半導(dǎo)體行業(yè)專題報(bào)告-半導(dǎo)體自主可控需求緊迫國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈大發(fā)展

半導(dǎo)體行業(yè)專題報(bào)告：半導(dǎo)體自主可控需求緊迫，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈大發(fā)展1.供應(yīng)鏈安全可控訴求再凸顯，半導(dǎo)體“卡脖子”環(huán)節(jié)踏浪前行1.1半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略地位提升，各國前所未有高度重視主要國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)扶持政策大力推進(jìn)。半導(dǎo)體作為科技產(chǎn)業(yè)底層技術(shù)、其重要性、戰(zhàn)略性不言而喻，半導(dǎo)體供應(yīng)鏈全球化、分工化的特征也使得它在當(dāng)前國際環(huán)境中扮演多重角色。俄烏沖突再次體現(xiàn)出現(xiàn)代化戰(zhàn)爭已不再是單純的軍事戰(zhàn)爭，是科技、經(jīng)濟(jì)等多方面的角逐，以半導(dǎo)體為首的電子產(chǎn)業(yè)成為各個(gè)國家針鋒相對、寸步不讓的又一新戰(zhàn)場，以俄烏沖突、新冠疫情、中美貿(mào)易戰(zhàn)等為代表的“黑天鵝”事件或?qū)⒅厮馨雽?dǎo)體供應(yīng)鏈體系。此背景下，世界各國將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上升到國家安全戰(zhàn)略層面，中、美、歐、日、韓等紛紛出臺大量相關(guān)政策支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。半導(dǎo)體供應(yīng)鏈步入全球化新常態(tài)。半導(dǎo)體作為高精尖產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)鏈條極長、復(fù)雜性極高，因而高度依賴全球供應(yīng)鏈，各國發(fā)揮所長，形成分工合作模式。然而在地緣政治新常態(tài)下，企業(yè)重構(gòu)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，給本土供應(yīng)商更多機(jī)會，從而推動(dòng)本國產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，也是當(dāng)前的一個(gè)重要趨勢。中國作為全球第一大半導(dǎo)體消費(fèi)國，擁有龐大的消費(fèi)市場和完善的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)，在迫切的終端需求以及復(fù)雜的國際形勢推動(dòng)下，本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的投入力度持續(xù)增強(qiáng)，國產(chǎn)替代未來可期。1.2短期擾動(dòng)下半導(dǎo)體國產(chǎn)替代長邏輯強(qiáng)化烏克蘭是全球半導(dǎo)體特種氣體主要供應(yīng)地。電子特氣主要用于硅片制造、氧化、光刻、氣相沉積、蝕刻、離子注入等工藝環(huán)節(jié)，所需種類超50種。烏克蘭氖氣產(chǎn)量占據(jù)全球70%左右，同時(shí)也是氬、氪、氙等半導(dǎo)體氣體原材料的重要供應(yīng)國。據(jù)TECHCET數(shù)據(jù)顯示，全球約45%-54%的半導(dǎo)體級氖氣由烏克蘭Ingas和Cryoin兩家公司供應(yīng)，美國所需的氖氣供應(yīng)幾乎全部來源于烏克蘭。俄羅斯是主要的鈀供應(yīng)商，滿足全球約33%的需求。鈀用于傳感器和新興存儲器(MRAM)制造，并用作某些封裝技術(shù)的電鍍材料。短期看，俄烏沖突或?qū)Π雽?dǎo)體特種氣體供應(yīng)帶來一定的影響，整體而言，考慮到1）所有特種氣體占半導(dǎo)體制造封測總材料成本較低，約5%-6%，氖氣占比遠(yuǎn)小于這個(gè)數(shù)字，因而價(jià)格波動(dòng)可被下游制造廠商消化；2）下游制造商原材料儲備漸趨豐富，通過多元供應(yīng)抵御不確定性，已有多家廠商表示其惰性氣體供應(yīng)鏈處于合理狀態(tài)，我們認(rèn)為俄烏沖突單一事件給半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈帶來的邊際影響整體可控。長期來看，地緣政治不確定性升級，半導(dǎo)體供應(yīng)鏈自主可控戰(zhàn)略意義凸顯。俄烏沖突爆發(fā)后，美國、歐盟、日本相繼對俄羅斯實(shí)施嚴(yán)厲制裁措施，包括半導(dǎo)體在內(nèi)的多項(xiàng)高科技產(chǎn)品受到了嚴(yán)格出口管控，隨后英特爾、AMD、臺積電等芯片巨頭回應(yīng)稱將遵守新出口管制措施，對俄斷供。從中長期看，以半導(dǎo)體為核心的電子產(chǎn)業(yè)是中國產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵，也是過去數(shù)年時(shí)間中美貿(mào)易摩擦的焦點(diǎn)，各國對俄的制裁凸顯了掌握電子產(chǎn)業(yè)鏈自主權(quán)的緊迫性，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體底層技術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域安全可控迫在眉睫。1.3半導(dǎo)體自主可控訴求再凸顯，“卡脖子”環(huán)節(jié)踏浪前行半導(dǎo)體國產(chǎn)化踏浪前行，“卡脖子”環(huán)節(jié)成長屬性凸顯。近年來新應(yīng)用、新技術(shù)驅(qū)動(dòng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速成長，與此同時(shí)，在政策以及資本的協(xié)同助力下，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已取得長足的進(jìn)步，根據(jù)ICinsights數(shù)據(jù)，20年國內(nèi)IC需求規(guī)模1430億美元，供給規(guī)模227億美元，自給率約16%，較19年提升1.2pct，預(yù)計(jì)25年有望達(dá)到近20%。整體來看，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍存在廣闊的國產(chǎn)替代空間，尤其設(shè)備、材料、EDA、高端芯片設(shè)計(jì)仍為主要卡脖子環(huán)節(jié)。我們認(rèn)為，在當(dāng)前地緣政治不確定性升級的背景下，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成長屬性凸顯，設(shè)計(jì)企業(yè)的崛起將拉動(dòng)配套制造、封測需求，推動(dòng)相關(guān)廠商積極擴(kuò)產(chǎn)，并積極導(dǎo)入國產(chǎn)設(shè)備、材料，國內(nèi)EDA、設(shè)備、材料等上游“卡脖子”環(huán)節(jié)有望迎來黃金發(fā)展時(shí)期。1.3.1EDA：國內(nèi)EDA企業(yè)相繼上市，國產(chǎn)化由點(diǎn)向面突破EDA（ElectronicDesignAutomation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）是指利用計(jì)算機(jī)軟件完成大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證等流程的設(shè)計(jì)方式，融合了圖形學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、微電子學(xué)，拓?fù)溥壿媽W(xué)、材料學(xué)及人工智能等技術(shù)。對于如今上億乃至上百億晶體管規(guī)模的芯片，設(shè)計(jì)規(guī)模越來越大，制造工藝越來越復(fù)雜，必須依靠EDA工具完成電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、版圖驗(yàn)證、性能分析等工作，降低設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)周期。EDA軟件作為集成電路領(lǐng)域的上游基礎(chǔ)工具，貫穿于集成電路設(shè)計(jì)、制造、封測等環(huán)節(jié)，是集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略基礎(chǔ)支柱之一。EDA行業(yè)競爭格局高度集中，主要由Cadence、Synopsys和西門子

EDA（原美國MentorGraphics，被德國西門子收購）三家美國公司壟斷，2020年占據(jù)78%份額。華大九天與其他幾家企業(yè)，憑借部分領(lǐng)域的全流程工具或在局部領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，位列全球EDA行業(yè)的第二梯隊(duì)，合計(jì)份額約15%。第三梯隊(duì)的企業(yè)主要聚焦于某些特定領(lǐng)域或用途的點(diǎn)工具，整體規(guī)模和產(chǎn)品完整度與前兩大梯隊(duì)的企業(yè)存在明顯的差距，僅占全球市場7%份額。國內(nèi)廠商市場競爭力弱，20年全球市場份額占比合計(jì)僅1.6%，國內(nèi)EDA軟件自給率也僅11.5%。目前，國內(nèi)EDA廠商與海外領(lǐng)先廠商的差距主要體現(xiàn)在：1）產(chǎn)品布局尚不完善，未形成生態(tài)：EDA工具眾多，且不同環(huán)節(jié)的輸入輸出格式有所差別，軟件之間的兼容性和拓展性是Fabless客戶必須考慮的問題。因此客戶往往會選擇一家廠商提供自己需要的全部工具，而國內(nèi)廠商目前以點(diǎn)工具為主。2）技術(shù)、工藝更新存在時(shí)滯：EDA公司需要借助晶圓廠積累的大量測試數(shù)據(jù)探索物理效應(yīng)和工藝實(shí)施細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確和高精度模型化。但目前國內(nèi)廠商在先進(jìn)制程的技術(shù)較薄弱，導(dǎo)致本土EDA公司與先進(jìn)工藝的結(jié)合較薄弱，限制了國內(nèi)EDA廠商在中高端市場的競爭力。3）其他諸如與領(lǐng)先設(shè)計(jì)公司、晶圓廠的信任壁壘待突破；研發(fā)團(tuán)隊(duì)及人才儲備等方面。國產(chǎn)化由點(diǎn)向面突破。近年來伴隨國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)也涌現(xiàn)了華大九天、概倫電子、廣立微等一批在部分細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)一定市場份額的EDA企業(yè)。其中華大九天致力于提供模擬電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)的本土EDA企業(yè)，已成為國內(nèi)規(guī)模大、產(chǎn)品線完整、綜合技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的EDA企業(yè)；概倫電子是具備國際競爭力的大規(guī)模高精度集成電路仿真、高端半導(dǎo)體器件建模、半導(dǎo)體參數(shù)測試解決方案廠商，圍繞設(shè)計(jì)-工藝協(xié)同優(yōu)化（DTCO）方法學(xué)，自研相關(guān)EDA核心技術(shù)，可有效支撐7nm/5nm/3nm等先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)下的大規(guī)模復(fù)雜集成電路的設(shè)計(jì)和制造。廣立微屬于制造類EDA企業(yè)，主要針對Foundry廠商的測試芯片設(shè)計(jì)，依托EDA軟件、電路IP、WAT測試設(shè)備三大主業(yè)專注于芯片成品率提升和電性測試快速監(jiān)控技術(shù)。EDA企業(yè)陸續(xù)融資上市，借助資本力量加速發(fā)展。2019年芯和半導(dǎo)體完成C輪融資；2021年，概倫電子

IPO上市，華大九天、廣立微

IPO受理，國微思爾芯科創(chuàng)板IPO也進(jìn)入倒計(jì)時(shí),EDA企業(yè)有望借助資本力量賦能技術(shù)。當(dāng)前我國EDA國產(chǎn)化率與我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模及整體近20%的國產(chǎn)化率高度不匹配，下游終端的高景氣以及我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在設(shè)計(jì)、制造、封測等環(huán)節(jié)的快速、持續(xù)性發(fā)展將為本土EDA企業(yè)崛起提供土壤，國產(chǎn)化有望實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)向面的突破。1.3.2設(shè)備：下游大幅擴(kuò)產(chǎn)，國產(chǎn)化率提升可期IC制造設(shè)備占半導(dǎo)體設(shè)備比例達(dá)80%，光刻、刻蝕和沉積設(shè)備為主要組成部分。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，目前供應(yīng)的半導(dǎo)體設(shè)備主要為IC制造設(shè)備，其占半導(dǎo)體設(shè)備的比重約為80%；在這些IC制造設(shè)備中，以光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和薄膜沉積設(shè)備為主，據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，當(dāng)前這三類半導(dǎo)體設(shè)備分別約占半導(dǎo)體設(shè)備的24%、20%和20%。中國大陸占據(jù)全球半導(dǎo)體設(shè)備市場約四分之一，技術(shù)仍處于追趕狀態(tài)。中國大陸的半導(dǎo)體設(shè)備需求量大，2019年中國大陸的半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模占全球22%，僅次于中國臺灣。中國大陸在市場需求占據(jù)很大份額的同時(shí)，半導(dǎo)體設(shè)備自給率較低，技術(shù)仍處于追趕狀態(tài)，先進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)仍由美歐日等國主導(dǎo)。其中美國的等離子刻蝕設(shè)備、離子注入機(jī)、薄膜沉積設(shè)備、檢測設(shè)備、測試設(shè)備、表面處理設(shè)備等設(shè)備的制造技術(shù)位于世界前列；荷蘭則是憑借ASML的高端光刻機(jī)在全球處于領(lǐng)先地位；在刻蝕設(shè)備、晶圓清洗設(shè)備、涂膠顯影設(shè)備等方面，日本同樣極具競爭優(yōu)勢。根據(jù)中國本土主要晶圓廠設(shè)備采購情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國去膠設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，刻蝕、清洗、PVD等設(shè)備國產(chǎn)化率也有10%-20%?？涛g設(shè)備方面，中微公司介質(zhì)刻蝕已經(jīng)進(jìn)入臺積電

7nm/5nm產(chǎn)線，是唯一一家進(jìn)入臺積電產(chǎn)線的國產(chǎn)刻蝕設(shè)備生產(chǎn)商；北方華創(chuàng)在ICP刻蝕領(lǐng)域優(yōu)勢顯著，已量產(chǎn)28nm制程以上的刻蝕設(shè)備，同時(shí)已經(jīng)突破14nm技術(shù)，并進(jìn)入中芯國際

14nm產(chǎn)線驗(yàn)證階段。清洗設(shè)備方面，盛美上海引領(lǐng)國產(chǎn)替代，19年全球市占率2%，在國內(nèi)企業(yè)采購份額中占比超20%。薄膜沉積設(shè)備方面，國內(nèi)廠商錯(cuò)位發(fā)展，拓荊科技引領(lǐng)PECVD國產(chǎn)化，北方華創(chuàng)PVD優(yōu)勢顯著，中微公司的MOCVD設(shè)備份額全球前三，共同受益國產(chǎn)化率提升。當(dāng)前光刻、涂膠顯影設(shè)備國產(chǎn)化率接近0，上海微電子、芯源微分別為國內(nèi)目前唯一供應(yīng)商。整體來看，在刻蝕、薄膜沉積、清洗設(shè)備等領(lǐng)域，國內(nèi)廠商已實(shí)現(xiàn)“零的突破”，步入業(yè)績放量、加速成長階段。涂膠顯影、光刻領(lǐng)域也有望實(shí)現(xiàn)“從0到1”的突破。下游制造廠商大幅擴(kuò)產(chǎn)，積極導(dǎo)入國產(chǎn)設(shè)備，國產(chǎn)化率提升可期。當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國內(nèi)廠商積極擴(kuò)產(chǎn)，SEMI數(shù)據(jù)顯示，全球半導(dǎo)體制造商在2021年建設(shè)了19座全新晶圓廠，2022年將另外建設(shè)10座晶圓廠，其中中國大陸、中國臺灣地區(qū)各有8座晶圓廠建設(shè)項(xiàng)目，領(lǐng)先其他地區(qū)。下游制造廠商的大幅擴(kuò)產(chǎn)也為上游設(shè)備國產(chǎn)化提供土壤，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，21年前三季度全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額達(dá)752億美元，已超越2020年全年設(shè)備銷售，同比提升46%；其中中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額占比達(dá)到29%，占比呈持續(xù)提升之勢。1.3.3材料：國產(chǎn)替代尚處早期，未來空間廣闊半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)所需用到的材料大概可分為以下8類，其中硅片在材料成本占比最大，達(dá)33%，其次為電子特氣、光掩膜版、光刻膠、拋光材料等。整體來看，我國半導(dǎo)體材料能力較為薄弱，硅片作為主要材料國產(chǎn)化率約20%，大尺寸硅片國產(chǎn)化率仍處低位，ArF光刻膠僅南大光電通過客戶驗(yàn)證，EUV光刻膠暫無國內(nèi)廠商可量產(chǎn)，其他如拋光材料、濕電子化學(xué)品等國產(chǎn)化率也較低，國產(chǎn)替代空間廣闊。國內(nèi)具備12英寸大硅片生產(chǎn)能力，大尺寸硅片國產(chǎn)替代空間廣闊。硅片產(chǎn)業(yè)壁壘高，市場具有一定的壟斷性。同時(shí)國內(nèi)企業(yè)進(jìn)入時(shí)間較晚，國外企業(yè)占據(jù)了大部分市場份額，據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2020年全球前五大半導(dǎo)體硅片廠商均為國外企業(yè)，合計(jì)占據(jù)全球87%的市場份額。國內(nèi)大硅片產(chǎn)業(yè)布局晚，目前僅立昂微、滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份等少數(shù)廠商實(shí)現(xiàn)了12英寸硅片的量產(chǎn)。預(yù)計(jì)未來隨著國內(nèi)12英寸硅片產(chǎn)能的提升，硅片環(huán)節(jié)對外依賴度將逐步降低。光刻膠：整體受制于人，國內(nèi)以低端產(chǎn)品量產(chǎn)為主。目前全球半導(dǎo)體光刻膠市場主要被日本和美國企業(yè)瓜分。在g/i線光刻膠領(lǐng)域，19年日本和美國企業(yè)合計(jì)市占率超8成；在KrF光刻膠方面，日本企業(yè)占主導(dǎo)地位，美國杜邦占11%份額；在ArF光刻膠方面，日本企業(yè)仍占主導(dǎo)地位；EUV光刻膠則主要由日本JSR及TOK提供。國內(nèi)廠商在技術(shù)積累、產(chǎn)能建設(shè)等方面存在差距，僅在g/i線、KrF光刻膠領(lǐng)域有少數(shù)廠商具備量產(chǎn)能力，南大光電為國內(nèi)首家突破高端ArF光刻膠的企業(yè)，目前已通過兩家客戶認(rèn)證，年產(chǎn)能25噸。電子特氣：國產(chǎn)化步伐加快，部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)替代。在全球市場，空氣化工、林德集團(tuán)、液化空氣和大陽日酸等四大國外公司控制著全球90%以上的市場份額，國內(nèi)供給格局與全球相似，形成寡頭壟斷的局面，18年國內(nèi)氣體公司整體份額12%。中國的特種氣體行業(yè)經(jīng)過30年的發(fā)展和沉淀，國產(chǎn)化具備了客觀條件，已有華特股份、南大光電等多家特氣公司實(shí)現(xiàn)了部分產(chǎn)品進(jìn)口替代，例如，華特自主研發(fā)的Ar/F/Ne等4種混合氣于2017年得到全球最大光刻機(jī)制造廠商ASML的認(rèn)證，Ar/Ne/Xe于2020年也得到全球主要光刻機(jī)光源制造廠商Gigaphoton認(rèn)證通過，具備替代進(jìn)口能力。光掩膜版領(lǐng)域，除英特爾、三星、臺積電三家全球最先進(jìn)的晶圓制造廠所用的掩膜版自供外，其它的掩膜版主要被美國Photronics、日本DNP以及日本Toppan三家公司所壟斷。我國掩膜版制造主要集中在少數(shù)企業(yè)和科研院所，如無錫華潤、無錫中微等少數(shù)企業(yè)能制造0.13μm以上StepperMask，在HTM(半透膜)、GTM(灰階掩膜版)、PSM(先進(jìn)相移掩膜)等掩膜版領(lǐng)域，我國主要依賴進(jìn)口。拋光材料領(lǐng)域，全球拋光液和拋光墊市場長期被美國和日本企業(yè)壟斷；在國內(nèi)，安集科技已打破拋光液的進(jìn)口依賴局面，2018年拋光液全球市占率2%，鼎龍股份的拋光墊產(chǎn)品也在持續(xù)開拓市場。濕電子化學(xué)品及靶材領(lǐng)域，國內(nèi)具備一定供應(yīng)能力，但國產(chǎn)化率仍待提升。19年我國超凈高純化學(xué)品35%由歐美廠商提供，9%由中國大陸廠商提供，主要為晶瑞電材、中巨芯科技、安集科技。靶材方面，目前國內(nèi)江豐電子已可量產(chǎn)用于90-7nm半導(dǎo)體芯片的鉭、銅、鈦、鋁靶材，有研新材亦具備半導(dǎo)體靶材提供能力。整體來看，我國尚處半導(dǎo)體材料發(fā)展尚處初期，國產(chǎn)替代迫在眉睫。1.3.4設(shè)計(jì)：細(xì)分領(lǐng)域突破，高端芯片國產(chǎn)替代任重道遠(yuǎn)在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)已在部分細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從成長到引領(lǐng)的跨越。內(nèi)存接口芯片領(lǐng)域，瀾起科技在市場占有主要份額，發(fā)明的DDR4全緩沖“1+9”架構(gòu)被JEDEC國際標(biāo)準(zhǔn)采納，DDR5內(nèi)存緩存芯片已批量出貨。AIOT芯片領(lǐng)域，晶晨股份領(lǐng)先的12