半导体产业链解析

半导体产业链解析

一、半导体市场规模

半导体下游应用广泛，与经济发展密切相关。

半导体（semiconductor）指常温下导电性能介于导体与绝缘体

之间的材料，其电阻率随着温度的升高而升高，可用来制作集成电路

与半导体器件。半导体下游应用广泛，涵盖智能手机、PC、汽车电子、

医疗、通信技术、人工智能、物联网、工业电子和军事等各行各业。

从下游需求结构看，计算机（以PC、服务器为主）和通讯产品（以

智能手机为主）构成全球半导体需求的主要需求来源，二者合计占比

接近四分之三。根据ICInsights数据，2020年计算机领域销售额

占半导体下游比重为39.7%,通信领域销售额占比35.0%,其次为消

费电子与汽车电子,分别占比10.3%和7.5虬

图表L半导体行业下游销售结构

■计算机■通信消费电子汽车电子■工业及其他领域

数据来源:ICInsights,东莞证券研究所

电子信息时代半导体销售额与全球经济增长关系愈发密切,在经

济发展中起到重要作用。电子信息时代，半导体在经济发展中扮演愈

发重要的角色,半导体销售情况与全球经济发展密切相关。根据WSTS

与货币基金组织提供的数据，在1987.1999年，全球半导体销售额增

长率与GDP增长率相关系数为0.13,而在2000-2022年二者相关系数

提升至0.46,相关性大幅增强。随着下游PC、服务器、智能手机和

新能汽车等含硅量持续提升，预计未来一段时间半导体销售金额与经

济发展水平的相关程度有望继续提高。

图表2：2000-2022年全球半导体销售额同比增长率、全球GDP

实际增长率

一全埠卑身体精值■明比娟长率(%)全埠80实际增长;0(»

行业销售规模复盘：下游创新驱动行业发展，行业规模在波动中

增长。我们对历年半导体销售情况进行复盘，发现行业市场规模主要

由下游创新决定，下游终端销售情况与企业产能释放共同决定周期波

动，整体呈现出在波动中成长的特点。从2015年至2022年，全球半

导体销售规模从3,352亿美元增长至5,735亿美元，年复合增速为

7.97%,高于同期全球GDP增速。

2015-2018年：智能手机仍处于快速渗透期，受下游智能手机、TWS

等消费类电子需求旺盛的驱动，全球半导体市场蓬勃发展，市场规模

从3,352亿美元增长至4,688亿美元，2015-2018年复合增长率为

11.83%;

2019年：以智能手机为代表的智能终端市场景气度下滑，全球半导

体周期向下，叠加国际贸易摩擦加剧，全球半导体产业市场规模为

4,123亿美元，同比下滑12.05%；

2020—2022年：随着5G终端规模不断扩大、数据中心需求增加，以

及AIoT等智能化场景逐步拓展及汽车电子不断渗透，叠加疫情背景

下对远程办公、居家娱乐等需求增加，全球半导体产业规模上行，2020

年、2021年和2022年全球半导体市场规模分别为4,404亿美元、5,559

亿美元和5,735亿美元，同比分别增长6.82%、26.83%和3.17%。

图表3：2015-2022年全球半导体市场规模

6805.诩丸73830

201920162017201S2019202020212022

一全建华用体市场JRMK亿Kit）一网比（%.右■）

半导体行业分类。

根据世界半导体贸易统计组织（WorldSemiconductorTrade

Statistics,WSTS）将半导体产品细分为四大类：集成电路、分立器

件、光电子器件和传感器。其中，集成电路占据行业规模的八成以上，

其细分领域包括逻辑芯片、存储器、微处理器和模拟芯片等，被广泛

应用于5G通信、计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、物联网

等产业，是绝大多数电子设备的核心组成部分。

据WSTS数据，2022年全球集成电路、分立器件、光学光电子和传感

器市场规模分别为4,799.88亿美元、340.98亿美元。437.77亿美元

和222.62亿美元，在全球半导体行业占比分别为82.7%、5.9%、7.5%

和3.8猊在上述半导体产品分布中，集成电路是技术难度最高、增

速最快的细分产品，是半导体行业最重要的构成部分。

图表4：半导体分类

图表5：半导体细分品类销售额占比(2022年)

38%

■集成电路■分立矗件光学光电子传感IS

图表6：半导体各细分品类2011-2022年市场规模变化

%."・waawwtt%.••<V.卜•・

集成电路：集成电路(integratedcircuit,IC)是一种微型电

子器件或部件,采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、

电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶

片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的

微型结构，也叫做芯片。

根据处理信号类型的不同，集成电路可分为数字芯片和模拟芯片。按

处理信号类型的不同，集成电路可分为数字集成电路和模拟集成电路

两大类，其中数字集成电路用来对离散的数字信号进行算数和逻辑运

算，包括逻辑芯片、存储芯片和微处理器，是一种将元器件和连线集

成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统；模拟集成电路

主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处

理模拟信号的集成电路。根据WSTS数据，2020年逻辑芯片、存储芯

片、微处理器和模拟芯片分别占集成电路市场规模的32.78%、32.52%、

19.29%和15.41%o

图表7：2020年全球集成电路产品构成

■存储芯片■逻辑芯片微处理器模拟芯片

图表8：模拟集成电路和数字集成电路对比

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平均零伸价阶密IL■定初期周.用期低

分立器件：指具有固定单一特性和功能，且在功能上不能再细分的半

导体器件，如二极管、三极管、晶闸管、功率半导体器件（如LDMOS.

IGBT）等。它内部并不集成其他任何的电子元器件，只具有简单的电

压电流转换或控制功能，而不具备电路的系统功能。相比集成电路,

分立器件的体积更大，但在超大功率、半导体照明等场合，分立器件

相比集成电路具有优势。

二、半导体产业结构

半导体产业链情况。从生产流程角度看，半导体生产主要分为设计、

制造和封测三大流程，并需要上游的半导体设备与材料作为支撑。以

集成电路为代表的都不同产品下游应用广泛，下游创新引领的需求增

长是半导体产业快速发展的核心驱动力。

图表15：半导产业链

集成电路设计：指按照既定的功能要求设计出所需要的电路图,

最终的输出结果为掩膜版图。我国的集成电路设计产业发展起点较低,

但依靠着巨大的市场需求和良好的产业政策环境等有利因素，已成为

全球集成电路设计产业的新生力量。从产业规模来看，我国大陆集成

电路设计行业销售规模从2010年的383.0亿元增长至2021年的

4519.0亿元，年复合增长率约为25.15%；而本土产业链的逐步完善，

也为国内初创芯片设计公司提供了晶圆制造支持，叠加产业资金与政

策支持，以及海外人才回流，我国芯片设计公司数量快速增加。据中

国半导体行业协会数据，自2010年以来，我国芯片设计公司数量大

幅提升，2010年仅为582家，2022年增长至3,243家，2010-2022

年年均复合增长率约为15.39%o

图表16：2010-2022年中国芯片设计企业数量增长情况

图表17：我国集成电路设计业销售额及同比增长率

5.0000

4.5000

4.0000

3.5000

3.0000

2.5000

2.0000

1.5000

1.0000

5000

00

■UHISh集成电路设计业（亿元）-—同比（%.右•）

集成电路制造：集成电路制造指将设计好的电路图转移到硅片等

衬底材料上的环节，即将电路所需要的晶体管、二极管、电阻器和电

容器等元件用一定工艺方式制作在一小块硅片、玻璃或陶瓷衬底上,

再用适当的工艺进行互连，然后封装在一个管壳内，使整个电路的体

积大大缩小，引出线和焊接点的数目也大为减少。

从工艺流程看，集成电路制造工艺一般分为前段（FrontEndof

Line,FEOL)和后段(BackEndofLine,BEOL)。前段工艺一般是指

晶体管等器件的制造过程，主要包括隔离、栅结构、源漏、接触孔等

形成工艺。后段工艺主要是指形成能将电信号传输到芯片各个器件的

互连线，主要包括互连线间介质沉积、金属线条形成、引出焊盘

(Contact)制备工艺为分界线。

近年来，受益中芯国际、华虹半导体等本土晶圆代工厂崛起，以及台

积电等晶圆代工龙头企业在中国大陆设厂，我国集成电路制造产业市

场规模实现快速增长。据中国半导体行业协会数据，2010年至2021

年，中国大陆集成电路制造业产业规模从409.0亿元增长至3,176.3

亿元，2010-2021年间复合增长率为20.48机其中，中芯国际年度营

收从84亿元增长至507.57亿元,2011-2022年复合增长率为17.77%o

图表18：中国大陆集成电路制造业销售额及同比增长率

图表19：2011—2022年中芯国际年度营收及同比增长率

■中芯国斥年度储售*（亿元》一同比《、•右•）

行业竞争格局：台积电一家独大，中芯国际、华虹半导体快速崛

起。集成电路制造需要上千个步骤，各环节之间的紧密配合与误差控

制需要大量经验积累，任何一个步骤的误差都可能导致芯片良率大幅

下滑，因此具备极高的技术门槛。除技术外，半导体制造环节也具有

极高的资金要求，建设一座晶圆厂的资本开支需要数十亿甚至上百亿

美元。极高的技术、资金壁垒导致极高的行业集中度，目前行业呈现

台积电一家独大的竞争格局，在制程工艺与市场份额方面保持双重领

先。根据Trendforce数据，22Q4台积电实现营收199.62亿美元，

市场份额高达58.5%,同比提高2.4pct,遥遥领先其他晶圆代工厂商;

内资方面，大陆半导体制造业以中芯国际和华虹半导体为代表，近年

制程技术不断提升，生产规模持续扩大，实现快速崛起。2022年第

四季度，中芯国际与华虹半导体分别实现营收16.21亿美元与8.82

亿美元，分列全球第五、第六位。

图表20：2022年第四季度全球前十大晶圆代工厂营收排名

营业收入（百万美元）市场彳分•

1•名公司名称地(X

22Q422Q3环比变动22Q422Q3

1台兴电中国台内19,M220.163-1.0%ss.队sa.i、

2<Samsung>MH5.391is.m15.St

3G电(11C)中B台，2.166Z479-12.n6.3t

格芯(ClotMl)

4美B230110741.3t6.n

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7力松电中国台利408561-27.Mi.ni.<n

8(Towr)以色列W34271.2%1.2%

9微界先选（VIS）中■台湾305438-30.3%osi.n

10东・离科（DBHItcfc）“国292-12.n0.91

Utt大会计33.53035.168H.n97.<n97.(A

注：力积电进包含晶圆代工营收；华虹集团包含华虹宏力和上海

华力

集成电路封测：受益产业转移，我国IC封测产业增速高于全球平均

水平。封测行业位于半导体生产制造环节的下游，需要大量的设备与

人员投入，属于资本密集型、人员密集型产业。与集成电路其他领域

相比，封测门槛相对较低，是国内半导体产业链中技术成熟度最高、

最容易实现国产替代的领域。过去十余年，在半导体产业转移、人力

资源成本优势、税收优惠等因素促进下，全球集成电路封测产能逐步

向亚太地区转移，我国IC封测业起步较早，凭借劳动力成本优势和

广阔的下游市场承接了大量封测订单转移，因此发展较为迅速，近年

市场规模稳步增长。近年来，全球集成电路封测产业进入稳步发展期,

2014-2021年行业市场规模复合增长率为4.27%,而我国受益于下游

智能手机等终端应用的蓬勃发展，封测产业增速领先全球。据中国半

导体行业协会数据统计，中国集成电路封测业年度销售额从2014年

的1,256亿美元增至2021年的2,763亿美元，2014-2021年符合增

长率约为11.92%,远高于同期全球平均水平，随着下游应用持续发

展以及先进封装工艺不断进步，国内封测行业成长空间广阔。

图表21:2014-2021年全球集成电路封测行业市场规模及同比增长率

全球复成电路出酒行业市场现模（亿美元.左"）

同比（、,右•）

图表22：2014-2021年中国集成电路封测销售额及同比增长率

封测为我国集成电路领域最具竞争力环节，共有四家厂商营收进

入全球前十。目前我国集成电路领域整体国产自给率较低，尤其是在

半导体设备、材料与晶圆制造等环节，与国际领先水平差距较大，而

封测为我国集成电路领域最具国际竞争力的环节。近年来，以长电为

代表的几家国内封测龙头企业通过自主研发和并购重组，在先进封装

领域不断发力，现已具备较强的市场竞争力，有能力参与国际市场竞

争。据芯思想研究院数据，2022,中国大陆有4家企业进入全球封测

厂商前十名，分别为长电科技、通富微电、华天科技和智路封测、全

年营收分列全球第3、第4、第6和第7位。

图表23：2022年全球封测前十强预估排名

2120212022

公司地区2021年2022年年地口

抻名也占率布占率

I1日月无舲般有中B台兽77.24085.48910.68%26.90%a.in

22安.irAM38.«M44.39314.99%11mH.OM

33长电K技JCET30.50233.m10.71%ia«2%10.71%

4S■■■电me中国大■1S.SI230.51929.77%S.51%&5It

S4力HXtt打1中区台湾18.91619.2771.91%a.5M&11，

66华天”技fraxM12,09712.\210.2M4.21、XSSI

77智都MflIMsdtgd中属大砧9J46I0.96H19.9213.IM3.4H%

88京元电子IYEC中7.7888.4转8.4A2.71%2.6M

910敢瘴Chipbond中B台利区2475.515-11.72%2.IM1.7*

109离茂Chi出ns中调用Rft.3215.401-H.5R2.2(n1.71%

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K处M.4«M.4357.71%22.45%22.02%

全球合计287.Hl3IS.3S09g100.00%lOO.CMH

注：智路封测的营收包括UTAC和日月新半导体

我国集成电路市场持续增长，产业结构不断优化。根据中国半导

体行业协会数据，2010-2021年我国集成电路销售额从1,424.0亿元

增长至10,458.3亿元，年复合增长率为19.87%O在率先经历全球产

业转移和多次产业并购后，集成电路封测产业成为我国最具全球竞争

力的半导体细分领域，在20