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2020年全球及中国半导体产业现状

作者:admin 发布时间:2020-08-04

自2018年全球半导体创纪录的录得4688亿美元的收入之后,2019年市场大幅的下滑了12%至4123亿美元,主要原因来自存储市场的重挫。

到2020年6月,尽管疫情的影响仍然在蔓延,但全球半导体贸易统计组织WSTS预期今年半导体市场会有一个小幅的反弹至4260亿美元,而2021年则预期会上升至4520亿美元。

在2019年全球半导体供应商中,英特尔排名靠前,收入约658亿美元,其次是三星,收入522亿美元。SK海力士和美光半导体的收入分别为224亿美元和200亿美元,分别位居第三和第四。

图 2数据源于Gartner Gartner称,由于服务器市场放缓,CPU供应持续受限,以及将蜂窝基带业务出售给苹果的影响,英特尔的半导体收入在2019年下降了0.7%。由于内存市场的低迷,三星跌至第二。

当前半导体是全球工业的重要支柱产业。2019年的下滑是全方位的,相较于2018年,几乎各个应用场景的需求都出现了下滑。

其中存储需求的大幅下滑主要来自于占全部半导体需求第二大比例的计算机和服务器需求的下降,2019年除了规模最小的政府应用的需求有增长之外,其他的领域都出现了较大比例的需求下滑。

虽然传统需求出现了下降, 但人工智能、量子计算、自动驾驶和5G等高级网络建设的需求正在逐渐的提升。 如果以历史来看,在PC、手机和互联网带动的上一波半导体需求增长高峰来临之前,人们也很难想象到这些应用场景的普及范围能有多广。

因此,未来的城市是智慧的城市,物联网和5G将会彻底改变生产和生活的方式,而这些技术的基础都是由半导体构成的。

自1990年后期以来,美国的半导体常年保持在50%的全球市场份额左右。美国的半导体企业在研发、设计和制造领域也长期保持着技术竞争的领先地位。领先的利润带来了高额的研发投入,这也形成了美国半导体行业的一个良性循环。

2019年美国占全球市场份额的47%,第二位的是韩国的19%,之后是日本和欧洲的10%,中国台湾地区排名第五占6%,中国大陆地区仅占5%。

按照 芯片功能来分类的话,美国在 逻辑和模拟芯片方面是领先全球的,占比均达到了60%以上。但在存储领域韩国是世界的霸者,占到了65%。而在分立器件方面则是欧洲领先,美国在这两种芯片的市场份额均只有23%左右。

从 产业链条来分类的话,美国在 IDM、Fabless的设计领域均占 50%以上,在半导体设备行业也有40%,但在代工厂和封测领域只有10%和15%。

全球半导体产业有两种商业模式,即IDM(Integrated Device Manufacture,集成器件制造)模式和垂直分工模式(主要包括Fabless(无晶圆制造的设计公司)+Foundry(晶圆代工厂)+OSAT(封装测试企业),另外还有IP核(Intellectual Property Core)提供方等)。

IDM模式的企业主要有Intel、三星、德州仪器(TI)等,这种模式涵盖设计、制造、封测等整个芯片生产流程,这类企业一般具有规模庞大、技术全面、积累深厚的特点。

垂直分工模式中,则是IP核、设计、制造、封装测试环节分离,IP核供应商提供专业的知识产权模块,设计公司(Fabless)直接面对客户需求,但只从事设计,将制造和封装测试外包,即晶圆代工厂(Foundry)、封装测试企业和IP核供应商为设计公司服务。其中设计公司以高通、博通、联发科、海思为代表,晶圆代工厂以台积电、格罗方德、联电、中芯国际为代表,封测以日月光、矽品、安靠、长电科技为代表。

目前全球半导体价值链主要涵盖了五个领域:设备(光刻、离子注入等)、设计软件(EDA)、芯片设计和集成器件制造(DES&IDM)、晶圆代工厂、以及封装测试。其中,全球最大的半导体公司基本活跃在芯片设计和集成制造这一领域,它的产值占据半导体行业总额的71%,其次是设备(13%)和晶圆代工厂(10%),封装(5%),软件(2%)。按区域来看,美国以2709亿产值位居世界第一,其次是韩国(809亿)、中国台湾(759亿)、日本(500亿)、中国大陆(413亿)、以及荷兰(254亿)。大陆除却封测领域占据全球产值20%以上,整体地位相对弱势。

数据来源:Bart van Hezewijk,根据136家半导体公司销售数据整理,截至2019-12-31

随着产业规模的迅速扩张,产业竞争加剧,分工模式进一步细化。目前市场产业链为IC设计、IC制造和IC封装测试。在核心环节中,IC设计处于产业链上游,IC制造为中游环节,IC封装为下游环节。全球集成电路产业的产业转移,由封装测试环节转移到制造环节,产业链里的每个环节由此而分工明确。由原来的IDM为主逐渐转变为Fabless+Foundry+OSAT。

2019年中国半导体市场规模1547亿美元,占了全球市场33%市场,成为全球最大的半导体消费国家,规模相当于美国、欧盟及日本的总和。中国是全球制造的中心,电脑、手机产量全球第一,消耗了最多的芯片。第二位是北美(美国)市场规模567亿元。2019年中国三大环节市场情况:

对比2018年全球和中国的三大制造环节:2018年全球半导体产业结构中,制造环节占比达到58%,而封装环节占比最小仅为16%。而国内半导体产业链结构较全球存在加大的差异,其中:设计占比38%,远高于全球26%的水平;制造环节占比28%,低于全球的水平;封测环节占比34%,高于全球18%的水平。

反映出国内制造环节薄弱,设计和封测环节有优势。2018年全球集成电路设计行业销售额1139美元;中国设计行业销售收入2519亿元,占比全球31.6%。

2020年5月15日,美国商务部发布公告称,美国工业和安全局(BIS)表示将修改“外国直接产品规则”和“实体清单”,来精准地限制华为使用美国技术生产制造半导体产品。目前,从全产业链来看,我国半导体行业存在突出的问题:

集成电路材料包括硅材料、光掩模、光刻材料、电子气体、工艺化学品、CMP抛光材料、溅射靶材、专用封装材料等八大类。目前5nm和7nm的集成电路装备仅有荷兰等少数国家掌握,日本也几乎垄断了关键的材料。台积电与韩国三星的芯片代工线已是7nm,我国中芯国际公司目前稳定工艺是28nm,与国外相差了三到四代。

如CPU,主要是X86和ARM指令架构。目前集成电路EDA工具软件的三家公司全为美国所控,手机用应用处理器全部都是ARM架构,其授权也是美国所控,中国在这些方面几乎是空白。

国内产业资源分散,科技攻关同水平重复,企业产品低价位竞争,基础研究、高端产品和新技术研发乏力。高端芯片人才匮乏。

2018年我国集成电路进口额3200亿美元,随着国内市场不断扩大,目前供给严重不足;高度依赖进口,中低端芯片对外依存度80%,高端芯片对外依存度超90%。

目前,我国半导体设备的现况是低端制程实现国产替代,高端制程有待突破,设备自给率低、需求缺口较大,本土半导体设备厂商市占率仅占全球份额的1-2%。

关键设备技术壁垒高,美日技术领先,CR10 份额接近80%,呈现寡头垄断局面。半导体设备处于产业链上游,贯穿半导体生产的各个环节。

按照工艺流程可以分为四大板块――晶圆制造设备、测试设备、封装设备、前端相关设备。其中晶圆制造设备占据了中国市场70%的份额。

再具体来说,晶圆制造设备根据制程可以主要分为8 大类,其中光刻机、刻蚀机和 薄膜沉积设备这三大类设备占据大部分的半导体设备市场。同时设备市场高度集中,光刻机、CVD 设备、刻蚀机、PVD 设备的产出均集中于少数欧美日本巨头企业手上。

半导体材料产业发展至今经历了三个阶段:第一代半导体材料以硅为代表;第二代半导体材料砷化镓也已经广泛应用;而以氮化镓和碳化硅、氧化锌、氧化铝、金刚石等为代表的第三代半导体材料。

相较前两代产品性能优势显著,凭借其高效率、高密度、高可靠性等优势,在新能源汽车、通信以及家用电器等领域发挥重要作用,成为业内的新焦点。

晶圆制造材料中,硅片机硅基材料最高占比31%,其次依次为光掩模版14%、光刻胶5%及其光刻胶配套试剂7%。封装材料中,封装基板占比最高,为40%,其次依次为引线框架16%,陶瓷基板11%,键合线15%。

目前,日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。各细分领域主要玩家有:硅片――Shin-Etsu、Sumco,光刻胶――TOK、Shipley,电子气体――Air Liquid、Praxair,CMP――DOW、3M,引线架构――住友金属,键合线――田中贵金属、封装基板――松下电工,塑封料――住友电木。

数据显示:48家半导体上市公司披露2019年归母净利润合计约75.78亿,同比增长88.24%。

上游主要包括芯片设计企业、半导体设备企业、半导体材料企业。芯片设计企业A股上市公司与全球主要对标企业的营收差距较大,大部分企业不到对标企业营收规模5%,仅有汇顶科技在细分领域做到了全球霸主地位。半导体设备和材料相关上市公司的营收规模与对标企业相差同样巨大,营收规模不到对标企业营收的5%。

在中游晶圆制造领域,国内A股上市公司主要包括士兰微、闻泰科技、苏州固锝、华微电子、扬杰科技、台基股份等企业,由于在功率器件产品的下游较为分散,国内企业具有较为充分的发展空间,与国外企业差距相对接近。国内士兰微、闻泰科技与龙头对标企业已经开始形成正面竞争。

在下游封装测试环节,国内企业经过多年发展与国际性并购已经形成了对龙头企业的追赶,国内长电科技和通富微电、华天科技已经成为全球封装测试领域举足轻重的企业。

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