体材料; 2. 资源丰富,价格便宜; 硅(Si) 1.12 eV 3. 禁带宽度比锗大,工作温度较高; 4. 容易形成高质量的氧化层。 1. 耐高温、高频、抗辐射能力强; 2. 能量转换率高,电子跃迁力强; 砷化镓(GaAs) 1.42 eV 3. 稀缺资源,制备困难,价格昂贵; 4. 机械强度弱,易碎。 来源:清科研究中心根据公开资料整理 Ø 制造/检测设备:集成电路的制程设备是 IC 制造过程的基石,每一道制造工艺都对应着 相应的生产设备。主要设备包括单晶炉、气相外延炉、磁控溅射台等。为确保产品性能 合格、稳定可靠,并有高的成品率,检测设备在生产过程中也是必不可少。主要是对工 艺过程中半导体体内、表面和附加其上的介质膜、金属膜、多晶硅等结构的特性进行物 理、化学和电学等性质的测定,可分为晶圆检测及成封装测两个环节。 3.1.2. 集成电路中游制程 集成电路的制作过程主要分为 IC 设计、IC 制造、封装测试等环节。其中,IC 制造的流 程尤为复杂,需要通过渡溅、刻蚀、扩散等多道环节。
24 .我国半导体产业研究报告 图 13 集成电路各产业链核心工艺流程 来源:中国产业网、清科研究中心根据公开资料整理 IC 芯片生产过程中首先需要根据下游客户的需求对产品进行 IC 设计,制作出符合要求 的光罩。在 IC 制造的环节中,以通过各种处理之后的硅片为基础根据光罩进行刻蚀,制作 出所需要的电路。最后进入 IC 封测环节,由于 IC 芯片体积小而薄,且易被破坏,需要安装 合适的外壳加以保护,以便人工安装在集成电路板上。封装工序完成后,芯片在通过设计和 工作性能等测试后,便完成了完整的制造过程。 3.1.3. 集成电路下游应用 从应用市场来看,2016 年集成电路最大应用领域分别为网络通信、计算机、以及消费 电子,市场占比分别为 30.6%、26.4%、21.9%,汽车电子以及工业控制领域增速较高。2016 年国内汽车产销量均超过 2,800 万辆, 同比增长 14%以上,新能源车产销量均超过 50 万辆, 同比增长 50%以上。汽车销量的显著提升以及国内汽车消费升级对汽车电子产品需求的增 长直接带动了汽车电子领域集成电路产品的销售,2016 年汽车电子类集成电路市场的增速 达到 34.4%。
25 .我国半导体产业研究报告 图 14 2016 年我国集成电路市场应用结构 2016年我国集成电路市场应用结构 其他, 汽车电子, 3.9% 4.4% 工业控制, 12.8% 网络通信, 30.6% 消费电子, 21.9% 计算机,26.4% 3.2. 我国集成电路产业规模及增速 2017 年 10 月 25 日于上海开幕的第十五届中国国际半导体博览会暨高峰论坛 (IC China) 上,工信部电子信息司司长刁石京表示,预计 2017 年全球集成电路市场规模达到 4,000 亿 美元,作为全球规模最大、增速最快的中国集成电路市场规模也将达到 1.3 万亿元。 据 WSTS 统计,2016 年,在全球半导体销售额 3,389 亿美元中,集成电路的销售额为 2,767 亿美元,市场份额占比达到 81.6%,光电器件、分立器件、传感器的份额则分别为 9.4%、5.7%、3.2%。近年来由于光电器件市场的快速增长,集成电路所占份额有所下降, 但仍保持在 80%以上。预计 2017 年全球半导体市场销售额将达到 4,087 亿元,其中集成电 路为 3401 亿元,占比为 83.2%。 目前,我国集成电路市场无论是在规模上,还是在增速上,均继续领跑全球。2016 年 我国手机、电脑等产品的出货量稳居世界第一,下游消费市场发展高速发展推动了上游集成 电路市场旺盛的需求。据 CSIA 统计,2016 年我国集成电路市场需求规模达到 11,985.9 亿 元,同比增长 8.7%,预计 2017 年增长率将达到 10.3%,将保持高速增长。
26 .我国半导体产业研究报告 图 15 2011-2017E 我国集成电路产业市场需求规模及增长率 2011-2017E我国集成电路产业市场需求规模及增长率 14,000 13,216 16% 10,393 11,986 12,000 14% 11,024 12% 10,000 9,166 10.3% 9.7% 8,559 8,066 13.4% 8.7% 10% 8,000 7.1% 8% 6,000 6.1% 6% 4,000 6.1% 4% 2,000 2% 0 0% 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017E 销售额(亿元) 增长率 www.pedata.cn 除了市场需求全球领先外,销售增速也是与时俱进。近三年我国集成电路产业销售额连 续保持 20%左右的高速增长,2016 年已达到 4,335.5 亿元,比 2015 年增长 20.1%。预计 今后几年间仍会保持 20%左右的高速增长。
27 .我国半导体产业研究报告 图 16 2008-2017 年我国集成电路产业销售规模及增长率 2008-2017年我国集成电路产业销售规模及增长率 6,000 40% 34.3% 5,228 35% 29.9% 5,000 30% 4,336 20.2% 20.6% 25% 4,000 3,610 16.2% 20% 3,015 15% 3,000 19.7% 20.1% 2,509 10% 1,934 2,159 0.4% 5% 2,000 1,247 1,109 1,440 0% 11.6% 1,000 -5% -11.0% -10% 0 -15% 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017E 销售额(亿元) 同比增长率 www.pedata.cn 我国的集成电路产业销售额主要可分为 IC 设计、IC 制造和 IC 封测三大环节。我国在 IC 设备及材料方面,由于国产化能力较差,不具备规模销售能力,在整个 IC 产业销售额中 的占比极低。2016 年我国 IC 设计产业销售额 1,644.3 亿元,同比增长 24.1%,IC 制造产 业销售额 1,126.9 亿元, 同比增长 26.1%,IC 封测产业销售额 1,564.3 亿元,同比增长 13.03%。
28 .我国半导体产业研究报告 图 17 2016 我国集成电路产业销售额各环节占比 2016年我国集成电路产业销售额各环节占比 IC设计, 1644.3, IC封测, 1564.3, 38% 36% IC制造, 1126.9, 26% 3.3. 我国集成电路市场竞争格局 3.3.1. IC 设计领域竞争格局 根据 CSIA 数据显示,2017 年我国 IC 设计产业销售预计为 1,945.98 亿元,较之 2016 年相比增长 28.15%,预计 2018 年产值有望突破人民币 2,400 亿元,在全球市场占比将再 次大幅提高,并维持约 20%以上高速的年增长率。
29 .我国半导体产业研究报告 图 18 2011-2017E 我国 IC 设计市场销售额 2011-2017E我国IC设计市场销售额 2,500 28.2% 30% 28.5% 25.6% 23.0% 1946 25% 2,000 1518.5 20% 1,500 13.5% 1234.2 15% 9.0% 982.5 1,000 874.5 12.3% 680.5 10% 624.4 500 5% 0 0% 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 市场规模(亿元) 增长率 根据 TrendForce 的数据显示,2017 年中国十大设计企业销售总和达到 796.9 亿元,与 2016 年相比增幅 17.4%,占我国 IC 设计销售总额的 41%。进入前十大 IC 设计企业的销售 额门槛也提高到 20 亿人民币以上。相较于 2016 年排名情况,2017 年十大 IC 设计厂商排 名情况略有调整,兆易创新和韦尔半导体凭借优异的营收表现进入营收排行前十名。