我国半导体行业的发展背景
我国半导体产业的起步可以追溯到上世纪50年代。在科技产业化的初期,为了满足国内需求,国家开始引进半导体技术和设备。在政府的大力支持下,我国建设了第一家半导体设备厂和半导体研究机构,开始了半导体产业的发展之路。
上世纪70至80年代,半导体产业进入了快速发展阶段。国内逐渐出现了一些半导体企业生产一些简单的半导体产品。然而,由于当时技术水平和设备条件的限制,我国半导体产业仍然落后于发达国家。上世纪90年代,我国进行了一系列开放措施,如加大了对半导体产业的投资,引进了大量的先进技术和设备。在政策支持下,一批半导体企业相继成立,开始了规模化的生产,助推半导体产业逐渐走上了快速发展的轨道。
进入21世纪,我国半导体产业开始迈向自主创新的阶段,半导体企业开始加大自主研发力度,不断推出具有自主知识产权的芯片产品。在当今的国内市场和国际市场上,来自中国的半导体产品逐渐受到认可和青睐。
我国半导体行业的政策 ,国产替代,着力解决“卡脖子”
我国半导体行业政策经历了从“八五”计划加强电子工业专用材料研制和生产至“十四五”规划集中优势资源攻关关键元器件零部件和基础材料的转变。
1991年,“八五”计划提出加强电子工业专用材料的研制和生产,2000年,国务院发布《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干意见》,对国内集成电路行业首次提出税收优惠,为半导体设备保驾护航,形成整个行业稳步向好的发展态势;2011年,“十二五”成为我国半导体行业的重要转折期,逐步推动行业整体发展;2015年,国家出台《中国制造2025》,提出要形成关键制造设备的供货能力;2017年,《集成电路产业“十三五”发展规划建议》提出将关键设备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系;2021年,《“十四五”国家信息化规划》提出加快集成电路设计工具等特色工艺的突破,加强集成电路等关键前沿领域的战略研究布局和技术融通创新。2023年,我国将继续出台政策支持重点集成电路设计企业和软件企业建设,推动半导体与上下游先进技术新型电力电子器件发展。
全球半导体市场规模
电子信息时代,半导体销售额与全球经济增长关系愈发密切,在经济发展中起到重要作用。电子信息时代,半导体在经济发展中扮演愈发重要的角色,半导体销售情况与全球经济发展密切相关。根据 WSTS与货币基金组织提供的数据,在1987-1999年,全球半导体销售额增长率与GDP 增长率相关系数为0.13,而在2000-2022年二者相关系数提升至0.46,相关性大幅增强。随着下游 PC、服务器、智能手机和新能汽车等含硅量持续提升,预计未来一段时间半导体销售金额与经济发展水平的相关程度有望继续提高。
全球半导体产业规模上行,2020年、2021年和2022年全球半导体市场规模分别为4404亿美元、5559亿美元和5735亿美元,同比分别增长6.82%、26.83%和3.17%。据WSTS预测,2023年半导体市场将在下游需求等因素影响下呈现一定的回调,市场规模或为5566亿美元。
我国半导体市场规模
得益于政府的支持、国内消费需求的增加,随着5G技术、人工智能、物联网和自动驾驶等领域的兴起,半导体的市场规模持续增长。2019-2021年,半导体规模逐年提升,复合年均增长率达14.5%,2021年市场规模已达1884亿美元,占全球市场规模的34%。到了2022年,在全球经济待提振的大背景下,叠加美国单方面切割全球半导体供应链,使得半导体产业面临着一定程度的压力。尽管国内市场有着国产替代的趋势,我国半导体依旧有着较大的对外依赖度,2022年半导体行业出现了收缩的情况,市场规模为1856亿美元,不过随着上游各环节逐渐恢复稳定,未来半导体产业仍有望迎来复苏增长。
全球半导体产业竞争格局
纵观全球,半导体市场重心还是在亚太地区,占据全球60%的份额,其中中国是第一大市场,从2022年数据来看,我国市场规模为1856亿元,占据将近35%全球市场份额,北美、欧盟日本紧随其后,当前欧洲半导体市场占9.4%市场份额,此前,欧洲议会发布芯片法案,提出的目标是到2023年,整个欧洲半导体的市场份额要提升一倍,约占全球20%。
半导体产业链的区域分布与各环节的生产要素特征有关
1)美国、韩国、日本和中国台湾等发达国家或地区在全球半导体产业价值链占比高于消费占比。美国在半导体产业的整体价值链中占比约35%,高于25%的消费占比。韩国的价值链占比约16%,消费仅2%。日本在全球半导体产业中贡献13%价值,消费占比约6%。中国台湾在产业价值链占比约10%,但仅消费约1%。
2)欧洲、中国大陆则是价值链占比低于消费。2021年欧洲在半导体价值链占比约10%,消费占比约20%,中国大陆在价值链占比约11%,消费占比却高达24%。
2023年,半导体市场即将出现拐点,据WSTS预测,到2023年底全球半导体市场将达到一万亿美元,明年全球半导体市场将可能回归两位数的增速。由于基数效应,现在市场份额较小的日本、欧洲在今年会有比较稳定的增长,而北美和亚太地区由于产业结构的调整包括贸易方面的影响,会出现一定程度的下滑。这和WSTS预测结果基本一致,预计今年日本半导体规模将会增长1.2%,欧洲方面会增长6.3%,而北美则会方面下滑,幅度大概在-9.1%,亚太降幅最大,或为-15.1%。
半导体产业链
一件半导体产品,一头是生产与制造,代表供给端;一头是市场与销售,代表需求端。而对应到半导体产业链,即可将其划分为三类:
1)上游的半导体支撑产业链:上游是制造半导体所需的基础工具、原材料和设备。半导体支撑产业链主要包括技术服务IP、EDA,半导体材料,半导体设备等。其中EDA和IP主要是设计环节的辅助工具,而半导体材料和设备则又是制造环节的工具。据SEMI,一条半导体产线中,半导体设备投资占比高达80%,厂房和其他支出仅占20%。而在前道制造设备中,投资占比前三分别为光刻机、刻蚀机和PVD设备,占比分别为30%、20%和15%。
2)中游的半导体设计与生产:中游环节中,集成电路是技术难度最高、增速最快的细分产品,是半导体行业最重要的构成部分。集成电路主要包括芯片设计、晶圆制造和封测三大环节,其中半导体的设计与生产是半导体产业链的最核心环节。同时中游产业也包括生产半导体原材料所需的机器设备,如分立器件、传感器、光电子器件等。在整个芯片制造和封测过程中,会涉及到九大设备种类,目前占比较大市场份额的主要有:光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机、探针台等。
3)下游的半导体的应用领域:当前,半导体最新的应用方向包括工业、消费、计算、通信等,计算机和通讯产品构成全球半导体需求的主要需求来源,二者合计占比接近四分之三。根据ICInsights数据,计算机领域销售额占半导体下游比重为39.7%,通信领域销售额占比35.0%,其次为消费电子与汽车电子,分别占比10.3%和7.5%。电子信息时代半导体销售额与全球经济增长关系愈发密切,在经济发展中起到重要作用。随着下游PC、服务器、智能手机和新能汽车等含硅量持续提升,预计未来一段时间半导体销售金额与经济发展水平的相关程度有望继续提高。
从产业链总价值量来看,半导体上游支撑产业约占到上游、中游总价值量的16%;中游制造产业大约占到上游、中游总价值量的84%。从各环节价值量来看:设计>晶圆制造>设备>封测>材料。根据SIA和BCG报告,半导体产业链的设计环节在整个产业链中大约占59%价值量,其中:EDA工具和IP授权业务占3%;逻辑芯片设计占30%,且以Fabless模式的厂商为主;存储芯片设计占9%,且以IDM模式的厂商为主;DAO产品设计占17%,且以Fab-lite模式的厂商为主。作为产业链支撑的半导体制造设备和材料,分别占12%和5%,晶圆制造环节占19%,封装与测试环节仅占6%。
作为现代工业里最重要的基础器件,半导体行业下游应用领域广泛,同时又具有明显的周期性和成长性双重特征,各环节发展形势不尽相同。根据wind产业链划分标准,将半导体产业链的上、中游分为四个环节:半导体材料、半导体设备、集成电路、半导体分立器件。通过对半导体行业中230家16个细分产业链上市公司财报不完全统计,2022年整个半导体行业营收仍增长良好,16个细分环节合计营收达6252.17亿元,约同比增长了25.83%;整体毛利率约为30.8%。
从营业收入看,2022年,我国半导体产业链中集成电路领域下细分环节年营收均超过100亿元,其中作为产业链核心环节的芯片设计亮出了3613亿元总营收的亮眼成绩单。分立器件领域的营收规模均偏低,仅功率半导体器件年营收超过100亿元。
从销售增长情况看,除封装材料、光刻胶这两项细分环节销售增速为负,其余14个环节均实现正增长,其中13个环节涨幅超10%,半导体设备环节下的半导体材料生产设备涨幅更是高达98.8%,直逼100%的翻倍增长。
根据数据可得,2022年半导体行业16个细分产业链中,7个环节毛利率实现正增长,而其余9个环节则呈毛利的下降态势。具体来看,中游集成电路环节下的晶圆制造以29.6%的优异表现成为最高毛利率的环节,晶圆制造是半导体产业中最为重要、市场份额最大的制造环节,毛利呈现逐年上升的趋势。从属于分立器件环节的晶体管达成9.28%的毛利率,排名第二。晶体管是重要的半导体器件,随着半导体技术的不断发展,晶体管的运行速度更快,可靠性更高,成本也更低,从而收获更高的毛利率。
从成本结构来看,半导体材料占整个半导体产业链的成本比例较高,如2022年硅片总成本高达1152.63亿元,单个细分环节便占据整个产业链成本的32.01%。然而由于半导体材料受到的关注度不高,相关企业较少,也导致目前国内半导体材料和零部件领域并没有形成绝对的龙头。我国在先进制程领域,包括7nm工艺均可生产,但良率比较低,而良率低就意味着对材料的消耗是成倍甚至成几倍的增长,于投资而言,该环节或将是未来三五年的机会。
我国半导体行业发展前景展望
21 世纪之后,全球半导体产业持续向中国大陆转移。纵观全球半导体产业的发展历程,经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移,目前中国大陆已成为全球最重要的半导体应用和消费市场之一。
随着全球集成电路制造业不断向中国大陆转移,以及中国大陆大量晶圆厂的扩建和产能扩张,未来中国市场对半导体设备的需求量有望迎来井喷式增长,半导体设备景气周期有望持续。
春江水暖鸭先知,如今半导体正处于春意盎然之中,国产半导体设备之花也在绚烂展开,实现从无到有 从低端设备到高端设备的突破。
回顾2022年,很多国产半导体设备实现了0-1的跨越,2023年将逐步进入到1-N的放量过程。可以预见,在不远的将来,还会有更多有些的半导体企业,引领国产半导体行业开创新局面,为中国甚至全球半导体行业发展增添更鲜明的色彩。
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