半导体行业最新研究报告：迎5G之机，铸中国之芯（86页）

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目录：

• 产业概览:半导体是各国科技竞赛的主战场
• 半导体原材料:推动半导体产业进步的关键因素
• EDA IP核:芯片设计的基础，突破海外行业垄断迫在眉睫
• 半导体设备:半导体芯片制造的基石
• 设计:共享物联网时代新机遇，自主突破与创新至关重要
• 制造:特色工艺差异化竞争及制程迭代为本土厂商创造机遇
• IC 封测:5G 射频前端集成化促成先进封装加速在终端渗透
• 华为海思:上下游协同、重视人才与研发，铸就本土半导体骄傲
• 科创板有望重构 A 股半导体估值体系，助力产业发展

报告内容：产业概览:半导体是各国科技竞赛的主战场

在当前中美贸易摩擦不断反复，中兴、海康、华为、中科曙光等诸多国内重量级科技企业 先后受到美国贸易政策限制、一定程度妨害到各自供应链安全之际，“缺芯之痛”再度成 为各界关注的焦点，加速实现半导体产业自主可控的呼声日益高涨。

而与此同时，万众瞩目的科创板推出在即，首批名单中半导体公司是主力。截至2019年 6 月 21 日，科创板受理上市辅导的 124 家企业中，有 20 家与半导体行业相关，占科创板 受理企业的 16%左右。由于科创板设立的初衷是要坚持面向世界科技前沿、面向经济主战 场、面向国家重大需求，主要服务于符合国家战略、突破关键核心技术、市场认可度高的 科技创新企业，因此能够满足国家战略需求、实现国产替换的国产半导体企业有望作为未 来投资的核心资产，如何遴选出产业链中更有潜力的企业并借助资本市场的力量使其发展 壮大也就成为二级市场的“重要课题”。

我们认为，感性构画的“自主可控”愿景终究需要理性的规划与不懈的奋斗来实现，只有 “知己知彼”方能在历史的洪流中把握赶超的机遇，在快速演进的产业发展史上赢得一席 之地。因此我们在这篇报告中对于全球半导体产业的现状、国内半导体产业的发展阶段、 典型地区\企业的成败案例进行分析梳理，以期较为全面客观的展现国内半导体产业的成绩、 不足和发展潜力，为分析半导体企业的竞争力构建基础。

2018年全球半导体销售总额 4687.78 亿美金，集成电路占据 84%

半导体是现代信息产业的基础和核心产业之一，是衡量一个国家或地区科技发展水平乃至 综合国力的重要标志。从概念上而言，半导体是指一种导电性能可受控制的材料，从具体 产品形态上可以分为分立器件、光电子、传感器和集成电路四大类。

根据 WSTS 数据，2018 年全球半导体销售总额为 4687.78 亿美金，其中分立器件销售额 为 241.02 亿美金、光电子销售额为 380.32 亿美金、传感器销售额为 133.56 亿美金、集 成电路(Integrated Circuit，简称 IC)销售额为 3932.88 亿美金，分别占到全球半导体销 售总额的 5.14%、8.11%、2.85%、83.9%。

技术密集、资本密集是集成电路产业的显著特征

基于对集成电路发展潜力与应用前景的乐观展望，英特尔创始人之一戈登·摩尔在1965年首次提出“摩尔定律”，预言集成电路上可容纳的晶体管数目每隔12个月会增加一倍， 性能也会增加一倍，尽管随后根据实际情况，业界对于晶体管数目翻倍的时间修正为18-24个月，但是“摩尔定律”依旧在一代代产业人的努力中得以延续，晶圆制造的制程从0.5μm、 0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.15μm、0.13μm、90nm、65nm、45nm、32nm、28nm、 22nm、14nm，一直发展到现在的 10nm、7nm、5nm。

正是由于集成电路这样快速的技术演进趋势，对于厂商的技术进步速度、研发和产能投入规模都提出了很高的要求，因此，技术密集和资本密集是集成电路产业的显著特征。根据WSTS、SEMI 数据，在 90-65nm 制程，IC 设计费用平均在 1500-2000 万美金，建厂费 用在 25-30 亿美金，工艺研发费用为 2-4 亿美金。而到了 14nm 制程，IC 设计费用平均在 2-3 亿美金，建厂费用在 71-100 亿美金，工艺研发费用在 17-25 亿美金。

IC 产业分工深化，Fabless+Foundry 提升产业运作效率

在集成电路技术的演进过程中，芯片的工艺复杂度不断升高，从而造成芯片设计、掩模制 作等在内的一次性工程费用，以及单颗芯片的加工成本快速上升，而这也就意味着投资额 提升、盈亏平衡所需要的最小销量提升。在此技术、投资和市场的三重作用下，越来越多 的厂商无力承担先进芯片的开发全过程，因此诞生了 Fabless+Foundry 的分工模式，在传 统的 IDM 大厂之外开始涌现了无生产线的集成电路设计公司(Fabless)、不做设计的晶圆 代工厂(Foundry)、专业的知识产权模块(IP 核)供应商、封装与测试厂商的出现。由 于 Fabless+Foundry的分工模式一方面提升了“重设备投资”的代工企业的生产效率，另 一方面降低了“轻设备投资”的设计企业和封测企业的进入门槛和运营成本，从而提升了 整个 IC 产业的运作效率。

根据 IC Insights 数据，2018 年排名前 10 的半导体企业中 IDM 占据 6 家(包括三星)， Fabless 占据 3 家，Foundry占据 1 家，其中台积电作为全球最大的 IC 代工企业在 2018 年实现营收 334.6 亿美金，位列全球半导体企业第四位，超越了 TI、意法半导体、NXP 等众多 IDM 大厂。与此同时，专注做 IC 设计的博通、高通、英伟达也分列全球半导体企 业第 6、第 7、第 10 位。

根据 IC Insights、Gartner 数据，2018 年全球集成电路设计产值为 1139 亿美金，集成电 路封测产值为 560 亿美金，则由全球集成电路总产值数据计算可得，IC 制造环节的产值 约为 2233.8 亿美金，从产值占比而言，全球集成电路设计、制造、封测环节的产值占比 分别为28.96%、56.80%、14.24%。

IoT时代半导体下游应用日益多元，行业产值与 GDP 关联度走高

集成电路的发展是过去 60 年来全球计算技术发展的源动力，在摩尔定律的推动之下，从 大型的计算机到小型计算机，到台式机和笔记本电脑，再到如今的平板电脑、智能手机以 及正在快速兴起的物联网、可穿戴、汽车电子等智能终端，产品性能快速提高、用户体验 日益便捷、产品价格日益便宜，半导体已成为各类通信、电子类硬件产品当中不可或缺的 大脑，即计算中心。

根据 IC Insights 数据，2018 年集成电路的主要下游应用可分为电脑(36.6%)、通信(36.4%)、消费电子(11.0%)、汽车(8.0%)、工控(8.0%)、军用(6.5%)，IC Insights 预计 2023 年通信市场将超越电脑成为集成电路最大的下游市场，占比有望达到 35.7%， 汽车市场占比也有望较 18 年提升 1.8pct。

在智能手机、NB、平板电脑等消费电子产品增速放缓的当下时点，汽车电子、工业及医 疗、通信正成为集成电路的核心增长动能。根据 IC Insights 数据，预计 2016-2021 年间 汽车半导体的 CAGR 有望达到 5.4%，位于各类应用市场增速第一位。应用于工业及医疗 场景、通信场景的半导体市场的CAGR有望分别达到 4.6%、4.2%。

由于集成电路的下游应用市场在各类终端智能化、联网化的过程中不断拓展，故集成电路 产业与经济总量增速的关联度日益紧密，增长的稳健性加强、周期性波动趋弱。根据世界 银行及 IC Insights 数据计算得到，2012-2018 年间全球半导体产值占全球 GDP 的比重由 0.39%持续攀升至 0.55%，根据 SEMI 测算，在 2000-2009 年间、2010-2017 年间全球 GDP 增速与集成电路产业增速的相关系数由 0.63 提升至 0.88，预计 2018-2023 年间将 达到 0.95。

政策决心与研发投入是产业发展之源，新产品、新分工是后来居上之机：略

……

中国地区半导体市场空间广阔，自给化率依然较低

我国集成电路产业起步晚、市场大、自给化率低

我国的半导体产业起步较晚，在距离美国贝尔实验室发明半导体点接触式晶体管约10年 的时间，我国才通过还原氧化锗制成了单晶硅并相继研制出锗点接触式二极管和三极管。 但是作为拥有着近 14亿人口的世界工厂，我国的半导体市场规模一直居于全球首位，根 据 WSTS数据，18Q4 中国市场的集成电路销售额为 326 亿美金，占据全球市场的 33.68%， 远高于美国(18.39%)、欧洲(10.43%)、日本(8.88%)位居全球第一。

2010 年以来国内集成电路销售额持续高增长，制造环节占比低但增速领先。根据中国半 导体行业协会数据，2010-2018 年间，国内集成电路总销售额由 1933.7 亿元增至 6532 亿元，年均 CAGR 达到 20.8%，2018 年国内集成电路设计、制造、封测三个环节的销售 额为 2519 亿元、1818.2 亿元、2193.9 亿元，分别同比增长 21.5%、25.56%、16.1%。

与全球产业结构对比，2018 年国内集成电路设计、制造、封测的销售额占比分别为:38.57%、27.84%、33.59%，而全球集成电路产值在以上三个环节的分布分别为:28.96%、63.89%、 7.14%，由此可见，国内集成电路的销售额更多倚重于劳动密集型的封测环节，而在与封 测紧密相关的制造环节，中国市场的匹配度较差，尚不具备全面参与全球产业链分工的比 较优势。

面对广阔的下游需求，由于我国自身半导体产业的技术仍落后于世界先进水平，因此仍严 重依赖进口，自给化率低。根据我国海关总署数据，自 2015 年以来我国集成电路进口金 额长期超出原油，2018 年我国集成电路进口总额超过 3100 亿美金，同比大幅增长 19.95%， 出口总额超过 837 亿美金，同比增长 26%。

根据 IC Insights 数据，2018 年我国集成电路自给率 15.3%，较 5 年前提升了 2.7pct，IC Insights 预计 2023 年我国集成电路的自给率有望达到 20.5%，较 2018 年提升 5.2pct。

根据清华大学微电子研究所数据，截至 2017 年末我国核心芯片自给率依然非常低，比如 计算机系统中的 MPU、通用电子系统中的 FPGA 和 DSP、通信装备中的 Embedded MPU 和 DSP、存储设备中的 DRAM 和 Nand Flash、显示及视频系统中的 Display Driver 等， 国产芯片占有率都几乎为零。

从 PCT专利数量来看，我国集成电路相关技术进步迅速

PCT 是《专利合作条约》(Patent Cooperation Treaty)的缩写，是有关专利的国际条约。PCT专利的申请数量代表着一个国家的研发创新能力，从半导体方向的专利情况来看，根 据 WIPO数据，2000 年我国 PCT 申请量仅为 8 件，远远落后同期荷兰(91 件)、日本(343 件)、德国(342 件)、美国(724 件)的水平。但是到 2018 年，我国的 PCT 申请了已经 增至 1426 件，尽管仍落后于日本(2240 件)、美国(1917 件)的水平，但是已经远超了 德国(470 件)、荷兰(83 件)、韩国(512 件)的水平，由此可见，基于多年的政策扶持、 资源投入和产业发展，我国集成电路产业在研发创新能力上已经取得了长效进步。

半导体是我国当前发展阶段下，实现贸易立国向科技立国转变的重要抓手：略

在政策扶持之外，国家成立大基金以投资方式助力产业发展：略

半导体原材料:推动半导体产业进步的关键因素

行业格局:细分种类众多，单品类集中度高

半导体材料是推动半导体产业进步的关键因素。半导体产业是现代信息技术的基础，而半 导体材料作为半导体产业的直接上游，未来具备一定的国产替代空间。近年来，国内半导 体晶圆厂的建设进程加快，晶圆厂建成之后，日常运行对半导体原材料的需求大幅增加。 半导体材料作为半导体产业链上游，从目前国内产业发展现状来看，其差距远大于芯片设 计、制造、封测等环节。产业发展进程甚至落后于半导体装备。

半导体材料是国内半导体产业链较薄弱的环节之一。根据半导体行业协会的统计，目前在 国内半导体制造环节国产材料的使用率不足 15%，先进工艺制程和先进封装领域，半导体 材料的国产化率更低，本土材料的国产替代形势依然严峻，且部分产品面临严重的专利技 术封锁。未来国内半导体产业的进口替代，没有半导体材料的自主创新，半导体产业的发 展也是空中楼阁。没有实现材料与设备在内的产业配套环节的国产替代，我国半导体产业 的发展将受制于人。

半导体产业链的最上游是硅片制造厂，硅片是生产半导体所用的载体，是半导体最重要的 上游原材料。目前市场上常见规格有 6 英寸(150mm)、8 英寸(200mm)、12 英寸(300mm) 三种。根据 SEMI 统计，2017 年全球半导体原材料市场规模约为 271.25 亿美元，其中硅 片市场规模最大，达到 87.13 亿美元，占比为 32.12%。除硅片外，电子气体、光掩模、 光刻胶及其辅助材料、CMP 抛光材料等也是半导体制造的重要原材料。

2019 年 4 月 2 日，SEMI 公布全球半导体材料市场在 2018 年增长 10.6%，推动半导体材 料销售额达到 519 亿美元，超过 2011 年 471 亿美元的历史高位。2018 年晶圆制造材料 和封装材料的销售额分别为 322 亿美元和 197 亿美元，同比增长率分别为 15.9%和 3.0%。

中国台湾凭借其庞大的代工厂和先进的封装基地，以 114 亿美元连续第九年成为半导体材料的 最大消费地区。韩国排名第二，中国大陆排名第三。韩国，欧洲，中国台湾和中国大陆的 材料市场销售额增长较为强劲，而北美，世界其他地区(ROW)和日本市场则实现了个 位数的增长。(ROW 地区被定义为新加坡，马来西亚，菲律宾，东南亚其他地区和较小的 全球市场。)

半导体材料市场同样处于寡头垄断局面，国内产业规模非常小。半导体材料市场更细分， 单一产品的市场空间很小，所以，少有纯粹的半导体材料公司。半导体材料往往只是某些 大型材料厂商的一小块业务，例如在陶氏化学公司(The DOW Chemical Company)，杜 邦，三菱化学，住友化学等，半导体材料业务只是其电子材料事业部下面的一个分支。尽 管如此，由于半导体工艺对材料的严格要求，就单一半导体化学品而言，仅有少数几家供 应商可以提供产品。以半导体硅片市场为例，2018 年前五大硅片供应商分别占据全球市 场份额的 27%、26%、17%、13%和 9%，合计占据 92%的市场份额。在半导体光刻胶市 场，也是类似的情况。

全球半导体硅片市场集中度较高，产品主要集中在日本、韩国、德国和中国台湾等发达国 家和地区生产，国内厂商的生产规模普遍偏小。前五家供应商日本信越化学株式会社、株 式会社 SUMCO、台湾环球晶圆股份有限公司、德国 Siltronic AG 和韩国 SK Siltron Inc.， 已占据半导体硅片市场 90%以上份额。在中国大陆，仅有上海硅产业集团、中环股份、金 瑞泓等少数几家企业具备8 英寸半导体硅片的生产能力，而 12 英寸半导体硅片主要依靠 进口，自主率非常低。

半导体的生产效率和成本与硅片尺寸直接相关。一般来说，硅片尺寸越大，用于半导体生 产的效率越高，单位耗用原材料越少。随着半导体生产技术的不断提高，硅片整体向大尺 寸趋势发展，硅片尺寸从早期的 2 英寸、4 英寸，发展为现在的 6 英寸、8 英寸和 12 英 寸。根据 SEMI 统计，8 英寸和 12 英寸硅片已成为半导体硅片的主流产品，自 2014 年起 一直占据半导体硅片 90%以上的市场份额。

在半导体材料选择上，半导体芯片制造厂商会综合考虑生产效率、工艺难度及生产成本等 多项因素，使用不同尺寸的硅片来匹配各种规格的半导体产品，以达到经营效益最大化。 根据上海硅产业集团招股说明书介绍，功率半导体生产主要采用 6 英寸硅片、8 英寸硅片， 微控制器生产主要采用 8 英寸硅片，逻辑芯片和存储芯片生产则主要采用 12 英寸硅片。

发展动能:半导体工艺制程的持续改进，对半导体材料的要求越来越高

制程的不断缩小提升了对半导体硅片的技术要求。遵循摩尔定律，半导体制程的线宽已经 从上世纪 70 年代的 1μm、0.35μm、0.13μm 发展到当前的 90nm、65nm、45nm、28nm、 14nm、7nm。随着制程线宽的不断缩小，芯片制造工艺对硅片缺陷密度与缺陷尺寸的容 忍度不断降低。对应在半导体硅片的制造过程中，需要更加严格的控制硅片表面的粗糙度、 硅单晶缺陷、金属杂质、晶体原生缺陷、表面颗粒尺寸和数量等。

半导体工艺制程的持续改进，对半导体材料的要求越来越高。集成电路产业按照摩尔定律 持续发展，制程节点不断缩小，根据台积电 2018 年年报披露，台积电 7nm 工艺制程已经 量产，5nm 更先进工艺的研发持续推进。半导体制造技术十分精细，制造工艺极其复杂， 对材料的要求非常苛刻。根据产品的不同，集成电路生产需经过几十步甚至上千步的工艺， 其中任何一步的错误都可能是最后导致器件失效的原因，因此对设备和材料的要求非常高， 且对每一步的良率要求极高，通常要达到 3 个 9 以上的良率。

随着物联网、人工智能、汽车电子和区块链等新兴技术的快速发展及移动终端的普及，8 英寸、12 英寸硅片的市场需求越来越大。根据日本胜高和 SEMI 的统计，2017 年全球 8 英寸和 12 英寸硅片的需求分别为 558 万片/月和 557 万片/月，8 英寸和 12 英寸硅片的出 货量分别为 530 万片/月和 550 万片/月，硅片厂商在满产的状态下仍不能满足需求。保守 预计到 2020 年 8 英寸和 12 英寸的终端市场需求量将分别超过 630 万片/月和 620 万片/ 月。

长期展望:国内半导体材料产业链从无到有、从弱到强

当前国内半导体材料的发展正在快速迎来突破，在过去十年，以02专项、国家重点研发 计划为代表的产业政策和专项补贴推动了半导体材料从无到有的起步阶段，本土半导体材 料企业数量大幅增长，根据各公司年报及招股说明书统计，以江化微的超纯试剂、鼎龙股 份的 CMP 研磨垫、江丰电子的靶材、安集微电子的研磨液、上海硅产业集团的大硅片为 代表的国产半导体材料进入主流晶圆制造产线进行上线验证，部分产品实现了批量供应。

同时，大基金的进入，大力推动了本土材料产业的资源整合和海外人才引入的加速。虽然 目前产业总体正处于起步阶段，但我们认为，未来 5-10 年即将成为半导体材料产业发展 壮大的黄金时期。

具体到最上游的硅片来看，根据电子行业协会统计，2016 年中国大陆企业在 4-6 英寸硅 片(含抛光片、外延片等)的产量约为 5200 万片，基本可以满足国内 4-6 英寸的晶圆需 求。但是 8 英寸-12英寸的大硅片，国内自供率仍然比较低。国内具有 8 英寸硅片和外延 片生产能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰、北京有研新材、南京国盛、CECT46 所以及上海 新傲，合计月产能为 23.3 万片。2018 年国内对 8 英寸硅片的月需求量预计为 80 万片。 仍有较大的缺口。目前国内 8 英寸硅片主要适用于分立器件，但先进制程的集成电路用 8 英寸硅片的产业化技术尚不成熟。

目前国内在制作大硅片的超纯硅原料、单晶炉、切磨抛设备、检测设备等领域均依赖于进 口。近年来，我国在 8英寸和 12 英寸集成电路级硅片的研发上取得了重大突破，国家在 政策和资本等各方面给予大力支持，中国本土企业在市场、政策、资金的推动下开始快速 发展，未来有望逐步实现国产替代。

随着集成电路特征线宽的不断缩小，光刻机的景深也越来越小，硅片上极小的高度差都会 使集成电路布线图发生变形、错位，这对硅片表面平整度提出了极高的要求。此外，硅片 表面颗粒度和洁净度对半导体芯片的良率也有直接影响。抛光工艺可以去除表面加工残留 的损伤层，实现半导体硅片表面平坦化，并进一步减小硅片表面的粗糙度以满足芯片制造 工艺对硅片平整度和表面颗粒度的要求。

EDA IP 核:芯片设计的基础，突破海外行业垄断迫在眉睫

行业格局:三巨头垄断全球市场;国产替换任重道远

EDA指电子设计自动化软件(Electronic Design Automation)，是芯片设计时的重要工 具。是产业链最上游的行业，利用 EDA 工具，电子工程师可以从概念、算法、协议等开 始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分 析到设计出 IC版图或 PCB 版图的整个过程在计算机上自动处理完成。一块小小的集成电 路芯片中有上亿个晶体管，如果没有EDA光靠人手工电路设计、绘图，集成电路设计工 程师们无从下手。现在离开了EDA，高端芯片设计就不能实现。

EDA技术以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化 技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。在EDA软件出现之前，设计人员必须手工 完成集成电路的设计、布线等工作，版图设计难度极大。到了1970年代中期，开发人员 尝试将整个设计过程自动化，而不仅仅满足于自动完成掩膜草图。随着计算机仿真技术的 发展，设计项目可以在构建实际硬件电路之前进行仿真，芯片布线布局对人工设计的要求 降低，而且软件错误率不断降低。

全球 EDA 市场基本上被三家公司垄断:Cadence、Synopsys 和 Mentor Graphics。其 中规模最小的 Mentor Graphics 已经被西门子收购。三大 EDA 供应商都能提供全套的芯 片设计解决方案，包括模拟、数字前端、后端、DFT、Signoff 等一整套设计工具。据 WSTS 统计，2017 年全球包括 EDA、半导体知识产权(SIP)，以及服务等在内的整体 EDA 产业 市场规模约为 85-90 亿美元之间。三巨头达到 57%左右的市场份额。

在 2017 年，IP 核的交易已经超越了 EDA 工具和服务本身，成为 EDA 产业交易规模最大 的一部分。IP 核(IP Core)是具有知识产权(Intellectual Property)的集成电路芯核的 简称，其作用是把一组拥有知识产权的电路设计集合在一体，构成芯片的基本单位，IC 设 计工程师将多个不同功能的 IP 像搭积木一样组合起来，用于构建更大的芯片系统。EDA 供应商把电路设计所需的功能扩展件以软件 IP 核构件形式出售(可以理解为功能扩展包)。

IP 核有三种不同的存在形式:HDL 语言形式，网表形式、版图形式。分别对应我们常 说的三类 IP 内核:软核、固核和硬核。这种分类主要依据产品交付的方式，而这三种 IP 内核实现方法也各具特色。

软核是用 VHDL 等硬件描述语言描述的功能块，并不涉及用什么具体电路元件实现这些功 能。软 IP 通常是以硬件描述语言 HDL 源文件的形式出现，应用开发过程与普通的 HDL 设计也十分相似，只是所需的开发硬软件环境比较昂贵。软 IP 的设计周期短，设计投入 少。由于不涉及物理实现，为后续设计留有很大的发挥空间，增大了IP的灵活性和适应 性。其主要缺点是在一定程度上使后续工序无法适应整体设计，从而需要一定程度的软IP修正，在性能上也不可能获得全面的优化。

硬核提供设计阶段最终阶段产品——掩膜。以经过完全的布局布线的网表形式提供，这种 硬核既具有可预见性，同时还可以针对特定工艺或购买商进行功耗和尺寸上的优化。尽管 硬核由于缺乏灵活性而可移植性差，但由于无须提供寄存器转移级(RTL)文件，因而更易 于实现 IP 保护。

大多数应用于 FPGA 的 IP 内核均为软核，软核有助于用户调节参数并增强可复用性。软 核通常以加密形式提供，这样实际的 RTL 对用户是不可见的，但布局和布线灵活。在这 些加密的软核中，如果对内核进行了参数化，那么用户就可通过头文件或图形用户接口(GUI)方便地对参数进行操作。对于那些对时序要求严格的内核(如 PCI 接口内核)，可预布 线特定信号或分配特定的布线资源，以满足时序要求。这些内核可归类为固核，由于内核 是预先设计的代码模块，因此这有可能影响包含该内核的整体设计。由于内核的建立 (setup)、保持时间和握手信号都可能是固定的，因此其它电路的设计时都必须考虑与该内 核进行正确地接口。

根据 WSTS 统计，目前，在全球范围内有超过 400 家 IP 核提供商，提供超过 6000 个不 同种类的 IP 核。从 IP 核企业的属性看，又分为不同的几类:一类是纯 IP 核提供商，如 ARM、MIPS 等;一类是 Foundry，Foundry 是 IP 核大户，如台湾 TSMC 有超过 2700 个 IP 核，很多 Foundry 的 IP 核是免费向客户提供的;一类是EDA公司，Synopsys、Mentor、 Cadence 都有各自的 IP 核业务;一类是 Design Service 公司，如我国的 Verisilicon， Verisilicon 以设计服务为主业务，同时有自己的 ZSP IP 核平台;一类是 IDM 或 Fabless 企业，自身对外有限授权部分 IP 核，如 IBM、高通、Freescale 等。由于 IP 核提供商的 多样性以及 IP 核商业授权模式的多样性，导致要统计全球 IP 核产业的产值是一件极为困 难的事情。

截止到目前为止，ARM 是全球范围内最成功的 IP 核提供商。根据公司年报，ARM 已经 已向超过 200 家半导体公司提供技术授权，每年全球范围内设计及销售的内含 ARM 处理 器的芯片达 40 多亿颗;从 2001 年进入中国市场，国内已有 400 多所大学开设了 ARM 相 关的课程和实验室、出版了 120 多本中文的 ARM 相关教科书，发展了国内 60 多家 ARM Connected Community 成员。ARM 已将自己的发展和多家合作伙伴的发展密切联系在了 一起，他们共同组成了一个ARM生态圈。

发展动能:更高运算速度及更低功耗的需求驱动EDA 增长

没有 EDA 工具，水平再高的芯片设计师也没有用武之地。Synopsys 和 Cadence 已经按 照美国商务部的要求，暂停了对华为的授权和更新。据中国半导体行业协会统计，目前国 内集成电路设计公司 90%以上采用国外 EDA 工具。

EDA增长的根本驱动因素是设计复杂性，及对更高运算速度及更低功耗的需求。主要包 括三个方面:一是集成电路工艺制程向更先进的7nm、5nm、3nm、1nm 演进;二是在更 成熟的节点中优化设计，降低成本，同时提高速度和实现更低功耗;三是大量的软件内容 正在成为芯片设计的一部分。因此，EDA 软件需要持续更新确保芯片和软件能够很好地协 同工作。

随着工艺的提升和设计方法的改善，芯片性能在近几年得到大幅度提高。5G 的来临，电 路工作频率变得越来越高，容易引起电迁移效应;SoC 芯片也使设计越来越复杂;IOT 的 兴起，低功耗变得日益重要;FinFET 工艺的出现，器件机理发生了变化;线宽越来越小， 在 10 纳米级制程下，良品率问题更加凸显。这些都对 EDA 工具提出了不小的挑战。由于 这些挑战的存在，也给中国本土 RDA 厂商带来了无限机遇。

发展机遇:上下游产业链合作，相互促进

国内本土 EDA 公司要突破海外 EDA 公司的技术和市场垄断，需要更加注重国内上下游产 业链的合作。中国本土 EDA 公司加强与本土顶级晶圆代工公司和芯片设计公司紧密结合， 相互促进共同成长，对于先进的28/24/10纳米工艺和技术重点攻关，实现点上的突破。 我们认为本土EDA公司一定不能拘泥于个别的点工具，更加注重 EDA 软件的平台化。本 土 EDA 产品要形成自己的完整解决方案，为国内外的设计公司和代工企业提供有力的支 持。

随着 SoC 的发展，IP 的重要性日益凸显，提供与 IP 相关的服务与验证工具也是国内 EDA 公司应当考虑的发展方向。比如华大九天在 2012 年推出 IP 和设计服务业务，这使得华大 九天通过 IP 和客户建立更紧密的合作，合作深度也日益深入，取得了更佳的成效。

根据公司官网介绍，华大九天成立于 2009 年，其业务起步于原华大电子 “熊猫”EDA 设计平台。作为 CEC 中国电子旗下的二级子企业，目前已经成为我国规模最大、技术最 强的 EDA 龙头企业，也是大规模集成电路 CAD 国家工程研究中心依托单位，承担着国产 EDA 软件研发与推广的重任。

华大九天可以提供全流程数模混合信号芯片设计系统、SoC 后端设计分析及优化解决方案、 平板(FPD)全流程设计系统、 IP 以及面向晶圆制造企业的相关服务，其业务包括 EDA 电 子设计自动化、Foundry 工程服务、IP 及设计服务，客户覆盖国内众多集成电路企业。

华大九天承接了熊猫 EDA 系统——九天系列工具软件业务 20 多年的技术、产品、团队和 市场积累，拥有国内规模最大、技术领先的 EDA 研发团队和国内外众多客户群体，是中 国本土最大的一家 EDA 软件供应商，致力于提供专业的 EDA 解决方案、高端 SoC 解决 方案和一站式设计生产服务。

1986 年开始研发熊猫 ICCAD 系统;1993 年发布熊猫系统;2001 年发布九天 Zeni 系统; 2006 年，发布 SoC 时钟分析与优化工具 Clock Explorer;2008 年发布时序优化工具 TIming Explorer;2011 年发布海量版图高效处理平台 Skipper、高效版图验证解决方案 Argus、 寄生参数提取分析工具 RCExplorer;2012 年推出数模混合信号电路物理设计系统(AMS-PD);2014 年发布模拟电路 EDA 全系统工具;2015 年发布设计库一致性检查工 具 Qualib;2016 年发布高精度大容量并行 spice 仿真工具 ALPS;2017 年，发布 Silicon-aware 及大数据分析工具 XTIme 和完整的时序 ECO 优化解决方案 XTop。

半导体设备:半导体芯片制造的基石

行业格局:海外产业巨头垄断，国产市占率亟待提升

集成电路产业能够延续摩尔定律的不断发展，离不开三方面的进步:1)半导体器件结构 和原理的进步;2)半导体设备制造能力的提升和半导体制造工艺的改进;3)材料性能的 改善和新材料的应用。

半导体设备行业是半导体芯片制造的基石，擎起了整个现代电子信息产业，是半导体行业 的基础和核心。半导体设备行业属于半导体产业链的上游核心环节之一，根据半导体行业 内“一代设备，一代工艺，一代产品”的经验，半导体产品制造要超前电子系统开发新一 代工艺，而半导体设备要超前半导体产品制造开发新一代产品。

随着半导体行业的迅速发展，半导体产品的加工面积成倍缩小，复杂程度与日俱增，生产 半导体产品所需的制造设备需要综合运用光学、物理、化学等科学技术，具有技术壁垒高、 制造难度大及研发投入高等特点。根据 SEMI 统计，半导体设备价值普遍较高，一条制造 先进半导体产品的生产线投资中设备价值约占总投资规模的75%以上。

2013 年以来，随着全球半导体行业整体景气度的提升，半导体设备市场也呈增长趋势。 根据 SEMI统计，全球半导体设备销售额从 2013 年的约 318 亿美元增长至 2018 年的预 估 645 亿美元，年均复合增长率约为 14%。

集成电路设备包括晶圆制造设备、封装设备和测试设备等。2017 年全球晶圆制造设备的 市场规模占比超过集成电路设备整体市场规模的 80%。晶圆制造设备从类别上讲可以分为 刻蚀、光刻、薄膜沉积、检测、涂胶显影等十多类，其合计投资总额通常占整个晶圆厂投 资总额的 75%以上。

集成电路制造工艺繁多复杂，其中光刻、刻蚀和薄膜沉积是半导体制造三大核心工艺。薄 膜沉积工艺系在晶圆上沉积一层待处理的薄膜，匀胶工艺系把光刻胶涂抹在薄膜上，光刻 和显影工艺系把光罩上的图形转移到光刻胶，刻蚀工艺系把光刻胶上图形转移到薄膜，去 除光刻胶后，即完成图形从光罩到晶圆的转移。制造芯片的过程需要数十层光罩，集成电 路制造主要是通过薄膜沉积、光刻和刻蚀三大工艺循环，把所有光罩的图形逐层转移到晶 圆上。

根据中国电子专用设备工业协会统计，2017 年按全球晶圆制造设备销售金额占比类推， 目前刻蚀设备、光刻机和薄膜沉积设备分别占晶圆制造设备价值量约24%、23%和 18%。 在需求增长较快的刻蚀设备领域，行业集中度较高，Lam Research 占据刻蚀设备市场份 额半壁江山。随着集成电路中器件互连层数增多，刻蚀设备的使用量不断增大，Lam Research 由于其刻蚀设备品类齐全，从 65 纳米、45 纳米设备市场起逐步超过应用材料 和东京电子，成为行业龙头。

The Information Network 数据显示，Lam Research 在刻蚀设备行业的市场占有率从 2012 年的约 45%提升至 2017 年的约 55%，主要替代了东京电子的市场份额。排名第二的东京 电子的市场份额从 2012 年的 30%降至 2017 年的 20%。应用材料位于第三，2017 年约 占 19%的市场份额。前三大公司在 2017 年占据刻蚀设备总市场份额的 94%，行业集中度 高，技术壁垒明显。

同样在光刻机领域，行业集中度也非常高。步进扫描投影光刻机的主要生产厂商包括ASML(荷兰)、尼康(日本)、佳能(日本)和 SMEE(中国)。ASML 于 2001 年推出了 TWINSCAN 系列步进扫描光刻机，采用双工件台系统架构，可以有效提高设备产出率，已成为应用最 为广泛的高端光刻机。ASML在光刻机领域一骑绝尘，一家独占全球 70%以上的市场份额。 根据公司官网介绍，国内厂商上海微电子(SMEE)研制的 90nm 高端步进扫描投影光刻机 已完成整机集成测试，并在客户生产线上进行了工艺试验。

半导体设备技术壁垒比较高，市场集中度高，CR15 超 80%。全球半导体设备生产企业主 要集中于欧美、日本、韩国和我国台湾地区等，以美国应用材料、荷兰阿斯麦、美国泛林 集团、日本东京电子、美国科天等为代表的国际知名企业起步较早，经过多年发展，凭借 资金、技术、客户资源、品牌等方面的优势，占据了全球集成电路装备市场的主要份额。

从供给端分析，根据中国电子专用设备工业协会的统计数据，2018 年国产半导体设备销 售额预计为 109 亿元，自给率约为 13%。中国电子专用设备工业协会统计的数据包括集 成电路、LED、面板、光伏等设备，技术含量最高的集成电路前道设备市场自给率更低。

发展动能:工艺制程的进步对半导体设备提出更高要求

在摩尔定律的推动下，元器件集成度的大幅提高要求集成电路线宽不断缩小，直接导致集 成电路制造工序愈为复杂。根据 SEMI 统计，20 纳米工艺所需工序约为 1,000 道，而 10 纳米工艺和 7 纳米工艺所需工序已超过 1,400 道。尤其当线宽向 10、7、5 纳米甚至更小 的方向升级，当前市场普遍使用的光刻机受波长的限制精度无法满足要求，需要采用多重 模板工艺，重复多次薄膜沉积和刻蚀工序以实现更小的线宽，使得薄膜沉积和刻蚀次数显 著增加。根据 SEMI 统计，20 纳米工艺需要的刻蚀步骤约为 50 次，而 10 纳米工艺和 7 纳米工艺所需刻蚀步骤则超过 100 次。工序步骤的大幅增加意味着需要更多以刻蚀设备、 薄膜沉积设备为代表的半导体设备参与集成电路生产环节。

除集成电路线宽不断缩小以外，半导体器件的结构也趋于复杂，例如存储器领域的NAND闪存已进入 3D 时代。3D NAND 制造工艺中，增加集成度的主要方法不再是缩小单层上 线宽而是增大堆叠的层数，叠堆层数也从32层、64 层量产向 128 层发展，每层均需要经 过刻蚀和薄膜沉积的工艺步骤，催生出更多刻蚀设备和薄膜沉积设备的需求。此外，3D 结构的半导体器件往往需要很小的通孔连接几十至一百余层硅，因此对刻蚀设备的技术要 求是更高的深宽比，这为刻蚀设备提出了新的应用方向，带来了新的附加值。

集成电路尺寸及线宽的缩小、产品结构的立体化及生产工艺的复杂化等因素都对半导体设 备行业提出了更高的要求和更多的需求，并为以刻蚀设备、薄膜沉积设备为代表的核心装 备的发展提供了广阔的市场空间。

作为全球最大的半导体消费市场，我国对半导体器件产品的需求持续旺盛。根据中国半导 体行业协会统计，中国半导体市场规模 2013 年至2018年年均复合增长率为 14.34%。市 场需求带动全球产能中心逐步向中国大陆转移，持续的产能转移带动了大陆半导体整体产 业规模和技术水平的提高。SEMI所发布的近两年全球晶圆厂预测报告显示， 2017 年到 2020 年的四年间，全球预计新建 62 条晶圆加工线，其中中国大陆将新建 26 座晶圆厂， 成为全球新建晶圆厂最积极的地区，整体投资金额预计占全球新建晶圆厂的42%，为全球 之最。

中国大陆晶圆厂建厂潮为半导体设备行业提供了广阔的市场空间。从需求端分析，根据 SEMI 统计数据，2018 年半导体设备在中国大陆的销售额为 128 亿美元，同比增长 56%， 约占全球半导体设备市场的 21%，已成为仅次于韩国的全球第二大半导体设备需求市场。 2018 年第三季度中国大陆半导体设备销售额同比增长 106%，首次超越韩国，预计 2019 年将成为全球最大半导体设备市场。同时，中国大陆需求和投资的旺盛也促进了我国半导 体产业专业人才的培养及配套行业的发展，半导体产业环境的良性发展为我国设备产业的 扩张和升级提供了机遇。

发展机遇:国内Foundry 工艺的成熟稳定带动国内设备的发展进步

中芯国际、华虹半导体等 foundry 工艺的成熟稳定，能够带动国产半导体设备供应链的 发展进步。从半导体产业链的发展成熟过程，我们可以看到:在国产比较成熟的领域，如 LED、光伏、LCD 等领域，国产半导体设备、原材料的占比就比较高。反之，在国产技术 不成熟的领域，国产半导体设备和原材料的占比就比较低。

国家集成电路产业基金、02 专项等国家扶持资金的支持。上海微电子装备、中微半导体、 北方华创、长川科技等一批本土设备制造商近年来发展迅速，逐步实现进口替代。本土半 导体企业如上海微电子装备、盛美半导体、中微半导体、北方华创、长川科技等专用设备 制造商通过多年的研发和积累，已掌握了相关核心技术，拥有自主知识产权，具备一定规 模和品牌知名度，在某些细分领域已经具有国际竞争力，占据了一定市场份额。比如中微 半导体的介质刻蚀机、MOCVD，盛美半导体的清洗机，北方华创的 PVD，已经具备国际 竞争力，远销海内外。

从长远来看，伴随新应用推动市场需求的持续旺盛，半导体行业的景气度有望保持螺旋式 上升。作为半导体生产环节投资规模占比最大的部分，半导体设备将直接受益于未来持续 扩张的半导体产业。

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设计:共享物联网时代新机遇，自主突破与创新至关重要

行业格局:IDM 主导大局，fabless 渗透率不断提升，美国垄断 53%份额

IDM凭借存储器垄断地位主导半导体市场。全球半导体市场包括集成电路(IC)、分立器 件、光电子、传感器四大部分。2018 年在全球前 10 大半导体公司排名中，有 8 家为 IDM， 这主要是因为存储在全球半导体产业中仍然占据重要地位(根据 WSTS 数据，存储器占 全球半导体产品市场 34%)。存储器产品设计较为简单、但其投资规模大、对产能及良率 要求极高，规模效益是企业能否盈利的关键考量，加之专利的限制，目前存储器产业尚未 有采用“fabless + foundry”模式成功发展的案例，全球领先的存储供应商均为IDM公司。

根据 WSTS 数据，2017 年全球存储器市场规模为 1240 亿元，包括 59% DRAM 产品和 38% NAND 产品;2018 年全球存储器市场规模同比增长 27%至 1580 亿美元。根据 DRAMexhange 最新数据，2018 年全球 DRAM 市场由三星、SK 海力士和美光垄断全球 95%的市场份额，全球 NAND 市场被三星、SK 海力士、东芝、西部数据、美光和英特尔 六家龙头瓜分 99%的市场份额。

根据 DRAMexchange 数据，凭借在 DRAM(市占率 44%)和 NAND(市占率 35%)领 域的垄断优势，以及 2017-2018 年存储市场供不应求导致的涨价潮，三星稳坐全球半导体 公司龙头宝座，2018 年实现营收 759 亿美元，同比增长 27%;SK 海力士与美光也分别 实现了 38%和 34%的收入增长。

Fabless在半导体市场渗透率不断提升。除去依托于存储器占据主导地位的IDM公司， fabless 在全球半导体市场中的渗透率也在不断提升，从 2000 年的 10%增加到 2017 年的 38%。尽管 2017 年受存储器市场需求大幅增加，IDM 销售额增速(27%)显著快于 fabless 销售额增速(11%)，但从 2000 年-2017 年复合增速来看，fabless(11%)成长显著快于 IDM(3%)，这主要是因为风险资本(VC)支持以及移动时代的到来，为 fabless 提供了 绝佳发展契机。相比于传统 IDM，Fabless 的生产周期更为灵活、技术迭代周期较短，能 够更快的推出匹配市场需求、甚至是推动市场进步的新产品。根据高通公司 2007 年资料， 其在 130nm 制程节点时相较 IDM 落后 24 个月，90nm 制程落后 12-15 个月，而到 45nm 制程时差距已缩短至 3 个月。

美国垄断全球 fabless 市场 53%的份额。2017 年全球 fabless IC 销售额有 53%由总部位 于美国的企业收入囊中，以博通和联发科为首的新加坡和台湾地区各占16%的销售额，并 列第 2。中国内陆排名第四，但值得注意的是，尽管中国内陆公司占全球 fabless IC 销售 市场份额只有 11%，相对于 2010 年的 5%已有显著提升。

海思和紫光跻身全球前十大 fabless 企业榜单。2009 年，全球排名前 50 的 fabless 公司 中只有一家中国企业海思上榜，而到了 2017 年，全球前五十大 fabless 公司中已有 10 家 中国公司，印证了中国半导体设计领域近年来的快速发展。全球前十大 fabless 公司 2017 年合计占全球 IC 销售额的 73%，寡头垄断效应较为明显，其中有 6 家为美国公司，合计 占 fabless 总销售额的 43%，与全球 IC 销售额地域分布情况基本一致。中国公司海思排 名第七，2017 年 IC 销售额达到 47.2 亿美元，同比增长 21%，增速仅次于英伟达的 44% 和 AMD 的 23%。紫光集团(包括展讯和 RDA 收入)2017 年创收 20.5 亿美元，位列第 十，收入同比增长 9%。

中国市场:发展迅速，但产业链覆盖度低

中国 IC 产业发展迅速。根据中国半导体产业协会披露数据，2018 年中国集成电路设计行 业产值达 2519 亿元，对应 2004-2018 年复合增速为 28%，高于集成电路行业平均增速(19%)，也高于全球 IC 产业年复合增速(5%)。截至 2018 年末，中国 IC 设计企业数量 达 1698 家，同比增加 23%。产值攀升及企业数量的大幅增加均表明中国 IC 设计产业处 于快速发展阶段。

海思独占鳌头，市场集中度低。然而，从产业结构来看，尽管海思和紫光集团成功跻身全 球十大 fabless 公司行列，但本土 IC 设计公司规模普遍较小:2018 年中国前十大 IC 设计 公司合占 38%市场份额，其中华为海思创收 503 亿元，同比增长 30%，独占 20%市场份 额，剩余其他 IC 设计公司市占率均不超过 5%。但根据 2018 年 elecfans 数据，由于海思 约 90%的产品为内部销售，中兴微也部分产品用于自供，可见中国 IC 设计行业(包括 IDM 和 fabless 公司)市场集中度较弱，我们认为这主要是由于中国IC设计公司起步较晚，当 前仍在技术追赶阶段，产品集中在中低端，尚未在单一领域取得垄断优势。

中国芯片设计自给能力不足。根据芯谋研究估算数据，2018 年中国集成电路进口品类中， 进口需求最大的为存储器(36%)，模拟/功率(15%)，手机主芯片(12%)。从自给率数 据来看，中国企业仅在分立器件、移动处理和基带、逻辑芯片三个领域分别实现了约17%、 12%、6%的自给，其他领域仍然重度依赖进口。

中国在存储市场目前仍为空白。以存储为例，存储作为半导体产业的核心产品，自主能力 对国家的半导体行业发展至关重要。如前文所提，全球DRAM和 NAND 市场已形成寡头 垄断格局，中国在该领域的自给率几乎为零，只有兆易创新在全球Nor Flash 市场占据 8% 份额。根据 ITheat 数据，目前中国已经形成了以长江存储、合肥长鑫为首的主流存储产业 布局，但产品均处于投产初期，尚未规模量产，短期难以有效填补中国在存储器领域的空 白。

中国功率半导体市场不断扩大，自给能力同样不足。除集成电路外，受益于新能源车、工 业控制等终端市场需求增加，近年来中国功率半导体市场规模也在不断扩大。根据集帮咨 询数据，2018年，中国功率半导体市场规模同比增长 13%至 2591 亿元，其中功率分立 器件市场规模同比增长 15%至 1874 亿元，电源管理 IC 市场规模同比增长 8%至 717 亿 元。尽管当前经济形势低迷，全球贸易关系存在不确定性，但汽车电子化升级及工业自动 化需求仍有望驱动功率半导体市场的发展。集帮咨询预计 2019 年中国功率半导体市场将 同比增长 12%至 2907 亿元。

受市场需求增加驱动，中国本土功率半导体厂商 2018 年营业收入同比显著提升，但从市 场份额占比来看，以通用 MOSFET，IGBT 为例，目前中国功率半导体市场也主要由外资 企业占据，根据 IHS 数据，2017 年本土企业仅有士兰微和达尔科技在通用 MOSFET 市场 分别占据 3%和 2%的份额。

发展机遇:物联网及汽车电子为发展新动力

物联网市场保持高增长。随着互联网企业、通信运营商等全面布局物联网，全球物联网生 态逐步形成。2017 年末，全球物联网市场规模达到 0.9 万亿美元，行业应用渗透率达到 29%(2013 年:12%)，其中在汽车行业和消费电子领域的渗透率分别达到 34%和 40%。 根据中国信通院发布的《物联网白皮书(2018)》，受智能家居、移动互联网、工业物联网 等产业驱动，2017 年中国物联网市场规模达到 1.2 万亿元，对应 2010-2017 年复合增速 29%，约占全球物联网市场规模的 20%。

智能家居等终端交互应用的快速兴起促进了全球消费性物联网产业的发展，但企业数字化 转型及变革转型的驱动有望推动产业物联网实现更为快速的发展。根据中国信息经济社发 布的《2017-2018 中国物联网发展年度报告》，2022 年全球物联网市场规模有望达到 2.3 万亿美元，对应 2017-2022 年复合增速 20%。

车联网市场发展潜力不容小觑。除产业物联网及消费物联网外，车联网作为物联网应用领 域主线之外的细分市场，其发展潜力不容小觑。新能源汽车市场的快速发展以及传统燃油 车的自动化、智能化升级都将成为全球汽车电子产业发展的重要驱动力。

根据盖世汽车资讯统计，2018 年纯电动汽车中汽车电子成本已占到总成本的 65%，远高 于传统紧凑/中高端车型的 15%/28%。受智能驾驶升级和新能源车普及推动，全球汽车电 子市场规模有望于 2022 年达到 2.14 万亿元，对应 2017-2022 年复合增速 8%;中国汽车 电子市场规模将达到 0.98 万亿元，对应 2017-2022 年复合增速 13%。

Fabless融资再迎春天，物联网及汽车电子为主要募投方向

前文所提，2000 年至 2001 年间 VC 对初创 fabless 的支持给了 fabless 第一个春天，但 随着行业格局逐渐建立，资本市场对 fabless 的投资热情减退，主要是因为:1)行业集中 度不断提升，新应用需求迭代较慢、因而留给初创公司的市场空间有限;2)具有先发优 势的企业专利及 IP 限制了初创公司的发展;3)庞大的流片成本给 fabless 带来了较大的 生存压力。

而随着 IoT、AI、智能驾驶等应用的兴起，全球半导体投资热情再次被点燃，进口替代的 迫切需求使得中国半导体市场成为投资的主战场。

2017/2018年，全球 fabless 初创公司的融资规模同比增长 153%/59%至 9.0/14.3 亿美元。 中国 7 家初创 fabless 公司在 2018 年合计获得 5.6 亿美元融资，按地域分布中国地区融 资额占当年总融资规模的 39%。而从终端应用来看，46%的资金用于投资终端设备/物联 网领域项目，32%用于云端/数据中心建设，13%用于汽车/ADAS 建设。我们认为，初创 公司的募投方向再次说明物联网及汽车电子是当下半导体市场发展机遇所在。

物联网及汽车电子为全球半导体市场发展新动力。随着智能手机及电脑进入存量市场，物 联网及汽车电子市场的快速发展将成为全球半导体发展的重要驱动力。IC Insights 预计， 2016-2021 年，物联网及汽车电子将成为全球半导体下游市场增速最快的两个领域，其市 场份额也仅次于手机和标准电脑。与此同时，与物联网、汽车电子等应用相关的产品，如 微处理器(MCU)、分立器件、通信芯片等，都成为各大半导体设计厂商(包括 IDM 和 fabless) 重点布局的领域。

受益于物联网及汽车电子市场的快速发展，全球 MCU 市场规模不断扩大。MCU 又称单 片机，是把 CPU 的频率和规格适当缩减，并将周边接口整合在单一芯片上制成芯片级的 计算机。早期的MCU规格相对简单，多用于无线电话，计算机等相关应用中，而随着MCU产业技术逐步成熟，目前在汽车电子、消费电子、工业控制领域均有着广泛应用。

据 IC Insights 估算，2018 年全球 MCU 市场规模为 186 亿美元，同比增长 11%。前八大 MCU 外资厂商合计垄断约 90%市场份额，马太效应较为明显，产品主要应用于汽车电子(25%)和工控/医疗(23%)领域。相比之下，中国 MCU 应用主要集中在消费电子(26%) 和计算机网络(19%)领域，在汽车电子(16%)和工业控制(11%)领域的渗透率显著 低于全球平均水平，表明中国 MCU 渗透率在汽车电子和工业控制领域仍然有较大提升空 间。

中国 MCU 市场仍由外资企业主导。根据 IHS 数据，2017 年中国 MCU 销售总额同比增长 9%至 45.6 亿美元，占全球 MCU 市场的 27%，其中 8 位和 32 位占比分别为 40%和 46%。 值得注意的是，32 位 MCU 的增速在 2013-2017 年间显著快于其他位数的 MCU，说明来 自于智能家居、物联网等领域的需求更为强劲。然而，根据 EEFOCUS 数据，2018 年中 国 MCU 厂商在 8 位 MCU 市场占据约 50%的份额，但 16/32 位 MCU 市场仍由外资厂商 占主导地位，本土厂商市占率只有约 20%。

随着物联网产业不断成熟，终端应用对于 MCU 的需求也会更加多元化，MCU 厂商(IDM 和 fabless)的创新能力无疑将成为其突破市场的核心竞争力，因此，在细分领域针对性 的创新或为国内IC设计企业的突破方向。

国产 IC 设计上市公司快速发展

2018 年，国产上市 IC 设计公司(包括 IDM 和 fabless)总收入规模达到 465.8 亿元，对 应 2016-2018 年复合增速达到 41%，其中纳思达增长最快，同期年复合增速约 120%， 2018 年创收 219 亿元，也是国产上市 IC 设计公司中规模最大的。净利润层面，21 个上 市公司合计实现净利润 23 亿元，对应 2016-18 年复合增速为 6%，其中士兰微，四维图 新、纳思达、中颖电子的净利润年复合增速分别达到 62%、54%、50%、50%。

制造:特色工艺差异化竞争及制程迭代为本土厂商创造机遇

晶圆代工行业格局:先发优势奠定龙头基础，台积电独占霸主地位

2017 年全球晶圆代工市场规模达到 616 亿美元，同比增长 8%，其中 88%的产值由纯晶 圆代工厂完成。作为全球晶圆代工模式的首创者，2017 年台积电独占 52%的市场份额， 远超其他四大晶圆代工厂格罗方德(10%)，联电(8%)，三星电子(8%)和中芯国际(5%)。 全球前十大晶圆代工厂合计垄断全球91%的市场份额，其中仅有中芯国际和华虹半导体 2 家中国企业。据 IC Insights 预测，2017-2022E 全球晶圆代工市场年复合平均增速约为 7%， 纯晶圆代工厂将仍然扮演行业发展重要角色，占领全球约 90%的市场份额。

台积电保有先进制程先发优势，中芯国际全力追赶。台积电从成立至今在先进制程代工领 域始终保有先发优势，当前量产制程已达到7nm，并计划于 2020 年 1 月份量产 5nm。三 星与台积电的制程研发进度目前已基本同步，但受限于其与自身产品 IP 的利益冲突，IC Insights 数据表明 2017 年三星在全球晶圆代工市场的市占率仅有 8%。联电与格罗方德先 进制程分别达到 14nm 和 12nm，但出于资本投入压力和对投资回报率的考量，联电和格 罗方德已分别宣布停止12nm和 7nm 以下先进制程的研发。中芯国际仍然致力于先进制 程的追赶与突破，公司预计 2019 年底量产 14nm，风险量产 12nm，与台积电的制程差距 已缩短至三代。

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中国市场:增长潜力大，但自给能力不足

根据 IC Insights 最新数据，2018 年全球纯晶圆代工市场规模为 577 亿美元，同比增长 5%， 增长了 29 亿美元;中国地区纯晶圆代工市场规模为107亿美元，同比增长 41%，增长了 31 亿美元，相当于贡献了全球纯晶圆代工市场的全部增量，占全球比例增加 4.7 个百分点 至 18.5%，说明中国市场的代工需求显著增加。

通过对比 2018 年全球主要晶圆代工厂在中国地区的收入可以看出:1)台积电在中国晶圆 代工市场依然占据霸主地位，充分享受技术红利带来的竞争优势，在中国地区实现收入52亿美元(同比增长47%)，垄断 48%的市场份额;2)中芯国际作为国产代工龙头，在中 国地区实现收入 20 亿美元，(同比增长 35%)，位居第二，占据中国市场 19%的份额。

而从公司收入结构来看，中芯国际和华虹半导体作为本土代工厂商，对中国地区的客户依 赖较为严重，公司公告显示 2018年分别有 59%和 57%的收入来自于中国地区。但另一个 角度来看，即便中芯国际和华虹半导体以中国市场为重，其在中国市场的市占率合计也仅 有 24%，侧面印证了中国本土代工厂商自供能力不足的事实。

究其原因，我们认为主要来自两个方面:1)本土 IC 设计公司的产品集中在中低端，制程 需求停留在成熟制程，由于国内庞大的下游应用市场规模，本土代工厂商的产能尚无法充 分满足;2)本土晶圆代工企业在28nm以下的先进制程领域仍然空白，无法满足国内 IC 设计公司在先进制程领域的代工需求，例如海思的设计能力已经达到 7nm，但本土厂商当 前无法满足 7nm 的代工需求。

中国市场的庞大需求吸引了台积电、联电、SK 海力士、三星等外资晶圆制造领军企业纷 纷在中国投资扩产。与此同时，中国本土企业(包括 IDM 和 foundry)也在积极扩产。根 据芯思想研究院最新统计，2018 年中国共有 46 个晶圆生产线项目，总投资金额高达 1.4 万亿元。截至 2018 年末，中国 12 英寸晶圆制造月产能达到 60 万片，8 英寸晶圆制造月 产能达到 90 万片。

但即便如此，海外厂商仍然是中国半导体制造的主力军。据 IC Insights 预测，截至 2023 年中国内陆至少还有约 50%的晶圆制造将来自于台湾和海外的企业，如 SK 海力士、三星、 英特尔、台积电、联电等，因为半导体制造的发展对资本及人力的投入都有极高要求。即 便本土厂商加码投资，短期内仍然无法缓解中国市场本土厂商自供能力不足的局面

发展动能:重金投入必不可少，技术红利创造利润空间

对代工企业而言，技术能力的领先不仅需要时间上的先发优势，更需要资本(设备和研发) 上的重金投入。台积电在成立初期，由于生产工艺相对 IDM 较为落后，客户资源稀少，脱 离 IDM 的代工模式尚未得到行业认可，台积电经营面临较大压力。1988 年，在台积电举 步维艰的困境下，张忠谋找到时任因特尔 CEO 的安迪.格鲁夫，并邀请其对台积电的代工 能力进行考察认证。经过反复改进，张忠谋最终拿到了英特尔的认证和订单，扭转了台积 电的经营困境，正式启动了台积电与半导体巨头的代工合作模式。

为了匹配客户在制程及产能方面的需求，台积电成立初期的资本开支占收入比例最低为19%，最高达到 88%。时至今日，即便作为全球晶圆代工龙头，台积电每年也仍有约 30% 的收入用于资本开支，这主要是因为先进制程的设备投资要远高于成熟制程的设备投资。

而中芯国际作为先进制程的追赶者，近年来持续加大在设备及研发方面的投入，2016 年 资本开支占收入比例达到 92%。而自从 2017 年 10 月梁孟松加入中芯国际接手研发部门 后，中芯国际在研发方面的投入也显著提升，2018 年研发费用占当期收入的 17%，高于 2016/2017 年的 11%/14%，显著高于同年台积电，联电和三星的研发投入占比(9%左右)。 有了人才的保障和资本的投入，根据公司公开电话会，目前中芯国际在 28nm 制程平台上 已经突破了 HKMG 和 HKC+工艺，14nm 将于 2019 年底量产，12nm 也已进入客户导入 阶段预计将于 2019 年底实现风险量产。至此，中芯国际与台积电的制程差距已缩短至 3 年(28nm 制程差距为 5 年)。

技术红利创造利润空间。先进制程追赶背后则往往是折旧成本和价格侵蚀双重压力下的利 润牺牲。台积电作为代工行业的先发者，其初始投资的设备折旧早已计提完毕，而先进制 程产品在推出后往往因独占市场而享有价格优势，因此，2017-2018 年台积电的人均创收 超过 60 万美元/年，经营现金流对资本开支的覆盖倍数接近 2，毛利率水平能够稳定维持 在 50%左右，ROE 在 23%左右;相比之下，中芯国际的人均创收不足 20 万美元/年，经 营现金流对资本开支的覆盖倍数约为 0.5，毛利率在 23%上下波动，ROE 仅有 3%左右。

发展机遇:特色工艺差异化竞争及制程迭代为本土厂商带来机会

半导体工艺制程包括逻辑工艺(包括先进制程和成熟制程)和特色工艺。特色工艺所包括 产品主要有嵌入式非易失性存储，模拟IC，光学器件，传感器，分立器件等。对本土代工 企业而言，我们认为发展机遇将主要来自两个方面:1)先进制程的追赶与突破;2)特色 工艺的差异化竞争。

先进制程的追赶，是以中芯国际为首的本土龙头企业发展方向。由于联电和格罗方德先后 宣布停止 12nm和 7nm 以下制程开发，未来全球晶圆代工先进制程的追赶道路上或只剩 下台积电、三星电子和中芯国际。随着摩尔定律接近极限，未来先进制程的突破会更加艰 难，而制程极限的突破方向和专利限制将使得现存的代工企业仍然面临激烈的行业竞争， 但至少短期来看制程追赶者仍有少许研发的后发优势。另一方面，尽管目前 28nm 出现全 行业产能过剩的局面，但随着终端产品升级推动制程迭代，未来 28nm 有望成为一个长周 期制程，正如当年的 0.18um 平台，从 2004 年量产至今，依然是台积电、中芯国际的重 要收入来源。目前，中芯国际已经具备28nm平台 PolySion，HKMG 和 HKC+全产品线 的量产能力。

此外，除去龙头企业在先进制程的布局外，中国特色工艺市场的发展潜能同样不容忽视。2016年至 2018 年中国新增 10 条 8 英寸和 6 条 12 英寸特色工艺产线，总计月产能(等8 英寸计算)达到 109.4 万片，较 2016 年末的 75.6 万片增加 45%。尽管终端应用的制程 需求在不断向前迭代，但受制于对设备，性能，功耗的需求，仍然有一些产品如功率器件 将会停留在 8英寸生产线上。万物互联的发展过程中终端应用对微控、能源转换等领域的 需求在不断增加，但中国目前如 MCU、功率器件等市场仍由外资厂商占据主导地位，这 对国产厂商而言有较大的进口替代空间。因此，特色工艺的差异化竞争优势也将为本土厂 商带来发展契机。

IC 封测:5G 射频前端集成化促成先进封装加速在终端渗透

行业格局:封测是半导体产业链中相对人力密集的产业

封测是半导体生产过程的最后一环，主要是将切割好的晶粒(Die)进行封装和测试，半 导体器件的封装形式包括:DIP、SOP、QFP、PGA、BGA、CSP、SIP 等。半导体封装 技术的发展历程主要经历了三个阶段:首先是在 20 世纪 80 年代从引脚插入式封装(DIP) 发展到表面贴装(SMD)，提高了 PCB 上的组装密度;其次是在上世纪90年代诞生了球 栅阵列封装(BGA)，在满足高引脚数量的同时改善了半导体器件的散热性能和电气性能; 最后一个阶段是晶圆级封装(WLP)、系统级封装(SIP)和芯片级封装(CSP)，进一步 缩小了封装后芯片的体积。

封测是半导体产业链中相对人力密集的产业。对比半导体制造行业的台积电、中芯国际， 处于封测行业的日月光和长电科技的人均创收水平要明显处于劣势，2017 年(2018 年台 积电员工数未公布)台积电、中芯国际人均创收66.11万美金、16.22 万美金，而日月光、 长电科技人均创收为 13.89 万美金、12.74 万美金。与此同时，2018 年台积电、中芯国际、 日月光和长电四家企业的折旧相对总营收的比重分别为 25.9%、24.74%、10.6%、12.4%， 由以上可见，半导体封测是一个相对人力密集型的产业，劳动力成本是全球产业链分工过 程中重要的比较优势来源。

中国市场:台湾及大陆企业已是全球半导体封测市场的主力军：略

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发展机遇:先进封装助力延续摩尔定律

在半导体产业逐渐面临着摩尔定律逼近物理极限的挑战之际，芯片加工过程中要实现向更 先进制程突破的难度日益提高，因此能够通过充分利用 3D 空间以实现更小面积、更高集 成度的封装方案成为延续摩尔定律的重要技术路线，具体的封装技术包括高性能 2.5D/3D TSV(硅通孔)封装技术、WLP(晶圆级封装技术)、高密度SiP系统级封装技术等。根 据 Yole 数据，2017-2023 年整个半导体封装行业的营收将以 5.2%的 CAGR 增长，而其 中先进封装的 CAGR 达到 7%，市场规模在 2023 年有望达到 390 亿美金。

Yole 预计在 2017-2023 年间，在先进封装市场中，占据主要市场份额的倒装芯片(Flip-Chip) 封装将以7%的 CAGR 增长，扇入型晶圆级封装(Fan-in WLP)、扇出型封装(Fan-out)、3D 硅 通孔(TSV)封装、嵌入式(Embedded die)封装的 CAGR 将分别达到 7%、15%、29%、22%。

我国半导体封测产业中，以 Flip-Chip 为代表的先进封装的比重持续提升。根据中国电子 信息产业统计年鉴数据，2017 年属于先进封装方向的 Flip-Chip、CSP(芯片级封装)、 DIP/SIP/ZIP 的产量分别占到封装产品整体的 3%、21%、3%，其中 CSP 提升幅度显著， 对比 Gartner 数据，2017 年全球先进封装出货量约 35%，较国内水平高出约 8pct。

发展动能:5G 射频前端集成化促成先进封装加速在手机端渗透

伴随着智能手机从 2G 向 5G 的升级历程，射频前端的复杂度因支持频段数量的增加而迅 速提升。根据 skyworks 数据，5G 终端将支持 30 个频段并标配 4X4 MIMO 天线，滤波器 的总数量将由 4G 时代的 40 个上升到 70 个，因此在 5G 终端有限的空间中需要采用更加 集成化的方案来缩小整个射频前端的体积。

5G射频前端模块化趋势已经历了超过 5 年的演进。在 2013 年 LTE 开始迅猛发展的时期， 已经出现了多模多频段的 PA，从 2015 年起很多射频前端模组厂商便开始推出了将 PA、 双工器、滤波器、天线开关统一集成的模块，在产品开发时只需要将 MIPI 寄存器配置成 功就可以驱动整个模块，不再需要对每个频段进行逐一调试。这种模块化的设计方案很好 响应了 4G、5G 时期射频前端集成化、小型化的需求，我们认为将在智能手机等终端产品 中得到更广泛的应用。

SiP、WLP 等封装方案是缩小射频前端模块体积的有效技术路。SiP(System-In-Package) 是指将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如 MEMS 或者光学器 件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装件，最终形成一个系统或者 子系统。4G射频前端的 SiP 模组目前由少数几家 IDM 厂商占据主导地位，如 Qorvo、博 通、Skyworks Solutions 和村田，它们将部分 SiP 组装外包给封测厂商。根据 Yole 数据， 2018 年射频前端模组 SiP 市场(包括一级和二级封装)总规模为 33 亿美元，预计 2018~2023 年期间的 CAGR 将达到 11.3%，市场规模到 2023 年有望增至 53 亿美元。

WLP 可分为 fan-in 及 fan-out 两种，其中 fan-in 是在 wafer 未进行切片前对 wafer 进行封 装，之后再进行切片分割，完成后的封装大小和芯片尺寸接近。而 fan-out 则是基于 wafer 重构技术，将芯片重新布局到一块人工晶圆上，然后按照与标准的 WLP 工艺类似的步骤 进行封装，封装面积大于芯片面积。传统的 WLP 封装多采用 fan-in 形态，应用于 pin(引 脚)数量较少的 IC 芯片，伴随着 IC 引脚数目的增加，对锡球间距的要求日趋严格，加上 PCB 排线对于 IC 封装后尺寸以及引脚位置的调整要求较高，因此衍生出 fan-out。

由于 FOWLP 是从裸晶端点拉出所需电路到 RDL 层进而形成封装，因此在最终的产品形 态中不存在封装载板，可以减少成本并降低芯片厚度，此外，由于RDL层有助于缩短互 联电路的长度，可有效降低高频信号的传输损耗。

华为海思:上下游协同、重视人才与研发，铸就本土半导体骄傲：略

科创板有望重构 A股半导体估值体系，助力产业发展：略

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（报告来源：华泰证券；分析师：胡剑、彭茜）