引言

受新冠疫情和技術(shù)封鎖影響，半導(dǎo)體供需打破平衡，供應(yīng)鏈劇烈波動，在此背景下我國加速半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈國產(chǎn)化進(jìn)程，從政策、技術(shù)、資源和資金等多維度持續(xù)注入發(fā)展動力，尋找解決方案克服行業(yè)關(guān)鍵制約，四大產(chǎn)業(yè)趨勢越來越顯著。

一、行業(yè)變化

半導(dǎo)體行業(yè)整體處于上漲趨勢，但由于近期新冠疫情和貿(mào)易摩擦影響半導(dǎo)體供應(yīng)鏈穩(wěn)定性，半導(dǎo)體工廠開工率下降，半導(dǎo)體產(chǎn)出量下降。

一是從趨勢來看，半導(dǎo)體產(chǎn)銷規(guī)模雖有波動，但總體處于上漲態(tài)勢。2015-2020年，半導(dǎo)體銷售規(guī)模由3352億美元上漲至4331億美元。

二是近兩年，中美貿(mào)易摩擦和新冠疫情導(dǎo)致供應(yīng)鏈劇烈波動，需求和供給受影響，華為和?？低暤仁苜Q(mào)易摩擦影響芯片難以得到芯片，疫情影響半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)正常生產(chǎn)運營，導(dǎo)致芯片出現(xiàn)短缺，芯片產(chǎn)銷量和價格出現(xiàn)大幅波動。

圖 1 全球半導(dǎo)體銷售規(guī)模及增長率（億美元）。數(shù)據(jù)來源：IC Insights

半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)壁壘和深度分工逐年擴(kuò)大我國半導(dǎo)體產(chǎn)銷缺口，國內(nèi)供給無法滿足市場需求，技術(shù)封鎖導(dǎo)致半導(dǎo)體國產(chǎn)化進(jìn)程勢在必行。

從市場規(guī)模來看，我國集成電路市場規(guī)?？焖僭鲩L，國內(nèi)集成電路制造產(chǎn)值與集成電路市場規(guī)模存在巨大的差距，國產(chǎn)化空間巨大。2016-2020年，我國集成電路市場規(guī)模由940億美元增長至1430億美元，而集成電路制造產(chǎn)值由130億美元增長至230億美元，制造產(chǎn)值與總市場規(guī)模存在巨大的缺口。

從進(jìn)出口貿(mào)易來看，我國集成電路存在巨大的貿(mào)易逆差，高端芯片依靠進(jìn)口，且貿(mào)易逆差不斷擴(kuò)大。2016-2020年，我國集成電路貿(mào)易逆差由1660億美元上漲至2334億美元。

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圖2 中國集成電路市場規(guī)模和制造規(guī)模。數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

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圖3 中國集成電路貿(mào)易額。數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步由附加值較低的封裝測試領(lǐng)域向更高的設(shè)計制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。2012-2020年，我國半導(dǎo)體封裝測試占比由48%下降至28%，芯片設(shè)計占比由29%提升至43%，芯片制造占比由23%提升至29%。

圖 4 我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)來源：中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會

二、驅(qū)動因素

政府出臺一系列政策加碼支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2014年以來，尤其在“十三五”期間，為降低中美貿(mào)易摩擦和技術(shù)封鎖對我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的影響，我國根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)情況出臺了系列政策，從稅收減免、資本投入、技術(shù)研發(fā)和發(fā)展戰(zhàn)略等全方位推動我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高半導(dǎo)體國產(chǎn)化率。

圖 5 我國半導(dǎo)體相關(guān)政策。資料來源：公開資料整理

下游應(yīng)用市場驅(qū)動上游半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，5G和智能汽車產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張未來將進(jìn)一步帶動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)

圖 6 半導(dǎo)體應(yīng)用市場規(guī)模占比。數(shù)據(jù)來源：SIA

一是智能手機(jī)和計算機(jī)占據(jù)半導(dǎo)體應(yīng)用市場過半需求，但已步入存量市場，對半導(dǎo)體需求增量拉動有限，然智能可穿戴設(shè)備作為消費電子新市場，可有效拉動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

圖7 全球智能手機(jī)和計算機(jī)出貨量（百萬臺）。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

圖 8全球可穿戴設(shè)備支出（億美元）。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

二是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于共用事業(yè)、產(chǎn)業(yè)和消費領(lǐng)域，應(yīng)用市場廣泛，且物聯(lián)網(wǎng)感知、傳輸、平臺和應(yīng)用層都需要芯片支持，物聯(lián)網(wǎng)推廣普及將驅(qū)動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

圖 9 全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量（億個）。數(shù)據(jù)來源：GSMA

三是新能源汽車是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，新能源汽車自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)和智慧座艙需要傳感器、芯片的支持，芯片需求量遠(yuǎn)高于燃油車，新能源汽車的芯片需求量巨大。

圖 10 我國新能源汽車產(chǎn)量（萬輛）。數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局、中國汽車工業(yè)協(xié)會

圖11汽車芯片數(shù)量（顆/輛）。數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局、中國汽車工業(yè)協(xié)會

四是5G和大數(shù)據(jù)中心提升了對數(shù)據(jù)傳輸和處理需求，新基建推廣將大力拉動芯片消費需求。在數(shù)據(jù)處理端，大數(shù)據(jù)行業(yè)激發(fā)了數(shù)據(jù)中心對原始數(shù)據(jù)運算處理需求，芯片是數(shù)據(jù)中心運算和儲存能力的基礎(chǔ)，需求量可觀。在數(shù)據(jù)傳輸端，5G應(yīng)用拉動芯片需求增長，5G基站數(shù)量是4G基站的2倍，5G基站對芯片需求巨大。

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圖 12 中國數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模（萬架）。數(shù)據(jù)來源：工信部? ? ? ?圖 13 中國5G基站新增量（萬座）。數(shù)據(jù)來源：工信部

國家通過成立產(chǎn)業(yè)基金和設(shè)立科創(chuàng)板等資本市場手段支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展

一是國家牽頭成立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基金，加碼半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資，推動半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。國家的集成電路大基金一期籌資1387億元投資半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，主要集中投資于芯片制造和芯片設(shè)計領(lǐng)域，其中芯片制造515.4億元、芯片設(shè)計215.7億元。

圖 14 國家集成電路大基金一期投資領(lǐng)域。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

二是配合中央的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大基金，地方政府和機(jī)構(gòu)成立子資金，地方及社會資本踴躍進(jìn)場支持半導(dǎo)體發(fā)展。在大基金的帶動下，地方政府成立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)子基金融資約5000億元人民幣，其中江蘇、福建、上海的專項基金規(guī)模最高，對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度最大。

圖 15 各地市集成電路產(chǎn)業(yè)專項基金規(guī)模（億元）。數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

三是科創(chuàng)板對半導(dǎo)體企業(yè)提供融資渠道，全產(chǎn)業(yè)鏈能高效得到資本市場支持，其中設(shè)計和制造是資本市場重點支持的領(lǐng)域。35家芯片企業(yè)登錄科創(chuàng)板，且覆蓋設(shè)計、材料、設(shè)備、制造、封測、外延全產(chǎn)業(yè)鏈，芯片設(shè)計和制造領(lǐng)域上市公司數(shù)量最多、融資規(guī)模最大。

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圖 16 科創(chuàng)板芯片細(xì)分領(lǐng)域企業(yè)數(shù)量。數(shù)據(jù)來源：科創(chuàng)板數(shù)據(jù)? ? ? ? ?圖17 科創(chuàng)板芯片企業(yè)首次融資額占比。數(shù)據(jù)來源：科創(chuàng)板數(shù)據(jù)

三、制約因素

半導(dǎo)體的技術(shù)、性能和成本受摩爾定律引領(lǐng)，隨著技術(shù)進(jìn)步已達(dá)到摩爾定律極限

一是從芯片性能和成本來看，芯片性能進(jìn)步速度放緩，而芯片成本加速提升，摩爾定律即將失效。一方面，芯片所含晶體管數(shù)量保持快速增長，總硬件成本也快速上升；另一方面，芯片所含晶體管邊際增加量遞減，更新時間延長，且芯片成本邊際增長率上升，工藝節(jié)點越多，芯片成本越高，與芯片成本下降相悖。

圖 18 芯片所含晶體管數(shù)量和芯片成本。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

二是隨著芯片工藝制程技術(shù)進(jìn)步，芯片成本陡增，成熟工藝制程芯片由于成本低、性能穩(wěn)定等特性依然占據(jù)主要市場份額。一方面，隨著芯片工藝制程提升，芯片成本陡增，先進(jìn)工藝制程芯片的成本遠(yuǎn)高于成熟工藝制程；另一方面，由于成熟工藝制程芯片基于成本低、性能穩(wěn)定等特性中長期依然占據(jù)主要的市場份額，7-10nm和3-5nm等先進(jìn)工藝制程芯片的市場占有率較低。

圖 19 不同工藝節(jié)點各時期芯片設(shè)計成本（百萬美元）。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

圖 20 不同工藝節(jié)點芯片市場份額。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜、分工程度高，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化難度高

一是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜、技術(shù)難度高，涵蓋材料、光學(xué)、化學(xué)、物理、工程等多種類技術(shù)，單個企業(yè)難以掌握所有技術(shù)，因此產(chǎn)業(yè)鏈分工程度高，不同企業(yè)占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)。

圖 21 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

二是由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈高度分工，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)由不同企業(yè)構(gòu)成，且核心技術(shù)環(huán)節(jié)由國外企業(yè)占領(lǐng)，半導(dǎo)體國產(chǎn)化難度高。

圖 22 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)圖譜。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

國外企業(yè)掌握半導(dǎo)體核心技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)主要占據(jù)中低端技術(shù)和市場，高端技術(shù)和產(chǎn)品面臨國外技術(shù)封鎖

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋原材料、生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)計、制造和封裝測試，光刻膠材料、光刻機(jī)設(shè)備、工業(yè)軟件、芯片設(shè)計、芯片制造等產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)掌握在國外企業(yè)手中，國內(nèi)企業(yè)掌握中低端技術(shù)，產(chǎn)業(yè)進(jìn)步面臨國外技術(shù)封鎖的制約。

圖 23 半導(dǎo)體重要環(huán)節(jié)技術(shù)差距。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

半導(dǎo)體原材料和設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域市場空間偏小，行業(yè)集中度高，國外企業(yè)壟斷市場，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化難度高

一是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模巨大，但前端光刻膠、化學(xué)品等原材料與CVD、PVD等設(shè)備領(lǐng)域的市場空間較小。2020年，半導(dǎo)體總體市場規(guī)模約4260億美元，然而光刻膠、濕電子化學(xué)品、CVD、PVD等的市場規(guī)模僅為19億美元、100億美元、85億美元和25億美元。

圖 24 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模（億美元）。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

二是光刻膠、PVD等具有很高的技術(shù)壁壘，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要長期的技術(shù)壁壘，行業(yè)集中度高，國外企業(yè)壟斷市場，國內(nèi)企業(yè)進(jìn)入壁壘高。例如，全球光刻膠市場由日本處于壟斷，日本的JSR、東京應(yīng)化、信越化學(xué)及富士電子四家企業(yè)占據(jù)全球70%以上市場份額，處于行業(yè)壟斷地位;全球PVD設(shè)備市場，應(yīng)用材料幾乎壟斷市場，占全球PVD市場份額85%，CR3達(dá)到96%。

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圖 25 全球光刻膠市場競爭格局。數(shù)據(jù)來源：SEMI? ? ? ? ? ?圖 26 全球PVD設(shè)備市場競爭格局。數(shù)據(jù)來源：SEMI

三是由于半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)壁壘高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，較小的市場規(guī)模難以支撐新進(jìn)企業(yè)持續(xù)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和設(shè)備投資，半導(dǎo)體企業(yè)營業(yè)收入和凈利潤較為有限。例如，我國光刻膠上市公司營業(yè)收入不到20億元，凈利潤不到8億元。

圖 27 光刻膠上市公司營業(yè)收入和凈利潤。數(shù)據(jù)來源：上市公司年報

四、我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入后摩爾時代，技術(shù)進(jìn)步成本陡升，專業(yè)化分工優(yōu)勢凸顯，設(shè)計+代工模式逐漸成為行業(yè)主流

一是在芯片技術(shù)演進(jìn)上，芯片制程由28nm成熟工藝向1nm先進(jìn)工藝演進(jìn)，芯片技術(shù)進(jìn)步速度放緩，芯片成本大幅提升，芯片技術(shù)難度提升導(dǎo)致參與芯片先進(jìn)制程工藝設(shè)計和代工的企業(yè)數(shù)量越來越少，先進(jìn)制程領(lǐng)域由臺積電和三星半導(dǎo)體壟斷。

圖 28 芯片技術(shù)和企業(yè)數(shù)量變化示意。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

二是半導(dǎo)體專業(yè)化分工優(yōu)勢凸顯，芯片設(shè)計+晶圓代工模式逐漸成為行業(yè)主流。芯片設(shè)計+晶圓代工專業(yè)化分工協(xié)作模式，克服了一體化模式下的全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研發(fā)、工藝迭代和設(shè)備更新等重資本投入缺點，帶來了更高的技術(shù)迭代效率和生產(chǎn)制造效率。

圖 29 半導(dǎo)體商業(yè)模式變化圖。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

技術(shù)封鎖和貿(mào)易摩擦加速半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進(jìn)程

在中美貿(mào)易摩擦加劇的背景下，美國持續(xù)頒發(fā)和更新貿(mào)易實體清單封鎖先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品出口，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)面臨生產(chǎn)設(shè)備和芯片斷供。為了突破封鎖壁壘，我國政府、機(jī)構(gòu)和企業(yè)頒布產(chǎn)業(yè)政策、投入資本、研發(fā)技術(shù)和布置生產(chǎn)線，持續(xù)推進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進(jìn)程。

美國以行政手段制裁華為公司，禁止臺積電和三星等為其代工生產(chǎn)自主研發(fā)芯片以及其他芯片企業(yè)向其出售芯片；在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，美國禁止荷蘭ASML向中芯國際出口EDU光刻機(jī)，導(dǎo)致中芯國際芯片制程技術(shù)更新迭代進(jìn)程放緩，芯片性能和成品率低于三星和臺積電。

因此，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速了國產(chǎn)化進(jìn)程，尤其是在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)計和制造領(lǐng)域，上海微電子自主研制28nm沉浸式DUV光刻機(jī)，海思、華大、展訊等芯片企業(yè)涌出，芯片設(shè)計技術(shù)接近國外企業(yè)，中芯國際為解決EUV光刻機(jī)封鎖，采用FinFET“N+1”和“N+2”工藝研制7nm制程芯片。

圖 30 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化示意圖。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重點聚焦突破“卡脖子”環(huán)節(jié)

在技術(shù)封鎖下，國家引導(dǎo)技術(shù)、資金、人才等資源聚焦突破“卡脖子”環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)。中美硬核技術(shù)競爭日益激烈，美國限制半導(dǎo)體關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品出口，EUV光刻機(jī)和晶圓代工等“卡脖子”技術(shù)制約我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈穩(wěn)定發(fā)展。因此，政府出臺了一系列政策引導(dǎo)人才和技術(shù)投入半導(dǎo)體關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時政府和社會資本成立了大量半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基金，主要投資芯片設(shè)計、材料和設(shè)備等領(lǐng)域，重點攻克光刻膠、光刻機(jī)、芯片制造等“卡脖子”技術(shù)和工藝。

圖 31 半導(dǎo)體細(xì)分行業(yè)投資數(shù)量占比。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群式發(fā)展不斷提速

一是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在區(qū)域上呈現(xiàn)集聚式發(fā)展，區(qū)域集群有利于降低交易成本和提升溢出效應(yīng)。我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集聚在江蘇、廣東、上海、甘肅等區(qū)域，產(chǎn)值規(guī)模達(dá)到82%，江蘇半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步早，產(chǎn)量和產(chǎn)值規(guī)模位居全國首位，市場份額35%。

圖 32 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)區(qū)域分布。數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局

二是產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)郊涸郊用黠@，在區(qū)域內(nèi)形成涵蓋設(shè)備、材料、EDA、設(shè)計、制造、封測等完整的產(chǎn)業(yè)鏈，匯聚一批知名的芯片企業(yè)，產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)顯現(xiàn)。

圖 33 江蘇半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈集聚。數(shù)據(jù)來源：公開信息整理