策略专题：从全球产业链角度，看中国半导体芯片产业国产化投资框架和机遇

策略专题 / 从全球产业链角度，看中国半导体芯片产业国产化投资框架和机遇 挖掘价值投资成长 / 2022年11月22日 【策略观点】 人类社会进入第四次工业革命以来，工业和生活中的信息量呈指数型递增，如人工智能应用程序的训练数据正在爆炸式增长，半导体芯片计算力将成为21世纪大国博弈的核心技术基础。 俄乌冲突爆发后，半导体领域AMD、INTEL、台积电相继宣布对俄断供。2022年 10月7日美国商务部工业和安全局限制中国购买和制造高端芯片的能力。这一系列海外事件的冲击，给我国未来芯片国产化进程带来必要性。 10nm以下成为逻辑芯片护城河，据BCG和SIA联合报告，2019年中国台湾占据92%，韩国占据其余8%。中国需要在10nm以下先进制程进行技术突破，才能打造整个半导体产业进步的核心支柱。 芯片设计环节面临海外垄断依然是未来最需要突破的短板方向。根据Frost&Sullivan、MercuryResearch等统计数据，国内EDA和IP自给率分别约为10%和5%。个人电脑和服务器的CPU国产化率低于1%，高性能逻辑芯片短板制约严重。FPGA和DSP芯片国产率低于5%，智能终端基带芯片持续被海外压制，国产化率低于10%。存储设备中的DRAM和NAND国产化率仅约1%和2%。 半导体设备国产化率大致分为三个梯队有望阶梯提升：根据中商产业研究院数据，第一梯队大部分实现国产化，主要为去胶设备，国产化率在50%以上；第二个梯队技术上已取得突破国产化率快速增长，主要包括单品炉、清洗设备、刻蚀设备、PVD/CVD设备、氧化扩散设备、CMP设备、分选机等，国产化率在10-20%左右的水平；第三梯队尚未打破行业壁垒，主要包括光刻设备、离子注入设备、量测设备、涂胶显影设备等，国产化率大多在个位数水平。 中国半导体材料的整体国产化率仍较低，中高端领域受限于技术卡脖子：综合头豹研究院、前瞻产业研究院及公司公告数据，硅片、电子气体引线框架等国产化率突破30%，湿电子化学品、CMP、靶材等突破20%，而光刻胶、掩模版、封装基板等领域不足10%。 2022年地缘政治冲突升级叠加全球加息，带来全球半导体产业由牛转熊。中国半导体行业估值已经回调至2019年初，长期投资价值已经凸显，深入布局半导体芯片产业链恰逢其时。 【风险提示】 俄乌冲突加剧超预期风险:俄乌冲突全面扩大化可能会导致半导体产业链断裂和贸易中断； 美国对华半导体政策加剧风险:美国对华半导体政策如果进一步升级，可能使中国长期在14nm以下制程开发受到瓶颈； 台海局势升级对于晶圆制造冲击风险：台海局势升级可能使得台积电产能进一步迁移至美国； 全球半导体技术突破不及预期风险：半导体3nm以下技术难以突破也带来产业发展放缓风险。 东方财富证券研究所 证券分析师：曲一平 证书编号：S1160522060001 联系人：陈然 电话：18811464006 联系人：夏嘉鑫 电话：021-23586316 联系人：刘琦 电话：18722289914 相关研究 《策略专题：从十倍股和渗透率角度，复盘19-21新能源牛市和 13-15互联网牛市异同》 2022.9.19 《策略专题：大国重器专题无人机产业链打造国防军工新一极》 2022.8.24 《钙钛矿电池：“黑科技”见曙光》 2022.8.15 《行业联合专题：全球锂资源十年周期全面复盘和未来展望》 2022.7.25 《从俄乌冲突对A股军工产业链带来四大技术升级启示》 2022.07.08 策略研究 策略专题 证券研究报告 2017 正文目录 1.全球半导体复盘和中国芯片国产化需求10 1.1总论--中国芯片历史和未来10 1.2全球半导体业发展回顾11 1.2.140-60年代建立理论和制造基础11 1.2.21970-2000年代全面爆发应用12 1.2.321世纪至今的全球半导体格局：分工与协作13 1.2.4回顾70-90年代日、韩、中国台湾半导体发展史15 1.3摩尔定律的瓶颈与突破16 1.3.1摩尔定律的诞生16 1.3.2摩尔定律破局方式:FinFET或GAA17 1.4中国半导体过往发展全面回顾18 1.4.1中国半导体产业开拓篇：1956-1978曾居于世界第一阵营18 1.4.2调整发展篇：1978-1999重新进行引进战略19 1.4.3全面发展期：2000到2014加大国家支持19 1.4.4快速发展期：自2014年至今全力加速追赶20 1.5从全球视角看中国半导体产业未来国产化方向21 1.5.1全球半导体供应链结构总览21 1.5.2中国在全球供应链中仍然是不可替代的22 1.5.3加强半导体研发投入的必要性23 1.5.4未来中国半导体国产化突破之必要性23 1.5.5未来中国半导体国产化突破要点启示之晶圆24 1.5.6未来中国半导体国产化突破要点启示之设计24 1.5.7未来中国半导体国产化突破要点启示之设备25 1.5.8未来中国半导体国产化突破要点启示之材料26 2.芯片设计的灵魂-EDA和IP工具26 2.1EDA全球市场回顾26 2.1.1全球EDA：美国需求最大，亚太地区增长最快27 2.1.2全球EDA：SIP产品应用最广，IC产品需求增长最快28 2.1.3全球EDA：三大巨头占据全球EDA60%以上的市场28 2.2EDA国产化上市公司举例：华大九天、广立微29 2.2.1华大九天：发力全流程EDA工具29 2.2.2广立微：发力EDA软件与晶圆级电性测试设备30 2.3半导体IP工具：西方占据主导的世界32 2.3.1半导体IP的介绍32 2.3.2半导体IP的全球参与者格局33 2.3.3芯原股份：国产半导体IP领军者35 3.IC设计：半导体芯片的顶层架构和灵魂36 3.1CPU：半导体电路的“大脑”36 3.1.1Intel领先优势明显，国产化处于起步期39 3.1.2移动端：鲲鹏/飞腾处理器解决“卡脖子”难题39 3.1.3海光信息：兼容x86指令集，产品生态良好41 3.1.4龙芯中科：CPU自主引领者42 3.2GPU：技术复杂，国产化道阻且长43 3.2.1全球GPU市场寡头垄断44 3.2.2景嘉微：国产GPU领军企业45 3.3AI芯片：人工智能的算法需求的支柱45 3.3.1寒武纪：国产AI芯片核心领军者47 3.4存储芯片：市场规模最大的子行业49 3.3.1存储芯片市场规模大，集中度较高49 2017 3.3.2兆易创新：存储芯片国产化龙头50 3.3.3东芯股份：聚焦中小容量芯片设计51 3.5模拟芯片：应用领域广泛，国产化多点开花52 3.4.1国内模拟芯片产业54 3.4.2圣邦股份：专注模拟芯片55 4.半导体设备：半导体制造的“锻铁炉”56 4.1半导体设备是半导体芯片制造和现代电子信息产业的基石56 4.1.1半导体设备技术壁垒带来高集中度58 4.1.2国内半导体设备多点开花，国产化方兴未艾59 4.1.3半导体市场扩产叠加国产化率提升，国内设备行业规模加速扩张60 4.2光刻机：皇冠上的明珠，各国尖端技术的结晶61 4.2.1光刻技术壁垒极高62 4.2.1光刻技术演变：从UV到EUV63 4.2.3光刻机设备市场规模2027年有望达到19亿美元，ASML垄断高端市场 .................................................................................................................................65 4.2.4上海微电子：国内光刻机星星之火66 4.3刻蚀机：技术弯道超车重要突破口67 4.3.1干法刻蚀为当前主流，其中以等离子体干法80刻蚀为主导68 4.3.2NAND闪存已进入3D时代，刻蚀工艺精益求精69 4.3.3刻蚀机市场规模稳步增长，海外巨头处于垄断地位69 4.3.4中微公司：刻蚀设备技术国内领先71 4.3.5北方华创：国内半导体设备“航空母舰”71 4.4镀膜设备：技术壁垒偏弱，价值较高，国产化具备性价比72 4.4.1镀膜设备市场五年有望“翻一番”，PECVD成主流74 4.4.2镀膜设备竞争格局：应用材料优势明显74 4.4.3国内镀膜设备市场广阔75 4.4.4拓荆科技：原有产品验证顺利，新产品持续导入76 4.5检测设备：晶圆制造流程重要保障76 4.5.1全球和国内半导体检测设备市场高增长，中国市场增速领先78 4.5.2国外设备巨头垄断市场，国产化率偏低78 4.5.3长川科技：测试机有望成为业绩增长的“主力军”79 4.5.4华峰测控：注重创新，业绩确定性增长79 4.6清洗设备：保障芯片的良率及性能80 4.6.1清洗工艺以湿法清洗为主，辅助以干法清洗81 4.6.2DNS占据清洗设备主要市场，国产化稳步推进82 4.6.3盛美半导体：清洗设备奋起直追82 4.7离子注入设备：不可或缺的掺杂技术83 4.7.1离子注入设备产业景气度回升可期，美国企业形成垄断84 4.7.2万业企业：收购上海凯世通，进军离子注入行业85 5半导体材料：打造甲胄的钢铁86 5.1半导体材料为芯片制造提供底层支撑86 5.1.1全球&中国半导体材料市场高速增长87 5.1.2我国半导体材料集中于后端封装材料，晶圆制造材料占比较低。87 5.1.3晶圆制造材料：晶圆厂扩产叠加下游强劲需求，空间广阔88 5.1.4封装材料：芯片出厂的成功保证89 5.1.5德邦科技：业绩高速增长，深耕电子封装材料领域90 5.2半导体硅片：需求高企，国产替代加速91 5.2.1半导体材料基石，国产替代空间辽阔91 5.2.2市场主要由国外厂商主导，呈高度垄断竞争格局，国产替代加速92 5.2.3沪硅产业：国内半导体硅片龙头94 5.3电子气体：进口依赖严重，逐步走向高端化95 5.3.1半导体制造的“血液”和“粮食”95 2017 5.3.2电子特气市场持续高增长，我国增速显著高于全球增速96 5.3.3南大光电：打破国外垄断，跻身世界前列97 5.4光刻胶：高壁垒高盈利，国产空间广阔98 5.4.1高技术壁垒材料，由ｇ线至EUV98 5.4.2市场空间广阔，国内自给仍不足，有进口替代趋势99 5.4.3华懋科技：全面布局光刻胶，技术工艺不断突破101 5.5掩膜版：美日厂商占主流，国内厂商逐步缩小差距102 5.5.1掩膜版应用广泛，精度趋向精细化102 5.5.2美日垄断，国产能力较为薄弱103 5.5.3清溢光电：国内规模最大独立第三方掩膜版厂商104 5.6湿电子化学品：稳健发展，国产替代进行中104 5.6.1国内湿电子化学品应用集中于显示面板和光伏产业。104 5.6.2欧美日企业掌握绝对优势106 5.6.3江化微：国内湿电子化学品品类最齐全、配套能力最强之一107 5.7CMP材料：海外企业主导，国产替代加速推进108 5.7.1以抛光液和抛光垫为主，CMP步骤(循环次数)逐渐增加108 5.7.2国内企业已实现部分产品量产，成功打破海外垄断109 5.7.3安集科技：国产CMP抛光液龙头110 5.7.4鼎龙股份：CMP抛光垫中国唯一本土供应商111 5.8靶材：半导体制造关键材料，国产化加速中113 5.8.1溅射靶材面临新挑战113 5.8.2美日垄断，江丰电子、有研新材持续发力113 5.8.3江丰电子：高纯溅射靶材技术领先，具备国际竞争力。114 5.9封装基板：半导体时代，加速技术演变115 5.9.1高壁垒、高市场集中度、高速发展115 5.9.2兴森科技：国内高端封装基板领跑者，FC-BGA封装基板持续发力117 5.10引线框架：高强高导型逐步成为主流118 5.11键合丝：键合铜丝市占率逐步扩大119 5.11.1需求持续增长，本土厂商产品相对单一或低端119 5.11.2康强电子：中国半导体封装材料领军企业12