中国芯片，蓄势待发

贝恩公司编辑

半导体芯片是数字经济的核心，是现代化产业发展的基石。

半导体产品涉及的技术十分精细复杂。价值链主要包括设计、制造、封装环节，上游设备、材料、设计软件等也不可或缺（图1）。

图1： 半导体价值链主要包括设计、制造、封装环节; 上游设备、材料、生产工具也不可或缺

注：1. 研发是价值链上的一大重要环节，但由于无法实现量化，在下文中不作详细展开;资料来源： 案头研究

整体上，中国在半导体的设计和制造链条中起步较晚，积累相对薄弱。

值得一提的是，在部分芯片的设计，以及封测环节，中国代表性企业正在加码追赶，并且取得了一定的成效。

在国家政策加码和国产化提速的双重因素下，半导体融资数量大幅上涨，从2018年的263起到2021年的498起。在这个过程中，B轮及以后的融资比重增加，投资市场随半导体企业的成长一同成熟。

在承上启下的关键阶段，随着半导体相关的产业支持政策频频出台，和下游的广大市场需求，将促进中国半导体企业迎来新一轮发展。

参与全价值链

在洞察全球半导体的概况后，我们将聚焦中国在半导体的价值链各个环节的参与情况，包括当前面临的挑战和机会、不同环节的市场地位以及主要玩家。

我们发现，中国厂商在通讯芯片、模拟芯片与OSD设计、成熟制程制造与封测环节获得了较多的营收（仅指与半导体有关的收入）。

2020年，全球范围内，主要的中国大陆半导体企业（中国大陆企业是指在各细分市场有公开信息的主要企业）在封装和测试环节的市场占比约17%，头部企业如长电科技、通富微。

此外，成熟制程制造同样创造了较多的营收，中国厂商在全球市场中的占比约为11%，代表企业有中芯国际。

最后，在通讯芯片和模拟芯片设计方面，中国厂商的全球市场份额都在10%左右，代表企业有海思、韦尔等。

○前端设备

中国厂商在前端设备市场处于起步阶段，市场份额普遍较低。Gartner和相关公司招股说明书显示，2020年，全球晶圆设备市场总规模达到了4200亿元。

其中，中国大陆企业（包括上海微电子装备集团、芯源微、北方华创等）在沉积、刻蚀设备上与全球领先企业差距较小，开始获取份额，有望在5-10年內赶超世界领先水平;而光刻、离子注入、测量等仪器则还有较大差距，在较长时间内应用场景限制在非关键生产步骤，或非先进制程。

○原材料

2018年以来，中国半导体材料企业持续扩充自身产能，相关产品也在加速推进：中国大陆企业（包括硅产业集团、立昂微等）在硅片、气体材料中逐步获取市场份额。

硅片是半导体制造的核心原材料，2018-2020年，中国大陆的硅片市场规模从约30亿元稳步上升至42亿元左右，年均复合增长率为16%，硅片赛道的领先企业有中环股份、江丰电子等。

从芯片生产到器件封装，几乎每一个步骤都离不开气体材料，因此，在所有原材料中，气体材料的市场需求仅次于硅片。在国内半导体市场蓬勃发展的背景下，2018-2020年，中国大陆气体材料的年均复合增长率达到了20%，增速约是全球市场的3倍，后者为7%。

○ EDA/IP

由于中国起步较晚，所以，EDA/IP方面的技术能力和人才短缺，市场占有有限。

我们通过案头研究后发现，2020年，中国大陆企业（包括华大九天、概伦电子等）EDA/IP在全球市场中的占比仅为2%。类似的情况也出现在逻辑芯片和射频EDA工具等子行业，预计需要10-20年实现追赶。

这背后需要长时间与晶圆制造厂（Foundry）联动的设计数据库积累，以及相关人才投入，才能逐步提升产品竞争力。

○ 设计环节

IC设计和IDM方面，Gartner半导体市场份额分布情况指出，中国在通讯芯片和模拟芯片设计中已获取一定的市场份额，然而，其他细分领域，诸如存储芯片、其他逻辑等市场占有非常有限。

其中，云计算厂商（阿里，腾讯，Baidu等）对于计算和存储芯片有着巨量的需求，从定制化性能、成本控制等目的出发，云计算厂商积极参与到芯片设计是大势所趋，已成为一股不可忽视的力量。

○ 代工环节

McClean报告表明，当前，中国厂商在成熟制程代工市场已经建立了一定的市场份额。

2019年，中芯国际实现14纳米FinFET量产。中国厂商除了扩大成熟制程产能，如中芯国际在内的部分厂商仍致力于在先进制程领域实现突破。展望未来，中国厂商依然需要巩固成熟制程的市场份额并稳定主要收入来源。

○封测环节

2018年以来，中国厂商在封测环节增长迅速，在全球范围内呈现出一定的竞争优势。

基于Gartner报告中的全球规模数据，2020年，中国大陆企业在全球封测市场中的总份额达到了17%，其中，封装环节占比为19%，测试环节为9%。

未来，国内封测企业持续发展的同时，需要紧跟全球行业发展的趋势，例如与上游晶圆代工厂在先进封装上的紧密合作。

步入快车道

在芯片设计环节，中国企业正加速步入快车道。

纵观主要的芯片类别，中国厂商在存储芯片、模拟芯片已建立起了一定的竞争力;CPU/GPU/ASIC处于快速起步阶段，面临一些供应链及生态风险。

○存储芯片

从内部结构看，主要包括NAND（闪存芯片）和DRAM（内存），前者用于SSD固态硬盘和手机，后者用于PC，这两种芯片的主要厂商均已实现量产。

技术能力方面，NAND在追赶全球领先水平，DRAM与全球领先水平尚有差距，正在迅速追赶中。性能方面，NAND性能与全球接近，DRAM仍有一定的差距。

今后，随着中国主要厂商的产能逐步放量，预计在存储芯片的市场地位还会上升，满足国内存储需求。

除了主流的NAND的DRAM，利基市场的NOR Flash由于设计和制程门槛较低（专利已放开，主流制程65nm）也吸引了众多国内公司进行探索。

○模拟芯片

广泛应用于消费电子、汽车及工业电子。技术能力方面，众多厂商已实现商用，大多数厂商聚焦于生产细分品类产品，所以中国市场提供的产品种类较少，但是，已经进入量产的细分产品的性能接近全球水平。

模拟芯片主要使用28nm以上的制程，今后，在价格低、服务灵活的优势下，国产模拟芯片若持续开展功能性创新，预计将满足国内庞大的市场需求。

○CPU（中央处理器）

CPU是电子计算机的主要配件之一，常用于服务器和PC。Gartner 2020全球半导体终端市场份额显示，2020年，全球CPU市场规模约5000亿元，中国芯片设计公司营收总占比为7%。

技术能力方面，多家中国厂商已经推出了服务器、桌面CPU等产品，并应用于政务、高性能计算、工控等商用场景。但整体国内厂商在稳定性，兼容性方面仍在追赶中。CPU生态依赖X86和ARM架构，且对于先进制成的追求较高，因此，中国厂商面临很大的供应链挑战（包括上游EDA/IP设计工具，下游代工厂的先进制成服务，以及终端软件的适配）。

今后，随着国产CPU厂商的产品生态趋于完善，中国厂商有望逐步小幅度提升市场占有率。

○GPU（显示芯片）

包括图显GPU和计算GPU。技术能力方面，少数厂商实现量产，仅有一款产品达到最先進的7nm制程，并且仍处于初步商用阶段。

GPU先进制程供应链面临一定的挑战，自建生态尚未大规模建立，依赖英伟达CUDA软件生态。我们观察到，新成立的数家GPU公司拥有强大的技术团队，有助于加速国内GPU发展。

○ AI/ML ASIC

主要运用于服务器，分为AI训练和AI推理。2020年，中国AI训练芯片市场规模约46亿元，AI推理约25亿元。

技术能力方面，多家中国厂商完成量产，实现商用，其中，最先进的产品达到了7nm，少数玩家在AI训练、推理芯片领域的性能接近了全球领先水平。和GPU的情况类似，AI/ML ASIC依赖先进制程，但是，生态体系以自建为主，对于外部的依赖较少。

在强大的资金、技术能力的支持下，大型云计算服务商（CSP）正积极参与ASIC产品研发和应用，我们建议，云计算服务商需要明确自身定制化要求，从而提升在自研芯片领域的投资效率。

从下游应用领域来看，在中国，消费电子与汽车电子是大部分芯片厂商的发力方向。

展望未来，我们预测，2020-2025年，两大市场将保持约15%-20%的高速增长态势。

当前，中国半导体投资市场逐步转向中后期项目，设计仍是主要投资环节，包括计算芯片、汽车半导体等（图2）。

图2： 中国半导体投资市场逐步走向中后期项目; 设计仍是主要投资环节，包括计算芯片、汽车半导体等

注：1. 其他包括Pre-IPO 轮、战略融资和（ 非） 控制权收购;2. 天使轮包括种子轮。资料来源：CV source ;云岫资本： 创道硬科技研究院;案头研究

在总投资规模中，投向设计的比例约70%，位列所有细分赛道首位。在建立本土半导体产业链的政策影响下，上游材料与设备吸引了新的投资热点，从2019年的13%快速提升至2020年的19%。

在设计环节中，得益于下游广阔的应用增长和国产替代，以及电动车的放量和智能化、网联化趋势，计算芯片（主要包括GPU、ASIC）及汽车半导体成为投资热点。

本文节选自贝恩公司发布的《中国半导体白皮书》， 编辑中略有改动，经授权刊载。