2018年4月, 中兴通讯公司事件发生后, 立即引起了中国广大公众对半导体芯片技术的高度关注。美国对华为制裁的新规规定，自9月15日开始，任何企业向华为代工、出售，使用美国技术制造、生产的芯片时，都需经过美国商务部同意。高通、谷歌和台积电相继不能自主决定出货。11月，华为出售荣耀以缓解芯片困境。2021年7月9日，国内大型综合性集成电路企业紫光集团传出大消息：债权人徽商银行向法院申请对紫光集团进行破产重整。
当前，全球集成电路市场的需求与供给格局如何？集成电路产业的发展规律是怎样的？各国集成电路产业发展有何经验教训？中国集成电路企业要如何突出重围？
主要结论：
全球集成电路产业迎来快速发展期，存储器和逻辑芯片开始进入景气周期。中国成为全球最大的半导体消费市场，集成电路产业成为中国半导体产业的主要推动力量，增速为全球平均增速的4倍，但集成电路产品严重依赖进口。
全球半导体材料产业发展态势平稳，对制程的持续追求推动了对先进光刻技术的需求。集成电路设备产业快速增长。中国成为半导体设备的最大市场，材料第二大市场。全球fabless模式增长，带动设计、晶圆代工业务、封测业代工（OSAT）需求持续增长。
集成电路产业具有五大特征：资金密集型产业；技术密集型产业，且技术更迭速度快；人才密集型产业；应用需求和宏观经济波动使得集成电路产业具有周期成长性；产业集中度较高。
美国、韩国公司是集成电路市场的主要供应商。
晶圆制造设备占集成电路设备投入的70%以上，光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备是晶圆制造的核心设备，分别占晶圆制造环节的比例约30%、25%和25%。集成电路设备市场主要由美国、日本、欧洲等国外厂商主导。光刻机领域阿斯麦一家独大，泛林集团是全球刻蚀设备行业的引领者，全球半导体薄膜沉积设备市场主要由日美企业占据。
集成电路材料生产商主要以日本、美国、韩国和中国台湾厂商为主。在硅晶圆、光掩膜、光刻胶及附属产品、溅射靶材四大集成电路制造关键材料市场，日本厂商占有绝对优势。材料市场高度集中，使得中国大陆、中国台湾和韩国等地区面临断货风险。
美国在IC设计领域占绝对优势，中国大陆芯片设计行业快速成长，但受到设计IP、材料、芯片制造的制约。设计IP和EDA工具与国家信息安全密切相关，有待突破。IC制造领域产业集中度高，台积电一家独大，先进工艺带来50%的高毛利率，远超对手的15%-30%。从事测试代工业的公司主要分布在亚太地区，以中国台湾地区为主，国内封测企业技术实力和销售规模已进入世界第一梯队
一、全球集成电路产业格局
集成电路是采用特定的制造工艺, 将晶体管、电容、电阻和电感等元件以及布线互连, 制作在若干块半导体晶片或者介质基片上, 进而封装在一个管壳内, 变成具有某种电路功能的微型电子器件。半导体是指在正常温度下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料。常用半导体有硅、锗、砷化镓等。半导体产业可以分为四类：集成电路、分立器件、光电子器件和传感器。芯片是指内含集成电路的半导体硅片, 是集成电路的介质。
（一）全球集成电路产业的需求格局
集成电路是半导体产业最核心的领域。根据WSTS，2020年世界半导体领域市场规模达 4404 亿美元，集成电路市场规模达 3612 亿美元，占半导体产业规模 82%。。
全球集成电路产业迎来快速发展期。2014-2020 年 集成电路产业CAGR 为 4.50%，略低于整个半导体市场的 4.62%。2020年，全球集成电路市场规模达 3612 亿美元，占半导体产业规模 82%；同比增长8.4%，高于半导体的增速6.8%。根据 WSTS 预测，全球集成电路产业在 2021、2022年增速将分别达到20.8%、9.6%，对应市场规模 4363.72、4782.21 亿美元。
存储器和逻辑芯片开始进入景气周期。集成电路产品依其功能，主要可分为模拟芯片(Analog IC)、存储器芯片(Memory IC)、微处理器芯片(Micro IC)、逻辑芯片(Logic IC)。在整个产业中，2020年，增长最大的是逻辑芯片（11.1％），其次是存储器（10.4％）。根据 WSTS 预测，存储器和逻辑芯片在 2021、2022年仍将维持较高增速。
中国成为全球最大的半导体消费市场。分地区来看，2020年，美国为953.66亿美元， 同比增长21.3%；欧洲为375.2亿美元，同比下降5.8%；日本为364.71美元，同比增长1.3%；中国为1517 亿美元，同比增长 5.0%，占全球半导体产业34.4%，为全球最大的半导体消费市场。
集成电路产业成为中国半导体产业的主要推动力量。中国集成电路产业2020年销售额为8848亿元，同比增长17%。“十三五”期间年均增长19.7%，为全球同期增速的4倍。中国集成电路产业2021年第一季度继续呈现高速增长，销售额达到1739.3亿元，同比增长18.1%。
（二）全球集成电路产业的贸易格局
由于集成电路供应链国际化程度不断提升，全球半导体贸易值为产值的3-4倍。2019年，全球集成电路总产值为3333.54亿美元，而国家贸易值达到8544亿美元。
亚洲是集成电路贸易核心区。2019年，全球集成电路进口额最高的五个国家分别为，中国3063亿美元，占全球集成电路贸易额的35.9%，中国进口商品总额的14.8%；香港1516亿美元，占全球集成电路贸易额的17.8%，香港进口商品总额的26%；新加坡606亿美元，占全球集成电路贸易额的7.11%，新加坡进口商品总额的16.8%；韩国358亿美元，占全球集成电路贸易额的4.19%；美国337亿美元，占全球集成电路贸易额的3.94%。全球集成电路出口额最高的五个国家分别为，香港1348亿美元，占全球集成电路贸易额的19%；中国1036亿美元，占全球集成电路贸易额的14.6%，香港进口商品总额的26%；韩国791亿美元，占全球集成电路贸易额的11.2%。新加坡770亿美元，占全球集成电路贸易额的10.9%；马来西亚449亿美元，占全球集成电路贸易额的6.33%。其中，香港出口中的很大一部分（34.8%）属于转口业务，来自美国、欧洲、日本、韩国和中国台湾地区的许多产品通过香港再出口到中国大陆，反之亦然。
中国集成电路产品严重依赖进口。2019年全球集成电路最大的净出口国有：韩国净出口占全球贸易额的6.96%，新加坡3.75%，马拉西亚2.58%，美国1.74%，日本1.75%。2019年中国集成电路净进口占全球贸易额的21.3%。2020年中国集成电路进口额为3490.80亿美元，较2019年增长14.74%；出口额为1163.67亿美元，较2019年增长14.73%；中国集成电路行业的贸易逆差为2327.13亿美元。在中国1,434亿美元的集成电路市场中，有60％（860亿美元）被集成到一个电子设备中用以出口，只有40%（574亿美元）被用在国内所使用的电子设备。其中，中国大陆产值仅为432亿美元，而总部位于中国大陆的公司的总产值仅为83亿美元，仅占去年IC市场总量的5.9％。在中国大陆拥有晶圆厂业务的其他地区公司仍占总产量的大部分。
（三）集成电路制造工艺流程与集成电路产业链
集成电路制造主要有六大步骤：IC设计电路图、晶圆制备、IC制造、晶圆针测、封装、测试。其中，IC制造、晶圆针测为前道工序，封装、测试为后道工序。
（1）IC设计电路图。
主要是指以集成电路、超大规模集成电路为目标的设计流程。集成电路设计涉及对电子器件（例如晶体管、电阻器、电容器等）、器件间互连线模型的建立。所有的器件和互连线都需安置在一块半导体衬底材料之上，这些组件通过半导体器件制造工艺（例如光刻等）安置在单一的硅衬底上，从而形成电路。芯片设计环节的高研发投入形成了高技术壁垒，需要大量人才，但若不涉及投资生产线，资本需求尚不算高。
设计完成后，为了测试集成电路设计是否成功，必须进行流片，即从一个电路图到一块芯片，检验每一个工艺步骤是否可行，检验电路是否具备所要的性能和功能。如果流片成功，就可以大规模地制造芯片；反之，就需要找出其中的原因，并进行相应的优化设计。
（2）晶圆制备。
晶圆是制造半导体芯片的基本材料，半导体集成电路最主要的原料是硅，因此对应的就是硅晶圆。硅在自然界中以硅酸盐或二氧化硅的形式广泛存在于岩石、砂砾中，硅晶圆的制造可以归纳为三个基本步骤：硅提炼及提纯、单晶硅生长、晶圆成型。高温提纯得到纯度约为98%的冶金级硅，通过蒸馏和化学还原工艺，得到高纯度的电子级多晶硅。多晶硅用直拉法生长成单晶硅棒，硅晶棒再经过切段，滚磨，切片，倒角，抛光，激光刻，包装后，即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。硅片尺寸越大则每片硅片上可以制造的芯片数量就越多，从而制造成本就越低。因此，硅片尺寸的扩大和芯片制程的减小是集成电路行业技术进步的两条主线。硅晶圆直径尺寸每10年增大2寸。1970年代为2-4英寸（50-100mm）,1980年代为4-6英寸（100-150mm），1990年代为6-8英寸（150-200mm），当前12英寸（300mm）成为主流，也有18英寸（450mm）。
（3）IC制造。
集成电路制造是指将光掩模上的电路图形信息大批量复制到晶圆上，并在晶圆上大批量形成特定集成电路结构的过程，在芯片生产过程中处于至关重要的地位。一般基本步骤是先将晶圆适当清洗，再在其表面进行氧化及化学气相沉积，然后进行涂膜、曝光、显影、蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤，最终在晶圆上完成数层电路及元件加工制作，形成了一个个的小格，即晶粒。
（4）晶圆针测。
用针测仪对每个晶粒检测其电气特性，并将不合格的晶粒标上记号后，将晶圆切开，分割成一颗颗单独的晶粒，再按其电气特性分类，装入不同的托盘中，不合格的晶粒则舍弃。目的是确保在芯片封装前，尽可能地把坏的芯片筛选出来以节约封装费用，一 般选择对良率影响较大的测试项目，需要使用自动测试设备（ATE）、探针台（Prober）、 仪器仪表和探针卡（Probe Card）等
（5）封装。
封装是指将生产加工后的晶圆进行切割、焊线塑封，使电路与外部器件实现连接，并为集成电路提供机械保护，使其免受物理、化学等环境因素损伤的工艺。
（6）测试。
芯片在封装完成以后进行的功能测试、性能测试和可靠性测 试等为 FT 测试（Final Test），用于检查芯片功能是否正常、封装过程中是否有缺陷产 生等，需要使用自动测试设备（ATE）、分选机（Handle）、仪器仪表、测试板（Loadboard） 和测试插座（Socket）等
根据集成电路制造流程，可以知道一条完整的集成电路产业链, 既包括设计、制造和封装测试三个分支产业, 还包括集成电路专门设备和专门材料两个相关支撑产业。其中，集成电路设计领域属于人力资本密集型产业，处于产业上游，毛利率约为30%-80%（中国排名前100的集成电路设计公司的毛利率一直徘徊在30%左右）。集成电路制造领域则属于资本密集型产业，集成电路制造技术含量高，资本投入大，毛利率约为15%-50%（占主要份额的台积电达到50%）。集成电路封测行业处于产业下游，为劳动密集型行业，毛利率约为20%-30%。封测行业进入壁垒低，随着市场封测企业数量增加，市场竞争提升，企业利润空间降低。
一块芯片，晶圆等材料成本10元；经过IC制造环节，成本变为20元（制造企业毛利率50%）；经过封测环节，成本变为25元（封测企业毛利率20%），IC设计公司产品定价50元（毛利率50%）。从市场规模来看，对应集成电路4000亿美元，IC制造收入1600亿美元，封测收入400亿美元。从利润分配来看，不算其他成本，设计企业得到50%，封测企业得到10%，制造企业得到20%，材料企业得20%。
设备、材料、EDA和设计IP是中国集成电路产业的受限环节。《瓦森纳协议》协议规定进口协议涵盖的内容都必须经过反复审查, 还需要按照要求承诺进口商品必须限制在一定的范围内使用。这限制了中国等国家 (地区) 获取高科技技术的途径，只能获得落后世界先进水平两代技术的产品。
（四）全球集成电路产业链的需求格局
全球半导体材料产业发展态势平稳。半导体材料是生产集成电路、光电子器件等的重要材料。半导体材料主要包括前端晶圆制造材料和后端芯片封装材料。2019年，受国际贸易摩擦和终端市场消费需求疲软等因素影响，全球半导体材料市场总规模较2018年小幅回落1.1%，市场规模仍维持在520亿美元以上。2020年全球半导体材料市场规模增长4.9%，达到了553亿美元，占半导体市场规模的12.6%。其中，晶圆制造材料和半导体封装材料的营收分别为349亿美元和204亿美元，同比增长6.5%和2.3%。
在半导体材料市场构成方面，晶圆材料（主要为硅片）、电子气体、光掩膜版、光刻胶及其配套试剂占比前四，分别为38%、13%、13%、12%；CMP抛光材料、靶材市场份额分别为7%、3%。
除了溅射靶和硅，2020年在所有晶圆制造材料均呈现不同程度的增长。在主要的晶圆制造材料中，光刻胶和光刻胶辅助材料、湿化学品和化学机械抛光（CMP，抛光液和抛光垫）增长最快。
在光刻胶类别中，市场份额最高的是先进光刻胶，其在2020年增长了22%。对制程的持续追求推动了对先进光刻技术的需求，同时扩大EUV和关键层的多图形的使用，刺激了193nm和13.5nm光刻胶更多的消耗。特别是，到2020年底，EUV正迅速应用到含超85个半导体的高端逻辑器件的大批量生产中。
CMP和湿化学品在2020年分别增长了15%和17%。加工步骤的增加以及先进CMP配方的成本提升，是CMP和湿化学品市场增长的主要原因。
硅片市场是周期性的，通常对供需动态十分敏感。2020年，硅片出货量较2019年增长5%，但由于2020年上半年定价疲软，硅片市场收入与2019年持平。随着300mm外延片需求强劲，以及200mm和300mm抛光片增长有所改善，硅片市场将在2021年强劲反弹。
台湾凭借连续不断的铸造能力和先进的封装基础，连续十二年成为全球最大的半导体材料市场，规模达124亿美元。中国凭借其积极的能力建设，超过了韩国，成为第二。中国大陆和台湾都有强劲的增长，而韩国，日本和世界其他地区的市场也在扩大。由于COVID-19大流行，北美和欧洲市场出现下滑。
全球集成电路设备产业快速增长。2009-2019年全球半导体设备销售额年复合增长率为14.14%。2018-2019全球半导体设备增速放缓，2019年半导体设备销售额达597.5亿美元，同比下滑7.41%。2020年，全球半导体制造设备全球销售额创历史新高，达712亿美元，较2019年的598亿美元增长19％。
2020年晶圆加工设备的全球销售额增长了19％，而其他前端设备（包括掩模/标线片制造，晶圆制造和fab厂设施）细分市场的销售额增长了4％。封装设备在所有地区均显示强劲增长，到2020年市场增长34％。测试设备总销售额增长20％。
中国成为半导体设备的最大市场，销售额增长39％达187.2亿美元；台湾地区是第二大设备市场，其销售额在2019年呈现强劲增长后，在2020年保持不变，为171.5亿美元；韩国保持61％的增长达160.8亿美元，保持第三位；日本的年度支出也增加了21％，欧洲的年度支出也增长了16％；在连续三年增长之后，2020年北美的收入减少了20％。
全球fabless模式增长，带动设计、晶圆代工业务、封测业代工（OSAT）需求持续增长。2020年，fabless模式占整个集成电路市场销售额的32.8%，即1185亿美元。除了fabless企业外，IDM企业也参与晶圆代工和封测代工市场，使得代工在IC制造和IC封测业中占比高于32.8%。据芯思想研究院发布数据，2020年世界集成电路封测业代工（OSAT）营收占到全球集成电路封测业总值的61.6%，占比较2017年提升9.1个百分点。其中，封装环节占到整个封测市场份额的 80-85%， 测试环节占比约为 15-20%。IC Insights 预估在不包含三星及英特尔等 IDM 厂晶圆代工业务的纯晶圆代工，2020年市场规模将增长 19％达 677 亿美元，占代工总销售额的 81.4％。
从全球纯晶圆代工市场需求的区域分布来看，市场需求占比最大的是美国地区，日本仍将是纯晶圆代工销售的最小市场，中国市场需求快速增长。2020年中国纯晶圆代工的需求占22%，占比较2010年提升了17个百分点。日本晶圆厂需求的几乎所有增长都将来自利用IC代工服务的大量日本IDM(例如瑞萨，东芝，索尼等)。海思和其他无晶圆厂IC公司在中国大陆的兴起增加了该国对代工服务的需求。
二、集成电路产业的发展规律
（一）集成电路产业的特征
1、集成电路制造产业为资金密集型产业。
随着集成电路制造的工艺不断逼近物理极限, 工艺复杂度大幅提升, 导致集成电路设计、集成电路工艺研发和生产线的投资急速上升。一般新建一个 12 英寸生产线需要上百亿元的资本投入。产线建设完成后需要经过长时间的产能爬坡才能达到大规模生产，而需求下滑也会使得高额折旧摊销侵蚀利润。英特尔、三星和台积电等巨头, 每年的资本开支都超过100亿美元。
2、 集成电路产业是技术密集型产业，且技术更迭速度快。
集成电路产业是制造业中最为复杂和最有科技含量的制造业行业。随着半导体纳米技术的深化以及电路结构的复杂化, 集成电路产业的加工工艺也越来越复杂。各个环节设备之间的工艺配合以及误差控制需要大量的经验积累，一般集成电路生产需经过上千步的工艺，在 28nm 技术节点，集成电路产品的晶圆加工工艺步骤约1000 步，在 7nm 时将超过 1500 步，每一步工艺需要精妙地与前后工艺完美结合。即使每一步工艺的良率达到99.9%, 一千步工艺之后的良率也会低于37%。
集成电路技术更迭速度快。英特尔创始人之一戈登·摩尔提出信息技术进步的摩尔定律：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。集成度对应的存储容量1970年为1K，出现大规模集成电路；1978年达到64K，出现超大规模集成电路；1986年达到4M，出现巨大规模集成电路；2019年，三星电子宣布批量生产业界首款12Gb LPDDR4移动DRAM。晶圆制造的制程每隔几年便会更新换代一次，1970年代为10-5um，1980年代为5-0.5um，1990年代为0.5-0.2um，一直发展到现在的10nm、7nm、5nm。2021年，IBM宣布制造出了全球第一颗2nm制程的半导体芯片。从单位晶体管成本来看，28 纳米制程节点每百万门单价 2.7 美金，是目前市场上单位门成本最低的制程节点。
3、集成电路产业是人才密集型产业。
在集成电路领域, 人才和知识是最重要的资产。集成电路产业凝聚了物理、数学、化学和生物学等众多基础学科的智慧, 既需要这些基础学科的沉淀, 也需要行业经验的长期积累。集成电路产业技术既有较高的交叉性, 也有较强的复合性, 且更新较快。技术是由人才掌握, 人才是技术的载体。技术密集必然导致人才密集。
4、集成电路产业具有周期成长性。
应用需求依然是集成电路产业发展的主要驱动力。集成电路的发明人J. Kilby认为:“集成电路产业一向是通过寻找新的应用领域发展起来的, 如计算器、数字手表、PC、手机等, 而每一种产品销售量都比前一种高出一个数量级。”20世纪70、80年代，IC技术和市场发展的推动力是大型计算机；20世纪90年代, IC技术和市场发展的推动力是PC；进入21世纪，手机成为IC技术发展的推动力。当前，智能手机、PC、汽车电子、IOT（物联网）是集成电路终端应用规模占比前四的产品。当有新应用推出时，集成电路产业呈现出成长性。
受“摩尔定律”等芯片发展规律的影响，集成电路产业具有技术呈周期性发展和市场呈周期性波动的特点，这种周期性的变化一般称为“硅周期”，通常为4-5年。
5、集成电路产业的集中度较高。
产业集中度反映了产业的竞争程度和垄断程度。资金密集性和技术的快速更迭决定了集成电路产业是高投入行业。高投资、低单价使得集成电路具有高风险性，根本生命力在大批量、低成本和高可靠地生产。市场的波动使得中小企业利润微薄甚至亏损，提高产业集中度；大企业为了提升抗风险能力，也会主动增大规模，获取垄断利润。因此, 集成电路的产业集中度越来越高, 即“大者恒大, 赢者通吃”。在集成电路产业链的多数环节, 排名前两三位企业的市场份额累计达到了70%—80%。
（二）全球集成电路产业的演变
自集成电路诞生以来，全球集成电路产业经历了五个阶段。
第一个阶段1958-1968年，集成电路产业的孕育期，为技术研发储备及小范围应用阶段，市场以军用为主。在1958 年，美国德州仪器公司的基尔比研制出世界上第一块集成电路后，由于市场应用较少，企业内设集成电路的制造部门仅用于满足企业自身产品的需求 ，尚未形成独立的产业。大批巨头洞察商机并进军集成电路产业，德州仪器、摩托罗拉以及IBM等纷纷进入该领域，为行业的大规模商用奠定了基础。在此期间，开始了封装测试环节的产业转移，如美国飞兆半导体公司率先将封装环节转移到了香港。
第二阶段1969-1981年，集成电路产业的形成期，大规模集成电路、超大规模集成电路、存储器及微处理器等技术不断问世，随着工艺的进步及成熟在多领域实现广泛应用，家电、企业用计算机成为集成电路市场发展的驱动力，存储芯片开始成为集成电路产业的主要产品。随着大型计算机的发展，霍尼韦尔公司迫于IBM的竞争压力，对外采购64位SRAM芯片。1969年，美国的英特尔公司开始为其他计算器企业提供存储器。开始出现为独立于电子系统公司，向所有的电子系统公司提供集成电路产品的企业。这个阶段，集成电路制造商仍是集成设备制造商（IDM）模式，集成电路制造商集芯片设计、制造、封装、测试等所有的IC生产环节于一身，有利于技术的积淀和产品群的形成，使企业本身有更多的自主权，环节衔接流畅，从而加快了新产品面世的时间，同时也可以根据客户需求进行高效的特色工艺定制。在此期间，开始了制造环节的产业转移，摩托罗拉、仙童公司等美国半导体企业先后在韩国、新加坡设立半导体集成电路的组装工厂。
第三个阶段1982-1992年，集成电路产业的成长期，集成电路产业的专业分工和合作体系形成。1982年, 赛灵思开创了“无工艺生产线”的企业模式, 被业界称为“Fabless”，只负责芯片的电路设计与销售；将生产、测试、封装等环节外包。1986年，日本超越美国，成为全球最大的半导体生产国。1987年中国台湾的台积电开创了代工模式，只负责制造、封装或测试的其中一个环节；不负责芯片设计，被业界称为“Foundry”。晶圆代工厂商通过集中产能优势，提高产能利用率、摊薄生产成本，降低了半导体行业的准入门槛，使得中小、初创型IC设计公司进入市场，半导体产业链的分工也从美国开始向全球分散，垂直分工模式的出现促进了半导体行业的繁荣。
第四个阶段1993年-2006年，PC成为集成电路市场增长的驱动力，微处理器芯片开始成为集成电路产业的主力。1993年，英特尔发布针对个人电脑的Pentium（奔腾）中央处理器，美国凭借技术含量更高的微处理器，在半导体市场占有率方面反超日本重新夺魁。韩国凭借成本和价格优势，在1998年取代日本成为 DRAM 第一生产大国。
第五个阶段2007年至今，以智能手机为主的消费电子产品取代PC成为集成电路产业增长的驱动力。智能手机的风靡及移动互联网的普及促进了存储芯片及通信芯片需求的爆发，智能手机行业取代已增长乏力的PC行业，成为推动半导体产业发展的新动力。在2017年全球芯片市场中，销量排名第一位的是手机芯片，占比为25%，之后依次为个人电脑芯片(19%)、汽车用芯片(7.8%)、物联网芯片(5.8%)等。
三、全球集成电路产业的供给格局
（一）全球集成电路产业的区域供给格局
1、美国、韩国公司为集成电路市场的主要供应商
根据IC Insights发布的报告，美国公司在2020年占据了全球IC市场总量的55％，处于领先地位。其次是韩国公司占21％。台湾公司占7%，日本占6%。中国公司仅占全球IC市场的5％。分运行模式来看，美国公司IDM销售额占50％份额，无晶圆厂销售额占64％份额；韩国、欧洲、日本公司以IDM模式为主，销售额分别占30%、9%、8%。台湾、中国公司以无晶圆厂模式为主，销售额分别占18％、15%，在IDM IC市场中的份额却很低。
2、美国稳居榜首，日本逐渐没落，亚太地区崛起
1990年，日本公司在IC行业的市场份额占比非常高，几乎占据了全球IC市场份额的一半，但在过去30年间，日本公司的市场份额急剧下降，到2020年仅剩下了6％。美国的市场份额自1990年开始呈现出明显的上升趋势，由38%升至55%。亚太地区（日本以外）的市场份额则从1990年的4%升至2020年的33%。欧洲公司小幅下滑，由1990年的9％降至2020年的6％。
2020年全球集成电路前10强分别为英特尔、三星电子（577.29亿美元）、SK海力士、台积电、美光、高通、博通、德州仪器、东芝、英伟达。
（二）集成电路产业链的供给格局
1、集成电路设备
集成电路专用设备典型的高技术壁垒、资金密集型行业，是半导体产业技术迭代的基石。20世纪50年代, 集成电路问世。之后, 集成电路产业一直遵循着“一代装备、一代工艺、一代产品”的模式快速发展。集成电路制造与检测设备成为产业技术升级和发展的先导和核心。芯片集成度的不断提高, 不仅使芯片内在结构和生产工艺不断创新, 对生产工艺赖以实现的设备技术也不断提出新的需求。目前, 许多加工技术的精度已趋近于物理极限, 对集成电路制造设备的性能要求越来越高, 先进设备的研发也更具挑战性。
集成电路制造设备可以分为硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助设备等，其中晶圆制造设备占所有设备投入的70%以上。而光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备是晶圆制造的核心设备，分别占晶圆制造环节的比例约30%、25%和25%。封装设备中，主要包括减薄机、划片机和封装机等。
近年来, 随着行业垄断的加剧, 逐渐形成“大者恒大”的格局，主要由美国、日本、欧洲等国外厂商主导。2020年, 全球十大集成电路专用设备企业中:日本有4家 (东京电子、爱德万测试、斯科半导体、日立高科) ；美国著名设备公司应用材料、泛林半导体、科天、泰瑞达合计占据整个设备市场40%以上份额，而且均处于薄膜、刻蚀、前后道检测三大细分领域的绝对龙头地位。荷兰阿斯麦在高端光刻机方面居于国际领先地位。中国半导体设备厂商只在部分设备中有所突破，代表企业有北方华创、中微半导体、盛美半导体、上海微电子等。关键设备对芯片性能起着决定性作用以及客户使用习惯等因素, 使得集成电路设备的市场已经形成固化格局, 为市场的后来者带来较大的阻碍和挑战。中国集成电路专用设备的国内市场占有率不到8%。
光刻机领域阿斯麦一家独大。芯片的集成程度主要取决于光刻机的精度。因此, 光刻机是集成电路产业链中最关键的设备, 其投资规模占据生产线的30%, 技术难度最高。在相机领域有技术积累的佳能和尼康在60年代末就进入光刻机领域， GCA和Kasper等公司也拥有一定的制造能力，这几家公司成为早期光刻机市场的玩家。世界上第一台步进重复光刻机由美国GCA公司于1978年推出，80年代开始尼康和佳能也各自推出了步进重复光刻机并一度占据70%的市场份额，GCA的大客户IBM、英特尔和AMD等也逐渐被尼康挖走，至此GCA公司逐步没落。80年代光刻机市场呈群雄争霸的格局，除了GCA、尼康和佳能，还有美国Ultratech公司、Eaton公司和日立等，当然还有一家由飞利浦和荷兰ASM International公司合资成立的ASML。步进扫描时代光刻机市场被ASML和尼康所垄断。量产浸没式光刻机的厂商就ASML和尼康两家，而真正能进入台积电和英特尔等晶圆制造厂商产线的也就ASML一家。2017年，尼康尚且位列全球十大集成电路专用设备，现在已经掉队。当前，在高端光刻机领域，阿斯麦的市场占有率超过80%，用于14nm以下工艺的EUV光刻机更是全球独此一家。英特尔、三星和台积电作为ASML的股东，拥有芯片先进制程设备的优先供货权，垄断了全球先进芯片制程。
泛林集团是全球刻蚀设备行业的引领者。在全球刻蚀机市场占据半壁江山，在该细分领域的市占率位居全球第一。2020年，其发布了革新性的等离子刻蚀技术及系统解决方案，将刻蚀精度提升五成以上。中微半导体经过十几年的潜心研发, MEMS刻蚀技术达到了国际领先水平, 成为全球介质刻蚀机技术的三强之一。2017年7月, 台积电将其纳入7nm工艺设备采购商的名单。由于国产刻蚀机技术水平的大幅度提升, 2015年, 美国国土安全局宣布取消对其出口审查。
全球半导体薄膜沉积设备市场主要由日美企业占据。细分来看，数据显示，2019年在全球CVD设备市场中，应用材料、泛林半导体与东京电子三大厂商市场份额合计为70%；在全球PVD设备市场中，应用材料垄断市场，占比高达85%；在全球ALD设备市场中，东京电子、德国ASM二者市场份额合计为60%。
2、集成电路材料
集成电路材料产业位于集成电路产业链上游，是整个行业的根基，材料的品质直接影响集成电路产品性能。硅晶圆、光掩膜、光刻胶及附属产品、溅射靶材等集成电路关键材料的稳定供应与集成电路制造企业生产进度高度相关，对集成电路市场及整个产业的发展具有决定性影响。
目前全球集成电路材料生产商主要以日本、美国、韩国和中国台湾厂商为主。在全球集成电路材料市场领域，日本一直占据绝对主导地位。尤其在硅晶圆、光掩膜、光刻胶及附属产品、溅射靶材四大集成电路制造关键材料市场，日本厂商占有绝对优势。
(1）硅晶圆，是最重要的集成电路材料，分为抛光片、外延片、退火片、节隔离片和绝缘体上硅片多种类型，其中抛光片是需求量最大的产品，其他硅晶圆产品也都是在抛光片基础上二次加工而成的。大尺寸晶圆是硅晶圆产业的发展方向。但硅片尺寸越大，对工艺设备、材料和技术的要求也越高，制备难度越大。因此，硅晶圆具有极高的技术壁垒，全球只有10家企业有能力制造，其中排名前五企业的全球市场份额约为90%。据芯思想研究院2020年最新数据显示，2019年全球排名前五的硅晶圆厂商分别是日本信越化学、日本住友胜高科技、中国台湾环球晶圆、德国世创和韩国鲜京矽特隆，全球市占率分别为29%、23%、16%、12%和12%，日本两大厂商市占率总和为52%。中国大陆地区厂商以沪硅产业、中环股份为首，但是相比全球硅片巨头体量尚小。
（2）光掩膜，又称光罩，由铬金属薄膜石英玻璃片制成，是集成电路制造的“底片”，是承载集成电路设计图案和知识产权信息的载体。美国的弗尼克斯、大日本印刷株式会社和日本凸版印刷株式会社三家占据80%以上的市场份额。国内生产厂商有路维光电、菲利华等。其中，日本凸版印刷、大日本印刷两家日本厂商占据全球光掩膜市场约60%的份额。国内专业光掩膜制造厂主要集中在极少数企业和部分科研所，如中科院微电子中心、电子科技集团旗下中微掩膜、清溢光电等，商用程度较低，竞争力不足。
（3）光刻胶，由感光树脂、增感剂、溶剂三种主要成份组成。在集成电路光刻工艺中，光刻胶被均匀涂布在衬底上，经曝光、显影和刻蚀等步骤，将光掩膜上的集成电路图案转移到衬底上。目前，全球光刻胶市场行业集中度很高，呈现寡头垄断局面，据《2019年中国光刻胶行业分析报告-市场格局现状与运营规划研究》数据显示，排名前五的光刻胶厂商占据了全球市场的87%左右的份额，日本合成橡胶、日本东京应化、美国罗门哈斯、日本信越化学、日本富士电子材料的全球市占率分别为28%、21%、15%、13%和10%，其中日本企业的市占率高达72%。国内生产厂商有路维光电、菲利华等。
（4）溅射靶材，是集成电路溅射工艺中所使用的原材料，按成分可分为纯金属靶材（纯金属铜、铝、钛、钽等）、合金靶材（镍钴合金、镍铬合金等）和陶瓷化合物靶材（硅化物、碳化物、氧化物、硫化物等）。溅射技术于19世纪40年代起源于西方，因此国外在溅射靶材制备生产方面拥有一个多世纪的积淀，目前，高纯溅射靶材的核心生产技术主要被日本、美国的相关企业所掌控。全球溅射靶材市场主要由日本JX日矿金属、美国霍尼韦尔、日本东曹SILICA株式会社和美国普莱克斯四家公司所垄断，全球市场份额占比分别为30%、20%、20%和10%，其中日本厂商垄断了全球50%的市场份额。
（5）电子气体领域，美国空气化工、美国普莱克斯、英国林德集团、法国液化空气和日本大阳日酸等五大公司控制着全球90%以上的市场份额，形成寡头垄断的局面。我国在电子气体领域的国产替代程度相对较高，代表企业有华特气体、南大光电等。
由于全球集成电路关键材料市场高度集中的现状，需求端与供给侧之间的矛盾日益凸显。作为集成电路制造材料最大需求市场的中国大陆、中国台湾和韩国等地区面临着集成电路产业生态改变、国际政治经济环境恶化、自然灾害突发、流行疾病扩散四大风险因素的制约与挑战。
3、集成电路设计
芯片设计分为Fabless模式和IDM模式，由于IDM模式投资较大、门槛较高，芯片设计企业多采用Fabless的轻资产模式。芯片设计就是将产品需求转化为物理层面的电路设计版图，属于智力密集型行业。芯片设计分为前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计），主要步骤包含RTL编写、功能验证、逻辑综合、形式验证、DFT（Design for Testability）、布局布线、Sign Off、版图验证等多个流程。
美国在IC设计领域占绝对优势。不算自己设计的IDM 企业 (如英特尔、三星等)，全球前十大芯片设计公司主要来自美国和中国台湾地区，其中美国占据七席。高通和博通继续保持龙头的地位。英伟达在人工智能等领域的带动下成为全球第三大设计企业。
中国大陆芯片设计行业快速成长，但受到设计IP、材料、芯片制造的制约。从2012年到2020年，中国集成电路设计产业销售收入从680亿元增长到了3778.4亿元，年复合增长率高达24%。龙头企业以海思和紫光展锐为代表。 海思曾凭借销售额近27亿美元跻身2020年Q1全球前十大半导体供应商，后因美国制裁芯片断供，出货量一路下滑，海思的营收业绩也因此受到了巨大影响。
芯片设计最主要的价值为知识产权费用，里面涉及的技术形态包括编码知识和缄默知识（非语言标的逻辑说明）。为降低芯片设计开发的难度，EDA和IP核等辅助产业应运而生。设计IP和EDA工具作为集成电路产业链的高端, 其本身的产值不是很高。但是, 具有极大的附加值和产业生态支撑的作用, 且产品与国家信息安全密切相关。若国产化率近乎空白, 将面临被管控的局面，因而有待突破。
（1）EDA设计软件
作为计算机辅助工具，EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。可以进行电路设计与仿真，PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。
目前EDA设计软件领域集中度较高，Synopsys、Cadence和MentorGraphics三巨头占据了EDA设计软件市场95%以上的市场份额，Synopsys、Cadence等公司将自己的软IP集成在设计软件中，进一步增加了用户黏性，也提高了行业壁垒。这三大厂商占据国内市场份额的95%左右，国内自主EDA软件市场份额极其有限，代表企业为华大九天。
（2）IP核
IP授权的出现源自半导体设计行业的分工，设计公司无需对芯片每个细节进行设计，通过购买成熟可靠的IP方案，实现某个特定功能。这种类似搭积木的开发模式，缩短了芯片开发的时间，提升了芯片的性能。IP主要分为软IP、固IP和硬IP。软IP是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的功能块，不涉及具体电路元件。固IP是以电路元件实现的功能模块。硬IP提供设计的最终阶段产品—掩膜。
全球半导体IP市场整体规模较小，在2018年整体市场规模为49亿美元。其中ARM公司是IP领域绝对龙头，占41%市场份额。Synopsys、Imagination两家公司紧随其后，市场份额分别为11%、5%。国内IP授权领域的龙头为芯原股份，在全球市场中所占份额约为2%。ARM的创始人布朗认为, ARM成功的秘诀在于, 公司拥有一个网络, 其随时收集来自芯片厂商、终端设备商和研究机构提出的反馈和建议, 让ARM及时开发出适合市场需求的产品。ARM的产品垄断性地渗透到几乎所有的移动类处理器。国内企业海思和紫光展锐都使用ARM的设计IP。
4、集成电路制造
芯片制造是整个半导体中游制造产业的核心，是指主要以8英寸或12英寸的晶圆为原材料，将光掩模上的电路图形信息大批量复制到晶圆上，并在晶圆上形成特定集成电路结构的过程，其技术含量高、工艺复杂，在芯片生产过程中处于至关重要的地位。
产业集中度高，台积电一家独大。从企业竞争格局来看，全球晶圆代工产业集中度较高，CR6达到91%。研究机构TrendForce集邦咨询发布2021年第一季度全球晶圆代工排名，台积电凭借领先的技术在全球占据54%的市场份额，三星17%位居第二。台湾联华电子、台湾力积电分居3、6、8位，美国格罗方德半导体公司（从AMD从分拆出来的）居第四位。中芯国际占5%位居第五，以色列高塔半导体第7位，上海华虹半导体、上海华力微电子分居9、10位。
台积电工艺先进。从制程工艺来看，2020年，台积电是唯一一家同时使用7nm和5nm工艺节点制造IC的纯代工企业。台积电计划3nm制程工艺在2022年大规模量产，2nm工艺进入正式研发阶段，预计2023年试产、2024年量产。三星4nm工艺在2021年投入量产，3nm工艺成功流片，但3GAP 3nm要到2023年才会量产，英特尔是目前全球为数不多的集设计制造于一体的芯片厂商，但10nm的芯片制程工艺方面已落后于台积电和三星。中芯国际制程工艺依旧停留在14nm阶段。
先进工艺带来高毛利率。由于许多顶级的无晶圆厂IC供应商——16家2020年收入超过10亿美元的无晶圆厂IC公司——都计划使用这些最先进的工艺生产制造他们的前沿器件，包括高性能微处理器、低功耗应用处理器和其他先进逻辑器件。这也使得台积电的每片晶圆营收增至1634美元，比格罗方德半导体公司高出66%，是联电和中芯国际每晶圆收入的两倍多。台积电2021Q1毛利率达到52.5%，远超对手的15%-30%。
5、集成电路封测
目前全球从事测试代工业的公司主要分布在亚太地区，以中国台湾地区为主。从总部所在地来看，前十大封测代工企业中，中国台湾有五家，占市率为46.26%；中国大陆有三家，占市率为20.94%；美国和新加坡各有一家，占市率分别为14.62%和2.15%。中国台湾地区占据半壁江山。
2020年前十大封测代工公司排名与2019年相比没有变化，分布在中国大陆、中国台湾、美国和新加坡。通富微电的营收超过100亿元人民币，坐稳全球第五大封测厂，也巩固了国内第二大封测厂的地位。联合科技从2019年的第8位下滑至第10位。
封测的技术含量相对较低。近年来，国内封测企业通过外延式扩张获得了良好的产业竞争力，技术实力和销售规模已进入世界第一梯队，代表企业有长电科技、华天科技、通富微电等。