引言：
2018年4月，美國(guó)商務(wù)部發(fā)布公告稱美國(guó)政府將在未來(lái)7年內(nèi)禁止中興通訊向美國(guó)企業(yè)購(gòu)買敏感產(chǎn)品。今年5月，美國(guó)政府將華為列入出口管制的“實(shí)體名單”后，美國(guó)芯片巨頭開(kāi)始對(duì)華為斷供。隨著中興華為事件的發(fā)生，集成電路行業(yè)被推向了全民關(guān)注的高度，中國(guó)缺少高端芯片的現(xiàn)狀也逐步顯露在大眾面前。
據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2018年我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)到6531．4億元，同比增速達(dá)到了20．7％，遠(yuǎn)超世界的平均增速8．09％，說(shuō)明我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展期。
但根據(jù)海關(guān)總署公布的數(shù)據(jù)，2018年中國(guó)集成電路進(jìn)口金額達(dá)到了3120．6億美元，而出口金額僅為846．4億美元，這其中超過(guò)2200多億美元的貿(mào)易逆差也顯示了我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)同時(shí)也處在一個(gè)高度依賴進(jìn)口的產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段。
在集成電路這種技術(shù)壁壘高、資金密集的行業(yè)，中國(guó)芯現(xiàn)在處于什么樣的地位？行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模及國(guó)產(chǎn)化的情況如何？投資人重點(diǎn)關(guān)注行業(yè)內(nèi)的哪些細(xì)分領(lǐng)域？集成電路行業(yè)未來(lái)還值得投資和創(chuàng)業(yè)嗎？根據(jù)這些問(wèn)題，本文將圍繞以下五個(gè)板塊展開(kāi)，深入分析集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀和行業(yè)機(jī)會(huì)，希望給關(guān)注集成電路的投資人和創(chuàng)業(yè)者一些參考，增加對(duì)行業(yè)的理解：
1、中國(guó)芯的崢嶸歲月以及驅(qū)動(dòng)因素；
2、集成電路的產(chǎn)業(yè)鏈、市場(chǎng)格局、國(guó)產(chǎn)替代化程度以及潛在的機(jī)會(huì)；
3、中國(guó)芯的市場(chǎng)規(guī)模；
4、投融資分析；
5、行業(yè)機(jī)會(huì)分析。
正文：
一、中國(guó)芯的崢嶸歲月以及驅(qū)動(dòng)因素
從概念上來(lái)說(shuō)，集成電路著重強(qiáng)調(diào)電路的設(shè)計(jì)和布線，而芯片更側(cè)重于電路的集成、生產(chǎn)和封裝。在本文當(dāng)中，集成電路和芯片是同一個(gè)意思。
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，中國(guó)大陸已經(jīng)建立具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的集成電路產(chǎn)業(yè)。從重大事件節(jié)點(diǎn)上來(lái)看，中國(guó)集成電路的發(fā)展大概經(jīng)過(guò)初步形成→技術(shù)引進(jìn)→中外合資→臺(tái)灣大陸建廠→外資獨(dú)資建廠→國(guó)家戰(zhàn)略等多個(gè)階段，完成了集成電路產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)的歷史性跨越。
我們從需求和供給兩端，以及PEST模型等角度進(jìn)行思考，總結(jié)了集成電路的驅(qū)動(dòng)因素：
1、政策支持：政策層面，為推動(dòng)整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，中國(guó)政府及地方政府近幾年相繼發(fā)布了超過(guò)幾十份的政策文件；
2、資金扶持：2014年9月－2018年5月，國(guó)家大基金一期已投資完畢，共投資1387億元；而地方政府設(shè)立的基金規(guī)模已超3000億元，資金的支持推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；
3、國(guó)產(chǎn)替代加速：設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)實(shí)力加強(qiáng)加速國(guó)產(chǎn)化替代：受半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化向中國(guó)轉(zhuǎn)移的影響，加上有國(guó)家大基金的支持、積極收購(gòu)國(guó)外優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)，實(shí)力將快速加強(qiáng)；
4、新興技術(shù)興起：5G、IoT、AI、云計(jì)算、車聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為集成電路的發(fā)展帶來(lái)增量機(jī)會(huì)。
二、芯片的產(chǎn)業(yè)鏈、市場(chǎng)格局、國(guó)產(chǎn)替代化程度以及潛在的機(jī)會(huì)
從集成電路產(chǎn)業(yè)鏈角度來(lái)看，材料和設(shè)備位于產(chǎn)業(yè)鏈上游，對(duì)集成電路的發(fā)展起著支撐作用，中游為芯片的生產(chǎn)，又可以分為設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)三個(gè)環(huán)節(jié)。下游為芯片各類細(xì)分市場(chǎng)的應(yīng)用，比如手機(jī)、電腦、汽車、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)通訊等。
在鯨準(zhǔn)即將發(fā)布的《2019集成電路行業(yè)研究報(bào)告》中，我們對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的市場(chǎng)規(guī)模、市場(chǎng)格局、國(guó)產(chǎn)替代化程度以及潛在的機(jī)會(huì)等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。本文以行業(yè)的設(shè)備環(huán)節(jié)為例進(jìn)行分析：
根據(jù)SEMI最新統(tǒng)計(jì)跟預(yù)測(cè)：2018年世界半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為645．5億美元，2019年市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為526．9億美元，同比下降18．4％。原因可能為世界政治經(jīng)濟(jì)局勢(shì)不穩(wěn)、貿(mào)易摩擦不斷，對(duì)世界半導(dǎo)體市場(chǎng)沖擊很大。到2020年有所增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模為587．9億美元，同比增長(zhǎng)11．6％。
中國(guó)大陸2018年半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為131．1億美元，預(yù)計(jì)2019年市場(chǎng)規(guī)模為116．9億美元，同比下降10．8％；2020年大幅增長(zhǎng)至145．0億美元，同比增長(zhǎng)24．0％，占世界市場(chǎng)規(guī)模的的24．7％，位居世界第一。
半導(dǎo)體設(shè)備主要包括晶圓制造設(shè)備、封裝設(shè)備、測(cè)試設(shè)備、其他設(shè)備等。制造設(shè)備主要包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和薄膜沉積設(shè)備等，封裝設(shè)備主要包括切片機(jī)、裝片機(jī)、引線縫合機(jī)等。測(cè)試設(shè)備主要包括測(cè)試機(jī)、分選機(jī)、探針臺(tái)。按價(jià)值鏈分布，制造設(shè)備約占半導(dǎo)體設(shè)備的78％，測(cè)試設(shè)備約占10％，封裝設(shè)備約占7％，其他設(shè)備約占5％。
我們?cè)敿?xì)梳理了芯片的生產(chǎn)工序、相對(duì)應(yīng)的設(shè)備以及國(guó)產(chǎn)化替代的難易程度。其中測(cè)試設(shè)備技術(shù)門(mén)檻較低，國(guó)內(nèi)廠商占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額，而制造設(shè)備不論是技術(shù)還是資金壁壘都較高，國(guó)內(nèi)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在特別大的差距。
根據(jù)制造工序，制造設(shè)備包括：長(zhǎng)晶爐、切片機(jī)、化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)、氧化爐、光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、離子注入機(jī)、CVD和PVD等。其中一個(gè)晶圓代工廠中，光刻機(jī)價(jià)值約占制造設(shè)備的30％，刻蝕機(jī)價(jià)值約占25％，薄膜沉積設(shè)備價(jià)值約占25％（包括CVD和PVD）。
需要注意的是，制造設(shè)備，尤其是高端制造設(shè)備是個(gè)高度壟斷的市場(chǎng)。
根據(jù)各細(xì)分設(shè)備市場(chǎng)占有率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在光刻機(jī)、PVD、刻蝕機(jī)設(shè)備領(lǐng)域，前三家設(shè)備商的總市占率都達(dá)80％以上。光刻機(jī)被阿斯麥ASML、尼康Nikon、佳能Canon所壟斷，刻蝕機(jī)被泛林半導(dǎo)體LAM、東京電子TEL、應(yīng)用材料AMAT所壟斷，PVD被應(yīng)用材料AMAT、Evatec、愛(ài)發(fā)科Ulvac壟斷。
而國(guó)產(chǎn)設(shè)備一般用于制造后段，線寬較大的工序。比如CVD設(shè)備（沈陽(yáng)拓荊）一般用于Cu或者Al介質(zhì)層SIO、SIN、TEOS的沉積，刻蝕設(shè)備（中微半導(dǎo)體）一般用于Cu或者Al介質(zhì)層的刻蝕，PVD設(shè)備（北方華創(chuàng)）一般用于Al或者Hard Mask TiN的沉積。國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的曝光機(jī)為上海微電子生產(chǎn)，對(duì)應(yīng)的工藝能力為90nm。
半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備包括測(cè)試機(jī)、探針臺(tái)和分選機(jī)。芯片測(cè)試分為初測(cè)和終測(cè)，在初測(cè)環(huán)節(jié)，測(cè)試機(jī)配合探針臺(tái)完成晶圓測(cè)試，測(cè)試出壞的芯片不進(jìn)行封裝，從而節(jié)省封裝成本；在終測(cè)環(huán)節(jié)，測(cè)試機(jī)配合分選機(jī)完成成品測(cè)試，測(cè)試出壞的芯片不進(jìn)行發(fā)貨，從而提高芯片的良率。
測(cè)試機(jī)屬于定制化的設(shè)備，定制性主要體現(xiàn)在測(cè)試板卡和測(cè)試程序的定制，每一款待測(cè)芯片都有自己特定的測(cè)試程序。一般是由設(shè)計(jì)廠商來(lái)確定。探針臺(tái)和分選機(jī)則是相對(duì)通用的設(shè)備。探針臺(tái)一般是由晶圓代工廠確定，分選機(jī)一般是由封測(cè)廠商確定。
測(cè)試設(shè)備中，測(cè)試機(jī)市場(chǎng)份額最大，各類測(cè)試機(jī)加總約占測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)空間的65％左右。其中，數(shù)字（Soc）測(cè)試機(jī)占比50％左右，存儲(chǔ)器（Memory）測(cè)試機(jī)占比10％左右，模擬測(cè)試機(jī)大約占比5％左右，分選機(jī)與探針臺(tái)占比相近，約各占測(cè)試設(shè)備總市場(chǎng)空間15％左右。
在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，低端測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代；中端測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，部分實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代；高端測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)公司正在研發(fā)。在技術(shù)難度相對(duì)稍低的分選機(jī)和模擬測(cè)試機(jī)領(lǐng)域，以長(zhǎng)川科技、北京華峰為代表的具有高品質(zhì)、低成本優(yōu)勢(shì)的國(guó)產(chǎn)測(cè)試設(shè)備已進(jìn)入國(guó)內(nèi)封測(cè)龍頭企業(yè)。國(guó)產(chǎn)測(cè)試設(shè)備，從模擬測(cè)試機(jī)、分選機(jī)等中低端測(cè)試領(lǐng)域開(kāi)始和國(guó)際廠商展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。
我們認(rèn)為：在半導(dǎo)體的投資熱潮中，設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代由易到難，也就是測(cè)試設(shè)備廠商有望率先受益。我們統(tǒng)計(jì)了目前國(guó)內(nèi)在建的晶圓廠，根據(jù)估算，投資金額超7000億元。假設(shè)晶圓廠70％的投資用于購(gòu)買設(shè)備，未來(lái)幾年，國(guó)內(nèi)設(shè)備的投資額為5000億元，測(cè)試設(shè)備占比10％，為500億元。即使是技術(shù)難度相對(duì)較低，國(guó)產(chǎn)替代做的最好的分選機(jī)和模擬測(cè)試機(jī)領(lǐng)域（占比20％），也有100億的市場(chǎng)規(guī)模。而國(guó)內(nèi)的測(cè)試設(shè)備龍頭長(zhǎng)川科技2018年的營(yíng)收才2．16億元，國(guó)內(nèi)的測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)仍有很大的成長(zhǎng)空間。
三、中國(guó)芯的千億美元市場(chǎng)規(guī)模：汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器成拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)需求的主力
從下游應(yīng)用端來(lái)看，據(jù)鯨準(zhǔn)研究院測(cè)算，2018年我國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模為1356億美元，2019、2020年預(yù)計(jì)可以達(dá)到1503億美元、1690億美元，三年復(fù)合增速為10％。
汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器成為當(dāng)前拉動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)需求的主力：手機(jī)，電腦占比最大但是2017－2020年均復(fù)合增長(zhǎng)率分別下滑至7．7％和4％。汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器合計(jì)占比16％且年復(fù)合增速超15％。其中汽車電子的市場(chǎng)規(guī)模由2017年的84億美元迅速增加到2020年的126美元，年復(fù)合增速為15％；物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)規(guī)模由2017年的60億美元迅速增加到2020年的95億美元，年復(fù)合增速達(dá)16．6％；服務(wù)器的市場(chǎng)規(guī)模由2017年的33．5億美元迅速增加到2020年的69．7億美元，年復(fù)合增速達(dá)27．7％。汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器成為拉動(dòng)集成電路市場(chǎng)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。以下是集成電路市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算表，具體的詳細(xì)測(cè)算邏輯會(huì)在報(bào)告體現(xiàn)：
四、投融資分析：獲投企業(yè)數(shù)量逐年攀升，設(shè)計(jì)企業(yè)獨(dú)樹(shù)一幟
在一級(jí)市場(chǎng)中，2010年到2019年Q1，集成電路投資事件超過(guò)了835起，涉及的企業(yè)達(dá)到了450家，投融資金額約達(dá)1，077億元。
從獲得融資的項(xiàng)目數(shù)量來(lái)看，集成電路產(chǎn)業(yè)獲投融資企業(yè)的數(shù)量逐年上升，但從2015年開(kāi)始，出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，受融資的企業(yè)極速增長(zhǎng)。主要原因是：在國(guó)家集成電路大基金以及各地方基金的資本驅(qū)動(dòng)下，集成電路產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了成長(zhǎng)爆發(fā)期，也得到了創(chuàng)投圈的密切關(guān)注。
從獲得融資的輪次來(lái)看，B輪、C輪及以后的輪次比例逐年升高，我們認(rèn)為可能的原因是：集成電路是技術(shù)驅(qū)動(dòng)型企業(yè)，在資本的加持下，企業(yè)更容易走到下一輪。
與此同時(shí)種子天使的數(shù)量也迅速增多，主要原因是：5G、AIOT等新興技術(shù)的爆發(fā)，引來(lái)許多初創(chuàng)公司入局。
我們對(duì)集成電路的投融資數(shù)量和投融資金額按產(chǎn)業(yè)鏈劃分后發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)企業(yè)有347家，占比高達(dá)76％，投融資總額為615億元，占比57％，不論投資數(shù)量還是投資金額，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都占比最高，主要原因是：Foundry 的出現(xiàn)降低了IC 設(shè)計(jì)業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻，眾多的中小型IC設(shè)計(jì)廠商紛紛成立。
制造企業(yè)雖然只有9家，但投融資總額達(dá)到231億元，這說(shuō)明晶圓代工廠是重資本企業(yè)，根據(jù)業(yè)界經(jīng)驗(yàn)，一條8英寸生產(chǎn)線需要50億人民幣左右，一條12 英寸生產(chǎn)線需要80億元的投資，除此之外，每年的運(yùn)行保養(yǎng)、設(shè)備更新與新技術(shù)開(kāi)發(fā)等成本占總投資的20％。
材料設(shè)備環(huán)節(jié)是國(guó)內(nèi)發(fā)展最薄弱的環(huán)節(jié)，只有在技術(shù)壁壘相對(duì)較弱的靶材、封裝基板、CMP拋光液、光刻膠去除液、引線框等領(lǐng)域，我國(guó)可量產(chǎn)。大多數(shù)創(chuàng)投機(jī)構(gòu)也是針對(duì)上述領(lǐng)域布局。
封測(cè)企業(yè)數(shù)量則較少，投融資金額較低的原因是：相比于設(shè)計(jì)、制造、設(shè)備材料等，封測(cè)行業(yè)因?yàn)榧夹g(shù)門(mén)檻相對(duì)較低，我國(guó)已發(fā)展到全球領(lǐng)先，市場(chǎng)格局頭部效應(yīng)明顯。除了少數(shù)的戰(zhàn)略投資，獲得融資的企業(yè)大多處于種子天使和A輪。
五、行業(yè)機(jī)會(huì)分析：物聯(lián)網(wǎng)芯片和AI芯片有望率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化
伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)以及下游應(yīng)用領(lǐng)域的多樣化發(fā)展，芯片應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，對(duì)芯片廠商也提出了更多的要求，而能夠滿足低功耗、高算力等市場(chǎng)需求的國(guó)內(nèi)芯片廠商則有望把握住新興市場(chǎng)機(jī)會(huì)。我們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)芯片和AI芯片有望率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。（本文著重書(shū)寫(xiě)AI芯片，物聯(lián)網(wǎng)芯片部分可詳細(xì)看大報(bào)告。）
在人工智能技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，深度學(xué)習(xí)作為一種新的計(jì)算方式來(lái)到了人們的面前，深度學(xué)習(xí)模式不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模式，它不需要編程，但需要海量數(shù)據(jù)并行計(jì)算。而傳統(tǒng)處理器架構(gòu)（X86和ARM等）無(wú)法支持深度學(xué)習(xí)進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算，因此，需要新的底層硬件來(lái)加速計(jì)算，由于人工智能芯片具備高性能的并行計(jì)算能力，同時(shí)也支持各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，使得人工智能芯片成為了新的發(fā)展趨勢(shì)。
當(dāng)前，人工智能芯片的技術(shù)架構(gòu)主要分為四類，第一類為通用性的芯片，如GPU；第二類為以FPGA為代表的半定制化芯片；第三類為以ASIC為代表的全定制化芯片；第四類為模擬人腦神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)芯片架構(gòu)的類腦芯片。
人工智能的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是云端，一個(gè)是邊緣端或終端。從實(shí)際情況看，四種技術(shù)架構(gòu)的芯片均有自身的優(yōu)勢(shì)，GPU技術(shù)架構(gòu)由于其功耗大以及成本高的劣勢(shì)，可主攻云端應(yīng)用領(lǐng)域。FPGA技術(shù)架構(gòu)可根據(jù)不同的行業(yè)，進(jìn)行半定制化的開(kāi)發(fā)，但其開(kāi)發(fā)難度大；而ASIC由于其功耗低、成本低、開(kāi)發(fā)難度適中，可應(yīng)用于更多種終端設(shè)備上，而且ASIC現(xiàn)沒(méi)有一家或幾家企業(yè)壟斷的狀態(tài)，未來(lái)可重點(diǎn)關(guān)注。（作者：董超、張朝陽(yáng)）