用人话讲一下半导体材料产业格局

全球半导体行业经历了三次迁移

自发展以来，全球半导体产业格局在不断发生变化。当前，全球半导体产业正在经历第三次产能转移，行业需求中心和产能中心逐步向中国大陆转移。

全球半导体行业正在快速增长

2021年，全球半导体市场快速增长，共销售了1.15万亿片芯片，市场规模达到5560亿美元，创历史新高，同比大幅增长26.2%。整个半导体市场并未受到2021年新冠疫情大流行的负面影响。强劲的消费需求推动所有主要产品类别实现两位数的增长率(光电除外)。

从半导体细分领域来看，集成电路一直是半导体行业的主要细分领域。2021年，集成电路市场规模达到4630.02亿美元，同比增长28.2%，占全球半导体市场规模的83.29%。其中，集成电路又可细分为逻辑电路、存储器、处理器和模拟电路，2021年这四个产品占比分别为27.85%、27.67%、14.43%、13.33%。2021年存储器、模拟电路和逻辑电路都实现较大的增长。

此外，2021年全球光电子器件、分立器件、传感器市场规模分别为434.04、303.37、191.49亿美元，占比分别为7.81%、5.46%、3.44%。

全球半导体行业企业开展多方面竞争

半导体行业高度全球化，大量国家/地区的企业在半导体生产的多个方面展开竞争，从半导体设计到制造，再到ATP(组装、测试和封装)。

据美国研究机构Gartner发布的报告显示，2021年全球半导体行业排名前十的企业分别是三星(Samsung)、英特尔(Intel)、SK海力士(SK Hynix)、美光(Micron)、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、联发科技(MediaTek)、德州仪器(TI)、英伟达(NVIDIA)、超威半导体(AMD)。其中，三星(Samsung)超过英特尔(Intel)，成为顶级芯片销售商。2021年三星的半导体收入激增31.6%，达到759.5亿美元。英特尔的收入下降到第二位，只增长了0.5%，达到731亿美元，销售额在前25家公司中增长最慢。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国半导体行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

美国时间2019年5月15日，根据特朗普签署的总统行政命令，美国商务部正式将华为及其70个关联企业列入美方“实体清单”，禁止华为在未经美国政府批准的情况下从美国企业获得元器件和相关技术。

美国时间2020年8月17日，美国商务部再一次升级禁令，进一步收紧了对华为获取美国技术的限制，同时将华为在全球21个国家的38家子公司列入“实体清单”。

至此，华为迎来了其芯片产业发展至今的“至暗时刻”。

在美国政府实行一系列的制裁和打压措施后，华为芯片产业几乎已经被全方位锁死，它今后的路，又将何去何从？

整个芯片产业链，其基本的流程和步骤大概可以分为 设计 ， 制造 和 封测 三个方面。

下面，我将从这三个方面来分析一下华为所面临的困境。看了之后，你大概就会明白，为什么说华为的芯片产业迎来了自己的“至暗时刻”。

先来说说“封测”，“封测”是整个芯片产业链条的中下游环节，所谓“封测”即是“封装”和“测试”。

“封装”是指对制造完成的晶圆进行划片、贴片、键合、电镀等一系列工艺；“测试”则是指对芯片、电路等半导体产品的功能和性能进行验证的步骤。

对中国芯片产业有所了解的朋友应该知道，目前中国芯片产业的“封测”环节，可以说是世界领先的。

根据中国半导体协会统计，2019年中国封测行业全球市占率高达64%，国内封测龙头厂商已进入国际第一梯队，企业龙头日月光集团更是占据了高达20%左右的市场份额。

除了日月光集团之外，长电 科技 、通富微电、华天 科技 也占据了全球封测企业前十名的榜单。而前十名榜单中，美国的封测企业则仅仅只有安靠一家。

因此，单就“封测”环节来说，国内可以说是实力雄厚，人才济济。

那么，既然国内芯片产业“封测”环节如此强大，却为什么也会受美国钳制，基本被美国锁死呢？

那是因为， 国内封测企业的封测设备，严重依赖于美日进口，国产化的封测设备占比率极低。

根据美国半导体产业调查公司VLSI Research2018年发布的全球半导体封测设备厂商排名榜单显示：

在前十五名榜单中，日本厂商占据7家，美国厂商占据4家、欧洲厂商占据3家，中国和韩国各占据1家。日本厂商的市场占有率高达54%，美国厂商的市场占有率也达到了32%。

日本加上美国一起，占据了全球绝大部分芯片封测设备市场，可以说是处于垄断地位。

美国就不用说了，一直在制裁和打压中国的芯片产业。而日本作为美国的盟友，一直以来都和美国穿一条裤子。在未经美国同意的情况下，是绝不敢贸然出口封测设备给中国企业的。

而国产化封测设备企业，其技术实力和市场份额远远落后于美日企业，完全不能够满足芯片封测环节的高标准高要求。

正所谓“巧妇难为无米之炊”，尽管国内芯片产业封测环节世界领先，但是其封测设备却严重依赖美日。一旦没有了先进的封测设备，就算你再领先世界也是徒劳。

再来说说“制造”，“制造”是整个芯片产业链条的中间环节，也是一个颇为重要的环节，这其中涉及了众多步骤和流程，篇幅所限，在此不一一赘述。

制造环节算是中国芯片产业中比较薄弱的一个环节了，而且美国还在制造环节对华为进行了全面的打压。

去年台湾著名芯片生产企业“台积电”受美国禁令影响，宣布不再和华为合作，这一事件曾引起了许多国人的极大关注。

而台积电，则是芯片产业制造环节的杰出代表，地表最强芯片制造代工厂。

台积电，全称台湾积体电路制造股份有限公司，1987年由张忠谋在台湾创立。

台积电是全球最大的晶圆代工厂，台积电2018年的市场占有率达到56%，全球一半以上的市场都归于台积电所有，而第二名三星半导体市场占有率则仅仅只有16%左右。

台积电的生产技术要比竞争对手更先进，代工质量比竞争对手更可靠、成片量也非常稳定。全球芯片行业巨头几乎都和台积电有合作关系，像高通、苹果、华为海思、联发科等都是台积电常年的合作伙伴。

而去年，美国的一纸禁令，却让台积电陷入了两难的境地。

华为作为台积电的第二大客户，每年为台积电贡献的收入超过了总收入的30%。

如果台积电放弃华为，也就意味着收入短时间内会大幅度减少；但如果台积电不顾美国禁令，坚持与华为合作的话，一旦台积电也被美国制裁，也大概就意味着它末日的来临。

在经过慎重思考后，台积电最终选择了前者，遵循美国禁令，放弃与华为合作。

可能有些人会提到，既然台积电这么重要，那么我们要抓紧给台湾人民发二代身份z了。到时候，台积电就不用再受制于美国。

然而，这种想法是非常表层的。台积电之所以能够生产比竞争对手更先进的3nm，5nm芯片，是因为它们采用了美国更先进的芯片生产设备。

一旦美国限制芯片生产设备出口给台积电，就算台积电最终与华为合作，其技术也会一直止步不前，生产设备也无法持续更新换代，最终还是会落后于其他竞争对手。

台积电无法合作，那么三星呢？

作为全球第二大芯片制造企业，虽然它的技术水准和产品质量不如台积电，但是这些年来也一直在5nm，7nm的生产线上积极布局，紧跟其后。

如果三星能够跟华为合作，也未尝不是一个很好的选择。

然而，大家不要忘了，韩国也是美国的盟友之一，至今为止，美国在韩国还有着大量的驻军。韩国总统甚至没有战时指挥权，被美国牢牢掌控着。

因此，当台积电宣布终止和华为合作之后，作为台积电主要竞争对手的三星，却一直没有拉拢华为，宣布和华为合作。

指望三星，那是完全靠不住的。

那么，其他企业靠不住，我们大陆自己的芯片制造企业呢？可能有人会想到由著名企业家梁孟松所带领的中芯国际。

中芯国际作为目前中国芯片制造的龙头企业，这几年的发展可以说是如日中天。2019年，中芯国际攻克了14nm的关键节点，正式跻身于国际领先地位。

然而，相比较于台积电和三星的5nm，7nm，其技术实力还是有相当大的差距的。如果华为真的只能用中芯国际的14nm芯片，其竞争力当然也会大打折扣。

除此之外，就连14nm的生产线，中芯国际也受到了美国的严格限制。

前段时间，中芯国际向ASML公司购买的光刻机迟迟到不了货一事，也曾引起了国人的极大关注。

ASML虽然是一家荷兰公司，但是其光刻机技术却是美国的。为了避免被美国针对，ASML公司也因此迟迟没有给中芯国际发货。

所以，中芯国际在芯片生产设备方面，也一直受制于美国。

想要依靠国产自主化，真的是难上加难。

华为既不搞芯片封测，也不制造芯片，那它到底凭什么成为中国的“芯片之光”的呢？

那是因为，华为海思是一家顶尖的芯片设计公司。

华为海思，全称深圳市海思半导体有限公司，成立于2004年10月，其前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心。

华为海思是华为芯片设计的控股公司，在经过十几年的发展后，华为海思已经成为了全球顶尖的芯片设计公司之一，其先进的鲲鹏处理器和自主的麒麟芯片，在国际上具有很大的竞争力。

如果华为无法与芯片制造，芯片封测企业合作，只要它还能够设计芯片，它仍然还是具有重大优势的。

然而，一个残酷的事实就是，华为在芯片设计环节，同样也受到了美国的严格限制，可谓是阻碍重重。

首先说说华为芯片设计所使用的架构，其采用的是英国arm公司的公版架构，在其公版架构之上，进行了自主的二次开发。

就像手机系统一样，国内大多数的手机厂商采用的都是安卓系统，但有许多厂商是在安卓系统的原有基础之上进行二次开发，形成了自己独有的手机系统的。比如华为，小米，vivo等等，都是如此。

因此，英国arm公司是否继续与华为合作，就显得尤其重要了 。

总而言之，arm公司在这件事情上一直是朝令夕改，变化莫测，着实有点不靠谱。未来到底会如何，我们谁也不知道。

除了芯片设计架构之外，另一个更为头疼的问题，就是芯片设计所使用的软件。

在芯片设计的过程中，芯片设计公司一般都要用到eda设计软件。这就像你要p图，一般都要用到ps一样，这个是整个行业的专业软件。

然而，主要问题就出现在这个方面。

目前，全球eda软件供应者主要是国际三巨头Synopsys（新思 科技 ）、Cadence（楷登电子 科技 ）和Mentor Graphic（明导国际），三大eda企业占全球市场的份额超过60%。

而华为所使用的eda设计软件，主要也是来自于这三家。

但一个不幸的事实是，这三家公司全部都是美国的。其中Mentor Graphic（明导国际）虽然2016年被德国西门子收购，但是其专利技术却全部属于美国。

因此，在芯片设计的eda软件方面，华为也受到了美国的严格限制。一旦没有了eda软件，设计芯片对华为来说，就基本上是天方夜谭了。

虽然国内也有eda软件的杰出企业，比如龙头企业华大九天，但是华大九天的整体实力与三大巨头相比，还是有非常大的差距的。

如果华为采用华大九天的eda软件设计芯片，其效率和质量，是完全可以预见的。

所以，华为海思虽然是一家顶尖的芯片设计公司，但是在美国的制裁和打压下，也同样显得寸步难行，阻碍重重。

目前华为在芯片产业链条的各个环节，基本上都被美国全方位锁死，其处境是相当的艰难，可以说是迎来了发展至今的“至暗时刻”。

作为中国芯片产业的龙头企业，这不仅是华为的“至暗时刻”，也是中国整体芯片产业的“至暗时刻”！

如今华为在美国的制裁和打压下，难以再继续更新和生产新的手机芯片。

当华为芯片的存货都已经卖完的时候，其今后的路，又将何去何从呢？

当然，我并不主张投降主义，尽管美国的制裁和打压如此残酷，但中国人从来都是硬骨头。

在如今“至暗时刻”的现实处境下，就更需要国内整体芯片产业中的各个企业协同合作，共度难关。

正所谓，“团结就是力量”，相信在中国人的集体努力下，我们最终会迎来美好的明天。

根据一项对多位资深业界人士所做的非正式调查，从现在开始到未来几年内，半导体产业都正处于一个转折点。初创的无晶圆厂半导体公司能获得1亿甚至2亿美元的资金，用以开发新一代复杂系统单芯片(SoC)产品的时代已经过去了。创投业者们并未获得与其投资相等的回报，而过去鼓吹大力投资的合伙人也早已离开这个产业。因此，下一步该走向何方？会出现更多的半导体初创公司吗？他们将如何获得资助？在一个受到严重限制的集资环境中，又如何获得突破性的创新？要了解产业的困境，就必须考虑IC开发成本(图1)和初创公司先期投资趋势线(图2)之间的差异。在与业界超过25位利益相关人(stakeholders)──包括创投业者、创立半导体公司的CEO,以及新创公司的CEO──进行访谈后，我们得出的结论是，新兴的趋势可能将半导体产业从一个充满活力的技术经济创新引擎，转变为仅能提供‘Metoo’产品的承销商。 图1:每代制程开发集成电路的成本(单位：百万美元)从这次访谈中，我们确定了三大主要趋势。首先，规模较小的业者整并为更大规模公司正在加速进行。事实上，过去十年间，许多公司历经收购整并而退出了半导体产业；IPO则几乎已不存在。即使是中等规模的上市公司，在过去数年间也经历了大量整合。其次，由创投业者支持、已募集到新资金的公司均专注于特定利基市场。例如一些开发专有模拟和混合讯号IC的业者；这些组件通常采用较大的制程几何尺寸，整合度也相对较低，这将使业者能维持合理的成本。最后，SoC新创业者的活动似乎更加平息了，因为要开发这些高度复杂组件，需要极其庞大的费用。那么，这个产业还剩下些什么呢？相当令人遗憾，对创业者来说，仅存的也许是愈来愈狭窄的空间和更少的创投资本。不过，新创企业仍可能在这个产业占有一席之地，也许是主攻某些成长潜力有限的小型市场；或是让自己成为一家IP供货商，循ARM和MIPS的模式前进。两种情况都提供了相当惊人的财务表现，为创投产业再注入了活力。在访谈中，一位资深CEO指出，芯片产业看起来可能会越来越像汽车产业──成熟、进展缓慢，并且由少数几家大公司所把持。其它业界人士则认为，采取制药业的模式可占上风；一些处于开发阶段的小型公司创造出了极有潜力的智财权，之后再卖给握有大量资源的大型企业，藉此推动产品上市。另外，访谈中也有一位业界人士指出，业界也许会重返大型实验室主导的时代，如贝尔实验室、XerorParc和Sarnoff等。但无论在上述的任何一种情况，都没有让创投业者投下资金的余地，而且也并未看到能容纳真正突破性技术的空间。难道我们的产业将持续成熟到边缘化的地步是无可避免的结果吗？抑或是仍有其它可能？回顾最近一波半导体新创业者的成功范例，博通(Broadcom)和Marvell是两个很好的例子。这两家创立于上世纪90年代的公司在过去十年间取得了重大成就。而促成他们在市场上获得成功的主要因素有两个。首先，两家公司都采取纯粹的无晶圆厂半导体公司运作模式。这个策略让他们免于巨额投资，否则他们将一直致力于建设庞大的生产设备。更有效地利用资本是非常必要的，然而，对这个产业而言，成功往往伴随着破坏性创新而来。具备破坏性创新特质的公司，如Broadcom和Marvell,他们为市场带来了将系统开发者(包括通讯系统工程师及科学家)和IC电路开发者结合起来的做法──这些人才都是开发SoC不可或缺的。几乎每一位与我们访谈的半导体产业专家都强调，他们现在的软件开发人员比例远较IC设计师来得多。这种转变是SoC设计人员为业界直接来带来的创新成果。现在，这些公司即将向市场推出更新颖的SoC思维，不再局限于破坏性创新，这些业者们现在强调持续创新。是的，他们为硅产业带来了崭新的思维和更新的系统技术，且现有的SoC业者们都已具备这样做的能力。当Broadcom和Marvell进入市场后，当时主导市场的半导体业者们还没有雇用能够设计出创新自适应滤波器或复杂调制解调器和里德-所罗门编译码器的工程师。当时，这可是系统OEM业者的工作。但现在，几乎所有的半导体业者都拥有系统工程师和开发人员；由于开发成本不断升高，拥有这些工程人员就显得更具优势。从这个角度观察，试图投资SoC新创公司似乎没有道理。我们不禁要问，在半导体领域中，究竟破坏性创新象征着什么。SoC上一场比赛，而不是下一个。与我们访谈的业界高层们一致认为，半导体产业仍然有创新需求。他们列举了通讯和消费电子产品不断增加的带宽需求；移动装置和汽车对更轻、更高效电源的需求，以及能以更智能的方式，将能源送到消费者和企业客户端的全新能源解决方案。但他们也相信，要确实满足这些需求，现有技术版图仍然缺少了一些关键。那么，他们认为半导体创业潮有可能卷土重来吗？在我们的访谈调查中，部份受访者认为，‘无芯片’(chipless)半导体公司也许会成为未来的产业先锋，如eSilicon和GlobalUnichip等。向‘无芯片’转移，将能显着降低为了将新的半导体产品推向市场所需挹注的前期投资成本。一些CEO表示，将传感器和驱动器整合到半导体组件中的热潮仍在持续，并可望成为推动半导体朝更高整合度发展的一股主要驱动力量。在芯片中添加陀螺仪、加速度计、相机零件、麦克风和磁强度计等零组件的能力将成为关键，特别是如果能采用标准CMOS制程，那么，这些能力将极具开创性。事实上，微机电系统(MEMS)将芯片的整合度拉高到了全新的水准，这也可望为半导体产业带来下一波大规模的破坏性创新技术浪潮。没有人能预测下一波半导体的转变会在何时发生。但根据过去的产业经验，只要有一个人做了正确的事，实现了技术创新和突破，就有可能带动下一波创新浪潮。半导体产业能否重新找回不久以前还曾拥有的热情、活力和能量？答案将取决于企业家们是否针对创新做出正确的决定了。我们正处于芯片产业的转折点。对半导体领域来说，无论是创新，或是持续整并和削减成本，未来这些趋势都可能愈来愈多地出现在美国以外的国家。 图2:第一轮半导体领域创投资金的芯片产业营收百分比。本文由Bruce Kimble、Marty McMahon与Matt Rhodes三位半导体产业专家共同撰写。Kimble是半导体产业专家；McMahon是洁净能源产业专家，并作职于美国加州一家调查公司McDermott&BullRhodes是半导体产业的长期投资者。

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