史上最全的半导体产业链全景！

导 读 ( 文/ ittbank 授权发布 )

集成电路作为半导体产业的核心，市场份额达83%，由于其技术复杂性，产业结构高度专业化。随着产业规模的迅速扩张，产业竞争加剧，分工模式进一步细化。

目前市场产业链为IC设计、IC制造和IC封装测试。

○ 在核心环节中，IC设计处于产业链上游，IC制造为中游环节，IC封装为下游环节。

○ 全球集成电路产业的产业转移，由封装测试环节转移到制造环节，产业链里的每个环节由此而分工明确。

○ 由原来的IDM为主逐渐转变为Fabless+Foundry+OSAT。

▲全球半导体产业链收入构成占比图

① 设计：

细分领域具备亮点，核心关键领域设计能力不足。从应用类别(如：手机到 汽车 )到芯片项目(如：处理器到FPGA)，国内在高端关键芯片自给率几近为0，仍高度仰赖美国企业；

② 设备：

自给率低，需求缺口较大，当前在中端设备实现突破，初步产业链成套布局，但高端制程/产品仍需攻克。中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%，在关键领域如：沉积、刻蚀、离子注入、检测等，仍高度仰赖美国企业；

③ 材料：

在靶材等领域已经比肩国际水平，但在光刻胶等高端领域仍需较长时间实现国产替代。全球半导体材料市场规模443 亿美金，晶圆制造材料供应中国占比10%以下，部分封装材料供应占比在30%以上。在部分细分领域上比肩国际领先，高端领域仍未实现突破；

④ 制造：

全球市场集中，台积电占据60%的份额，受贸易战影响相对较低。大陆跻身第二集团，全球产能扩充集中在大陆地区。代工业呈现非常明显的头部效应，在全球前十大代工厂商中，台积电一家占据了60%的市场份额。此行业较不受贸易战影响；

⑤ 封测：

最先能实现自主可控的领域。封测行业国内企业整体实力不俗，在世界拥有较强竞争力，长电+华天+通富三家17 年全球整体市占率达19%，美国主要的竞争对手仅为Amkor。此行业较不受贸易战影响。

一、设计

按地域来看，当前全球IC 设计仍以美国为主导，中国大陆是重要参与者。2017 年美国IC设计公司占据了全球约53%的最大份额，IC Insight 预计，新博通将总部全部搬到美国后这一份额将攀升至69%左右。台湾地区IC 设计公司在2017 年的总销售额中占16%，与2010年持平。联发科、联咏和瑞昱去年的IC 销售额都超过了10 亿美元，而且都跻身全球前二十大IC 设计公司之列。欧洲IC 设计企业只占了全球市场份额的2%，日韩地区Fabless 模式并不流行。

与非美国海外地区相比，中国公司表现突出。世界前50 fabless IC 设计公司中，中国公司数量明显上涨，从2009 年1 家增加至2017 年10 家，呈现迅速追赶之势。2017 年全球前十大Fabless IC 厂商中，美国占据7 席，包括高通、英伟达、苹果、AMD、Marvell、博通、赛灵思；中国台湾地区联发科上榜，大陆地区海思和紫光上榜，分别排名第7 和第10。

2017 年全球前十大Fables s IC 设计厂商

（百万美元）

然而，尽管大陆地区海思和紫光上榜，但可以看到的是，高通、博通和美满电子在中国区营收占比达50%以上，国内高端 IC 设计能力严重不足。可以看出，国内对于美国公司在核心芯片设计领域的依赖程度较高。

自中美贸易战打响后，通过“中兴事件”和“华为事件”我们可以清晰的看到，核心的高端通用型芯片领域，国内的设计公司可提供的产品几乎为0。

大陆高端通用芯片与国外先进水平差距主要体现在四个方面：

1）移动处理器的国内外差距相对较小。

紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列。

2）中央处理器(CPU) 是追赶难度最大的高端芯片。

英特尔几乎垄断了全球市场，国内相关企业约有 3-5 家，但都没有实现商业量产，多仍然依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。龙芯等国内 CPU 设计企业虽然能够做出 CPU 产品，而且在单一或部分指标上可能超越国外 CPU，但由于缺乏产业生态支撑，还无法与占主导地位的产品竞争。

3）存储器国内外差距同样较大。

目前全球存储芯片主要有三类产品，根据销售额大小依次为：DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。在内存和闪存领域中，IDM 厂韩国三星和海力士拥有绝对的优势，截止到2017年，在两大领域合计市场份额分别为75.7%和49.1%，中国厂商竞争空间极为有限，武汉长江存储试图发展 3D Nand Flash(闪存)的技术，但目前仅处于 32 层闪存样品阶段，而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产 64 层闪存产品；在Nor flash 这个约为三四十亿美元的小市场中，兆易创新是世界主要参与厂家之一，其他主流供货厂家为台湾旺宏，美国Cypress，美国美光，台湾华邦。

4）FPGA、AD/DA 等高端通用型芯片，国内外技术悬殊。

这些领域由于都是属于通用型芯片，具有研发投入大，生命周期长，较难在短期聚集起经济效益，因此在国内公司层面发展较为缓慢，甚至有些领域是停滞的。

总的来看，芯片设计的上市公司，都是在细分领域的国内最强。比如2017 年汇顶 科技 在指纹识别芯片领域超越FPC 成为全球安卓阵营最大指纹IC 提供商，成为国产设计芯片在消费电子细分领域少有的全球第一。士兰微从集成电路芯片设计业务开始，逐步搭建了芯片制造平台，并已将技术和制造平台延伸至功率器件、功率模块和MEMS 传感器的封装领域。但与国际半导体大厂相比，不管是高端芯片设计能力，还是规模、盈利水平等方面仍有非常大的追赶空间。

二、设备

目前，我国半导体设备的现况是低端制程实现国产替代，高端制程有待突破，设备自给率低、需求缺口较大。

关键设备技术壁垒高，美日技术领先，CR10 份额接近80%，呈现寡头垄断局面。半导体设备处于产业链上游，贯穿半导体生产的各个环节。按照工艺流程可以分为四大板块——晶圆制造设备、测试设备、封装设备、前端相关设备。其中晶圆制造设备占据了中国市场70%的份额。再具体来说，晶圆制造设备根据制程可以主要分为8 大类，其中光刻机、刻蚀机和 薄膜沉积设备这三大类设备占据大部分的半导体设备市场。同时设备市场高度集中，光刻机、CVD 设备、刻蚀机、PVD 设备的产出均集中于少数欧美日本巨头企业手上。

中国半导体设备国产化率低，本土半导体设备厂商市占率仅占全球份额的1-2%。

关键设备在先进制程上仍未实现突破。目前世界集成电路设备研发水平处于12 英寸7nm，生产水平则已经达到12 英寸14nm；而中国设备研发水平还处于12 英寸14nm，生产水平为12 英寸65-28nm，总的来看国产设备在先进制程上与国内先进水平有2-6 年时间差；具体来看65/55/40/28nm 光刻机、40/28nm 的化学机械抛光机国产化率依然为0，28nm化学气相沉积设备、快速退火设备、国产化率很低。

三、材料

半导体材料发展历程

▲各代代表性材料主要应用

▲第二、三代半导体材料技术成熟度

细分领域已经实现弯道超车，核心领域仍未实现突破，半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。晶圆制造材料中，硅片机硅基材料最高占比31%，其次依次为光掩模版14%、光刻胶5%及其光刻胶配套试剂7%。封装材料中，封装基板占比最高，为40%，其次依次为引线框架16%，陶瓷基板11%，键合线15%。

日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。各细分领域主要玩家有：硅片——Shin-Etsu、Sumco，光刻胶——TOK、Shipley，电子气体——Air Liquid、Praxair，CMP——DOW、3M，引线架构——住友金属，键合线——田中贵金属、封装基板——松下电工，塑封料——住友电木。

（1）靶材、封装基板、CMP 等，我国技术已经比肩国际先进水平的、实现大批量供货、可以立刻实现国产化。已经实现国产化的半导体材料典例——靶材。

（2）硅片、电子气体、掩模板等，技术比肩国际、但仍未大批量供货的产品。

（3）光刻胶，技术仍未实现突破，仍需要较长时间实现国产替代。

四、制造

晶圆制造环节作为半导体产业链中至关重要的工序，制造工艺高低直接影响半导体产业先进程度。过去二十年内国内晶圆制造环节发展较为滞后，未来在国家政策和大基金的支持之下有望进行快速追赶，将有效提振整个半导体行业链的技术密度。

半导体制造在半导体产业链里具有卡口地位。制造是产业链里的核心环节，地位的重要性不言而喻。统计行业里各个环节的价值量，制造环节的价值量最大，同时毛利率也处于行业较高水平，因为Fabless+Foundry+OSAT 的模式成为趋势，Foundry 在整个产业链中的重要程度也逐步提升，可以这么认为，Foundry 是一个卡口，产能的输出都由制造企业所掌控。

代工业呈现非常明显的头部效应 根据IC Insights 的数据显示，在全球前十大代工厂商中，台积电一家占据了超过一半的市场份额，2017 年前八家市场份额接近90%，同时代工主要集中在东亚地区，美国很少有此类型的公司，这也和产业转移和产业分工有关。我们认为，中国大陆通过资本投资和人才集聚，是有可能在未来十年实现代工超越的。

“中国制造”要从下游往上游延伸，在技术转移路线上，半导体制造是“中国制造”尚未攻克的技术堡垒。中国是个“制造大国”，但“中国制造”主要都是整机产品，在最上游的“芯片制造”领域，中国还和国际领先水平有很大差距。

在从下游的制造向“芯片制造”转移过程中，一定要涌现出一批技术领先的晶圆代工企业。在芯片贸易战打响之时，美国对我国制造业技术封锁和打压首当其冲，我们在努力传承“两d一星”精神，自力更生艰苦创业的同时，如何处理与台湾地区先进企业台积电、联电之间的关系也会对后续发展产生较大的蝴蝶效应。

五、封测

当前大陆地区半导体产业在封测行业影响力为最强，市场占有率十分优秀，龙头企业长电 科技 /通富微电/华天 科技 /晶方 科技 市场规模不断提升，对比台湾地区公司，大陆封测行业整体增长潜力已不落下风，台湾地区知名IC 设计公司联发科、联咏、瑞昱等企业已经将本地封测订单逐步转向大陆同业公司。封测行业呈现出台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态，其中长电 科技 /通富微电/华天 科技 已通过资本并购运作，市场占有率跻身全球前十（长电 科技 市场规模位列全球第三），先进封装技术水平和海外龙头企业基本同步，BGA、WLP、SiP 等先进封装技术均能顺利量产。

封测行业我国大陆企业整体实力不俗，在世界拥有较强竞争力，美国主要的竞争对手为Amkor 公司，在华业务营收占比约为18%，封测行业美国市场份额一般，前十大封测厂商中，仅有Amkor 公司一家，应该说贸易战对封测整体行业影响较小，从短中长期而言，Amkor 公司业务取代的可能性较高。

封测行业位于半导体产业链末端，其附加价值较低，劳动密集度高，进入技术壁垒较低，封测龙头日月光每年的研发费用占收入比例约为4%左右，远低于半导体IC 设计、设备和制造的世界龙头公司。随着晶圆代工厂台积电向下游封测行业扩张，也会对传统封测企业会构成较大的威胁。

2017-2018 年以后，大陆地区封测（OSAT）业者将维持快速成长，目前长电 科技 /通富微电已经能够提供高阶、高毛利产品，未来的3-5 年内，大陆地区的封测企CAGR增长率将持续超越全球同业。

“缺芯潮”如何重塑半导体产业

发于2021.6.28总第1001期《中国新闻周刊》

4月中旬，全球最大晶圆代工厂台积电的台湾工厂发生停电事故。有研究机构预测，仅停电半天，报废晶圆损失或超过2000万美元，一大批客户受到影响。6月初，台湾封测厂京元电子暴发外籍员工群体感染，确诊人数超过200人，2000多人停工居家隔离，预计6月产量将减少30％~35％。台湾疫情向半导体产业的蔓延，让全球芯片产能雪上加霜。

此前，同样引发人们忧虑的是台湾遭遇半个世纪以来最严重的干旱，由于需要清洗厂房与硅片，晶圆代工厂耗水量巨大，为保证其用水，约占台湾灌溉面积五分之一的农田停止灌溉。

这足以显示台湾晶圆代工产业的地位，美国半导体行业协会甚至提出极端假说称，如果台湾半导体代工厂停工一年，全球电子产业将面临4900亿美元损失。台积电创始人张忠谋将1987年创办台积电与晶体管、摩尔定律等量齐观，视之为改变半导体产业的创造。台积电与晶圆代工业务的兴起确实深刻改变了半导体产业，使之成为全球化程度最深的产业之一。

但是这一轮“缺芯潮”引发了供应链安全隐忧。欧美对半导体产业过度集中于日韩、中国台湾地区表现出了担忧，提出一系列刺激计划吸引芯片产业回流，中国的芯片产业链国产化进程也在提速。芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响，半导体产业现有格局或将被重塑。

模式之争

从各国家、地区半导体产能占比变迁中可以发现，1990年台湾半导体产能几近于零，此后一路扩张至2020年的22％，这是台积电等晶圆代工厂崛起的结果。

半导体产业有两种模式，一种是IDM模式，即芯片设计、制造等环节集于一家公司，比如英特尔、英飞凌等；另一种则是代工模式，由台积电开创，兴起于上个世纪90年代，核心是芯片设计公司无须涉足制造、测封等环节，相应诞生了一批像高通、英伟达、联发科这样的无晶圆厂商。由于无须同时承担设计环节的高研发投入与制造环节的重资产投入，无晶圆厂商的营收增幅往往快于IDM厂商。

尽管IDM厂商在2019年仍拥有全球半导体近七成产能，但在更多应用先进制程、手机SoC（系统级芯片）所属的逻辑芯片领域，代工模式占据近八成产能，被认为是产业主流。

“IDM模式的弊端之一便是企业倾向于追求利润率高的产品，如果将设计与制造环节分开，代工厂无论生产附加值高或低的产品，同样赚取代工费用，有利于产业生态更为均衡。”复旦大学微电子学院教授、矽典微联合创始人徐鸿涛博士告诉《中国新闻周刊》，这也是在代工模式下半导体产业得以迅速发展的原因。

但是在这一轮“缺芯潮”中，IDM企业显示出供应链更为稳定的优势。中芯国际创始人张汝京就曾表示，在当前阶段，下游制造环节对上游设计环节的支持十分重要。但是在代工模式下，晶圆代工厂扩张产能往往谨慎，这是全球半导体产能始终处于紧平衡的重要原因。

其实去年以来代工厂扩张产能动作频仍。3月底，台积电宣布将在未来3年投资1000亿美元增加产能，并且支持高端制程技术的研发，一改此前“稳健扩产”作风，要以5倍的速度建厂扩产，中芯国际也在一年之内两度宣布扩张28nm及以上成熟制程的产能。

尽管如此，多位业内人士告诉《中国新闻周刊》，从扩张产能的规模看，代工厂仍在谨慎行事。这与代工业务的特点有关，在芯片产业链的全部资本支出中，制造环节占比高达64％，但增值仅占比24％。“晶圆代工的毛利率并不高，一旦产能利用率不高，晶圆厂或许就会陷入亏损。”酷芯微电子董事长姚海平告诉《中国新闻周刊》。

一位晶圆代工厂人士向《中国新闻周刊》解释，“晶圆代工厂在扩产前，都需要已有工厂的产能利用率达到相当水平，如果已有产线产能利用率只有百分之七八十，再扩产往往意味赔钱，伴随设备等大量资本投入的折旧压力就不小。”

相比于晶圆代工厂的谨慎，徐鸿涛注意到，一些无晶圆厂商反而开始参与建厂，“因为他们更加清楚风险与需求”。

2020年下半年，联发科就曾花费16.2亿元新台币购置半导体再租给力积电生产。但最为典型的案例莫过于联电，联电今年的资本支出仅为15亿美元，尽管如此，相比去年增幅也达50％。其采取与芯片设计公司三星等合作扩张产能的方式，即芯片设计公司出资购买设备，提供给联电，再让后者代工芯片。4月底，联电更是宣布与多家芯片设计公司合作扩充位于台南的12英寸晶圆厂产能，芯片设计公司以议定价格预先支付订金的方式，确保取得未来产能的长期保障。

如此一来，半导体产业长期存在的两种模式似乎伴随“缺芯潮”蔓延而变得模糊，无晶圆厂商为了保证产能开始向IDM模式靠拢，而一些IDM厂商，如英特尔，则在今年宣布启动代工业务。

今年2月，帕特·盖尔辛格出任英特尔首席执行官，在其3月下旬的一次演讲中，除了抛出英特尔将投资200亿美元新建两座晶圆厂，预计在 2024 年量产 7nm 或更先进制程的消息外，还宣布了英特尔将重返晶圆代工业务。

这一消息在当日直接冲击了台积电股价，但在近一个月之后的一次演讲中，台积电创始人张忠谋回应道，“英特尔要做晶圆代工业务相当讽刺。台积电 1986 年成立，在 1985 年筹资期间就找英特尔投资，但是英特尔拒绝，虽然当年度的景气状况没有太好，但仍是有一点看不起的意味。”

“英特尔此前也多次尝试进入代工业务，我也曾参与类似的项目，当时给Altera公司做代工，我们内部半开玩笑地说，英特尔最终收购Altera就是因为代工产品一直做出不来，英特尔就干脆买下这家公司。”一位曾在英特尔参与多个制程研发的工程师告诉《中国新闻周刊》，英特尔做代工的一个重要阻力便是缺少服务意识，“很难想象英特尔愿意低姿态地陪伴小客户成长，像台积电创办初期的一些小客户，如高通，现在也变成了巨头。但英特尔会挑选客户，当年苹果曾找英特尔做代工，就因为订单量有限被拒绝，如今这被英特尔高层认为是个极其愚蠢的决定。”

同时，技术问题也被他认为是英特尔从事晶圆代工的障碍之一，“英特尔工厂的工具相对比较封闭，更多生产高附加值芯片如CPU。但比如同样为28nm制程芯片，不同类别的芯片往往需要不同的工艺，因此英特尔产线能否很好服务于诸如手机芯片、车规芯片等尚存疑问”。

但显然，英特尔重归晶圆代工业务并非仅仅是一家企业看中芯片制造市场，其背后的深意或许可以归结为盖尔辛格的一句话，“美国公司应该将三分之一的半导体生产放在美国本土进行。”目前，这一比例仅为12％。

大力刺激半导体回流

盖尔辛格所言现状源于代工模式的兴起。据波士顿咨询数据，美国半导体制造业所占市场份额从1990年的37％降低至如今的12％，如果按照目前趋势发展下去，可能降低至6％，但是相比之下，美国半导体公司占全球芯片销售额的47％。

研究劳动力市场与经济政策的智库Employ America发文回顾美国半导体产业的 历史 称，从上世纪80年代起，为了与日本、韩国等国家的半导体公司竞争，美国的半导体政策逐渐转向鼓励缩减运营成本、提高公司利润，忽略了对于半导体供应链的构建，使半导体产业围绕巨头形成了一套脆弱的供应链。“在去工厂、轻资产的运营理念下，虽然每家半导体公司的资产负债表看起来更加稳健，美国芯片制造的优势却已经转向中国台湾、韩国等其他地区”。

目前，全球芯片制造75％的产能在东亚地区，而美国正希望芯片制造业回流，但其面临人才与成本的瓶颈。

张忠谋提到，美国晶圆制造的条件与台湾地区相较具有绝对优势，包括水电等资源，但是美国的人才敬业程度和台湾地区不能比，台湾地区有大量优秀的工程师、技师、作业员比较愿意投入制造业。

前述英特尔工程师也向《中国新闻周刊》解释，美国芯片制造业不断流失的一个原因便是美国的文化体系不太容易产生服务意识。芯片属于精密加工制造业，与东亚文化圈更为兼容，需要工人有很强的纪律性、服从性，因此当今世界最重要的代工厂都集中在东亚。“即使是英特尔这样的美国公司，其工厂的管理体系也与其他部门不同，推行军事化管理”。

美国在成本方面的劣势更为明显，在美国建设一个新芯片工厂的10年总拥有成本大约比亚洲地区高25％~50％，假如要满足半导体自给自足，美国需进行3500亿~4200亿美元的前期投资，这一数字也比中国大陆的1750亿~2500亿美元要高出不少。

(工作人员在黄色光源工作环境中观察光刻胶前烘情况。光刻胶又名光阻，是半导体芯片制造工业的核心材料。图/新华)

美国半导体行业协会今年2月致信美国总统拜登，提到竞争国家均投入巨资吸引半导体制造、研究，美国的缺席导致自身失去竞争力，造成美国在全球半导体制造份额中的降低。美国需要鼓励建设并更新半导体制造设施，并在研究领域投入。

当地时间6月8日，美国国会参议院通过了《美国创新与竞争法》，其中批准拨款520亿美元，在今后5年里大力促进美国半导体芯片的生产和研究。参议院民主党领袖舒默曾称其为“ 历史 性的520亿美元投资，用以确保美国保持芯片生产的领先地位”，并直言，“这项法案将确保美国不再依赖外国芯片加工商。”据路透社报道，其中包括390亿美元的生产和研发激励，以及105亿美元的实施计划，包括国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划，以及 15亿美元的应急资金。

美国商务部长吉娜·雷蒙多在芯片厂商美光 科技 出席活动时称，这520亿美元的资金将为芯片生产和研究产生超过1500亿美元的投资，当中包括州和联邦政府以及私营企业的出资，也就是通过联邦资金释放更多私人资本，“到完成时，在美国可能有七家、八家、九家、十家新工厂。”她预计，各州将为芯片设施争夺联邦资金，而商务部将有透明的资金发放程序。

去年以来，美国国会两党议员不断提出鼓励美国芯片产业发展的法案，如“2020美国晶圆代工法案”（AFA）、“为芯片生产创造有益的激励措施法案”（CHIPS）。CHIPS法案还被纳入拜登提出的2.3万亿美元基础设施计划，于今年早些时候颁布，批准了半导体制造激励措施和研究计划，但尚未提供资金，拜登也曾呼吁拨款500亿美元，促进半导体生产和研究。

此前，苹果、亚马逊、谷歌、微软等 科技 巨头联手包括英特尔、高通、台积电等在内的芯片产业链企业，组建了一个游说团体——美国半导体联盟（SIAC），目标便是向美国政府施压，要求美国国会为CHIPS法案提供500亿美元资金。

台积电、三星等均已计划在美国扩建芯片厂的情况下，一场对于政府补贴政策的争夺已然展开。早在去年5月，台积电便宣布将在美国亚利桑那州投资120亿美元新建12英寸厂，预计将在2024年建成投产，初期月产能为2万片5nm芯片，而这一计划的投资与产能规模在今年被多次曝出仍在扩大。

在向美国得州政府提交的文件中，三星也披露了其赴美建厂计划的具体细节：计划耗资170亿美元，10年内在当地创造约1800个就业机会，位于奥斯汀，面积700万平方英尺。三星还提醒说，该项目“竞争激烈”，美国亚利桑那州凤凰城、纽约北部的Genesee县及韩国替代地点都是奥斯汀的潜在竞争者。如果落户奥斯汀，将在今年二季度破土动工，预计在2023年第三、第四季度投入运营，传闻将用于生产先进的3nm制程。三星明确要求在20年内，得州特拉维斯县和奥斯汀市对三星芯片厂的税收减免将达约14.8亿美元，高于先前提到的8.055亿美元。

谈及美国积极复兴半导体制造产业，张忠谋认为，美国做事永远是“胡萝卜与棒子”一起，补贴只不过短期几年而已，不能弥补长期的竞争劣势，过了补贴政策的那几年，还是要看实力。

供应链安全被打破

持续增长的旺盛需求正在拉长半导体的景气周期。不只是美国，韩国、日本、欧洲等国家或地区都在吸引半导体制造回流。日本政府已经承诺扩大现有约2000亿日元的基金规模，支持国内的芯片制造行业。韩国政府业宣布为本土芯片产业提供1万亿韩元长期贷款，扩张8英寸晶圆厂产能，并增加材料和封装投资。欧盟提出的“2030数字指南”计划的目标之一便是到2030年，欧洲半导体生产至少占据全球产值的20％。

伴随分工模式兴起，半导体产业曾被视为全球化程度最深的产业之一，基于2019年的数据，在对整个产业附加值的贡献中，有6个国家和地区（美国、韩国、日本、中国大陆、中国台湾和欧洲）的贡献度都至少达到8％。但经历这一轮“缺芯潮”，出于维护供应链安全的考量，半导体产业正在向本地收缩，中国也不例外。

波士顿咨询曾作出预测，假设在每个地区建设完全自给自足的本地供应链，将需要9000亿~1.225万亿美元的增量前期投资，并导致半导体价格整体上涨35％~65％，最终导致消费者电子设备成本上升。

“趋势已经很明显，这在日本厂商的产品中得到充分体现，拆开日本的电子产品，会发现其使用的芯片基本上都来自日本，未来各地也会遵循这样的趋势，简单说就是在哪里设计，就要在哪里生产。”上海一家芯片设计公司CEO刘东（化名）告诉《中国新闻周刊》。

中国半导体行业协会副理事长、中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春认为，美国、欧盟强化本土产业链，缺芯固然是一项因素，但根本原因是对供应链安全的一种担心。芯片产业链全球化发展的地域分工，导致有些地区的工业空心化，现在各地希望在本地建立一个至少能够维持最小可行制造能力的产业体系。

但在他看来，欧美要建设本土晶圆制造业是很困难的，这是一个成本、供应链体系和产业生态的问题。首先供应链企业要跟过去，把供应链重建起来，经济代价和后续的运维成本会非常高昂；其次，发展制造业需要人才资源作为支撑，欧美高校的人才体量能否支撑制造产业的重建，也值得考量。“继续创新”或许是欧美发展制造业的一条路径，但通常意义上的产业回流是很难 *** 作的。

对于中国当下的芯片产业前景，叶甜春在接受《中国电子报》采访时指出，国内集成电路存在“卡脖子”问题，在部分领域显得被动，但是跟10年前近乎“休克”的状态相比，是完全不一样的。但他担心的是，眼前的问题得到缓解之后，对后续的布局缺乏紧迫感，耽误两年然后发现“卡脖子”这个问题始终存在。

他的建议是，对中国而言，首先是确保供应链的安全，28nm以上的供应链要实现绝对安全，14nm、7nm的技术短板也要尽快补齐。此外还要锻造长板，真正摆脱“受制于人”需要掌握足够的反制手段。要把握好全球化分工与供应链产业链自主可控的“度”。

国产替代如何加速

刘东注意到，其实从去年开始，国内的芯片厂商，包括一些终端产品厂商，已经在将供应链逐步从境外转移至中国大陆，当时主要是受到华为被制裁事件的冲击，随着这一轮“缺芯潮”爆发，这一趋势将更加明显。

深迪半导体今年为国内一家一线手机厂商供应六轴IMU惯性传感器芯片，深迪半导体公共关系负责人黄杜告诉《中国新闻周刊》，从2019年第一次送样，经历两年的测试才最终谈成，“对于手机厂商更换一款芯片的成本并不小，因此一旦习惯于采购外国厂商的芯片就没有动力冒风险更换。”

而多位国内手机厂的供应商向《中国新闻周刊》证实，在消费电子领域，国内终端厂商今年都在转移产业链，“能用国产替代的都尽可能使用国产替代，就算国内供应商无法做主力供应商，也会让其作为辅助供应商。”

徐鸿涛甚至认为，这次“缺芯潮”的一个原因便是国产替代导致代工厂新产品导入规模增长，“比如原来一家代工厂的产能分配中，量产与新产品导入的比例可能是8:2，但随着新产品导入的需求增加，就挤占了量产部分的比例分配，其中部分原因便是国产替代和产能紧张导致开辟新供应商需求的加剧，一款新产品都要经历漫长新产品导入才能量产。”

不仅是终端厂商在更多启用国内芯片厂商的芯片，一些国内的无晶圆厂商也开始将产能向中国大陆转移。

对于刘东的公司而言，与其合作的代工厂遍布中国大陆和台湾，韩国、美国。“只是每家投产多少不一，一方面是要为特定种类的芯片寻找更适合的工艺，另一方面也是为了规避风险。但是一旦产能全球性紧缺，即使产能再分散，风险也难以回避。”刘东反问，“这一轮‘缺芯潮’中，已经可以看到地方保护色彩加重，比如一家韩国代工厂，面对一位韩国客户与中国客户的需求时，他会怎么选择？”

一家三星投资的芯片设计公司负责人告诉《中国新闻周刊》，正是由于三星背书，其产能几乎未受影响，反而扩张产能争抢到产能紧缺的竞争对手的订单。

用刘东的话来说，“大家都变得不那么有 *** 守”。这在一定程度上也源于政府的干预，前述刚刚成立的SIAC便在公开信中称，“当行业努力纠正短缺造成的供需失衡时，政府应该避免干预。”外界认为这暗指美国政府此前施压包括台积电在内的代工厂保证 汽车 芯片产能。

有中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》，中芯国际在分配产能时会从终端应用的角度考虑，也就是如果某款芯片缺失，会不会影响普通人生活，甚至国民经济，“会仔细甄别企业的产能需求，依企业真实需求而定，也不会多给企业产能。”

多位业内人士都感慨，在这一轮“缺芯潮”中更能看到中芯国际的意义。“如果产能在国内，遇到疫情这样的极端情况，至少还能见面沟通，但如果投产在韩国、中国台湾的代工厂，连见面协调的可能都没有。”一位芯片厂商负责人透露，从去年开始，公司就在将产能从境外逐步转移至中国大陆，目前已接近一半，甚至直接邀请一家国内代工企业入股，“也是为了未来更顺畅地转移产能”。

这样的产能转移不止发生在某一家公司身上，姚海平也坦言，公司会将中芯国际14nm、12nm制程作为主打的平台，“14nm以下先进制程代工其实可选余地并不多，无非是三星、台积电、中芯国际等几家。现在中芯国际的先进工艺的产能利用率还不高，所以今年其扩张产能集中在28nm等成熟制程，因为其先进制程工艺刚刚开发出来不久，国内的设计公司做出针对的设计需要时间，估计在明年年中中芯国际先进制程产能也会变得非常饱满。”

中国缺少的不仅是先进制程的产能，其实，目前市场上20nm以上工艺节点产能占据了82％，更多的芯片产品依赖成熟制程产能。

“国内除了中芯国际和华虹，形成量产能力的也就是华润上华，但每月8英寸晶圆的产能可能只有两三万片，确实太少，可能都无法支撑大一点的客户。新的代工厂产能完全跟不上，特别是目前一些产品需要特定工艺，比如BCD高压，其实只有中芯国际、华虹、华润上华这三家公司有技术准备，再无其他选择，这就是目前的现状。”前述中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》。

黄杜提到，“前一段时间政府征求对行业支持政策的意见建议，我们提出除了鼓励主要以线宽制程为标准的先进标准工艺，也要支持不依赖于线宽的MEMS特色工艺，MEMS惯性传感器芯片在人工智能物联网时代将会获得越来越广泛的应用。”

MEMS工艺是芯片制造的一种特殊工艺，被广泛应用于惯性传感器芯片制造，而惯性传感器芯片已经进入每一部智能手机，手机横屏与竖屏视角的转换便依赖这颗芯片实现。

“如今各地晶圆厂烂尾的情况已经让政府感到担忧，但总体而言，大陆的产能仍然很短缺。”有晶圆厂商负责人告诉《中国新闻周刊》，“几年前公司原本计划投资建设晶圆厂，计划投资50亿元，年产能为1万片8英寸晶圆，但之后项目夭折，原因便是地方政府不再支持。” “当时项目遇到国家收紧半导体投资，地方政府对于项目获得国家资金支持没有信心，就需要地方承担大部分资金压力。”这位负责人说，工厂从开工到“投片”需要3年时间，而根据当时的测算，8年才能回本，这段时间对于地方政府来讲过于漫长。

当下，政府对于晶圆厂的支持无疑举足轻重，中芯国际创始人张汝京在总结项目能够获得成功的条件时就说到，要有政府支持，中央政府通常是在政策和税务上的支持，地方政府通常是给予土地和项目奖励等支持，为了引进一些新项目，需要各级地方政府制定一些准入的指导。

他向《中国新闻周刊》建议说，通过国家发改委窗口指导，一定程度上避免错误的投资导致的国家财产和资金的损失的考量下，可以积极推动国家需要的这类半导体公司。但是如果管控过于严苛，也可能会把这个产业的发展遏制住，减缓国家集成电路与半导体产业的发展。“投资金额小于10亿元以下的，按现有方式进行备案；对于政府投资金额低于某一数位的，如50亿元以下的，由省市相关发改委窗口指导；金额更大的由上一级的发改委管控。至于民企或外资为主的，因为政府担的风险较小，可适度放宽指导窗口。”

在叶甜春看来，此前多地都爆出芯片制造的“烂尾”工程，是因为个别项目在市场定位、技术研发、团队配置等方面没有做好准备，仓促上马。对于做好准备的项目，该上马还是要上马。

他指出，据不完全统计，国内逻辑IC存在40万片12英寸的月产能缺口，存储器至少缺20万~30万片月产能。保守估计，月产能缺口在60万~70万片。整体产能缺口这么大的时候，应该更大规模、更有效率地扩产。“中国貌似缺乏最新的技术和产品，但是全球80％以上的产品用不到最尖端制程，14纳米以上制程能覆盖绝大部分需求——虽然市场份额可能只有百分之六七十，但这上面有大量文章可做。”

来源:澎湃新闻

痛点 “芯”求大战①为何芯片重要？“卡脖子”卡在哪？

【编者按】

一“芯”搅动全球。国内芯片投资热潮似有冷却，全球电子企业又深陷“缺芯”危机，全球车载半导体三强日本瑞萨电子的一场火灾，或致全球 汽车 减产150万辆以上。

芯片危机是否会重塑供应链？中国企业该如何找准定位？如何布局投资？澎湃新闻行业观察与产业调查栏目“痛点”今起推出《“芯”求大战》专题，通过采访专家和业内人士，梳理目前全球芯片现状，拆解投资布局，探求“芯片”供应破解之道。

如今，我们的生活时时刻刻离不开芯片。当我们手拿遥控器打开电视机，当我们拿着手机跟外界打电话，当我们在电脑上工作时，一切的背后都是芯片在工作。

全球第一块集成电路诞生于1958年，至今已经60多年的 历史 ，从此拉开了全球半导体产业的序幕，集成电路、微处理器、电脑、 *** 作系统、互联网、手机等一系列伟大的发明，彻底改变了我们的生活方式，把人类 社会 从机械工业时代带入到信息时代。

芯片是整个信息 社会 的基石和心脏，也是推动整个信息 社会 向前发展的发动机。

如今，半导体产业已经成为全球最重要的产业之一。根据WSTS(世界半导体贸易统计组织)统计，2020年全球半导体市场销售额达到4400亿美元，同比增长6.8%。

数据显示，2020年中国集成电路进口数量为5435亿个，同比增长22.1%，进口总额为24207亿元，同比增长14.8%。集成电路出口数量达到2598亿个，同比增长18.8%，出口总额达8056亿元，同比增长15%。

芯片为何难？

1947年美国人发明了晶体管，此后德州仪器的工程师杰克・基尔比产生了天才的想法，把所有的元器件都放在同一种材料上制造，并连接成电路，所以集成电路就这样诞生了。用于承载集成电路的母体是硅片，硅介于导体和绝缘体之间，所以也叫半导体。所以我们经常说的芯片、集成电路和半导体都是一个意思。

杰克・基尔比因为这一发明在2000年被授予了诺贝尔奖，他也被称为“芯片之父”。

芯片为何难以突破？芯片本身就是技术门槛很高的行业。你想一想，一颗手机SoC芯片只有指甲大小，但上面集成了100多亿个晶体管，这是什么样的工艺难度？

芯片有一个非常长的产业链，产业链每个环节都必须环环相扣，要求极高，任何一个环节出现差错可能导致最终这枚芯片都是无法达到标准。

举一个例子，2015年苹果公司的iPhone 6s搭载了A9芯片，苹果其实把A9芯片分别交给了三星和台积电进行代工，三星采用了14纳米技术，台积电采用了16纳米技术，按理说三星14纳米更先进，但实际上很多用户反映采用台积电A9芯片的iPhone 6s更为省电。

芯片业近年的快速进展应该归因于智能手机产业的发展。在电池技术未能取得大突破的前提下，手机续航能力的提升被寄希望于芯片能耗的降低。手机市场激烈的竞争刺激芯片技术不断更新迭代，从16纳米、14纳米、7纳米到如今5纳米，最新的工艺都是先用在手机芯片上。

芯片产业链大致可以分成设计、制造和封装测试等三部分，但还有多个非常重要的旁支，比如制造环节的制造设备、材料，芯片设计端的设计公司EDA。这里面每一家龙头公司都是不可替代的，才最终能够让全球芯片产业链运转起来，缺了谁，对整个行业短期内都是巨大的影响。

目前是芯片中技术难度最大、复杂度最高的是手机芯片。

按照手机芯片的更新频率，旗舰芯片一年迭代一次，这对企业研发和创新能力提出了很高的要求，如果一款芯片最终不给力，会连累手机的销售。

同时，芯片行业又是一个资金密集的行业。研发一款旗舰SoC手机芯片的费用约为数亿美元。之前有消息称华为麒麟980研发投入大约为3亿美元，那么高通和苹果的芯片研发费用应该也不会低于华为，毕竟外企的人力成本更高。

芯片制造更是高投入重资产，以台积电为例，2020年台积电的资本投入上看至200亿美元。如此高的资金投入让很多企业投不起而掉下队来，芯片代工行业越来越集中，订单越来越多交到台积电手中，甚至英特尔都开始把部分订单交给台积电，从而造就了台积电今天的行业地位。

所以芯片技术密集和资金密集这两大特性使得玩家越来越少，最终是赢家通吃。

全球芯片巨头包括英特尔、AMD、高通、三星、台积电、华为等，这些大玩家们无论技术实力还是资金实力都让业界其他企业难以望其项背，而且各家都有所长，缺了他们哪一家，似乎世界就很难运转好。

原本芯片产业是全球高度分工协作，“你中有我、我中有你”最为充分的产业，但美国对华为的打压使得芯片行业出现了最大的变数。

芯片格局分化

芯片先诞生在美国，尽管芯片行业发展至今已经形成了全球分工合作模式，但美国依然遥遥领先全球。

目前芯片业依然是美国最重要的产业，有一大批实力雄厚的大公司在主导整个产业的发展。美国一共有苹果、英特尔、英伟达、IBM、高通、德州仪器、博通七家七亿美元级别的顶尖 科技 公司，这些公司都是芯片细分领域的龙头企业。

”美国很多大学的技术很厉害，加上有比较好的变现渠道，利润分配比较合理；美国大学与企业配合相当不错，实力比我们雄厚很多。”戴保家认为美国大学是美国芯片维持领先的重要力量。

华为被美国制裁后，华为创始人任正非最近走访了国内多所大学，目的也是推动华为和大学的技术和人才合作。

美国以外的地区，虽然也有顶尖的芯片公司，但数量和覆盖的广度远不如美国。

欧洲在芯片设备领域的光刻机公司ASML可谓鼎鼎大名，占据了80%的光刻机市场。当然，欧洲的模拟芯片三大家恩智浦(荷兰飞利浦分拆)、英飞凌(德国西门子分拆)、意法半导体(法国汤姆逊分拆)也占据了很高的市场份额。

日本拥有众多材料和上游元器件公司。日本模拟芯片瑞萨电子；设备领域有佳能、东京电子；材料领域：信越化学(硅晶圆材料)、JSR(光刻胶)、JX(靶材)、日立化成、旭化成、住友化学等数十家公司，占据了50%的全球半导体材料市场。

韩国拥有三星、SK海力士两大存储大厂，占据了80%的存储芯片市场。

中国台湾的代工和封测都有优势。台积电是全球最大的集成电路代工厂；日月光则是全球最大的封测厂。联发科是全球第二大独立手机芯片公司。

中国大陆这两年布局范围很广但实力不强，芯片设计领域华为的海思应该是全球第一阵营，最新芯片采用5纳米工艺，与全球同步。代工厂中芯国际最新的工艺是14纳米，与台积电相比落后2代。手机芯片领域的紫光展锐则是全球第三大独立手机芯片公司。

“卡脖子”卡在哪里

随着美国对中兴通讯、华为以及众多中国高 科技 公司的打压，有些技术和产品未获得美国许可是无法给中国企业提供，而中国短期内还没有办法找到非美替代品，这就是出现了所谓的“卡脖子”技术。

有观点说中国芯片先天不足，这个也有一定道理。中国作为追赶者，上世纪80年代后才开始发展芯片，起步比人家要晚很多年，那时海外技术已经很成熟，很多技术就直接拿过来用了，所谓站在巨人的肩膀上，觉得没有必要再起炉灶自己做一套。

另外，半导体全球分工合作，当时的潮流也是找到比较优势，中国把自己擅长的事情先做好。

中国的消费电子芯片做的还是相当不错的，诞生了华为、展讯等两家手机SoC芯片公司，还有一大批芯片设计公司。此外，中国的封测在全球也占据很高的市场份额。

但如今的状况下，美国有些技术和产品不再对中国企业提供，这导致了“卡脖子”现象。

“卡脖子”主要指的是高端芯片，比如手机SoC芯片，芯片一些高端零部件必须用到美国产品或技术。一些低端的芯片比如家电芯片、空调芯片则没有卡脖子问题。另外一些国防安全使用芯片，对体积、运算速度等要求不高，不需要用最新的芯片制程，也不会被卡脖子。

以华为为例，在美国打压下，华为的消费者业务部受到的压力最大，麒麟芯片暂时已经无法继续生产。原因是为华为麒麟芯片代工的台积电产线有来自美国的技术，必须获得美方的授权才能为华为生产芯片。

戴保家也认为中国之前的比较优势策略并没有什么问题，纵观全球很难全部芯片都自己做的，还是需要分工，“你做有意义的就你做，从经济上来说美国做效率更高就应该美国做，跟国家安全有关的例外，全部自己做不是最好的方式。他们要替代中国的产品也痛苦的。中国从基站到手机都做很不错的。比如如果华为不出货，全球运营商受到很大影响。 ”

但谁又能预料到产业界基于“你中有我，我中有你”的互相离不开的相对平衡被政治因素打破了。

仅台积电无法为华为制造芯片这一限制，使得华为的高端芯片就被卡了脖子。当然，中国自家的中芯国际较台积电制程要落后一些，但已经可以量产14纳米的芯片了，14纳米技术可以用在基站、高性能计算等绝大部分芯片上，解决了卡脖子问题。

不仅仅是制造这一端，芯片设计工具EDA也都是美国公司，如果没有这种工具，是设计不出芯片的。中国也有设计工具公司，但还无法完全替代美国EDA，尤其一些高端芯片设计依然需要美国的EDA工具。

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