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半導(dǎo)體芯片是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心，是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。

半導(dǎo)體產(chǎn)品涉及的技術(shù)十分精細(xì)復(fù)雜。價(jià)值鏈主要包括設(shè)計(jì)、制造、封裝環(huán)節(jié)，上游設(shè)備、材料、設(shè)計(jì)軟件等也不可或缺（圖1）。

圖1： 半導(dǎo)體價(jià)值鏈主要包括設(shè)計(jì)、制造、封裝環(huán)節(jié); 上游設(shè)備、材料、生產(chǎn)工具也不可或缺

注：1. 研發(fā)是價(jià)值鏈上的一大重要環(huán)節(jié)，但由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)量化，在下文中不作詳細(xì)展開(kāi);資料來(lái)源： 案頭研究

整體上，中國(guó)在半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造鏈條中起步較晚，積累相對(duì)薄弱。

值得一提的是，在部分芯片的設(shè)計(jì)，以及封測(cè)環(huán)節(jié)，中國(guó)代表性企業(yè)正在加碼追趕，并且取得了一定的成效。

在國(guó)家政策加碼和國(guó)產(chǎn)化提速的雙重因素下，半導(dǎo)體融資數(shù)量大幅上漲，從2018年的263起到2021年的498起。在這個(gè)過(guò)程中，B輪及以后的融資比重增加，投資市場(chǎng)隨半導(dǎo)體企業(yè)的成長(zhǎng)一同成熟。

在承上啟下的關(guān)鍵階段，隨著半導(dǎo)體相關(guān)的產(chǎn)業(yè)支持政策頻頻出臺(tái)，和下游的廣大市場(chǎng)需求，將促進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)迎來(lái)新一輪發(fā)展。

參與全價(jià)值鏈

在洞察全球半導(dǎo)體的概況后，我們將聚焦中國(guó)在半導(dǎo)體的價(jià)值鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的參與情況，包括當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)、不同環(huán)節(jié)的市場(chǎng)地位以及主要玩家。

我們發(fā)現(xiàn)，中國(guó)廠商在通訊芯片、模擬芯片與OSD設(shè)計(jì)、成熟制程制造與封測(cè)環(huán)節(jié)獲得了較多的營(yíng)收（僅指與半導(dǎo)體有關(guān)的收入）。

2020年，全球范圍內(nèi)，主要的中國(guó)大陸半導(dǎo)體企業(yè)（中國(guó)大陸企業(yè)是指在各細(xì)分市場(chǎng)有公開(kāi)信息的主要企業(yè)）在封裝和測(cè)試環(huán)節(jié)的市場(chǎng)占比約17%，頭部企業(yè)如長(zhǎng)電科技、通富微。

此外，成熟制程制造同樣創(chuàng)造了較多的營(yíng)收，中國(guó)廠商在全球市場(chǎng)中的占比約為11%，代表企業(yè)有中芯國(guó)際。

最后，在通訊芯片和模擬芯片設(shè)計(jì)方面，中國(guó)廠商的全球市場(chǎng)份額都在10%左右，代表企業(yè)有海思、韋爾等。

○前端設(shè)備

中國(guó)廠商在前端設(shè)備市場(chǎng)處于起步階段，市場(chǎng)份額普遍較低。Gartner和相關(guān)公司招股說(shuō)明書顯示，2020年，全球晶圓設(shè)備市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)到了4200億元。

其中，中國(guó)大陸企業(yè)（包括上海微電子裝備集團(tuán)、芯源微、北方華創(chuàng)等）在沉積、刻蝕設(shè)備上與全球領(lǐng)先企業(yè)差距較小，開(kāi)始獲取份額，有望在5-10年內(nèi)趕超世界領(lǐng)先水平;而光刻、離子注入、測(cè)量等儀器則還有較大差距，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景限制在非關(guān)鍵生產(chǎn)步驟，或非先進(jìn)制程。

○原材料

2018年以來(lái)，中國(guó)半導(dǎo)體材料企業(yè)持續(xù)擴(kuò)充自身產(chǎn)能，相關(guān)產(chǎn)品也在加速推進(jìn)：中國(guó)大陸企業(yè)（包括硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、立昂微等）在硅片、氣體材料中逐步獲取市場(chǎng)份額。

硅片是半導(dǎo)體制造的核心原材料，2018-2020年，中國(guó)大陸的硅片市場(chǎng)規(guī)模從約30億元穩(wěn)步上升至42億元左右，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為16%，硅片賽道的領(lǐng)先企業(yè)有中環(huán)股份、江豐電子等。

從芯片生產(chǎn)到器件封裝，幾乎每一個(gè)步驟都離不開(kāi)氣體材料，因此，在所有原材料中，氣體材料的市場(chǎng)需求僅次于硅片。在國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的背景下，2018-2020年，中國(guó)大陸氣體材料的年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了20%，增速約是全球市場(chǎng)的3倍，后者為7%。

○ EDA/IP

由于中國(guó)起步較晚，所以，EDA/IP方面的技術(shù)能力和人才短缺，市場(chǎng)占有有限。

我們通過(guò)案頭研究后發(fā)現(xiàn)，2020年，中國(guó)大陸企業(yè)（包括華大九天、概倫電子等）EDA/IP在全球市場(chǎng)中的占比僅為2%。類似的情況也出現(xiàn)在邏輯芯片和射頻EDA工具等子行業(yè)，預(yù)計(jì)需要10-20年實(shí)現(xiàn)追趕。

這背后需要長(zhǎng)時(shí)間與晶圓制造廠（Foundry）聯(lián)動(dòng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)積累，以及相關(guān)人才投入，才能逐步提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

○ 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

IC設(shè)計(jì)和IDM方面，Gartner半導(dǎo)體市場(chǎng)份額分布情況指出，中國(guó)在通訊芯片和模擬芯片設(shè)計(jì)中已獲取一定的市場(chǎng)份額，然而，其他細(xì)分領(lǐng)域，諸如存儲(chǔ)芯片、其他邏輯等市場(chǎng)占有非常有限。

其中，云計(jì)算廠商（阿里，騰訊，Baidu等）對(duì)于計(jì)算和存儲(chǔ)芯片有著巨量的需求，從定制化性能、成本控制等目的出發(fā)，云計(jì)算廠商積極參與到芯片設(shè)計(jì)是大勢(shì)所趨，已成為一股不可忽視的力量。

○ 代工環(huán)節(jié)

McClean報(bào)告表明，當(dāng)前，中國(guó)廠商在成熟制程代工市場(chǎng)已經(jīng)建立了一定的市場(chǎng)份額。

2019年，中芯國(guó)際實(shí)現(xiàn)14納米FinFET量產(chǎn)。中國(guó)廠商除了擴(kuò)大成熟制程產(chǎn)能，如中芯國(guó)際在內(nèi)的部分廠商仍致力于在先進(jìn)制程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。展望未來(lái)，中國(guó)廠商依然需要鞏固成熟制程的市場(chǎng)份額并穩(wěn)定主要收入來(lái)源。

○封測(cè)環(huán)節(jié)

2018年以來(lái)，中國(guó)廠商在封測(cè)環(huán)節(jié)增長(zhǎng)迅速，在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

基于Gartner報(bào)告中的全球規(guī)模數(shù)據(jù)，2020年，中國(guó)大陸企業(yè)在全球封測(cè)市場(chǎng)中的總份額達(dá)到了17%，其中，封裝環(huán)節(jié)占比為19%，測(cè)試環(huán)節(jié)為9%。

未來(lái)，國(guó)內(nèi)封測(cè)企業(yè)持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，需要緊跟全球行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，例如與上游晶圓代工廠在先進(jìn)封裝上的緊密合作。

步入快車道

在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，中國(guó)企業(yè)正加速步入快車道。

縱觀主要的芯片類別，中國(guó)廠商在存儲(chǔ)芯片、模擬芯片已建立起了一定的競(jìng)爭(zhēng)力;CPU/GPU/ASIC處于快速起步階段，面臨一些供應(yīng)鏈及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

○存儲(chǔ)芯片

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，主要包括NAND（閃存芯片）和DRAM（內(nèi)存），前者用于SSD固態(tài)硬盤和手機(jī)，后者用于PC，這兩種芯片的主要廠商均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

技術(shù)能力方面，NAND在追趕全球領(lǐng)先水平，DRAM與全球領(lǐng)先水平尚有差距，正在迅速追趕中。性能方面，NAND性能與全球接近，DRAM仍有一定的差距。

今后，隨著中國(guó)主要廠商的產(chǎn)能逐步放量，預(yù)計(jì)在存儲(chǔ)芯片的市場(chǎng)地位還會(huì)上升，滿足國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)需求。

除了主流的NAND的DRAM，利基市場(chǎng)的NOR Flash由于設(shè)計(jì)和制程門檻較低（專利已放開(kāi)，主流制程65nm）也吸引了眾多國(guó)內(nèi)公司進(jìn)行探索。

○模擬芯片

廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車及工業(yè)電子。技術(shù)能力方面，眾多廠商已實(shí)現(xiàn)商用，大多數(shù)廠商聚焦于生產(chǎn)細(xì)分品類產(chǎn)品，所以中國(guó)市場(chǎng)提供的產(chǎn)品種類較少，但是，已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)的細(xì)分產(chǎn)品的性能接近全球水平。

模擬芯片主要使用28nm以上的制程，今后，在價(jià)格低、服務(wù)靈活的優(yōu)勢(shì)下，國(guó)產(chǎn)模擬芯片若持續(xù)開(kāi)展功能性創(chuàng)新，預(yù)計(jì)將滿足國(guó)內(nèi)龐大的市場(chǎng)需求。

○CPU（中央處理器）

CPU是電子計(jì)算機(jī)的主要配件之一，常用于服務(wù)器和PC。Gartner 2020全球半導(dǎo)體終端市場(chǎng)份額顯示，2020年，全球CPU市場(chǎng)規(guī)模約5000億元，中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司營(yíng)收總占比為7%。

技術(shù)能力方面，多家中國(guó)廠商已經(jīng)推出了服務(wù)器、桌面CPU等產(chǎn)品，并應(yīng)用于政務(wù)、高性能計(jì)算、工控等商用場(chǎng)景。但整體國(guó)內(nèi)廠商在穩(wěn)定性，兼容性方面仍在追趕中。CPU生態(tài)依賴X86和ARM架構(gòu)，且對(duì)于先進(jìn)制成的追求較高，因此，中國(guó)廠商面臨很大的供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)（包括上游EDA/IP設(shè)計(jì)工具，下游代工廠的先進(jìn)制成服務(wù)，以及終端軟件的適配）。

今后，隨著國(guó)產(chǎn)CPU廠商的產(chǎn)品生態(tài)趨于完善，中國(guó)廠商有望逐步小幅度提升市場(chǎng)占有率。

○GPU（顯示芯片）

包括圖顯GPU和計(jì)算GPU。技術(shù)能力方面，少數(shù)廠商實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，僅有一款產(chǎn)品達(dá)到最先進(jìn)的7nm制程，并且仍處于初步商用階段。

GPU先進(jìn)制程供應(yīng)鏈面臨一定的挑戰(zhàn)，自建生態(tài)尚未大規(guī)模建立，依賴英偉達(dá)CUDA軟件生態(tài)。我們觀察到，新成立的數(shù)家GPU公司擁有強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，有助于加速國(guó)內(nèi)GPU發(fā)展。

○ AI/ML ASIC

主要運(yùn)用于服務(wù)器，分為AI訓(xùn)練和AI推理。2020年，中國(guó)AI訓(xùn)練芯片市場(chǎng)規(guī)模約46億元，AI推理約25億元。

技術(shù)能力方面，多家中國(guó)廠商完成量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)商用，其中，最先進(jìn)的產(chǎn)品達(dá)到了7nm，少數(shù)玩家在AI訓(xùn)練、推理芯片領(lǐng)域的性能接近了全球領(lǐng)先水平。和GPU的情況類似，AI/ML ASIC依賴先進(jìn)制程，但是，生態(tài)體系以自建為主，對(duì)于外部的依賴較少。

在強(qiáng)大的資金、技術(shù)能力的支持下，大型云計(jì)算服務(wù)商（CSP）正積極參與ASIC產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用，我們建議，云計(jì)算服務(wù)商需要明確自身定制化要求，從而提升在自研芯片領(lǐng)域的投資效率。

從下游應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，在中國(guó)，消費(fèi)電子與汽車電子是大部分芯片廠商的發(fā)力方向。

展望未來(lái)，我們預(yù)測(cè)，2020-2025年，兩大市場(chǎng)將保持約15%-20%的高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

當(dāng)前，中國(guó)半導(dǎo)體投資市場(chǎng)逐步轉(zhuǎn)向中后期項(xiàng)目，設(shè)計(jì)仍是主要投資環(huán)節(jié)，包括計(jì)算芯片、汽車半導(dǎo)體等（圖2）。

圖2： 中國(guó)半導(dǎo)體投資市場(chǎng)逐步走向中后期項(xiàng)目; 設(shè)計(jì)仍是主要投資環(huán)節(jié)，包括計(jì)算芯片、汽車半導(dǎo)體等

注：1. 其他包括Pre-IPO 輪、戰(zhàn)略融資和（ 非） 控制權(quán)收購(gòu);2. 天使輪包括種子輪。資料來(lái)源：CV source ;云岫資本： 創(chuàng)道硬科技研究院;案頭研究

在總投資規(guī)模中，投向設(shè)計(jì)的比例約70%，位列所有細(xì)分賽道首位。在建立本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的政策影響下，上游材料與設(shè)備吸引了新的投資熱點(diǎn)，從2019年的13%快速提升至2020年的19%。

在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，得益于下游廣闊的應(yīng)用增長(zhǎng)和國(guó)產(chǎn)替代，以及電動(dòng)車的放量和智能化、網(wǎng)聯(lián)化趨勢(shì)，計(jì)算芯片（主要包括GPU、ASIC）及汽車半導(dǎo)體成為投資熱點(diǎn)。

本文節(jié)選自貝恩公司發(fā)布的《中國(guó)半導(dǎo)體白皮書》， 編輯中略有改動(dòng)，經(jīng)授權(quán)刊載。