不僅僅只有晶片！一圖看懂半導體產業鏈全景

晶片（集成電路）製造技術是當今世界最高水平微細加工技術，是全球高科技國力競爭的戰略必爭制高點。

我國的集成電路高端製造裝備和材料從無到有填補產業鏈空白，製造工藝與封裝集成由弱漸強、走向世界參與國際競爭，集成電路產業開始駛入自主創新發展的快車道。

本文對全球晶片企業進行全景式羅列，並從設計、設備、材料、製造、封測五個維度進行了專業分析。

集成電路作為半導體產業的核心，市場份額達83%，由於其技術複雜性，產業結構高度專業化。

隨著產業規模的迅速擴張，產業競爭加劇，分工模式進一步細化。

目前市場產業鏈為IC設計、IC製造和IC封裝測試。

• 在核心環節中，IC設計處於產業鏈上游，IC製造為中游環節，IC封裝為下游環節。
  
  
• 全球集成電路產業的產業轉移，由封裝測試環節轉移到製造環節，產業鏈里的每個環節由此而分工明確。
  
  
• 由原來的IDM為主逐漸轉變為Fabless+Foundry+OSAT。
  
  

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)到晶片項目(如：處理器到FPGA)，國內在高端關鍵晶片自給率幾近為0，仍高度仰賴美國企業；

2、設備：自給率低，需求缺口較大，當前在中端設備實現突破，初步產業鏈成套布局，但高端製程/產品仍需攻克。

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；

3、材料：在靶材等領域已經比肩國際水平，但在光刻膠等高端領域仍需較長時間實現國產替代。

全球半導體材料市場規模443 億美金，晶圓製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，高端領域仍未實現突破；

4、製造：全球市場集中，台積電占據60%的份額，受貿易戰影響相對較低。

大陸躋身第二集團，全球產能擴充集中在大陸地區。

代工業呈現非常明顯的頭部效應，在全球前十大代工廠商中，台積電一家占據了60%的市場份額。

此行業較不受貿易戰影響；

5、封測：最先能實現自主可控的領域。

封測行業國內企業整體實力不俗，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。

此行業較不受貿易戰影響。

一、設計

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後這一份額將攀升至69%左右。

台灣IC 設計公司在2017 年的總銷售額中占16%，與2010年持平。

聯發科、聯詠和瑞昱去年的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 設計企業只占了全球市場份額的2%，日韓地區Fabless 模式並不流行。

與非美國海外地區相比，中國公司表現突出。

世界前50 fabless IC 設計公司中，中國公司數量明顯上漲，從2009 年1 家增加至2017 年10 家，呈現迅速追趕之勢。

2017 年全球前十大Fabless IC 廠商中，美國占據7 席，包括高通、英偉達、蘋果、AMD、Marvell、博通、賽靈思；台灣地區聯發科上榜，大陸地區海思和紫光上榜，分別排名第7 和第10。

2017 年全球前十大Fables s IC 設計廠商（百萬美元）

然而，儘管大陸地區海思和紫光上榜，但可以看到的是，高通、博通和美滿電子在中國區營收占比達50%以上，國內高端 IC 設計能力嚴重不足。

可以看出，國內對於美國公司在核心晶片設計領域的依賴程度較高。

自中美貿易戰打響後，通過「中興事件」和「華為事件」我們可以清晰的看到，核心的高端通用型晶片領域，國內的設計公司可提供的產品幾乎為0。

大陸高端通用晶片與國外先進水平差距主要體現在四個方面：

1）移動處理器的國內外差距相對較小。

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晶片。

英特爾幾乎壟斷了全球市場，國內相關企業約有 3-5 家，但都沒有實現商業量產，多仍然依靠申請科研項目經費和政府補貼維持運轉。

龍芯等國內 CPU 設計企業雖然能夠做出 CPU 產品，而且在單一或部分指標上可能超越國外 CPU，但由於缺乏產業生態支撐，還無法與占主導地位的產品競爭。

3）存儲器國內外差距同樣較大。

目前全球存儲晶片主要有三類產品，根據銷售額大小依次為：DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。

在內存和快閃記憶體領域中，IDM 廠韓國三星和海力士擁有絕對的優勢，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展 3D Nand Flash(快閃記憶體)的技術，但目前僅處於 32 層快閃記憶體樣品階段，而三星、英特爾等全球龍頭企業已開始陸續量產 64 層快閃記憶體產品；在Nor flash 這個約為三四十億美元的小市場中，兆易創新是世界主要參與廠家之一，其他主流供貨廠家為台灣旺宏，美國Cypress，美國美光，台灣華邦。

4）FPGA、AD/DA 等高端通用型晶片，國內外技術懸殊。

這些領域由於都是屬於通用型晶片，具有研發投入大，生命周期長，較難在短期聚集起經濟效益，因此在國內公司層面發展較為緩慢，甚至有些領域是停滯的。

總的來看，晶片設計的上市公司，都是在細分領域的國內最強。

比如2017 年匯頂科技在指紋識別晶片領域超越FPC 成為全球安卓陣營最大指紋IC 提供商，成為國產設計晶片在消費電子細分領域少有的全球第一。

士蘭微從集成電路晶片設計業務開始，逐步搭建了晶片製造平台，並已將技術和製造平台延伸至功率器件、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，不管是高端晶片設計能力，還是規模、盈利水平等方面仍有非常大的追趕空間。

二、設備

目前，我國半導體設備的現況是低端製程實現國產替代，高端製程有待突破，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%，呈現寡頭壟斷局面。

半導體設備處於產業鏈上游，貫穿半導體生產的各個環節。

按照工藝流程可以分為四大板塊——晶圓製造設備、測試設備、封裝設備、前端相關設備。

其中晶圓製造設備占據了中國市場70%的份額。

再具體來說，晶圓製造設備根據製程可以主要分為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 設備的產出均集中於少數歐美日本巨頭企業手上。

中國半導體設備國產化率低，本土半導體設備廠商市占率僅占全球份額的1-2%。

關鍵設備在先進位程上仍未實現突破。

目前世界集成電路設備研發水平處於12 英寸7nm，生產水平則已經達到12 英寸14nm；而中國設備研發水平還處於12 英寸14nm，生產水平為12 英寸65-28nm，總的來看國產設備在先進位程上與國內先進水平有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化率依然為0，28nm化學氣相沉積設備、快速退火設備、國產化率很低。

三、材料

半導體材料發展歷程

• Si：主要應用於集成電路的晶圓片和功率器件;
• GaAs：主要應用於大功率發光電子器件和射頻器件;
• GaN：主要應用於光電器件和微波通信器件;
• SiC：主要應用於功率器件

▲各代代表性材料主要應用

▲第二、三代半導體材料技術成熟度

細分領域已經實現彎道超車，核心領域仍未實現突破，半導體材料主要分為晶圓製造材料和封裝材料兩大塊。

晶圓製造材料中，矽片機矽基材料最高占比31%，其次依次為光掩模版14%、光刻膠5%及其光刻膠配套試劑7%。

封裝材料中，封裝基板占比最高，為40%，其次依次為引線框架16%，陶瓷基板11%，鍵合線15%。

日美德在全球半導體材料供應上占主導地位。

各細分領域主要玩家有：矽片——Shin-Etsu、Sumco，光刻膠——TOK、Shipley，電子氣體——Air Liquid、Praxair，CMP——DOW、3M，引線架構——住友金屬，鍵合線——田中貴金屬、封裝基板——松下電工，塑封料——住友電木。

（1）靶材、封裝基板、CMP 等，我國技術已經比肩國際先進水平的、實現大批量供貨、可以立刻實現國產化。

已經實現國產化的半導體材料典例——靶材。

（2）矽片、電子氣體、掩模板等，技術比肩國際、但仍未大批量供貨的產品。

（3）光刻膠，技術仍未實現突破，仍需要較長時間實現國產替代。

四、製造

晶圓製造環節作為半導體產業鏈中至關重要的工序，製造工藝高低直接影響半導體產業先進程度。

過去二十年內國內晶圓製造環節發展較為滯後，未來在國家政策和大基金的支持之下有望進行快速追趕，將有效提振整個半導體行業鏈的技術密度。

半導體製造在半導體產業鏈里具有卡口地位。

製造是產業鏈里的核心環節，地位的重要性不言而喻。

統計行業里各個環節的價值量，製造環節的價值量最大，同時毛利率也處於行業較高水平，因為Fabless+Foundry+OSAT 的模式成為趨勢，Foundry 在整個產業鏈中的重要程度也逐步提升，可以這麼認為，Foundry 是一個卡口，產能的輸出都由製造企業所掌控。

代工業呈現非常明顯的頭部效應 根據IC Insights 的數據顯示，在全球前十大代工廠商中，台積電一家占據了超過一半的市場份額，2017 年前八家市場份額接近90%，同時代工主要集中在東亞地區，美國很少有此類型的公司，這也和產業轉移和產業分工有關。

我們認為，中國大陸通過資本投資和人才集聚，是有可能在未來十年實現代工超越的。

「中國製造」要從下游往上游延伸，在技術轉移路線上，半導體製造是「中國製造」尚未攻克的技術堡壘。

中國是個「製造大國」，但「中國製造」主要都是整機產品，在最上游的「晶片製造」領域，中國還和國際領先水平有很大差距。

在從下游的製造向「晶片製造」轉移過程中，一定要湧現出一批技術領先的晶圓代工企業。

在晶片貿易戰打響之時，美國對我國製造業技術封鎖和打壓首當其衝，我們在努力傳承「兩彈一星」精神，自力更生艱苦創業的同時，如何處理與台灣先進企業台積電、聯電之間的關係也會對後續發展產生較大的蝴蝶效應。

五、封測

當前大陸地區半導體產業在封測行業影響力為最強，市場占有率十分優秀，龍頭企業長電科技/通富微電/華天科技/晶方科技市場規模不斷提升，對比台灣公司，大陸封測行業整體增長潛力已不落下風，台灣知名IC 設計公司聯發科、聯詠、瑞昱等企業已經將本地封測訂單逐步轉向大陸同業公司。

封測行業呈現出台灣、美國、大陸地區三足鼎立之態，其中長電科技/通富微電/華天科技已通過資本併購運作，市場占有率躋身全球前十（長電科技市場規模位列全球第三），先進封裝技術水平和海外龍頭企業基本同步，BGA、WLP、SiP 等先進封裝技術均能順利量產。

封測行業我國大陸企業整體實力不俗，在世界擁有較強競爭力，美國主要的競爭對手為Amkor 公司，在華業務營收占比約為18%，封測行業美國市場份額一般，前十大封測廠商中，僅有Amkor 公司一家，應該說貿易戰對封測整體行業影響較小，從短中長期而言，Amkor 公司業務取代的可能性較高。

封測行業位於半導體產業鏈末端，其附加價值較低，勞動密集度高，進入技術壁壘較低，封測龍頭日月光每年的研發費用占收入比例約為4%左右，遠低於半導體IC 設計、設備和製造的世界龍頭公司。

隨著晶圓代工廠台積電向下游封測行業擴張，也會對傳統封測企業會構成較大的威脅。

2017-2018 年以後，大陸地區封測（OSAT）業者將維持快速成長，目前長電科技/通富微電已經能夠提供高階、高毛利產品，未來的3-5 年內，大陸地區的封測企CAGR增長率將持續超越全球同業。

說起半導體大家都在談論海思，其實半導體產業鏈很長，國內真要突破或者營造核心競爭力還是要從上游做起，就像手機產業鏈，雖然大陸廠商未必能擁有核心技術，靠性價比形成的產能優勢一樣會讓世界矚目。