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

2022年集成電路及細分產(chǎn)業(yè)市場現(xiàn)狀分析及行業(yè)發(fā)展趨勢預測一、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)濟相對發(fā)達城市。根據(jù)統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2021年我國江蘇省集成電路產(chǎn)量最高，達1186.14億塊，占比總體產(chǎn)量近三成。2013-2021年中國集成電路進出口數(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產(chǎn)業(yè)，且配套材料和設備企業(yè)眾多，企業(yè)相對集中可較低成本，同時由于下游主要應用于消費電子等，沿海城市經(jīng)濟更為發(fā)達低需求更高。2021年中國集成電路主要省份產(chǎn)量分布情況三、集成電路市場結構就集成電路市場結構而言，集成電路可劃分為芯片設計、制造和封裝測試，其中設備材料與制造和封裝測試聯(lián)系最為緊密，對應分為前道設備和后道設備，晶圓材料和封裝材料。設備材料在高端領域處于美歐日壟斷狀態(tài)，“卡脖子”問題突出，是當前及未來國產(chǎn)化重點突破的領域。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)向芯片設計，設計占比從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構變動情況四、集成電路進出口集成電路進出口狀況而言，我國集成電路出口量約是進口量的一半的左右，隨著集成電路整體需求持續(xù)增長，進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年我國集成電路進出口量分別為6354.8億塊和3107億塊，凈進口超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，進口均價和出口均價價差逐步減少。2015-2021年中國集成電路進出口均價走勢五、集成電路細分產(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)流程是以電路設計為開端，集成電路設計公司根據(jù)客戶需求設計出集成電路圖，然后委托芯片制造廠根據(jù)設計的電路進行晶圓加工，再委托封裝廠進行集成電路封裝、測試，最后銷售給電子整機產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈簡圖半導體行業(yè)的生產(chǎn)模式分為IDM和Fabless+Foundry，IDM集IC設計、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設計的準入門檻，降低資金投入，有助于企業(yè)技術快速突破。晶圓代工產(chǎn)業(yè)鏈2、集成電路設計集成電路設計業(yè)務環(huán)節(jié)總體可分為前端設計和后端設計兩部分。前端設計是指在設計師拿到具體需求之后，首先根據(jù)具體需求定義相關的功能模塊與規(guī)格，從架構層面上設計能滿足特定需求的功能，之后實現(xiàn)相應的設計；邏輯綜合后就進入后端，這一階段主要是將更高層級的描述轉(zhuǎn)化為門級網(wǎng)表，之后再進行DFT測試并進行物理層面的設計，在工藝、功耗等環(huán)節(jié)簽核完畢之后，EDA的設計工作基本已經(jīng)完成，可以進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)進軍該行業(yè)。2011-2021年我國集成電路設計行業(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年中國集成電路設計行業(yè)企業(yè)數(shù)量變動EDA是芯片設計與生產(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。主要包括擴散、薄膜生長、光刻、刻蝕、離子注入、拋光等工序，對應設備主要有擴散爐、氧化爐、CVD/PVD設備、清洗設備、光刻機、刻蝕系統(tǒng)、離子注入機、拋光機等。作為半導體生產(chǎn)流程的直接生產(chǎn)，晶圓加工步驟眾多，設備要求極高，雖然國內(nèi)具備完整生產(chǎn)能力，受限于高端設備和技術封鎖，高端產(chǎn)品仍未突破，其中光刻、離子注入和拋光(拋光墊)等工藝設備國內(nèi)尚未突破。晶圓廠半導體制造流程及相關半導體設備示意圖根據(jù)摩爾定律，約18月集成電路晶體管數(shù)量將增加一倍，技術持續(xù)發(fā)展下集成電路線寬不斷縮小，集成電路的設備投資呈指數(shù)級上升趨勢。根據(jù)IBS統(tǒng)計，5nm產(chǎn)線的設備投資高達數(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)，臺積電預計2022年下半年呈現(xiàn)量產(chǎn)，隨著技術持續(xù)靠近硅基物理極限，未來技術方向或是“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10%以上，隨著國內(nèi)技術停滯疊加全球晶圓制程技術難度持續(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，受限于設備及材料等相關因素影響疊加技術封鎖，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)進度在尖端制程領域，技術持續(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制程的需求，但受限于美國實體名單，無法獲取EUV光刻機，先進制程無法突破，雖然目前憑借成熟制程需求持續(xù)擴張占比全球第五，但先進制程仍是中國芯片崛起的關鍵。2020-2021年臺積電晶圓產(chǎn)品線寬結構占比資料來源：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體產(chǎn)品最為目前中芯國際技術產(chǎn)品包括0.35微米到14納米不同技術節(jié)點的晶圓代工產(chǎn)品，實際生產(chǎn)應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，但高端材料及設備嚴重依賴進口，如光刻機等嚴重依賴阿斯麥DUV,完全國產(chǎn)化任重道遠；華虹半導體整體發(fā)展較晚，目前產(chǎn)品中最先進制程55/65nm占比9.7%，差距較大。2021年中芯國際晶圓制程結構占比2021年華虹半導體晶圓制程結構占比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，先進封裝技術成為主要推力。半導體封測處于半導體制造產(chǎn)業(yè)鏈下游，目前國內(nèi)龍頭半導體封測公司發(fā)展勢頭迅猛，業(yè)務覆蓋廣泛，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施基地大多設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分為具體工藝，不同具體工藝都需要不同的半導體設備以滿足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、設備等的要求遠低于IC制造。產(chǎn)業(yè)鏈橫向?qū)Ρ瓤捶鉁y為我國在半導體行業(yè)中全球市場份額較高。封測工序主要設備國內(nèi)封測產(chǎn)業(yè)已進入世界第一梯隊。封測的技術含量相對較低，國內(nèi)企業(yè)最早以此為切入點進入集成電路產(chǎn)業(yè)，近年來，國內(nèi)封測企業(yè)通過外延式擴張獲得了良好的產(chǎn)業(yè)競爭力，技術實力和銷售規(guī)模已進入世界第一梯隊。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)半導體制造工藝的能力，在可接受的成本條件下改善工藝技術，以生產(chǎn)高級程度的大規(guī)模集成電路芯片。為達到此目標，半導體產(chǎn)業(yè)已變成高度標準化的，大多數(shù)制造商使用相似的制造工藝和設備。開發(fā)市場成功的關鍵是公司在合適的時間推出合適的產(chǎn)品的能力。關鍵尺寸從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，高端需求擴張5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能汽車等新興領域的蓬勃發(fā)展，為集成電路的需求帶來增量空間。先進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)流程步驟遠遠大于過去的成熟制程，由于技術難度與復雜度增加，集成電路單價進一步升高。不同于一般消費級應用，車規(guī)芯片上車認證難度大、認證流程長。芯片進入車輛領域，必須抗干擾能力強，適應高溫、潮濕、振動和電磁輻射等各種復雜工作環(huán)境。車規(guī)級芯片要求和標準較高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《芯片與科學法案》，直接補貼和激勵美國的半導體產(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體產(chǎn)業(yè)，并預計未來撥款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成威脅的特定國家擴建或新建某些先進半導體的新產(chǎn)能。從目的來看，美國一邊試圖通過投資補貼吸引半導體企業(yè)在美國本土設廠，同時又試圖通過限制補貼資格來阻止半導體企業(yè)在中國增產(chǎn)。從過往制裁來看，美國設立“實體名單”將我國集成電路