集成电路行业分析报告.docx

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集成电路行业分析报告

2018年集成电路行业分析报告

正文目录

图目录

表目录

1、半导体概述

1.1半导体材料介绍

半导体是指常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。

按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（硫化镉、硫化锌等）、氧化物（锰、铬、铁、铜的氧化物）,以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。

除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体具有以下五大特性：

掺杂性、热敏性、光敏性、负电阻温度系数和整流效应。

掺杂性：

在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。

热敏性、光敏性：

在热辐射和光照条件下，导电性会产生明显的变化。

负电阻温度系数：

电阻率随着温度的升高而下降。

整流效应：

电导与所加电场的方向有关，即在两端加一个正向电压时导通，而若把电压极性反过来则不导通。

1.2半导体发展史

1.2.1半导体产品演进史

1947-1957年：

半导体产业的“发明阶段”。

1947年12月23日，人类第一个晶体管在贝尔实验室诞生，WilliamShockley被誉为晶体管之父。

在接下来

的10年中，晶体管技术不断进步，包括随后发明的单锗晶硅、生长结型晶体

管、接触型硅晶体管和固态晶体管开关等，德州仪器和贝尔实验室分别在

1954年推出晶体管收音机和全晶体管计算机。

并且，1957年美国第一个轨道

卫星“探测者”也首次使用了晶体管技术。

这10年间，半导体产业处于最激

动人心的“发明时代”。

1958-至今：

集成电路的诞生和演进。

1958年8月，德州仪器的JackKilby

将分离的晶体管和器件集成到一个锗片上，向人类展示了第一片集成电路；

次年，仙童半导体公司的RobertNoycy发明了平面工艺技术，使得集成电路

可量产化，从此半导体从“发明阶段”进入了“商用阶段”。

1965年，Gordon

Moore提出摩尔定律：

当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，

约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

1967年，大规模集成

电路出现；1977年，超大规模集成电路面世，一个硅晶片中可集成15万个以

上的晶体管；20世纪90年代后期出现了甚大规模集成电路，每个芯片上元件

数超过100万个。

图1.半导体产品的发展史

1.2.2全球半导体销售规模

商用以来，全球半导体销售额不断增长。

根据WSTS（WorldSemiconductor

TradeStatistics）的统计数据，2017年全球半导体市场规模首次突破4000亿美元，同比增长超过20%。

半导体产值占GDP的比重经过多年的增长后，从1995年以来基本维持在0.4%-0.5%之间。

图2.全球半导体销售规模扩大

半导体下游应用领域广泛，包括消费电子、汽车、工业、通讯等。

所以，半

导体行业与全球宏观经济情况密切相关。

通过分析近年来半导体销售额增长

率和GDP增长率的波动情况，我们发现从1997年开始，两者的变动趋势基本

一致。

根据国际半导体权威研究机构ICInsights的研究，全球GDP成长率与

集成电路市场的成长率日益相关。

在2010-2015年之间，两者的相关系数为

0.92，预计2016-2020年的相关系数将增加到0.96，而在2000年初期，两者

之间的相关系数呈现相对较弱的0.63，在1990年代甚至是-0.10。

图3.半导体行业与宏观经济GDP的近年波动情况

图4.IC市场成长率与全球GDP成长率的相关系数变化

根据ICInsights的数据，2017年前5大半导体企业的市占率为43%，前10大企业的市占率为57%，前25大企业的市占率为77%，前50大企业的市占率为

88%。

相比于2007年的市占率分别提高了10个、11个、10个、12个百分点。

图5.半导体销售额集中度提高

1.2.3半导体产业迁移史

半导体产业的起源在美国，之后大概经历了三次产业地理迁移。

第一次是

1980s由美国转移到日本,这期间笔记本电脑高速增长带动了对存储器的需

求，产生了东芝、富士通等日本世界级半导体公司；第二次是1990s从日本

转移到韩国、台湾，这期间大规模集成电路开始生产，培育了三星、台积电

等半导体公司；第三次是2010s正在进行的向中国大陆的转移。

图6.半导体各区域销售额

1.2.4全球半导体资本支出创新高

根据ICInsights的最新报告，在2017年全球资本支出同比增长34%，达到新高900亿美元之后，预计2018年全球资本支出将首次超过1000亿美元，达到

1026亿美元，同比增长14%，较前一次预测的8%再次提高了6个百分点。

相比

于2016年，2018年全球资本支出将增加53%。

2017年半导体资本支出大幅增

加主要来自于韩国三星，而2018年资本支出继续增长主要是来自于中国地区

的投资。

图7.全球半导体资本支出趋势

1.3半导体产品分类及应用

半导体产品可分为集成电路、光电器件、分立器件和传感器四类，其中规模

最大的是集成电路。

图8.半导体各产品销售额（百万美元）

图9.半导体各产品销售额增速

光电器件：

指把光和电这两种物理量联系起来，使光和电互相转化的半导体器件，即利用半导体的光敏特性或光生伏特效应制成的器件。

产品包括光导管、光电池、光电二极管、光电晶体管、热敏电阻、温差发电器和温差电致冷器等。

传感器：

一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信

息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

产品包括热敏元件、光敏元件、声敏元件、力敏元件等。

分立器件：

由单个半导体晶体管构成的具有独立、完整功能的器件，

其本身在功能上不能再细分。

产品包括二极管、三极管、晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。

集成电路：

通过采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、

电容和电感等元件及布线互连在一起并制作在一块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型电子器件或部件。

集成电路使电子元件向微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

产品包括DRAM、闪存芯片、微控制单元、模拟芯片、逻辑芯片等。

半导体应用范围广泛，几乎渗透到生活的各个方面，终端产品的需求是全球

半导体最主要的驱动力。

从2016年的数据来看，通讯和个人电脑占比仍然最高，分别为31.5%和29.5%。

工业及其他、消费性电子、车用电子的占比分别为13.9%、13.5%、11.6%。

而根据ICInsights的预计，在2016～2021年间，自动化电子将是整个集成电路产业成长最快的市场，复合年成长率（CAGR）达到5.4%，其次则是工业/医疗应用，同期CAGR可望达到4.6%。

车用、工业/医疗应用市场的强劲成长，将为模拟芯片、微控制器（MCU）与传感器带来庞大需求。

图10.半导体各应用领域占比

图11.各应用领域2016~2021年的CAGR

2、集成电路介绍

2.1集成电路发展史

所谓集成电路（IC，IntegratedCircuit），又称为微电路（microcircuit）微芯片（microchip）、芯片（chip），就是通过采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起并制作在一块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型电子器件或部件。

集成电路使电子元件向微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

从1958年7月德州仪器的JackKilby在锗半导体材料商制作出第一块集成电

路以来，每个芯片上的器件数持续增长。

根据每个芯片上的元件数量，即集成度的高低，可将集成电路分为小、中、大、超大、甚大规模集成电路。

随着集成度不断提高，集成电路的价格持续下降。

表1.电路的集成规模发展

图12.集成电路价格随集成度提高而下降

2.2集成电路在国民经济中具有重要地位

集成电路是信息产业的基础，一直以来占据全球半导体产品超过80%的销售

额，被誉为“工业粮食”。

涉及计算机、家用电器、数码电子、自动化、电

气、通信、交通、医疗、航空航天等领域，在几乎所有的电子设备中都有使第用。

对于未来社会的发展方向，包括5G、人工智能、物联网、自动驾驶等，

集成电路都是必不可少的基础，只有在集成电路的支持下，这些应用才可能

得以实现。

所以，集成电路产业是国民经济中基础性、关键性和战略性的产

业，集成电路产业的强弱是国家综合实力强大与否的重要标志。

图13.集成电路销售额占半导体销售额的80%以上

2.3集成电路市场规模

2.3.1集成电路行业处于高景气阶段

从全球范围来看，半导体行业正处于高景气阶段。

设备销售额是半导体行业景气程度的先行指标。

根据国际半导体产业协会

（SEMI）的出货报告，2017年全球半导体制造设备成交金额达到566.2亿美

元，同比增长高达41%，创下新高，2018年预计销售额将继续增长，达到约

630亿美元。

全球半导体设备销售额高速增长，反应下游晶圆代工厂商、IDM

企业扩产动力充足，是半导体行业高景气的象征。

图14.全球半导体制造设备投资额高速增长

从市场规模来看，根据世界半导体贸易统计协会（WSTS）的数据，2017年全球集成电路销售额为3431.86亿美元，同比增长24%，预计2018年销售额将增长9.5%，达到3758.99亿美元。

未来，5G、物联网、人工智能、工业机器人、

智能穿戴等还将给集成电路带来新的增长动力。

图15.集成电路历年销售额

2.3.2集成电路产品类型及应用领域

集成电路产品包括存储芯片、逻辑芯片、微控制芯片和模拟芯片四种类型。

从产品组成结构来看，模拟芯片和微控制芯片的占比逐渐降低,从2003年的

19%和31%下降到2017年的15%和19%；逻辑芯片的占比相对稳定，保持在30%

左右；而存储芯片的占比提升明显，从2003年的23%增加到2017年的36%。

从历年增长幅度来看，存储芯片的涨跌幅超过其他产品类型以及集成电路整

体，即存储芯片周期性更加明显。

2017年集成电路同比增长24%，模拟芯片

同比增长10.9%，微控制芯片同比增长5.5%，逻辑芯片同比增长11.7%，而存

储芯片因为大幅涨价，成为增长最快的集成电路产品，同比增长61.5%，销

售额达到1239.74亿美元，预计2018年还将同比增长11.6%。

图16.集成电路历年产品组成结构

图17.2017年集成电路产品组成结构

图18.集成电路各产品销售额（百万美元）

图19.集成电路各产品销售额增速（%）

从应用领域来看，车用电子和物联网IoT是未来增速最快的领域，但其在集

成电路销售额的占比还相对较低，占比最高的仍然是手机和笔记本电脑。

根

据ICInsights的预测，集成电路整体销售额2016-2021年的复合增速为7.9%，车用电子和物联网领域的销售额同期复合增速分别为13.4%和13.2%，远远高于集成电路整体，是增速最快的领域。

图20.集成电路应用领域

3、集成电路产业情况

3.1集成电路产业链

集成电路产业链可以大致分为IC设计、IC制造、IC封测三个主要环节。

集成电路生产流程是以电路设计为开端，集成电路设计公司根据客户需求设计出

集成电路图，然后委托芯片制造厂根据设计的电路进行晶圆加工，再委托封

装厂进行集成电路封装、测试，最后销售给电子整机产品生产企业。

图21.集成电路产业链

3.1.1集成电路原材料

集成电路最重要的原材料是硅晶圆，2015年以来，由于电子产品的需求大增，导致硅片材料出现紧张，硅片价格一路攀升。

且涨价趋势已从12寸向8寸与6寸蔓延。

晶圆制造商与硅片供应商开始签订1～2年短中期合约和3～5年中长期合约。

集成电路用硅片是制造技术门槛极高的尖端高科技产品，全球只有大约10

家企业能够制造，其中前5家企业占有90%以上的市场份额。

世界前两大集成

电路用硅片制造商是日本信越（Shin-Etsu）和SUMCO，占全球50%以上，而在

大尺寸硅片（200毫米和300毫米）中则占全球的70%以上，形成绝对垄断和

极高的技术壁垒。

图22.硅晶圆市占率集中在五家企业

目前我国硅片自给率很低，国内企业只能达到4～6英寸硅片的性能需要，并少量供应8英寸市场，12英寸硅晶圆基本是空白。

上海新阳参股的大硅片公

司上海新昇致力于生产12英寸硅片，自2017年第二季度已经有挡片、空片等

测试片的销售，正片验证的主要客户有中芯国际、上海华力微电子和武汉新

芯。

预计到2018年，产能为10万片，2019年实现月产能20万片，2020年底实

现月产能30万片，最终将形成每月60万片的产能。

重庆超硅的8寸硅片已经

供不应求，正在加紧安装机台，以便从目前的4万片扩充至年底的10万片规

模；12寸目前已经在厂商验证，计划年底形成2.5万片的产能，达产后将实

现8英寸硅片年产600万片、12英寸硅片年产60万片的产能。

表2.中国近年公布的硅片布局情况

除硅晶圆外，集成电路在制造环节需要的材料包括光阻材料（光刻胶）、电

子特种气体、超净高纯试剂、CMP抛光液、CMP抛光垫和溅射靶极材料等；在封测环节需要的材料包括引线框架、IC载板、锡球材料、膜封材料、键合金

丝和聚酰亚胺材料等。

3.1.2集成电路设计环节

集成电路设计处于集成电路上游位置，具有高毛利、高壁垒和行业敏感性的

特性，也是集成电路产业知识产权最密集的部分。

自2001年以来，全球IC

设计业保持了年均近20%的增长速度，增速几乎是产业整体增速的10倍，其

在半导体产业中的地位也随之快速蹿升。

2001年时，全球前20大半导体企业

中尚无一家IC设计企业入围，而到2016年，IC设计企业已经占据全球TOP10

半导体企业中的3席，分别为高通、博通和英伟达。

而到2017年，据IC

Insights报告显示，无晶圆IC厂商占全球IC销售额的27%，比2007年的18%

增长了9个百分点。

图23.全球前10大半导体企业

我国集成电路设计企业近年来取得了重大突破。

根据ICInsights的报告，

中国大陆在IC设计市场中扮演着重要的角色。

自2010年以来，IC设计市场份

额增长大部分来自大陆供应商。

大陆地区在2010年占据了5%的市场份额，在

2017年达到了11%。

全球前50大IC设计企业榜单中，中国企业从2009年的一

家增加到了2017年的10家。

图24.2017年各地区IC设计企业销售额占比

图25.2017年我国10家IC设计企业进入全球前50

3.1.3集成电路制造环节

集成电路制造就是所谓的晶圆代工厂，集成电路制造企业的产能主要受限于

晶圆厂，而晶圆厂的建立需要大规模的资金投入。

全球最大的集成电路制造

商是台湾的台积电，目前已经具备7nm的生产能力，预计今年量产。

我国最大的集成电路制造商是中芯国际，在全球排名第五，但2017年收入却

不到台积电的10%。

中芯国际目前已经量产28nm，今年预计能量产14nm。

可

见我国集成电路制造工艺水平相比国际水平还是有较大差距。

图26.2017年晶圆代工厂排名

图27.各晶元代工厂的制程情况

3.1.4集成电路封测环节

集成电路封测处于集成电路下游位置，也是我国集成电路产业链中最成熟、

最能参与国际竞争的环节。

随着封测行业的并购和整合，目前基本形成三足

鼎立局面，分别是台湾的日月光、美国的安靠和中国大陆的长电科技，市场

份额占比超过50%。

2018年第一季前十大封测营收排名是：

日月光（12亿美元）、安靠（10亿美元）、长电（8.2亿美元）、矽品（6亿美元）、力成（5.1亿美元）、华天（2.8

亿美元）、通富（2.4亿美元）、联合科技（2亿美元）、京元（1.45亿美元）、

南茂（1.26亿美元）。

图28.2018Q1前十大封测营收相对占比

3.2集成电路企业经营模式

从经营模式来看，集成电路企业主要分为IDM（IntegratedDeviceManufacturer）和垂直分工模式两种。

IDM模式即垂直整合制造模式，是指企业除了进行集成电路设计之外，还拥

有自己的晶圆厂、封装厂和测试厂，其业务范围涵盖集成电路设计、晶圆制

造、封装及测试等全业务环节。

由于该模式对企业的资金实力、研发力量、

工艺水平、组织管理等要求较高，采用IDM模式的企业均为技术、资金实力

雄厚的全球芯片行业巨头，如Intel（英特尔）、TI（德州仪器）、Samsung

（三星半导体）等。

垂直分工模式是指芯片设计、制造、封测由不同的企业分工完成。

采用这种

模式的芯片设计企业称为Fabless企业，即企业采用无晶圆生产线集成电路

设计模式，只进行集成电路的设计和销售，将制造、封装和测试等生产环节

分别外包给专业的晶圆制造企业、封装和测试企业来完成。

由于无需花费巨

额资金建立晶圆生产线，Fabless设计商可以集中资源专注于集成电路的研

发设计，具有“资产轻、专业强”的特点。

当今国际上大量知名集成电路企

业采用Fabless模式，如高通、AMD、苹果、飞思卡尔、联发科技等。

图29.集成电路经营模式

4、我国集成电路情况

4.1我国集成电路自给率低

在国家政策和大基金的支持下，我国集成电路市场规模增长迅速。

根据中国

半导体行业协会统计，2017年我国集成电路产业销售额为5411.3亿元，同比

增长24.8%。

其中设计业同比增长26.1%，销售额为2073.5亿元；制造业同比

增长28.5%，销售额为1448.1亿元；封测业销售额1889.7亿元，同比增长

20.8%。

2007-2017年十年间集成电路行业产值的年均复合增长率为15.8%，

近三年的年均复合增长率则高达21.5%。

其中设计业在2016年第一次超过封

装测试业，成为销售额最大的部分。

图30.我国集成电路产值快速增长

但是，伴随着我国集成电路快速发展的却是贸易逆差的不断增大，2017年贸易逆差高达1933亿美元，同比增长16.6%。

可见，我国集成电路自给率还相

当低，特别是高端产品方面，部分产品自给率接近于0。

近期的中美贸易摩擦将“中国芯”引入了大众视野，尤其是2018年4月美国商务部突然宣布，将在7年内全面禁止美国公司向中兴销售零部件、商品、

软件和技术。

这也意味着中兴在这段时间内将遭到美国全面封杀、技术封死

和芯片停售。

如果禁令真的落地实施，受影响的将不仅仅是中兴通讯一家公

司，而是整个相关产业链，进而可能影响到我国5G的商用化进程以及建立在

5G之上的各类应用。

虽然目前中兴事件已经有所缓和，但是关键技术被人“卡

脖子”却是一件不争的事实。

现在，我国经济已经有所积累，但是关键技术还是严重依赖于人。

为了不受

制于人，并且能分享未来新兴领域的红利，发展自主集成电路已经成为我国

面临的刻不容缓的问题。

图31.我国集成电路贸易逆差扩大

4.2政府有意发展我国集成电路

我国政府早已认识到发展集成电路的重要性，近年发布了多份支持文件。

例

如在2014年工业和信息部、发展改革委、科技部、财政部等多部门联合发布

的《国家集成电路产业发展推进纲要》中，明确了我国集成电路的发展目标；

在2015年发布的《中国制造2025》中提出中国芯片自给率要在2020年达到

40%，2025年达到70%；在2018年政府工作报告中，更是明确提出2018年要推

动集成电路产业的发展。

表3.我国集成电路主要相关政策

除了政策扶持外，国家集成电路产业投资基金股份有限公司（简称“大基金”）于2014年成立，其设立目的是为了促进集成电路产业发展，重点投资集成电

路芯片制造业，兼顾芯片设计、封装测试、设备和材料等产业。

其首期实际

募集资金达到1387亿元，现二期资金正在募集中，募集目标为1500-2000亿

元，并将再次投资处理器设计、芯片制造、封装测试等广泛的半导体市场。

按照1∶3的撬动比，所撬动的社会资金规模在4,500亿-6,000亿元左右。

加

上大基金第一期1,387亿元及所撬动的5,145亿元社会资金，涉及资金总额将

过万亿元。

据初步测算，未来五年集成电路行业总资金需求约为1.15万亿

-1.4万亿元，对基金需求规模约为1,700亿-2,100亿元。

4.3我国集成电路投资力度加大

根据SEMI的预测，全球半导体设备的投资额将在2017年达到570亿美元，同比增长41%；在2018年达到630亿美元，同比增长11%。

2017年的大幅增长主要来自于韩国，其中三星投资同比增长128%，由2016年的80亿美元增加到180亿美元；SK海力士投资同比增长70%。

而2018年的大幅增长主要来自于中国大陆，这是因为2017年在中国新建立了很多晶圆厂。

在中国地区，从2013

年到2017年，中国企业半导体设备的每年投资额在15亿美元到25亿美元之

间，非中国企业的投资额在25亿美元到50亿美元之间。

而2018年，预计中国

企业投资额约为58亿美元，非中国企业投资额约为67亿美元。

晶圆厂建造在2017年和2018年均创历史新高，反应出强劲的增长动力。

其中中国地区的晶圆厂建造额最高，2017年达到60亿美元，2018年达到66亿美元，而历史上从来没有一个地区一年的投资额超过60亿美元。

晶圆厂的大规模投资一方面反应出市场对于后续半导体行业的乐观预期，另

一方面反应出我国对集成电路领域的重视程度在加大。

有一点值得注意，在

中国地区的投资额中，中国企业所占比重大幅提升。

这表明未来我国本土企

业芯片生产量有望大幅提升，从而提高芯片国产化比例。

图32.各地区半导体设备投资额

图33.中国大力建造晶圆厂

4.4集成电路相关A股上市公司

我国集成电路企业多以垂直分工模式运营。

表4.集成电路相关A股上市公司