2020展望半導體行業新趨勢

Tony 半導體供應鏈服務平台 今天

台積電今年前三季合併營收約1736.92億元，同比增長1.5%，今年總營收可望連兩年站穩兆元大關之上，連續十年創新高。

台積電認為明年全球大環境仍充滿挑戰，但看好隨著全球第五代移動通訊（5G）商轉，以及人工智慧（AI）快速發展，需要先進半導體技術支援，台積電7nm與5nm先進位程獨步全球，去年下半年起開始擴大布建產能陸續就緒，明年將可突破大環境挑戰，大幅成長。

計劃新的研發中心增加8000多名崗位，用於3nm以及未來工藝的研究探索，該中心計劃2020年底落成。

科技新時代對半導體有更大的需求。

一、汽車電子

汽車是未來半導體行業最強勁的增長來源之一。

傳統汽車的晶片基本用於發動機控制、電池管理、娛樂控制、安全氣囊控制、轉向輔助等局部功能，而且多數功能都是互不交互的。

未來汽車主流發展趨勢是智能化和互聯化，要滿足這個發展趨勢就需要大大提高汽車的電子化程度，大部分的技術創新都與半導體緊密相連，這意味對汽車半導體的需求將大幅提高。

根據Infineon公布數據，新能源汽車的半導體單車價值量超過700美元，接近傳統燃油汽車的2倍。

而未來高等級L4以上的半導體單車價值量將會超過1000美元。

汽車半導體受益於未來汽車銷量的緩步回暖、新能源汽車占總銷量比例提高、汽車電子化程度提高。

國內聞泰科技旗下安世半導體有40%以上的銷售額是由汽車領域貢獻的。

二、5G帶動的需求

5G性能比目前4G網絡將大幅提升。

憑藉無處不在的高速高帶寬連接、超大的數據設備規模容納度、低延時通訊的可靠性，5G毫無疑問將引領新一輪顛覆性創新浪潮。

華為表示「與2G萌生數據、3G催生數據、4G發展數據不同，5G是跨時代的技術。

5G除了更極致的體驗和更大的容量，它還將開啟物聯網時代，並滲透進至各個行業。

它將和大數據、雲計算、人工智慧等一道迎來信息通訊時代的黃金10年。

」

為更好了解新網絡能力所能帶來的商業機會，我們簡單選取了3個應用場景進行分析，希望藉此幫助行業了解無線進展，積極擁抱數字化、無線化的大趨勢。

1）VR/AR

VR/AR需要大量的數據傳輸、存儲和計算功能，這些數據和計算密集型任務如果轉移到雲端，就能利用雲端伺服器的數據存儲和高速計算能力。

ABIResearch估計，到2025年AR和VR市場總額將達到2920億美元（AR為1,510億美元，VR為1,410億美元）。

移動運營商在VR/AR中的可參與空間十分可觀，到2025年將超過930億美元，約占VR/AR總市場規模的30%。

5G能極大提高VR/AR的帶寬，能夠在線觀看4K甚至8K的全景視頻，同時低延時特性能直接解決現階段VR/AR產品成像延遲導致的暈眩感。

而且現階段的技術使得硬體高度集成化、輕型化，可以滿足設備高算力和輕便的雙重需求。

2）無線醫療

人口老齡化加速在歐洲和亞洲已經呈現出明顯的趨勢。

從2000到2030年的30年中，全球超過55歲的人口占比將從12%增長到20%。

穆迪分析指出，一些國家如英國，日本，德國，義大利，美國和法國等將會成為「超級老齡化」國家，這些國家超過65歲的人口占比將會超過20%，更先進的醫療水平成為老齡化社會的重要保障。

反觀我國，人口結構也逐漸老齡化，但疆土廣闊醫療資源分布及其不均勻，未來無線醫療對我國將會愈發重要。

在過去5年，移動網際網路在醫療設備中的使用正在增加。

醫療行業開始採用可穿戴或便攜設備集成遠程診斷、遠程手術和遠程醫療監控等解決方案。

其它應用場景包括醫療機器人和醫療認知計算，這些應用對連接提出了不間斷保障的要求（如生物遙測，基於VR的醫療培訓，救護車無人機，生物信息的實時數據傳輸等）。

移動運營商可以積極與醫療行業夥伴合作，創建一個有利的生態系統，提供IoMT（InternetofMedicalThings）連接和相關服務，如數據分析和雲服務等，從而支持各種功能和服務的部署。

遠程診斷是一類特別的應用，尤其依賴5G網絡的低延遲和高QoS保障特性。

智慧醫療市場的投資預計將在2025年將超過2,300億美元。

5G將為智慧醫療提供所需的連接。

ABIResearch發現，醫療領域42％的受訪者已經制定了部署5G的計劃，並確信5G將作為先進醫療解決方案的使能因素。

三、AI人工智慧對設備和器件的需求

眾所周知人工智慧的三要素：數據、算力和算法，這三要素缺一不可。

人工智慧（AI）技術近年來的發展不僅仰仗於大數據，更是計算機晶片算力不斷增強的結果。

比如一個AI主板上包含了多個個散熱罩下的TPU核心算力晶片，還有各種配套晶片，比如數據緩衝晶片、電源管理晶片、數據接口晶片等。

再到外部數據輸入，比如自動駕駛視頻方案需要多CMOS支持、或者多雷達晶片、或者遠程醫療需要的醫療用晶片等等。

此外OpenAI的《AI與計算》披露，由於目前通用計算晶片架構的限制，很多創業公司都在開發AI專用的晶片，一些企業聲稱他們將在接下來一兩年大幅提高晶片的算力。

這樣一來，人們就可以僅僅通過重新配置硬體，以更少的經濟成本得到強大的算力。

目前AI已經在安防、智慧城市等方向應用落地，而AI擁有更廣闊的市場空間，比如軍事領域、自動駕駛、機器人等等。

據Gartner統計，AI晶片在2017年的市場規模約為46億美元，而到2020年，預計將會達到148億美元，年均複合增長率為47%。

這一切都說明未來科技需要更大程度上的硬體集成度、更大程度的半導體元器件需求。

四、政策紅利

半導體主要分為集成電路和半導體分立器件。

半導體分立器件包括半導體二極體、三極體等分立器件以及光電子器件和傳感器等。

集成電路主要分為數字電路與模擬電路。

國家集成電路產業投資基金並非針對是狹義的集成電路，而是廣義上的半導體產業。

中國的集成電路和半導體起步較晚，一直處於核心技術受制於人的境況。

我國半導體產業的發展將遠遠落後於國外，甚至存在差距拉大的危險，整個產業需要政府介入進行精準扶持。

2014年國務院發布了《國家集成電路產業發展推進綱要》，隨後國家集成電路領導小組和產業投資基金相繼成立。

並且《中國製造2025》、《國務院關於積極推進「網際網路+」行動的指導意見》、《網絡安全法》等接連出台，集成電路國產化政策支持力度不斷加大。

集成電路國產化不僅關乎經濟，更關乎國家安全。

《國家集成電路產業發展推進綱要》明確提出，到2020年，集成電路產業與國際先進水平的差距逐步縮小，全行業銷售收入年均增速超過20%，企業可持續發展能力大幅增強；《中國製造2025》則提出，2020年中國晶片自給率要達到40%，2025年要達到50%。

國家集成電路產業投資基金一期總規模達到1387.2億，投資項目覆蓋了集成電路設計、製造、封裝測試、裝備、材料、生態建設等各環節，實現了產業鏈上的完整布局。

WSTS預測在2020年中國晶片自給率為僅為15%，中國集成電路市場規模也有望達到2萬億元人民幣。

而根據國家對集成電路產業發展的規劃，要求2020年國內晶片自給率達到40%，屆時中國集成電路市場規模將在2萬億元左右，國產替代空間達4000億元以上。

因此提高晶片的國產化率將是未來5年國內集成電路產業發展最為重要的目標。

基金方面的主要投資思路是：1）提高對設計業的投資比例，支持國內公司突破CPU/GPU/模擬晶片/FPGA等方向；2）將圍繞國家戰略和新興行業進行投資規劃，比如SiC/GaN/5G/IoT/汽車電子等；3）儘量對裝備材料業給予支持推動其加快發展，完成先進工藝14nm/7nm/5nm適配的設備與材料；4）製造方向仍舊有先進工藝5nm/7nm/14nm需要追趕；5）封測方向短期目標變為穩定產能，提升技術，穩定盈利。

五、國產替代目的是達到自主可控

至今為止我國半導體公司在技術上取得重大突破，在集成電路封測方面，國內封測巨頭長電科技再加上通富微電、華天科技、晶方科技已經同步了國際封測巨頭日月光、安靠的主流技術，市場占有率也達到了全球封測規模的20%，基本實現國產替代。

國內封測企業的客戶從國內擴展到國外，從低端擴展到高端。

但先進封測技術與國外仍舊存在一定差距。

晶圓代工方面，中芯國際和華虹集團已經進入全球晶圓代工營收前十。

隨著國內各地如長江存儲、合肥長鑫、粵芯半導體等數十條12寸到6寸生產線落地，國內在晶圓代工廠建設基本達到飽和程度。

下一步是推動先進工藝的研發。

設計方面，部分龍頭企業在高端晶片研發上與全球先進水平的差距在不斷縮小。

比如華為海思麒麟980晶片使用台積電7nm工藝，已經量產並在多款華為高端機型上裝配；5G基帶晶片方面，海思巴龍5000和紫光展銳春藤510都表現出不俗的實力。

但晶片種類紛繁複雜，在加上分立器件，我國仍舊落後於國際一流廠商。

根據中國半導體行業協會數據，目前我國國產晶片在伺服器和個人電腦的核心晶片CPU以及工業應用核心晶片MCU領域占有率分別為0%和2%；半導體存儲器件中，除NORFLASH晶片由兆易創新國產占5%市場外，DRAM、NANDFlash晶片也為零，但長江儲存64層3DNANDFlash存儲晶片今年有望量產，紫光國微剝離形成的紫光存儲已經擁有DRAM成熟技術和合肥長鑫的DRAM也在實驗量產中；在移動通信領域，由於中興華為本身也是設備廠，占據了對系統理解的優勢，在基帶處理器與應用處理器中，國產晶片占了18%與22%的市場；但在嵌入式MPU、DSP、AP領域，國產晶片市場占有率幾乎為零。

整體而言我國產品仍然高度依賴於國外的晶片，比如聯想、小米等純終端設備商。

材料和設備方面，我國半導體設備的現狀用一句話概括就是國產替代能滿足低端設備的供應，高端製程有待突破，整體設備自給率低、需求缺口大。

日美德在全球半導體材料供應上占主導地位，但大陸廠商在材料多個細分領域已經比肩國際水平。

綜上所述我國半導體產業得到了高速發展，差距持續縮小，部分領域甚至達到全球一流水平。

但世界其他地區並非沒有進步，比如韓國政府計劃今後五年投資1.7萬億韓元（約合13.6億美元），以扶持非存儲晶片產業的發展。

按照計劃，韓國政府和私營公司將合作投資，在今後五年開發相關技術，到2025年，把非存儲晶片核心技術的國產化水平提高至大約50%，把相關生產設備技術的國產化水平提高至大約35%。

三星電子更是計劃將出資30萬億韓元，培育非存儲類系統半導體產業，並以2030年前在全球占領領先地位作為目標。

中美貿易戰的話題從沒停歇，從起始到過程可以發現，美國期望通過遏制中國製造來維持全球領先地位，其中關鍵環節便是控制被稱為工業糧食的集成電路產業，畢竟美國曾經通過同樣的方式遏制住了日本的發展。

國內半導體企業也取得的讓人興奮的成果，這值得很多企業學習和借鑑。

匯頂科技的屏下指紋識別晶片高市占率，直接扭轉FPC全球霸主地位；紫光國微的智能安全晶片突破國外恩智浦等大廠的壟斷，目前銀行IC卡的市占率已經達到國內第一；聖邦股份依靠華為產業鏈進入國產替代快車道，模擬晶片能力大幅提高；卓盛微作為國內射頻前端大廠，從三星產業鏈走進OV，然後華為產業鏈；兆易創新依靠NOR，在TWS等市場上如魚得水；富瀚微依靠海康威視，在安防晶片上實現業績騰飛。

聞泰科技收購安世半導體，補全國內高端分立器件的空白；韋爾股份收購豪威科技，實現國內CMOS晶片的突破等。

為了產業鏈的安全性，國家和公司層面都在積極推動國產替代和自主可控，這也是未來中國半導體發展最為重要的邏輯。

目前我國集成電路市場僅有12%的產值由國內提供，而在2025年要達到政府希望的50%，這國產替代空間無比巨大。

總之，未來科技的核心需求、產業的政策扶持和我國國產替代的自主可控讓我們對2020半導體行業可能產生的變化十分期待。

2020儘管全球經濟增速下滑預期存在，但科技進步從未停止，各國戰略高度從未改變。