2022年国内半导体产业展望(上)

2022年国内半导体产业展望(上),第1张

在过去的2021年中,半导体产业当中又发生了很多故事——在全球产业链升级的情况下,作为未来 科技 发展核心的半导体产业并没有摆脱国际贸易局势的影响,为了抢占新时代的先机,半导体企业之间的竞争越发激烈;受疫情影响,远程办公类相关的半导体产品需求量大增,数据中心市场开始加速发展;“碳达峰”、“碳中和”目标的提出,带火了新能源领域,新能源 汽车 前景被看好,拉动了新能源 汽车 半导体产业的发展;缺芯、缺产能的情况笼罩了2021年全年,一封封涨价函从年初一路飘到了年尾;国内优质的半导体企业纷纷登陆科创板;在这种大背景下,国内半导体产业的发展引起了全 社会 的重视。

在国内半导体产业繁荣的同时,本土半导体企业也迎来了丰收。从国内市场来看, 根据芯谋研究的统计显示,中国2021年设计业总营收预计为476亿美元,同比增长7.5%。

进入到新的一年后,政策、疫情等外部情况都进入到平稳、可预测的中期阶段,对于国内半导体产业来说, 2022年半导体产业的增长点和关注点在哪里? 芯谋研究是一家多年来专注于国内半导体产业发展研究的专业咨询机构,拥有二十余位高级分析师深耕于从产业整体发展以及半导体产业链中的各个环节,涉及市场端、需求端、供应端,已在行业当中形成了很大的影响力。 芯谋研究的分析师们又是怎样看待2022年国内半导体产业的发展?

在本篇文章当中,来自 芯谋研究的分析师们将聚焦于2022年国内半导体产业整体发展情况、国内各地方半导体产业发展情况、国内半导体产业链各环节的发展情况进行分析,希望能够为国内半导体产业的 健康 发展提供帮助。

芯谋首席分析师顾文军:2022年国内芯片制造领域的六大关注焦点

芯谋研究首席分析师顾文军认为,从整体上看,今年国内半导体产业发展还会保持向上的趋势。就目前产业最关心的芯片制造领域上看,8吋芯片产能紧张的局势在2022年仍旧会持续,但12吋部分工艺节点的产能将会逐渐好转,在市场需求的推动下,国内芯片制造产业将会保持10%以上的双位数增长。在这种大趋势之下,以下六点产业变化更值得产业关注:

第一,需要高度关注美国对中国半导体产业的新动作。 中美两国围绕着半导体产业的较量一直在持续。产业需要着重注意的是,在2022年美国中期选举的过程中,美国政客会为了塑造强硬的形象,而将矛头再次指向中国,并向中国的相关企业再次举起制裁的大棒。这其中需要关注两类企业,一类是对于中芯国际这类已经被制裁的企业,美国对于他们的制裁政策是否会继续收紧;另一类是在半导体产业当中声势渐起的国内龙头企业,包括存储领域的企业是否会收到美国“黑名单”警告。

第二,需要高度关注日本在半导体材料、设备方面对中国的限制。 需要警惕的是,在中美围绕着半导体产业进行竞争的过程当中,美国可能会施压及联合他的盟友日本,针对日本的优势领域——半导体材料和设备方面对中国半导体产业发展进行限制,产业要重视这种苗头的出现,未雨绸缪做好相应的准备。

第三,需要关注芯片制造领域的合资企业。 近些年来,芯片制造领域出现了一些以合资模式成立的企业,包括与美国、日本、韩国、中国台湾的境外资本或企业共同创立的合资公司。尤其要关注的是这种类型的合资公司是否会成功上市,如果他们能够实现了这一目标,会为半导体领域的合资公司提供了一个样本,继而将会引得更多的境外公司瞄准上市的机会在大陆投资,与国内地方政府合作成立合资公司。久而久之,则会形成境外做高端、境内做低端的局面,对中国半导体制造企业造成两面夹击的态势。

第四,要关注新主体的发展新动态。 在2021年被爆出了一些烂尾项目引起了产业的重视,由此导致了一些政策的收紧。在这种情况下,新主体开始扩张并受到了产业的注意。新主体的出现,加剧了“抢人才”现象的丛生,为了将挖人才落到产业发展实处,国内已针对“抢人才”热潮做出了相应的指导。因此,在2022年当中,需要关注的是,国内政策对眼下“野蛮生长”的半导体产业做出的进一步指导,在“无序”中建立有序发展。同时,产业也要关注在这个过程当中,是否会催生出更多的新主体。如果由此催生的新主体数量在不断攀升,是否会有新政策的出台。

第五,需要关注国内芯片制造领域的民营企业发展。 2021年国内对芯片制造领域的政策出现了一些收紧,但是由于市场需求不减,使得资本对芯片制造领域的投资热情不灭,尤其是伴随着芯片制造步入由8吋转12吋的阶段,使得与该领域发展相关的民营企业受到了产业的资本关注。故而,在2022年当中,包括浙江富芯、广州增芯、合肥耐威、卓胜微、荣芯半导体在内的国内民营芯片制造企业的发展更需产业的关注。

第六,需要关注国内代工企业在车规级工艺上的突破。 2021年芯片产能紧缺的情况在 汽车 芯片领域爆发,在这个过程中,国内也有不少企业投入到了车规级芯片制造的研究当中,值得重视的是,2022年国内代工企业在车规级芯片工艺上的突破。

芯谋研究总经理景昕:国内各地方半导体产业发展路径逐渐清晰

芯谋研究总经理景昕表示,在多年的 探索 下,包括北京、上海、广东等地区成为了国内半导体产业发展的主要高地,其中,北京已逐渐确立了海淀、大兴亦庄、顺义三大半导体产业空间布局;上海正在加速形成“一体两翼”的半导体产业链发展格局;广东正在努力打造成为半导体产业创新高地和我国半导体产业第三极。从 历史 发展上看,这些省市发展半导体产业继承了环黄渤海、长三角、珠三角的传统优势,而在被列为十四五重大产业布局的规划后,这些地方也在半导体产业方面有了更大的发展空间。

2021年是“十四五”规划的开局之年,2022年则进入到了重要实施和快车道领域内的一年。就半导体领域来说,未来一年,龙头型企业将在扩产的潮流下继续向规模化方向发展,着力推进半导体产业的平台化建设;中小型企业则会向专精特新方向发展,增加对产业链的附加值,对产业链发展形成重要支撑。

芯谋研究作为国内中国半导体产业的一份子,以“为芯谋天下”为使命,为全国多地半导体产业的发展提供了支撑,为地方提供了产业规划、招商规划、项目尽调、产业活动等服务。

芯谋研究总监王笑龙:警惕国内半导体产业发展潜在的变数

芯谋研究总监王笑龙认为,在2022年当中,需要关注国内半导体产业上市公司的变化,尤其是科创板上市企业对国内半导体产业潜在的影响。2019年7月正式开市的科创板为国内半导体产业点燃了一把火。至今为止,科创板即将走过三年,手握这些企业股权的核心高管们也迎来了三年股权解禁时刻。随着这个时间节点的到来,核心高管们对这些可变现股权的处理是产业需要关注的。这些解禁资金的流向,或许会成为新一轮国内半导体发展的基础——核心高管们可能会拿着这笔变现的资金进行创业,由此会促进国内半导体产业的新发展高潮。

除此之外,就国内半导体产业大环境而言也存在着一些变数,芯片缺货情况已经得到了一定程度上的缓解,但个别产品以及囤货的市场行为还会使得缺货的现象延续一段时间。

经台积电测算,理论上代工厂对 汽车 芯片的供给量可以满足市场需求,但个别从业人员的囤货炒货行为扰乱了市场的秩序。究其背后的原因是 汽车 芯片使用周期长,尤其在行业景气时,在利益的驱使下,以代理模式为主的 汽车 芯片代理公司中就会出现一些以“利益至上”为信条的员工,这些员工的囤货行为为本就缺货的 汽车 芯片市场增加了风险。而更大的危机是,在Tire 1厂商拿不到货的情况下,车厂减产计划使得芯片需求量降低,在达到某个供需临界点时,这些员工一旦开始抛售 汽车 芯片,就很有可能会冲击芯片原厂的生意。

芯谋研究总监宋长庚:国内芯片设计企业可能出现分化

芯谋研究总监宋长庚表示,2021年中国半导体设计产业取得了非凡的成绩,许多公司业绩翻倍增长,行业总体增长超过50%。这其中既有国产替代大背景下需求的增长推动,也有产能紧张导致的全产业链涨价的因素。2022年,国内芯片设计企业可能出现分化:随着产能紧张的部分缓解,已经取得客户认可的企业和产品乘胜追击,稳固供应链,扩大市场份额;尚未抓住机遇的企业在供应链保障、客户开发等方面则可能面临更大困难。

就芯片设计企业的增长市场来看,存储器、功率器件、MCU等产品将会继续保持高速增长,新能源 汽车 领域主机企业加强与芯片企业的直接合作,会为国产芯片带来新的机会。

芯谋研究总监李国强:2022年功率IC市场保持基本稳定

芯谋研究总监李国强认为,全球半导体产业去库存和市场竞争等多因素影响下,同时市场需求没有明显增长,因此2022年功率IC市场保持基本稳定,不会再出现2021年的高速增幅。

芯谋研究副总监谢瑞峰:国内先进封装和传统封装市场出现两极化发展

芯谋研究副总监谢瑞峰认为,就国内半导体封测产业来看,该产业整体规模将继续上扬,主要是半导体整体景气度较高,国内设计业高速发展带来的增量需求巨大。但2022年半导体封测增速会小于2021年,2022年随着芯片整体供需逐步走向平衡,封测产能供需也将走向平衡,2021年的增速里包含涨价的成分,2022年再涨价的概率较小。

在先进封装领域,先进封装仍然火热,大量资本投入到先进封装中,主要是射频、CIS、存储器等方面封测需求快速增长,整体市场仍然向好。但传统封装可能转向供过于求,传统封装产能形成周期较短,当前已经出现一定程度的产能松动,明年有可能供需形势反转。

另一方面,封测设备材料企业实力持续增强。国产封装基板产业规模及竞争力进一步加强,随着国内诸多项目的量产,叠加本轮缺货中封测大厂对国产材料的支持,国内半导体封测产业的整体生态实力将持续提升。

芯谋研究将在《2022年国内半导体产业展望(下)》中,对国内半导体产业链各个环节的发展进行更细致的探究,包括对国内半导体设备和材料、化合物半导体产业、EDA产业等细分领域发展进行分析展望,敬请关注。

CPU又称中央处理器,作为计算机系统的运算和控制核心,是半导体产业技术最密集、最具战略价值的产品,是一个国家技术势力的象征。

目前CPU的市场基本被美国的两大公司垄断,分别是大哥Intel和小弟AMD,两家几乎占领了99%的市场份额。

目前Intel和AMD以X86指令集和微软共同建立了庞大的生态系统并且不对外开放,这样一来,中国队想要自己做CPU的空间不多了。

01 CPU定义

CPU在半导体行业中是人们常接触到的一种芯片,最常见的应用就是在电脑中,其中有名的有Intel的 i9-11980HK 和AMD的 R7-5800X

按照CPU种类来分类,可以分为服务器CPU、家用电脑CPU、嵌入式设备CPU和手机CPU,服务器CPU需要更出色的性能、稳定性和安全性,要求服务器365天开机运行,连续工作,一个服务器可以安装多个CPU;而家用电脑CPU性能要求相对较低,容量较小,不要求连续工作,一个电脑只能安装一个CPU;嵌入式设备和手机对CPU的性能要求相对更低。

按照CPU指令集架构来分类,CPU可以分为RISC和CISC。

CISC 即复杂指令系统计算机,物如其名,CISC是比较复杂的,指令系统比较丰富,有特定的指令来完成对应的功能,可以处理特殊任务。

RISC及精简指令集计算机,把精力集中在经常使用的指令上,对不常用的功能,通过组合指令来完成,实现简单高效的特点,一次RISC不能处理特殊任务。通俗来说就是经常用的功能简单化,不经常用的功能复杂化。

这其中CISC代表的指令集有X86,RISC代表的指令集有ARM、MIPS、RISC-V、Alpha、SPARS,除了这两种之外,还有我国自主研发的指令集DEC和LoongArch。

02 六大国产CPU

首先我们来了解一下什么是CPU的生态环境, CPU的生态环境就是一块CPU推出后,系统和软件对它的支持和优化有多少, 比如国产CPU龙芯就没有一个好的生态,不论是采用MIPS还是自主研发的LoongArch都不能支持Windows系统。

自主建立生态环境又难于上青天,而生态如果没有建立,软件商店就不会有软件(比如QQ在Linux中停更),这也是国产CPU发展最大的瓶颈之一。

目前国内有六大CPU设计厂商,他们是华为、飞腾、兆芯、申威、龙芯、海光(均未上市),他们分别以不同的方式参与CPU的设计。

CPU国产替代的故事得从Intel开始。

Intel趁着PC的东风迅速发展,建立了X86架构,标识了一套通用计算机指令集合,并且与微软一起在X86指令集上建立了庞大的生态。

目前的X86指令集不对外授权,只被英特尔和AMD所掌握,而X86又是PC、服务器领域做得最好的,别的指令集的生态环境远远抵不过X86,留给中国队的发展空间实属有限。

中国队CPU分为3个路线。

其一是由 龙芯 和 申威 代表的:自研指令集

龙芯最初采用的是MIPS精简指令集,制作通用CPU,主要产品是自主可控消费类例如服务器、台式机、嵌入式、航天器等领域。

申威最初采用的是Alpha精简指令集,主要应用在超级计算机和军事领域。

龙芯和申威都因为生态的原因,很难发展起来,尤其是龙芯,想要打入服务器和台式机市场必须有很好的生态。

龙芯因为MIPS的分崩离析,开始发展自己的指令集—— LoongArch ,它是完全有龙芯自主研发,可以兼容MIPS生态, 并且开始尝试用二进制翻译兼容ARM、X86处理器,龙芯的目标是在2025年消除指令集之间的壁垒,彻底搞定兼容问题。

申威也因为Alpha被收购,开始发展自主研发的指令集—— SW64 ,它是由Alpha改进而来,申威制作的神威·太湖之光超级计算机便采用SW64指令集,被称为“国之重器”,在国际上都有一定的地位,多项指标全球第一。

第二路线是由 华为 和 飞腾 代表的:ARM指令集授权

华为芯片“四大天王”麒麟、鲲鹏、巴龙、升腾中,除了巴龙以外,均采用ARM指令集授权来开发。这其中最著名的就是“麒麟”了,在手机领域一度领先,直至海外因畏惧华为的崛起,开始了制裁华为事件,就此“麒麟”短暂隐身。

飞腾也是国内目前使用ARM架构制作CPU的厂商之一,其技术不弱于高通,目前公司也被美国列入黑名单,其芯片制造环节同样被卡脖子,可能成为第二个华为。

除了华为和飞腾以外,国内以ARM架构制作芯片的厂商还有很多,例如贵州华芯通、展讯通信等。

第三路线是由 兆芯 和 海光 代表的:合资获取X86授权

兆芯的X86架构授权是源自于VIA公司将部分X86处理器相关技术、资料等IP产权以1.18亿美元价格卖给兆芯。兆芯基于X86的生态和技术,性能方面普遍高于龙芯,但还是不能和英特尔比肩。

海光的X86架构授权是通过和AMD合资公司来拥有AMD授权IP,但并不是完整的技术转让,而是阉割后的残缺版,所以性能上面和AMD锐龙、高通骁龙差一个档次。

03 RISC-V

RISC-V近些年流行的新型指令集,它是一种开源式指令集,对使用者免费开放,也是这种特性使它被众多专家认为是中国处理器产业的一次机会,而且可能是最后一次机会。

目前全球CPU的市场格局是以X86架构垄断PC、服务器行业;ARM架构垄断移动设备行业,这两家几乎涵盖了所有CPU市场需求。

X86架构归“Wintel”(英特尔+微软)所属,是一种封闭指令集,不对外授权, 简单说就是谁也别想用,就我自己能用 ;ARM架构属于可授权指令集+可授权设计, 简单说就是你用需要经过我同意并且收费,你想再它基础上设计还得再经过我同意并且再收费。

正因为如此,RISC-V作为开放式指令集,被中国队大力支持,看作救命稻草。

那RISC-V究竟有没有那么好呢?我们主要得看两方面: 一个是它的生态好不好,生态是决定指令集发展空间的最大因素;另一个就是它到底是不是彻头彻尾的免费,日后会不会再被卡脖子。

第一,RISC-V的生态怎么样。

RISC-V具有性能高、功率低、面积小、易于扩展等技术特点,最重要的是它的开源、免费的独特属性,为其带来众多合作商,影响力逐步扩大。

从2015年组织RISC-V基金会成立是的25个成员,到现在已经有超过300多个单位的加入,其中包括阿里、谷歌、华为、英伟达、高通、中科院、麻省理工等等。

日前,有知情人士表明,英特尔将以20亿美元收购RISC-V领域的重量级公司SiFive,这也表明了英特尔的态度。

虽然英特尔靠X86架构在PC、服务器领域无人能敌,但是移动设备一直是他的心病,ARM在移动设备领域是他无法抗衡的,而RISC-V的出现,给了机会。

但是看好归看好,ARM的垄断地位依旧很难撼动,RISC-V后续可能与X86联手对抗ARM,但更大的可能是打入嵌入式设备市场中,做物联网领域的“一哥”。

总体来说,不论是PC、服务器,还是移动设备,都很难被RISC-V介入,相反一些嵌入式设备比如空调、冰箱、扫地机器人、电动车等等发展环境更好。

第二,RISC-V是否永远免费。

RISC-V源于2010年,加州大学伯克利分校的一个研究团队研发,当时他们因为市场已存在的指令集相当复杂,且成本和门槛太高,所以建立了新的指令集。

“开源架构RISC-V将永久免费,成为人类共有财产。相较于X86和ARM架构的高门槛,开源架构RISC-V将带来芯片设计的革命”——RISC-V架构开发者之一Krste Asanovic博士。

这是RISC-V架构开发者的原话,表明该指令集是完全开源免费的,到目前为止他们也很好的履行了,甚至把基金会总部搬离美国,迁移至瑞士(永久中立国)以防止美国地方政策的限制。

尽管RISC-V从表现来看做得很优秀,但抽丝剥茧,终究还是有隐患在的。

实现RISC-V指令级架构的处理器内核有很多个不同的微架构实现,而微架构实际的模式是分不同类型的,其中有开放的、需授权的以及封闭的。

虽然基于RISC-V开发CPU不需要支付授权费用,但如果直接用RISC-V内核设计,也是需要支付授权费的。通俗来说就是你用我不需要收费,但是想在它的基础上设计得经过我同意,甚至收费(我们目前是全免费,但我有权利在以后收些钱)。

总结来说,目前全球的指令集呈现以X86、ARM、RISC-V三足鼎立的局势,RISC-V作为新时代的弄潮儿得到了各大厂商的认可,有发展的空间,但它不足以撼动其他两个指令集的地位,不过可以预料到的是,等RISC-V成长起来,仍然有可能对我国CPU发展卡脖子,我们需要保持隐患意识,在跟随洋人步伐的同时,发展自身CPU业务。

纵观国内厂商在电脑CPU领域,龙芯以自研为主,开发属于中国的指令集,目前已经可以满足一些党政领域以及机密工作的需求,但打入家用电脑领域仍需要提升CPU的生态和性能;服务器CPU中,申威在超算上小有成绩;华为近期也有消息称完成40nm去美化工作线投产,在明年更将攻破20nm的工作线,麒麟可能会重新归来;一些未上市公司如芯来 科技 、平头哥等也有在尝试RISC-V领域。

种种迹象都在证明,虽然我们起步慢了30年之久,但国产CPU一直在突破,路途艰辛却一路披荆斩,长夜漫漫,但黎明终将到来。

全文由各种资料查证,如有专业领域上的错误,希望可以抛砖引玉,有所探讨。

芯片全产业链图(绿底已经写完)

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面临着一些制造上的突破。

前一段时间闹得很火的事情,美国以及公司为了抑制华为公司的发展,暂停向华为提供芯片的代工服务,这让华为一下失去了芯片的来源。我国的工业发展到今天已经算是很快了。

我国在半导体的设计方面已经实现了突破,有些设计和研发几乎已经达到了先进的水平,而我国在一些半导体芯片的制造上却存在一些不足,我国自己的芯片制造厂商依靠自己的技术实现的芯片制造比世界上最先进的水平相比还差好几个档次。

美国正是看到了我国的这一不足,采取禁止向我国华为公司提供芯片代工的技术,所以遏制了华为的发展。从这一个事件就可以看出,我们的不足不在于设计,不在于研发。我们在基础的制造上有很大的不足。

所以这个就是我们目前面临的很大的问题,在半导体芯片的制造上没有自己的设备,所以这个是我们目前需要亟待解决的问题。

国家看到这个问题之后也是很快出台了自己的措施,扶持半导体行业的发展,可能我们在一些研发上实现了一些突破,但是整体还是需要再次提高,针对我们国家半导体的发展,我们不要急于求成,技术是靠一点点积累起来的,所以我们要静下心来,脚踏实地,专注于我们的研发。

当我们遇到问题也是一件好事,这也让我们看到了我们存在的不足,这个时候我们明白了我们应该做什么,有一个实现的目标,这就是很好的。对未来我国半导体的发展我们始终持积极的态度,任何苦难始终是难不倒自强不息的中国人民的,相信很快,在各种政策的扶持下,我们的半导体行业会很快发展起来。


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