从十大IC设计走势 产业链分析看清行业动态

    记得在2016中国(深圳)集成电路创新应用高峰论坛上，中国半导体行业协会IC设计分会理事长、清华大学微纳电子学系教授魏少军指出，中国大陆芯片设计业持续高速增长，2000年~2015年复合增长率达45.68%，今年第一季度增长率为26.1%。

 

    另据市场研究机构ICInsights的数据显示，2015年世界十大芯片设计公司中，中国的海思和展讯位居第6和第10位，分别是38.3亿美元和 18.8亿美元。根据中国半导体行业协会设计分会的数据，海思和展讯占据前两名，第三至第五名分别是中兴微电子、华大半导体、大唐半导体。

 

    如果再计算中国前年收购的海外上市企业落地所包含的产值，今年增长率将肯定超过25%，预计将达到1600-1650亿元人民币，位居全球第二。

 

    魏少军也指出，尽管2015年中国芯片设计业全球占比22.9%，但从细分产品来看并不理想。通信芯片设计领域一枝独秀，从100亿增长到600 亿，5年增长6倍。但是其他领域，包括计算机、多媒体、导航、模拟、功率、消费类等产业规模增长非常缓慢。如果刨除通信业增长，中国芯片设计业5年来几乎没有增长。

 

    下面，来看看中国半导体行业上下游产业链

 

    设备和材料是半导体产业的上游核心：集成电路占半导体总市场的八成，是半导体的主要构成部分。美国半导体产业协会(SIA)最新发布的数据显示，2015年全球半导体市场规模为3，352 亿美元，比2014 年略减0.2%。

 

    半导体可以分为四类产品，分别是集成电路、光电子器件、分立器件和传感器。其中规模最大的是集成电路，达到2，753 亿美元，占半导体市场的81%。由于半导体产品中大部分是集成电路，因此二者常常被混为一谈，在此特别说明二者的异同，以免混淆。

 

    半导体设备和材料处于IC 产业的上游，为IC 产品的生产提供必要的工具和原料。当前IC 产业的商业模式可以简单描述为，IC 设计公司根据下游客户(系统厂商)的需求设计芯片，然后交给晶圆代工厂进行制造，之后再由封装测试厂进行封装测试，最后将性能良好的IC 产品出售给系统厂商。

 

    IC 设计、晶圆制造、封装测试是IC 产业的核心环节，除此之外，IC 设计公司需要从IP/EDA 公司购买相应的IP 和EDA 工具，而IC 制造和封装测试公司需要从设备和材料供应商购买相应的半导体设备和材料化学品。因此，在核心环节之外，集成电路产业链中还需要IP/EDA、半导体设备、 材料化学品等上游供应商。

 

    半导体生产工艺复杂

 

    集成电路产业按照摩尔定律持续发展，制程节点不断缩小，今年将量产10 纳米。摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登摩尔(Gordon Moore)于1965 年提出来的。

 

    其内容为：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。几十年来，集成电路产业沿着摩尔定律发展，1971年集成电路的制程节点是10 微米(百分之一毫米)，今年台积电将开始量产10 纳米(十万分之一毫米)，技术节点缩小到千分之一，意味着晶体管面积缩小百万分之一。

 

    82平方毫米的集成电路产品中有超过十亿颗晶体管，制造工艺极其复杂。英特尔在2015 年CES 展会上发布的第五代酷睿处理器系列，采用14nm 3D 三栅极晶体管技术打造，U 系列核心面积相比采用22nm 3D 三栅极集体管技术的第四代酷睿U 系列处理器缩小了37%，但所集成的晶体管数量提升了35%，达到13 亿个!

 

    半导体设备和材料规模合计超800 亿美元

 

    从全球范围看，美国、日本、荷兰是世界半导体装备制造的三大强国，全球知名的半导体设备制造商主要集中在上述国家。

 

    根据SEMI 的统计，2014 年全球半导体设备市场规模为375 亿美元，前十大半导体设备厂商的销售额为351 亿美元，市场占有率高达93.6%，行业处于寡头垄断局面。前十大半导体设备生产商中，有美国企业4 家，日本企业5 家，荷兰企业1 家。

 

    其中美国的应用材料公司以79.4 亿美元的销售额位居全球第一，全球设备市场市占率21.2%;荷兰阿斯麦(ASML)公司以75.5 亿美元的销售额位居全球第二，全球设备市场市占率20.1%;日本的东京电子(TEL)销售额为55.4 亿美元，位列第三，全球设备市场市占率14.8%。

 

    中国电子专用设备工业协会统计显示，2014 年我国半导体设备行业35 家主要制造商共完成40.53 亿元销售收入，同比增长34.5%;实现利润8.48 亿元，同比增长13.8%;出口交货值4.41 亿元，同比增长50.5%;2015 年销售收入达到50 亿元左右，同比增长25%。预计今年全球销售有望突破800 亿美元。

 

    半导体行业材料种类越来越多

 

    随着半导体器件结构的变化和半导体制程复杂程度的提高，在半导体产业采用的化学元素越来越多。在1985年，化学元素周期表中只有11 种元素用于半导体行业。而到了2015 年，半导体行业使用的化学元素种类达到49 种。除了材料种类的增多，半导体材料也随着半导体制程的进步而不断发展。

 

    硅是目前最重要的半导体材料，全球95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基底功能材料而生产出来的。在可预见的未来，还没有其它材料(如石墨 烯等)可以替代硅的地位。在1960 年时期就有了0.75 英寸(约20mm)左右的单晶硅片。在1965 年左右Gordon Moore 提出摩尔定律时，还是以分立器件为主的晶体管。

 

    然后开始使用少量的1.25 英寸小硅片，进而集成电路用的1.5 英寸硅片更是需求大增。之后，经过2 英寸，3 英寸， 1975 年4 英寸登场开始在全球普及，接下来5 英寸，6 英寸，8 英寸，然后从2001 年开始进入12 英寸。预计在2020 年左右，18 英寸(450mm)的硅片将开始投入使用。
 

    此外，还出现了新的硅材料——SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)，SOI技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。

 

    SOI 材料具有以下突出优点：1、低功耗;2、低开启电压;3、高速;4、提高集成度;5、与现有集成电路完全兼容且减少工艺程序;6、耐高温;7、抗辐照等。 基于SOI 结构上的器件在本质上可以减小结电容和漏电流，提高开关速度，降低功耗，实现高速、低功耗运行。作为下一代硅基集成电路技术，SOI 广泛应用于微电子的大多数领域，同时还在光电子、MEMS 等其它领域得到应用。

 

    最后，再谈一下中国半导体市场八个预测

 

    日前，国内半导体市场研究调查机构公开了2016年中国半导体产业十大预测。从长远来看，中国的半导体产业将蓬勃发展，中国产业的崛是必然。

 

    1、中国存储器起航，与存储器相关的产业投资将会增多。

 

    2、紫光除在封装和存储等领域继续布局外，2016年紫光的压力和挑战将会更大，运作也会更加务实。

 

    3、国际并购放缓，中国资本无论成功案例还是并购数额将会有大幅度下降，受阻甚至失败的案例会不止一次发生。

 

    4、半导体产业技术将会继续突破：集成电路设计业技术和产值再创新高，

 

    5、国内资本运作活跃，直接上市、借壳上市的企业将会是资本运作的主线，预估会有4-8家企业实现上市。

 

    6、企业发展相对艰难，亏损、裁员、被并购现象将会增多，部分大公司销售额下降，亏损加大，部分小公司将出现生存问题。

 

    7、国内产业并购、产业外企业对半导体投资将会增多，国内企业之间的并购、产业外企业对半导体企业的投资并购将会增多。

 

    8、中小地方政府会半导体投资项目增多，众多二三小公司与中小地方政府的合作案例将会增多;其中众多8寸厂、封测厂等项目会成为热点。