台积电开启晶圆代工时代,成为集成电路中最为重要的一个环节。 1987 年,台积电的成立开启了 晶圆代工时代,尤其在得到了英特尔的认证以后,晶圆代工被更多的半导体厂商所接受。晶圆代工 打破了 IDM 单一模式,成就了晶圆代工+IC 设计模式。目前,半导体行业垂直分工成为了主流, 新进入者大多数拥抱 fabless 模式,部分 IDM 厂商也在逐渐走向 fabless 或者 fablite 模式。
全球晶圆代工市场一直呈现快速增长,未来有望持续 。晶圆代工+IC 设计成为行业趋势以后,受益 互联网、移动互联网时代产品的强劲需求,整个行业一直保持快速增长,以台积电为例,其营业收 入从 1991 年的 1.7 亿美元增长到 2019 年的 346 亿美元,1991-2019 年,CAGR 为 21%。2019 年全球晶圆代工市场达到了 627 亿美元,占全球半导体市场约 15%。未来进入物联网时代,在 5G、 人工智能、大数据强劲需求下,晶圆代工行业有望保持持续快速增长。
晶圆代工行业现状:行业呈现寡头集中。 晶圆代工是制造业的颠覆,呈现资金壁垒高、技术难度大、 技术迭代快等特点,也因此导致了行业呈现寡头集中,其中台积电是晶圆代工行业绝对的领导者, 营收占比超过 50%,CR5 约为 90%。
晶圆代工行业资金壁垒高。 晶圆代工厂的资本性支出巨大,并且随着制程的提升,代工厂的资本支 出中枢不断提升。台积电资本支出从 11 年的 443 亿元增长到 19 年的 1094 亿元,CAGR 为 12%。 中芯国际资本性支出从 11 年的 30 亿元增长到了 19 年的 131 亿元,CAGR 为 20%,并且随着 14 nm 及 N+1 制程的推进,公司将显著增加 2020 年资本性支出,计划为 455 亿元。巨额投资将众多 追赶者挡在门外,新进入者难度极大。
随着制程提升,晶圆代工难度显著提升。 随着代工制程的提升,晶体管工艺、光刻、沉积、刻蚀、 检测、封装等技术需要全面创新,以此来支撑芯片性能天花板获得突破。
晶体管工艺持续创新。 传统的晶体管工艺为 bulk Si,也称为体硅平面结构(Planar FET)。 随着 MOS 管的尺寸不断的变小,即沟道的不断变小,会出现各种问题,如栅极漏电、泄漏功 率大等诸多问题,原先的结构开始力不从心,因此改进型的 SOI MOS 出现,与传统 MOS 结 构主要区别在于:SOI 器件具有掩埋氧化层,通常为 SiO2,其将基体与衬底隔离。由于氧化 层的存在,消除了远离栅极的泄漏路径,这可以降低功耗。随着制程持续提升,常规的二氧 化硅氧化层厚度变得极薄,例如在 65nm 工艺的晶体管中的二氧化硅层已经缩小仅有 5 个氧 原子的厚度了。二氧化硅层很难再进一步缩小了,否则产生的漏电流会让晶体管无法正常工 作。因此在 28nm 工艺中,高介电常数(K)的介电材料被引入代替了二氧化硅氧化层(又称 HKMG 技术)。随着设备尺寸的缩小,在较低的技术节点,例如 22nm 的,短沟道效应开始 变得更明显,降低了器件的性能。为了克服这个问题,FinFET 就此横空出世。FinFET 结构 结构提供了改进的电气控制的通道传导,能降低漏电流并克服一些短沟道效应。目前先进制 程都是采用 FinFET 结构。
制程提升,需要更精细的芯片,光刻机性能持续提升。 负责“雕刻”电路图案的核心制造设备是光刻机,它是芯片制造阶段最核心的设备之一,光刻机的精度决定了制程的精度。第四 代深紫外光刻机分为步进扫描投影光刻机和浸没式步进扫描投影光刻机,其中前者能实现最 小 130-65nm 工艺节点芯片的生产,后者能实现最小 45-22nm 工艺节点芯片的生产。通过多 次曝光刻蚀,浸没式步进扫描投影光刻机能实现 22/16/14/10nm 芯片制作。到了 7/5nm 工艺, DUV 光刻机已经较难实现生产,需要更为先进的 EUV 光刻机。EUV 生产难度极大,零部件 高达 10 万多个,全球仅 ASML 一家具备生产能力。目前 EUV 光刻机产量有限而且价格昂 贵,2019 年全年,ASML EUV 销量仅为 26 台,单台 EUV 售价高达 1.2 亿美元。
晶圆代工技术迭代快,利于头部代工厂。 芯片制程进入 90nm 节点以后,技术迭代变快,新的制程 几乎每两到三年就会出现。先进制程不但需要持续的研发投入,也需要持续的巨额资本性支出,而 且新投入的设备折旧很快,以台积电为例,新设备折旧年限为 5 年,5 年以后设备折旧完成,生产 成本会大幅度下降,头部厂商完成折旧以后会迅速降低代工价格,后进入者难以盈利。
2.1摩尔定律延续,技术难度与资本投入显著提升
追寻摩尔定律能让消费者享受更便宜的 算 力,晶圆代工是推动摩尔定律最重要的环节。 1965 年, 英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔提出,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,这也是全球电子产品整体性能不断进化的核 心驱动力,以上定律就是著名的摩尔定律。换而言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔 18- 24 个月翻一倍以上。推动摩尔定律的核心内容是发展更先进的制程,而晶圆代工是其中最重要的 环节。
摩尔定律仍在延续。 市场上一直有关于摩尔定律失效的顾虑,但是随着 45nm、28nm、10nm 持续 的推出,摩尔定律仍然保持着延续。台积电在 2018 年推出 7nm 先进工艺,2020 年开始量产 5nm, 并持续推进 3nm 的研究,预计 2022 年量产 3nm 工艺。IMEC 更是规划到了 1nm 的节点。此外, 美国国防高级研究计划局进一步提出了先进封装、存算一体、软件定义硬件处理器三个未来发展研 究与发展方向,以此来超越摩尔定律。在现在的时间点上来看,摩尔定律仍然在维持,但进一步提 升推动摩尔定律难度会显著提升。
先进制程资本性投入进一步飙升 。根据 IBS 的统计,先进制程资本性支出会显著提升。以 5nm 节 点为例,其投资成本高达数百亿美金,是 14nm 的两倍,是 28nm 的四倍。为了建设 5nm 产线, 2020 年,台积电计划全年资本性将达到 150-160 亿美元。先进制程不仅需要巨额的建设成本,而 且也提高了设计企业的门槛,根据 IBS 的预测,3nm 设计成本将会高达 5-15 亿美元。
3nm 及以下制程需要采用全新的晶体管工艺。 FinFET 已经历 16nm/14nm 和 10nm/7nm 两个工艺 世代,随着深宽比不断拉高,FinFET 逼近物理极限,为了制造出密度更高的芯片,环绕式栅极晶 体管(GAAFET,Gate-All-Ground FET)成为新的技术选择。不同于 FinFET,GAAFET 的沟道被 栅极四面包围,沟道电流比三面包裹的 FinFET 更加顺畅,能进一步改善对电流的控制,从而优化 栅极长度的微缩。三星、台积电、英特尔均引入 GAA 技术的研究,其中三星已经先一步将 GAA 用 于 3nm 芯片。如果制程到了 2nm 甚至 1nm 时,GAA 结构也许也会失效,需要更为先进的 2 维 、 甚至 3 维立体结构,目前微电子研究中心(Imec)正在开发面向 2nm 的 forksheet FET 结构。
3nm 及以下制程,光刻机也需要升级。 面向 3nm 及更先进的工艺,芯片制造商或将需要一种称为 高数值孔径 EUV(high-NA EUV)的光刻新技术。根据 ASML 年报,公司正在研发的下一代极紫 外光刻机将采用 high-NA 技术,有更高的数值孔径、分辨率和覆盖能力,较当前的 EUV 光刻机将 提高 70%。ASML 预测高数值孔径 EUV 将在 2022 年以后量产。
除上面提到巨额资本与技术难题以外,先进制程对沉积与刻蚀、检测、封装等环节也均有更高的要 求。正是因为面临巨大的资本和技术挑战,目前全球仅有台积电、三星、intel 在进一步追求摩尔定 律,中芯国际在持续追赶,而像联电、格罗方德等晶圆代工厂商已经放弃了 10nm 及以下制程工艺 的研发,全面转向特色工艺的研究与开发。先进制程的进一步推荐节奏将会放缓,为中芯国际追赶 创造了机会。
2.2先进制程占比持续提升,成熟工艺市场不断增长
高性能芯片需求旺盛,先进制程占比有望持续提升。 移动终端产品、高性能计算、 汽车 电子和通信 及物联网应用对算力的要求不断提升,要求更为先进的芯片,同时随着数据处理量的增加,存储芯 片的制程也在不断升级,先进制程的芯片占比有望持续提升。根据 ASML2018 年底的预测,到 2025 年,12 寸晶圆的先进制程占比有望达到 2/3。2019 年中,台积电 16nm 以上和以下制程分别占比 50%,根据公司预计,到 2020 年,16nm 及以下制程有望达到 55%。
CPU、逻辑 IC、存储器等一般采用先进制程(12 英寸),而功率分立器件、MEMS、模拟、CIS、 射频、电源芯片等产品(从 6μm 到 40nm 不等)则更多的采用成熟工艺(8 寸片)。 汽车 、移动 终端及可穿戴设备中超过 70%的芯片是在不大于 8 英寸的晶圆上制作完成。相比 12 寸晶圆产线,8 寸晶圆制造厂具备达到成本效益生产量要求较低的优势,因此 8 寸晶圆和 12 寸晶圆能够实现优 势互补、长期共存。
受益于物联网、 汽车 电子的快速发展,MCU、电源管理 IC、MOSFET、ToF、传感器 IC、射频芯 片等需求持续快速增长。 社会 已经从移动互联网时代进入了物联网时代,移动互联网时代联网设备 主要是以手机为主,联网设备数量级在 40 亿左右,物联网时代,设备联网数量将会成倍增加,高 通预计到 2020 年联网 设备数量有望达到 250 亿以上。飙升的物联网设备需要需要大量的成熟工艺 制程的芯片。以电源管理芯片为例,根据台积电年报数据,公司高压及电源管理晶片出货量从 2014 年的 1800 万片(8 寸)增长到 2019 年的 2900 万片,CAGR 为 10%。根据 IHS 的预测,成熟晶 圆代工市场规模有望从 2020 年的 372 亿美元增长到 2025 年的 415 亿美元。
特色工艺前景依旧广阔,主要代工厂积极布局特色工艺。 巨大的物联网市场前景,吸引了众多 IC 设计公司开发新产品。晶圆代工企业也瞄准了物联网的巨大商机,频频推出新技术,配合设计公司 更快、更好地推出新一代芯片,助力物联网产业高速发展。台积电和三星不仅在先进工艺方面领先布局,在特色工艺方面也深入布局,例如台积电在图像传感器领域、三星在存储芯片领域都深入布 局。联电、格罗方德、中芯国际、华虹半导体等代工厂也全面布局各自的特色工艺,在射频、 汽车 电子、IOT 等领域,形成了各自的特色。
5G 时代终端应用数据量爆炸式提升增加了对半导体芯片的需求,晶圆代工赛道持续繁荣。 随着对 于 5G 通信网络的建设不断推进,不仅带动数据量的爆炸式提升,要求芯片对数据的采集、处理、 存 储 效率更高,而且也催生了诸多 4G 时代难以实现的终端应用,如物联网、车联网等,增加了终 端对芯片的需求范围。对于芯片需求的增长将使得下游的晶圆代工赛道收益,未来市场前景极其广 阔。根据 IHS 预测,晶圆代工市场规模有望从 2020 年的 584 亿美元,增长到 2025 年的 857 亿美 元,CAGR 为 8%。
3.15G 推动手机芯片需求量上涨
5G 手机渗透率快速提升。手机已经进入存量时代,主要以换机为主。2019 年全球智能手机出货量 为 13.7 亿部,2020 年受疫情影响,IDC 等预测手机总体出货量为 12.5 亿台,后续随着疫情的恢 复以及 5G 产业链的成熟,5G 手机有望快速渗透并带动整个手机出货。根据 IDC 等机构预测,5G 手机出货量有望从 2020 年的 1.83 增长到 2024 年的 11.63 亿台,CAGR 为 59%。
5G 手机 SOC、存储和图像传感器全面升级,晶圆代工行业充分受益。 消费者对手机的要求越来越 高,需要更清晰的拍照功能、更好的 游戏 体验、多任务处理等等,因此手机 SOC 性能、存储性能、 图像传感器性能全面提升。目前旗舰机的芯片都已经达到了 7nm 制程,随着台积电下半年 5 nm 产 能的释放,手机 SOC 有望进入 5nm 时代。照片精度的提高,王者荣耀、吃鸡等大型手游和 VLOG 视频等内容的盛行,对手机闪存容量和速度也提出了更高的要求,LPDDR5 在 2020 年初已经正式 亮相小米 10 系列和三星 S20 系列,相较于上一代的 LPDDR4,新的 LPDDR5 标准将其 I/O 速 度从 3200MT/s 提升到 6400MT/s,理论上每秒可以传输 51.2GB 的数据。相机创新是消费者更 换新机的主要动力之一,近些年来相机创新一直在快速迭代,一方面,多摄弥补了单一相机功能不 足的缺点,另一方面,主摄像素提升带给消费者更多的高清瞬间,这两个方向的创新对晶圆及代工 的需求都显著提升。5G 时代,手机芯片晶圆代工市场将会迎来量价齐升。
5G 手机信号频段增加,射频前端芯片市场有望持续快速增长。射频前端担任信号的收发工作,包 括低噪放大器、功率放大器、滤波器、双工器、开关等。相较于 4G 频段,5G 的频段增加了中高 频的 Sub-6 频段,以及未来的更高频的毫米波频段。根据 yole 预测,射频前端市场有望从 2018 年 的 149 亿美元,增长到 2023 年的 313 亿美元,CAGR 为 16%。
3.2云计算前景广阔,服务器有望迎来快速增长
2020 年是国内 5G 大规模落地元年,有望带来更多数据流量需求 。据中国信通院在 2019 年 12 月 份发布的报告,2020 年中国 5G 用户将从去年的 446 万增长到 1 亿人,到 2024 年我国 5G 用户 渗透率将达到 45%,人数将超过 7.7 亿人,全球将达到 12 亿人,5G 用户数的高增长带来流量的 更高增长。
5G 时代来临,云计算产业前景广阔。 进入 5G 时代,IoT 设备数量将快速增加,同时应用的在线 使用需求和访问流量将快速爆发,这将进一步推动云计算产业规模的增长。根据前瞻产业研究院的 报告,2018 年中国云计算产业规模达到了 963 亿元,到 2024 年有望增长到 4445 亿元,CAGR 为 29%,产业前景广阔。
边缘计算是云计算的重要补充,迎来新一轮发展高潮。 根据赛迪顾问的数据,2018 年全球边缘计 算市场规模达到 51.4 亿美元,同比增长率 57.7%,预计未来年均复合增长率将超过 50%。而中国 边缘计算市场规模在 2018 年达到了 77.4 亿元,并且 2018-2021 将保持 61%的年复合增长率,到 2021 年达到 325.3 亿元。
服务器大成长周期确定性强。 服务器短期拐点已现,受益在线办公和在线教育需求旺盛,2020 年 服务器需求有望维持快速增长。长期来看,受益于 5G、云计算、边缘计算强劲需求,服务器销量 有望保持持续高增长。根据 IDC 预测,2024 年全球服务器销量有望达到 1938 万台,19-24 年, CAGR 为 13%。
服务器半导体需求持续有望迎来快速增长,晶圆代工充分受益。 随着服务器数量和性能的提升,服 务器逻辑芯片、存储芯片对晶圆的需求有望快速增长,根据 Sumco 的预测,服务器对 12 寸晶圆 需求有望从 2019 年的 80 万片/月,增长到 2024 年的 158 万片/月,19-24 年 CAGR 为 8%。晶圆 代工市场有望充分受益服务器芯片量价齐升。
3.3三大趋势推动 汽车 半导体价值量提升
传统内燃机主要价值量主要集中在其动力系统。 而随着人们对于 汽车 出行便捷性、信息化的要求逐 渐提高, 汽车 逐步走向电动化、智能化、网联化,这将促使微处理器、存储器、功率器件、传感器、 车载摄像头、雷达等更为广泛的用于 汽车 发动机控制、底盘控制、电池控制、车身控制、导航及车 载 娱乐 系统中, 汽车 半导体产品的用量显著增加。
车用半导体有望迎来加速增长。 根据 IHS 的报告,车用半导体销售额 2019 年为 410 亿美元,13- 19 年 CAGR 为 8%。随着 汽车 加速电动化、智能化、网联化,车用芯片市场规模有望迎来加速, 根据 Gartner 的数据,全球 汽车 半导体市场 2019 年销售规模达 410.13 亿美元,预计 2022 年有望 达到 651 亿美元,占全球半导体市场规模的比例有望达到 12%,并成为半导体下游应用领域中增 速最快的部分。
自动驾驶芯片要求高,有望进一步拉动先进制程需求。 自动驾驶是通过雷达、摄像头等将采集车辆 周边的信息,然后通过自动驾驶芯片处理数据并给出反馈,以此降低交通事故的发生率、提高城市 中的运载效率并降低驾驶员的驾驶强度。自动驾驶要求多传感器之间能够及时、高效地传递信息, 并同时完成路线规划和决策,因此需要完成大量的数据运算和处理工作。随着自动驾驶级别的上升, 对于芯片算力的要求也越高,产生的半导体需求和价值量也随之水涨船高。英伟达自动驾驶芯片随 着自动驾驶级别的提升,芯片制程也显著提升,最早 Drive PX 采用的是 20nm 工艺,而最新 2019 年发布的 Drive AGX Orin 将会采用三星 8nm 工艺。根据英飞凌的预测,自动驾驶给 汽车 所需要的 半导体价值带来相当可观的增量,一辆车如果实现 Level2 自动驾驶,半导体价值增量就将达到 160 美元,若自动驾驶级别达到 level4&5,增量将会达到 970 美元。
3.4IoT 快速增长,芯片类型多
随着行业标准完善、技术不断进步、政策的扶持,全球物联网市场有望迎来爆发性增长。GSMA 预 测,中国 IOT 设备联网数将会从 2019 年的 36 亿台, 增到 到 2025 年的 80 亿台,19-25 年 CAGR 为 17.3%。根据全球第二大市场研究机构 MarketsandMarkets 的报告,2018 年全球 IoT 市场规模 为 795 亿美元,预计到 2023 年将增长到 2196 亿美元,18-23 年 CAGR 为 22.5%。
物联网的发展需要大量芯片支撑,半导体市场规模有望迎来进一步增长 。物联网感知层的核心部件 是传感器系统,产品需要从现实世界中采集图像、温度、声音等多种信息,以实现对于所处场景的 智能分析。感知需要向设备中植入大量的 MEMS 芯片,例如麦克风、陀螺仪、加速度计等;设备 互通互联需要大量的通信芯片,包括蓝牙、WIFI、蜂窝网等;物联网时代终端数量和数据传输通道 数量大幅增加,安全性成为最重要的需求之一,为了避免产品受到恶意攻击,需要各种类型的安全 芯片作支持;同时,身份识别能够保障信息不被盗用,催生了对于虹膜识别和指纹识别芯片的需求; 作为物联网终端的总控制点,MCU 芯片更是至关重要,根据 IC Insights 的预测,2018 年 MCU 市 场规模增长 11%,预计未来四年内 CAGR 达 7.2%,到 2022 年将超过 240 亿美元。
4.1 国内 IC 设计企业快速增长,代工需求进一步放量
国内集成电路需求旺盛,有望持续维持快速增长。 国内集成电路市场需求旺盛,从 2013 年的 820 亿美元快速增长到 2018 年的 1550 亿美元,CAGR 为 13.6%,IC insight 预测,到 2023 年,中国 集成电路市场需求有望达到 2290 亿美元,CAGR 为 8%。但是同时,国内集成电路自给率也严重 不足,2018 年仅为 15%,IC insight 在 2019 年预测,到 2023 年,国内集成电路自给率为 20%。
需求驱动,国内 IC 设计快速成长。 在市场巨大的需求驱动下,国内 IC 设计企业数量快速增加,尤 其近几年,在国内政策的鼓励下,以及中美贸易摩擦大的背景下,IC 设计企业数量加速增加,2019 年底,国内 IC 设计企业数量已经达到了 1780 家,2010-2019 年,CAGR 为 13%。根据中芯国际 的数据,国内 IC 设计公司营收 2020 年有望达到 480 亿美元,2011-2020 年 CAGR 为 24%,远 高于同期国际 4%的复合增长率。
国内已逐步形成头部 IC 设计企业。 根据中国半导体行业协会的统计,2019 年营收前十的入围门槛 从 30 亿元大幅上升到 48 亿元,这十大企业的增速也同样十分惊人,达到 47%。国内 IC 企业逐步 做大做强,部分领域已经形成了一些头部企业:手机 SoC 芯片领域有华为海思、中兴微电子深度 布局;图像传感领域韦尔豪威大放异彩;汇顶 科技 于 2019 年引爆了光学屏下指纹市场;卓胜微、 澜起 科技 分别在射频开关和内存接口领域取得全球领先。IC 设计企业快速成长有望保持对晶圆代 工的强劲需求。
晶圆代工自给率不足。 中国是全球最大的半导体需求市场,根据中芯国际的预测,2020 年中国对 半导体产品的需求为 2130 亿美元,占全球总市场份额为 49%,但是与之相比的是晶圆代工市场份 额严重不足,根据拓墣研究的数据,2020Q2,中芯国际和华虹半导体份额加起来才 6%,晶圆代 工自给率严重不足,尤其考虑到中国 IC 设计企业数量快速增长,未来的需求有望持续增长,而且, 美国对华为等企业的禁令,更是让我们意识到了提升本土晶圆代工技术和产能的重要性。
4.2政策与融资支持,中国晶圆代工企业迎来良机(略)
晶圆代工需求不断增长,但国内自给严重不足,受益需求与国内政策双重驱动,国内晶圆代工迎来 良机。建议关注:国内晶圆代工龙头,突破先进制程瓶颈的中芯国际-U、特色化晶 圆代工与功率半导体 IDM 双翼发展的华润微华润微、坚持特色工艺,盈利能力强的华虹半导体华虹半导体。
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(报告观点属于原作者,仅供参考。作者:东方证券,蒯剑、马天翼)
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半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。现在大部分电子产品中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。
一、2019年全球半导体材料市场销售额达521.2亿美元
SEMI报告指出,2019年全球半导体材料市场销售额为521.2亿美元,小幅下降-1.1%。分区域来看,中国台湾、韩国、中国大陆、日本、北美、欧洲半导体销售额分别为113.4亿美元、88.3亿美元、86.9亿美元、77.0亿美元、56.2亿美元、38.9亿美元,分别占全球半导体材料市场份额的22%、17%、17%、15%、11%、17%。中国大陆是2019年各地区中唯一增长的半导体材料市场,销售规模位居第三。
二、2019年封装材料销售额下滑增速超过晶圆制造材料
分产品来看,2019年全球晶圆制造材料销售额328亿美元,略微下降0.4%其中工艺化学品、溅射靶材和CMP同比下降超过2%。2019年封装材料销售额192亿美元,同比下滑2.3%。
三、2019年一半以上半导体上市公司净利增长
国内上市公司中,也有不少半导体行业上市公司,不过从规模来看比较小,但是在新一轮产能扩展期,将带来新的发展机会。截至2020年1月21日,共有22家半导体企业公布2019年业绩预告,有15家企业净利润出现增长的情况,其中上海新阳、闻泰科技、北京君正、安泰科技、天龙光电、硅宝科技6家企业净利润同比增长超过100%(数据对比以下线为止,下同),占比27.27%净利同比下降的企业有7家,分别为强力新材、航锦科技、三安光电、士兰微、鼎龙股份、台基股份、大唐电信,占比为31.82%。
四、核心芯片国产自主化迫在眉睫
未来,中国半导体的发展趋势主要表现在:第一,政策引导推动集成电路成为战略性产业。第二,新兴技术将成为集成电路产业的未来核心产品。第三,核心技术及人才资源成为集成电路产业的可持续发展力。特别需要注意,中国国内的半导体自给率水平非常低,特别是核心芯片极度缺乏,国产占有率都几乎为零,国产产品的自主化迫在眉睫。
——以上数据来源及分析请参考于前瞻产业研究院《半导体硅片、外延片行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》。
)课题研究的背景古人云“授之于鱼不如授之于渔。”古往今来,做任何事情都要讲究方法,有了好的方法就会事半功倍。解物理题也是这样。而传统的教学中只注重知识的传授,而恰恰忽略了解题方法的指导,所以学生都没有掌握解物理题的有效方法。因此对于理科的大多数学生都觉得物理课难懂,物理题难做。其实方法是物理知识转化为能力的中介,强调学习方法的教育对培养学生能力和优化学生素质都有较大的帮助,所以解题方法也是学习的灵魂。
这样看来,有效的解题方法在激烈的高考竞争中就显得尤为重要。如果有了一套完善的解题方法,学生不必再对物理“望而却步”,也不必再对物理题海“望洋兴叹”,可以从繁重的物理作业中解放出来,实现真正意义的素质教育。受此启发,我决定进行“高中物理解题方法”这一课题的研究。
(二)研究现状及分析
以往对于高中物理的解题方法研究的也有很多,大多数只是研究某一类习题解法,例如,运动学问题解法,动力学问题解法,热学问题解法,电学问题解法,讲的都是大而空,只能适用于这一单一类型。也有一些单纯总结解题的方法,如等效法、整体法等,但是都只是一些零星的见解,不够全面,不够系统。
(三)本课题的创新点
我们准备研究力学、电学、运动学、动力学等都适用的解题方法,从物理方法、数学方法和哲学的思维方法三大类方法入手,每大类方法中又有几种具体方法,将每种方法细细阐述,如等效法,还要将等效法应用的各种情况作一一总结,并配典型例题来说明各种方法。
(四)课题研究的理论意义和实践价值
细细看来,物理解题方法也正是各种科学研究的方法,如物理中的等效法,模型法以及假设法等等。学生通过学习物理解题方法可以培养自身的科研意识,增强科研能力,为以后走上科研之路打下良好的基础。
另外,物理解题方法中有好多方法就是培养创造能力的方法,如逆向思维法,极端思维法等等。有了这些方法的指导,可以培养学生的创造能力,开发思维,开拓思路,使学生建立更广泛、更完善的智能结构。
研究成果的推广有利于教学观念的转变和教学方式的改变,能够促进新课程的顺利实施,从而大大提高教育教学质量。
二、课题研究的理论依据
(一)哲学中联系的观点
马克思哲学提出了物质世界是联系的,人们在认识世界和改造世界中积累了很多科学的方法,这些科学的方法反过来又能指导实践,对于高中物理解题也必定有相应的方法。马克思哲学将辩证的思维方法分为三种方法,即归纳和演绎,分析和综合,抽象和具体三类方法,这三类方法是统一矛盾,解决问题和认识世界的过程中普遍适用的方法,在解决物理问题中当然也同样适用。
(二)皮亚杰的顺化认知发展理论
同化是指个体对刺激输入的过滤或改变的过程。也就是说,个体在感受到刺激时,把它们纳入头脑中原有的图式之内,使其成为自身的一部分,就像消化系统将营养物吸收一样。对于各种解题方法,学生可能都感到陌生,所以我们准备找出与有关各种解题方法对应的小故事,通过小故事使学生对这一方法有个初步了解,从而能更快地接受和理解这种方法。例如,大家都知道《曹冲称象》的故事,其实曹冲称象的方法就是物理中的“等效法”,这样一讲,学生肯定一下子就明白了“等效法”.
关于开题报告怎么写2
课题名称的界定和解读
初中英语:本课题主要以七年级全体英语教师教学活动设计备案和学生(西安市东城一中七年级九班、十班、十一班和十二班)为研究对象。
有效性:即以尽可能少的时间、精力和物力投入,取得尽可能好的教学效果。从以下两个方面来体现:一是效率的最大化(单位时间内学生的收益量);二是效益的最优化(学生受教育教学影响的积极程度,主要表现在兴趣培养、习惯养成、学习能力、思维能力与品质等诸多方面)。概括为轻负担,低消耗,全维度,高质量。本课题的有效性范围主要界定在效率的最大化内。
课题研究的步骤和举措
本课题将整个研究课题化整为零:首先,分析了教学活动设计原则。总结出教学设计应该遵循五个原则:全面性、真实性、可 *** 作性、趣味性和创造性。调动学生的学习积极性,激发学生的认知需求,培养学生的创新精神和实践能力,促进学生的发展。教师要提高课堂活动的有效性,这样教学才能有序、高效的进行。其次,实践总结出教学活动设计的方法。再次,分析教学活动设计现状以及教学活动设计中存在的问题,举出教学活动设计的成功案例以及评价标准。最后,结合二语习得理论提出有效的初中英语课堂教学活动设计。总之,本课题研究两大问题:1.针对初中英语学习特点分析发现初中英语课堂低效的原因;2.针对造成课堂效率低下的瓶颈因素再结合第二语言习得理论提出解决瓶颈的方法策略。
在研究过程中,通过一系列的研究活动,例如研读编写教材和课程标准、老师之间相互学习听课评课、公开课展示、学生个案研究、听取学生反馈信息、研讨备课、教师技能评比、教学活动设计研讨会、教学活动设计实践等方法分析造成由于课堂活动设计不合理造成教学效果不佳的原因,从而提出相应的对策和解决问题的方法。最终提高学生学习掌握语言技能和提高学习语言的能力以及他们的综合素质。
本选题分三个阶段进行:
第一阶段:研究准备阶段(2011年1月--2011年3月),主要任务是广泛搜集相关资料,学习有关文献资料,了解与本课题有关的理论信息及成果,确立课题实验的理论依据,分析课题研究的目的、意义及预期目标。教师教学方面,完成教学目标和任务、教学内容、教学方法和手段、教学评价等方面。学生学习方面,分析初中学生学习英语心理特征和学生学习第二语言习得的特征。对初中英语教学课堂由于课堂设计中出现的问题及原因做调查分析,写出分析报告。具体实施方面包括组建课题组、确定课题;和小组成员学习相关理论和方法;申报立项并填写课题申报表;拟定开题报告并制定具体的研究方案和开题答辩。
第二阶段:研究实施阶段(2011年4月-2011年11月),这一阶段主要任务是根据相关文献资料、教学实践经验总结、教学设计研讨的信息及成果,撰写论文。把课题模块把具体任务分配到小组成员,各成员按部就班制定子课题研究方案,实施研究任务并且分析研究报告信息,撰写分课题研究成果。小组成员通过研讨学习以及课堂教学观察,收集、整理各种信息资料,归纳和提升几年来的研究成果,将总结提炼出的研究成果应用于教学实践,进行反复验证和完善,撰研究报告,做好课题结题准备,发表初步成果,大家互相交流意见,确定论文终稿。
第三阶段(2011年12月):课题结题阶段,主要任务是分析、整理课题信息资料,形成课题研究成果,专家评审。
1新课程改革的需要。新课程改革提倡课堂教学要注重有效性。而有效是教学的本质特性,也是当前课程改革的核心思想。有效教学是在新课改改革提倡英语课堂教学应该转变成体验课堂,师生共同探究新知,形成能力的背景下提出来的。
2提倡高效课堂理念的需要。效益是课堂的永恒追求。对学生而言,减轻学生的课业负担,让学生轻松、快乐地学习科学知识,教师在课堂教学中创设一些帮助学生理解抽象的科学理论的教学情景是非常有意义。科学课堂教学设计是提高科学教学质量最重要的一环。
3教师专业技能提高的需要。教师是课堂教学的引导者,组织者和领导者,学生是主体,教师应该着眼于教学的设计和引导。充分发挥教师主导作用和学生主体地位。
4充实和发展“二语习得与中国外语教学”研究的需要。自从20世纪80年代中期二语习得理论介绍的国内以来,许多专家学者比如胡文仲、戴炜栋、束定芳、胡壮麟、王初明等致力于中国二语习得研究,并且取得了丰硕的成果。但是作为一门新的交叉学科,此方面的研究还有很多不足之处,所以本论文研究成果将充实发展国人对二语习得的研究。
本课题的研究成果主要为为主件和附件
主件:论文《初中英语课堂教学活动设计有效性研究》
附件:1.七年级英语备课组备案研究分析报告
2.课堂活动设计课件以及反思
3.学生对教师课堂教学活动调差反馈表
4.成功教学活动设计案例
5.七年级英语备课组经验讨论报告
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古典文学中常见这个词,当代,论文常用来指进行各个学术领域的和描述学术研究成果的文章,简称为论文。以下就是由编为您提供的。
综述
由于开题报告是用文字体现的论文总构想,因而篇幅不必过大,但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题说清楚,应包含两个部分:总述、提纲。
总述
开题报告的总述部分应首先提出选题,并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法、必要的数据等等。
提纲
开题报告包含的论文提纲可以是粗线条的,是一个研究构想的基本框架。可采用整句式或整段式提纲形式。在开题阶段,提纲的目的是让人清楚论文的基本框架,没有必要像论文目录那样详细。
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开题报告包括综述、关键技术、可行性分析和时间安排等四个方面 。
由于开题报告是用文字体现的论文总构想,因而篇幅不必过大,但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题写清楚。
开题报告一般为表格式,它把要报告的每一项内容转换成相应的栏目,这样做,既便于开题报告按栏目填写,避免遗漏又便于评审者一目了然,把握要点。
开题报告的综述部分应首先提出选题,并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法。
开题报告的内容大致如下:课题名称、承担单位、课题负责人、起止年限、报告提纲。
报告提纲包括:
(1)课题的目的、意义、国内外研究概况和有关文献资料的主要观点与结论
(2)研究对象、研究内容、各项有关指标、主要研究方法(包括是否已进行试验性研究)
(3)大致的进度安排
(4)准备工作的情况和目前已具备的条件(包括人员、仪器、设备等)
(5)尚需增添的主要设备和仪器(用途、名称、规格、型号、数量、价格等)
(6)经费概算
(7)预期研究结果
(8)承担单位和主要协作单位、及人员分工等。
同行评议,着重是从选题的依据、意义和技术可行性上做出判断。
即从科学技术本身为决策提供必要的依据。
开题报告是本科毕业论文开始前的工作,开题报告中明确了毕业论文的研究目的和意义、国内外文献综述、研究内容、论文提纲以及参考文献。
这些是从事论文写作的准备工作。
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如何选择问题
我一直萦绕于怀的,是在写博士论文开题报告的一年多时间里,导师薛澜教授反复追问的一个问题:“你的 puzzle 是什么?”多少次我不假思索地回答“我的问题就是,中国的半导体产业为什么发展不起来。”薛老师以其特有的含蓄,笑而不答。
我在心中既恼火又懊丧:这么简单的道理,这么明显的答案,到底哪儿不对了?!
奥妙就在于提出问题的“层次”。
不同于政策研究报告,学术文章聚焦理论层面、解决理论问题。
理论是由一系列前设和术语构造的逻辑体系。
特定领域的理论有其特定的概念、范畴和研究范式。
只有在相同的概念、视角和范式下,理论才能够对话只有通过对话,理论才能够发展。
极少有硕博论文是创造新理论的,能这样当然最好,但难度很大。
我们多数是在既有理论的基础上加以发展,因此,在提出问题时,要以“内行”看得懂的术语和明确的逻辑来表述。
审视我最初提出的问题“中国半导体产业为什么发展不起来”,这仅仅是对现象的探询,而非有待求证的理论命题。
我的理论命题是:“中国产业政策过程是精英主导的共识过程吗?”在这个命题中,“政策过程”、“精英政治”、“共识诉求”三个术语勾勒出研究的理论大体范围和视角。
其次,选择问题是一个“剥笋”的过程。
理论问题总是深深地隐藏在纷繁复杂的现实背后,而发现理论问题,则需要运用理论思维的能力。
理论思维的训练是一个长期积累的过程。
不过初学者也不必望而却步,大体上可以分“三步走”:第一步,先划定一个“兴趣范围”,如半导体产业、信息产业、农村医疗、高等教育体制等,广泛浏览相关的媒体报道、政府文献和学术文章,找到其中的“症结”或“热点”。
第二步,总结以往的研究者大体从哪些理论视角来分析“症结”或“热点”、运用了哪些理论工具,如公共财政的视角、社会冲突范式等。
第三步,考察问题的可研究性,也就是我们自己的研究空间和研究的可行性。
例如,西方的理论是否无法解释中国的问题?或者同一个问题能否用不同的理论来解释?或者理论本身的前提假设、逻辑推演是否存在缺陷?通过回答这些问题,我们找到自己研究的立足点。
不过还要注意我们研究在规定的一到两年时间内,是否可能完成?资料获取是否可行?等等。
最后,如何陈述问题?陈述问题实质上就是凝练核心观点的过程。
观点应当来自对现实问题的思考和总结,而不是为了套理论而“削足适履”。
中国的政治、经济和社会发展充满动态的、丰富的景象,如何才能用恰当的术语、准确的逻辑表述出来呢?雄心勃勃的初学者往往提出宏伟的概念或框架,但我的建议是尽可能缩小研究范围、明确研究对象,从而理清对象的内在逻辑,保证能在有限的时间内完成规范的学术论文。
如“中国半导体产业政策研究”就是一个非常含糊的陈述,我们可以从几个方面来收缩话题:( 1 )时间:从 1980 年到 2000 年
( 2 )对象:政府的叛乱者和决策行为,而不是市场、企业、治理结构等( 3 )视角:政治和政府理论中的精英研究( 4 )案例: 908 工程、 909 工程、 13 号文件和《电子振兴》,这是发生在 1980 - 2000 年间半导体政策领域的两个重大工程和两个重要文件。
通过这样的明确界定,我们将目光集中在“政策过程”、“精英”、“共识”几个显而易见的概念上,问题也就水落石出了。
同时,问题清楚了,我们在筛选信息和资料时也就有了明确的标准,在这个“信息冗余”的时代,能够大大提高研究效率。
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