雷火竞技半导体设备半导体产业砥砺前行

　　雷火竞技雷火竞技雷火竞技我国在集成电路方面起步较晚，先发优势奠定了目前的市场竞争格局，这种技术差距至少在十年内还会存在。经过三十年来的发展沉淀，一批具有潜力的纯国产血统的半导体企业脱颖而出并负重前行。

　　全球的半导体竞争其实基本就是围绕集成电路展开的。半导体范畴特别大，一般细分为四个领域：集成电路、光电子、传感器和分立器件。其中，集成电路即IC占到80%的份额，后三者总体份额较低。

　　从集成电路的产业链来看，主要分为设计、制造、封装测试三个环节。结合微笑曲线理论来理解，从左端以技术/创新为主，到底端以生产制造为主，再到右端以品牌/营销为主，半导体企业并不是割裂地占据某一环。以英特尔为例，其最大的竞争优势在芯片设计，但是一般来说，它会将芯片生产交给代工厂完成。而这些代工厂的许多核心专利其实都在芯片设计公司手上。最典型的例子就是台积电，虽然是全球最大的芯片代工厂，但是美国股东控制了大部分股份，核心专利也在美国企业手中，因此，才会出现美国制裁华为而让台积电为华为断供的事。

　　半导体属于技术资金密集型行业，我国在集成电路方面起步较晚，先发优势奠定了目前的市场竞争格局，这种技术差距至少在十年内还会存在。但是伴随经济一体化，全球分工趋势下，从上世纪90年代以来，纯血统的国产半导体企业也一直在奋力追赶。值得欣慰的是，尽管差距依然存在雷火竞技，但在芯片设计、制造、封装方面，已经都诞生了一些非常具有潜力的国产企业。同时，由于第三代半导体行业整体还处于起步阶段，全球企业均在同一起跑线上，为了不再被动，我国也在大力扶持和布局。

　　在当下的竞争环境下，纯国产血统的半导体企业还有非常长的时间要负重前行。最大的突破口或许会在基于数字化兴起的人工智能芯片环节。

　　全球半导体行业协会（SIA）的数据，美国在全球半导体收入上占据47%，是行业的绝对霸主。后续排名观察2019～2021数据，都有所变动，但主要上榜国家/地区有韩国、日本、中国台湾、中国大陆、荷兰。另外，来自美国公司Gartner发布的《2021年全球按收入划分的前十大半导体供应商》名单（详见表1）也显示，清一色被国外企业霸榜。并且从具体业务来看，在半导体生产环节中，设计端的收入和利润占比是最高的。综合2015～2021年全球半导体企业收入来看，这个比例接近30%。表1中的英特尔、高通、博通、联发科、德州仪器、英伟达、AMD超威半导体乃是全球芯片设计十强，三星是屈指可数的垂直一体化厂商，它既有芯片设计能力，也能自己代工生产。所以，半导体行业的现实生物链条很清晰。

　　PC时代，Intel和AMD垄断了电脑CPU市场，国产芯片设计还与之隔着银河的差距；在消费电子领域，又无法与美国企业相互抗衡。我国的芯片产业是从电信产业发展中突围的。由于“巨大中华（即巨龙、大唐、中兴、华为）”在电信行业中脱颖而出，我国逐渐实现通讯设备制造的自主化。至今，华为旗下的海思、中兴旗下的中兴微电子、大唐都是我国实力、技术最强的芯片厂家。

　　根据IC insight的报告，2009年，我国闯入全球纯芯片设计公司50强的企业只有海思一家，到2016年，已经增长到包括海思、展讯、中兴微电子、大唐、南瑞、华大、锐迪科、ISSI、瑞芯微（Rockchip）、全志（All winner）、澜起科技（Montage）在内的11家。

　　在这些企业的支持下，我国在金融安全、电信安全等领域已经实现自主研发、自主生产的芯片自由，比如大唐、华大都是比较知名的国家队代表。但是要真正在巨大的消费市场与国外巨头抗衡，我国高端芯片的自给之路却并不顺利。没有坚实的制造能力，再先进的技术也是无法落地的，囿于技术专利、设备、材料，高端芯片的生产实力还掌握在其他国家手中。以芯片生产为例，即便我国目前具备芯片自主设计能力，尚还不能完成高端芯片的生产。中芯国际是大陆地区生产规模最大、技术最先进的晶圆代工厂，目前芯片制程的规格在12nm，但台积电已经能批量生产3-5nm的芯片，工艺逼近技术及生产极限。因此，在很长一段时间内，高端芯片市场依然将由国外企业主导雷火竞技。

　　从整个产业链条来看，我国的半导体企业的相对优势还集中在代工（OEM）环节，主要是晶圆代工和芯片生产代工。该环节也涌现了中芯国际、华虹集团等制造商。

　　IC Insights今年3月份数据，2021年，中国大陆在纯晶圆代工市场的份额相比2020年提高了0.9个百分点至8.5%。其中，中芯国际是贡献主力。而受益于国内半导体需求的增长，华虹集团作为后来者近年来发展也很快。数据显示，2021年全球整个代工市场的销售增长率为26%，华虹集团达到其两倍的增速。

　　可以说，目前在中低端芯片制造上，我国已经具备一定的实力。但是随着中芯国际被列入美国实体名单半导体。未来几年，大陆地区在全球代工市场中的市占比还会不会增长呢？由于高端制程技术还未攻克，答案并不乐观。已经有第三方机构如IC Insights发出悲观预测。其表示，预计到2026年，我国代工企业将占据纯代工市场8.8% 的份额，比2006年11.4%的峰值份额低2.6个百分点。

　　那么，在具体影响到制造工艺的设备、材料环节，我国的半导体企业发展现状如何呢？

　　设备方面，国产替代空间很大。来自德邦证券今年3月10日的报告数据，2021年国产半导体厂商预计营收约41亿美元，2021年我国半导体设备渗透率仅为13.9%，我国半导体设备国产替代空间依然巨大。分设备类别来看，干法去胶、涂胶显影、热处理、刻蚀、清洗、CMP、PVD等领域国产化率可达20%，而离子注入、ALD、CVD、光刻、膜厚及CD量测、缺陷检测等国产化率较低。

　　国内以北方华创、中微公司、芯源微、长川科技等为代表的半导体设备企业，持续加大研发投入，快速推进产品性能升级与下游客户导入验证，国产替代不断打破国外厂商垄断，正在加速吞食中高端设备市场。

　　材料方面，高端材料掣肘。中商产业研究院数据显示，在半导体材料市场构成方面，大硅片、气体、光掩膜占比最重，分别为32.9%、14.1%、12.6%。抛光液和抛光垫、光刻胶配套试剂、光刻胶、湿化学品、溅射靶材的占比分别为7.2%、6.9%、6.1%、4%和3%。

　　半导体核心材料技术壁垒极高，国内绝大部分产品自给率较低，市场被美国、日本、欧洲、韩国的海外厂商和中国台湾地区所垄断。目前，大陆地区的半导体材料企业仅在部分领域实现自产自销，在靶材、电子特气、CMP抛光材料等细分产品已经取得较大突破。放眼全球来看，日本在半导体设备和材料方面拥有最大的竞争优势，这是其在历经上世纪80年代的巅峰发展后割腕做出的市场选择。基于半导体行业的重要性，日本将继续在这两块市场保持较高的技术水平，无疑是国产半导体设备、材料企业最头疼的对手。

　　封装属于劳动密集型行业，是我国半导体产业中发展最早、起步最快的，受益于人口红利下，该行业发展迅速。

　　在2018年时，纯国产血统的封装企业就已经在全球市场中占据一席之地。当年，中国台湾以53%的销售额独占鳌头，大陆企业以21%的份额排在第二。目前，我国封测行业有三大龙头，分别是长电科技、通富微、华天科技，并且全部进入到全球封装前十。尤其是长电科技已经处于国际第一梯队。市场规模的增长率也持续高于全球水平半导体设备，2021～2026年中国封装市场CAGR预计为9.9%，高于2019～2020年市场规模CAGR的7.0%。

　　在稳固当前市场地位的前提下，如何利用我国在封装环节的优势撬动整个半导体市场，也是一大重要课题。2021年9月15日，在上海举办的一场半导体产业发展高峰论坛上，中科院院士、复旦大学芯片与系统前沿技术研究院院长刘明教授作出如下研判：

　　目前，基于先进封装集成芯片已经成为高性能芯片的首选。在同等工艺节点下，如果采用先进封装技术进行芯片的集成，能够实现15%左右的性能提升。先进封装技术是目前所有高性能处理器的首选技术。无论是通过自研还是进口，短期内我国都没有办法获得可以用来做产品的EUV光刻机。在没有先进光刻机来发展先进制程的情况下，基于先进封装集成芯片应该是摆脱限制、发展自主高端芯片的必由之路。

　　中国信通院发布的《全球数字经济白皮书》统计显示，2020年，47个国家数字经济增加值规模达到32.6万亿美元，同比名义增长3.0%，占GDP比重为43.7%，产业数字化仍然是数字经济发展的主引擎，占数字经济比重为84.4%。2020年我国数字经济规模近5.4万亿美元，居世界第二位。

　　人工智能（AI）是数字经济时代的新生产力，AI算法、AI芯片设计等等技术的发展无疑在推动我国半导体产业的发展方面有着重要意义。而且寒武纪、华大九天等一批优秀的，真正具备自主知识产权的科技创新类纯国产血统企业的出现，也会提振市场信心。

　　当前，全球半导体产业正处于由韩国、中国台湾向中国大陆地区转移的第三次转移潮，在经过二三十年的奋力追赶和沉淀后，纯国产血统的半导体企业们应该好好把握此时的机遇。需要注意的是，在向微笑曲线的左右两端升级时，必须夯实在制造端的基础，这样才能实现质的飞越。