2022年集成電路及細(xì)分產(chǎn)業(yè)市場現(xiàn)狀分析及行業(yè)發(fā)展趨勢預(yù)測

2022年集成電路及細(xì)分產(chǎn)業(yè)市場現(xiàn)狀分析及行業(yè)發(fā)展趨勢預(yù)測一、集成電路市場規(guī)模就我國集成電路產(chǎn)量而言，中國集成電路半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)憑借著巨大的市場需求、豐富的人口紅利、穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長及有利的產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境等眾多優(yōu)勢條件實現(xiàn)了快速發(fā)展，根據(jù)數(shù)據(jù)，我國集成電路產(chǎn)量從2012年的779.6億塊增長至2021年3594.3億塊，整體表現(xiàn)為快速增長趨勢，其中2021年產(chǎn)量增速為近十年最高。2012-2021年中國集成電路產(chǎn)量及增長率就我國集成電路銷售額走勢而言，隨著下游消費電子和汽車電子等行業(yè)需求持續(xù)增長，加之在我國相關(guān)政策推動下，我國集成電路銷售額自2012年起逐年增長，截止2021年我國集成電路銷售額達(dá)10458.3億元，同比2020年增長18.2%。2012-2021年中國集成電路銷售額及增長率二、集成電路省市分布就我國集成電路區(qū)域分布情況而言，我國集成電路產(chǎn)量相對集中，主要分布在江蘇、甘肅、廣東和上海等經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)城市。根據(jù)統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021年我國江蘇省集成電路產(chǎn)量最高，達(dá)1186.14億塊，占比總體產(chǎn)量近三成。2013-2021年中國集成電路進(jìn)出口數(shù)量情況就集中程度來看，前三省份產(chǎn)量占比全國產(chǎn)體集成電路產(chǎn)量的65.9%，前五省份占比全國產(chǎn)量的82.4%，前十省份占比全國產(chǎn)量的96.42%，主要原因是集成電路屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，且配套材料和設(shè)備企業(yè)眾多，企業(yè)相對集中可較低成本，同時由于下游主要應(yīng)用于消費電子等，沿海城市經(jīng)濟(jì)更為發(fā)達(dá)低需求更高。2021年中國集成電路主要省份產(chǎn)量分布情況三、集成電路市場結(jié)構(gòu)就集成電路市場結(jié)構(gòu)而言，集成電路可劃分為芯片設(shè)計、制造和封裝測試，其中設(shè)備材料與制造和封裝測試聯(lián)系最為緊密，對應(yīng)分為前道設(shè)備和后道設(shè)備，晶圓材料和封裝材料。設(shè)備材料在高端領(lǐng)域處于美歐日壟斷狀態(tài)，“卡脖子”問題突出，是當(dāng)前及未來國產(chǎn)化重點突破的領(lǐng)域。整體而言，政策推動下，我國集成電路發(fā)展重心逐步由封裝測試轉(zhuǎn)向芯片設(shè)計，設(shè)計占比從2011年占比30.1%到2021年占比43.21%，制造占比也有小幅度回升，封裝測試占比下降至26.42%。2011-2021年中國集成電路市場結(jié)構(gòu)變動情況四、集成電路進(jìn)出口集成電路進(jìn)出口狀況而言，我國集成電路出口量約是進(jìn)口量的一半的左右，隨著集成電路整體需求持續(xù)增長，進(jìn)出口皆處于增長趨勢，總體比值變化幅度較小，反而整體凈進(jìn)口量處于穩(wěn)步增長態(tài)勢，根據(jù)數(shù)據(jù)，2021年我國集成電路進(jìn)出口量分別為6354.8億塊和3107億塊，凈進(jìn)口超3240億塊，以此來看，集成電路國產(chǎn)化勢在必行且目前仍有較長的路要走。從進(jìn)出口金額來看，2021年中國集成電路出口金額累計為1537.9億美元，同比2020年增長31.90%。2021年全年中國集成電路進(jìn)口金額累計為4325.54億美元，同比2020年增長23.59%。從均價變動來看，隨著國內(nèi)國產(chǎn)化水平提升，進(jìn)口均價和出口均價價差逐步減少。2015-2021年中國集成電路進(jìn)出口均價走勢五、集成電路細(xì)分產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈集成電路產(chǎn)業(yè)鏈可以大致分為IC設(shè)計、IC制造、IC封測三個主要環(huán)節(jié)。集成電路生產(chǎn)流程是以電路設(shè)計為開端，集成電路設(shè)計公司根據(jù)客戶需求設(shè)計出集成電路圖，然后委托芯片制造廠根據(jù)設(shè)計的電路進(jìn)行晶圓加工，再委托封裝廠進(jìn)行集成電路封裝、測試，最后銷售給電子整機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈簡圖半導(dǎo)體行業(yè)的生產(chǎn)模式分為IDM和Fabless+Foundry，IDM集IC設(shè)計、制造與封裝測試為一體,屬于重資產(chǎn)模式，對于企業(yè)的資金要求極高，F(xiàn)abless+Foundry模式將晶圓制造生產(chǎn)部分委任給Foundry可降低Fabless設(shè)計的準(zhǔn)入門檻，降低資金投入，有助于企業(yè)技術(shù)快速突破。晶圓代工產(chǎn)業(yè)鏈2、集成電路設(shè)計集成電路設(shè)計業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)總體可分為前端設(shè)計和后端設(shè)計兩部分。前端設(shè)計是指在設(shè)計師拿到具體需求之后，首先根據(jù)具體需求定義相關(guān)的功能模塊與規(guī)格，從架構(gòu)層面上設(shè)計能滿足特定需求的功能，之后實現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計；邏輯綜合后就進(jìn)入后端，這一階段主要是將更高層級的描述轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表，之后再進(jìn)行DFT測試并進(jìn)行物理層面的設(shè)計，在工藝、功耗等環(huán)節(jié)簽核完畢之后，EDA的設(shè)計工作基本已經(jīng)完成，可以進(jìn)入具體的封裝與測試階段。中國擁有全球規(guī)模最大、增速最快的集成電路市場，在全球集成電路及EDA行業(yè)發(fā)展持續(xù)向好大背景下，我國EDA行業(yè)也迎來了爆發(fā)期，2020年全年行業(yè)總銷售額約為66.2億元，同比增長19.9%，實現(xiàn)連續(xù)增長。其中，我國自主EDA工具企業(yè)在本土市場營業(yè)收入約為7.6億元，同比增幅65.2%。2018-2020年中國EDA市場規(guī)模及增長率隨著我國集成電路行業(yè)的高速發(fā)展，收獲了眾多資本的青睞，越來越多的企業(yè)進(jìn)軍該行業(yè)。2011-2021年我國集成電路設(shè)計行業(yè)企業(yè)數(shù)量增長迅猛，從534家快速上升至2810家。值得注意的是，雖然整體企業(yè)熱度持續(xù)上升，但尖端技術(shù)仍未突破背景下，市場競爭加劇或?qū)訃a(chǎn)化突圍可能性增加。2011-2021年中國集成電路設(shè)計行業(yè)企業(yè)數(shù)量變動EDA是芯片設(shè)計與生產(chǎn)的核心，目前國內(nèi)中國EDA市場增速高于全球，國產(chǎn)化率極低。就競爭格局而言，2020年Synopsys，Cadence和SiemensEDA為我國前三大EDA供應(yīng)商，合計營收市場份額占比為77.70%，國產(chǎn)廠商占比不到15%，其中華大九天為國內(nèi)EDA龍頭。2020年中國EDA營收市場份額占比情況2002-2021年中國純晶圓代工市場份額占比走勢圖3、集成電路制造對單晶裸片進(jìn)行初步加工得到晶圓，接下來將光罩上的電路圖刻蝕到晶圓上，主要工序皆由晶圓代工廠完成。主要包括擴(kuò)散、薄膜生長、光刻、刻蝕、離子注入、拋光等工序，對應(yīng)設(shè)備主要有擴(kuò)散爐、氧化爐、CVD/PVD設(shè)備、清洗設(shè)備、光刻機(jī)、刻蝕系統(tǒng)、離子注入機(jī)、拋光機(jī)等。作為半導(dǎo)體生產(chǎn)流程的直接生產(chǎn)，晶圓加工步驟眾多，設(shè)備要求極高，雖然國內(nèi)具備完整生產(chǎn)能力，受限于高端設(shè)備和技術(shù)封鎖，高端產(chǎn)品仍未突破，其中光刻、離子注入和拋光(拋光墊)等工藝設(shè)備國內(nèi)尚未突破。晶圓廠半導(dǎo)體制造流程及相關(guān)半導(dǎo)體設(shè)備示意圖根據(jù)摩爾定律，約18月集成電路晶體管數(shù)量將增加一倍，技術(shù)持續(xù)發(fā)展下集成電路線寬不斷縮小，集成電路的設(shè)備投資呈指數(shù)級上升趨勢。根據(jù)IBS統(tǒng)計，5nm產(chǎn)線的設(shè)備投資高達(dá)數(shù)百億美元，是16/14nm產(chǎn)線投資的兩倍以上，是28nm的四倍左右。目前三星已正式宣布3nm工藝量產(chǎn)，臺積電預(yù)計2022年下半年呈現(xiàn)量產(chǎn)，隨著技術(shù)持續(xù)靠近硅基物理極限，未來技術(shù)方向或是“雙層堆疊”等。全球不同制程晶圓每5萬片產(chǎn)能設(shè)備投資額走勢圖早期我國純晶圓代工占比全球市場份額達(dá)10%以上，隨著國內(nèi)技術(shù)停滯疊加全球晶圓制程技術(shù)難度持續(xù)加深，2007-2014年我國純晶圓代工市場份額持續(xù)下降，隨著國內(nèi)中芯國際和聯(lián)電企業(yè)技術(shù)相繼突破28制程，整體市場份額趨向穩(wěn)定，近年來下游需求推動國內(nèi)純晶圓代工產(chǎn)能穩(wěn)步上升，但受限于尖端代工技術(shù)差距，同時中芯國際被美國列入實體名單，國內(nèi)尖端晶圓代工差距中短期內(nèi)增長有限。資料來源：公開資料整理技術(shù)持續(xù)發(fā)展背景下，晶圓制程持續(xù)發(fā)展，截止2022年7月底三星已宣布量產(chǎn)3nm工藝，國內(nèi)晶圓產(chǎn)業(yè)起步較晚，受限于設(shè)備及材料等相關(guān)因素影響疊加技術(shù)封鎖，我國晶圓代工目前仍僅可量產(chǎn)14nm制程晶圓，相較國際先進(jìn)水平相差較大。2015-2022年全球主要晶圓代工企業(yè)制程量產(chǎn)進(jìn)度在尖端制程領(lǐng)域，技術(shù)持續(xù)迭代后，逐步形成臺積電(Foundry模式)和三星(IDM模式)壟斷技術(shù)情況，根據(jù)2021年臺積電數(shù)據(jù)顯示，其5nm制程份額占比其產(chǎn)品19%，國內(nèi)而言，中美貿(mào)易持續(xù)緊張下國產(chǎn)企業(yè)中芯國際雖有競爭先進(jìn)制程的需求，但受限于美國實體名單，無法獲取EUV光刻機(jī)，先進(jìn)制程無法突破，雖然目前憑借成熟制程需求持續(xù)擴(kuò)張占比全球第五，但先進(jìn)制程仍是中國芯片崛起的關(guān)鍵。2020-2021年臺積電晶圓產(chǎn)品線寬結(jié)構(gòu)占比資料來源：公開資料整理目前中國大陸上集成電路晶圓代工企業(yè)中，中芯國際和華虹半導(dǎo)體產(chǎn)品最為目前中芯國際技術(shù)產(chǎn)品包括0.35微米到14納米不同技術(shù)節(jié)點的晶圓代工產(chǎn)品，實際生產(chǎn)應(yīng)用上受限于良品等多因素，14nm和28nm制程占比15.1%左右，同時雖然中芯國際具備14nm量產(chǎn)水平，但高端材料及設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，如光刻機(jī)等嚴(yán)重依賴阿斯麥DUV,完全國產(chǎn)化任重道遠(yuǎn)；華虹半導(dǎo)體整體發(fā)展較晚，目前產(chǎn)品中最先進(jìn)制程55/65nm占比9.7%，差距較大。2021年中芯國際晶圓制程結(jié)構(gòu)占比2021年華虹半導(dǎo)體晶圓制程結(jié)構(gòu)占比4、集成電路封測隨著晶圓制程縮小至物理極限，行業(yè)開始著眼封測環(huán)節(jié)，采用倒裝，3D封裝，系統(tǒng)級封裝等先進(jìn)封裝方式提升芯片性能，未來封測行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈含金量或提升，先進(jìn)封裝技術(shù)成為主要推力。半導(dǎo)體封測處于半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)鏈下游，目前國內(nèi)龍頭半導(dǎo)體封測公司發(fā)展勢頭迅猛，業(yè)務(wù)覆蓋廣泛，產(chǎn)品競爭力持續(xù)上升，封裝和測試工廠主要建立在中國大陸和中國臺灣地區(qū)，其他一些新封測工廠設(shè)施基地大多設(shè)置在東南亞等人力成本較低區(qū)域。產(chǎn)業(yè)鏈橫向?qū)Ρ瓤捶鉁y為我國在半導(dǎo)體行業(yè)中全球市場份額較高。集成電路封測流程集成電路晶體管個數(shù)發(fā)展趨勢在IC封裝測試過程中，主要工藝包括背面減薄、晶圓切割、貼片、引線貼合、模塑、切筋/成型和終測七個主要工藝。這些主要工藝又可細(xì)分為具體工藝，不同具體工藝都需要不同的半導(dǎo)體設(shè)備以滿足IC封裝測試中不同的需求。相比于IC制造，IC封測工藝相對簡單，對工藝環(huán)境、設(shè)備等的要求遠(yuǎn)低于IC制造。產(chǎn)業(yè)鏈橫向?qū)Ρ瓤捶鉁y為我國在半導(dǎo)體行業(yè)中全球市場份額較高。封測工序主要設(shè)備國內(nèi)封測產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入世界第一梯隊。封測的技術(shù)含量相對較低，國內(nèi)企業(yè)最早以此為切入點進(jìn)入集成電路產(chǎn)業(yè)，近年來，國內(nèi)封測企業(yè)通過外延式擴(kuò)張獲得了良好的產(chǎn)業(yè)競爭力，技術(shù)實力和銷售規(guī)模已進(jìn)入世界第一梯隊。在芯片制造產(chǎn)能向大陸轉(zhuǎn)移的大趨勢下大陸封測企業(yè)近水樓臺，搶占了中國臺灣、美國、日韓封測企業(yè)的份額。數(shù)據(jù)顯示。2021年我國集成電路封測市場占比26%，市場規(guī)模約為2763億元，同比2020年增長10.08%。2015-2021年中國集成電路封測銷售額及增長率六、中國集成電路發(fā)展趨勢1、技術(shù)要求持續(xù)提高在一顆芯片上集成的晶體管的數(shù)量，越來越多，從20世紀(jì)60年代至今，從1個晶體管增加到100億以上。電路集成度越高，挑戰(zhàn)半導(dǎo)體制造工藝的能力，在可接受的成本條件下改善工藝技術(shù)，以生產(chǎn)高級程度的大規(guī)模集成電路芯片。為達(dá)到此目標(biāo)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已變成高度標(biāo)準(zhǔn)化的，大多數(shù)制造商使用相似的制造工藝和設(shè)備。開發(fā)市場成功的關(guān)鍵是公司在合適的時間推出合適的產(chǎn)品的能力。關(guān)鍵尺寸從1988年的1um，減小到2022年的3nm，減少了99.7%。從此角度看，集成電路制造的難度在逐漸提升，難度提升的加速度也在變大。2、產(chǎn)業(yè)量價齊升，高端需求擴(kuò)張5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能汽車等新興領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，為集成電路的需求帶來增量空間。先進(jìn)制程芯片制造對工藝精度提出了更高的要求，需要采取多重圖形工藝，同樣的芯片產(chǎn)量所需求的材料和生產(chǎn)流程步驟遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過去的成熟制程，由于技術(shù)難度與復(fù)雜度增加，集成電路單價進(jìn)一步升高。不同于一般消費級應(yīng)用，車規(guī)芯片上車認(rèn)證難度大、認(rèn)證流程長。芯片進(jìn)入車輛領(lǐng)域，必須抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)高溫、潮濕、振動和電磁輻射等各種復(fù)雜工作環(huán)境。車規(guī)級芯片要求和標(biāo)準(zhǔn)較高3、國產(chǎn)集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈同步升級2022年8月3日，美國白宮在一份聲明中表示，美國總統(tǒng)拜登8月9日正式簽署《芯片與科學(xué)法案》，直接補貼和激勵美國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，在總統(tǒng)正式簽署后，這項法案即可立法。主要內(nèi)容為補貼總價值約867億美元用于吸引半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，并預(yù)計未來撥款2000億美元，同時禁止接受聯(lián)邦獎勵資金的企業(yè)，在那些對美國國家安全構(gòu)成威脅的特定國家擴(kuò)建或新建某些先進(jìn)半導(dǎo)體的新產(chǎn)能。從目的來看，美國一邊試圖通過投資補貼吸引半導(dǎo)體企業(yè)在美國本土設(shè)廠，同時又試圖通過限制補貼資格來阻止半導(dǎo)體企業(yè)在中國增產(chǎn)。從過往制裁來看，美國設(shè)立“實體名單”將我國集成電路