半导体行业主要公司:华润微(688396)、三安光电(600703)、士兰微(600460)、闻泰科技(600745)、新洁能(605111)、露笑科技(002617)、斯达半导(603290)等等。
本文核心观点:全球半导体产业迁移分析、全球半导体行业整体市场规模、全球半导体行业细分市场规模
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%。
美国是最重要的半导体出口国
凭借出色的技术实力,美国半导体产业在全球保持着较强的竞争优势,2021年美国半导体公司在全球各个主要市场的份额均超过35%,其中在中国和欧洲市场达到了50%,在最低的美洲市场也有38.7%的市场份额。
值得一提的是,随着全球其他国家半导体产业的不断升级,目前美国半导体产业的竞争力有减弱趋势,拿美国本土市场来说,2013-2021年,美国半导体市场中本土公司的市场占有率从56.7%下降至43.2%,降幅超过10个百分点。
2021年,美国半导体产品出口额达到了620亿美元,是美国第五大类出口商品,仅次于精炼油、航空产品、原油和天然气而在电子产品领域,半导体则是出口金额最大的商品种类,远高于无线通讯、电脑等设备。
高研发投入助力产业腾飞
美国在半导体行业出色的竞争力,很大程度上得益于美国企业大规模的研发投入。2021年美国半导体行业研发经费占销售收入的比重为18%,在美国的主要行业中仅次于药物和生物科技行业在世界范围内则排在第一位,高于排在第二的欧洲地区约3个百分点,而中国半导体行业这一比重仅为7.6%。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国半导体行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
电动 汽车 成为碳化硅技术创新重要平台
在未来十年, 汽车 产业将逐渐完成从内燃机向电动化的转变,新能源 汽车 市场将取得高速发展。这极大推动了SiC等市场的发展与技术创新。在谈到技术创新趋势时,Jean-Marc Chery表示,从最终应用模块、芯片制造工艺,到晶圆外延层和原材料等多个层面,第三代半导体都有着大量的创新发展空间。
“我们一方面在模块层面进行技术改进,电动 汽车 特别是与SiC相关的车用场景对改进逆变器、车载充电机和DC/DC变换器性能的要求十分强烈。另一方面,在制造工艺层面,我们量产的第三代SiC采用平面制造技术,已累计生产了成千数万片片晶圆,积累了大量的研制经验。我们的用户都能受益于这种可靠且高性能的第三代技术。同时我们也在开发第四代制造技术,并计划不断提高MOSFET的高应力和电气性能。”Jean-Marc Chery表示。
“原材料和外延层方面也是实现碳化硅技术发展的重要环节。意法半导体两年前收购了 Norstel公司,填补了6 英寸晶圆的制造技术。试验结果证明,我们的产品技术性能高于竞争对手。最近,我们还交付了首个8英寸碳化硅晶圆,并计划在8英寸碳化硅晶圆上率先制造测试二极管,进行MOSFET流片和测试。” Jean-Marc Chery说。
电动 汽车 的应用与发展已成为碳化硅等第三代半导体技术创新的重要平台。Jean-Marc Chery表示,从应用模块、芯片制造工艺,到晶圆外延和材料,ST将成为为数不多的供应链完全垂直整合的半导体公司之一。这种全垂直整合的发展模式对供应链的掌控与在市场中的竞争都是一个重要的优势。
特斯拉Model 3是第一个采用碳化硅功率器件的电动车车型,据悉采用的就是来自意法半导体的650V SiC MOSFET器件。相比Model s/x上采用的IGBT,SiC MOSFET能带来5% 8%的逆变器效率提升,对电动车的续航能力有着显著提升。
半导体技术朝多元化演进
第二部分是存储器,包括NAND闪存和DRAM内存。它们在存储容量和能耗方面也遵循上述原则,产品变得越来越节能,性能越来越好。
第三类是多元化半导体世界。在这个世界,并不追求极致的先进工艺,但却需要特色的工艺技术。首先是成熟的 0.5 微米到110 纳米的8英寸晶片制造技术,其次是成熟的19纳米到28纳米的12英寸晶片制程。我们将28 纳米视为晶体管栅极的创新技术,用于制造成熟的12英寸晶片。当然,这个多元化产品的半导体世界很快就会开始用16 纳米 FinFET技术设计制造嵌入式处理解决方案和电源管理解决方案,以满足 汽车 和某些特定工业应用需求。另外,还有一条技术路线是10/12纳米的FD-SOI技术。
“在这个多元化的世界里,技术节点分布的非常广泛,从0.5微米到110纳米的8英寸,再从19纳米到28纳米成熟的12英寸,然后再到FinFET双重图形和三重图形工艺。这就是我所看到的现状和趋势。”Jean-Marc Chery表示。
意法半导体将专注三大趋势:智能出行、电力和能源、物联网和5G。2020年以来,这三大趋势加速发展,并推动市场对半导体产品的需求。随着混合动力和插电式电动 汽车 及其支持基础设施的互联、数字服务和应用的普及,未来将会从传统 汽车 转向更智能的移动解决方案。意法半导体可以提供广泛的产品组合,如基于碳化硅技术的功率器件和用于电动 汽车 的电池管理解决方案,以及多核微控制器等。在电力和能源方面,随着人们越来越依赖互联网和云服务,数据中心容量不断扩大,进一步增加了对能源需求,需要大幅提高基础设施的运营效率,升级配电网络,布署智能电网。在物联网和5G方面,意法半导体希望支持智能、互联的物联网设备发展,为设备制造商提供产品和相关开发生态系统。
承诺2027年日常运营100%使用可再生能源
绿色发展越来越受到全球各国重视。在今年全国两会期间,碳达峰和碳中和被首次写入我国政府工作报告。意法半导体对绿色理念也十分重视,在采访中Jean-Marc Chery宣布,意法半导体将于2027年实现碳中和目标,承诺到2027年,日常运营中100%使用可再生能源。
“凭借我们的处理器解决方案、电力电子解决方案和模拟器件解决方案,意法半导体将成为减少排放和建设美好地球的重要推动者。” Jean-Marc Chery说。为了达到这个目标,意法半导体将升级改造Crolles和Agrate工厂的PFC处理设备,让这两处工厂的PFC 排放为零,同时优化电力和能源消耗。在制定严格的降低电力和能源消耗计划同时,意法半导体承诺100%使用可再生能源。意法半导体还尽力降低货物运输和员工出行产生的排放,尽量采用线上的方式开展业务,和客户交流。
Jean-Marc Chery强调,半导体技术有助于实现更低的功耗和更少温室气体包括二氧化碳的排放。半导体不会引起这些问题,而是解决这些问题。如果世界想要大幅节能减排,并增加设备数量和服务,满足 社会 需求,那么半导体行业是解决方案。
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