集成電路產業鏈大匯總

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。
  
  

▲全球半導體產業鏈收入構成占比圖

IC設計流程圖

晶圓製造流程

IC製造工藝流程

在IC製造過程中，主要工藝包括擴散(Thermal Process)、光(Photolithography)、刻蝕 (Etch)、離子注入(Ion Implant)、薄膜生長(Dielectric Deposition)、拋光(CMP)、金屬化(Metallization)7個主要工藝。

這些主要工藝又可細分為具體工藝。

▲製造過程中對應設備和材料

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

國內公司設計水平仍有較大差距

• DIGITIMES Research預測，2018年中國集成電路設計業營收額（產值）可望達到375億美元（約合人民幣2401.87億元）左右，同比增長26.20%。
  
  
• 2017年，紫光集團的銷售額為21億美元，是大陸最大的IC設計公司，全球排名第九。
  
  但需要注意的是，如果不計海思（超過90%銷售額來自母公司華為）、中興和大唐的內部供應，大陸IC設計公司市場份額將下降到6%左右。
  
  
• 2017年中國IC設計企業數量為1380家，全球占14.5%，但從營收規模看，1380家中營收超過1億美元的企業數量僅占2%~3%，營收超過1億人民幣的企業也只有近200家。
  
  

根據市場調研機構IC Insights統計，2017年晶片設計公司占全球集成電路總銷售額的27%，與2007年的18%相比，同比增長9%。

IC設計市場份額：大陸地區在2010年占據5%的市場份額，在2017年達11%。

上圖顯示的是，在2017年，已經有10家公司進入前50大IC設計公司榜單，在2009年名單中只有一家大陸公司。

半導體製造：前景發展廣闊，國產替代加速發展

據拓墣產研院研究報導，2017年全球Foundry總產值為573億美元，較2016年產值535億美元成長7.1%；全球晶圓代工產值將連續5年成長率高於5%。

2018H1全球晶圓代工總產值年增率為7.7%，預估產值達290.6億美元

▲2012~2018中國晶圓製造業產值及增長率

據TrendForce，中國高資本支出的晶圓廠建設，將使得產業競爭升溫，同時帶動產能擴增。

目前大陸8寸以上晶圓廠40座，其中在建16座，18年更多進入量產，整體產值有望迅速提升。

2018年產值可達1767億元，年增長率為27.12%

對比國外製造 我國尚處弱勢

▲進出口嚴重失衡

中芯國際vs台積電

先進位程方面對比台積電，中芯國際的製程較為落後。

台積電的成熟工藝占總產能的比重為 55%，而中芯國際則高達 86%。

對比 2016 年產能，台積電的總產能是中芯國際總產能的 5 倍，而成熟工藝

方面，台積電產能是中芯國際的 3.5 倍。

▲由不同尺寸晶圓產能 看中國差距

據前瞻產業研究院，目前我國12寸晶圓廠的投產情況來看，產能最大的是SK海力士，達17萬片/月；其次是三星，月產能為12～17萬片；中芯國際三個廠合計產能為10萬片/月。

2017年底合肥晶合12英寸晶圓廠正式量產，根據規劃，其全部達產後產能可達到8萬片/月。

▲摩爾定律與微處理器的五十年發展歷程

▲晶圓節點路線圖

▲海外7nm技術的研發情況

中芯國際在14nm技術取得重大突破

•內地最大的晶圓代工廠，大基金為第二大股東，與大基金等共同出資成立半導體產業基金。

• 中芯國際公布2018年第二季度財報，財報顯示，公司在14nm FinFET技術開發上獲得重大進展，第一代FinFET技術研發已經進入客戶導入階段。

• 良率不斷提升，距離2019年正式量產的目標似乎不遠。

計劃19年H1開始風險試產14nm FinFET工藝，並還將跨入到人工智慧領域。

• 除了28納米PolySiON和HKC，28納米HKC+技術開發也已完成，28納米HKC持續上量，良率達到業界水平。

• 訂購一台價值1.2億美元的EUV設備，目前該設備是全世界最先進的，可以生產5nm工藝製程的晶片！

中芯國際目前在製造工藝上仍落後台積電、英特爾等市場領導者2～3代，在14nm製程上落後競爭對手2～4；年產能方面仍有較大差距，中芯國際合計約當8寸年產能為5373K，而台積電可達23410K，是中芯的4倍多。

半導體封裝是集成電路產業鏈必不可少的環節

封裝是集成電路產業鏈必不可少的環節，位於整個產業鏈的下游環節。

在整個產業鏈中，封裝是指通過測試的晶圓進行劃片、裝片、鍵合、塑封、電鍍、切筋成型等一系列加工工序而得到的具有一定功能的集成電路產品的過程。

封裝就是給晶片穿上「衣服」，保護晶片免受物理、化學等環境因素造成的損傷，增強晶片的散熱性能，標準規格化以及便於將晶片的I/O埠連接到部件級（系統級）的印刷電路板（PCB）、玻璃基板等，以實現電氣連接，確保電路正常工作封裝技術的好壞直接影響到晶片自身性能的發揮與之連接的PCB的設計與製造，衡量一個晶片封裝技術的先進與否的重要指標是晶片面積與封裝面積之比，越接近1越好。

▲2010-2020年全球半導體封測業市場的營收規模

▲2014-2018年全球半導體封測代工業的營收規模

一般測試業務主要集中在封裝企業中，所以封裝也與測試也通常俗稱為封裝測試業。

全球IDM本身承擔的半導體封裝測試產值受半導體產業景氣度影響較大，而封裝測試代工呈現平穩增長的態勢。

根據Gartner的估值，2018年全球半導體封裝測試的營業收入規模為553.1億美元，比2017年增3.9%。

根據Gartner的統計和預測，2018年全球半導體封裝測試代工業的營業收入為331.43億美元，較17年增6.3%。

近年來，收到移動智能終端基帶晶片、應用處理器、無線通信晶片等產品的發展推動，對高端先進封裝市場需求水漲船高。

其中，扇出型晶圓代工級先進封裝（Fan-out-WLP)最受青睞，據TechSearch預估， Fan-out WLP的市場規模在2018年達到19億顆，在2020年達到25億美元產值。

近年來，由於智慧型手機等智能終端的發展，國內外集成電路市場對中高端集成電路產品需求持續增加，因而對BGA、WLP、FC、SIP、3D等先進封裝技術的需求更是呈現快速增長的態勢，形成了傳統封裝日益減少和先進封裝份額日益增加的局面。

業內領先企業正逐步向先進封裝領域邁進，以掌握先進封裝技術的成熟不同，我國企業分為三個梯隊：