半导体行业 半导体产业链细分行业梳理

芯片设计:美国领先地位明显，中国上升到第三

知识产权许可和电子设计自动化软件属于小众市场

半导体IP许可属于半导体设计的上游。IP主要分为软IP、固定IP和硬IP。软IP是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的功能块，不涉及具体的电路元件。固定IP是由电路组件实现的功能模块。硬IP提供了设计的最后阶段产品——口罩。

IP授权的出现源于半导体设计行业的分工。设计公司不需要设计芯片的每一个细节，通过购买成熟可靠的ip方案来实现特定的功能。

这种类似积木的开发模式缩短了芯片的开发时间，提高了芯片的性能。2018年，全球半导体知识产权市场的整体市场规模将达到49亿美元。其中ARM是IP领域的绝对领导者，占41%的市场份额。

EDA设计软件包括电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具等。

目前EDA设计软件集中度较高。Synopsys、Cadence和MentorGraphics占EDA设计软件市场份额的95%以上。Synopsys、Cadence等公司将自己的软IP整合到设计软件中，进一步增加了用户粘性，也提高了行业壁垒。

芯片设计在国内发展迅速，未来潜力最大

芯片设计过程大致可以分为四个部分:确定项目需求、系统级设计、逻辑设计和硬件设计。在IC设计行业，少数巨头企业占据领先地位，其中美国IC设计行业处于领先地位。

从营收规模来看，全球十大芯片设计公司总营收达到810亿美元，同比增长12%。其中，博通同比增长15.6%，营收217.54亿美元排名第一；高通同比下降4.4%，继续以164.5亿美元排名第二。

从地域分布来看，2018年美国在全球芯片设计领域的市场份额为59%，居世界第一；台湾市场份额约16%，居世界第二；中国大陆的市场份额为12%，居世界第三。日本和欧洲的半导体公司大多处于IDM模式。

从毛利率和营收规模两个维度来看，国内芯片设计上市公司与世界前十的公司差距还是很大的。

根据爱思莱特2018年的数据，2018年国内半导体设计公司的销售收入约为385亿美元，海思和紫光展锐(均未上市)的总销售额超过100亿美元，占国内市场规模的26%。剩下的1700家半导体设计公司创造了280亿美元的收入。

尽管差距明显，但国内芯片设计行业仍在高速增长。从过去二十年来看，国内半导体设计行业的复合年增长率已经超过40%，2018年的增长率也达到了21.5%。与2007年至2017年全球芯片市场4.4%的增长率相比，中国芯片市场的增长率一直保持在20%以上。

晶圆代工厂:TSMC脱颖而出，三星开始致力于代工厂

2018年，芯片代工行业全球市场规模为627亿美元，同比增长5.72%。国内芯片代工行业市场规模60.16亿美元，同比增长11.69%。预计未来三年国内增速仍将领先世界，市场份额的快速增长表明目前全球集成电路产能正在向大陆转移。

从企业角度来看，TSMC处于绝对领先地位，2018年市场份额为54.39%。三星将代工部门从系统LSI业务部门分离后，统计口径的变化让三星成为第二。格罗方德和联华电子分别排名第三和第四。国内制造商SMIC暂时排名第五。

工艺技术方面，顶尖技术(7nm+10nm)目前占据13%的市场份额，主要用于CPU、GPU等VLSI的制造。主要用于存储器芯片制造的14nm-28nm工艺，市场份额为34%。MCU/MPU、ADI、分立器件、传感器主要使用40nm以上的工艺，占据剩余41%的市场份额。

以移动设备为主的半导体市场更注重降低功耗。移动设备受到电池寿命的限制，因此CPU功耗变得尤为重要。

2011年前后，随着智能手机普及率的快速提高，消费电子的重心开始从PC向移动倾斜。传统PC芯片巨头英特尔在移动领域的停滞也导致其流程开发在过去五年放缓。

TSMC和三星得益于智能手机芯片的大规模出货，在工艺技术方面，它们正在拼命追赶对方。从2011年开始，落后英特尔第一代工艺15年赶超，最终实现17年赶超。

2019年4月，TSMC宣布5纳米工艺准备在2020年大规模生产。三星宣布2021年5nm量产，未来十年(2020-2030)将投入1200亿美元，加强代工和系统LSI的竞争力。

另一方面，之前拥有代工第二和第三市场份额的格罗方德和联华电子宣布暂停10纳米以下工艺的研发。目前只剩下TSMC和三星在顶级进程中竞争。

领先厂商通过提前量产获得订单，分享工厂折旧，然后继续研发下一代工艺，使得落后厂商对先进工艺技术的投入低于预期回报，放弃竞争，从而扩大市场份额，形成壁垒。未来芯片代工领域马太效应会越来越明显。

封测:M&A一体化扩大，长江电子实力位居梯队第一

半导体封装测试技术含量相对较低，是国内企业进入集成电路行业的第一个切入点。国内包装检测企业通过延伸扩张获得了良好的产业竞争力，技术实力和销售规模进入世界第一梯队。

近年来，国内包装检测制造商通过并购的方式进入了实力的显著提升。2018年，长江电子科技、华天科技、同福微电子分别在全球行业排名第三、第六和第七。

在包装检测行业的全球市场中，台湾、中国大陆和美国占据了整个包装检测市场的81%，形成了三方结构。

在芯片制造能力向大陆转移的大趋势下，国内封装测试企业已近水楼台，占据台湾、美国、日本、韩国封装测试企业的份额。

国内企业实现了远超同行的高速增长。预计未来三年，随着中国芯片封装市场的扩大，国内企业的销售规模和技术水平将进一步提高。

半导体材料:日本和欧洲垄断，国内自给率低

半导体材料可以分为制造材料和封装材料。制造材料可分为以下几类:硅片、靶材、CMP抛光材料、光刻胶、高纯试剂、电子专用气体、(光掩模)。

硅片、气体、光掩模和光刻胶占总数的67%以上，其中硅片是半导体材料的核心。

中国的半导体材料在国际分工上多处于低端领域，高端产品市场主要被美国、日本、欧洲、韩国、台湾等少数国际大公司垄断。国内大部分产品自给率较低，基本不到30%，主要依靠进口。

半导体制造设备:制造能力国内转移的趋势有利于国内设备制造商

在2018年全球半导体设备市场的区域分布中，中国市场逐渐上升:从半导体设备销售来看，2014年以来北美半导体设备投资逐年减少，而日本基本保持稳定，整个半导体制造能力转移到了韩台中国大陆。随着mainland China许多晶圆代工厂的建设，mainland China设备市场的增长率将超过全球增长率。

半导体制造工艺复杂，涉及的设备包括硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助检验设备。在制造设备中，光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备是核心设备，分别占晶圆制造工艺的21%、18%和18%左右。

根据各细分设备的市场份额统计数据，CR3在光刻机、PVD、蚀刻机和氧化/扩散设备中的市场份额超过90%。

光刻机是半导体制造设备中最昂贵、最关键的设备，被誉为半导体行业的皇冠上的宝石。每一个芯片在诞生之初都要通过光刻来锻造。光刻决定了半导体电路的精度，也决定了芯片的功耗和性能。

以核心设备光刻机为例，ASML。荷兰公司o是全球最大的半导体光刻机设备和服务提供商，在细分领域占据垄断地位，占据高端光刻机市场75%以上的份额。

半导体设备技术难度高，R&D周期长，投资额高，依赖高级技术人员和高水平的R&D手段，技术门槛非常高。

目前国内厂商与全球领先企业差距较大。除了已经成为全球刻蚀机一线供应商的Microsemiconductor，其他领域在三年内达到世界领先水平的可能性较小。

国内半导体产业政策支持力度很大，但通过产业政策支持获得的进口替代和自我控制，只有经过长期演变才能实现。目前，半导体进口替代是国内资本市场的热门话题，短期估值偏高。建议关注实力较强的目标，有望进一步提高细分领域的市场份额。芯片设计:丁晖科技，紫光国威；铸造厂:SMIC、华虹半导体、TSMC；包装检测领域:长江电子科技，阳光月光；半导体设备方面:北华创。

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