头豹词条报告系列：数字芯片

Leadleo.com 客服电话：400-072-5588 数字芯片头豹词条报告系列 伍鑫童·头豹分析师 2023-07-19未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 制造业/计算机、通信和其他电子设备制造业/电子器件制造/集成电路制造 信息科技/半导体 行业： 行业定义 按照处理的信号类型不同，芯片可分为数字芯片和模… 行业分类 按照使用功能，数字芯片可分为存储器、数字逻辑IC… 行业特征 中国数字芯片行业具有细分领域众多、高端数字芯片… 发展历程 数字芯片行业 目前已达到3个阶段 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 行业规模 数字芯片行业规模暂无评级报告 SIZE数据 政策梳理 数字芯片行业相关政策5篇 竞争格局 中国数字芯片行业总体呈现韦尔股份、晶晨股份、紫… 数据图表 摘要按照处理的信号类型不同，芯片可分为数字芯片和模拟芯片。数字芯片指基于数字逻辑（布尔代数）而设计运行的芯片，该类芯片用于传递、加工和处理数字信号。典型的数字芯片包括各类CPU、微处理器、微控制器、存储器等。随着芯片集成度的提升，单纯处理数字信号的单一芯片已逐渐退出芯片市场，同时集成数字模块和模拟模块的数模混合芯片成为市场主流。数字芯片上游分为EDA工具、IP核授权商和晶圆代工厂。EDA工具代表企业有Synopsys、Candence、华大九天、西门子等。知名IP核授权商有ARM、Synopsys芯原微电子等。晶圆代工厂代表企业有台积电、中芯国际等。中游为数字芯片厂商，代表企业有韦尔股份、紫光国微等。下游为数字芯片终端应用，代表企业有联想、华为、步步高、比亚迪等。AIoT市场的增长使中国数字芯片市场规模从2018年的3,986.0亿元增长至2022年的9,050.0亿元，年复合增长率达22.8%。未来，智能终端的持续普及将继续带动数字芯片市场规模的增长，预计从2023年的10,572.1亿元增长至2027年的17,897.0亿元，年复合增长率达14.1%。中国数字芯片行业总体呈现韦尔股份、晶晨股份、紫光国微、北京君正作为头部厂商带领行业发展的竞争格局。 数字芯片行业定义[1] 按照处理的信号类型不同，芯片可分为数字芯片和模拟芯片。数字芯片指基于数字逻辑（布尔代数）而设计运行的芯片，该类芯片用于传递、加工和处理数字信号。典型的数字芯片包括各类CPU、微处理器、微控制器、 存储器等。随着芯片集成度的提升，单纯处理数字信号的单一芯片已逐渐退出芯片市场，同时集成数字模块和模拟模块的数模混合芯片成为市场主流。 [1]1：https://mp.weixin.… 2：中科芯云微电子科技有… 数字芯片行业分类[2] 按照使用功能，数字芯片可分为存储器、数字逻辑IC和微型元件。存储器可进一步分为易失性存储器RAM和非易失性存储器。数字逻辑IC即逻辑芯片，是以二进制为原理实现运算与逻辑判断功能的集成电路。微型元件指MCU单片机，指将运算、存储等功能集成于一个芯片之上的微控制单元。 按照使用功能分类 存储器 存储器指利用半导体、磁性介质等技术制成的存储数据的电子设备。根据断电后数据是否会丢失，存储器可分为易失性存储器RAM和非易失性存储器。易失性存储器RAM（即随机存储器）的典型代表是内存（内存是程序运行的临时场所），其主要特点为断电数据丢失，但存取数据速度快。按照存储结构分类，RAM可分为动态随机存储器和静态随机存储器。非易失性存储器的典型代表是硬盘，其主要特点为断电数据不丢失，可用于长期存储数据。非易失性存储器种类较多，分别是ROM只读存储器、FLASH存储器（闪存）和外部大容量存储器，如移动硬盘。 数字芯片分类 数字逻辑IC 数字逻辑IC即逻辑芯片，该类芯片指包含逻辑关系，以二进制为原理实现运算与逻辑判断功能的集成电路。常见的逻辑芯片有中央处理器（CPU）、图像处理器 （GPU）、专用处理器（ASIC）和现场可编程门阵列 （FGPA）。CPU由运算、控制、存储三个单元组成，主要负责进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。GPU是显卡的计算核心，主要负责图形渲染 （图形渲染的实质是大量数据的快速并行计算）。ASIC是实现专门目的的集成电路，手机应用处理器是其中的典型代表。FGPA指半定制的ASIC集成电路，该类集成电路可通过修改软件程序更新或改变芯片逻辑功能。 微型元件 微型元件指将运算、存储等功能集成于一个芯片的微控制单元，即微控制器（MCU），别名单片微型计算机或单片机。微控制器是芯片级的计算机，该元件将中央处理器（频率与规格适当缩减）和各类部件整合在单一芯片上。MCU具有功耗低、成本低、可运算的特性，在对中央处理器计算性能要求不高的电子终端领域应用范围广泛，如家用电器，汽车多媒体系统等。 [2]1：https://mp.weixin.… 2：https://mp.weixin.… 3：https://mp.weixin.… 4：https://mp.weixin.… 5：21ic电子网，中科芯云… 数字芯片行业特征[3] 中国数字芯片行业具有细分领域众多、高端数字芯片国产化率低、周期性波动的三大特征。数字芯片包括存储器、逻辑芯片、单片机，不同类型数字芯片细分领域众多且技术差异大。国产芯片以低端为主，高端数字芯片 国产化率较低。数字芯片行业具有高低波动循环的库存周期特征。 1数字芯片细分领域众多 数字芯片包括存储器、逻辑芯片、单片机，不同类型数字芯片细分领域众多且技术差异大。 数字芯片细分领域众多，其中典型行业包括移动CPU、计算机CPU/MPU、ASIC、FPGA、MCU、存储芯片等。技术差异是导致数字芯片细分领域多的主要原因。数字芯片的细分领域对设计软件、材料、加工制造、工艺知识、装备精度等要求差异较大。因此，实现多领域覆盖对资金、研发能力的要求较高，大多数数字芯片企业专注于其中一个或几个细分领域。例如，长江存储专注于存储器的研发、海思半导体专注于处理器研发等。 2高端数字芯片国产化率低 国产芯片以低端为主，高端数字芯片国产化率较低。 2022年1月，中国进口集成电路3,247块，按照个数计算，中国芯片国产化率达37%。然而，国产芯片以低端为主，并且部分国产芯片由外资企业在中国子公司生产。制程工艺先进是高端数字芯片的主要特征。目前，处理器等高端数字芯片制程基本小于14nm。在2020年中国的2,000多家芯片设计公司中，大多数公司仍采用0.11μm、0.13μm、0.18μm甚至更落后的制程工艺，仅海思半导体、寒武纪等厂商能设计出CPU、GPU、DSP和FPGA等高性能数字芯片。与此同时，制程工艺的提升意味着对芯片制造设备、封测工艺的要求同步提升。高端数字芯片对制程工艺、集成化能力、技术研发能力、规模化运营的要求使得高端数字芯片行业壁垒较高，行业壁垒加剧海外头部厂商的垄断程度，这一局面不利于中国数字芯片产业发展。因 此，中国高端数字芯片国产化率亟待提升。 3数字芯片呈现周期性波动的特征 数字芯片行业具有高低波动循环的库存周期特征。 库存错配是数字芯片行业周期性波动的主要原因。一个完整的库存周期包括被动去库存、主动补库存、被动补库存和主动去库存四个阶段。在被动去库存阶段，数字芯片需求量增大导致产品供不应求，库存持续减少，数字芯片价格开始上升。在主动补库存阶段，产能供给增加，供不应求的局面开始改变但需求仍大于供给，数字芯片价格增速放缓。在被动补库存阶段，供大于求，新增产能逐渐形成库存，数字芯片价格开始下跌。在主动去库存阶段，供给厂商由于数字芯片价格下跌盈利能力持续恶化，部分产能退出市场导致整体供应量减少，库存开始下降。2022年第三季度，消费类芯片库存达到顶点，芯片企业开始进入主动去库存阶段。以数字芯片设计公司为例，紫光国微2022年第三季度存货21亿元，紫光国微2022年第三季度存货22亿元，国科微2022年第三季度存货19亿元，大多数数字芯片设计企业在这一季度达到2021年第 启动期1965~2013 1965年，河北半导体研究所召开鉴定会，会议鉴定中国首批DTL型数字逻辑电路，鉴定会的召开标志 着中国数字芯片行业进入启动期。1978年，中国召开全国科学大会，该大会号召全体社会向科技现代化进军。 1995年，中国909工程立项，其方针为：建设集芯片设计、制造和销售为一体，并以整机发展紧密结合的中国微电子行业大型跨国企业集团。2002年，信息产业部、国家税务总局颁布《集成电路设计企业及产品认定管理办法》，公布国家首 批认证的集成电路设计企业。 一季度以来存货最高峰。2022年第四季度开始，数字芯片行业进入主动去库存的下行周期，数字芯片供给开始收缩，库存下降。 [3]1：https://mp.weixin.… 2：https://mp.weixin.… 3：https://mp.weixin.… 4：https://mp.weixin.… 5：深圳芯片行业协会，投… 数字芯片发展历程[4] 1947年至1964年是中国数字芯片行业萌芽期。在萌芽期，集成电路的概念传入中国，中国开始在20世纪50年代后着力培养半导体技术人才。1965年至2013年是中国数字芯片行业启动期。在启动期，河北半导体研究所鉴定会鉴定出中国首批DTL型数字逻辑电路。1978年后，中国先后成立多个国家级项目推动数字芯片产业发展，如909工程。中国芯片需求量在启动期不断提升，但国产率较低，芯片在2013年成为中国第一大进口商品。2014年至今是中国数字芯片行业高速发展期。在高速发展期，中国数字芯片国产率不断提升，但高端数字芯片 萌芽期1947~1964 1947年，美国贝尔实验室发明半导体点接触式晶体管，人类进入“硅文明时代”。 1956年，中国提出“向科学进军”的口号，国家将半导体科学列为四大紧急措施之一。 同年，中国固体物理学和半导体物理学奠基人黄昆建议和组织实施“五校联合半导体物理专门化”，北大、复旦、吉大、厦大和南大5所大学两年间共培养300多名半导体专门人才。1957年，中国相继研制出锗点接触二极管和三极管（晶体管）。 数字芯片行业的诞生几乎与芯片行业的发展同步。在美国出现半导体点接触式晶体管后，集成电路的 概念逐渐传入中国。20世纪50年代后中国开始着力培养半导体技术人才，此时中国苏子芯片行业处于萌芽期。 市场仍受海外厂商垄断。2019年开始的贸易制裁进一步刺激中国数字芯片行业的国产化进程。 2004年，中国高端数字芯片设计企业海思半导体正式成立。 2013年，中国芯片进口额达2,313亿美元，芯片成为第一大进口商品。 1965年，河北半导体研究所召开的鉴定会标志着中国数字芯片行业进入启动期。在随后的半个世纪里，中国不断出台扶持数字芯片行业发展的政策，开展建设数字芯片产业的国家级项目。 高速发展期2014~2023 2014年，国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》，芯片设计上升为国家战略。国家“芯片 大基金”正式设立，各大基金公司通过控股形式投资芯片制造、设计、封测等行业，数字芯片行业进入高速发展期。 2018年，中国核心数字芯片国产率处于较低水平，处理器、存储器、FPGA等数字芯片国产自给率不足10%。 2019年，美国商务部将华为及其70家子公司添加到实体名单，中国数字芯片行业开始全产业链国产化进程。 2022年，中国芯片国产化率稳步提升，芯片进口量累计减少970亿颗。 2014年，国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》，该政策的颁布标志着中国数字芯片行业 进入高速发展期。中国数字芯片国产率稳步提升，2019开始的国际贸易制裁进一步推动中国数字芯片自研和全产业链国产化进程。 [4]1：https://mp.weixin.… 2：https://mp.weixin.… 3：https://mp.weixin.… 4：https://tech.hqew.… 5：https://laoyaoba.c… 6：ht