中国集成电路现状深入解读

中科院微电子研究所 今天

来源：半导体行业观察


1、集成电路行业产业链分析


集成电路是指通过半导体工艺将大量电子元器件集成而成的具有特定功能的电路。细分领域包括集成电路设计、集成电路制造、集成电路测试封装。从下游看，集成电路将应用在通讯、计算机、汽车电子、消费电子等诸多领域。

遗憾的是，在集成电路下游应用领域，目前国产芯片市场占有率极低。如在工业应用领域，核心集成电路国产芯片占有率仅为2%；而在服务器领域，几乎全是国外芯片的市场。

2、芯片国产化势在必行，国家政策扶持力度强


目前，我国在集成电路领域，受制于人的情况严重——2018年我国集成电路出口金额为860.15亿美元，进口金额为3166.81亿美元，贸易逆差同比增长11.21%。2015年起集成电路的进口金额连续4年超过原油，成为我国第一大进口商品。
而现阶段，国家对芯片国产化的推行势在必行。原因有三，其一站在战略高度，我国军事设备所用芯片国产率仍较为低下，大量采购国外芯片，对我国军事安全造成威胁；其二芯片市场市场广阔，国产厂商应分一杯羹；另外，成本原因，以小米手机为例，其芯片成本占据整个手机成本30%-40%左右，与此同时芯片向国外品牌采购，如此大额的成本不由己控，严重压缩了产业利润。

为推行芯片国产化，国家下达政策，对集成电路领域扶持力度极强。首先，国家制定了发展目标——2020年收入超过8700亿元，实现16/14纳米量产，关键领域技术达到世界先进水平，材料和设备进入全球供应链。

其次，税收上，国家也对集成电路有叠加税收优惠，2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》提出到2020年集成电路全行业销售收入年均增速超过20%。2016年《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》要求启动集成电路重大生产力布局规划工程，加快先进制造工艺、存储器等生产线建设；
2018年3月，财政部发改委等四部门联合发文《关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》，计划对集成电路企业给予税收优惠支持。

3、中国集成电路发展势头良好，产业向上游行业聚拢


目标的鞭策、税收政策的扶持，也极大促进了集成电路行业的发展。另外中国智能手机、平板电脑、汽车电子、智能家居等物联网市场快速发展，尤其智能手机和平板电脑市场快速增长，也刺激了集成电路的需求。2018年中国半导体消费市场规模占据全球中占比已达32%。
(1)集成电路设计行业市场分析
从产业链整体看，集成电路设计领域属于轻资产处于产业上游，毛利率较高。美国为主的公司处于领先地位，国内起步较晚，目前仍然处于追赶地位。2016-2019年间，设计领域保持着20%以上的增速。
另外，分地区看，2018年集成电路设计市场收入排名前十城市市场规模占整体市场规模为92.41%，较上期上升近8个百分点；收入排名前三的分别为深圳、北京、上海，市场占有率为71%，较上期上升7.29个百分点，整体看，集成电路设计产业区域集中度进一步提高。

(2)集成电路制造行业市场分析
集成电路制造领域则属于重资产，集成电路制造技术含量高，资本投入大。中国台湾、美国、韩国的企业处于领先地位。国内龙头目前落后世界领先水平工艺两代以上，大约10年时间。2016-2019年来，制造领域保持着25%以上增速。

区域上看，截至2018年年底，我国大陆地区正在运营的晶圆生产线有100余条，其中12英寸晶圆生产线共13条，8英寸晶圆生产线共23条，6英寸晶圆生产线共50余条。从全国集成电路制造产业资源分布总体来看，集成电路制造生产线主要分布在东部沿海地区，长三角地区是集成电路制造生产线数量最多的聚集。

(3)集成电路封装行业市场分析
而集成电路封装行业则属于轻资产，属于产业下游，目前国内封测领域已经处于世界第一梯队。2016-2019年来，封装测试领域保持则15%以上增速。

另外，从区域特点看，目前，中国集成电路封装设备及材料市场产业集群化分布进一步显现，已初步形成以长三角、环渤海、珠三角三大核心区域聚集发展的产业空间格局，长江三角洲、京津环渤海湾、中西部和珠江三角洲地区，占比分别为56.2%、14.6%、12.4%、12.4%；其他地区占比4.4%。具体情况如下：

(4)产业结构变动分析

同时还需看到，多年间，我国集成电路产业链结构逐步向上游扩展。2018年，中国集成电路设计业销售收入2519亿元，所占比重从2011年30.13%增加到2018年的38.57%；制造领域则从2011年的30.97%的比重下滑到2018年的27.84%；封装测试领域也呈现出下滑趋势，从2011年的38.90%下滑至2018年的33.59%。整体看，经过多年发展，集成电路产业附加值有所上升。

4、产业弊端依旧存在，发展任重道远


目前，集成电路领域虽发展势头良好，但仍存在较多问题。

整体看，集成电路整体资本支出偏低。我国2016年集成电路全产业资本支出为636.2亿美元，仅占全球的9%，未达到英特尔、台积电、三星等芯片巨头的企业投资。二是资金偏向基础设施建设，技术研发仍需持续投入。虽然各地基金投资积极性高涨，但是部分基金和资本更关注土地、厂房、设备等固定资产投资，新技术研发仍有大量资金缺口。
细分市场看，问题仍不少——

(1)集成电路设计领域
首先在设计领域，截至2018年底，我国集成电路设计行业共有1700家企业，故设计行业发展活跃，增速较快，但总体技术水平还处于中低端水平，成规模、有技术优势的企业仅有10余家，且仅细分领域有技术亮点。
(2)集成电路制造领域
而在集成电路制造领域，“台积电”一家独大，占据着全球60%左右的市场份额，留给国内其余企业市场空间较小。(原因在于我国集成电路制造水平落后国际先进水平两代以上，先进制程的缺失限制新应用领域集成电路发展。目前台积电等企业7nm工艺已经量产，中芯国际在28nm节点就开始落后，目前预计在2019年上半年实现14nm量产，华虹在实现28nm量产以后，在积极布局14nm研发。)
——原材料领域，硅材料具有高垄断性，全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本，尤其是随着尺寸越大、垄断情况就越严重。全球前五大半导体硅片厂合计份额达94%。而我国自主生产的硅片以8或6英寸为主，产品主要的应用领域仍然是光伏和低端分立器件制造，而12英寸的大尺寸集成电路级硅片依然严重依赖进口。

——集成电路装备领域，是一个高度垄断的市场，根据个细分市场占有率统计数据，在光刻机、PVD、刻蚀机、氧化、扩散设备领域，前三家设备商的总市占率都达到了90%以上。
——设计制造“两头在外”问题仍在持续。我国制造业飞速发展，但主要为海外客户代工；在此背景下，国内代工厂扩大产能未必能直接提高国产芯片自给率，部分项目反而会面临巨大风险。
(3)小结
整体看，集成电路产业存在整体资本支出偏低的问题，且投资偏向于扩产能支出，而非技术提升支出。故进一步造成了设计领域以及制造领域技术亮点少，制造工艺落后等问题；另一方面，在制造领域，原材料以及生产设备的垄断性，也进一步增加了产业发展的不确定性。故产业弊端依旧存在，发展任重道远。

5、聚焦产业技术动态，预知产业未来发展趋势


先来看两个动态：
——2018-2019年间，设计行业数据库强势崛起。AMD出现在了人们的视野里，AMD建设的开放生态是从底层开始，形成了针对深度学习的一个全开放的库，从上层到下层每一行的源代码都可以找到。

——2019年5月，AMD工程师使用Mentor，aSiemensbusiness提供的经TSMC认证的CalibrenmDRC软件平台在约10小时内完成了对其最大的7nm芯片设计—RadeonInstinctVega20—的物理验证。该验证过程通过使用由AMDEPYC处理器驱动的HB系列虚拟机在MicrosoftAzure云平台上运行完成。
目前已经有厂商迫切希望加入这个数据库，因为加入这个库中，一个公司可能会省200人，并且可以让它的整个芯片，从软件到硬件推向市场的时间缩短3到4年。另外，深度学习的生态发展很快，整个软件的支撑环境发展也很快，因此必须有非常好的编辑器来支持这种发展趋势。

另一方面，在芯片设计后，需对芯片设计进行物理认证，需判断其从设计到实际操作的可能性，CalibrenmDRC软件平台的诞生也进一步加速了设计推向制造的进程。

星星之火，可以燎原。目前看，设计领域、制造领域效率的提升，未来或将对集成电路形成深远影响。




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