龙8手机游戏官网:解析半导体行业发展现状

　　与中国已经在全球范围内获得高额市场份额的行业（包括高铁，太阳能电池板和电信设备）不同，中国在半导体领域的全球市场份额和竞争力，尤其是在总部设在中国的方面，在半导体领域仍然不大。半导体产业的全球领导者主要分布在欧洲，日本，韩国，中国和美国。

　　“半导体”一词是指一种固体物质——如硅，这些产品具有导电性，可以用作导体或绝缘体。半导体，也被称为集成电路IC），构成了为电子设备提供动力的大脑，提供了支持数字计算的计算和存储能力。半导体将多达300亿个晶体管封装在一平方厘米大小的芯片上，电路以纳米级（nm，长度单位等于百万分之一米）水平测量，最新的半导体制造厂生产5 nm和 3 nm尺度的半导体。最前沿的半导体含有比人类头发薄10000倍的晶体管，其工作公差甚至小于冠状病毒的大小。2019年，全球半导体行业创造了4120亿美元的收入，出货量超过1万亿美元。分析师预计，到2026年，半导体行业将增长至7300亿美元。

　　2019年，总部设在美国的半导体企业占全球半导体行业销售额的47%（较2012年的51.8%份额下降约5%），其次是韩国企业占19%，日本和欧洲企业各占10%，中国企业占6%，中国企业占5%。

　　然而，由于美国许多半导体是在中国和中国等地生产的，生产份额有所不同。事实上，截至2019年，美国仅占全球半导体制造产能的11%，而韩国占28%，中国占22%，日本占16%，中国占12%，欧洲占3%。从2015年到2019年，中国占全球半导体制造产能的份额翻了一番。截至2020年年底，美国只有20家半导体制造工厂（“晶圆厂”）在运营。

　　半导体的四种主要类型是逻辑芯片、存储器（通常是动态随机存取存储器（DRAM）或NAND）芯片、模拟芯片（那些产生信号或转换信号特性的芯片，在汽车和音频应用中尤其流行），以及分立芯片（设计用于执行特定电子功能的芯片）。就全球半导体行业各主要细分市场按公司总部所在地划分的市场份额而言，2019年，美国在逻辑和模拟领域明显领先，韩国在内存领域领先（美国紧随其后），欧洲企业在分立半导体领域领先。总部设在中国的公司在逻辑市场领域的注册份额仅为9%，在离散领域的注册份额仅为5%。

　　2019年，逻辑部分的全球销售额为1070亿美元，内存部分为1060亿美元，模拟部分为540亿美元。英特尔是逻辑芯片市场份额的全球领导者。德州仪器ADI英飞凌是模拟芯片市场的领头羊，截至2020年第一季度，其市场份额分别为19%、10%和7%。三星和SK Hynix（总部均位于韩国）紧随其后的Micron（美国）在DRAM生产方面居世界领先地位，分别占44%，截至2020年第1季度，占全球市场份额的29%和21%。英特尔、三星、台积电、SK海力士和美光在最终预测的2020年半导体销售中领先竞争对手。该表还显示了美国无晶圆厂半导体行业的实力：2019年，美国本土的半导体设计公司占全球无晶圆厂半导体销售额的65%，领先企业包括高通公司。博通英伟达、苹果和AMD。

　　如表1所示，该行业高度全球化，许多国家的企业在半导体生产的多个方面展开竞争，从半导体设计到制造，再到ATP（组装、测试和封装）活动。事实上，半导体价值链的每个环节平均有25个国家的公司参与直接供应链，23个国家的公司参与支持功能。超过12个国家有直接从事半导体芯片设计的企业，39个国家至少有1个半导体制造厂，而超过25个国家有从事ATP活动的企业。半导体生产过程的每个环节都创造了大量价值，其中美国国际贸易委员会（U.S.ITC）估计，半导体芯片90%的价值在设计和制造阶段平均分配，最后10%的价值生产通过ATP活动进行。

　　生产一些世界上最先进的技术设备所需的全球价值链的广度和规模已经在该行业产生了许多商业/运营模式。从历史上看（可追溯到20世纪50年代和60年代），半导体行业主要由集成器件制造商（IDM）组成，也就是说，这些公司在内部负责半导体制造的所有关键方面，特别是设计和制造。英飞凌（Infineon）、英特尔（Intel）、美光（Micron）、瑞萨（Renesas）、三星（Samsung）、SK海力士（SK Hynix）和德州仪器（Texas Instruments）等公司至今仍然是IDM的领军企业。

　　1987年，中国的张忠谋创立了台积电（半导体制造公司），该公司开创了代工商业模式，专注于为其他半导体公司代工，这些公司通常专注于为特定用途设计半导体，如人工智能、无线通信或高性能计算应用。这本质上代表了外包制造，或“制造即服务”——它彻底改变了行业，催生了台积电以外的许多新参与者，包括美国的全球代工厂、中国的半导体制造国际公司（SMIC）和中国的联电公司（UMC）。

　　代工厂的出现反过来又支持了无晶圆厂行业的崛起;也就是那些专注于半导体芯片设计的公司，比如（现在没有工厂的）AMD（用于人工智能、高性能计算和图形芯片）、英伟达（NVIDIA）（用于图形芯片）和高通（Qualcomm）（用于5G和其他无线芯片）。总的来说，这被称为“无晶圆厂代工”模式。

　　外包ATP（也称为外包组装和测试，或OSAT）由多家全球公司执行，包括Amkor（美国）、ASE Technology（马来西亚）、J-Devices（日本）、Power Tech（中国）和Siliconware Precision Industries（中国）。在这一过程的前端是专注于半导体研发（R&D）活动的公司和财团，如CEA Leti（法国）、Imec（比利时）、ITRI（中国）、SEMATECH（美国）和半导体研究公司（美国）。

　　20年前有近30家公司在技术前沿生产集成电路，而今天只有5家（英特尔、三星、台积电、美光和海力士）。

　　另外一批进口量也很高的公司主要是应用材料公司（美国）、ASML公司（荷兰）、KLA Tencor公司（美国）和Lam Research公司（美国）——这些公司生产经营半导体工厂的机器和工具设备。2020年，全球半导体制造设备行业本身创造了620亿美元的收入，预计到2025年，收入将以9%的复合年增长率（CAGR）增长至960亿美元。最后，一些企业，特别是来自日本、韩国和中国的企业，制造化学品和重要部件半导体制造工艺。例如，氟化聚酰亚胺是一组提供物理强度和耐热性的特殊聚合物，由大金化学（日本）、杜邦（美国）、日本朝日Kaneka Kashi Kasei和中国Taimide Technology生产。

　　换言之，全球半导体产业的一个关键驱动力是专业化，因为各国（地区）企业乃至整个产业生态系统集群都选择将其竞争精力集中在掌握半导体生产过程的关键方面（例如，荷兰在极紫外（EUV）光刻技术方面的实力，日本在化学品和生产设备方面的实力，韩国在内存芯片方面的实力，中国在代工厂方面的实力，或马来西亚和越南在ATP活动方面的实力）。

　　没有哪个行业的创新动力能像半导体行业的摩尔定律那样清晰而有效。由英特尔联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）创造的“摩尔定律”（从技术上讲是指“进程节点缩放”）代表了这样一个概念，即微芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番，实际上意味着半导体在速度和处理能力方面翻了一番，尽管它的成本降低了一半。摩尔的预测被证明是非常有先见之明，至少到目前为止，是非常可靠的。摩尔定律的创新过程在半导体性能和成本方面取得了巨大的进步：每片晶圆的晶体管数量增加了近1000万个（自1975年摩尔定律提出以来），处理器速度提高了10万倍，每片晶圆的成本降低了45%以上可比绩效年。摩尔定律也为行业提供了某种程度上的指导性创新途径，为竞争前研究财团的努力及其制定长期行业路线图提供了方向。然而，尽管有些人认为摩尔定律是理所当然的，但一项研究发现，如今实现摩尔定律所需的研究人员人数是20世纪70年代初所需人数的18倍多。

　　这说明了一个关键点：全球半导体行业的创新并不像“天赐甘露”那样到来，而是相当可观的投资的结果，从研发过程本身开始，也延伸到建造和运营现代半导体工厂所需的成本。英特尔于2020年7月宣布，它在开发芯片制造技术的下一个重大进展方面至少落后了一年，也就是说，从10nm技术发展到7nm技术（它甚至可能不得不依赖竞争对手的制造设施进行某些生产），作为一个鲜明的提醒，半导体的创新并不容易，也不便宜，也不可靠。事实上，让摩尔定律继续运行并不是一件十拿一稳的事情;相反，这是来自许多国家的行业参与者在过去几十年里投入数千亿美元的结果（政府对基础研究和应用研究的投资也起到了补充作用）。

　　事实上，全球半导体行业正与生物制药竞争成为世界上研发最密集的行业。例如，在“2019年欧盟工业研发投资排行榜”中排名前13位的半导体公司，研发投资占销售额的18.4%，超过生物制药行业。

　　在2019年“欧盟工业研发投资记分牌”排名前13位的半导体公司中，有6家来自美国，研发密集程度排名前三的公司是高通、中国联发科和美国AMD。在实际投资方面，三星以148亿欧元（约176亿美元）居首，华为以127亿欧元（150亿美元）紧随其后，英特尔以118亿欧元（137亿美元）紧随其后，但值得注意的是，在这三家公司中，英特尔是唯一一家业务完全与半导体相关的公司。2020年版的报告包含的企业级数据较少，但报告发现，华为已成为全球第三大研发投资者，仅在过去五年中，华为的研发水平就增长了225%（去年增长了31.2%），而在全球前十大研发投资者中，三星排名第四，英特尔排名第八。

　　该行业也是高度资本密集的行业;2019年，美国半导体行业的全球总资本支出（CapEx）总计319亿美元，使该行业的资本支出占销售的12.5%，仅次于美国的替代能源部门（尽管这可能是因为他们计算了安装的终端使用客户设备）。

　　就全球资本投资而言，2019年，总部设在韩国的企业在该领域的投资占全球资本支出的31%，其次是美国公司的28%，中国公司的17%，中国公司的10%，日本公司的5%，欧洲公司的4%。同样，主要国家（地区）和公司之间存在着集中度：例如，2014年，只有三家公司（三星、英特尔和台积电）占全球半导体工厂所有支出的60%。

　　全球半导体行业的研发和资本必须如此密集，因为半导体行业的创新需要越来越复杂的芯片设计，而且规模越来越小，特别是如果该行业要维持摩尔定律（Moore ‘s Law）的话。虽然在上个十年之初，有些人认为28纳米阈值预示着摩尔定律的极限，但在过去十年中，在EUV光刻、蚀刻和薄膜沉积等材料工程上的突破已经将当前的工业前沿带到了5纳米，而要达到3纳米、2纳米甚至1纳米大小的集成电路所需的工艺也相当清晰可见。

　　然而，开发一个新的半导体设计或建立一个新的半导体工厂所需的专业知识、资本和规模是非常高的，而且在不断增加。例如，将芯片设计从10纳米级提高到7纳米级的成本增加了1亿多美元，从7纳米级提高到5纳米级的成本可能会再次增加近一倍，从3亿美元增加到近5.5亿美元。

　　这还只是设计芯片的成本;实际上，为生产这些越来越小的芯片而建造的晶圆厂也在不断增加。2019年，台积电宣布将在亚利桑那州建造一座5纳米晶圆厂，耗资120亿美元;2017年，该公司曾宣布计划在建造一座3纳米晶圆厂，预计成本为200亿美元。总的来说，截至2020年，建造一座14-16纳米晶圆厂的平均成本估计为130亿美元;10nm晶圆厂150亿美元;7纳米晶厂180亿美元;以及价值200亿美元的5纳米晶厂。

　　这反映了该行业竞争成本的不断上升。20年前，近30家公司在技术前沿制造集成电路，而今天只有5家公司这样做（英特尔、三星、台积电、美光和海力士）。除了建造晶圆厂的成本之。