我國半導(dǎo)體國產(chǎn)化需求緊迫分析

我國半導(dǎo)體國產(chǎn)化需求緊迫分析

我國半導(dǎo)體國產(chǎn)化需求緊迫雖然我國半導(dǎo)體需求龐大，并且在快速增長，但國內(nèi)產(chǎn)值遠低于市場需求。全球54%的芯片都出口到中國，但國產(chǎn)芯片的市場份額只占10%。我國芯片產(chǎn)業(yè)長期被國外廠商控制，已超過了石油和大宗商品，成為第一大進口商品。根據(jù)中國海關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年中國集成電路進口金額3，040億美元，截至2020年8月底，中國集成電路累計進口1．5萬億元人民幣，同比增長15．3%，高于我國外貿(mào)進口17．6個百分點，呈快速增長的態(tài)勢。可見，目前國內(nèi)半導(dǎo)體、特別是集成電路市場需求嚴重依賴進口的局面仍未得到改善。在新一輪的中美貿(mào)易沖突中，中國的高科技企業(yè)成為美國的重點打擊對象，尤其半導(dǎo)體芯片更是重中之重。2020年9月15日后，臺積電、三星、中芯國際等芯片制造商均無法為華為供貨。2020年12月，代表中國大陸芯片制造最高水平的中芯國際被列入美國制裁的黑名單，中芯國際的全球市場占有率大概全球排名第四，綜合來看，中芯國際在國際芯片制造業(yè)屬于第二陣營，但也是最有希望躋身一流的企業(yè)。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的周期性半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新技術(shù)從最初研發(fā)儲備到終端產(chǎn)品應(yīng)用并量產(chǎn)的周期大約在10年左右，驅(qū)動信息市場的引擎（下游應(yīng)用市場主要產(chǎn)品）也大概10年左右產(chǎn)生一次新變化。中期維度上，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)出由企業(yè)設(shè)備投資和產(chǎn)能擴張驅(qū)動周期波動，稱為產(chǎn)能周期（也稱資本支出周期、朱格拉周期、設(shè)備投資周期等）。投資端觀測：全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資本支出從1983年的43億美元增長到2021年的1531億美元，年均復(fù)合增速約為10%。以同比增速的極大值點劃分，全球半導(dǎo)體資本開支周期平均約3~4年。銷售端觀察：產(chǎn)能周期在半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售端上也有所體現(xiàn)，以全球半導(dǎo)體月度銷售額為例，1976年3月至今，半導(dǎo)體月銷售額同比增速（3個月移動平均值）呈現(xiàn)出周期波動特征，每個周期間隔大約在3-4年，平均數(shù)值為2．95年。短期維度上，由銷售端（市場）短期供需驅(qū)動庫存周期，也稱基欽周期，約3~6個季度。由于下游需求端向上傳導(dǎo)存在時滯，導(dǎo)致了庫存周期的產(chǎn)生。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)庫存周期可以分為4個階段：主動補庫存：在新一輪庫存周期的起點，由于短期需求端指標上升，企業(yè)提升產(chǎn)線稼動率，主動補充庫存水平，產(chǎn)成品存貨環(huán)比上升，行業(yè)處于短期繁榮階段。被動補庫存：這一階段需求端指標已經(jīng)見頂，但企業(yè)稼動率無法立即下降，存貨水平仍然保持上升，導(dǎo)致利潤率水平到達頂部后開始下降，行業(yè)開始進入短期衰退階段。主動去庫存：需求端指標持續(xù)下降，企業(yè)稼動率開始下降，但已經(jīng)出現(xiàn)庫存過剩，企業(yè)主動降價去庫存，減少存貨壓力，行業(yè)處于蕭條階段。被動去庫存：需求端指標企跌回升，企業(yè)稼動率降至低點，庫存水平持續(xù)降低至低點，庫存壓力得到緩解，隨著需求回溫，行業(yè)開始進入下一輪庫存周期起點。精密清洗服務(wù)行業(yè)市場利潤規(guī)模精密清洗服務(wù)業(yè)概述:工業(yè)清洗是指工業(yè)產(chǎn)品或零件的表面受到物理、化學(xué)或生物作用，形成污染物或涂層，并將這些污染物或涂層去除，恢復(fù)其原有表面狀態(tài)的過程。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)的進步，工業(yè)清洗領(lǐng)域出現(xiàn)了專業(yè)化的新型清洗技術(shù)，精密清洗服務(wù)也逐漸發(fā)展起來。精密清潔是指根據(jù)非常嚴格的標準進行清潔，對殘留顆?；蚱渌廴疚锏娜萑潭确浅５?，通常在環(huán)境受到嚴格控制的潔凈室中進行。在許多高科技行業(yè)的重要應(yīng)用中，如半導(dǎo)體、顯示面板、航空空航天和醫(yī)療，精密清洗服務(wù)是新制造零件裝配前的先決條件，也是工藝設(shè)備日常維護的先決條件。以芯片制造為例，如果制造過程中有污染，就會影響芯片上器件的正常功能。因此，提高生產(chǎn)設(shè)備部件的清潔度是保證芯片生產(chǎn)良率的重要環(huán)節(jié)。在芯片蝕刻、化學(xué)氣相沉積、擴散等過程中。各種污染雜質(zhì)層，例如金屬雜質(zhì)、有機物、顆粒、氧化物等。會附著在設(shè)備部件上，一段時間后會剝落；對于芯片制造企業(yè)來說，雜質(zhì)的污染導(dǎo)致芯片的電氣故障，導(dǎo)致芯片報廢，進而影響產(chǎn)品的良率和質(zhì)量。通常，影響精密清洗服務(wù)價格的關(guān)鍵因素包括清洗零件的市場價值、厚度、材料、幾何形狀、零件的研發(fā)成本、污染雜質(zhì)的種類、清潔度要求等。專業(yè)的精密清洗服務(wù)商根據(jù)工藝、機器設(shè)備品牌、零部件材質(zhì)、涂層要求等分類提供精密清洗及衍生處理服務(wù)。，從而配合客戶提高產(chǎn)品良率和制造設(shè)備的生產(chǎn)率。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場現(xiàn)狀亞太地區(qū)在全球半導(dǎo)體銷售額中超過60%。1999年美洲、歐洲、日本、亞太地區(qū)分別為32%、21%、22%和25%，以美國為代表的美洲地區(qū)為主要市場。此后，亞太地區(qū)市場半導(dǎo)體銷售額快速提升，1999至2021年CAGR達10．6%，超過美洲市場的4．4%約6．2pct，其市場份額不斷提升，逐漸超過其他地區(qū)總和，至2021年亞太地區(qū)市場份額達到62%。中國大陸2021年市場份額35%，是全球第一大半導(dǎo)體產(chǎn)品消費地區(qū)。2021年中國大陸市場以1877億美元銷售額成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)品最大消費地區(qū)，市場份額35%。1983年美國廠商在全球半導(dǎo)體銷售市場占據(jù)超過50%的供給份額。但是在此后幾年間，日本半導(dǎo)體企業(yè)的在激烈競爭中逐漸崛起，向美國傾銷大量半導(dǎo)體產(chǎn)品，疊加1985年至1986年的行業(yè)衰退，美國半導(dǎo)體企業(yè)全球供給份額在約1988年左右下降至低點，總共下降約19個百分點，日本實現(xiàn)反超，占據(jù)了全球半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位。1988年后，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始反彈，且日本半導(dǎo)體行業(yè)受到《日美半導(dǎo)體協(xié)定》影響，市場份額逐漸下滑。至1997年，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以超過50%的供應(yīng)份額重新回歸全球領(lǐng)導(dǎo)地位，且一直保持至今。集成電路占半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售額的比重維持在80%以上。2021年，集成電路產(chǎn)品銷售額約4630億美元，占半導(dǎo)體83%市場份額；分立器件銷售額約303億美元，占6%；光電子器件銷售額約434億美元，占8%；傳感器產(chǎn)品銷售額約191億美元，占3%。集成電路產(chǎn)品份額始終維持在80%以上，是半導(dǎo)體產(chǎn)品的最主要類型。集成電路產(chǎn)品中，邏輯IC和存儲IC比重最高，MCU份額呈下降趨勢。集成電路產(chǎn)品中，2021年：模擬電路銷售額741億美元，占半導(dǎo)體銷售額的13．3%；微處理器銷售額802億美元，占15．1%；邏輯電路銷售額1548億美元，占30．8%；存儲電路銷售額1538億美元，占27．7%；以MCU為代表的微處理器產(chǎn)品份額在1999年至今呈現(xiàn)下降趨勢，從34．6%下降至2021年的14．4%；以CPU、GPU等通用芯片為代表的邏輯電路產(chǎn)品份額從1999年的15．5%上升至2021年的27．9%，呈現(xiàn)上升趨勢。原因主要是，用于工業(yè)、通訊等領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)的MCU在過去二十年中增速不高，而個人電腦的普及和智能手機出現(xiàn)極大拉動了通用邏輯芯片的需求。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈概況設(shè)計，設(shè)備屬于技術(shù)（研發(fā)）密集型，需要參與廠商不斷投入研發(fā)支出用于開發(fā)新技術(shù)，推出新產(chǎn)品，從而保持自身競爭力。材料和晶圓制造屬于資本（CapEx）密集型，通過成長性的資本開支將企業(yè)產(chǎn)能提升一個臺階，進而帶動未來收入和利潤的增長，對于晶圓材料和晶圓制造企業(yè)至關(guān)重要；對于以臺積電為首的晶圓代工龍頭，維持成長性資本開支的能力，本身也是企業(yè)的護城河之一。封測屬于資本+勞動力密集型，封測環(huán)節(jié)通常技術(shù)含量較低，而對勞動力需求較高，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，逐漸形成了以中國大陸的長電科技、通富微電和華天科技等OSAT廠商主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)格局。價值量：設(shè)計占60%，其中邏輯IC占30%、存儲IC占9%、DAO占17%；設(shè)備占12%；材料占5%；晶圓制造占19%，封裝與測試占6%。區(qū)域分布：歐美在設(shè)計、設(shè)備絕對主導(dǎo)；美國在EDA&IP核一家獨大；韓國主導(dǎo)存儲IC設(shè)計；日本在DAO、設(shè)備優(yōu)勢顯著；中國在封測代工環(huán)節(jié)占比最高。全球IC產(chǎn)業(yè)鏈分工實例（以某款智能手機AP為例）：歐洲和美國主要負責(zé)提供EDA工具、IP授權(quán)和芯片設(shè)計環(huán)節(jié)；OEM廠商通過選型確定供應(yīng)商和型號，芯片供應(yīng)商將圖紙交付給位于中國臺灣的代工廠量產(chǎn)；晶圓廠產(chǎn)線設(shè)備主要由美國、日本和歐洲的供應(yīng)商提供；晶圓片則先由一家美國公司提煉出冶金硅，然后交由日本多晶硅制造商加工廠電子級多晶硅，再由韓國廠商將單晶硅錠切割成硅片，最終送到中國臺灣晶圓廠的產(chǎn)線上；中國臺灣晶圓廠加工好的芯片送往馬來西亞完成封裝，最后在中國大陸的工廠被組裝到智能手機中，然后智能手機OEM廠商將產(chǎn)品銷往全球。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀特征中國集成電路產(chǎn)業(yè)在GDP比重不斷提升。根據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會和國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2002年中國集成電路銷售額在GDP占比約為0．22%，2021年時已經(jīng)提升至0．91%，按照2021年集成電路銷售額占半導(dǎo)體市場87%計算，2021年中國半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售額占GDP的比重超過1%，約為1．05%。作為對比，美國2021年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增加值對國內(nèi)GDP的貢獻約為2769億美元，其中：直接貢獻約961億美元，間接貢獻約856億美元，其他相關(guān)貢獻約953億美元。2021年美國GDP現(xiàn)價約為23．32萬億美元，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)貢獻占比約為1．19%。根據(jù)SIA統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年中國大陸市場半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售額約為1877億美元，同比增長24．5%，與全球市場增速保持一致；2022年中國大陸半導(dǎo)體市場略微下降1．1%，約為1857億美元。市場份額上，2016年中國大陸市場占全球約31．5%，然后逐年提升至2019年的34．8%，近兩年略有下降，但整體較為穩(wěn)定，2022年中國大陸銷售占全球比重約為31．8%。集成電路（IC）產(chǎn)品在半導(dǎo)體市場占據(jù)主要份額。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2004年中國IC產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模約為545億元人民幣，2010年成長為1440億元規(guī)模，2021年則同。比增長21．3%至10458億元（約合1641億美元，占中國半導(dǎo)體市場約87%），首次突破萬億規(guī)模。近10年中國IC產(chǎn)業(yè)年均復(fù)合增速約為18．4%，高于全球IC市場6．5%的增速水平。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中，設(shè)計環(huán)節(jié)銷售額占比最高。2021年中國IC產(chǎn)業(yè)設(shè)計、制造、封測環(huán)節(jié)分別占43%、30%和26%。從三大環(huán)節(jié)銷售額占比變化來看，IC設(shè)計環(huán)節(jié)銷售額占比自2004年以來不斷提升，制造環(huán)節(jié)銷售份額在2011年前后時間出現(xiàn)局部下降，此后回升至30%，份額占比趨于穩(wěn)定，而產(chǎn)業(yè)鏈價值較低的封測環(huán)節(jié)，則呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。2020年，新冠病毒全球大流行加速了在線辦公滲透率提升，電腦、平板、手機等各類電子設(shè)備銷量大幅提升，旺盛需求推動多數(shù)晶圓廠產(chǎn)能利用率超過85%（正常水平約為80%左右），部分代工廠接近或超過100%。2021年，企業(yè)紛紛擴大資本開支、提升產(chǎn)能，全球資本開支增速達到近幾年極大值。2022年后，地緣、通貨膨脹等因素致使全球經(jīng)濟放緩，H1資本開支仍在增加，但產(chǎn)能緊張局面已得到緩解，且晶圓廠的產(chǎn)能利用率21Q4已出現(xiàn)下滑，制造商開始削減未來資本支出預(yù)算。另一方面，存儲器市場的疲軟和美國對中國半導(dǎo)體生產(chǎn)商的限制（限制購買美國公司設(shè)備）也將對23年全球資本開支造成一定負面影響。ICInsights于11月22日下修預(yù)測，預(yù)計22年全球資本支出約為1817億美元，同比增速約18．7%，而23年預(yù)計全球半導(dǎo)體資本支出將下滑約19．3%至1466億美元。半導(dǎo)體設(shè)備清洗服務(wù)對象專用半導(dǎo)體設(shè)備一般指生產(chǎn)各種半導(dǎo)體產(chǎn)品所需的生產(chǎn)設(shè)備，屬于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的配套環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體專用設(shè)備是半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)龍頭，芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等都需要在設(shè)備技術(shù)允許的范圍內(nèi)設(shè)計制造。設(shè)備的技術(shù)進步反過來促進了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)難度最高、附加值最大、工藝最復(fù)雜的集成電路為例，集成電路領(lǐng)域使用的設(shè)備通?？梢苑譃榍肮に囋O(shè)備和后工藝設(shè)備兩大類。其中，在之前的晶圓制造中，有七大工藝步驟，即氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、清洗拋光、金屬化。相應(yīng)的專用設(shè)備主要包括氧化/擴散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機械拋光設(shè)備等。晶圓制造設(shè)備的市場規(guī)模占集成電路設(shè)備總市場規(guī)模的80%以上。其中，刻蝕設(shè)備、光刻設(shè)備和薄膜生長設(shè)備是集成電路前期生產(chǎn)過程中最重要的三類設(shè)備。上述集成電路制造過程中的氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、機械拋光等設(shè)備都是本公司的清洗服務(wù)對象，覆蓋集成電路幾乎2/3工序的生產(chǎn)設(shè)備定期維護。常見的精密清潔方法化學(xué)溶劑清洗:化學(xué)溶劑清洗是指硝酸、氫氧化鉀、雙氧水、氨水等。根據(jù)技術(shù)要求配制成相應(yīng)濃度的溶液，然后將零件浸泡在清洗槽中，去除表面的金屬膜。噴涂:噴涂是指利用熱源熔化金屬或非金屬材料，以一定的速度噴涂在基體表面形成涂層的方法。如果在操作過程中需要，在零件表面噴鋁以增加表面粗糙度。電解清洗:將待清洗的設(shè)備掛在陰極或陽極上，放入電解液中。施加直流電時，金屬與電解質(zhì)溶液之間的界面張力因極化而降低，溶液滲透到工件表面的污垢下，在界面上起氧化或還原作用，產(chǎn)生大量氣泡。當氣泡聚集形成氣流從污垢與金屬之間的縫隙溢出時，起到攪動、攪拌的作用，使污垢從工件表面脫落，從而達到清除污垢、清潔表面的目的。根據(jù)設(shè)備和裝置掛在陽極和陰極上的位置不同，可分為陰極電解和陽極電解。電解清洗用途廣泛?？扇コ饘倩蚍墙饘俑街?，如氧化膜、舊涂膜、漆膜等。清洗效果好，清洗效率高，徹底性好。蒸汽清洗:蒸汽清洗可分為蒸汽清洗和溶劑蒸汽清洗。水蒸汽清洗是一種常見而簡單的清洗工藝，主要是利用蒸汽的熱氣流蒸發(fā)到設(shè)備和裝置的表面，與設(shè)備和裝置的表面充分接觸。由于水蒸氣溫度高，有一定的壓力和沖擊力，所以有一定的清潔作用。溶劑清洗是一種用有機溶劑蒸發(fā)蒸汽進行清洗的方法。由于溶劑的高溫和蒸發(fā)過程中形成的氣流，污漬被溶解并帶走。純水清洗和高壓水洗:純水清洗是指將零件浸泡在純水清洗槽中，去除產(chǎn)品中可能殘留的藥液成分；高壓水洗是指高壓水洗槍對零件表面進行清掃，去除顆粒、熔灰、灰塵等。對零件表面有一定的附著力。超聲波清洗:超聲波清洗是指在浸泡在工件中的液體中發(fā)射超聲波，使液體產(chǎn)生超聲波振蕩。液體內(nèi)部的壓力在某一瞬間突然增大或減小，這樣不斷重復(fù)。當壓力突然降低時，溶液中會產(chǎn)生許多小空孔，溶解在溶液中的氣體被吸入空孔中形成氣泡。小氣泡形成后，被突然增大的壓力擊碎，產(chǎn)生沖擊波，能在界面處剝離金屬表面的污垢和水垢，與工件表面分離，從而達到比一般去污方法更快的清洗效果。超聲波清洗可以與化學(xué)去污、電化學(xué)去污、去除金屬涂層的酸清洗等相結(jié)合。，以提高去污效果和清潔質(zhì)量。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征19世紀60年代后期開始的第二次工業(yè)革命，使人類進入了電氣時代。電氣時代以電子設(shè)備為載體，電路則是電子設(shè)備的核心。2022年12月29，臺積電3nm正式量產(chǎn)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在美國起源后，伴隨地緣、地區(qū)產(chǎn)業(yè)政策、制造模式變革等多種因素，經(jīng)歷了三次制造重心的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。第一次：1976年3月，日本政府以富士通、日立、三菱、NEC和東芝五家公司為核心，聯(lián)合日本工業(yè)技術(shù)研究員、電子綜合研究所和計算機綜合研究所共同實施超大規(guī)模集成電路研究計劃（VLSI），該計劃取得了巨大成功，日本超越美國、一躍成為世界第一的DRAM大國。第二次：1983年，韓國政府對外發(fā)布進軍LSI領(lǐng)域（DRAM）的計劃，通過四年時間掌握了256KDRAM技術(shù)，并通過向日本大量進口高性能制造設(shè)備，快速壯大半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。第三次：2001年后中國正式加入世貿(mào)組織，逐漸深度參與到全球電子制造產(chǎn)業(yè)鏈中。第四次：從人口紅利過度到工程師紅利（人口結(jié)構(gòu)上，勞動力素質(zhì)提升；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上，技術(shù)要素比重增大），制造業(yè)低端產(chǎn)能或?qū)⒊掷m(xù)外遷。2021年全球47個主要經(jīng)濟體數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模為38．1萬億美元，占全球GDP比重為45%，較2020年提升1個百分點。2021年全球數(shù)字經(jīng)濟在第一產(chǎn)業(yè)滲透率為8．6%，在第二產(chǎn)業(yè)滲透率為24．3%，在第三產(chǎn)業(yè)滲透率為46．3%。增速：2021年全球47個經(jīng)濟體數(shù)字經(jīng)濟同比名義增長15．6%，高于同期GDP名義增速2．5個百分點。數(shù)字經(jīng)濟包括數(shù)字產(chǎn)