半导体产品是利用半导体材料(如硅、锗、砷化镓等)制造的各种电子元器件和集成电路。随着半导体工艺的进步,芯片的计算能力大幅提升,存储容量不断扩大,这直接促进了互联网、物联网等领域的发展。
按照半导体产品的不同功能,可被划分为集成电路、分立器件、光电器件和传感器四大类。上述四类产品具有不同的特点和下游应用领域,并共同支撑起当代电子技术的庞大体系。其中,集成电路产品是指,采用专门的制造工艺所形成的微型电子器件或部件,具备复杂电路功能,可再被细分为逻辑芯片、存储芯片、微元件芯片和模拟芯片。
半导体行业属于资金与技术高度密集行业,在发展过程中逐渐形成专业分工、深度细化的特点。具体而言,半导体行业上游包括材料、设备等;中游为半导体生产,具体可分为设计、制造和封测等环节;下游为各类终端应用场景。
其中,半导体生产所涉及的主要环节如下:
图表1:半导体生产主要环节介绍

根据所选半导体产业的企业经营模式一般可分为垂直整合模式、无晶圆厂模式和晶圆代工模式。
图表2:半导体产业的企业经营模式介绍

晶圆代工行业,作为半导体产业链中重要的生产制造环节,源于半导体产业的专业化和精细化分工。在垂直分工的业务模式下,晶圆代工企业并不直接参与芯片的设计,而是专注于为芯片设计公司提供晶圆代工,利用成熟的制造工艺,将设计转化为实际的产品。
随着集成电路生产技术不断发展,为满足市场对于产品功能、性能等特性的需求,IDM厂商与晶圆代工厂商不断研发、创新晶圆制造工艺技术,并演进出两种技术发展路径:一种是延续摩尔定律,向更小线宽挺进,目前全球最先进的是台积电(TSMC)的2nm工艺;另一种是超越摩尔定律,不完全依赖缩小晶体管特征尺寸,而是通过在新结构、新材料、新器件等多方面的技术创新,持续优化制造工艺,最大化发挥不同器件的物理特性,综合提升产品性能及可靠性。
例如,利用三维集成技术将多个成熟工艺下的芯片集成在单一封装,通过提高三维互联密度的方式,提高数据带宽,降低功耗和时延,从而提升系统整体性能。这类制造工艺已被广泛应用于传感器等传统产品;同时,也被应用于三维集成领域的新兴高端产品中。
根据TechInsights统计,2018-2022年,全球晶圆代工市场规模从736.05亿美元增长至1,421.35亿美元,年均复合增长率为17.88%。2022年底,全球集成电路行业进入周期性低谷,晶圆代工市场随之下滑。2023年,晶圆代工市场规模下降至1,234.15亿美元,同比下滑13.17%。不过,行业随后将迎来上行周期,全球晶圆代工市场规模预计将恢复高增长的势态,2023-2028年的年均复合增长率将达到12.24%。
图表3:2021-2028年全球晶圆代工市场规模及增长率预测(亿美元,%)

近年来,中国政府高度重视对集成电路产业的政策支持和研发投入,但由于技术发展水平、人才培养等方面的滞后性,以及企业资金实力不足等诸多原因,中国大陆集成电路产业的研发力量还较为薄弱、自主创新能力仍不足。就集成电路晶圆代工行业而言,在先进工艺线宽这一关键指标上,中国大陆企业在生产设备和技术人才等方面与业界龙头企业还存在一定差距。在集成电路行业面临全球范围内充分竞争的背景下,中国大陆企业在与业界龙头企业竞争的过程中仍会在未来一段时间内处于努力追赶的地位。
中国大陆晶圆代工行业起步相对较晚,但在国家政策的支持下,中国大陆晶圆代工行业实现了快速发展。同时,在国内科学技术水平飞速提高、终端应用市场规模不断扩大、国际关系日益复杂的背景下,国内芯片设计公司对中国大陆晶圆代工的需求逐年提升。
未来3-5年,随着汽车电子、物联网、云计算等多个应用领域市场改善并出现增量需求,集成电路行业将开始新一轮的增长。根据TechInsights统计,2024年全球半导体市场规模预计将达到6,666.65亿美元,同比增长19.23%,2023-2028年的年均复合增长率达9.46%。
图表4:2021-2028年全球半导体市场规模及增长率预测(亿美元,%)

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