集成電路行業(yè)發(fā)展歷程及競爭態(tài)勢

• 朱夢華 2023年4月27日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 519 28
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2022年上半年，全球半導(dǎo)體市場銷售額整體表現(xiàn)平穩(wěn)。在地緣沖突、新冠肺炎疫情以及全球通脹等因素影響下，疊加2021年半導(dǎo)體市場高基數(shù)，2022年全球半導(dǎo)體銷售額增速或?qū)⒂兴禄?022年全球半導(dǎo)體市場實現(xiàn)16.3%的同比增長率。集成電路的需求繼續(xù)保持強勁增長，邏輯電路

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國集成電路行業(yè)深度調(diào)研及發(fā)展策略研究報告》數(shù)據(jù)顯示

第一節(jié) 中國集成電路行業(yè)發(fā)展分析

一、中國集成電路行業(yè)發(fā)展歷程

第一個階段是1956年-1978年自力更生的初創(chuàng)期

1972年，中國成功研制出第一塊PMOS型LSI電路，1976年，中國科學(xué)院計算機所利用中國自主研制的ECL型電路成功研制出運算1000萬次的大型電子計算機。在自力更生的初創(chuàng)期，中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要依靠的是國家投資，發(fā)展比較順利，但是與同一時期世界的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展相比較而言，中國的發(fā)展速度仍然比較緩慢，工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)方面同國際相比差距較大。

第二個階段是1979-1989年改革開放后的探索發(fā)展期

1978年，伴隨著改革開放，中國集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)入探索發(fā)展時期。中國積極引進(jìn)國外先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，建設(shè)了多個重點項目。同年，國家投資13億元，支持24家企業(yè)從國外引進(jìn)33條先進(jìn)的生產(chǎn)線，1986年國務(wù)院對集成電路等4種電子產(chǎn)品實行多項優(yōu)惠政策。經(jīng)過了探索發(fā)展期的艱苦奮斗，中國集成電路產(chǎn)業(yè)取得了一些科研成果，培養(yǎng)了一批專業(yè)人才和企業(yè)。但是由于西方對中國的技術(shù)封鎖以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境的制約，中國的集成電路產(chǎn)業(yè)同國際上的先進(jìn)水平相比，技術(shù)上一直處于落后3代左右的差距，國內(nèi)市場高端芯片長期以來幾乎全部依靠進(jìn)口。

第三個階段是1990-1999年重點建設(shè)期

20世紀(jì)90年代，"863"計劃對一些集成電路基礎(chǔ)研究進(jìn)行了大力資助，先后實施的908、909工程使中國的集成在產(chǎn)業(yè)化方面取得了部分進(jìn)展，也積累了很多經(jīng)驗和教訓(xùn)。但是，集成電路的發(fā)展情況不理想。1992年進(jìn)行稅制改革時，國家取消了1986年實行的4項優(yōu)惠政策，增撥了電子發(fā)展基金。為了加快集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，1999年，國家經(jīng)貿(mào)與信息產(chǎn)業(yè)部組成聯(lián)合小組，并起草了相關(guān)芯片企業(yè)優(yōu)惠政策條款。在重點建設(shè)時期，國家梳理和整頓了集成電路產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的投資過于分散問題，選擇了華晶、華宏、上海貝嶺、上海先進(jìn)等幾家集成電路企業(yè)作為國家重點扶持和發(fā)展對象。

第四個階段是2000年以來的快速發(fā)展期。

2000年以來，為了進(jìn)一步優(yōu)化集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，培育一批有實力和影響力的行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，國家從財稅、投融資、研究開發(fā)、進(jìn)出口、人才、知識產(chǎn)權(quán)、市場等幾個方面進(jìn)一步加大對集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持力度。這些政策的出臺對中國集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)、快速發(fā)展起到了重要推動作用。在國家頒布各項政策的基礎(chǔ)上，各級地方政府也相繼出臺了一系列的配套政策和相關(guān)措施，為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更加優(yōu)惠、更加正對性的扶持政策。

二、我國集成電路行業(yè)發(fā)展特點分析

2020年8月，國務(wù)院印發(fā)《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向，從政策層面加大了對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度。"十四五"期間，我國集成電路產(chǎn)業(yè)將加快邁向高質(zhì)量發(fā)展階段，圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展"卡脖子"環(huán)節(jié)，關(guān)鍵共性技術(shù)集中攻關(guān)，不斷增強產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控能力。

特征一：開放指令集與開源芯片迎來前所未有的歷史性機遇。芯片是信息技術(shù)的引擎，推動著人類社會的數(shù)字化、信息化與智能化。隨著摩爾定律瀕臨終結(jié)，維持芯片技術(shù)創(chuàng)新面臨新挑戰(zhàn)。開源芯片設(shè)計將是應(yīng)對挑戰(zhàn)的新的技術(shù)路線。從市場需求角度來看，物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及5G的發(fā)展將催生大量IOT芯片應(yīng)用需求。開放指令集與開源芯片將以全新的開發(fā)模式滿足多元化需求，極大推動物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能以及5G應(yīng)用推廣。從技術(shù)發(fā)展角度來看，開源芯片在各個關(guān)鍵點都已有相應(yīng)的開放產(chǎn)品，包括開放指令集以及相應(yīng)開發(fā)實現(xiàn)的出現(xiàn)以及各種EDA工具也已具有相應(yīng)的開放版本。"十四五"期間，開源芯片將在市場需求牽引下，取得重大突破。

特征二：新興應(yīng)用場景將對我國集成電路產(chǎn)業(yè)形成新發(fā)展格局產(chǎn)生巨大帶動效應(yīng)。當(dāng)前我國集成電路產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入到發(fā)展的重大轉(zhuǎn)型期和變革期，隨著新的應(yīng)用場景的不斷出現(xiàn)，如線上辦公、視頻會議、網(wǎng)絡(luò)授課等新興應(yīng)用需求的興起，將為我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更多新機遇。5G通信、VR/AR、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與類腦計算、自動駕駛等新興領(lǐng)域?qū)⒊蔀榧呻娐肥袌霭l(fā)展的重要驅(qū)動力，新式算法的出現(xiàn)、海量數(shù)據(jù)的獲取和存儲、計算能力的提升都在于芯片技術(shù)的突破，具有超高運算能力、符合市場需求的芯片，將成為新興產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

特征三：數(shù)字化工具將為我國集成電路企業(yè)獲得更多競爭優(yōu)勢。隨著諸多新興應(yīng)用的到來，集成電路企業(yè)的下游客戶對產(chǎn)品多樣化、客制化、差異化的要求不斷提高，集成電路企業(yè)需要更快、更靈敏地保持競爭力。"十四五"期間，我國集成電路行業(yè)將人工智能和分析工具應(yīng)用在設(shè)計、制造、封裝和測試等環(huán)節(jié)。在設(shè)計過程中，人工智能將改變整個設(shè)計流程，新的分析技術(shù)可以幫助集成電路設(shè)計人員綜合分析所獲取的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)和結(jié)果中提煉關(guān)系，進(jìn)一步通過優(yōu)化某些參數(shù)，制定決策或糾正錯誤。在制造過程中，各個流程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以共享、直接分析、報告錯誤，以減少可能犯錯誤的人工檢查，實現(xiàn)效率提升。在封測過程中，充分利用數(shù)據(jù)可以縮短測試時間，加快將產(chǎn)品推向市場的步伐。

特征四：新材料和新架構(gòu)的顛覆性技術(shù)將成為后摩爾時代集成電路產(chǎn)業(yè)的主要選擇。當(dāng)前，摩爾定律雖仍在延續(xù)，但技術(shù)升級明顯放緩，在算力和存儲需求爆發(fā)的雙重壓力下，以硅為主體的經(jīng)典晶體管難以維持集成電路產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。新材料將通過全新物理機制實現(xiàn)全新的邏輯、存儲及互聯(lián)概念和器件，推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的革新。拓?fù)浣^緣體、二維超導(dǎo)材料等能夠?qū)崿F(xiàn)無損耗的電子和自旋輸運，可成為全新的高性能邏輯和互聯(lián)器件的基礎(chǔ)；新型磁性材料和新型阻變材料能夠帶來高性能磁性存儲器如MRAM和阻變存儲器。架構(gòu)方面，存內(nèi)計算架構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲單元和計算單元融合為一體，能顯著減少數(shù)據(jù)搬運，極大地提高計算并行度和能效?；谛玖５哪K化設(shè)計方法將實現(xiàn)異構(gòu)集成，是增強功能及降低成本的可行方法，有望成為后摩爾定律的新路徑。

特征五：整機廠商加速自研芯片進(jìn)程。中美戰(zhàn)略博弈日趨復(fù)雜，加之疫情影響，全球集成電路產(chǎn)業(yè)分工體系遭到嚴(yán)重破壞，整機企業(yè)逐步認(rèn)識到系統(tǒng)創(chuàng)新和源頭創(chuàng)新重要性，開始涉足芯片設(shè)計，從整機系統(tǒng)自上而下地定義芯片，以芯片功能提升和創(chuàng)新來提高整機產(chǎn)品的性能和競爭力，同時也可保證供應(yīng)鏈的安全。"十四五"期間，整機大廠自研芯片意愿趨強。例如，部分龍頭消費電子企業(yè)選擇自研處理器芯片，把多個平臺處理器統(tǒng)一到統(tǒng)一架構(gòu)上，可為下游消費電子等產(chǎn)品開發(fā)相同的程序生態(tài)，無論對開發(fā)者還是消費者，一致性的系統(tǒng)體驗感將會大幅增加。此外，終端廠商自研芯片可更好地控制產(chǎn)品性能、用戶體驗和產(chǎn)品成本。整機廠商可進(jìn)一步切斷對外來處理器芯片的依賴，自主掌控產(chǎn)品迭代升級的節(jié)奏，并進(jìn)一步提升整機廠商產(chǎn)品競爭力。中小企業(yè)沒有這個構(gòu)建系統(tǒng)工程能力，只能被動參與專業(yè)化產(chǎn)業(yè)分工協(xié)作，或者聯(lián)合起來"抱團取暖"。

三、中國集成電路行業(yè)發(fā)展面臨問題

現(xiàn)階段，我國集成電路與歐美相比依然存在不小的差距，主要問題表現(xiàn)在如下幾方面。

一是集成電路技術(shù)創(chuàng)新滯后。我國在集成電路面起步晚，西方國家發(fā)達(dá)掌握大部分核心專利。我國集成電路專利創(chuàng)新能力不足，缺乏系統(tǒng)性和整體性。

二是集成電路高端產(chǎn)品開發(fā)不足。低端消費電子領(lǐng)域占據(jù)了我國集成電路市場的大部分份額。高端工業(yè)智能制造以及航空航天領(lǐng)域份額小。

三是供求不平衡。手機、家電等消費電子集成電路產(chǎn)能過剩。

四是基礎(chǔ)研究投入小。由于集成電路具有高風(fēng)險、高投入、周期短的特點，企業(yè)一般注重應(yīng)用研究。但是基礎(chǔ)研究為應(yīng)用研究提供原動力，如果缺乏基礎(chǔ)研究，應(yīng)用研究就不能得到長足發(fā)展。

四、中國集成電路行業(yè)發(fā)展建議分析

一是吸納海內(nèi)外高端人才，培養(yǎng)本土專家人才。制定優(yōu)惠政策，營造良好的科研環(huán)境，從國外吸納高端人才，保障引進(jìn)人才工作、生活需求。同時，通過培訓(xùn)、學(xué)習(xí)集成電路相關(guān)理論、經(jīng)驗以及實戰(zhàn)技術(shù)，大力培養(yǎng)本土專家人才，使人才梯隊培養(yǎng)與集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應(yīng)。

二是重視研發(fā)，加大基礎(chǔ)研究的投入。國家制定集成電路產(chǎn)業(yè)中長期規(guī)劃，對于集成電路研發(fā)，尤其是基礎(chǔ)研發(fā)，國家、企業(yè)以及科研院所應(yīng)加大資金以及人才支持力度，保護知識產(chǎn)權(quán)，加快科研成果到產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化步伐。在研發(fā)的過程中，一定要持續(xù)的投入資本，加強高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成一種較為寬松的發(fā)揮空間，只有如此才能讓研發(fā)團隊靈感激發(fā)出來，創(chuàng)造出與市場情況下吻合的產(chǎn)品。

三是立足國際，完善產(chǎn)業(yè)鏈。鼓勵集成電路企業(yè)走出去，參與國際合作，從全球產(chǎn)業(yè)鏈化的角度分析和問題，加強全球化的合作。當(dāng)前，全球經(jīng)濟總體平穩(wěn)向好，我國經(jīng)濟由高速度向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型。在這樣經(jīng)濟背景下，集成電路市場規(guī)模將不斷擴大，5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新業(yè)務(wù)突飛猛進(jìn)，集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。我國的集成電路產(chǎn)業(yè)一定會進(jìn)入快車道，推動社會經(jīng)濟不斷向前發(fā)展。

第二節(jié) 2018-2022年中國集成電路行業(yè)運行分析

一、2017-2021年中國集成電路行業(yè)市場規(guī)模分析

據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，2017-2021年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額呈逐年上升的趨勢，增長速度維持較高的水平。2021年是中國"十四五"開局之年，在國內(nèi)宏觀經(jīng)濟運行良好的驅(qū)動下，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持快速、平穩(wěn)增長態(tài)勢，2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)首次突破萬億元。

根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為10458.3億元，同比增長18.2%。其中設(shè)計業(yè)銷售額為4519億元，同比增長19.6%，制造業(yè)銷售額為3176.3億元，同比增長24.1%，封裝測試業(yè)銷售額為2763億元，同比增長10.1%。

圖表：2017-2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額

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資料來源：中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會

二、2018-2022年中國集成電路行業(yè)運營狀況分析

中國集成電路產(chǎn)業(yè)雖起步較晚，但憑借巨大的市場需求、經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展和有利的政策環(huán)境等眾多優(yōu)勢條件，已成為全球集成電路行業(yè)增長的主要驅(qū)動力。近年來，隨著消費電子、移動互聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療電子等市場需求的不斷提升，以及國家支持政策的不斷提出，中國集成電路行業(yè)發(fā)展快速。

其中半導(dǎo)體設(shè)備具備極高的門檻和壁壘，全球半導(dǎo)體設(shè)備主要被日美所壟斷，核心設(shè)備如光刻、刻蝕、PVD、CVD、氧化/擴散等設(shè)備的top3市占率普遍在90%以上。目前光刻機、刻蝕、鍍膜、量測、清洗、離子注入等核心設(shè)備的國產(chǎn)率普遍較低。經(jīng)過多年培育，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備已經(jīng)取得較大進(jìn)展，整體水平達(dá)到28nm，并在14nm和7nm實現(xiàn)了部分設(shè)備的突破。

國內(nèi)龐大的市場需求，但是中國芯片企業(yè)規(guī)模較小，每年芯片我國進(jìn)口金額仍然在快速增長，國產(chǎn)芯片設(shè)計企業(yè)具備十分巨大的國產(chǎn)替代市場。除了海思半導(dǎo)體之外，我國IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)企業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)井噴式增長的勢頭。

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，投資規(guī)模越來越大，產(chǎn)業(yè)分工越來越明確。產(chǎn)業(yè)龍頭公司逐步從早期的垂直整合生產(chǎn)(IDM，Integrated Device Manufacturer)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化分工，出現(xiàn)專業(yè)化的芯片設(shè)計公司(Fabless)，專業(yè)的芯片制造公司(Foundry)以及專業(yè)的封裝測試公司。

集成電路的技術(shù)水平核心指標(biāo)是特征尺寸，特征尺寸是指半導(dǎo)體器件中的最小尺寸。特征尺寸越小，芯片的集成度越高，性能越好，功耗越低，公司的制造水平越高。從競爭格局現(xiàn)狀來看，目前國內(nèi)IC制造能力與國際先進(jìn)比較，制造能力落后2-3年，制程能力相差1代到1.5代。

第三節(jié) 中國集成電路行業(yè)競爭分析

一、區(qū)域競爭情況分析

經(jīng)過多年部署，我國目前主要有四個集成電路產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，分別是以上海為中心的長三角、以北京為中心的京津環(huán)渤海、以深圳為中心的泛珠三角和以武漢、成都為代表的中西部區(qū)域。

以北京為龍頭的京津環(huán)渤海經(jīng)濟帶和以上海為龍頭的長三角經(jīng)濟區(qū)，在設(shè)計、制造、封測領(lǐng)域都形成了比較成熟的業(yè)態(tài)。在深圳，芯片設(shè)計業(yè)的發(fā)展勢頭非常迅猛，制造業(yè)也正在崛起。中西部地區(qū)也形成了新的具有特色的發(fā)展驅(qū)動力，以寬禁帶半導(dǎo)體、車規(guī)級半導(dǎo)體為代表，正在逐漸形成集成電路的中西部地區(qū)特色產(chǎn)業(yè)集群。

隨著國家的整體發(fā)展，北京、上海集成電路產(chǎn)業(yè)中心的作用正在逐漸加強，這勢必會帶動環(huán)渤海和長三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而形成一個比較完整的地區(qū)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

二、行業(yè)競爭梯隊分析

目前，我國集成電路設(shè)計企業(yè)競爭實力較強的主要有韋爾股份、安世半導(dǎo)體、華大半導(dǎo)體、紫光展銳、長江存儲、中興微電子、兆易創(chuàng)新、格科微、智芯微電子、長鑫存儲等。

2021年全球?qū)倬A代工廠TOP10榜單，根據(jù)總部所在地劃分，前十大專屬晶圓代工公司中，中國大陸有兩家(中芯國際SMIC、華虹集團HuaHong)，且占據(jù)了第四和第五的位置；中國臺灣有五家(臺積電TSMC、聯(lián)電UMC、力積電Powerchip、世界先進(jìn)VIS、穩(wěn)懋WIN)，其中，臺積電TSMC以3449億元的營業(yè)收入高居全球榜首。

集成電路封測是中國大陸發(fā)展最完善的板塊，技術(shù)能力與國際先進(jìn)水平比較接近。近年來，國內(nèi)封測龍頭企業(yè)通過自主研發(fā)和并購重組，在先進(jìn)封裝領(lǐng)域正逐漸縮小同國際先進(jìn)企業(yè)的技術(shù)差距。2022年，中國大陸本土封測企業(yè)排名前十的分別為長電科技、通富微電、華天科技、沛頓科技、華潤封裝、寧波甬矽、蘇州晶方、頎中科技、紫光宏茂、新匯成。

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