2017年中国半导体行业发展现状及未来发展趋势分析【图】

    半导体是指电阻率会发生变化，导致常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。按照生产过程来看，半导体产业链包含芯片设计、制造和封装测试环节，其中后两个环节支撑着上游半导体材料、设备、软件服务的发展；按照制造技术来看，可以分为分立器件、集成电路、光电子和传感器等4大类。通过人为地掺入特定的杂质元素，半导体的导电性可受控制，进而产生巨大的经济效益，因而半导体广泛地应用于下游通信、计算机、网络技术等产业。

    半导体产业链及下游应用

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    集成电路（IC）占到半导体总产值的80%以上，是半导体产业最重要的组成部分，通常意义上的半导体即代指集成电路，具体包括逻辑芯片、存储芯片、处理器芯片和模拟芯片四种。 IC是指经过特种电路设计，将晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，成为具有所需电路功能的微型结构。 IC被广泛应用之前，传统的分立电路多以导线连接独立的电路元件而构成。而集成电路的结构非常紧凑，相比同样功能的分立电路体积大大缩小；同时，较小的体积也使得耗能更少，工作性能卓越。半导体优越的技术性能、制造技术的发展以及采用结构单元的电路设计方式，使标准化IC迅速取代了过去分立元件的传统电路设计成为主流。半导体工业不断突破制造极限。 英特尔创始人戈登•摩尔提出摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，从而要求集成电路尺寸不断变小。经过十几年的发展，我国集成电路制造企业的工艺水平已提升至28纳米，与先进水平的差距逐渐缩小。目前12英寸生产线的65/55纳米、 45/40纳米、 32/28纳米工艺产品已经量产； 16/14纳米关键工艺技术已展开研发并取得一定的技术突破和成果； 8英寸生产线的技术水平覆盖0.25微米~0.11微米。国际龙头厂商对半导体工艺的研究已经到了10nm以下，而业内普遍认为5nm工艺将是极限，此时晶体管就只有10个原子大小，由于对物理极限的逼近使得开发难度大增。

    半导体产业分类

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    集成电路分类

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    代表性厂商制程节点技术路线图

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    产业模式由IDM向垂直分工转化。 半导体产业发展史伴随的是产业链分工的不断深化，目前有两种商业模式，一种是IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件制造）模式，另一种是垂直分工模式。 20世纪50年代的半导体公司都是IDM集成模式，随着1987年台湾积体电路公司（TSMC，台积电）的成立， IC设计、晶圆制造、封测分开的Foundry模式应运而生。经过半个多世纪发展，全球半导体产业形成IP供应商、 IC设计、制造、封测的高效深度分工模式。出现垂直分工模式的原因有两点： 1.行业具有规模经济性。 随着制造工艺的进步和晶圆尺寸的增大，单位面积上能够容纳的IC数量剧增，成品率显著提高。企业扩大生产规模会降低单位产品的成本，提高竞争力。 2.产业所需投资十分巨大，沉没成本高。 一般而言，一条8英寸产线需要15亿美元投资，而12英寸产线需要几十亿美元的投资，这意味着除了少数实力强大的IDM厂商外，其他企业根本无力扩张。单一公司的资本支出或技术无法支撑IC产业进一步发展，行业内公司的经营模式变得多样化，新厂商的进入也导致整个行业发生结构性变化。台积电的成立标志着半导体产业垂直分工模式的形成，其只做晶圆代工（Foundry），不做设计，这也使得台湾在代工与测封环节的产能占比最高。而作为半导体的发源地，美国依然在IDM模式和IC设计（Fabless）占据较大优势。 Fabless与Foundry的快速发展，促成垂直分工模式的繁荣。

    半导体产业模式发展过程

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    2016年产业链各环节产能占比
IDM

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    Fabless

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    Foundry

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    Package&Testing

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    全球半导体市场已经进入成熟期。 全球半导体产业自诞生以来经历了20世纪60年代至90年代的迅猛增长，进入21世纪后市场日趋成熟，行业增速逐步放缓。2015和2016年行业的销售额同比增速仅为-0.2%、 1.1%，主要是由于需求疲软、美元走强以及市场趋势和周期性等因素的叠加。分地区而言，亚太地区（除日本）已成为全球半导体市场增长最为迅猛的区域， 2016年该地区半导体销售额达到2084亿美元，占全球市场的61.49%。同时，行业去年资本支出同比增长5%， SEMI预计2017年-2020年间全球新投产晶圆厂约62座，迎来新一轮建设高峰。

    全球半导体产业销售额（百万美元）

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    2016各地区销售额占比

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    全球半导体资本支出（百万美元）

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    在企业并购潮的影响下，前二十五大半导体厂商总收入增加10.5%，表现远优于整体产业增长率，但前十强总收入出现5.85%的下滑，龙头企业之间的差距进一步缩小。 2016年半导体产业出现小幅回弹，虽然其年初因受到库存调整的影响而表现疲软，但下半年需求增强，汇率相对温和的变动及多项电子设备部门产量的增加使得NAND闪存售价上扬，定价环境得到改善，助力全球半导体收入改善。

    2016年全球前十大半导体厂商（百万美元）

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    在行业整体容量增长缓慢的情况下，地区结构却在悄然发生变化，中国半导体产业持续扩大。 近十余年来，伴随着我国经济的高速发展，智能手机和平板电脑市场呈爆发式增长，对各类集成电路产品需求不断增长， 2016年集成电路销售额4335亿元，同比增长20%，近14年年均复合增长率高达22%，已成为全球集成电路的主要消费市场。在我国工业化和信息化融合持续深入、信息消费不断升温、智慧城市建设加速等多方因素的共同带动下，我们预计集成电路市场仍将保持稳定增长。

    中国半导体产业销售额（亿元）

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    半导体产业驱动力由存储器、 PC向以智能手机为主导的消费类电子产品转移。 纵观半导体产业的发展史，随着科技及制造工艺的进步，下游需求逐步演化，推动产业发展的驱动力也在不断变化。历史上行业经历了四个阶段： 1.由军工和原始计算机带动的初创发展期。 二战后，原始计算机的出现和军工的大量需求催生了最初的半导体产业， 1958年德州仪器设计出基于锗的IC模块，集成电路由此诞生。在此后的二十年中，基于硅的电路设计逐步发展起来，使得集成电路制造进入量产阶段。 2.基于存储器、主机的快速发展期。 70-80年代，存储器广泛应用，商业公司也开始配备大型主机以提高工作效率，工艺进步使得大规模集成电路出现，半导体进入商用阶段。 3.基于PC的民用发展期。80年代末， IBM推出的PC业务迅速风靡全球，生产成本的降低使得半导体更加适用于PC，整个行业基本都在围绕PC发展，特别是半导体内存和微处理器，行业进入民用阶段。 4.基于消费电子的成熟期。 进入新世纪以来，互联网大范围推广。同时，苹果推出智能手机、谷歌推出安卓系统，移动通讯进入爆发期，迅速取代PC成为新的驱动力，半导体也因此经历了21世纪初持续10年的增长，而近几年又归于平静。总体而言， 经过了半个世纪的发展，半导体行业销售额增速逐步放缓进入成熟期。

    推动半导体产业发展的驱动力

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    历史上行业经历了两次产业转移，目前正借助消费电子时代向中国转移。 半导体属于高技术壁垒行业，这些行业往往具有“马太效应”。积累资本的龙头公司能投入大量研发费用用于新技术研究与扩张，会进一步拉大与追赶者的差距，造成强者恒强的格局。只有巨大机遇来临时，追赶者才有机会崛起。第一次产业转移时美国向日本的转移，日本半导体业以存储器为切入口，主要是DRAM（Dynamic Random Access Memory）。 80年代，受益于汽车产业和大型计算机市场的快速发展， DRAM需求剧增。而当时日本在DRAM方面已经取得了技术领先，日本企业此时凭借其大规模生产技术，取得了成本和可靠性的优势，并通过低价促销的竞争战略，迅速在世界范围内成为DRAM主要供应国。世界市场快速洗牌，到1989年日本芯片在全球的市场占有率达53%，美国仅37%，欧洲占12%。该阶段，日本半导体产业的主要竞争力是产品的成本优势和可靠性。第二次由日本向韩国、台湾转移。不同于大型主机对DRAM质量和可靠性的高要求，PC对DRAM的主要诉求转变为低价。 DRAM的技术门槛不高，韩国通过技术引进掌握了核心技术，并通过劳动力成本优势于1988年取代日本，成为DRAM第一生产大国，全球产业中心从日本转移到韩国；而台湾则通过不断增加投资，建成了世界领先的晶圆代工公司台积电和联电，将产业模式由一体化IDM转向设计、制造、测封分离的模式，并在生产技术上达到世界顶尖水平。

    半导体两次产业转移

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    移动通讯等电子产品崛起，中国大陆正迎来半导体产业发展的新机遇。 目前，半导体产业的驱动力已经由PC进一步转化，下游电子产品的发展带来了新的市场机遇。从周期的角度来说，半导体已经进入成熟期，以智能手机为主导的移动通讯将带来新的爆发点。 2016年全球智能手机制造前13强中有10家中国公司，市场份额接近40%，已经成为全球电子消费第一大国。强劲的下游需求带动中国半导体销售额稳步提升， 2017年二季度中国已占世界整体销售额的32%。产业中心由韩国、台湾逐步向中国大陆转移，中国晶圆产能占比11%，是全球增长最快的地区。每一次新机遇的到来都有利于追赶者的崛起，新兴地区凭借技术引进、劳动力成本优势实现超越。同时，随着半导体工艺制程接近物理极限，技术的发展速度势必会放缓，也有助于中国企业与世界领先者缩短差距。

    中国及全球半导体销售额（亿美元）

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    2017第二季度全球半导体消费市场分布

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    截止2016年底各国晶圆产能

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    2014-2016年主要智能手机生产厂商销量排名（百万部）

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    纵观历史， IC产业起源于美国，发展于日本，加速于韩国、台湾。 日、韩、台三地在经历了引入先进技术期后，发展了适合自身的产业发展模式，不论是日本的自主研发，韩国的市场把握，还是台湾的专注分工，都使其成为了全球IC产业的中坚力量。 21世纪以来，处于集成电路发展新周期的中国凭借着本次产业转移浪潮迅速崛起，成为半导体产业的新中心，给产业链内相关的中国公司带来了巨大的商机。

    相关报告：智研咨询发布的《2018-2024年中国半导体行业竞争格局及投资战略咨询报告》