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洞见 | 从全球格局看我国半导体产业发展机遇有多大

盛世投资

2023-05-24

半导体与集成电路产业是国民经济支柱性行业之一。在一系列政策措施大力扶持下，我国半导体与集成电路产业保持快速发展的势头，技术水平显著提升，产业规模持续扩大。与此同时，我们也看到近年来半导体与集成电路产业发展受到诸多不确定因素影响。

市场规模保持稳定增长。2021年全球半导体市场规模5559亿美元，增长26.2%。美国半导体行业协会（SIA）的统计数据显示，2022年全球半导体市场规模增长至5735亿美元，创历史新高，增长3.2%。但2022年下半年销售放缓较为明显，第四季度销售额1302亿美元，同比减少14.7%。全球半导体市场增速正在由疾转缓。

储存器和逻辑器件是销售额最大的类别，模拟芯片增速最快。集成电路占半导体市场80%以上的份额，其中储存器和逻辑器件的占比最大，2022年销售额分别达到1300亿美元、1760亿美元。模拟芯片2022年销售额为890亿美元，增长7.5%，增速最高。

下游应用领域十分广泛。半导体下游应用领域主要涉及计算机、通信、汽车、消费电子、工业等。分领域来看，计算机、通信占比最高，汽车2022年增速最高且未来增长潜力大。计算机和通信是半导体下游最主要的应用场景，合计占比高达60%以上。汽车、消费电子、工业等领域的占比较为接近，位于10%-15%的区间。值得注意的是，半导体主要产品细分市场中，汽车芯片销售额341亿美元，创历史新高，增速高达29.2%。

汽车“新四化”浪潮带动汽车半导体在整个半导体产业中的重要性持续提升。百年汽车行业正在向电动化、智能化、网联化、共享化“新四化”方向发展，未来几年半导体下游应用领域中，预计汽车应用领域的CAGR将位居所有领域之首。汽车自动驾驶级别越高，所需的控制芯片数量越多，对相应半导体的需求激增。例如，在计算和控制芯片方面，新能源电动车平均所需芯片个数预计从2017年的800个增长到2022年的1500个左右。

重要市场区域发展情况。美国长期以来一直是全球半导体行业的领导者。半导体是美国的主要出口产品之一。2021年，美国半导体出口额为620亿美元，在美国出口额中排名第五。美国半导体企业的销售额占比、在全球主要国家和地区的市场占有率以及研发投入水平均保持领先地位。2021年，美国半导体企业的全球市占率为46.3%，居世界首位。其他国家及地区的企业拥有7-20%的全球市场份额，中国台湾及大陆地区的市场份额合计为15%；总部位于美国的半导体公司，在全球主要国家和地区的半导体市场中占据了市场份额的领导地位。其中，在中国市场，2021年美国半导体公司的市占率高达49.9%；2021年，美国半导体行业的研发支出占销售额的比例为18.0%，高于其他任何国家的半导体行业研发投入水平。中国大陆半导体行业的研发支出仅为7.6%。

亚太地区正在发展成为全球半导体行业的“基石”。韩国、日本、中国以及中国台湾主导了亚太地区的半导体产业发展。2020年，亚太地区在全球半导体产业中的市场占比为40%。到2030年，预计将攀升至55%。不同地区半导体的发展策略各有不同。其中，韩国致力于AI和5G技术相关半导体产品的研究和开发；日本占据材料和市场的上游优势，大力延伸发展中下游产业；中国在巨大市场需求的驱动下，全力实现自给自足的半导体行业发展目标。中国台湾在半导体制造业方面的优势地位比较稳固，试图打造完整的半导体产业链体系。

中国、韩国、日本在全球半导体产业链中占据重要的地位且重要性不断攀升。制造环节：中国台湾与韩国双雄相争格局。台积电、三星占据超过70%的半导体制造市场，且在持续加大对先进制程的投入力度。台湾的晶圆代工产业产值全球第一；封测环节：呈现两岸引领格局。中国台湾IC封测产业产值全球第一。中国近年来大力发展半导体封测，市场占比接近20%，但先进封装占封装总营收比例不足30%，离国际领先水平还有一定的差距；设计环节：韩国、中国台湾实力较强但亚太整体处于全球第二梯队。美国和德国的半导体设计企业占据全球大部分市场份额，亚太地区的设计相对于制造而言处于第二梯队；材料：日本拥有绝对优势。日本企业拥有超过50%的全球市场份额。中国台湾和韩国得益于良好的半导体产业基础，材料领域也在持续发展。中国半导体材料市场占比接近20%，但半导体制造环节国产材料使用率不足15%，在先进制程、先进封装领域的国产化率更低；设备：日本较强但亚太整体较弱。日本在涂布显影设备、热处理设备、单片式和批量式清洗设备、测长SEM等设备领域具有较高的市场占有率。

中国扶持半导体产业发展，芯片制造产能占比将持续攀升。国家/地方层面密集出台促进半导体与集成电路产业发展的扶持政策。近年来，国家发展改革委、财政部、商务部、科技部等多部门陆续印发了一系列扶持半导体与集成电路行业的发展政策。成立国家大基金支持半导体行业发展。国家大基金一期主要投资于制造、设计、封测等领域的行业龙头企业，二期成立之初半导体设计仍然是投资重点，进入2021年以后逐步向制造设备、材料领域转移。地方层面也在紧跟国家战略。例如，深圳市发展改革委、深圳市科技创新委员会、深圳市工业和信息化局、深圳市国有资产监督管理委员会于6月6日发布了《深圳市培育发展半导体与集成电路产业集群行动计划（2022-2025年）》，提出到2025年产业营收突破2500亿元。在过去的十年，随着半导体终端应用崛起，晶圆制造业产能初步向大陆转移，众多海外芯片厂商纷纷在中国设厂，国内许多企业也不断加大投资设厂力度。到2030年，我国晶圆制造有望占据全球市场接近一半的份额。

我国半导体与集成电路产业发展形势分析

半导体与集成电路产业是国民经济支柱性行业之一。同时也是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业，是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的核心与基础，战略地位日益凸显。在一系列政策措施大力扶持下，我国半导体与集成电路产业保持快速发展的势头，技术水平显著提升，产业规模持续扩大。与此同时，近年来半导体与集成电路产业发展受到逆全球化和美国打击的不利影响，产业发展跌宕起伏，在充满不确定性的环境下持续前行。

市场规模继续稳步增长。我国集成电路市场规模呈现稳定较快增长趋势。中国是全球重要的集成电路市场。近年来，在内外资企业的共同努力下，我国集成电路产业规模不断壮大。2021年市场规模首次突破万亿元，2018-2021年复合增长率为17%，是同期全球增速的3倍多。2022年，市场规模将超12000亿元。同时，我国集成电路产业结构持续优化，设计、制造、封装测试市场规模已由初期的3:2:5演进为4:3:3，初步形成了较为合理的结构。

市场应用仍以传统领域为主。我国集成电路下游应用市场以通信、计算机、消费电子等为主，汽车领域尚未成为增长主力。我国集成电路市场应用以传统领域为主，2021年在通信、计算机、消费电子等传统优势产业领域的市场份额合计高达78.6%。相比于全球市场，汽车领域尚未成为我国集成电路市场增长主力。从我国集成电路市场应用结构来看，汽车不是集成电路市场增长主力，2021年市场份额占比不足5%，这与车规级芯片进入门槛高、认证周期长有很大关系。随着我国新能源汽车、智能汽车快速发展，对汽车半导体、汽车芯片等的需求将快速增长。

自给率较低，对外依赖度高。目前我国半导体产业自给率仍然较低，尤其是高端领域严重依赖进口。集成电路是我国最大的单一进口项目，进出口逆差不断扩大。海关总署的统计数据显示，2022年，我国进口集成电路5384亿件，同比下降15.3%（2019-2021年集成电路进口分别增长6.6%、22%、17%），进口量近20年来首次下降，但仍然远超同期原油进口金额3655亿美元，持续成为我国第一大进口商品。按价值计算，我国集成电路进口额为4156亿美元，与2021年相比下降3.9%，表明正在为进口支付更高的单价。美国加强对向我国出口先进芯片的影响显现，进口量大幅下滑。

我国集成电路产品在全球市场上的竞争力不强。从全球主要半导体生产地区单个芯片的平均出口价格来看，国产芯片的市场竞争力处于相对劣势地位。美国和韩国是复杂、高价值芯片的专业生产商，芯片平均出口价格高；我国和日本是用于汽车、家用电器和消费品的简单芯片的专业生产商，平均出口价格低。值得注意的是，我国是其他四大芯片制造商的最大出口目的地。2021年美国单个芯片平均出口价格2.16美元，我国单个芯片平均出口价格仅为0.19美元，差距明显。

整体国产化率有待提高。当前，我国集成电路产业整体国产化率偏低。具体来看：

芯片设计环节：整体国产化率在10%左右，EDA（电子设计自动化）约为5%。EDA被称为“芯片之母”，目前，全球EDA市场被Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）和SimensEDA分食，三大国际巨头在国内的市场份额在80%左右。我国设计环节的全球市场份额将快速提升。受国家大基金连续投资以及华大九天等企业不断崛起等叠加驱动，我国在全球半导体设计销售收入中的市场份额预计将从2021年的9%飙升到2030年的23%，同期美国的市场份额预计将从46%下降到36%。芯片制造环节：成熟制程领域产能迅速跟上，先进制程落后明显。受EUV光刻机等为代表的半导体设备以及光刻胶等为代表的半导体材料的双重制约，我国在芯片制造环节尤其是高端芯片制造领域的工艺水平落后欧美3-5代的技术。

芯片封测环节：封测是国产化率最高的一环。我国先进封装产值占全球比例从2015年的10.3%提升至2021年的15.7%，2022年将超过16.5%。国内封测厂商技术水平基本与海外同步，未来先进封装占比预计将持续稳步提升。

半导体设备：我国半导体设备市场规模快速增长、国产化率快速提升，但晶圆制造关键设备国产化率依然较低。我国半导体设备市场规模快速增长。2021年全球半导体设备销售额为1026.4亿美元，同比增长44%；而中国大陆市场销售额达296.2亿美元，同比增幅高达58%，快于全球。我国半导体设备国产化率快速提升。2020年，国内的半导体厂商使用国产化设备的比例约为16.8%，2021年达到20%，2022年将超25%。晶圆制造各关键设备国产化水平差异明显，总体国产化率依旧有较大提升空间。2020年中国大陆晶圆设备国产化率约为7.4%。截至2020年底，清洗设备、CMP设备的国产化率相对较高，分别约为20%、10%。离子注入、过程检测国产化水平较低，分别约为2%左右。光刻设备国产化率低于1%。

半导体材料：我国半导体材料市场规模稳步增长，但整体国产化率低，关键材料国产化替代的需求迫切。国内半导体材料市场规模持续增长，占全球市场份额稳步提升。全球半导体材料市场规模由2012年448亿美元增长至2021年643亿美元，CAGR为4.1%；中国大陆半导体材料市场规模从2012年55亿美元增至2021年119亿美元，CAGR达9.0%，增速远超全球水平，占全球半导体材料市场的比例由12.3%增至18.5%。在晶圆厂持续扩产的驱动下，市场需求有望保持景气。半导体材料整体国产化率低，关键材料国产化替代的需求十分迫切。晶圆制造材料整体国产化率不足15%，其中光刻胶、掩模版、硅片、靶材等的国产化率更低。封装材料整体国产化率接近30%，除了封装基板等关键材料受限外，大部分材料能够基本实现国产替代。