2023集成电路行业发展简析报告

集成电路 行业简析报告 版权归属上海嘉世营销咨询有限公司商业合作/内容转载/更多报告 01.集成电路是新兴产业的核心支撑 •集成电路（IC）是采用一系列特定的加工工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管等有源器件，以及电阻、电容和电感等 无源器件，通过电路互连制作在一小块或 逻辑IC(32%) 通用芯片专用芯片 FPGA等 易失性存储(RAM) CPU、GPU、DSP、TPU、DPU、NPU、BPU、DCU.... ASIC(AP、BP、CP、SoC)... SRAMDRAM 几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个外壳内，成为具有所需电路功能 存储器(21%) 非易失性存储(ROM) MRAM、RRAM等 FLASH NORFLASHNANDFIASH SLC MICTLC3DNAND 的微型电子器件或部件。 EEPROM、PROM、EPROM等… •根据WSTS对半导体的分类，包括分立器件、光电器件、传感器、集成电路（IC）四大类产品。 •集成电路作为新兴产业的核心支撑，正在重塑世界竞争格局。当前，全球集成电路产业进入重大调整变革期，维护好、保障 导 好产业链供应链安全稳定，已成为共同挑半 集成电路(82%) 模拟IC(15%) 微处理器(13%) 信号链类 电源管理类 MPU、MCU... 放大器/比较器数据转换器接口芯片 时钟/定时芯片模拟开关等电源驱动IC 充电/电池管理IC交直流转换 过压保护电路等 运算放大器、音频放大器等 A/D、D/A等 产 战和重大课题。体 品 半导体产品分类及 光电器件(8%) 分立器件(7%) 光导电器件光伏打器件 半导体发光器件半导体受光器件 二极管三极管功率器件被动元件 光敏电阻、光电二极管、光电三极管等光伏电池、光电检测器件、光电控制器件等 发光二极管(LED)、半导体激光器等光电晶体管、光电倍增管等 功事二极管功率晶体管晶闸管等 电阻、电容、电感等 BJT、JFET、MOSFET、IGBT等 价值量示意图 传感器(4%) 温度、压力、磁场、气体、离子、生物、声音、射线等各类信号传感器 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 02.集成电路占据半导体产业八成以上的份额 •集成电路产业链包括设计、制造、封装测试、材料和设备五大环节。IC设计处于产业链上游，IC制造为中游环节，封装测试为下游环节。 •材料与设备是集成电路产业的重要支撑，EDA与IP工具作为IC设计的软件工具，是集成电路产业的基石。 •集成电路是半导体产品最主要的门类，占据了83.9%以上的份额，所以行业内习惯将集成电路（芯片）产业等同于半导体产业。 晶圆处理设备 83% 减薄机、晶圆切割机、贴片键合机、焊线机离子注入扩散、薄膜沉积、清洗设备、金属化、CMP抛光、量检测设备 测试设备 7% 探针机、测试机、分选机 封装设备 6% 减薄机、晶圆切割机、贴片键合机、焊线机、模塑机、切筋成型机 其他前道设备 4% 晶圆厂设施设备、晶圆生产设备及掩膜设备 EDAIP半导体设备 IC设计IC设计IC设计IC设计 硅片38% 光掩膜版13% 光掩膜板晶圆制造材料封装材料 集成电路产业链及价值链分布 电子特气13 光刻胶及配套12% CMP抛光材料7% 湿电子化学品5% 靶材2% 其他10% 基板57.5% 引线框架17.5% 键合线12.5% 模塑化合物5.5% 填充物1.0% 粘结材料3.2% 晶圆级电介质1.0% 晶圆级电镀化学品1.8% 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 03.集成电路产业模式经历三次大的转变 •自上世纪60年代以来，伴随着摩尔定律演进，集成电路产业模式一共经历三次大的转移与分工，目前产业正在进行轻设计（Design-Lite）这一运营模式的升级。 •与相对“重设计”的Fabless模式不同，在轻设计模式下，芯片设计公司将专注于芯片定义、芯片架构、软件/算法，以及市场营销等，将芯片前端和后端设计，量产管理等全部或部分外包给设计服务公司，以及更多地采用半导体IP，减少运营支出，实现轻量化运营。在此趋势下，半导体IP厂商重要性日益增强，也对IP厂商的产品和服务能力提出了更高要求。 第一次产业转移 从美国到日本 第二次产业转移 从日本到韩国、中国台湾 第三次产业转移 从韩国、中国台湾到中国大陆 时间 下游需求 产业模式 1960年1970年1980年1990年2000年2010年 军工家电PC发展初期PC普及手机人工智能大数据 IDM模式为主Fabless模式为主轻设计模式为主 轻设计 无晶圆厂集成电路企业 Fabless 集成电路设计 IDM 芯片设计公司 半导体IP 半导体IP提供商 设计服务 晶圆厂 Fab 集成电路制造 芯片设计服务公司 封测厂 晶圆厂 Fab 封测厂 集成电路封测 EDA EDA工具提供商 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 04.集成电路行业呈现快速增长的趋势 •随着全球电子信息产业的快速发展，近年来全球集成电路行业整体呈现快速增长的趋势。根据美国半导体行业协会的数据，2021年全球集成电路行业销售额为5559亿美元，2022年销售额达到 5735亿美元的历史最高水平。 •我国的集成电路产业虽起步较晚，但凭借着经济的稳定发展、巨大的市场需求和有利的政策环境等众多优势条件，已成为全球集成电路市场增长的主要驱动力。 全球集成电路行业市场规模（亿美元） 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 20152016201720182019202020212022 中国集成电路行业市场规模及变化趋势（亿美元） 中国境内IC市场规模 国产IC市场规模 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2010201120122013201420152016201720182019202020212026E 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 •根据ICInsights的数据，中国境内集成电路行业市场规模从2010年的570亿美元增长至2021年的1870亿美元，预计2026年将增长至2740亿美元。其中，国产厂商市场份额从2010年的10.2%增长至2021年的16.7%，预计2026年该比例将增长至21.2%，未来国产替代空间仍然广阔。 05.我国集成电路“自给率“较低 •2021年中国大陆制造的价值312亿美元的集成电路中，中国大陆公司生产了123亿美元（39.4%），仅占国内市场1865亿美元的6.6%（即“实际自给率”），台积电、海力士、三星、英特尔、联华 电子以及其他在中国大陆拥有晶圆厂的外国公司生产了其余部分（对应“表观自给率”约16.7%）。 •中国大陆本土企业生产的芯片中，约有27亿美元来自IDM，96亿美元来自中芯国际等纯代工厂。预测，2026年中国大陆国内半导体制造业将增长到582亿美元，但在2026年全球IC市场总额7177亿美元中仍只占8.1%。 2021年中国半导体市场规模及“自给率”统计（制造端） 全球集成电路市场规模（亿美元） 中国集成电路市场规模（亿美元） 中国生产基地的集成电路生产 （亿美元） 世界集成电路市场占比 中国集成电路市场占比 中国总部的集成电路生产（亿美元） 中国集成电路总产量占比 世界集成电路市场占比 中国集成电路市场占比 5105 1570 312 6.10% 16.70% 123 39.40% 2.40% 6.60% 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 06.长三角的集成电路产业规模占据了全国的半壁江山 •我国集成电路主要有四个产业集聚区，分别是以上海为中心的长三角、以北京为中心的环渤海、以深圳为中心的泛珠三角和以武汉、成都为代表的中西部区域。其中，长三角的集成电路产业规模占 据了全国的半壁江山。 2021年集成电路（晶圆制造）产值分布 13.0% 9.0% 15.0% 63.0% 长三角 京津冀 珠三角 中西部及其他 2021年中国大陆城市集成电路竞争力排行榜 上海北京无锡深圳武汉合肥西安成都南京杭州苏州广州大连厦门重庆 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 •21经济研究院与阿里研究院联合发布的《长三角数字一体化发展报告》表示：长三角在芯片设计行业有展讯、鹏芯微、兆芯、芯动科技等；制造领域有华虹半导体、SK海力士、华润微电子、台积电、紫光存储等企业开设的生产基地；封测领域有世界排名前三的长电科技以及通富微电子等知名企业。 07.集成电路设计成为集成电路第一大产值 •我国集成电路设计行业增速迅猛，在集成电路行业中的比重不断提升。2021年，我国集成电路设计行业销售规模达4519亿元，同比增长19.6%。同时，自2016年，我国集成电路设计行业的产值超 过封装测试业，成为集成电路行业产值第一的业务环节。 我国集成电路设计行业企业数量变动（家） 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 20112012201320142015201620172018201920202021 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 我国集成电路设计销售规模及增长率 销售规模（亿元） 增速（%） 5000 35% 4500 30% 4000 3500 25% 3000 20% 2500 2000 15% 1500 10% 1000 5% 500 0 0% 20112012201320142015201620172018201920202021 •随着我国集成电路行业的高速发展，收获了众多资本的青睐，越来越多的企业进军该行业。2011-2021年我国集成电路设计行业企业数量增长迅猛，从534家快速上升至2810家。值得注意的是，虽然整体企业热度持续上升，但尖端技术仍未突破背景下，市场竞争加剧或将带动国产化突围可能性增加。 08.我国集成电路设计对外依存度较高 •在集成电路设计环节，处于上游的EDA厂商和半导体IP供应商分别提供所需的自动化软件工具和核心功能模块，帮助客户缩短芯片设计周期、降低开发成本。 •目前国内的EDA企业主要以点工具为主，流程类的涉及较少，只有华大九天一家在模拟电路和显示面板拥有全流程覆盖能力，其他环节尤其是难度较高的数字后端设计仍有待突破。 •EDA是我国半导体产业对外依存度（尤其是对美国）最严重的领域之一，整体国产化率不足10%，在多处关键环节国产替代仍处于空白。在此背景下，越来越多创业公司涌入EDA行业。截至2021 年中，我国本土EDA企业数量接近30家，但是绝大多数小而不强，仅少数厂商拥有部分细分领域的全流程工具。 集成电路设计和制造流程、关键环节及相应EDA支撑关系 集成电路制造工艺平台开发阶段集成电路设计阶段集成电路制造晶圆生产阶段 半导体器件/制造工艺设计 器件建模及验证 PDK 电路设计电路仿真及验证物理实现集成电路制造 单元库建库 IP和标准单元库 集成电路制造类EDA 集成电路设计类EDA 集成电路制造类EDA 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 09.我国成为全球最大集成电路设备市场 •根据国际半导体产业协会统计，中国大陆2020年集成电路设备销售额达187.2亿美元，同比增长39%，首次成为全球最大的集成电路设备市场。 •中国大陆地区在建晶圆厂数量也领先于其他地区，2021年及2022年新建晶圆厂数量居全球首位，中国大陆共有23座12英寸晶圆厂正在投入生产，总计月产能约为104.2万片，与总规划月产能 2021与2022新建晶圆厂数量（家） 2021 2022 中国大陆 中国台湾 美洲 欧洲&中东 日本 韩国 数据来源：公开数据整理；嘉世咨询研究结论；图源网络 1 1 1 1 2 1 4 5 2 6 2 3 2020年中国大陆首次成为全球最大集成电路设备市场 3.62% 3.71% 9.04% 10.65%