半導體行業格局：垂直分工模式不斷深化，中國已成重要下游市場

半導體產品:集成電路占主要份額

半導體是一類常溫下導電性能介於導體與絕緣體間的物質，常見的半導體材料包括矽、鍺、砷化鎵等，其中矽是目前最主要的半導體材料。

由於半導體可以通過摻入雜質來改變其導電性能，並具有熱敏性、光敏性等特性，因此廣泛用於集成電路、光電器件、傳感器等產品製造。

半導體產品包括集成電路(IC))、分立器件(discretes)、光電器件(optoelectronic)、傳感器(sensors/actuators)，其中集成電路又包含模擬電路和數字電路，數字電路可在細分為微器件、儲存器和邏輯電路。

集成電路占據半導體產品80%以上市場份額。

2016年全球集成電路銷售額為2767億美元，份額占比達到81.6%，光電器件、分立器件、傳感器的份額則分別為9.4%、5.7%、3.2%。

近年來由於光電器件市場的快速增長，集成電路所占份額有所下降，但仍占到80%以上。

由於集成電路(IC)占半導體產品份額巨大，最具有代表性，因此本文主要通過集成電路來分析半導體行業，若無特殊說明，半導體行業專指集成電路行業。

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半導體不斷向小製程發展，摩爾定律已近物理極限

半導體製程指的是半導體晶片中各個矽電晶體連接導線的寬度，製程越小意味著同樣的面積可以布局更多的半導體元器件，晶片的體積可以變得更小，功耗可以更低，同時相同面積的晶圓上可以生產更多的晶片，單個晶片的成本也會更低。

目前28nm製程晶片產品銷售占比最高:半導體晶片的製程在2003年從微米時代進入了納米時代，並每兩年左右減小30%，目前主流的晶片製程包括90nm、65nm、40nm、28nm、16nm。

由於28nm製程晶片製造工藝成熟，且具有高性價比，因此也成為生產最多的晶片，銷售占比近30%。

半導體晶片向更低製程方向發展:隨著16nm及更低製程晶片的生產工藝不斷成熟，生產成本不斷降低，以及下游產業對更小體積、更低功耗、運算能力更強的半導體晶片需求不斷提升，20/16nm製程的晶片銷售占比也在快速提升，未來有望超過28nm晶片。

從技術的發展路徑來看，更低製程的晶片是發展的必然方向。

目前全球晶圓廠領先者正在積極布局10/7nm工藝，預計2-3年能夠量產，下一代5/3nm工藝預計2022年量產。

摩爾定律近年來不斷放緩，且已逼近其物理極限:到目前為止，半導體行業的發展基本符合摩爾定律，即當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

然而隨著半導體製程的不斷縮小，晶片生產的工藝愈加複雜、生產成本不斷提高，摩爾定律放緩趨勢變得明顯，如英特爾的產品更新周期已從一年半延長至三年，產品量產也多次跳票。

另外製程的縮小伴隨著愈加明顯的量子隧穿效應和熱效應，使得晶片的性能收到明顯影響，目前主流觀點認為矽基材料的摩爾定律物理極限為5nm，再往下摩爾定律將不再適用。

產業模式:產業分工趨勢明顯，垂直模式不斷深化

1.Foundry、Fabless模式誕生打破IDM模式壟斷

在1987年台積電成立以前，半導體行業只有一種IDM(IntegratedDeviceManufacture，集成器件製造)模式，即從設計，到製造、封裝測試以及投向消費市場一條龍全包的模式，傳統的半導體巨頭如英特爾、三星、德州儀器、瑞薩等都是採用的IDM模式。

IDM模式的優勢在於其具有資源的內部整合優勢，以及具有較高的利潤率。

由於IDM模式貫穿半導體生產流程的始終，不存在工藝流程對接問題，新產品從開發到面市的時間較短，且因為覆蓋前端的IC設計和末端的品牌營銷環節，具有較高的利潤率水平。

Foundry模式誕生，行業出現明顯的垂直分工:隨著半導體行業的發展，行業內的分工越來越深化，首先是EDA等工具類業務率先獨立出來，隨後台積電的成立標誌著IC設計和IC製造業務分離的Foundry模式正式誕生，也進一步深化了半導體行業的垂直分工。

Foundry模式指的是專門負責半導體晶片的生產製造，並不涉及設計、封測的其他領域，其出現的原因主要是:

半導體製造業具有明顯的規模經濟效應，擴大規模可以顯著降低單位產品的成本，提高企業競爭力，降低產品價格。

半導體產業所需的投資極高，設備投資又占據最大的份額，技術的進步和工藝的改進要求半導體生產商不斷更新生產設備，除了少數實力強大的IDM廠商有能力不斷擴張外，其他的廠商根本無力擴張。

而且只有Foundry模式才能最大化的利用產能。

與Foundry模式一同誕生的還有Fabless模式，即專業從事IC晶片設計的公司，此後IP商和封測商也不斷獨立壯大，半導體行業的垂直分工模式得到進一步的深化。

2.IDM逐步走向FabLite模式，垂直分工模式持續深化

垂直分工模式下的Fabless公司營收增長顯著高於IDM公司:隨著晶圓廠不斷向大晶圓、小製程的方向發展，資本投入也在快速增加，垂直分工模式的優勢和趨勢更加明顯。

過去十年中IDM公司的收入規模保持在2000億美元左右，基本沒有增長，而Fabless公司的收入從2006年的411億美元增長到了2016年的861億美元，規模實現了翻倍增長，在全球半導體產業中的收入規模也占到了30%以上。

IDM公司開始向Fab-lite模式轉變，參與行業的垂直分工:IDM公司也意識到了行業的垂直分工模式具有的顯著優勢，開始進行自身模式的轉型。

部分IDM公司逐漸演變為Fabless公司，例如AMD剝離了旗下的晶圓廠變成目前的GlobalFoundry代工廠，自身則成為Fabless公司。

其他IDM公司則向Fab-lite模式轉變。

其中英特爾、三星開始用旗下的晶圓廠向第三方提供代工服務，不再是純粹的IDM公司，而Freescale、NXP等則把一部分晶片生產業務外包給其他代工廠，自身將資源和精力集中於優勢產品上。

產業變遷:半導體產業歷經兩次產業轉移

半導體產業發源於美國，此後經歷過兩次大的產業轉移。

一次是20世紀70-80年代，日本藉助在工業級PCDRAM上的高產品可靠性及美國的技術支持，實現了對美國市場的反超，在DRAM市場市占率近80%，在半導體市場市占率近50%。

第二次是20世紀80-90年代，韓國藉助PC發展的東風，通過技術引進與消化吸收成為PC端DRAM的主要生產者，而台灣則通過在晶圓代工、晶片封測領域的垂直分工奠定了半導體代工領域的龍頭地位。

目前歐美日韓台主導著全球半導體產業格局，半導體產值方面，根據美國半導體協會的數據，2015年美國、韓國、日本、歐洲、台灣分別占50%、17%、11%、9%、6%的產值份額，而中國大陸僅占4%。

1.日本半導體產業崛起:家電產業和工業級PC機遇+美國和政府扶持

日本集成電路技術來源於美國。

半導體產業在上世紀50年代起源於美國，至70年代矽谷的形成，美國當之無愧的成為了半導體產業興起時代的領跑者。

集成電路最初被應用在軍事領域，美國從自身人力成本和扶持日本發展角度，率先將勞動力密集型的裝配環節轉移到日本進行。

日本半導體業

的發展始於1963年，日本電氣公司(NEC)自美國Fairchild公司取得planartechnology的授權。

日本政府要求NEC將取得的技術和國內其他廠商分享。

由此項技術的引進，日本的NEC、三菱、京都電氣等乃開始進入半導體產業。

1966年，NEC、三菱等企業開始生產IC。

1968年，TI以構造專利為條件與索尼合資辦廠。

依託巨大的家電市場，日本半導體開始崛起。

到了60年代後期，軍事領域需求趨於穩定，以家電為代表的民用半導體市場份額逐漸擴大。

日本從裝配起家消化吸收美國半導體技術，作為二戰戰敗國日本無法複製美國軍事半導體崛起路徑，將半導體技術應用在家電領域，實現崛起。

為工業級PC提供可靠的DRAM，日本反超美國。

80年代以後，PC的出現和普及帶動了DRAM的發展。

日本在美國扶持的大背景下，政府和產業界共同努力，開發基於DRAM的IDM商業模式，為大型計算機提供高可靠性的DRAM，開始在全球半導體市場處於領先地位，全盛期甚至占據了全球半導體市場的半壁江山，在DRAM市場市占率接近80%，讓半導體行業一直以來的老大美國黯然失色。

日本半導體產業的崛起離不開日本政府的大力支持。

同時充分利用各種經濟手段，比如稅收優惠等促進產業發展，以稅收為例，日本有研發支出的租稅優惠和特定研究的優惠，促進產業投資，保障行業均衡發展。

受美國抑制政策和韓國DRAM崛起的衝擊，日本半導體產業開始走向衰落。

日本半導體產品的成功主要在於製造上的精益求精使得半導體生產具有高生產效率、高良品率，進而可以低價銷售。

然而日本沒有積極應對個人計算機DRAM產品的新需求，使得DRAM市場被韓國搶占。

此外，美國對日本半導體產業的政策也從最初的扶持轉向抑制，極大地影響了日本半導體產業地發展。

2、韓國半導體產業崛起:消費級PC機遇+政府和財團支持

韓國半導體產業受益PC終端崛起迎來發展春天:80年代PC的普及使得面向PC端的DRAM產品成為下游主要的需求，與工業計算機DRAM產品相比，PC端的DRAM核心競爭力為高性價比，而不是高可靠性。

韓國半導體企業敏銳地抓住了這一市場機會，積極調整產品，搶占了市場先機，並在競爭中很快超過了日本半導體企業，在DRAM市場地占有率最高達到了80%。

時至今日，韓國三星、海力士依然占據70%以上的DRAM市場份額。

韓國半導體產業的崛起離不開政府和大財團的支持。

韓國政府始終支持國內半導體產業的發展，並且將半導體產業上升到國家級項目，推出了租稅獎勵及低融資政策以及一系列的行業振興與共同研發計劃。

3、台灣半導體產業崛起:「垂直分工」模式機遇+政府支持

台灣半導體產業幾乎與韓國同時起步，初期主要進行封測服務。

下游需求從家電拓展到PC之後，對晶片的定製化要求提高，催生了一大批專業從事IC設計的公司(Fabless),此後隨著產業垂直分工趨勢的深化，台積電於1987年成立，開創了專業從事晶圓加工的Foundry模式。

台積電成立後，由於承接大量晶圓代工訂單，台積電具有很快的設備折舊速度，能及時更新生產設備，此外台積電於大量生產設備製造商都有著密切的合作關係，得以共同研發下一代設備和生產工藝，保持公司在晶圓代工領域的絕對競爭優勢。

台積電的Foundry模式取得了巨大的成功，2016年台積電營業收入高達9479億新台幣，利潤則達到3317億新台幣，是全球第一大Foundry工廠，市占率超過50%，蘋果、英偉達等全球龍頭都是其大客戶。

受益垂直分工，台灣實現了半導體全產業鏈的騰飛。

台灣半導體以封測起家，靠晶圓代工走向騰飛，由於台灣成為了全球最大的晶圓代工地區，吸引和培育了一大批優秀的IC設計和IC封測公司，全產業鏈得以實現共同騰飛。

目前台灣在晶圓代工和IC封測方面位居全球第一，IC設計位居全球第二。

台灣政府從政策和資金角度保證半導體產業發展。

政策方面台灣政府成立工研院引進技術，發展 成熟後轉給企業，並在新竹科學園區建立了集成電路產業化基地，為企業發展提供了良好的技術支 撐、服務平台和產業配套服務環境。

資金方面台灣政府成立了「國發基金」，對重點企業發放政策性 投資。

此外還對高科技公司實施投資獎勵和稅收優惠。

比如，台灣半導體產業不僅可以享受「免稅五年」，還可以享受「投資抵減」優惠等。

產業格局:產業向中國轉移，中國已成最大下游市場

在半導體行業的第三次景氣周期中，手機等消費電子產品取代 PC 成為行業增長的主要驅動因素， 中國是全球第一大消費電子生產國和消費國，對半導體產品的需求逐年快速提升。

在消費電子產品 需求的驅動下，半導體產業開始向中國大陸轉移。

如今中國已是全球半導體最大的銷售市場。

半導體的銷售市場主要集中在亞太、北美和歐洲地區， 其中中國 2016 年半導體銷售額達到 1075 億美元，占全球市場份額的 31.7%，其中集成電路產業 銷售額 4335.5 億元，占全球份額的 23.6%，已成全球最大的銷售市場。

在產業向中國轉移的背景 下，中國半導體市場在國際市場中的分量和占比將進一步提升。

中國市場供需錯配嚴重，集成電路已成最大進口商品。

由於我國半導體產業起步晚，生產水平和 生產能力難以滿足下游巨大的需求，半導體產業的供需存在嚴重的供需錯配情況，高度依賴進口。

以集成電路為例，2016 年我國集成電路產品需求達到 1.20 萬億元，而國內供給量僅為 4335.5 萬 億元，自給率僅為 36%，大量集成電路產品依靠進口。

當年集成電路產品進口金額達到 2296 億美 元，已經替代原油成為我國第一大進口商品。

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