半导体设计ip是什么意思-半导体产业链回顾（上）

无论在当前数字经济时代，还是第四次工业革命背景下，半导体作为硬件核心基础的重要性不言而喻。

全球半导体市场规模从1976年的约29亿美元增长到2022年的6017亿美元，增长超过200倍，年均复合增长率达12.2%，远高于年均增长率同期全球GDP增速约为3.1%。 速度级别。

一、半导体产业国际分工及市场现状

1.1. 半导体产业国际分工

目前，全球半导体产业链已形成以欧美为主的设计链，其中美日欧是制造设备的主要供应商，材料端则以美日韩为主。以韩国为核心供应商，最后投向台湾和中国大陆。 在最终商品消费链中，中国扮演着核心制造的角色。

1.2. 半导体公司根据集成度和商业模式分为四种类型：

集成器件制造商 (IDM)、无晶圆厂设计公司 (Fabless)、晶圆制造商（代工厂）以及外包组装和测试公司 (OSAT)。

随着集成电路技术和产品变革的加速，IDM工厂开始发展Fab-lite模式，即轻晶圆厂模式，为了降低制造成本，获得更高的经济回报，将一些成熟工艺的制造外包给辅助厂商Foundry，留下部分制造工序，所以这种方式也称为混合模式。

IDM是指能够自行设计、生产的芯片制造商，如Intel、ST、三星等。

Fabless是指只从事芯片设计和销售，不从事生产的公司。 此类公司被称为“无晶圆厂公司”。 手机厂商中，华为、苹果、小米，还有高通、联发科、AMD都属于这一类型。 。

Foundry是根据设计厂商输出的电路设计布局要求，完成硅芯片上各元件的制造和电路互连。 他们拥有晶圆制造厂，但不从事IC设计，成为专业晶圆代工厂，如台积电（TSMC）、联电（联华）、国内中芯国际（SMIC）等。

OSAT公司根据产品型号和功能需求对制造出来的晶圆进行加工，获得独立的芯片。 此类公司包括Amkor、日月光、国内长电科技等。

根据BCG和SIA的联合报告，IDM目前约占全球半导体销售额的70%。 无晶圆厂占半导体总销售额的近 30%。

1.3. 全球半导体市场现状：

从地区来看，中国大陆需求端份额最高，美国企业供给端份额最高。

（1）需求端：2021年，亚太地区将占全球半导体销售额的60%以上半导体设计ip是什么意思吉祥物，中国大陆市场将成为全球最大的半导体产品消费国，销售额达1877亿美元。

据WSTS统计，1999年，美洲、欧洲、日本、亚太地区（不含日本）占全球半导体产品销售额的比例分别为32%、21%、22%和25%。 美洲是主要市场。 此后，亚太市场半导体销量迅速增长。 1999年至2021年，复合年增长率达到10.6%，比美国市场的4.4%高出约6.2%。 其市场份额不断增加，逐渐超过其他地区的总和。 62%。 据SIA统计，2021年美洲、欧洲、日本、其他亚太地区和中国大陆的市场份额将分别为21%、9%、8%、27%和35%。

（2）供给端：美国占据全球半导体市场供给端的近一半。

1983年，美国制造商占全球半导体销售市场的50%以上。 但随后几年，日本半导体企业在激烈的竞争中逐渐崛起，向美国倾销大量半导体产品，叠加1985年至1986年的行业衰退，美国半导体企业的全球供应份额下降至1988年左右出现低点，共下降约19个百分点，日本实现反超，占据全球半导体产业领先地位。

1988年后，美国半导体产业开始反弹，日本半导体产业则受《日美半导体协定》影响，市场份额逐渐下降。 到1997年，美国半导体行业以超过50%的供应份额重新回到全球领先地位，并一直保持至今。

二、半导体产业链简介

2.1. 半导体产业链：

包括中游设计、制造、封装测试三大核心环节，以及上游基础技术研发、半导体装备、半导体材料三大支撑环节，以及下游多种应用领域。

下游应用广泛，各类消费电子、计算机、通信、汽车、工业、医疗、AI、区块链、物联网、航空航天等应用领域，半导体已成为信息技术产业和数字经济的基石。

2.2. 从价值分布来看，呈现出“设计>晶圆制造>设备>封测>材料”的特点。 设计占比59%，其中EDA工具及IP授权业务占比3%，逻辑IC占比30%，以Fabless模式厂商为主，存储IC占比9%，IDM模式厂商为主主要的，DAO占17%； 晶圆制造占比19%； 设备占比12%； 材料占比5%； 封装测试占6%。

（DAO 代表离散、模拟、光电和传感器。）

而我国目前在半导体方面的优势是6%。 看到这里，你就可以明白，别人显然很容易卡住你。

2.3. 从产品分类来看，集成电路占半导体产品销售额的80%以上，是半导体的核心。

根据WSTS，半导体按照结构和功能分为四类：集成电路（简称IC或Chip）、分立器件、光电器件和传感器。

2021年，集成电路产品销售额约为4630亿美元，占半导体市场的83%。 光电器件销售额约434亿美元，占比8%； 分立器件销售额约为303亿美元，占比6%； 传感器产品销售额约为191亿美元，占比3%。

集成电路产品中，逻辑电路销售额1548亿美元，占比30.8%； 存储电路销售额为1538亿美元，占比27.7%； 模拟电路销售额为741亿美元，占半导体销售额的13.3%； 微处理器销量以MCU为代表的微处理器产品份额自1999年以来一直呈下降趋势，从34.6%下降到2021年的14.4%； 以CPU、GPU等通用芯片为代表的逻辑电路产品份额从1999年的15.5%上升到2021年的27.9%，呈现上升趋势。 主要原因是近二十年来工业、通信领域嵌入式系统中使用的MCU增速并不高，而个人电脑的普及和智能手机的出现极大地刺激了通用的需求。 – 专用逻辑芯片。

2.4. 在制造工艺方面，从长远来看，能够控制10纳米以下先进制造工艺的国家将获得核心竞争力。

根据BCG和SIA的联合报告，10nm以下的比例仅为2%半导体设计ip是什么意思，尤其是最先进的逻辑芯片（如Intel和AMD CPU）已经进入5nm“领先节点”，并将很快形成大规模3nm规模量产。 对于分立器件、光电、传感器等领域的应用，即使是传统的180nm工艺（占产量的19%）仍然可以满足要求。 存储芯片制造工艺主要集中在10-22nm和28-45nm区域。

2.5. 全球半导体产业价值链主要产销地区现状及现状

2.5.1. 美国、日本、韩国、中国台湾等发达国家或地区在全球半导体产业价值链中的占比高于消费。 2021年，美国将占半导体产业整体价值链的35%左右，高于25%的消费比例。 韩国价值链占比约16%，消费仅占2%。 日本贡献了全球半导体产业价值的13%，消费占比约6%。 中国台湾约占工业价值链的10%，但消耗量仅约1%。

2.5.2. 在欧洲和中国大陆，价值链的比重低于消费。 2021年，欧洲将占半导体价值链的10%左右，消费占比20%左右。 中国大陆将占价值链约11%，但消费占比将高达24%。

2.5.3. 半导体设计和设备是研发密集型环节。 参与厂商需要不断投入研发经费来开发新技术、推出新产品，以保持自身的竞争力。

关于地域特色：

1）美国和欧洲在设计和装备上占据绝对主导地位；

2）美国在EDA和IP核领域占72%，在逻辑芯片设计领域占67%，在芯片设计领域占近50%，在设备领域占42%左右;

3）韩国在存储芯片领域产值占比58%，超过美国的28%；

4）除美国外，日本约占设备领域的27%，超过欧洲的21%。

2.5.4. 半导体材料和晶圆制造是资本支出密集型环节。 下游需求的不断增长给行业带来了增量的产能需求。 对于晶圆材料和晶圆制造企业来说，通过增长资本支出将公司产能提高到更高水平，从而带动未来营收和利润增长非常重要。 对于以台积电为龙头的晶圆代工龙头来说，保持资本支出增长的能力本身就是公司的护城河之一。 从地区特征来看，中国台湾、中国、日本、韩国已经取代欧美占据主导地位。 材料方面，中国大陆和台湾地区分别占19%和23%，韩国和日本分别占17%和14%。 在晶圆制造方面，中国大陆和台湾地区分别占21%和19%，韩国和日本分别占17%和16%。

2.5.5。 封装和测试是资本支出和劳动密集型环节。 封装测试过程的参与者包括IDM厂商的封装测试车间或工厂，以及专业封装测试代工厂（OSAT）。 封装测试环节通常技术含量较低，劳动力需求较高。 经过几十年的发展，中国大陆逐渐形成了以长电科技、通富微电子、华天科技等OSAT厂商为主导的产业格局。 2021年，中国大陆将占全球半导体封测制程产值的38%左右，台湾地区（以日月光为代表）将占19%左右。

3、中国半导体产业链的短板及突破点

3.1. 当前中国半导体产业面临的困难

3.2. 中国半导体国产化率

3.2.1. 中国半导体设计本土化率

EDA和IP行业竞争格局高度集中，主要被美国公司垄断。 国内EDA及IP

自给率分别约为10%和5%。 个人电脑CPU/GPU国产化率不足1%，高性能逻辑芯片短板严重制约。 FPGA、DSP芯片国产化率不足5%，智能终端基带芯片海外持续打压，国产化率不足10%。 存储设备中DRAM和NAND的国产化率仅为1%和2%左右。 芯片设计环节依然是未来需要突破的最核心短板方向。

3.2.2. 中国半导体设备国产化率

半导体设备国产化率大致分为三个梯队。 中商产业研究院数据显示，第一梯队大部分已实现国产化，主要是除胶设备，国产化率在50%以上；

第二梯队技术取得突破，可与国外厂商竞争，国产化率快速提高，主要包括单品炉、清洗设备、刻蚀设备、PVD/CVD设备、氧化扩散设备、CMP设备、机台选型等，国产化率在10-20%左右；

第三梯队尚未打破行业壁垒，国产化处于起步阶段，主要包括光刻设备、离子注入设备、测量设备、涂胶和显影设备等，国产化率大多在个位数。

3.2.3. 中国半导体材料国产化率

目前，我国半导体材料整体国产化率仍然较低。 尽管近年来中低端自给率大幅提升，但中高端领域国产化进程受到技术积累的限制。 据院、公司公布的数据显示表情包设计，硅片、电子气体引线框架等国产化率超过30%，湿法电子化学品、CMP、靶材等国产化率超过20%，而光刻胶、掩模版、封装等国产化率超过20%。基材等均低于10% 有待不断改进。

3.2.4 中国半导体晶圆制造国产化率

中国台湾目前拥有全球排名前5的晶​​圆厂中的2家，产能占全球总产能的20%。 尤其是在10nm以下的先进逻辑芯片领域，中国台湾占据92%，韩国占据剩下的8%。 中国未来在先进制造工艺尤其是10nm以下国产化方面的突破，将是整个半导体产业进步的核心支柱。

本文先介绍到这里，下一篇将详细介绍半导体产业链上中下游以及国内主要半导体上市公司的规模和竞争状况。