未来20年怎么样让我国半导体产业更大更强?eimkt

2024-05-14

1. 未来20年怎么样让我国半导体产业更大更强?eimkt

半导体产业应用市场——主要应用消费类电源和新能源汽车
从各应用市场来看,中国SiC、GaN电力电子器件主要应用于新能源汽车、消费类电源和工商业电源应用。在消费电子方面,快充电源作为新应用带来较大的市场。新能源汽车方面,我国作为全球最大的新能源汽车市场,随着下游特斯拉开始大量推进SiC解决方案,国内的厂商也快速跟进,以比亚迪为代表的整车厂商开始全方位布局,推动第三半导体器件在汽车领域的发展。

半导体产业投资——投资热度居高不下
2019年,国内第三代半导体产业投资热度居高不下。据CASA,SiC投资14起,涉及金额220.8亿元;GaN投资3起,涉及金额45亿元。全年已披露的投资扩产金额达到265.8亿元(不含光电),较2018年同比增长60%。

具体看国内部分重点第三代半导体领域投资项目,2020年7月,长沙三安光电第三代半导体项目总投资160亿元,主要建设具有自主知识产权的衬底(碳化硅)、外延、芯片及封装产业生产基地。项目建成达产后将形成超百亿元的产业规模,并带动上下游配套产业产值预计逾千亿元。
2020年6月,深圳市同力实业有限公司坪山半导体产业园(多彩)项目预计投资50亿元,园区将集聚第三代半导体上下游产业链,形成集聚发展态势。坪山集成电路及第三代半导体产业集聚已经渐成规模,集聚了中芯国际、比亚迪(中央研究院)、昂纳科技、金泰克、基本半导体、拉普拉斯等重点企业。

区域方面,我国第三代半导体产业初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点区域。据CASA,2015年下半年-2019年底期间,长三角区域第三代半导体产业具备集聚优势,投资金额较多,达到715亿元,其中2019年投资总额超过107亿元,占比达到43%,其次为中西部区域,占比达25%。

我国第三代半导体发展虽然较晚,但是发展速度较快。当前第三代半导体产业政策呈现利好趋势、产业链日趋完善、众多企业积极参与,国内第三代半导体产线、产能不断增加,市场规模持续增加,应用市场不断拓展,投资热度持续高涨。整体而言,对于2020年的第三代半导体产业发展,总体趋势向好。
—— 更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》。

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2. 半导体市场和环境趋势都在变化,谁该恐慌?eimkt

缺芯少屏”一直是我国制造业的软肋,去年发生的中兴事件直接为我们上了一节生动的半导体行业知识普及课。

  芯片属于半导体行业,在我们日常生活中扮演着重要的角色,从通讯到计算机,生活应用广泛。在全球制造业领域,半导体制造却由于高门槛而让大多数人望而却步。即使如制造业大国的我国,每年也都需要从国外大量进口,且金额不断增长。

  目前,全球半导体行业主要由美国、韩国以及中国台湾领导。由于是后进国家,我国每年在半导体行业投下大量资金,而且经费不断上升,但依旧扮演着新进追赶者的角色,与国际领先技术依然存在代差。

  虽然道阻且长,但产业升级,由制造业大国向制造业强国转变,半导体行业是必须跨过的坎。经过多年发展,我国已经在芯片设计、封测等领域取得一定成绩。未来我国将持续投入,在国家大基金的护航下,国内半导体行业有望进一步发展。



  预测2019年中国半导体行业市场规模将突破2万亿

  随着半导体行业的快速发展,应用场景不断扩展,嵌入到从汽车等各类产品中,同时伴随着人工智能、虚拟现实和物联网等新兴技术的出现,半导体的市场需求不断扩大。据前瞻产业研究院发布的《中国半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》统计数据显示,2013年中国半导体行业市场规模已达10566亿元,同比增长7.5%。到了2016年中国半导体行业市场规模中国半导体行业市场规模突破1.5万亿元。截止至2017年中国半导体行业市场规模增长至16860亿元,同比增长11.4%。伴随着中国集成电路设计、制造、封装等产业在国家政策支持下持续增长,初步测算2018年中国半导体行业市场规模接近1.9万亿元左右。预测2019年中国半导体行业市场规模将突破2万亿元,达到了21225亿元,同比增长12.1%。

  对于国外领先的技术,我国的半导体行业相对优势有哪些?未来在哪些领域可以有所突破?

  @李泽铭-Alan(红蚁资本基金经理,拥有近10年专业投资经验,擅长在恶劣投资环境有效管理风险并逆市突围):

  半导体行业大致可分为上游的原材料采购加工、中游的集成电路设计、制造和封测,以及下游各种消费产品。其中的芯片制造是核心的环节,前端的芯片设计和后端的封装测试,中国已经具备世界领先的水平,华为和长电科技分别为该两个领域的代表企业。

  中国凭借早期的人口红利,包揽了世界大部分工业产品的代工。封装测试的技术门槛并不特别高,所拼的是成本,中国企业在这方面的技术累积深厚,也具有规模效应,临近下游(各电子消费品的生产都集中在中国),众多优势在将来也难以被其他区域所超越。

  唯独晶圆制造是中国较为逊色一项,中芯国际的集成电路制造工艺虽已堪称国内第一,但普遍认为与龙头台积电的技术差距10年以上。晶圆制造在众多环节里所要求的技术门槛最高,需长时期的人才和资金投入,难以短期内一蹴而就。台积电为保持世界领先的技术水平,每年投入的研发经费超过100亿美元。因此,晶圆制造是无止境的追赶战,但中国企业不能缺席,唯有以战养战,集中资源(合并优质企业),扩大市场份额,创造更多收入,支撑长期的研发投放。

3. 中国半导体产业面临怎样的现状,半导体自主可控将如何展开?eimkt

半导体封装材料市场规模下滑
中国集成电路产业的发展中,封装测试行业虽不像设计和芯片制造业的高速发展那样抢眼,但也一直保持着稳定增长的势头。特别是近几年来随着国内本土封装测试企业的快速成长以及国外半导体公司向国内大举转移封装测试能力,中国的集成电路封装测试行业更是充满生机。
受行业整体不景气影响,去年全球半导体材料市场营收下滑显著,包括半导体封装材料。根据中国电子材料行业协会统计,2019年中国封装材料市场规模54.28亿美元,同比2018年的56.75亿美元下降4.35%。

塑料是主要封装材料
所谓“封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。目前,集成电路行业的常用封装主要包括BGA 封装、BQFP 封装、碰焊PGA封装等在内的40余种封装类型,其中只有极少数运用除塑料封装之外的陶瓷和金属封装,塑料封装占整个封装行业市场规模的90%以上,而陶瓷和金属封装合并占比在10%左右。

更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国集成电路行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。

中国半导体产业面临怎样的现状,半导体自主可控将如何展开?eimkt

4. 半导体原材料拥有哪些特点与发展前景?eimkt

半导体晶圆行业的产业链上游企业为中游制造厂商提供生产所需的一切原材料、设备以及线路设计,中游企业负责半导体晶圆的加工制造和封装测试,下游则涉及产品的最终应用。

晶圆是指制作硅半导体集成电路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。硅材料占比约为整个半导体市场的 95%,其他材料主要是化合物半导体材料,以第二代半导体材料 GaAs 晶圆和第三代半导体材料 SiC,GaN 晶圆为主。其中,硅晶圆以逻辑芯片,存储芯片等等为主,是应用最广泛的半导体晶圆材料。GaAs 晶圆以射频芯片为主,主要应用场景是低压,高频率;第三代半导体材料以高功率,高频率芯片为主,主要应用场景是大频率,高功率。

——全球晶圆整体保持稳定
受终端半导体市场需求上行影响,半导体晶圆制造产能也随之提升,根据IC Insight数据,2018年全球晶圆产能为1945万片/月,预计到2022年全球晶圆产能将上升至2391万片/月,较2018年增长22.93%,年复合增长率为5.3%。
根据IC Insight统计数据,2018年中国晶圆产能243万片/月(等效于8寸晶圆),中国大陆晶圆产能占全球晶圆产能12.5%。根据IC Insight对未来产能扩张预测,随着半导体制造硅晶圆产能持续向中国转移,2022年中国大陆晶圆厂产能将达410万片/月,占全球产能17.15%。2018-2022年中国硅晶圆产能的年均复合增长率达14%,远高于全球产能年均复合增长率5.3%。
—— 更多数据参考前瞻产业研究院发布的《半导体硅片、外延片行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》

5. 5G创新,半导体在未来的发展趋势将会如何?EIMKT

从5G基站的角度来说,我国建成5G基站超25万个
5G发展,基站先行。5G基站的选址建设,是保证5G商用信号覆盖的基础,因此5G基站建设是5G产业布局的第一步。
根据工信部数据统计,截至2019年底我国共建成5G基站超13万个;截至2020年2月底,全国建设开通5G基站达到16.4万个。
在2020年6月6日,工信部新闻宣传中心举行的“5G发牌一周年”线上峰会上,工业和信息化部信息通信管理局副局长鲁春丛表示,在网络建设方面,基础电信企业建成5G基站超过25万个;中国工程院院士邬贺铨预计,到2020年年底,我国5G基站数可能达到65万,5G套餐用户可能达到2个亿,实现全国所有地级市室外的5G连续覆盖、县城及乡镇重点覆盖、重点场景室内覆盖。

而另一方面,半导体在未来的发展趋势,可以从半导体产业下游需求市场来看,半导体主要应用在通信行业、计算机领域,部分用在消费电子、汽车、工业领域。2019年全球半导体应用中,应用最为广泛的领域通信行业、计算机行业应用占比分别为33%和28.5%。AI、量子计算、5G、物联网和智慧城市等新兴应用将是全球半导体未来增长的驱动力。

全球半导体各应用市场中,通信、计算机、消费电子、汽车、工业和政府机构等六大领域,通信、计算机和消费电子营业收入分别为1360亿美元、1173亿美元和547亿美元,均实现下降。


—— 更多数据参考前瞻产业研究院。

5G创新,半导体在未来的发展趋势将会如何?EIMKT

6. 5G创新,半导体在未来的发展趋势将会如何?-EIMKT

5G商用推动半导体行业恢复增长
半导体行业隶属电子信息产业,属于硬件产业,以半导体为基础而发展起来的一个产业。随着全球主要市场推出5G商用服务,5G智能手机将迎来高速增长期,从而带动半导体行业恢复增长。
2020年3月疫情好转,半导体板块大幅高开
2020年3月2日,半导体板块大幅高开,截至3月2号上午收盘,慧伦晶体、瑞芯微、斯达半岛涨停,生益科技涨7个百分点以上,泰晶科技、深南电路涨5个百分点以上,胜宏科技、南大光大、华正新材等涨4个百分点以上。



中国半导体行业市场前景分析:多个机构看涨2020年半导体行业发展
5G时代的杀手级应用将促进新基础设施建设,以半导体为代表的硬核科技成为布局重点。多家券商机构认为,逆周期政策大概率会持续加码,在加码基建的同时,以5G网络为基础的“新基建”将成为重点,在需求端,信息化建设是提高生产效能的最强动力,在此次疫情爆发期间,信息化的需求和应用都得到广泛重视,届时半导体行业直接受益,市场前景较好。



——以上数据及分析请参考于前瞻产业研究院《中国半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》。

7. 功率半导体产业持续增长趋势明确,替代空间巨大?eimkt

功率半导体器件又称电力电子器件,主要用于电力设备的电能变换和电路控制,是进行电能(功率)处理的核心器件,弱电控制与强电运行间的桥梁。功率半导体有两大作用,一是电源开关,二是电源转换。
电源开关的原理是用小电流控制大电流,小电流部分PMIC和DriverIC为功率IC,而大电流部分开关为MOSFET、IGBT等功率分立器件或模块。
电源转换是指充电用电过程中交流电、直流电的相互转换。在小功率设备中,比如智能手机中的升压器、降压器、稳压器可集成在PMIC中,或做成单独功率IC;而在大功率设备中,比如电动汽车中的整流器、逆变器等一般则是由功率分立器件组成的功率模块。
功率半导体产品形态多种多样,几乎所有与电力能源相关的产品都需要用到功率半导体器件。一般来说,功率半导体可分为分立器件和功率IC,功率IC相当于SOC,功率模块相当于SIP。


全球功率半导体行业现状
近年,来由于工业控制、家电产品、充电设备等终端应用不断追求更高能源效率,功率器件下游产品范围的稳步扩张、产量的大幅增长以及功率器件技术的快速更新,功率器件市场在全球范围尤其是中国地区都保持稳步增长。
据Yole数据显示,2017年,全球功率半导体市场规模超300亿美元,其中功率分立器件和模块市场规模约为150亿美元,功率IC约为200亿美元。预计功率分立器件2016-2021复合年增长率为3.1%,功率IC2016-2021复合年增长率为3.4%,功率模块2016-2021复合年增长率为7.0%。
具体产品来看,2017年,全球功率分立器件和模块市场规模约为150亿美元,其中二极管约占20%,MOSFET约占40%,IGBT及功率模块约占30%。

应用方面,功率半导体的应用范围已从传统的工业控制和4C产业(计算机、通信、消费类电子产品和汽车),扩展到新能源、轨道交通、智能电网等新领域。HIS数据显示,2017年,全球功率半导体市场中工业应用市场占比为34%,汽车应用市场占比23%,消费电子应用占比为20%,无线通讯应用占比为23%。

竞争格局方面,功率分立器件(模块)市场竞争格局总体上较为分散,英飞凌为全球龙头,2016年市场份额达到18.5%;其他企业市场份额均在10%以下。

—— 更多数据参考前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国半导体分立器件制造行业发展前景与投资预测分析报告》。

功率半导体产业持续增长趋势明确,替代空间巨大?eimkt

8. 国产芯片每月生产制造30万芯片,为什么还说我们做不出好芯片?eimkt

现在的芯片用途非常广,几乎所有的电器里都有,包括我们家用电器和我们可以见到的电子产品,如红绿灯、摄像头、U盘、平板、手机、智能手表、平板电脑、手提电脑、遥控器、就连我们的体重计、电子温度计等也有不少芯片。以前我们的家用电器常常坏,现在的电器维修业几乎要关门了,主要是因为芯片不会坏,而坏了就没有办法修了。
我国在芯片领域有相当不俗的产量,但是在尖端领域我们的芯片技术比较薄弱。最明显的就是手机芯片,因为智能手机现在功能越来越强大的,在技术不升级的情况下,芯片只能越做越大,这显然不符合客户的使用体验,所以随着手机的更新换代,手机芯片要求在不增加体积和重量的情况下有更大的功能和更小的功耗,这就使我国的10纳米以下芯片技术面临严重挑战。
在一般的电器领域,中国的芯片其实并不落后,因为这些数码产品和电器对芯片的要求比较宽泛,比如电视机那么大,芯片大一点小一点都没有什么关系,只要性能稳定就可以达到技术设计要求。车裁电脑和智能管理系也不需要体积太小,汽车那么大,对芯片的要求也不是太苛刻。
综上所述,我们国家在通用芯片上还是有一定的优势,但是在精密度要求较高的高端芯片,我们还要大量进口,这也是美国敢卡我们脖子的原因。随着中国的集中攻关,相信在三到五年内,中国其本可以解决高端芯片受制于人的不利局面