2019年中国半导体行业发展现状分析
缺芯少屏”一直是我国制造业的软肋,去年发生的中兴事件直接为我们上了一节生动的半导体行业知识普及课。
芯片属于半导体行业,在我们日常生活中扮演着重要的角色,从通讯到计算机,生活应用广泛。在全球制造业领域,半导体制造却由于高门槛而让大多数人望而却步。即使如制造业大国的我国,每年也都需要从国外大量进口,且金额不断增长。
目前,全球半导体行业主要由美国、韩国以及中国台湾领导。由于是后进国家,我国每年在半导体行业投下大量资金,而且经费不断上升,但依旧扮演着新进追赶者的角色,与国际领先技术依然存在代差。
虽然道阻且长,但产业升级,由制造业大国向制造业强国转变,半导体行业是必须跨过的坎。经过多年发展,我国已经在芯片设计、封测等领域取得一定成绩。未来我国将持续投入,在国家大基金的护航下,国内半导体行业有望进一步发展。
预测2019年中国半导体行业市场规模将突破2万亿
随着半导体行业的快速发展,应用场景不断扩展,嵌入到从汽车等各类产品中,同时伴随着人工智能、虚拟现实和物联网等新兴技术的出现,半导体的市场需求不断扩大。据前瞻产业研究院发布的《中国半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》统计数据显示,2013年中国半导体行业市场规模已达10566亿元,同比增长7.5%。到了2016年中国半导体行业市场规模中国半导体行业市场规模突破1.5万亿元。截止至2017年中国半导体行业市场规模增长至16860亿元,同比增长11.4%。伴随着中国集成电路设计、制造、封装等产业在国家政策支持下持续增长,初步测算2018年中国半导体行业市场规模接近1.9万亿元左右。预测2019年中国半导体行业市场规模将突破2万亿元,达到了21225亿元,同比增长12.1%。
2014-2019年中国半导体行业市场规模统计及增长情况预测
数据来源:前瞻产业研究院整理
对于国外领先的技术,我国的半导体行业相对优势有哪些?未来在哪些领域可以有所突破?
@李泽铭-Alan(红蚁资本基金经理,拥有近10年专业投资经验,擅长在恶劣投资环境有效管理风险并逆市突围):
半导体行业大致可分为上游的原材料采购加工、中游的集成电路设计、制造和封测,以及下游各种消费产品。其中的芯片制造是核心的环节,前端的芯片设计和后端的封装测试,中国已经具备世界领先的水平,华为和长电科技分别为该两个领域的代表企业。
中国凭借早期的人口红利,包揽了世界大部分工业产品的代工。封装测试的技术门槛并不特别高,所拼的是成本,中国企业在这方面的技术累积深厚,也具有规模效应,临近下游(各电子消费品的生产都集中在中国),众多优势在将来也难以被其他区域所超越。
唯独晶圆制造是中国较为逊色一项,中芯国际的集成电路制造工艺虽已堪称国内第一,但普遍认为与龙头台积电的技术差距10年以上。晶圆制造在众多环节里所要求的技术门槛最高,需长时期的人才和资金投入,难以短期内一蹴而就。台积电为保持世界领先的技术水平,每年投入的研发经费超过100亿美元。因此,晶圆制造是无止境的追赶战,但中国企业不能缺席,唯有以战养战,集中资源(合并优质企业),扩大市场份额,创造更多收入,支撑长期的研发投放。
@张峻恺博士(通讯博士):
半导体行业有一个非常有意思的“半导体周期”,每当“半导体周期”进入企业扩大生产导致价格猛跌,行业亏损的时候,新的应用需求又会爆炸性地增长导致下一个周期高峰会远远的超过上一个。企业必须先承受周期中的亏损,在亏损中不仅不能减少投资,还要增加投资兴建新一代的生产线,然后才能迎来下一轮更大的产量和利润。
中国的国家体制正好能满足半导体行业逆周期投资的趋势,能持续地以国家资本作为强力后盾,企业为主体,不断地持续投入资本、人才、技术。中国已经成功地在通信、液晶屏等半导体领域实现后来居上。麦肯锡报告显示,2020年中国物联网用户数将达到20亿左右,相比于8亿个人用户增加了3倍的芯片使用量,而根据国家的规划,2020年前国家要求芯片国产化要达到40%,目前国产化的基点是7%,还有33%的国产化增涨红利空间。
@走在桥水的猫(中科院医学博士后,对各行业有着深入的研究能力和实战经验。旗下团队中有不少从事券商、公私募的研究员,以及在一线产业核心成员):
半导体行业的发展受下游终端应用领域的拉动而发展,随着科技的发展,市场对半导体的需求在不断提升。
我国半导体在高端芯片部分对外依存度很高,在产业规模和企业规模与国外差距也较大,需要正视这种差距,以自己的优势为突破口。
优势主要体现在市场优势和产业链优势。具体来说,中国是全球最大的半导体消费市场,具备了靠近客户、靠近终端应用的优势。而国内半导体产业链经过近几年内生及外延式发展,趋向完整和成熟,为国产替代奠定了基础。中国每年2000亿以上的芯片进口,再加上贸易摩擦事件促使国内终端厂商对国产IC的替代需求迫切,会加速国产化的进程。
可以从几个方面看突破:
1、突破零自制:如存储芯片、高端功率器件。
2、产业链中较薄弱的环节:如半导体设备、半导体材料。
3、中低端芯片的加速国产替代:如模拟芯片。
4、新兴热点应用中有机会赶超的领域:如AI芯片、物联网相关芯片。
液晶和半导体一样都是对生产工艺和技术要求极高的高科技行业,这也是该类生产技术垄断在少数国家的重要原因。事实上TFT-LCD的研究起源于欧美,产业化则是由日本完成的。因此最早的理论研究和基础专利基本集中在欧美,而产品和工艺方面的技术则主要掌握在日韩手中。台湾大多数厂商的技术主要来源于其他厂商的授权,技术专利掌握较少,大多为液晶面板代工制造,但台湾的液晶面板产业化却是世界领先的。液晶面板的主要制造工序:
1.ARRAY(阵列)工序:
主要是制造TFT基板及彩色滤光片(CF基板)。
流程:玻璃清洗-->成膜-->清洗-->光刻胶涂布-->曝光-->刻蚀-->光刻胶剥离-->清洗-->测试
2. CELL(面板成型)工序:
将前工序ARRAY制成的TFT玻璃基板与CF玻璃基板经过配向处理、对位贴合后灌入液晶。
流程:TFT&CF玻璃基板清洗-->配向膜形成-->清洗-->框胶-->间隔散布-->液晶灌注-->对位压合-->切割裂片-->偏光板贴付-->点灯检查
3 .MODULE(模组构装)工序:
将CELL工序加工完成的面板与TAB、PCB、背光(BackLight)模组、外框等多种周边零部件进行组装。
流程:ACF贴片-->IC接合-->涂塑-->背光板框架组装-->环境测试-->检查测试
看完FLASH或许大家对液晶的基本构造还不是很理解,那么就仔细看下图,笔者在下文中给大家解释液晶的基本原理。
液晶面板的组成结构
从上图可以看出液晶面板各部分分离后更像一个多层三明治,了解这些部件的作用前我们先了解一下液晶的基本成像原理。事实上液晶材质本身是不发光的,从上图我们可以看出夹在彩色滤光片(CF基板)和TFT玻璃间的液晶主要是起到类似相机快门的作用,通过施加电压的变化来改变液晶分子的偏转角度进而控制从背光源传送过来的光线通透。再通过彩色滤光片形成拥有色泽和明暗层次感的画面。
液晶面板的基本结构:
前框:前框是金属或塑胶材质的外框,用来保护LCD的边缘并防止静电放电冲击和加固LCD结构。
水平偏光片:偏光片是一种只允许某偏振方向的光线才能通过的光学片板,能将自然光转换成直线偏光的光学元件。其作用机制是将直角的入射光线经过水平偏光片后使水平方向的光线通过,另一部分垂直方向的光线则被吸收,或利用反射和散射等作用使其屏蔽。在制作LCD的过程中,必须上下各用一片,并且成交错方向置入,主要用途是在有电场与无电场时使光源产生位相差而呈现敏感的状态,用以显示字幕或图案。
彩色滤光片:彩色的LCD需要用到彩色滤光片,经由控制IC的信号处理,使得从背光源发射的强光经由彩色滤光片进而产生彩色的画面。彩色滤光片制作在玻璃基板之上,将红,绿,蓝三原色的有机光阻材料制作在每一个像素之内。
液晶:液态晶体是种特殊物质,除了具有一般固体晶体的变折射特性外,同时又具有液体的流动性,液态分子的排列方向可以通过电场或磁场来控制。
TFT玻璃:TFT玻璃面板拥有数百万个TFT DECICE和控制液晶区域的ITO(透明导电金属)排列成一个矩阵组成的,因此被称为阵列,FLASH的第一部分就是描述的这一部分的制造过程。
垂直偏光片:偏光片是一种只允许某方向的光线才能通过的光学片板,能将自然光转换成直线偏光的光学元件。
驱动IC与印刷电路板:该部分主要功能输出需要的电压至像素,以控制液晶分子的扭转程度。
扩散片:扩散片的作用是将背光模组射出的光源扩散,并使其亮度均一。
扩散板:和扩散片的功能类似,为液晶显示器提供一个均匀的面光源。
胶框:主要是用来固定整个背光模组,放置不当碰撞脏污等对背光板模组功能的损害及影响。
背光源:因为液晶材质本身不发光,所以必须依靠额外光源来达到显示的功能,光源一般位于液晶显示器面板后方,故称为背光源。
背板:将背光源,液晶显示器,电路等固定在外框结构架上的设备,它用于LCD的最终组装。
主控制板:LCD的驱动控制电路板,将影像输入的讯号转为LCD的显示讯号。
背光模组点灯器:背光模组点灯器是将有电源供应器的直流电压讯号转为高频高压脉冲交流电,并持续点亮背光模组中的冷阴极灯管。
总的来说液晶面板的制造是一套非常复杂的工艺,生产线的造价更是高的惊人。对技术和生产工艺的极高要求造成了下游显示消费品和上游面板厂商特殊的关系格局。在上游资源中,日本,韩国和台湾霸占了目前液晶面板市场的绝大部分份额,而我国大陆本土的液晶面板企业在技术的引入和生产工艺的提升方面有一定的客观阻力,并且自主研发的能力不强,这便是我国大陆本土面板企业青黄不接的重要原因。
参考阅读:www.niexvhong.cn
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》
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