高压开关霍尔传感器芯片行业现状

高压开关霍尔传感器芯片行业现状

中国集成电路制造设备竞争格局集成电路生产设备是集成电路大规模制造的基础，设备制造在集成电路产业中处于举足轻重的地位。集成电路加工工艺繁杂，需要各种不同的设备。等离子刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、热处理成膜设备、涂胶机、晶圆测试设备等。由于集成电路生产设备具备较高的技术壁垒、市场壁垒，目前国产半导体设备国产化率较低，不同环节的关键设备由美国应用材料公司和日本东京电子等企业垄断。而核心设备光刻机被誉为半导体产业皇冠上的明珠。目前世界上能生产高端光刻机的厂商只有一家荷兰的ASML，这是技术路线演化自然选择的结果。AMSL零件外包、专注核心技术研发的战略也使得其具备足够的灵活性，ASML于1995年通过上市获得了充裕的资金，随后大量投入研发和技术性并购。光刻机技术含量极高，加上摩尔定律的作用，芯片升级换代很快，对于设备的精度要求也逐步提高。集成电路行业未来发展趋势延续十三五时期的总体趋势，十四五时期我国集成电路产业发展的外部环境依然严峻，但在一系列政策技术和市场利好环境下将会继续保持快速发展态势，并表现出更为集聚和激烈的竞争态势。新一轮技术革命不断深化，5G、物联网、大数据、云计算、人工智能﹑新基建等步入快速发展阶段，巨大的市场需求为集成电路产业发展带来巨大机会，未来保持高速增长的总体趋势不会发生变化。我国作为全球集成电路产业的重要消费国，2019年我国半导体消费量占全球的53%，我国在全球集成电路产业的消费比重将进一步提高。在总量进一步增长的同时，随着我国经济进入中高速的高质量发展阶段﹐推动战略性新兴产业发展成为未来促进我国高质量发展的根本，我国在集成电路产业尤其是产品应用方面具有显著优势。可以预见，未来我国集成电路产业的高速成长趋势依然不减﹐并成为促进我国经济高质量发展的重要支撑。不可忽视的是，尽管我国集成电路产业市场规模大，但在关键领域和环节的自我保障能力较弱，尤其制造环节以及支撑半导体发展的设备和材料领域短板突出。随着产业界和政府对我国集成电路产业现实认识的不断深化，进一步补足短板成为十四五时期提升我国集成电路国产供应水平的关键。在此背景下，加大对相关领域的支持和社会投资成为发展的必然。未来我国在集成电路材料例如大尺寸硅片﹑光刻胶﹑掩膜版﹑电子气体﹑湿化学品﹑溅射靶材﹑化学机械抛光材料等>，制造设备光刻机﹑刻蚀机﹑镀膜设备、量测设备﹑清洗设备﹑离子注入设备﹑化学机械研磨设备、快速退火设备等，制造环节制造高端逻辑和存储芯片的大型制造企业以及制造特殊设备的中小制造企业）等领域将涌现一大批企业﹐它们将成为未来支撑我国集成电路产业发展的重要载体﹐其中一大批将在利基市场中具有领先地位﹐一部分问题将会得到明显缓解。集成电路产业是高度全球化产业，十四五时期我国集成电路产业要更加主动融入全球供应链和价值链之中，但是﹐我国集成电路产业将面临更加复杂的全球竞争环境。一方面，美国以国家安全﹑保护知识产权﹑平衡贸易赤字等缘由发起贸易战，试图遏制我国在集成电路等高科技产业领域的发展。另一方面，在中美贸易摩擦趋于常态化的基本假设下，集成电路产业全球化分工模式将面临巨大挑战，安全将成为产业链和供应链布局的重要考量因素，主要经济体寻求更广泛的全球布局和回流成为未来一段时期的重要选择。随着一系列支持和促进集成电路产业发展政策的出台﹐加之高质量发展对产业升级的压力，十四五时期集成电路产业的社会投资将快速增长，尤其是将迎来大量新资本和新企业进入的新机遇。截至2020年7月20日，我国共有芯片相关企业4．53万家，仅2020年二季度就新注册企业．0．46万家，同比增长207%，环比增长130%，这一趋势预期在十四五时期将会继续保持。大量资本进入集成电路产业，必然导致产业竞争更加激烈，行业内和跨行业并购将成为十四五时期集成电路产业发展的常态。然而，由于集成电路产业高风险﹑高投资﹑长周期等特征，在大量进入者之后必然面临市场的重新洗牌，表现为企业数量快速增加—行业竞争更加激烈—企业分化—市场出清—领先企业出现—行业集中度上升的趋势，产业集中度将在十四五时期表现出先分散后集中的基本态势。集成电路行业下游需求持续增长随着下游产品功能的日益复杂和应用领域的持续拓展，其性能要求持续提升，为集成电路行业带来新的市场需求。同时，5G技术发展将为电源管理芯片带来广阔的市场空间。此外，以智能手环、TWS耳机为代表的智能可穿戴设备等新兴消费电子产品呈现快速增长，为市场带来了新热点，催生新的市场需求。集成电路行业概况（一）集成电路产业链分析集成电路产业链主要包括上游EDA软件、IP授权、材料和设备等支撑环节，下游汽车、工业、消费等终端应用领域以及集成电路设计、晶圆制造、封装测试三大核心环环节。集成电路设计是将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体的物理版图的过程，也是一个把产品从抽象过程具体化、直至最终物理实现的过程。集成电路设计行业属于技术密集型产业，对技术研发实力要求极高，具有技术门槛高、细分门类多等特点。我国集成电路设计行业呈高速发展态势，产业结构也逐步从附加值相对较低的封装测试领域向附加价值更高的设计领域转型。根据中国半导体行业协会数据，我国集成电路设计行业的销售额从2015年的1，325亿元增长至2021年的4，519亿元，复合增速为22．69%，在产业链各环节中增速最快。同时，集成电路设计行业在产业链中的占比从2015年的36．70%到2021年的43．20%，比重也在不断提升。集成电路制造环节工艺复杂、技术含量高，在产业链中起到关键的支撑性作用。该环节根据电路设计版图，通过光刻、刻蚀、离子注入、退火、扩散、化学气相沉积、物理气相沉积、化学机械研磨、晶圆检测等工艺流程，在半导体硅片上生成电路图形，产出可以实现预期功能的晶圆片。受益于新能源汽车、智能终端制造、新一代移动通信、物联网等下游市场需求强势驱动，我国的集成电路制造业发展速度较快。根据中国半导体行业协会数据，我国集成电路制造业的销售额从2015年的900．80亿元增长至2021年的3，176．30亿元，复合增速为23．37%，产业规模迅速扩大。集成电路封装测试过程包括封装、测试等环节，是集成电路进入终端系统前的最后一道工序，对于保障集成电路工作性能良好、终端设备稳定运行具有重大意义。其中，封装是通过切割、焊线、塑封等工艺，为制造环节产出的晶圆提供物理保护，并使之与外部器件实现电气连接；测试是在晶圆封装后，利用专业设备和工具，对其功能和性能进行测试。国内封测行业起步较早，受益于高速增长的下游市场需求强势带动，集成电路全产业链快速发展，我国封测行业不断突破技术壁垒，国内领先的封测厂商进入国际一流水平。根据中国半导体行业协会数据，我国集成电路封测行业的销售额从2015年的1，384亿元增长至2021年的2，763亿元，复合增速为12．21%，市场规模呈现逐年增长态势。（二）集成电路行业市场规模在汽车电子，消费电子，5G，物联网，人工智能等产业的拉动下，全球半导体销售市场规模稳步上升。根据WSTS数据，全球集成电路产业市场规模由2016年的2，766．98亿美元增长至2021年为4，630．02亿美元，年均复合增长率10．84%，预计2022年全球半导体市场规模将达到5，340．10亿美元。根据中国半导体行业协会数据，中国集成电路市场规模由2016年的4，335．50亿元提升至2021年的10，458．30亿元，年均复合增长率高达19．26%，是全球规模最大、增速最快的集成电路市场，未来仍有广阔的市场增量。从集成电路下游细分领域来看，伴随着技术的进步，汽车、工业等领域将迎来产业变革，进而带动集成电路市场规模增长，其中在汽车电动化、智能化和网联化的趋势下，汽车的单车使用芯片数量更大，汽车领域将成为芯片增长的主要驱动力。（三）集成电路行业未来发展趋势集成电路产业的发展体现了国家的综合科技实力，也奠定了国家信息化建设和数字经济发展的基础。我国集成电路产业起步较晚，在高端芯片领域国内厂商在国际竞争中仍处于劣势。近年来，国家陆续推出《国家集成电路产业发展推进纲要》《中国制造2025》《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》等多项政策，鼓励和支持集成电路产业发展。其中，在《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》中，将集成电路产业国产化提升到国家战略高度，提出在2025年中国芯片自给率要达到70%，同时该政策从财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场应用、国际合作等八个方面推动我国集成电路产业和软件产业实现高质量发展。在国家从顶层设计助力我国前沿领域发展的同时，5G通信、云计算、新能源汽车、智能制造等新兴领域，从下游市场的应用需求自发地为国内集成电路市场带来巨大的增量，为集成电路行业实现进口替代和国产破局带来机遇。中国是最大的电子产品消费和生产市场，下游市场需求旺盛。受益于汽车电子、消费电子、5G、物联网以及人工智能等新技术和新产品的应用，国内集成电路市场规模快速稳定增长。从垂直应用领域来看，伴随着技术的进步，汽车、工业及消费电子领域将迎来行业转型，进而扩大对芯片的总需求量。其中在汽车电动化、智能化、网联化的变革趋势下，汽车将成为拉动芯片行业市场的主要驱动力，为半导体行业带来新的巨大增量空间。根据数据显示，未来四年汽车芯片复合增长率约为8．37%，增速位居第一。中国集成电路行业市场发展迅速我国大陆集成电路产业的虽起步较晚，但经过近20年的飞速发展，我国集成电路产业从无到有，从弱到强，已经在全球集成电路市场占据举足轻重的地位。根据中国半导体行业协会统计数据，2010-2019年中国集成电路产业销售额整体呈增长趋势，从2010年的1440．15亿元增加至2019年的7562．3亿元，这主要受物联网、智能汽车高新能源汽车、智能终端制造、新一代移动通信等下游市场需求驱动。2020年，中国集成电路产业继续保持2位数增长，全年销售额达到了8848亿元，较2019年增长17%。其中，设计业销售额达到3778．4亿元，同比增长23．3%，仍是三业增速最快的产业，占总体行业比重为42．7%;制造业销售额为2560．1亿元，同比增长19．1%，占比为28．9%;封装测试业销售额2509．5亿元，同比增长6．8%，占比为28．4%。磁传感器芯片行业概况（一）磁传感器芯片概况磁传感器芯片是指将磁场、电流、应力应变、温度、光等因素作用下引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以此来检测相应物理量的一种器件，应用于磁传感器以及各类电子控制系统模组中。磁传感器与其他传感器相比，其主要优势为：①磁传感器可以在不接触物体的情况下检测其他参数，减少工作设备之间的摩擦损耗，具有较长的使用寿命；②与光学传感器相比，磁传感器承受灰尘、污垢、油脂、振动和湿气等复杂工况环境的能力更强，具有高可靠性；③磁传感器凭借着较长的使用寿命和高可靠性，与其他工作原理的传感器相比具有较高的产品性价比优势。磁传感器芯片按照技术可划分为霍尔效应（HallEffect）、磁阻效应（xMR）（包括各向异性磁阻效应（AMR）、巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR））。其中，霍尔效应是指当电流通过磁场中的霍尔元件时，磁场会对霍尔元件中的电子产生垂直于电子运动方向的作用力，使得在垂直导体与磁感线方向正负电荷聚集，形成霍尔电压，来探测目标的运动状态变化；磁阻效应是指通以电流的半导体材料的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。霍尔效应技术产品由于具备无触点、功耗小、结构牢固、寿命长等优点，已成为目前市场上最主要的产品，市场份额接近70%。磁阻技术产品具备高精度、高灵敏度、低功耗等特点，主要用于消费电子领域包括电脑硬盘磁盘的控制头、手机的地磁检测以及高精度小体积的电流检测应用。而在汽车电子领域，由于霍尔效应技术产品精度基本满足了汽车电子绝大部分的使用场景，其检测量程、可靠性和抗干扰能力等远强于其他技术路线，而在功耗方面作为车载使用不及消费电子敏感，在成本方面是各种磁传感方案中的最低选择，因此汽车磁传感器芯片产品在目前以及可预见的将来仍然以霍尔效应技术类型为主。根据不同类型功能的需求，磁传感器可分为速度传感器、位置传感器、电流传感器、电子罗盘等。速度传感器主要用于检测速度和方向，通过检测转动的部件产生的磁场强弱变化来测量速度和方向，主要用于汽车领域，包括凸轮轴、曲轴、变速箱和轮速（ABS防抱死制动系统）。位置传感器主要包括线性位置和开关位置类型，其中线性位置传感器主要用于感应线性或旋转运动，且传感器输出电压与外部磁场的强弱通常成线性关系，在汽车电子、工业领域中得到广泛应用；开关位置传感器通过外部磁场的强弱控制输出端的导通或关断，并可以配合速度、方向检测组合成解决方案，覆盖多种应用领域。电流传感器可以通过检测通电电流线周围产生的磁场，进而检测电流量，广泛应用于汽车、工业、消费等领域。电子罗盘是利用地磁场来定北极的一种方法，广泛应用于航空、航天、机器人、航海、车辆自主导航等领域。根据Yole的数据统计，目前，位置传感器（包括线性位置和开关位置等）应用场景最为广泛，在2021年应用规模最大，占磁传感器整体市场规模50%以上，预计未来五年年均复合增长率为9%；速度传感器和电流传感器的市场规模也将随着各类应用场景的增加，在未来五年保持一定增速。（二）磁传感器发展现状及趋势根据Yole的数据及预测，2016年磁传感器全球市场规模为16．40亿美元，2021年为26．00亿美元，预计2027年将达到45．00亿美元，复合年均增长率为9．61%。从下游应用来看，磁传感器主要应用在汽车电子、工业及消费等领域。在汽车电子领域，位置传感器、速度传感器等主要用于动力、车身、座舱、底盘和安全系统，以提升汽车的整体控制能力；在工业领域，基于工业4．0的快速发展，位置传感器和电流传感器等磁传感器被广泛用于智能机械设备中电机的控制优化，提高工业效率；在消费领域，伴随家居家电、可穿戴设备的智能化