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半导体产业的发展复盘与方向探索

——爱建电子深度报告

核心内容概览

• 全球半导体市场：2024年全球半导体市场规模达6591亿美元，预计2025年将增长至7893亿美元。其中，集成电路占比最高，达73.9%；人工智能芯片增速最快，达49.3%。
• 中国半导体市场：2024年中国半导体市场规模达1769亿美元，预计2025年将增长至2067亿美元。集成电路是主要产品，占比78.7%；人工智能芯片增速最快，达48.3%。
• 半导体产业链：上游包括EDA/IP、设备、材料；中游包括设计、制造、封测；下游涵盖封装和测试。
• 未来发展方向：第三代半导体材料、算力芯片、射频通信芯片、高宽带存储（HBM）是未来核心方向。
• 投资建议：看好国产半导体产业链的发展，尤其在“卡脖子”环节的核心技术突破。
• 风险提示：国际贸易摩擦、技术升级不及预期、下游需求不及预期。

主要观点

全球半导体发展复盘

1. 四大发展阶段：

   • 1986-1999年：个人PC普及、互联网萌芽、亚太代工产能释放。
   • 2000-2010年：网络通讯、消费电子带动产业增长。
   • 2010-2020年：智能手机与通信技术推动芯片需求。
   • 2023年至今：AI技术与数据中心推动产业进入新阶段。

2. 产业转移路径：美国→日本→韩国及中国台湾→中国大陆，中国半导体发展以自主战略为核心。

3. 中美贸易战影响：2018年后，半导体成为核心争端领域，美国多次升级管制措施，影响中国半导体发展。

中国半导体市场分析

1. 市场规模：2024年中国半导体市场规模达1769亿美元，预计2025年将增长至2067亿美元。
2. 市场份额：2023年中国半导体市场份额前十大企业以美国、韩国、中国台湾、欧洲为主，中国大陆企业尚未进入头部行列。
3. 政策支持：中国通过“大基金”三次投入（2014年、2019年、2024年），推动半导体产业链发展。

半导体产业链结构

1. 上游：EDA/IP、半导体设备、半导体材料。

   • EDA/IP：Synopsys、Cadence、SiemensEDA等海外企业主导，华大九天等国内企业逐步突破。
   • 设备：光刻、刻蚀、薄膜沉积、检测、清洗等，ASML、LAMResearch等海外企业占据主导地位，中微公司、北方华创等国内企业实现技术突破。
   • 材料：硅片、光刻胶、电子特气、掩膜版等，海外企业仍占主导地位，但国内企业正加快布局。

2. 中游：半导体设计、晶圆制造、封测。

   • Fabless：NVIDIA、Qualcomm等企业主导，国内企业如华为、寒武纪等也在积极布局。
   • Foundry：TSMC、SMIC等企业主导，国内企业如中芯国际、华虹集团等也在推进技术。
   • OSAT：安靠、日月光等企业主导，国内企业如长电科技、华天科技等逐步发展。

3. 下游：封装与测试。

   • 封装：包括传统封装与先进封装（如CoWoS）。
   • 测试：包括晶圆测试与封装测试，国内企业如中科飞测、盛美上海等在逐步追赶。

关键信息

半导体未来发展方向

1. 第三代半导体材料：碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）在新能源汽车、5G基站等高压高频场景应用广泛。
2. 算力芯片：GPU在AI训练中具有高灵活性，ASIC在数据中心和边缘计算中因定制化高效优势占比持续提升。
3. 射频通信芯片：依托射频前端模组升级，支持多场景通信需求，国产厂商持续追赶国际龙头。
4. 高宽带存储（HBM）：成为AI服务器标配，技术不断迭代，HBM3E、DDR5等先进存储技术加速发展。

投资建议

• 国产半导体产业链在国家政策和国际局势的双重推动下，正在从下游的制造封测向上游的核心设备、材料和软件持续突破。
• 建议关注第三代半导体材料、算力芯片、射频通信芯片与高宽带存储等领域的投资机会。

风险提示

• 国际贸易摩擦加剧：可能影响半导体设备与技术的进口。
• 技术升级不及预期：可能制约行业发展速度。
• 下游需求不及预期：可能影响半导体产业增长。

图表目录（摘要）

• 图表1：2023年全球半导体应用占比
• 图表2：2025年全球半导体应用占比
• 图表3：全球半导体及细分领域市场规模
• 图表4：2023年全球半导体市场份额
• 图表5：中国半导体及细分领域市场规模
• 图表6：2023年中国半导体市场份额
• 图表7：全球半导体发展里程碑事件
• 图表8：个人PC普及对半导体产业的影响
• 图表9：美国使用互联网的人口比例
• 图表10：数码相机、PC出货量
• 图表11：中国智能手机市场占有率
• 图表12：中国智能手机2G/3G/4G出货量
• 图表13：2021-2026全球八大云厂商资本开支
• 图表14：国内外云服务厂商布局服务器
• 图表15：全球服务器市场规模（按服务器类别）
• 图表16：全球半导体三次产业转移
• 图表17：《国家集成电路产业发展推进纲要》目标
• 图表18：《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》目标
• 图表19：国家集成电路大基金投资情况
• 图表20：基金一期、二期投资分布
• 图表21：2018年后半导体相关事件
• 图表22：半导体制造产业链
• 图表23：EDA位于产业链上游
• 图表24：国外EDA发展史
• 图表25：中国EDA发展史
• 图表26：全球EDA市场规模及同比
• 图表27：2024年全球EDA市场主要厂商占有率
• 图表28：中国EDA市场规模及同比
• 图表29：2024年中国EDA市场主要厂商占有率
• 图表30：EDA行业各板块构成
• 图表31：全球EDA和半导体市场增速对比
• 图表32：国内外EDA企业收入增速对比
• 图表33：国内外EDA厂商进展
• 图表34：半导体IP分类
• 图表35：传统设计模式与IP授权对比
• 图表36：不同工艺节点芯片设计成本
• 图表37：不同工艺节点芯片集成IP数量
• 图表38：全球半导体IP市场规模
• 图表39：2024年全球半导体IP市场份额
• 图表40：半导体IP核心厂商
• 图表41：全球半导体设备市场规模及同比
• 图表42：2024年全球半导体设备支出（分地区）
• 图表43：2024年中国半导体材料和设备的海外进口金额
• 图表44：2024年中国半导体设备的海外进口金额同比增速
• 图表45：光刻机示意图
• 图表46：光刻工艺流程
• 图表47：通用光学光刻工艺步骤简化框图
• 图表48：光学光刻方法演变
• 图表49：光刻机的发展历程
• 图表50：全球光刻机市场规模
• 图表51：2024年全球光刻机各设备占比
• 图表52：2024年全球光刻机市场占比
• 图表53：市场主流光刻机产品
• 图表54：刻蚀是半导体制造中的重要过程
• 图表55：湿法刻蚀与干法刻蚀对比
• 图表56：Prime Twin-Star刻蚀设备
• 图表57：主流刻蚀设备分为ICP与CCP
• 图表58：全球刻蚀设备市场规模及同比
• 图表59：2022年全球刻蚀设备市场格局
• 图表60：薄膜沉积设备技术分类
• 图表61：薄膜沉积设备及细分领域市场份额
• 图表62：ALD、PVD和CVD制备性能对比
• 图表63：全球半导体薄膜沉积设备市场
• 图表64：2021年全球半导体薄膜沉积设备市场占有率
• 图表65：国产薄膜沉积企业相关工业
• 图表66：离子注入技术构成
• 图表67：离子注入机用于集成电路掺杂工艺
• 图表68：离子注入设备种类
• 图表69：中国主要晶圆厂扩产计划
• 图表70：离子注入器全球和中国市场规模及同比
• 图表71：2024年全球离子注入设备市场份额
• 图表72：凯世通在离子注入机领域快速突破
• 图表73：北方华创营业收入及同比
• 图表74：北方华创毛利率
• 图表75：北方华创离子注入机产品类别及应用
• 图表76：硅片表面的污染物
• 图表77：随着制程推进需要的清洗步骤
• 图表78：干法清洗、湿法清洗是主要工艺
• 图表79：全球半导体清洗设备市场规模及同比
• 图表80：2023年全球半导体清洗设备市场格局
• 图表81：盛美上海营业收入及同比
• 图表82：盛美上海毛利率
• 图表83：量测与检测是封测重要环节
• 图表84：全球半导体量测和检测市场规模
• 图表85：2022年全球半导体量测和检测市场格局
• 图表86：中科飞测营业收入及同比
• 图表87：2024年中科飞测主营业务构成
• 图表88：中科飞测布局的设备和软件产品种类及市场空间占比
• 图表89：半导体材料分类
• 图表90：全球半导体材料市场规模及同比
• 图表91：半导体材料市场按地区划分
• 图表92：2024年全球半导体材料价值量占比
• 图表93：半导体硅片生产流程
• 图表94：硅片制造工艺直拉法
• 图表95：硅片制造工艺区熔法
• 图表96：硅片演进梳理
• 图表97：2023年全球不同尺寸硅片出货面积占比
• 图表98：全球硅片市场规模及同比
• 图表99：2024年全球硅片市场份额
• 图表100：中国大陆不同尺寸晶圆厂情况

投资机会与风险提示

• 投资机会：

  • 第三代半导体材料
  • 算力芯片（GPU、ASIC）
  • 射频通信芯片
  • 高宽带存储（HBM）

• 风险提示：

  • 国际贸易摩擦加剧
  • 技术升级不及预期
  • 下游需求不及预期