绝缘体

从全球半导体产业格局看我国半导体产业发展

发布时间:2023/4/20 14:51:52   

半导体产业是数字经济的基石,发展水平是衡量一国科技和产业实力的重要标志。目前半导体全球产业链已实现高度专业化,但在现有形势下,越来越多的国家将自主发展半导体产业上升到国家战略层面的高度。目前我国半导体产业虽然面临技术和国际政治的双重挑战,但高速增长的国内市场规模为我国半导体产业结构升级优化提供了重要机遇。

01

产业概览

产业图谱与全球产业格局

图1:半导体产业图谱

来源:火石创造产业数据中心

半导体是指常温下导电能力介于导体和绝缘体之间的材料。半导体产业链由上游支撑产业、中游制造产业和下游应用产业组成。

支撑产业主要是半导体材料与半导体设备,主要支撑中游的IC制造与封测环节。半导体产品有光电器件、分立器件、传感器和集成电路四种类型,其中集成电路占比超80%,具有绝对优势。集成电路(IC)是指通过特定的工艺流程,将晶体管、二极管等元器件按照一定的电路互联,“集成”在半导体晶片上以执行特定功能的电路或系统,又被称为芯片/晶片,在不考虑技术细节的情况下,半导体、集成电路、芯片基本可视作同一概念。

图2:全球半导体产业协作路线图

来源:火石创造产业数据中心

经过多年发展,全球半导体产业已形成深度分工协作格局。美国在产业链的多个环节上处于绝对领先地位,尤其是技术壁垒极高的IC设计、半导体设备和软件。

据美国半导体协会SIA,自上世纪90年代起,美国半导体行业一直是全球销售市场份额的绝对领导者,年占据全球市场的47%,高额销售使得美国半导体行业受益于创新良性循环,美国半导体公司在研发、设计和制造工艺技术方面都保持领先或高度竞争地位。

日本在半导体材料上拥有强大话语权,在全球半导体材料市场占比约六成,其中关键材料光刻胶占据全球市场份额的80%。此外,在一些特定领域,日本半导体厂商仍占据优势。比如,索尼公司在图像传感器芯片方面位居世界首位,瑞萨电子在车载半导体方面也具有全球领先优势。韩国半导体制造工艺已达到行业领先水平,优势为存储芯片,其市场份额达到全球七成左右,三星已超越英特尔成为全球最大内存储芯片制造商。

中国台湾在芯片先进制程技术上全球领先,长期位居全球半导体产业链芯片制造、封装测试的首位。年,仅台积电一家公司就占据全球芯片制造的51.6%。中国大陆有全球最大的半导体消费市场,但受制于专利壁垒、人才储备等因素,目前国内半导体制造主要集中在封装测试等劳动力密集型环节。

市场增速情况

从市场情况看,近5年来,国际半导体市场规模有所波动,在年出现负增长,原因可能是智能手机的市场饱和与当年DRAM市场的产品价格大幅下降,但随后市场规模恢复增长,五年市场共计整体增长亿美元以上,CAGR达6.16%。

国内半导体市场规模在过去五年保持持续增长,且年增长率均超15%。年中国集成电路产业首次突破万亿元,相较年近乎翻倍。据中国半导体协会(CSIA),国内近15年产业销售额CAGR高达16.97%,近五年CAGR高达14.1%,国内半导体市场持续扩张。

图3:全球与中国半导体市场

来源:火石创造产业数据中心

国内半导体发展格局

从产业集聚来看,目前国内半导体产业发展呈现以长三角为核心,多点开花的局面;从产业分工来看,东南沿海地区引领产业发展,中西部地区主要承接加工及制造环节。

长三角是国内半导体产业基础最扎实、产业链最完整、技术最先进的区域,产业规模占比超全国50%。其中,上海的半导体产业起步最早、规模最大、产业链最齐全,芯片设计领域领跑全国,另外还拥有先进晶圆制造代表企业如中芯国际、华虹半导体等。江苏在封测领域发展迅速,长电科技和富通微电子都是全球封测领域先进企业,浙江在半导体产业上起步较晚,主要着力点在集成电路设计领域,在三省一市中,安徽属于后发区域,主要以引进成熟企业为主,合肥市先后投资晶合集成和长鑫存储两家晶圆制造企业,精准布局。北京是我国最早的三大微电子基地之一,在产业发展上具有先发优势。

珠三角主要依托下游电子信息产业集群,呈现市场化驱动相对自主的产业演化路径,分立器件制造是广州建设半导体产业集群的关键主体,深圳则在设计、设备环节形成产业集聚。

闵三角在第三代半导体以及与台企联动的方向上具有优势,中西部目前侧重制造环节,其中甘肃省的集成电路产量在年位列全国第二。

综上,目前国内绝大多数省市均积极引入和发展半导体产业,各地侧重也因地制宜,“芯”星之火已点燃。

02

产业转移与经验启示

全球半导体产业的3次转移

图4:全球半导体产业转移

来源:WSTS世界半导体贸易统计组织;SIA中国半导体行业协会

在20世纪80s之前美国一直霸占全球半导体产业第一名的地位

20世纪80s日本凭借动态存储器DRAM上的技术突破,在年成为全球最大的半导体生产国

20世纪80s后期,美国发动对日本半导体企业的 ,在此背景下韩国以成本优势积极融入世界集成电路网络,并通过政府推动与大量资本投入完成在储存芯片领域对日本的赶超,而中国台湾地区也抓住机遇参与半导体全球产业分工体系中,并创造性提出Foundry模式,开创了主打芯片专业代工市场的商业模式

21世纪以后,受益于智能手机普及,中国大陆成为全球电子制造中心,半导体产业开始加速发展,据SEMI统计,-中国大陆共新增26座晶圆厂,占全球新增晶圆厂的40%,随着产能逐步释放,半导体产业向大陆转移趋势增强

日韩台承接产业转移启示

回顾全球产业格局演变历程,可以发现虽然半导体产业先发优势明显,但是不同国家/地区仍有机会渐次崛起,总结日韩台的发展经验可以发现共通点与独特点:

图5:日韩台承接产业转移启示

来源:火石创造根据公开资料整理

03

我国半导体产业发展展望

半导体行业是典型的资本-技术双密集产业,产品创新连贯要求高、技术包含大量缄默性知识,迁移难度大,后发劣势明显。从全球半导体产业转移路径可以看到,日韩台产业发展的共通点是政府在产业初期给予大量帮助,包括但不限于:资金扶持、政策引导、产业规划、人才梯队与创新生态建设、战略性方向指导等。另外,在个性化发展的道路上,日韩台均有自己的突破性技术创新/生产体系创新,创新是产业赶超的必要条件。据此,我们总结了以下几点建议:

1)加强政府引导,强化顶层设计。政府继续完善创新体制机制建设,引导建设产学研联盟,为国内半导体产业工艺创新提供知识基础和前沿的共性技术;依托产业集聚区建设,构建创新生态体系,降低中小型企业创新成本;从政府高度明确重点领域与技术切入点,瞄准未来产业竞争的制高点,在努力突破现有技术瓶颈的同时,努力占据前沿技术,实现弯道超车。

2)洞察市场需求,优化发展模式。中国市场对集成电路产品需求仍处于持续快速增长阶段,但目前自给量不足对外依赖度高。目前国内产业受到非市场力量的强力冲击,即是挑战也是机遇,可以依托国内旺盛需求,探索以国内需求驱动产业发展的发展模式,促进基于中国市场需求的本土型创新企业发展。

3)培育产业生态,加快人才引育。我国目前半导体产业链趋于完整,产业集群逐步形成。产业生态的构建,要围绕优势产业、龙头企业,绘好“产业图谱”,加大产业链上下游企业、关联企业的协同,构建成熟的产业链和良好的产业生态。目前我国的半导体产业相关从业人员集中在制造领域,且数量和质量均难以满足行业需求。一方面,基于目前迫切的人才需求,积极建设对口专业与技能培训,另一方面,加强通用型基础理论研究,为提升原始创新能力奠定基础。除了积极培育本土知识技术人才,还要建设国际人才引用和归化制度,从国际和国内两个方面同时进行人才梯队建设。

参考资料:

1.《全球集成电路产业发展格局演变的钻石模型》李鹏飞

2.《台湾半导体产业发展经验及其对大陆的启示》曹海涛、陈颐

3.《全球集成电路产业:成长、迁移与重塑》马源、屠晓杰

4.《长三角集成电路的发展与合肥市集成电路产业定位》丁贤林、查爱萍

5.《-SIA-State-of-the-Industry-Report》



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