上个世纪90年代，在半导体产业高标准过程管理需求下，催生了高度行业化以及定制化的MES制造执行系统，并演化成可集成模式的I-MES制造执行系统套件。
作为改革开放排头兵，我国第一个引进MES的企业是宝钢，20世纪80年代宝钢预见性的引进了MES管理系统，但是经过几年发展，我国MES系统相较于国外仍然处于劣势。
2015年，中国制造业MES迎来了重大战略机遇。为了对标德国的“工业4.0”以及美国的“工业互联网”战略， 中国推出了“中国制造2025”的战略 ，并制定了一系列的技术标准以及从产业政策上进行了大量的引导，MES系统也由单一的生产记录型系统，进化为全方位的企业级执行协同系统。
这三十年的发展，对于国产软件来说，可谓“凛冬”，但 伴随着国产替代和政策扶持浪潮越来越大，国产半导体MES的“破冰号角”即将吹响。
这个时期，国内MES的从业者将迎来巨大发展机会，一批技术储备雄厚的企业实现跨越式发展。同时，云化、低代码的新企业也开始入局， 使得赛道异常火热，竞争更为激烈 。
#赛道火热
半导体MES系统起初是由设备供应商提供的，作为最早一批提供半导体MES的供应商，consilium和Promis利用低廉的价格在当时展开了水深火热的竞争。
但是，后来两家企业均被本身做半导体设备商的应用材料收购。在收购了Consilium和brooks software之后，也让 应用材料成为全球当之无愧的半导体MES霸主 。
进入21世纪后，专门的MES系统提供商开始出现，比如IBM提供了SIView的解决方案。 SIView是目前唯一可以与应用材料一较高下的半导体MES系统 。
而目前，在半导体MES领域，绝大部分12英寸晶圆厂系统几乎被国外厂商所垄断，其中IBM和应用材料两大行业巨头“霸占”了国内80%的市场。
国产半导体MES系统能否从中突围，分获一杯羹，打破IBM和应用材料两大巨头的垄断，无疑对国产芯片制造有着重要的意义。
据了解，半导体制造端的软件主要是CIM软件，而在整个CIM系统中，MES又是核心系统。但是 技术壁垒高、验证时间长是半导体MES系统的特性 ，和半导体设备不同，半导体MES系统在晶圆厂的全产线上是不能有任何偏差，这也造成了半导体MES行业市场份额极为集中，且行业壁垒极高，新玩家很难进入这一市场。
随着晶圆尺寸从4英寸变为6英寸、8英寸、12英寸，芯片性能和制造要求在不断提升，晶圆厂的自动化水平也在不断提升，从人工产线变为半自动产线、自动产线， MES系统对晶圆厂生产越来越重要 。
值得一提的是，今年以来，国内半导体MES企业异军突起，获得资本和市场的高度关注，融资赛道异常火热。
2021年，各半导体MES/CIM领域的国产厂商凭借其专业人才、技术实力获得资本青睐，相继完成大额度融资，实现国产软件自主化。
# 凭实力竞争
上扬软件
成立于2001年的上扬软件，是国内首批专门为半导体、光伏、LED等高 科技 制造业提供MES、CIM等软件产品和解决方案的供应商。目前已拥有4、5、6、8、12寸半导体MES整体解决方案。除了myCIM（MES）以外，上扬软件还提供包括EAP、RMS、APC、FDC、RCM、MDM在内的子系统。
2021年5月，上扬软件完成C1轮融资，获得哈勃资本、兴橙资本、红土善利的投资。此前，上扬软件在2017年就获得了深创投的A轮融资，启动进入半导体高端市场；2019年获得北京屹唐华创、上海物联网的B轮融资，进入8/12寸MES的产品研发。 10月份，上扬软件又完成了由大基金二期领投，中芯聚源、浦东科投等跟投的新一轮数亿元融资。在资金的大力支持下，上扬软件拿下了国内CMOS晶圆代工厂商长光圆辰和存储厂商杭州驰拓的12英寸产线 。
芯享 科技
芯享 科技 成立于2018年，是国内领先的半导体晶圆制造、先进封装厂生产自动化CIM系统解决方案服务商，也是目前国内少数可以为8寸、12寸晶圆制造FAB提供整体自动化咨询与建设的高新技术企业，在半导体封测领域的数个技术方向上也打破了国际CIM厂商垄断，达到了世界先进水平。
芯享 科技 以MES生产执行为核心，通过生产计划等链入企业管理系统，为客户服务员。目前已拥有9家晶圆厂商客户，MES客户包括SK海力士和华虹等。 今年3月，芯享 科技 获得红杉中国、高瓴资本、华登国际联合领投的近亿元A轮融资 。
赛美特
2020年并购成立的赛美特，成功合并了具有多年半导体行业经验积累的“上海特劢丝”“固耀SEMI Integration“和“深圳微迅”三家公司。成立以来，致力于填补国内集成电路制造工业软件领域空白。
赛美特自主研发打造的国产CIM解决方案，涵盖1800多个满足8/12寸晶圆制造厂所需的功能，能够打破国外厂商垄断，是目前国内唯一可支持12寸晶圆全自动化生产的智能制造软件服务商。
2021年5月，赛美特获得5000万元A轮融资。 据了解，目前赛美特在上海成立了专门的MES事业部，其产品目前已用于50余座工厂，客户包括SK海力士、三星、紫光等。
哥瑞利
成立于2007年的哥瑞利，一直专注于打造中国自有的高端半导体智能制造CIM软件，目前已为半导体、面板、光伏、PCB、PCBA、半导体设备等多行业提供了全栈产品线及解决方案。研发服务团队超过300人，拥有21项专利和111项软件著作权（含申请中）。在半导体前道领域，其客户有中芯国际等。 11月12日哥瑞利获得由招商资本、国新风投深圳领投的3亿元新一轮融资 。
值得注意的是，2021年哥瑞利实现了全国产自研的MES在半导体12寸前道晶圆制造全自动化工厂的首次应用，预计在明年交付量产。
除了上述企业，国内其他软件企业也研发了半导体MES产品，比如华磊迅拓、乾元坤和等。但这些企业普遍以第三方开发服务起家，在与专业的半导体MES大厂比较时仍然有行业适配上的差距。
因此， “菜鸡互啄”的时代已经过去，留下来的都是专业选手的竞赛 。
#写在最后
“种一棵树，最好的时候是十年前，其次是现在”。在半导体行业也有一个说法，做半导体要么是20年前，要么是今天。
如今，在大基金、中芯聚源、华登国际、高瓴资本等各类资金的支持下，上扬软件等老牌玩家获得了更大的支持，芯享 科技 等新兴玩家也开始浮现， 国产半导体MES行业发展正步入快车道 。
而如何抓住当前行业快速发展的窗口，在行业增速放缓时，做好研发投入和营收的平衡，将会是国产半导体MES厂商需要面对的挑战。
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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2011年10月，德国最大的太阳能公司Solar World向美国商务部提交了一份专门针对75家中国光伏企业的“反倾销反补贴”调查申请。由于产能过剩，当时国内光伏企业的业绩已经哀鸿遍野。若“双反”一开，必然雪上加霜，整个行业都会被推到了悬崖边缘。
然而出乎所有人意料的是，中国的光伏行业不但顽强地活了下来，而且在不到十年的时间里，以超过100％的年均增长率为中国打造了又一个世界级产业。
无独不偶。
在《宁德时代、比亚迪们的下一个十年》中，我们曾经提到在锂电池行业，中国企业是如何在日韩巨头的夹缝中一步步成长，最终具备了强大的国际竞争力。
国内光伏和锂电行业的崛起，共同特征都是弯道超车——基于“补贴”这个弯道，当国内龙头企业在全球范围内具备核心竞争力之后，“退补”出清，带来了龙头集中度的提升。
而根据国泰君安产业研究中心的判断，未来十年，芯片国产化将是国内半导体企业最大的弯道。
以史为鉴，在整个泛半导体产业链的国产化进程中，什么样的企业会脱颖而出，效仿过去十年的光伏和锂电成为产业龙头？
国君研究“下一个十年”专题研究系列第二篇，聚焦半导体材料细分领域，从不同产业链成长的历史中，寻找材料企业成长的模式和优秀企业的特征。
01
光伏，战“隆”在野
战略选择决定企业优势
2011年的隆基股份还是一家单纯做单晶硅的公司，与后来成就自己的光伏之间，相隔的是一整条光伏产业链。
而当我们回头去读隆基股份2012-2018年的年报，才能真正体会到教科书里频繁出镜的“战略选择”的重要性——
在当年单晶多晶技术路线之争打得火热之际，看准行业的方向或许并不困难，但隆基能够持续坚持战略选择，而且在遇到下游组件厂商阻力时，以极高的战略执行力将产业链拓展至下游单晶组件，引领PERC技术成为主流，最终打败了历史上的“亚洲硅王”保利协鑫，完成产业链一体化，这实属不易。
▼光伏产业链核心环节：硅料-硅片-电池-组件
数据来源：国泰君安《爱旭科技首次覆盖报告20190412》
在2012年上市第一年的年报中，隆基就清晰地阐述了自己在技术路线上的战略选择，以及在产业链中的市场定位：
“晶硅路线是未来十年的主流光伏技术路线，相对薄膜路线具有投资成本低、产业基础稳定、产业化前景广阔等优势；单晶路线与多晶路线相比具备可持续发展优势，其生产工艺和技术门槛高，对区域布局要求高，高转化效率所带来的度电成本降低空间大；聚光电池技术路线和物理法多晶硅短期缺乏产业发展前景。
在以上分析基础上，隆基股份将单晶路线作为长期发展的技术路线。
同时，上下游的交易成本在成本中所占比重较低，多领域投资和垂直一体化模式对企业资源能力和风险承担能力要求偏高，鉴于这些分析基础，隆基股份在主要光伏企业进行垂直一体化扩张时仍坚持专业化战略定位，取得了单晶领域技术、成本等多方面的领先优势。”
——隆基股份2012年报
一年后的2013年，单晶还是多晶好的争论在中国光伏产业界仍旧甚嚣尘上。面对汹涌的质疑，隆基在年报中开始体现出对整合下游组件制造商的“野心”：
“目前国内光伏应用市场以多晶产品为主，单晶产品的份额不足10％，单晶价值没有得到充分认可，主要原因在于渠道不畅，销售推动力不足。
在通往电站的渠道中，组件制造商占据主导地位，其对单晶、多晶的选择推广尤为重要。在光伏产品供应不足的时期（2005—2008年，2010—2011年），多晶产品因为工艺简单，产能快速扩张，国内主流电池组件企业均是多晶为主的一体化企业。
目前国外光伏应用市场单晶产品比例明显高于国内市场。2013年我国硅片出口共16.94亿美元，其中单晶硅片出口7.05亿美元，占总出口额的41.6％。国外成熟市场光伏制造及应用市场单晶比例提升趋势明显。”
——隆基股份2013年年报
不到一年后，隆基股份就出手对下游的光伏电站和电池组件业务进行了整合：
“产业链整合与新业务的培育取得实质性进展，有望成为新的利润增长点。2014年公司启动产业链整合，收购了浙江乐叶光伏科技有限公司，将产业链拓展至组件业务。”
——隆基股份2014年年报
尽管外界对光伏产业多年来的政府补贴议论纷纭，但我们坚持认为，补贴成就不了世界级的企业，是敏锐的技术觉察能力、强大的整合执行能力，以及坚定的战略选择能力成就了隆基。
02
产业链培育
成就锂电行业的宁德时代
2010年，我们刚刚开始研究锂电的时候，基于日韩的历史经验，认为材料环节是技术壁垒最高、盈利能力最强的环节，技术突破能力是我们当年衡量企业核心竞争力的最重要标准。
然而经历了锂电行业高速成长的10年再回头看，当年我们重点推荐的具备高技术壁垒的佛塑科技因为隔膜子公司的激励问题销声匿迹，江苏国泰和杉杉股份因为多元化的问题竞争力也已大不如前，新宙邦、当升科技虽然仍是子行业龙头，但市值和盈利增速远远弱于行业整体，反而是当年我们认为最没有技术壁垒的电芯和组件环节，出现了一家具备全球竞争力的独角兽——宁德时代。
全球新能源汽车销量从2011年的5.1万辆增长至2018年的237万辆，增长超过40倍，GAGR达到73％，而宁德时代在2014-2018年的装机量和收入的增长远超行业，考虑降价因素，收入的年复合增速仍然超过200％。
回顾宁德的发展史，和轻资产的上游材料环节不同，锂电电芯环节的资本开支强度高达4-5亿元/GW，因此友好的融资环境以及前期果断的大量资本开支，让宁德拥有了先发的规模化优势——2018年，宁德时代在国内的市占率已经超过40％，全球市占率21.9％。
与此同时，由于下游汽车对于稳定性、均一性要求高，成本和生产的管控能力是锂电电芯企业的核心竞争力，规模化带来的成本优势成了天然的壁垒。
不过比先发和规模优势更重要的，是宁德时代在设备和材料的国产化培育方面做的大量工作。宁德成功培育了大批本土供应商，让动力电池上游的国产化率超过80％，这也让其对产业链资源有了极强的控制能力。
这与日韩电芯组件环节的LGC、SDI、SKI、松下形成鲜明对比，后者之所以常年亏损，一个重要的原因就是日韩的产业链格局中，材料环节存在高壁垒，把控着利润的大头。
而宁德时代通过“控制关键原材料+输出配方+材料厂代工”模式，对上游具备强议价能力。
▼CATL对供应商的管控能力极强
数据来源：上市公司年报/招股书、国泰君安证券研究
如果从长周期视角来看，赛道的好坏、商业模式的优劣，就如同杜邦分析里面的杠杆率一样，是个内生变量。而一家优秀的公司，可以改变整个产业链的竞争格局。它竞争优势的外在体现可能是优秀的供应商管控能力、优秀的生产管理，以及大规模研发团队带来的高速技术迭代，内在体现很可能是创始人的愿景情怀、用人之道，以及与之相匹配的激励体系和制度。
03
半导体材料
历史是否正在重演？
历史上光伏、锂电的弯道是补贴和退补，通过惨烈地市场化竞争，找出具备全球竞争力的龙头企业，颠覆了整条产业链的竞争格局。
而由于面板和半导体的资本开支强度远远高于光伏和锂电，半导体行业的弯道则体现在大基金和国家队的投资上，从而实现产能转移。
▼集成电路贸易逆差持续扩大
数据来源：海关总署、wind、国泰君安证券研究
半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料，其中晶圆制造材料包括硅片（37％）、光刻胶、光刻胶配套试剂、湿电子化学品、电子气体、 CMP 抛光材料、以及靶材等；芯片封装材料包括封装基板（39％）、引线框架、树脂、键合丝、锡球、以及电镀液等。
可以看出，和光伏锂电不同，半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的环节，且技术路径相去甚远，材料成本合计占比仅10％。
▼半导体材料品类众多
数据来源：SEMI、wind、国泰君安证券研究
不过有失必有得。与光伏产业的野蛮生长不一样的是，半导体产业的下游由国家主导，因此竞争格局相对稳定，这也让半导体材料企业拥有更大的发展空间。
我们认为，材料企业的核心不单单基于研发，更多在于满足客户多样性的需求，帮助客户成长，因此降成本、改进工艺都是好的盈利模式，基于客户需求出发的技术服务能力将成为企业成长的驱动力。
从这个角度看，在半导体材料领域，对标日韩成长路径更加可行。
04
半导体材料的下一个十年
你可能关心的三个问题
1. 长周期下，需求增速最好的阶段就是股东回报最好的时期吗？
目前的世界环境下，国内无论是一级投资者还是二级投资者都在看半导体行业，因为这个行业的国产化需求最为旺盛。
那么，需求增速最好的阶段就是股东回报最好的时期吗？如果我们以具备全球竞争力的家电行业为复盘对象，答案正好相反。
国泰君安家电研究团队在行业复盘中这样表示：
“90年代到21世纪初是中国家电行业大发展的时代，也是需求最旺盛的年代。然而2007 年初海尔的张瑞敏就说过，家电产业是充分竞争的行业，目前的利润率仅在2-3％之间，已经像刀片一样薄了。
直到2011年最后一波中央政府补贴退出之后，完全市场竞争的时代，没有无必要的政府政策约束，没有政府补贴干扰，加上竞争格局良好，原材料成本持续下行，家电行业龙头这才进入了一个盈利水准的长周期上升通道中。”
——范杨《国泰君安道合·理：空调行业10年复盘》视频
大规模制造、高壁垒的渠道，加上深入人心的品牌印象，是这一时期家电龙头“定价权”的主要来源，也是时至今日仍无人能够挑战的核心壁垒。因此，2010-2019年才是家电行业股东回报最好的周期。
我们并没有否认所有行业的需求逻辑，2009-2019，消费电子产能向国内的转移带来了大批优秀的上市公司，如立讯精密、舜宇光学、海康威视、欧菲光等等。我们只是认为，制造业的核心壁垒在于领先的规模优势，需求增速并不是判断赛道优劣的核心变量。尤其在未来十年，面临经济增速放缓的背景，如何在价格战中取得规模优势才是衡量制造业龙头的最优标准。
2.资本的介入和股权的变化将给半导体材料企业带来哪些影响？
当下，科技企业学习华为管理的热情，已经可以比肩十年前制造企业学习台塑的情景。关于华为的研究很多，看到皮毛的我们只想讲讲感受最深的两点。
首先，公司治理和内控最难的是代理人问题，华为98％以上的股份都是员工的，企业价值最大化和股东利益最大化一致，永远不会被资本裹挟，永远保持全员创业的激情。
▼公司治理和代理问题
数据来源：国泰君安《公司研究框架》
其次，企业文化的建设和传承，空喊是没用的，需要与之相匹配的激励机制，比如996工作制和8年退休制度更有利于狼性文化的传承。8年退休可以永久拿分红，996锁死了工作时间，基于理性人假设，与其蹉跎度过，不如拼尽全力干满8年多拿股票早退休，而退休制度也给年轻人更多的发展和上升空间。
华为的股权模式无法效仿，但产业资本的介入和股权关系的变化很可能带来激励的改变和企业新的活力。
例如宁德时代绑定车厂，除了订单之外，更重要的是利益的分配，大幅降低车企上游一体化的动机。
因此我们观察半导体材料公司的发展，一个重要的切入点也是能不能像隆基一样拥有战略选择的定力和整合产业链的野心，考虑到半导体材料的复杂性和产业链下游的特殊属性，横向发展成为平台型公司或许是半导体材料企业更好的选择。
3. 那么，平台型半导体材料企业的成长路径是什么？
无论一级还是二级，从苹果供应链到华为供应链，再到5G的爆发，需求逻辑下对技术壁垒的偏好和执着一直是投资者的共性。
然而就像我们复盘锂电行业的发展时看到的，从长周期视角来看，科技类产品具有高速迭代和材料环节价格持续下降的属性。
那么，龙头供应商盈利的持续性真的是靠技术壁垒么？
我们认为，半导体材料企业的成长路径，应当是基于客户需求的技术服务能力和相关多元化。
技术型企业家，公司的寿命取决于产品的寿命。销售型企业家，企业能做多大取决于能掌握多少客户资源。
不同于大化工的市场空间和同质化产品，企业核心竞争力来源于资源优势或技术突破。对于半导体材料企业来讲，技术服务能力是胜出的关键。
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