導語

　　以2015、2020、2030為成長周期全力推進我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展:目標到2015年，集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入超過3500億元;到2020年，集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入年均增速超過20%;到2030年，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)達到國際先進水平，一批企業(yè)進入國際第一梯隊，實現(xiàn)跨越發(fā)展。

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來源：徐濤，胡葉倩雯 中信證券研究院

　　從半導體晶圓材料說起:硅與化合物半導體

　　晶圓(wafer)是制造半導體器件的基礎性原材料。極高純度的半導體經(jīng)過拉晶、切片等工序制備成為晶圓，晶圓經(jīng)過一系列半導體制造工藝形成極微小的電路結構，再經(jīng)切割、封裝、測試成為芯片，廣泛應用到各類電子設備當中。

　　晶圓材料經(jīng)歷了60余年的技術演進和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成了當今以硅為主、新型半導體材料為補充的產(chǎn)業(yè)局面。

　　20世紀50年代，鍺(Ge)是最早采用的半導體材料，最先用于分立器件中。

　　集成電路的產(chǎn)生是半導體產(chǎn)業(yè)向前邁進的重要一步，1958年7月，在德克薩斯州達拉斯市的德州儀器公司，杰克·基爾比制造的第一塊集成電路是采用一片鍺半導體材料作為襯底制造的。但是鍺器件的耐高溫和抗輻射性能存在短板，到60年代后期逐漸被硅(Si)器件取代。

　　硅儲量極其豐富，提純與結晶工藝成熟，并且氧化形成的二氧化硅(SiO2)薄膜絕緣性能好，使得器件的穩(wěn)定性與可靠性大為提高，因而硅已經(jīng)成為應用最廣的一種半導體材料。

　　半導體器件產(chǎn)值來看，全球95%以上的半導體器件和99%以上的集成電路采用硅作為襯底材料。

　　2017年全球半導體市場規(guī)模約4122億美元，而化合物半導體市場規(guī)模約200億美元，占比5%以內(nèi)。

　　從晶圓襯底市場規(guī)模看，2017年硅襯底年銷售額87億美元，GaAs襯底年銷售額約8億美元。GaN襯底年銷售額約1億美元，SiC襯底年銷售額約3億美元。硅襯底銷售額占比達85%+。

　　在21世紀，它的主導和核心地位仍不會動搖。但是Si材料的物理性質(zhì)限制了其在光電子和高頻、高功率器件上的應用。

　　20世紀90年代以來，以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)為代表的第二代半導體材料開始嶄露頭腳。

　　GaAs、InP等材料適用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料，廣泛應用于衛(wèi)星通訊、移動通訊、光通信、GPS導航等領域。

　　但是GaAs、InP材料資源稀缺，價格昂貴，并且還有毒性，能污染環(huán)境，InP甚至被認為是可疑致癌物質(zhì)，這些缺點使得第二代半導體材料的應用具有很大的局限性。

　　第三代半導體材料主要包括SiC、GaN等，因其禁帶寬度(Eg)大于或等于2.3電子伏特(eV)，又被稱為寬禁帶半導體材料。

　　和第一代、第二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優(yōu)點，可以滿足現(xiàn)代電子技術對高溫、高功率、高壓、高頻以及抗輻射等惡劣條件的新要求，是半導體材料領域最有前景的材料。

　　在國防、航空、航天、石油勘探、光存儲等領域有著重要應用前景，在寬帶通訊、太陽能、汽車制造、半導體照明、智能電網(wǎng)等眾多戰(zhàn)略行業(yè)可以降低50%以上的能量損失，最高可以使裝備體積減小75%以上，對人類科技的發(fā)展具有里程碑的意義。

　　化合物半導體是指兩種或兩種以上元素形成的半導體材料，第二代、第三代半導體多屬于這一類。

　　按照元素數(shù)量可以分為二元化合物、三元化合物、四元化合物等等，二元化合物半導體按照組成元素在化學元素周期表中的位置還可分為III-V族、IV-IV族、II-VI族等。

　　以砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)為代表的化合物半導體材料已經(jīng)成為繼硅之后發(fā)展最快、應用最廣、產(chǎn)量最大的半導體材料。

　　化合物半導體材料具有優(yōu)越的性能和能帶結構:(1)高電子遷移率;(2)高頻率特性;(3)寬幅頻寬;(4)高線性度;(5)高功率;(6)材料選擇多元性;(7)抗輻射。

　　因而化合物半導體多用于射頻器件、光電器件、功率器件等制造，具有很大發(fā)展?jié)摿?硅器件則多用于邏輯器件、存儲器等，相互之間具有不可替代性。

　　晶圓尺寸:技術發(fā)展進程不一

　　硅晶圓尺寸最大達12寸，化合物半導體晶圓尺寸最大為6英寸。

　　硅晶圓襯底主流尺寸為12英寸，約占全球硅晶圓產(chǎn)能65%，8寸也是常用的成熟制程晶圓，全球產(chǎn)能占比25%。

　　GaAs襯底主流尺寸為4英寸及6英寸;SiC襯底主流供應尺寸為2英寸及4英寸;GaN自支撐襯底以2英寸為主。

　　SiC襯底目前尺寸已達6英寸，8英寸正在研發(fā)(II-VI公司已制造出樣品)。

　　而實際上主流采用的仍為4英寸晶圓。主要原因是：

　　(1)目前6英寸SiC晶圓大概是4英寸成本的2.25倍，到2020年大概為2倍，在成本縮減上并沒有大的進步，并且更換設備機臺需要額外的資本支出，6英寸目前優(yōu)勢僅在生產(chǎn)效率上;

　　(2)6英寸SiC晶圓相較于4英寸晶圓在品質(zhì)上偏低，因而目前6英寸主要用于制造二極管，在較低質(zhì)量晶圓上制造二極管比制造MOSFET更為簡單。

　　GaN材料在自然界中缺少單晶材料，因而長期在藍寶石、SiC、Si等異質(zhì)襯底上進行外延。

　　現(xiàn)今通過氫化物氣相外延(HVPE)、氨熱法可以生產(chǎn)2英寸、3英寸、4英寸的GaN自支撐襯底。

　　目前商業(yè)應用中仍以異質(zhì)襯底上的GaN外延為主，GaN自支撐襯底在激光器上具有最大應用，可獲得更高的發(fā)光效率及發(fā)光品質(zhì)。

　　硅:主流市場，細分領域需求旺盛

　　硅晶圓供給廠商格局:日廠把控，寡頭格局穩(wěn)定

　　日本廠商占據(jù)硅晶圓50%以上市場份額。前五大廠商占據(jù)全球90%以上份額。

　　其中，日本信越化學占比27%、日本SUMCO占比26%，兩家日本廠商份額合計53%，超過一半，中國臺灣環(huán)球晶圓于2016年12月晶圓產(chǎn)業(yè)低谷期間收購美國SunEdison半導體，由第六晉升第三名，占比17%，德國Siltronic占比13%，韓國SKSiltron(原LGSiltron，2017年被SK集團收購)占比9%，與前四大廠商不同，SKSiltron僅供應韓國客戶。

　　此外還有法國Soitec、中國臺灣臺勝科、合晶、嘉晶等企業(yè)，份額相對較小。

　　各大廠商供應晶圓類別與尺寸上有所不同，總體來看前三大廠商產(chǎn)品較為多樣。前三大廠商能夠供應Si退火片、SOI晶片，其中僅日本信越能夠供應12英寸SOI晶片。

　　德國Siltronic、韓國SKSiltron不提供SOI晶片，SKSiltron不供應Si退火片。而Si拋光片與Si外延片各家尺寸基本沒有差別。

　　近15年來日本廠商始終占據(jù)硅晶圓50%以上市場份額。

　　硅晶圓產(chǎn)能未發(fā)生明顯區(qū)域性轉(zhuǎn)移。

　　根據(jù)Gartner，2007年硅晶圓市占率第一日本信越(32.5%)、第二日本SUMCO(21.7%)、第三德國Siltronic(14.8%);2002年硅晶圓市占率第一日本信越(28.9%)、第二日本SUMCO(23.3%)、第三德國Siltronic(15.4%)。

　　近期市場比較大的變動是2016年12月臺灣環(huán)球晶圓收購美國SunEdison，從第六大晉升第三大廠商。但日本廠商始終占據(jù)50%+份額。

　　日本在fab環(huán)節(jié)競爭力衰落而材料環(huán)節(jié)始終保持領先地位。

　　20世紀80年代中旬，日本半導體產(chǎn)業(yè)的世界份額曾經(jīng)超過了50%。

　　日本在半導體材料領域的優(yōu)勢從上世紀延續(xù)而來，而晶圓制造競爭力明顯減弱，半導體fab環(huán)節(jié)出現(xiàn)了明顯的區(qū)域轉(zhuǎn)移。

　　究其原因，fab環(huán)節(jié)離需求端較近，市場變動大;但硅晶圓同質(zhì)化程度高，新進入玩家需要在客戶有比較久的時間驗證;且晶圓在晶圓代工中成本占比10%以下，晶圓代工廠不愿為較小的價格差別冒險更換不成熟的產(chǎn)品。

　　硅晶圓需求廠商格局:海外為主，國產(chǎn)廠商不乏亮點

　　IC設計方面，巨頭把控競爭壁壘較高，2018年以來AI芯片成為新成長動力。

　　高通、博通、聯(lián)發(fā)科、蘋果等廠商實力最強，大陸廠商海思崛起。

　　隨著科技發(fā)展引領終端產(chǎn)品升級，AI芯片等創(chuàng)新應用對IC產(chǎn)品需求不斷擴大，預計到2020年AI芯片市場規(guī)模將從2016年約6億美元升至26億美元，CAGR達43.9%，目前國內(nèi)外IC設計廠商正積極布局AI芯片產(chǎn)業(yè)。

　　英偉達是AI芯片市場領導者，AMD與特斯拉正聯(lián)合研發(fā)用于自動駕駛的AI芯片。

　　對于國內(nèi)廠商，華為海思于2017年9月率先推出麒麟970AI芯片，目前已成功搭載入P20等機型;比特大陸發(fā)布的全球首款張量加速計算芯片BM1680已成功運用于比特幣礦機;寒武紀的1A處理器、地平線的征程和旭日處理器也已嶄露頭角。

　　IC設計面向終端、面向市場成為必然，國內(nèi)廠商優(yōu)勢明顯。

　　IC設計業(yè)以需求為導向，才能夠更好服務于下游客戶。

　　海思、展銳等移動處理芯片、基帶芯片廠商依靠近些年中國智能手機市場爆發(fā)迅速崛起，躋身世界IC設計十強，海思芯片已全面應用到華為智能手機當中，三星、小米等廠商亦采用了自研芯片，現(xiàn)今中國為全球最大的終端需求市場，因而國內(nèi)IC設計業(yè)有巨大發(fā)展優(yōu)勢。

　　代工制造方面，廠商Capex快速增長，三星、臺積電等巨頭領銜。

　　從資本支出來看，目前全球先進制程芯片市場競爭激烈，全球排名前三的芯片制造商三星、英特爾、臺積電的Capex均達到百億美元級別，2017年分別為440/120/108億美元，預計三星未來三年總Capex接近1100億美元，英特爾和臺積電2018年Capex則預計分別達到140和120億美元，均有較大幅度的增長，利于巨頭通過研發(fā)先進制程技術和擴張產(chǎn)線來占領市場。

　　從工藝制程來看，臺積電走在行業(yè)前列，目前已大規(guī)模生產(chǎn)10nm制程芯片，7nm制程將于2018年量產(chǎn);中國大陸最為領先的代工廠商中芯國際目前具備28nm制程量產(chǎn)能力，而臺積電早于2011年已具備28nm量產(chǎn)能力，相比之下大陸廠商仍有較大差距。

　　封測方面，未來高端制造+封測融合趨勢初顯，大陸廠商與臺廠技術差距縮小。

　　封裝測試技術目前已發(fā)展四代，在最高端技術上制造與封測已實現(xiàn)融合，其中臺積電已建立起CoWoS及InFO兩大高階封裝生態(tài)系統(tǒng)，并計劃通過從龍?zhí)堆由熘林锌茖nFO產(chǎn)能擴增一倍，以滿足蘋果A12芯片的需求。

　　封測龍頭日月光則掌握頂尖封裝與微電子制造技術，率先量產(chǎn)TSV/2.5D/3D相關產(chǎn)品，并于2018年3月與日廠TDK合資成立日月旸電子擴大SiP布局。

　　由于封裝技術門檻相對較低，目前大陸廠商正快速追趕，與全球領先廠商的技術差距正逐步縮小，大陸廠商已基本掌握SiP、WLCSP、FOWLP等先進技術，應用方面FC、SiP等封裝技術已實現(xiàn)量產(chǎn)。

　　新一輪區(qū)域轉(zhuǎn)移面向中國大陸。

　　盡管目前IC設計、制造、封測的頂級廠商主要位于美國、中國臺灣。

　　總體來看，半導體制造產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了美國——日本——韓臺的發(fā)展歷程:

　　1950s，半導體產(chǎn)業(yè)起源于美國，1947年晶體管誕生，1958年集成電路誕生。

　　1970s，半導體制造由美國向日本轉(zhuǎn)移。DRAM是日韓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要切入點，80s日本已在半導體產(chǎn)業(yè)處于領先地位。

　　1990s，以DRAM為契機，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向韓國三星、海力士等廠商;晶圓代工環(huán)節(jié)則轉(zhuǎn)向臺灣，臺積電、聯(lián)電等廠商崛起。

　　2010s，智能手機、移動互聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等產(chǎn)業(yè)快速成長。

　　人口紅利，需求轉(zhuǎn)移或?qū)又圃燹D(zhuǎn)移，可以預見中國大陸已然成為新一輪區(qū)域轉(zhuǎn)移的目的地。

　　硅晶圓下游應用拆分:尺寸與制程雙輪驅(qū)動技術進步

　　晶圓尺寸與工藝制程并行發(fā)展，每一制程階段與晶圓尺寸相對應。

　　(1)制程進步→晶體管縮小→晶體管密度成倍增加→性能提升。

　　(2)晶圓尺寸增大→每片晶圓產(chǎn)出芯片數(shù)量更多→效率提升→成本降低。

　　目前6吋、8吋硅晶圓生產(chǎn)設備普遍折舊完畢，生產(chǎn)成本更低，主要生產(chǎn)90nm以上的成熟制程。

　　部分制程在相鄰尺寸的晶圓上都有產(chǎn)出。5nm至0.13μm則采用12英寸晶圓，其中28nm為分界區(qū)分了先進制程與成熟制程，主要原因是28nm以后引入FinFET等新設計、新工藝，晶圓制造難度大大提升。

　　晶圓需求總量來看，12英寸NAND及8英寸市場為核心驅(qū)動力。

　　存儲用12寸硅晶圓占比達35%為最大，8寸及12英寸邏輯次之。

　　以產(chǎn)品銷售額來看，全球集成電路產(chǎn)品中，存儲器占比約27.8%，邏輯電路占比33%，微處理器芯片合模擬電路分別占21.9%和17.3%。

　　根據(jù)預測，全球2016年下半年12寸硅晶圓需求約510萬片/月，其中用于邏輯芯片的需求130萬片/月，用于DRAM需求120萬片/月，用于NAND需求160萬片/月，包括NORFlash、CIS等其他需求100萬片/月;

　　8寸硅晶圓需求480萬片/月，按面積折算至12寸晶圓約213萬片/月，6寸以下晶圓需求約當12寸62萬片/月。

　　由此估算，包括NAND、DRAM在內(nèi)用于存儲市場的12寸晶圓需求約占總需求35%，8寸晶圓需求約占總需求27%，用于邏輯芯片的12寸晶圓需求約占17%。需求上看，目前存儲器貢獻晶圓需求最多，8寸中低端應用其次。

　　下游具體應用來看，12英寸20nm以下先進制程性能強勁，主要用于移動設備、高性能計算等領域，包括智能手機主芯片、計算機CPU、GPU、高性能FPGA、ASIC等。

　　14nm-32nm先進制程應用于包括DRAM、NANDFlash存儲芯片、中低端處理器芯片、影像處理器、數(shù)字電視機頂盒等應用。

　　12英寸45-90nm的成熟制程主要用于性能需求略低，對成本和生產(chǎn)效率要求高的領域，例如手機基帶、WiFi、GPS、藍牙、NFC、ZigBee、NORFlash芯片、MCU等。

　　12英寸或8英寸90nm至0.15μm主要應用于MCU、指紋識別芯片、影像傳感器、電源管理芯片、液晶驅(qū)動IC等。8英寸0.18μm-0.25μm主要有非易失性存儲如銀行卡、sim卡等，0.35μm以上主要為MOSFET、IGBT等功率器件。

　　化合物半導體:5G、3D感測、電動汽車的關鍵性材料

　　化合物半導體晶圓供給廠商格局:日美德主導，寡占格局

　　襯底市場:高技術門檻導致化合物半導體襯底市場寡占，日本、美國、德國廠商主導。

　　GaAs襯底目前已日本住友電工、德國Freiberg、美國AXT、日本住友化學四家占據(jù)，四家份額超90%。

　　住友化學于2011年收購日立電纜(日立金屬)的化合物半導體業(yè)務，并于2016年劃至子公司Sciocs。

　　GaN自支撐襯底目前主要由日本三家企業(yè)住友電工、三菱化學、住友化學壟斷，占比合計超85%。

　　SiC襯底龍頭為美國Cree(Wolfspeed部門)，市場占比超三分之一，其次為德國SiCrystal、美國II-VI、美國DowCorning，四家合計份額超90%。近幾年中國也出現(xiàn)了具備一定量產(chǎn)能力的SiC襯底制造商，如天科合達藍光。

　　外延生長市場中，英國IQE市場占比超60%為絕對龍頭。

　　英國IQE及中國臺灣全新光電兩家份額合計達80%。外延生長主要包括MOCVD(化學氣相沉淀)技術以及MBE(分子束外延)技術兩種。

　　例如，IQE、全新光電均采用MOCVD，英特磊采用MBE技術。HVPE(氫化物氣相外延)技術主要應用于GaN襯底的生產(chǎn)。

　　化合物半導體晶圓需求廠商格局:IDM與代工大廠并存

　　化合物半導體產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)寡頭競爭格局。

　　IDM類廠商包括Skyworks、Broadcom(Avago)、Qorvo、Anadigics等。

　　2016年全球化合物半導體IDM呈現(xiàn)三寡頭格局，2016年IDM廠商Skyworks、Qorvo、Broadcom在砷化鎵領域分別占據(jù)30.7%、28%、7.4%市場份額。

　　產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)多模式整合態(tài)勢，設計公司去晶圓化及IDM產(chǎn)能外包成為必然趨勢。化合物半導體晶圓代工領域穩(wěn)懋為第一大廠商，占比66%，為絕對龍頭。第二、第三為宏捷科技AWSC、環(huán)宇科技GCS，占比分別為12%、9%。

　　國內(nèi)設計推動代工，大陸化合物半導體代工龍頭呼之欲出。目前國內(nèi)PA設計已經(jīng)涌現(xiàn)了銳迪科RDA、唯捷創(chuàng)芯vanchip、漢天下、飛驤科技等公司。

　　國內(nèi)化合物半導體設計廠商目前已經(jīng)占領2G/3G/4G/WiFi等消費電子市場中的低端應用。

　　三安光電目前以LED應用為主，有望在化合物半導體代工填補國內(nèi)空白，其募投產(chǎn)線建設順利，有望2018年年底實現(xiàn)4000-6000片/月產(chǎn)能，成為大陸第一家規(guī)模量產(chǎn)GaAs/GaN化合物晶圓代工企業(yè)。

　　化合物半導體晶圓下游應用拆分:性能獨特，自成體系

　　化合物半導體下游具體應用主要可分為兩大類:光學器件和電子設備。

　　光學器件包括LED發(fā)光二極管、LD激光二極管、PD光接收器等。

　　電子器件包括PA功率放大器、LNA低噪聲放大器、射頻開關、數(shù)模轉(zhuǎn)換、微波單片IC、功率半導體器件、霍爾元件等。對于GaAs材料而言，SCGaAs(單晶砷化鎵)主要應用于光學器件，SIGaAs(半絕緣砷化鎵)主要應用于電子器件。

　　光學器件中，LED為占比最大一項，LD/PD、VCSEL成長空間大。Cree大約70%收入來自LED，其余來自功率、射頻、SiC晶圓。

　　SiC襯底80%的市場來自二極管，在所有寬禁帶半導體襯底中，SiC材料是最為成熟的。

　　不同化合物半導體材料制造的LED對應不同波長光線:GaAsLED發(fā)紅光、綠光，GaP發(fā)綠光，SiC發(fā)黃光，GaN發(fā)藍光，應用GaN藍光LED激發(fā)黃色熒光材料可以制造白光LED。

　　此外GaAs可制造紅外光LED，常見的應用于遙控器紅外發(fā)射，GaN則可以制造紫外光LED。GaAs、GaN分別制造的紅光、藍光激光發(fā)射器可以應用于CD、DVD、藍光光盤的讀取。

　　電子器件中，主要為射頻和功率應用。GaNonSiC、GaN自支撐襯底、GaAs襯底、GaAsonSi主要應用于射頻半導體(射頻前端PA等);而GaNonSi以及SiC襯底主要應用于功率半導體(汽車電子等)。

　　GaN由于功率密度高，在基站大功率器件領域具有獨特優(yōu)勢。相對于硅襯底來說，SiC襯底具有更好的熱傳導特性，目前業(yè)界超過95%的GaN射頻器件采用SiC襯底，如Qorvo采用的正是基于SiC襯底的工藝，而硅基GaN器件可在8英寸晶圓制造，更具成本優(yōu)勢。

　　在功率半導體領域，SiC襯底與GaNonSilicon只在很小一部分領域有競爭。GaN市場大多是低壓領域，而SiC在高壓領域應用。它們的邊界大約是600V。

　　下游主要應用分析:從制程材料看芯片國產(chǎn)化程度

　　智能手機:IC設計率先追趕，代工、材料尚待突破

　　智能手機核心芯片涉及先進制程及化合物半導體材料，國產(chǎn)率低。

　　以目前國產(chǎn)化芯片已采用較多的華為手機為例可大致看出國產(chǎn)芯片的“上限”。

　　CPU目前華為海思可以獨立設計，此外還包括小米松果等fabless設計公司，但由于采用12英寸最先進制程，制造主要依賴中國臺灣企業(yè);

　　DRAM、NAND閃存國內(nèi)尚無相關公司量產(chǎn);前端LTE模塊、WiFi藍牙模塊采用了GaAs材料，產(chǎn)能集中于Skyworks、Qorvo等美國IDM企業(yè)以及穩(wěn)懋等中國臺灣代工廠，中國大陸尚無砷化鎵代工廠商;

　　射頻收發(fā)模塊、PMIC、音頻IC可做到海思設計+foundry代工，而充電控制IC、NFC控制IC以及氣壓、陀螺儀等傳感器主要由歐美IDM廠商提供。

　　總體來看智能手機核心芯片國產(chǎn)率仍低，部分芯片如DRAM、NAND、射頻模塊等國產(chǎn)化幾乎為零。

　　以主流旗艦手機iPhoneX為例可以大致看出中國大陸芯片廠商在全球供應鏈中的地位。

　　CPU采用蘋果自主設計+臺積電先進制程代工，DRAM、NAND來自韓國/日本/美國IDM廠商;基帶來自高通設計+臺積電先進制程代工;射頻模塊采用砷化鎵材料，來自Skyworks、Qorvo等IDM廠商或博通+穩(wěn)懋代工;模擬芯片、音頻IC、NFC芯片、觸控IC、影像傳感器等均來自中國大陸以外企業(yè)，中國大陸芯片在蘋果供應鏈中占比為零。

　　而除芯片、屏幕以外的零部件大多有中國大陸供應商打入，甚至部分由大陸廠商獨占。由此可見中國大陸芯片企業(yè)在全球范圍內(nèi)競爭力仍低。通信基站:大功率射頻芯片對美依賴性極高。

　　通信基站對國外芯片依賴程度極高，且以美國芯片企業(yè)為主。目前基站系統(tǒng)主要由基帶處理單元(BBU)及射頻拉遠單元(RRU)兩部分組成，通常一臺BBU對應多臺RRU設備。

　　相比之下，RRU芯片的國產(chǎn)化程度更低，對于國外依賴程度高。這其中主要難點體現(xiàn)在RRU芯片器件涉及大功率射頻場景，通常采用砷化鎵或氮化鎵材料，而中國大陸缺乏相應產(chǎn)業(yè)鏈。

　　美國廠商壟斷大功率射頻器件。

　　具體來看，目前RRU設備中的PA、LNA、DSA、VGA等芯片主要采用砷化鎵或氮化鎵工藝，來自Qorvo、Skyworks等公司，其中氮化鎵器件通常為碳化硅襯底，即GaNonSiC。

　　RF收發(fā)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用硅基及砷化鎵工藝，主要廠商包括TI、ADI、IDT等公司。以上廠商均為美國公司，因而通信基站芯片對美國廠商依賴性極高。

　　汽車電子:產(chǎn)業(yè)技術日趨成熟，部分已實現(xiàn)國產(chǎn)化

　　汽車電子對于半導體器件需求以MCU、NORFlash、IGBT等為主。傳統(tǒng)汽車內(nèi)部主要以MCU需求較高，包括動力控制、安全控制、發(fā)動機控制、底盤控制、車載電器等多方面。

　　新能源汽車還包括電子控制單元ECU、功率控制單元PCU、電動汽車整車控制單元VCU、混合動力汽車整車控制器HCU、電池管理系統(tǒng)BMS以及逆變器核心部件IGBT元件。此外在以上相關系統(tǒng)以及緊急剎車系統(tǒng)、胎壓檢測器、安全氣囊系統(tǒng)等還需應用NORFlash作為代碼存儲。

　　MCU通常采用8英寸或12英寸45nm~0.15μm成熟制程，NORFlash通常采用45nm~0.13μm成熟制程，國內(nèi)已基本實現(xiàn)量產(chǎn)。

　　智能駕駛所采用半導體器件包括高性能計算芯片及ADAS系統(tǒng)。高性能計算芯片目前采用12英寸先進制程，而ADAS系統(tǒng)中的毫米波雷達則涉及砷化鎵材料，目前國內(nèi)尚無法量產(chǎn)。

　　AI與礦機芯片:成長新動力，國內(nèi)設計廠商實現(xiàn)突破AI芯片與礦機芯片屬于高性能計算，對于先進制程要求較高。

　　在AI及區(qū)塊鏈場景下，傳統(tǒng)CPU算力不足，新架構芯片成為發(fā)展趨勢。

　　當前主要有延續(xù)傳統(tǒng)架構的GPU、FPGA、ASIC(TPU、NPU等)芯片路徑，以及徹底顛覆傳統(tǒng)計算架構，采用模擬人腦神經(jīng)元結構來提升計算能力的芯片路徑。云端領域GPU生態(tài)領先，而終端場景專用化是未來趨勢。

　　根據(jù)NVIDIA與AMD公布的技術路線圖，2018年GPU將進入12nm/7nm制程。而目前AI、礦機相關的FPGA及ASIC芯片也均采用了10~28nm的先進制程。

　　國內(nèi)廠商涌現(xiàn)了寒武紀、深鑒科技、地平線、比特大陸等優(yōu)秀的IC設計廠商率先實現(xiàn)突破，而制造則主要依靠臺積電等先進制程代工廠商。

　　前景展望:部分領域有望率先突破，更多參與全球分工

　　現(xiàn)階段國產(chǎn)化程度低，半導體產(chǎn)業(yè)實際依靠全球合作。

　　盡管我國半導體產(chǎn)業(yè)目前正處于快速發(fā)展階段，但總體來看存在總體產(chǎn)能較低，全球市場競爭力弱，核心芯片領域國產(chǎn)化程度低，對國外依賴程度較高等現(xiàn)狀。

　　我國半導體產(chǎn)業(yè)鏈在材料、設備、制造、設計等多個高端領域?qū)飧叨纫蕾嚕瑢崿F(xiàn)半導體產(chǎn)業(yè)自主替代需經(jīng)歷較漫長道路。

　　根據(jù)ICInsight數(shù)據(jù)顯示，2015年我國集成電路企業(yè)在全球市場份額僅有3%，而美國、韓國、日本分別高達54%/20%/8%。事實上，即便是美國、韓國、日本也無法達到半導體產(chǎn)業(yè)鏈100%自產(chǎn)。

　　例如在先進制程制造的核心設備光刻機方面依然依賴荷蘭ASML一家企業(yè)。更多參與全球分工，在此過程中逐漸提升國產(chǎn)化占比，是一條切實可行的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路。

　　中國大陸芯片下游需求端終端市場全備，供給端有望向中國大陸傾斜。

　　(1)需求端:下游終端應用市場全備，規(guī)模條件逐步成熟。

　　隨著全球終端產(chǎn)品產(chǎn)能向中國轉(zhuǎn)移，中國已經(jīng)成為全球終端產(chǎn)品制造基地，2017年中國汽車、智能手機出貨量占全球比重分別達29.8%、33.6%。芯片需求全面涵蓋硅基、化合物半導體市場，芯片市場空間巨大。

　　(2)供給端:當前中國大陸產(chǎn)值規(guī)模居前的IC設計、晶圓代工、存儲廠商寥寥數(shù)計，技術水平尚未達到領先水平，中高端芯片制造、化合物半導體芯片嚴重依賴進口。

　　隨著近些年終端需求隨智能手機等產(chǎn)業(yè)鏈而逐漸轉(zhuǎn)移至中國大陸，需求轉(zhuǎn)移或拉動制造轉(zhuǎn)移，下游芯片供給端隨之開始轉(zhuǎn)移至大陸。

　　國內(nèi)政策加速半導體行業(yè)發(fā)展。

　　近年來我國集成電路扶持政策密集頒布，融資、稅收、補貼等政策環(huán)境不斷優(yōu)化。尤其是2014年6月出臺的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，定調(diào)“設計為龍頭、制造為基礎、裝備和材料為支撐”。

　　以2015、2020、2030為成長周期全力推進我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展:目標到2015年，集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入超過3500億元;到2020年，集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入年均增速超過20%;到2030年，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)達到國際先進水平，一批企業(yè)進入國際第一梯隊，實現(xiàn)跨越發(fā)展。

　　“產(chǎn)業(yè)+資本”成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要手段，集成電路產(chǎn)業(yè)基金累計支持資金超過7000億元。

　　2014年10月，中國成立國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(簡稱“大基金”)，“大基金”首批規(guī)模達到1200億元，加之超過6000億元的地方基金以及私募股權投資基金，中國有望以千億元基金撬動萬億元資金投入集成電路行業(yè)。

　　截至2017年底，國家集成電路大基金共決策投資62個項目，累計項目承諾投資額1387億元，已實施項目涵蓋IC產(chǎn)業(yè)上、下游，制造、設計、封測、設備材料等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)投資比重分別是63%、20%、10%、7%。

　　巨大市場支撐和產(chǎn)業(yè)資本發(fā)力下，IC制造最先落地。

　　大陸半導體產(chǎn)業(yè)鏈落地率先從IC制造開始，合資、外資晶圓廠在國內(nèi)設廠，先進工藝節(jié)點拉動中國半導體制造能力。

　　中國大陸晶圓代工廠中芯國際積極研發(fā)14nm先進制程，擴大投資建廠，中國大陸存儲廠商長江存儲、合肥長鑫、福建晉華瞄準國內(nèi)DRAM、NANDFlash空白積極布局，有望實現(xiàn)零的突破。

　　根據(jù)SEMI預測，2017至2020四年間將新建62座晶圓廠，而中國大陸地區(qū)就將占26座，美國將有10座位居第二，中國臺灣地區(qū)預計有9座。

　　在IC制造落地帶動下，配套封測、設計領域率先受益。

　　長電科技通過收購星科金朋獲得FC+Bumping能力以及扇出型封裝技術，隨著大陸12英寸晶圓廠的增加，客戶資源掣肘將逐漸打破。在中低端8英寸方面華天科技、通富微電等國內(nèi)廠商優(yōu)勢明顯。

　　IC設計已有華為海思等優(yōu)秀公司涌現(xiàn)，在通信芯片方面華為海思逐漸對高通的手機芯片銷售、專利授權等業(yè)務構成了威脅，由于華為公司本身擁有海量專利，通過專利交叉授權協(xié)議，華為應該從高通享受到非常優(yōu)惠的專利費率。

　　遠景展望:部分核心領域國產(chǎn)化仍較遙遠，參與全球分工逐步提升話語權

　　在部分核心領域例如核心FPGA芯片、EDA輔助設計工具、設備、材料等方面，國產(chǎn)化依然比較遙遠。

　　例如在EDA設計工具方面，自1991年開始Cadence已連續(xù)在國際EDA市場中銷售業(yè)績穩(wěn)居第一，中美貿(mào)易爭端之下Cadence便停止了對中興的服務。

　　此外，智能設備處理器大多采用ARM底層架構，例如海思麒麟970CPU部分采用的仍然是ARM公版A73架構+A53架構大小核心搭配，在GPU方面，麒麟970采用了ARMMali-G72MP12，都需要ARM授權。

　　在半導體設備、材料方面同樣對國外具有強依賴性，在這些領域需要的時間遠大于IC制造、設計等領域，其發(fā)展離不開全球合作。在產(chǎn)業(yè)鏈全球化的今天，沒有任何國家可以做到100%自主化，因而更多參與到國際合作和競爭中去，獲取更多話語權，逐步提升領域競爭優(yōu)勢和國產(chǎn)化率，才是中國半導體產(chǎn)業(yè)長期實現(xiàn)自主可控切實可行的發(fā)展道路。