半导体产业深度报告：制造业巅峰，晶圆代工赛道持续繁荣

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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我从大学毕业后就就职于一家半导体生产企业，岗位是工程师。在这家单位我一直工作了将近8年时间。在第8年的时候我换了一份工作，背井离乡去了另一个城市，新单位所属的行业是光伏行业，也就是太阳能发电。一年后，因为个人的原因，我重新回到了家乡，又一次投入到了集成电路行业。

作为一个在半导体行业和光伏行业都曾有过涉猎的人，我乐于比较两个行业之间的优劣势，也希冀以这两大高新技术行业为缩影，折射出中国高新技术产业整体的发展现状。

严格上来说光伏技术可以算得上是半导体学科的一个分支，所以如果你是从半导体行业转到光伏行业，适应的时间比从其他行业转过来的要短的多的多。但是光伏行业又独立于半导体行业之外，因为它首先是新能源行业的一个分支，无论从最终的产品外形，用途还是其服务的终端领域都与半导体行业有着天壤之别。人们谈起光伏行业，更愿意强调的是太阳能发电是一种清洁可靠的新型发电方式，而不会有多少人在意其实太阳能发电的原理只是运用到了半导体物理中最基础的光电转换理论。在我看来，这更像是科学家在研究半导体物理时，突发奇想地，或者是不经意间地，想出来的点子。因此其技术复杂度还远不能与半导体行业相媲美。当然术业有专攻，近些年光伏行业也在不断挑战更高的技术壁垒，研究的方向也涉及到从上游晶硅到下游组件生产乃至最终的发电成套。所以单纯地讨论光伏行业和半导体行业孰优孰劣并没有太大意义。

单从发展前景来看，光伏行业可以算得上是现在为数不多的几个“朝阳产业”之一。当今世界，能源紧缺是所有国家共同面临的严峻问题，光伏行业可谓是顺应形势而生，太阳能“取之不竭，用之不尽”，可谓是大自然赐予人类最好的馈赠之一，没有理由不好好利用，况且光伏产品符合人们对于新能源的几大要求：低碳环保，可持续发展等，因此它能取得广泛的关注也在情理之中，在过去的20年间，光伏行业得到了突飞猛进的发展，这其中以中国大陆的光伏行业发展最为引人注目。

事物都有两面性，在光伏行业发展过程中，也出现了很多违背规律的现象和全球性的不平衡，主 要表现在：

1，人们在谈及太阳能发电时，往往夸大了最终的光伏产品组件的清洁无污染性，但有意无意地却都选择性忽视了以下事实：在整个产品生产链中，从上游的多晶硅生产到中游的电池片，都是一个高污染高能耗的生产过程，由于工艺的不成熟和法律法规的不完善，违规排放污染源的现象屡见不鲜。和半导体产业相比，虽然光伏行业生产使用到的气体、酸、碱等化学品种类要少一些，但是其对于污染源排放前的处理还很不规范。这一切都使得这个头顶着“清洁能源”光环的行业显得严重名不符实。明知污染严重，然而中国各地的光伏产业园仍然“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，最高峰时全国单生产电池片的厂家就有1000多家。究其原因，众所周知就是背后的经济利益在推动。因为在光伏行业曾经的巅峰时期，由于欧洲国家政府对光伏发电的大力支持，使得中国国内生产商的订单源源不断，厂商的利润率高的令人咋舌。高利润带来了高税收收入，因此各地政府在招商引资时也几乎完全忽视了背后的污染，这也埋下了一定的隐患。2011年晶科新能源的污染事件终于让人们开始警醒，也让普通民众开始关注这个行业背后存在的污染真相。

2，各地一拥而上的过度投资显然已经违背了经济发展规律。客观上来看，各地的投入和支持使得中国涌现了一大批在世界上都位列前茅的大型光伏企业如英利、赛维、尚德、天合光能等等，这也使得中国在光伏领域取得了在其他行业少有的世界领先的行业地位。但是大部分的投资显得功利性太强，目的性单一，缺乏高瞻远瞩的目光。由于不像半导体那样动辄十几二十亿的投资，投资一条小型的光伏电池片生产线往往只要上千万，但其收益率以及资金回收周期远优于半导体行业，极好的迎合了资本逐利的本性，这就导致很多资金从其他领域纷纷涌入，甚至连很多江浙一带原本是从事传统行业的私营业主也打破脑袋想要进入。但是这些人都忽视了一个问题：光伏市场的面还不够广，在国内市场没有充分打开的前提下，只有过度依赖欧美市场，这样带来的后果就是，所有中国企业都在分食同一块大蛋糕，由于选择面越来越广，欧美国家有了更多的底气与中国企业谈判，定价的话语权完全掌握在别人手里，而中国的企业能做的只是内耗。当然这还不是最严重的问题，更严重的是，由于对欧洲市场的严重依赖，所以当欧洲出现了百年一遇的金融危机时，我们的企业似乎完全没有了招架能力。2011年年中开始，德国西班牙意大利等一些欧洲国家就纷纷宣布将不再对光伏上网提供补贴，这也使得欧洲的订单锐减，美国却在这时候落井下石地提出了针对中国光伏企业的“反倾销反补贴”的所谓“双反”诉讼（另据了解近期欧洲国家也仿效美国提出了双反诉讼），反观国内市场却迟迟未能打开，这一切都使得整个光伏行业彻底陷入了有史以来最深的谷底。在这样的背景下，之前过度投入所导致的产能过剩效应很快显现，一些本来就是投机大于投资的小企业，因为没有技术上的优势，很快就面临了没有订单的困境，光浙江就有三分之二的小企业早早倒闭。大企业的日子同样不好过，在景气时期盲目的产能扩充竞赛，终于到了秋后算账的时候了。据悉目前排名靠前的几大光伏巨头的资本负债率最少的也在50%以上，赛维LDK的负债率甚至已经超过100%，到了崩盘的边缘。这一切的恶果，很大一部分原因都归咎于当初热昏了头的投资。

3，光伏产业的发展还存在着全球不平衡性。之所以说是全球不平衡，是因为高污染高能耗的产业链上中游都集中在以中国为代表的发展中国家，而真正最终的无污染的清洁应用大部分都在欧美等发达国家，所以虽然中国的光伏企业在这一轮光伏大潮中收获了一定的经济利益，但是从长远的眼光来看，真正获益的无疑是欧美国家，因为他们巧妙地将污染的源头转移到了中国，而将真正的清洁能源带到了自己国家，在未来的几十年里，这些静静地躺在山坡上或是屋顶的光伏组件将为这些国家带来源源不断的电力，而他们为此付出的仅是一张支票。而作为产品输出国的中国，他们的居民很长一段时间内仍然不得不面对火力发电厂里冒出的浓烟。这种不平衡在很长一段时间内都不会被打破，因此需要我们去深思如何去转换思路打破这种不平衡。

尽管中国的光伏行业面临了前所未有的危机，但危机也何尝不是机遇。有人认为，光伏行业危机反而给了整个行业反思和洗牌的机会，淘汰落后产能，整合优质资源是当务之急。此外危机也催生了光伏巨头们对于新技术研发的更大关注和投入，这在以前是不可想象的，光伏企业们逐渐意识到，只有研发出更高发电效率的电池组件，才能占领市场的制高点，才能存活下去。这种技术上的竞争是政府乐于看到的，这也更符合这个行业的发展规律。国家也注意到了光伏行业存在的困境，尽管在光伏行业的最高峰时，国家已经发出过了警惕光伏行业投资过热产能过剩的警告，但是当时没有多少人响应，现在这个时候光伏企业确实需要国家的帮助了。在国务院发布的十二五规划中，明确提出了光伏发电装机容量的目标，这也算是给飘摇中的光伏行业送去了一丝希望。所有光伏企业都在期待着。我也一直在关注着这个行业的新动向。不管怎样，光伏行业始终是一个前景光明的行业，现在经历的一个阵痛期只是它必然会经历的一个阶段，只要度过了这个艰难的时期，必将重新焕发生机。

说完了光伏产业，我再来说说我更为了解的半导体行业，也叫集成电路产业。这个行业也分上中下游，所不同的是上游是集成电路设计，这一点是光伏行业所没有的，光伏行业的所谓上中下游，纯粹是针对于生产而言。中游是芯片生产，下游是封装测试，中下游都偏向于生产制造，所不同的是芯片生产的技术含量更高。本人不才，没有能力进入要求更高，待遇更好的设计类企业，而是从事的是中游芯片生产相关的工作。

半导体芯片的生产过程与光伏产业中电池片的生产颇为类似，都是在硅基片上（也有一些光伏电池片不是以硅片为基础的，但不是主流）掺入一些杂质，然后对硅片进行一些处理，利用硅这种半导体的特性，实现各种电学表现。所不同的是，光伏电池片的处理工艺较为简单，往往10几个步骤就可以完成整套流程的生产，而半导体芯片的生产工艺要复杂的多得多，往往一颗芯片的生产步骤要多达几百上千步，可以说两者不是在一个数量级上的。而且半导体工艺的复杂程度之高，对产品和环境要求之苛刻，对于工作人员的要求之严格，涉及到的相关学科之多是光伏行业远远不能比拟的。这里面的细节无法用一片短短的文章就可以细说，感兴趣的同学可以自己去了解。

正是因为有了以上特点，半导体行业的软硬件投入是十分惊人的，需要大量的资金，因此它也可以算得上是“有钱人玩的游戏”。当下投资一个8英寸芯片厂所需要的资金在10亿美元左右，而投资一个12英寸芯片厂所需要的资金则将高达30亿美金。这远远不是一般投资人可以承受的。半导体行业对于电子工业来说是源头，因此历来各个国家都非常重视，针对其投入大的特点，一般各国政府都会以各种形式的补贴来表示支持。

虽然投资巨大，但是半导体行业的利润率却远远不及巅峰时期的光伏行业。事实上，半导体行业也曾有过辉煌的年代。在20世纪70年代，当台湾张仲谋创立了世界上第一家以纯晶圆代工模式为主的半导体工厂台湾积体电路有限公司（台积电）时，半导体工业迎来了一个发展的高峰，这种全新的模式解放了设计公司，因为他们无需再烦心于要投入巨资建立生产线，却又没有足够的量而导致机台利用率低的窘境，因此受到了极大的欢迎，订单源源不断。当时台积电的利润率大概与光伏行业相似，员工的待遇也是惊人的好，曾有年终晚会抽奖送出一亿元股票的故事。当年台湾年轻人都以进台积电赚大钱为目标。在台积电取得了巨大成功后，半导体代工厂如雨后春笋般在台湾地区出现，继而也发展到了世界其他国家，这也必然使得市场被分摊，各家的竞争也愈加激烈，因此利润率的下降也是情理之中的事情。从这点上来说，半导体行业也曾经历过和光伏行业目前所面临的一样的历史阶段。但两者在相似中又有一些本质上的区别。

首先半导体行业由于前文所讲到的原因，从一开始就注定它是一个高投入的产业，因此投资这个产业必然是慎之又慎的，必然是做了大量前期准备后的决定，而生产工艺的复杂性使得客户，也就是设计企业，不会轻易地转换供应商，因为这对于他们来说也是一个巨大的风险。这里再稍稍补充介绍一下，其实对于上游的相关设计企业来说，如何尽快将产品推向市场，占据市场先机是他们一直要考虑的问题，否则就很难在市场上立足。因此选择一个好的晶圆厂作为合作伙伴是一件非常重要的事情，而一旦这种合作关系稳固下来，就说明晶圆厂已经根据设计企业的要求做了从投片到最终出产品中间几百乃至上千道工艺的调试，保证了每一道工序都符合要求，这个过程需要花费漫长的时间，有的甚至要花几年的时间。因此如果突然中途更换合作伙伴，则意味着所以一切都要从头再来，而且还要背负着结果存在很大不确定性的风险。这对于以市场时机为导向的设计企业来说，将是灾难性的。而光伏行业的门槛低，除了几家光伏巨头之外，其他各家公司的背景可谓鱼龙混杂，产品技术相对简单，几乎每家的产品都没有太大的差异，工艺调整起来也没有那么复杂，因此客户更换供应商也更容易，这也是为什么光伏企业容易倒闭，而很少听到半导体企业特别是半导体晶圆制造厂倒闭的案例。

其次从市场需求的角度来说，半导体行业作为电子工业的源头，目前为止还没有其他可替代品，因此它的地位是稳固的，半导体产业通常都是一个国家的支柱产业，中国大陆在这方面的起步较晚，但是政府的重视程度却不亚于世界上任何一个国家，虽然和半导体发达国家还存在很大的差距，但在国家的强力支持下这种差距正在逐步缩小，也涌现出了像中芯国际这样世界级的大公司。当今正是各类电子产品层出不穷的年代，全球各大厂商如苹果，三星等公司推出的各类新潮产品不断这吸引着消费者的眼球，各种新技术推层出新，这也推动了半导体工业的发展，因为电子产品中最核心的各类芯片就是源自于半导体工业，这其中最著名的代表之一就是著名的半导体大厂英特尔。个人认为如果没有英特尔生产的CPU，世界的发展速度将至少减慢30年。半导体工业的发展也始终遵循着著名的摩尔定律，从当初的4英寸、6英寸，8英寸发展到现在的12英寸，18英寸，工艺节点也从0.25微米,0.13微米发展到了90纳米，45纳米，22纳米，并且还在向更高的原子级别迈进，除此之外，一些新技术如石墨烯等也如小荷初露角，因此可以预见的是，半导体仍将持续发展很长一段时间，直到更新的技术出现。而反观光伏行业，虽然从本质上来说，这是一种很有前景的行业，但是它并不具备半导体行业那种舍我其谁的行业地位，换句话说，光伏行业并不是新能源替代旧能源的唯一选择。除了太阳能，风能，生物能，核能以及近来比较热门的页岩气等都是比较有前景的能源。因此光伏行业如果想要脱颖而出，必须体现出技术优势，成本优势，环保优势，效率优势。而这些恰恰确实光伏行业目前所缺乏的。因此，如果不是欧美国家的巨大市场需求，以及日本地震对于核能的打击等一系列原因，光伏行业在中国的发展绝不会这么迅猛。高速发展掩盖了原本应该作为行业基石的技术的薄弱性，因此当受到猛烈冲击时，光伏行业外表光鲜亮丽的大厦崩塌离析也是必然的。

什么是半导体行业？为何叫半导体

物理问题，

物体的导电性，以此来分类命名的，

想铁，铜等，……属于良导体，

一定温度下的银属于超导体,因为这个时候电阻突然消失，

磁悬浮列车就由此而设计。……

不导电或导电性极低的成为 绝缘体，比如木材，橡胶，

而更多的是有一定的导电性，像二极体，三极体，……

半导体产业就是此类的厂商，销售商等的组合

什么是p型半导体，n型半导体，p

【n型半导体】“n”表示负电的意思，在这类半导体中，参与导电的主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的“施主”杂质。所谓施主杂质就是掺入杂质能够提供导电电子而改变半导体的导电效能。例如，半导体锗和矽中的五价元素砷、锑、磷等原子都是施主杂质。如果在某一半导体的杂质总量中，施主杂质的数量占多数，则这种半导体就是n型半导体。如果在矽单晶中掺入五价元素砷、磷。则在矽原子和砷、磷原子组成共价键之后，磷外层的五个电子中，四个电子组成共价键，多出的一个电子受原子核束缚很小，因此很容易成为自由电子。所以这种半导体中，电子载流子的数目很多，主要kao电子导电，叫做电子半导体，简称n型半导体。 【p型半导体】“p”表示正电的意思。在这种半导体中，参与导电的主要是带正电的空穴，这些空穴来自于半导体中的“受主”杂质。所谓受主杂质就是掺入杂质能够接受半导体中的价电子，产生同数量的空穴，从而改变了半导体的导电效能。例如，半导体锗和矽中的三价元素硼、铟、镓等原子都是受主。如果某一半导体的杂质总量中，受主杂质的数量占多数，则这半导体是p型半导体。如果在单晶矽上掺入三价硼原子，则硼原子与矽原子组成共价键。由于硼原子数目比矽原子要少很多，因此整个晶体结构基本不变，只是某些位置上的矽原子被硼原子所代替。硼是三价元素，外层只有三个价电子，所以当它与矽原子组成共价键时，就自然形成了一个空穴。这样，掺入的硼杂质的每一个原子都可能提供一个空穴，从而使矽单晶中空穴载流子的数目大大增加。这种半导体内几乎没有自由电子，主要kao空穴导电，所以叫做空穴半导体，简称p型半导体。 【p－n结】在一块半导体中，掺入施主杂质，使其中一部分成为n型半导体。其余部分掺入受主杂质而成为p型半导体，当p型半导体和n型半导体这两个区域共处一体时，这两个区域之间的交界层就是p-n结。p-n结很薄，结中电子和和空穴都很少，但在kao近n型一边有带正电荷的离子，kao近p型一边有带负电荷的离子。这是因为，在p型区中空穴的浓度大，在n型区中电子的浓度大，所以把它们结合在一起时，在它们交界的地方便要发生电子和空穴的扩散运动。由于p区有大量可以移动的空穴，n区几乎没有空穴，空穴就要由p区向n区扩散。同样n区有大量的自由电子，p区几乎没有电子，所以电子就要由n区向p区扩散。随着扩散的进行，p区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区；n区电子减少，出现了一层带正电的粒子区。结果在p－n结的边界附近形成了一个空间电荷区，p型区一边带负电荷的离子，n型区一边带正电荷的离子，因而在结中形成了很强的区域性电场，方向由n区指向p区。当结上加正向电压（即p区加电源正极，n区加电源负极）时，这电场减弱，n区中的电子和p区中的空穴都容易通过，因而电流较大；当外加电压相反时，则这电场增强，只有原n区中的少数空穴和p区中的少数电子能够通过，因而电流很小。因此p－n结具有整流作用。当具有p－n结的半导体受到光照时，其中电子和空穴的数目增多，在结的区域性电场作用下，p区的电子移到n区，n区的空穴移到p区，这样在结的两端就有电荷积累，形成电势差。这现象称为p－n结的光生伏特效应。由于这些特性，用p－n结可制成半导体二极体和光电池等器件。如果在p－n结上加以反向电压（n区加在电源正极，p区加在电源负极），电压在一定范围内，p－n结几乎不通过电流，但当加在p－n结上的反向电压越过某一数值时，发生电流突然增大的现象。这时p-n结被击穿。p－n结被击穿后便失去其单向导电的效能，但结并不一定损坏，此时将反向电压降低，它的效能还可以恢复。根据其内在的物理过程，p－n结击穿可分为雪崩击穿和隧道击穿两种。

什么是半导体

锗、矽、硒、砷化镓及许多金属氧化物和金属硫化物等物体，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，叫做半导体。

半导体具有一些特殊性质。如利用半导体的电阻率与温度的关系可制成自动控制用的热敏元件（热敏电阻）；利用它的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，像光电池、光电管和光敏电阻等。

半导体还有一个最重要的性质，如果在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质测其导电能力将会成百万倍地增加。利用这一特性可制造各种不同用途的半导体器件，如半导体二极体、三极体等。

把一块半导体的一边制成P型区，另一边制成N型区，则在交界处附近形成一个具有特殊效能的薄层，一般称此薄层为PN接面。图中上部分为P型半导体和N型半导体介面两边载流子的扩散作用（用黑色箭头表示）。中间部分为PN接面的形成过程，示意载流子的扩散作用大于漂移作用（用蓝色箭头表示，红色箭头表示内建电场的方向）。下边部分为PN接面的形成。表示扩散作用和漂移作用的动态平衡。

材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降

常温下导电效能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体。

把导电性和导电导热性差或不好的材料，如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等，称为绝缘体。

把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。半导体的分类，按照其制造技术可以分为：积体电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类。此外，还有按照其所处理的讯号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。半导体室温时电阻率约在10E-5～10E7欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。

半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和矽是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。

半导体材料的电阻率介于导体和绝缘体之间，其电效能受到杂质型别、杂质浓度、温度、材料缺陷......的影响。

电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质称为半导体：

室温时电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm之间，温度升高时电阻率则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和矽是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

详见百度百科：:baike.baidu./link?url=kIesFWTTuFUOpV2ZSCSeRIssV-5N_DKxb9Q6xVjsSRi9qhXFBcI_ApuOamuJWI3n

半导体（英语：Semiconductor）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。今日大部分的电子产品，如计算机、行动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有矽、锗、砷化镓等，而矽更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

拓展资料：

材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导电带，所以无法导电。

一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。

半导体通过电子传导或空穴传导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似，即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。空穴导电则是指在正离子化的材料中，原子核外由于电子缺失形成的“空穴”，在电场作用下，空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流（一般称为正电流）。

材料中载流子（carrier）的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”（IIIA、VA族元素）来控制。如果我们在纯矽中掺杂（doping）少许的砷或磷（最外层有5个电子），就会多出1个自由电子，这样就形成N型半导体；如果我们在纯矽中掺入少许的硼（最外层有3个电子），就反而少了1个电子，而形成一个空穴（hole），这样就形成P型半导体（少了1个带负电荷的原子，可视为多了1个正电荷）。

半导体( semiconductor)，指常温下导电效能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。

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