pp电子：2023年半导体行业可转债研究报告：长坡厚雪，持久为功

中国大陆半导体自给率提升空间广阔，国产替代任重而道远。目前全球半导体产业 已进入成熟期，海外半导体巨头渐进式成长。发展以半导体为代表的高端制造行业是中 国实现产业结构升级、保持高速经济增长和提升国际竞争力的必经之路。中国半导体产 业市场规模增速较快，国产替代需求旺盛，巨大的市场空间以及资本、人才投入有望推动 全产业链企业高质量发展。 半导体材料行业呈现稳步增长趋势，目前中国大陆整体产品仍集中在中低端半导体 材料上，在高端半导体材料领域仍有很大发展空间。在国家产业政策大力扶持和国内半 导体市场稳定增长等利好条件下，特别是国家“02 专项”等专业化科研项目的培育下，国 内半导体材料领域将涌现更多具有国际竞争力的公司和产品，在更多关键半导体材料领 域实现进口替代，打破国外厂商的垄断。随着国内晶圆产能持续扩产，材料市场空间高弹 性，国产半导体材料有望充分受益国产化提升带来的广阔市场空间。美国、日本对国内半 导体先进制程的封锁力度加大，针对半导体设备的限制政策频出，后续或将延伸到半导 体材料领域，半导体材料国产替代紧迫性增强。

中国 IC 设计行业起步较晚，但受益于 5G、人工智能、物联网利于的快速发展，中 国芯片设计行业已步入高速发展期。中国芯片设计企业以 Fabless 经营模式为主，对台积 电、格罗方德等芯片代工厂商有极强的依赖度。大陆地区 IC 设计企业数量上升较快，但 企业整体规模较小、行业集中度不高。随着芯片设计产业市场规模不断扩大，有望催生 出具有国际竞争力的大规模龙头企业，打破国际厂商垄断局面，逐步实现国产替代。 随着半导体下游应用领域需求扩张，半导体周期回暖，半导体产业高景气度带动半 导体设备市场规模持续增长。中国大陆有着全球最大的芯片市场和半导体设备市场，半 导体设备国产率较低，这也意味着国内半导体设备行业存在大量国产替代空间。近年来 半导体设备国产化进度加速，包括刻蚀、沉积、清洗、封装测试、离子注入在内的多个环 节已经逐步实现国产替代，在后道测试环节，国内厂家更是占据强势地位。6 月 30 日荷 兰政府颁布先进半导体设备出口管制新规，预计将进一步加快半导体设备国产替代进程。

功率半导体市场稳中向好，国产功率器件已实现多项技术突破。当前功率半导体领 域国际厂商优势明显，前十大功率半导体厂商皆为海外企业，我国通过大力研发与相关 领域的投资并购，已经实现功率二极管、晶闸管等传统功率器件产品的突破，基本实现上 述产品的国产化且具备与国外一线品牌竞争的实力。中国功率半导体市场规模增速高于 全球，随着市场需求扩大及研发水平不断提升，MOSFET和 IGBT亦有望逐步实现国产 替代。 集成电路封装测试行业是中国半导体行业中发展最早、技术能力最接近国际领先水 平的行业。随着集成电路进入“后摩尔时代”以及汽车自动化、网联化等领域的兴起，先进 封装将成为未来封测市场的核心增长点。中国集成电路封测行业属于市场化程度较高， 目前已形成内资企业为主的竞争格局。随着国内半导体设备市场规模占全球比重不断增长，先进封装工艺带来的设备需求将推动封装测试设备市场规模持续上升，伴随集成电 路复杂度提升，后道测试设备市场规模也将稳定提升。

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。半导体按照产品可分为分立 器件、光电子器件、传感器和集成电路等四大类。其中，集成电路可细分为模拟芯片、逻 辑芯片、微处理器以及存储器，存储芯片、逻辑芯片和微处理器统称为数字芯片（IC）。 根据 WSTS 的数据，2022 年全球半导体产业中，占半导体市场规模比例最高的为集 成电路，占比达 82.7%，其中存储器占比 28%，逻辑芯片占比 26%，微处理器占比 16%， 模拟芯片占比 13%。此外，分立器件占比占比 5.9%，光电子器件占比 7.5%，传感器占比 3.8%。可以看出，集成电路是半导体行业最重要的构成部分，其被广泛应用于 5G 通信、 计算机、消费电子、网络通信、汽车电子等产业。

2.1 集成电路

集成电路（Integrated Circuit，IC），又叫做芯片，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。 根据处理信号类型的不同，集成电路可细分为数字芯片和模拟芯片。其中，数字芯片 包括存储器、逻辑芯片和微处理器。根据 WSTS 的数据，2022 年全球集成电路市场规模 中逻辑芯片、存储器、微处理器和模拟芯片的占比分别为 36.9%、28.0%、16.4%和 18.7%。

存储芯片可以从易失性角度分为随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM 两种。随机存 储器 RAM 在断电后无法保存数据，主要用于存储短时间内使用的程序；只读存储器 ROM 是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器，特点是当断电后所存储的信息不会 消失。全球存储芯片产品以 DRAM 和 NANDFlash 为主，市场份额分别占比 53%和 44%， NORFlash 占比较少仅为 1%。 DRAM 又称为动态随机存储芯片，它通过不断地刷新电路保存数据。从存储能力来 说，DRAM 的存储容量更大，访问时间较长，但由于需要不断刷新电路，DRAM 的功耗 一般较高，速度较慢。 Flash 分为 NORFlash 和 NANDFlash。NORFlash 以编码应用为主，多用于各移动端 和车机端的系统中，具有读取速度快、可靠性高、擦除速度快的特点；NANDFlash 以存 储资料为主，多用于嵌入式系统采用的 DOC 及闪盘，具有容量大、单位容量成本低的特 点。

根据产品规格不同，DRAM 可以分为主流 DRAM 和利基型 DRAM。主流 DRAM 通 常为最新规格的内存产品，具备最先进的性能，当前的主流产品为 DDR4 和 DDR5。高 带宽存储器（HBM）是一种新型的高带宽、高附加值 DRAM 产品，凭借其独特的 TSV 信号纵向连接技术，HBM 大幅提高了容量和数据传输速率，具有更高带宽、更多 I/O 数 量、更低功耗和更小尺寸等特征。 NANDFlash 依据闪存颗粒存储密度可以分为 SLC、MLC、TLC 和 QLC，这四类型 号之间的区别主要体现在成本、容量和耐用性方面。SLC 的性能最优，价格最高，为企 业级服务器专用闪存颗粒；TLC 是目前消费级 SSD 的主流；QLC 则是未来发展的趋势。 逻辑芯片可分为标准化（固定逻辑器件）和非标准化（可编程逻辑器件 PLD）两大 类。

常见的固定逻辑器件包括中央处理器（CPU）和图像处理器（GPU）、数字信号处理 器（DSP）、加速处理器（APU）等。CPU 用于管理、调度和控制电子产品和信息系统各 组成部分协调高效工作；GPU、DSP、APU 接受 CPU 管理，但可以独立完成其特有的功 能，例如图像显示、图形处理、数据和信息的处理等。 常见的可编程逻辑器件 PLD 包括现场可编程阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件 （CPLD）等。FPGA 具有现场可编程性，其在制造完成后功能并未固定，用户可以随时 根据需要将设计的电路通过专用 EDA 软件对 FPGA 芯片进行功能配置，转化为具有特定 功能的芯片，且可以进行无限次编程，因此常被成为“万能芯片”，广泛应用于视频图像处 理、通信、工业、数字系统模数转换、嵌入式系统等行业；CPLD 通常是超过某一集成度 的 PLD 器件的统称。 与其他逻辑芯片相比，FPGA 在灵活性、并行计算能力和计算效能方面都具有一定优势。与 CPU、GPU 相比，FPGA 在运行重复率较高的大数据量处理任务时计算效率更高、 功耗和延迟更低；与 ASIC（专用处理器）相比，FPGA 更具灵活性，具有研发周期较短、 研发风险较低的优点。

微处理器是微机中的中央处理器（CPU），是构成微机的核心部件，可以控制整个微 型计算机的工作，产生控制信号对相应的部件进行控制，并执行相应操作。微处理器可以 分为三类：计算机 CPU 处理器（占比为 50%）、手机应用处理器（占比为 30%）、嵌入式 微处理器（占比为 20%）。

2.2 分立器件

分立器件是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。与 集成电路相比，分立器件的内部并不集成其他电子器件，只具有简单的电压电流转换或 控制功能，不具备更复杂的电路功能。常见的分立器件包括二极管、三极管、功率半导体 器件（晶闸管、BJT、JFET、MOSFET、IGBT）、电容器、电阻器、电感器等。

2.3 光电子器件

光电子器件(photoelectrondevices)是光电子器件是利用光与电子相互作用的原理来实 现光电转换的电子器件。它们可以将光能转化为电能或将电能转化为光能，广泛应用于 光通信、光传感、光储存、光探测和光伏等领域。光电子器件可大致分为光电导器件、光 伏打器件、发光器件和受光器件。

2.4 传感器

半导体传感器是指利用半导体材物理、化学和生物学特性制成的传感器，具备灵敏 度高、响应速度快、体积小、重量轻、便于集成化、智能化的优点。它能感受到被测量的 信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输 出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自 动控制的首要环节。 根据传感器的信号感知方式，可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器等多种 类型。

半导体的生产流程主要分为设计、制造和封测三部分，并需要上游的半导体设备与 材料作为支撑。芯片设计和设备属于技术密集型，需要参与厂商不断投入研发支出用于开发新技术、推出新产品，从而保持自身竞争力。设计环节的市场占比约为 59%，其中 逻辑 IC 占 30%、存储 IC 占 9%、DAO（分立、模拟和光电产品）占 17%、EDA&IP 核占 3%，设备的市场占比约为 12%。 材料和芯片制造属于资本密集型，通过成长性性的资本开支提升企业的产能，进而 带动收入和利润的增长。材料的市场占比约为 5%，制造环节的市场占比约为 19%。 封装测试属于资本+劳动力密集型，通常技术含量较低，对劳动力的需求较高。封测 环节的市场占比约为 6%。 在区域分布方面，欧美在设计、设备上占据绝对主导地位，美国在 EDA&IP 核方面 一家独大，韩国主导存储 IC 设计，日本在 DAO、设备方面具有优势，中国在封测代工环 节的占比较高。

3.1 芯片设计

芯片（IC）设计主要从 EDA、IP 和设计三个方面进行分析，是指在 EDA 工具的支 持下，通过购买 IP，并遵循严格的集成电路设计仿真验证流程，完成整个芯片设计过程。 EDA（ElectronicDesignAutomation）被称为“芯片之母”，是芯片行业一种重要的工业 软件，EDA 贯穿于集成电路设计、制造、封测环节，是集成电路产业的战略基础支柱之 一。目前芯片设计中主流的 EDA 工具大部分由 Synopsys、Cadence 和 Mentor 生产，市场 占有率高达 90%以上，在 10 纳米以下的高端芯片设计上，这三家的市场占有率甚至高达 100%。

IP（Intelligent Property Core）是指在集成电路设计中那些可以重复使用的、具有自主 知识产权功能的设计模块。设计师可以把成熟的 IP 模块设计应用于多个复杂的芯片的电 路设计图中,能避免复杂和重复的设计工作，缩短设计周期，提高芯片设计的成功率。 IP 一般分为硬核、软核和固核。IP 硬核一般已经映射到特定工艺，经过芯片制造验 证，具有面积和性能可预测的特点，但灵活性较小。IP 软核以 HDL 形式提交，灵活性强， 但性能方面具有不可预测性。IP 固核通过布局布线或利用通用工艺库，对性能和面积进 行了优化，比硬核灵活，比软核在性能和面积上更可预测，是硬核和软核的折中。

3.2 半导体材料

半导体材料可以分为晶圆制造材料和封装材料两大类。晶圆制造材料可以进一步细 分为硅片、光刻胶、CMP 耗材、特气、化学材料等。封装材料可以进一步细分为基板、 引线框架、键合丝、朔封材料等。 硅片：硅片主要应用于半导体和光伏领域，其中半导体硅片的制造技术要求更高，下 游应用更广泛，市场价值也更高。半导体硅片均为单晶硅结构，对纯度要求很高，达 9N 以上，硅片表面的平整度、光滑度以及洁净程度均高于光伏硅片。半导体硅片是全球应用 最广泛、最重要的半导体基础材料，是制造芯片的基本衬底材料，90%以上的芯片和传感 器都是基于硅材料制造而成。根据国际半导体产业协会（SEMI）数据，2021 年硅片在集 成电路芯片制造材料中的采购金额占比达到 33%左右，是最主要的关键功能材料，100 多 亿美元的半导体硅片支撑了 5000 多亿美元的半导体产业规模。

6 英寸及以下尺寸硅片需求基本保持稳定，全球半导体硅片新增需求主要集中在 8 英 寸和 12 英寸硅片，尤其是 12 英寸硅片增速最快，12 英寸硅片是目前半导体硅片市场中 占比最高的产品。12in 硅片主要应用于 90nm 及以下半导体制程范围，用于制造逻辑电 路、存储器等高集成度的芯片，多在大计算量、大存储量或便携式终端上应用，如大数 据、智能手机、计算机、人工智能等领域。8in 硅片主要应用于 90nm 以上制程范围的模 拟电路、功率芯片、互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器、微控制器、射频前端 芯片、嵌入式存储器等芯片，应用场景包括微机电系统、电源管理、汽车电子、工业控制、 物联网等领域。 光刻胶：光刻胶是利用光化学反应经曝光、显影、刻蚀等工艺将所需要的微细图形从 掩模板转移到待加工基片上的图形转移介质，其中曝光是通过紫外光、电子束、准分子激光束、X 射线、离子束等曝光源的照射或辐射，使光刻胶的溶解度发生变化。按照下游应 用领域，光刻胶可分为半导体（IC）光刻胶、印制电路板（PCB）光刻胶、液晶显示（LCD） 光刻胶。根据 Reportlinker 数据，2019年 PCB、半导体和平板显示光刻胶占比分别为27.8%、 21.9%、23.0%，为前三大应用领域。IC 光刻胶根据曝光波长和技术难度（由易到难）又 可分 g 线光刻胶(436nm)、i 线光刻胶(365nm)、KrF 光刻胶(248nm)、ArF 光刻胶(193nm)、 EUV 光刻胶(13.5nm)等。

电子特种气体：电子特种气体，简称电子特气 Eectronic Speciaty Gases（ESG），是特 种气体的重要分支，具有高技术、高附加值的特点，电子特气作为泛半导体的重要耗材， 是半导体、液晶显示面板、光伏、LED 等电子工业生产中必不可少的基础和支撑性原材 料，为第二大半导体材料品种，被广泛应用于清洗、光刻、刻蚀、掺杂、外延沉积等工艺 中。国内电子特气上市公司主要有三家：华特气体、金宏气体及和远气体。

湿电子化学品：湿电子化学品又称工艺化学品，是微电子、光电子湿法工艺制程中使 用的各种电子化工材料，是电子技术与化工材料相结合的创新产物，具有技术门槛高、资 金投入大、产品更新换代快等特点，是化工领域最具发展前景的领域之一。 靶材：靶材是用物理气相沉积（PVD）技术沉积薄膜需要用到的原材料。PVD 分为 溅射法和蒸镀法。其中，溅射靶材可以按形状、化学成分、应用领域这三个标准进行分 类。按形状可以分为长靶、方靶和圆靶，按化学成分可以分为金属靶材、合金靶材、陶瓷 化合物靶材，按下游应用领域可以分为半导体芯片靶材、平面显示器靶材、太阳能电池靶 材、信息存储靶材、工具改性靶材、电子器件靶材等。半导体芯片对靶材的要求最高，一 般要求靶材纯度在 99.9995%（5N5）以上，平面显示器对靶材的需求量最大，是溅射靶 材最大的应用领域。

3.3 半导体设备

半导体设备可以分为 IC制造设备和封测设备两大类。IC制造设备大致可以分为11 大类，50 多种机型，其核心有光刻机、刻蚀机、薄膜沉积机、离子注入机、CMP 设备、 清洗机、前道检测设备和氧化退火设备八大类。封测设备可以细分为分选机、划片机、贴 片机、检测设备等。从市场规模上看，IC 制造设备占整个设备市场规模的 85%以上。 按前后道设备划分，前道晶圆制造环节较多、工艺复杂，设备需求量大，占所有设备 投资的 80%以上，后道封装测试环节占比 14%左右，其中刻蚀机、光刻机、薄膜沉积设 备占比排前三。

光刻机：光刻机（Lithography）是制造芯片的核心装备，决定芯片关键尺寸，是集成 电路制造中难度最高的设备。它采用类似照片冲印的技术，把掩膜版上的精细图形通过 光线的曝光印制到硅片上。根据应用工序不同，可以分为用于生产芯片、用于封装和用于 LED 制造；按照曝光光源，可分为紫外光源（UV）、深紫外光源（DUV）、极紫外光源 （EUV）；按照曝光方式，可分为接触式光刻、直写式光刻、投影式光刻。光刻技术经历 五代技术进步，由最早的普通光源到 193nm 波长的 DUV 光，目前最先进波长为 13.5nm， 制程节点提高到 7-3nm。 刻蚀机：刻蚀是指通过溶液、离子等方式剥离移除如硅、金属材料、介质材料等晶圆 表面材料，从而达到集成电路芯片结构设计要求的一种工艺流程。按技术水平分类，可以 分为湿法刻蚀（占比 10%）和干法刻蚀（占比 90%）两种，湿法刻蚀一般适用于尺寸较 大的情况下（大于 3 微米）以及用来腐蚀硅片上某些层或用来去除干法刻蚀后的残留物， 其余生产中大部分采用干法刻蚀。按应用领域（被刻蚀材料）分类，刻蚀可以分为介质刻 蚀、金属刻蚀和硅刻蚀三种。国内刻蚀机生产商主要有中微公司和北方华创，中微公司是 国内刻蚀机领先企业，市场份额仅次于泛林半导体。

薄膜沉积设备：薄膜沉积设备是用于在基底表面上沉积薄膜材料的设备。这些设备 使用不同的物理或化学过程，将原料气体、溶液或固体物质转化为薄膜，并在基底上形成 所需的薄膜结构。薄膜沉积工艺分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和原 子层沉积（ALD）三类，目前 CVD 设备占比最大，超过一半，其次是 PVD 设备，ALD 设备占比最小。经过不断发展，根据不同的应用演化出了 PECVD、LPCVD、溅射 PVD、 ALD 等不同的设备用于晶圆制造的不同工艺，其中 PECVD 是薄膜设备中占比最高的设 备类型，占整体薄膜沉积设备市场的 33%；ALD 设备目前占据薄膜沉积设备市场的 11%； SACVD 是新兴的设备类型，属于其他薄膜沉积设备类目下的产品，占比较小。

除了光刻、薄膜沉积以及刻蚀三大核心工艺外，其他前道设备虽然占比不高，但同样 不可或缺。其他前道设备主要包括涂胶显影设备、清洗设备、抛光设备、离子注入设备以 及扩散设备。其中涂胶显影设备与光刻机共同完成光刻工艺；清洗机与 CMP 共同完成芯 片的各步骤的清洗与抛光；离子注入机和扩散炉则专注于掺杂工艺。 化学机械抛光（CMP）设备：CMP 是一种常用于半导体制造和其他微电子器件制造 过程中的表面处理技术。它被用于平坦化和光洁化硅片表面以及其他材料的表面，以提 高器件的性能和可靠性。CMP 设备的工作原理是通过在研磨液的作用下，将材料表面的 高点磨平，同时使用化学反应改变材料表面的化学性质。研磨液中的磨料颗粒与研磨垫 表面摩擦，去除材料表面的凸起部分。同时，研磨液中的化学物质与材料表面发生反应， 改变表面的化学性质，使其更加平坦和光洁。国内的华海清科（清华控股公司）打破国外 垄断，实现了国产 12 英寸 CMP 设备的量产，此外还有天隽机电、中电 45 所、烁科精微 等。

半导体清洗设备：半导体清洗设备是用于半导体制造过程中对芯片、晶圆和其他相 关组件进行清洗和去除污染物的专用设备。清洗是半导体制造中至关重要的步骤，因为 任何微小的污染物或杂质都可能对器件的性能和可靠性产生负面影响。 离子注入设备：离子注入设备是半导体制造过程中常用的设备，用于在晶圆表面注 入离子，从而改变晶体结构、掺杂材料或形成特定的电子器件结构。离子注入是半导体器 件制造中的关键步骤之一，可用于调节晶圆的电学特性和形成所需的掺杂分布。在离子 注入过程中，离子束从离子源产生并经过加速器加速，然后通过中子束线传输到晶圆表 面。离子束穿过晶圆表面并注入其中，与晶体中的原子相互作用，改变晶体的化学成分和 电学特性。控制参数如离子能量、注入剂量和注入时间等可根据特定的制造需求进行调 整。

涂胶显影设备：涂胶显影设备是在半导体制造和光刻工艺中使用的一种设备，用于在芯片表面涂覆光刻胶（photoresist）并进行显影过程，涂胶显影设备可用于前道晶圆加 工和后道先进封装。光刻胶是一种光敏材料，可以通过光照和显影来形成模式，用于制造 微细结构和电路图案。涂胶显影设备的操作和控制通常由计算机控制系统完成，以确保 精确的工艺参数和重复性。这些设备在半导体制造中起着至关重要的作用，用于制造微 细结构和图案，构建电路和元件。 2021 年全球涂胶显影机市场规模 37 亿美元，其中东京电子占据绝对垄断，全球市占 率达 89%。此外竞争者还有日本迪恩士、韩国细美事、德国苏斯微（SUSS）、台湾亿力鑫 （ELS）、韩国 CND 等。芯源微为目前国内唯一可提供量产型前道涂胶显影机的设备商， 已全面覆盖 offline、KrF、ArF、浸没式等 28nm 工艺节点设备。

3.4 芯片制造

半导体的生产制造需要经过芯片设计、晶圆制造和封装测试三个流程。而根据生产 环节的不同，半导体产业的企业经营模式可分为 IDM（垂直整合模式）、Fabless（无晶圆 厂模式）和 Foundry（晶圆代工模式）三种不同的企业经营模式。 IDM(IntegratedDeviceManufacture)模式适用于同时拥有设计和制造能力的公司。这种 模式需要企业具备芯片设计、制造、封装、测试和销售等多产业链环节于一体的能力，采 用 IDM 经营模式的企业可以很好地实现协同设计、制造等环节以实现技术闭环。但 IDM 模式运作费用较高，通常回报偏低。

Fabless 模式适用于未拥有芯片制造工程的 IC 设计公司。这种类型的企业通常只从 事芯片设计与销售，不涉及制造、封装和测试等环节，将晶圆制造和封装测试外包给专业 的晶圆制造、封测企业。Fabless 模式运行费用较低，投资规模较小，转型灵活，但无法 做到技术协同设计，同时需要承担来自市场的销售风险。 Foundry 模式即代工厂模式，适用于负责生产和制造芯片的企业。采用这种运营模式 的公司只负责芯片制造、封装或测试的其中一个环节，而不负责芯片设计，为芯片产品公 司提供晶圆代工服务。采用这种运营模式的企业无需承担市场或产品设计缺陷的风险， 但需要持续投入以提高生产工艺水平，并且企业投资规模较大，维持生产线稳定运行的 费用较高。

3.5 封装测试

封装测试环节包括芯片封装和芯片测试两个部分。 芯片封装：随着先进封装技术的出现和迅速发展，封装测试的技术含量与实现难度 得到很大提升，通过先进封装技术提升芯片整体性能已成为集成电路行业技术演进的关 键路径和新的制高点。根据 Yole 数据，先进封装在全部封装的占比将从 2021 年的 45% 上升至 2025 年的 49.4%。 先进封装技术采用了先进的设计思路和先进的集成工艺，利用三维封装、系统级封装等方式，实现器件的融合和产品多样化，在原有的芯片保护、尺度放大、电气连接的基 础上增加了提升功能密度、缩短互联长度和进行系统重构的特点。该技术的缺点体现在 前期投入较大，需要规模效应来降低成本。

芯片测试：芯片需要经过一系列的试验和考核才能作为合格的产品应用到下一个环 节，测试内容包括热冲击、温度循环、机械冲击、扫频震动、恒定加速度、键合强度、芯 片剪切强度、稳态寿命、密封、内部水汽含量、耐湿气、机台测试和系统测试等。其中， 机台测试和系统测试在整个测试流程中尤其重要。 机台测试：一般指 ATE 自动测试设备进行的芯片测试，测试内容为芯片的基本功能 和相应的电参数。机台可以提供待测器件所需的电源、不同周期和时序的波形、驱动电平 等。 系统测试：又称为板级系统测试，指模拟芯片真实的工作环境，对芯片进行各种操 作，以测试该芯片的功能和性能是否处于正常状态。

4.1 全球半导体市场现状

近年来，伴随网络化、信息化、智能化飞速发展，半导体的应用领域不断扩展，在全 球经济及社会发展中的重要性与日俱增。根据 IBS 数据显示，全球半导体 2022 年市场规 模达到 5801 亿美元，在过去的十年里复合增长率达到 7.4%，销售额从 2001 年的 1390 亿美元增长至 2022 年的 5740 亿美元，复合年增长率为 6.67%。 分地区，销售端看，1999 年亚太地区的市场份额占比约为 25%，以美国为代表的美 洲地区是半导体的主要市场，截至 2021 年，亚太地区市场份额达到 62%，其中中国大陆 的市场份额为 35%，成为全球第一大半导体产品消费地区。

分地区，供给端看，从 1997 年起，美国半导体产业以超过 50%的供应份额占据全球 的主导地位，并一直保持至今。2021 年全球半导体市场供给侧，美国企业占 46%，韩国 占 21%，欧洲和日本各占 9%，中国大陆和中国台湾共占 15%。在中国的半导体市场上美 国企业也占有 49.9%的供给份额，可见在各地区半导体供给侧市场，美国企业都占据着供 给侧主导地位。 分产品看，集成电路占半导体产品销售额的比重始终维持在 80%以上。2021 年，集 成电路、分立器件、光电子器件和传感器产品销售额占比分别为 83%、6%、8%以及 3%。 在集成电路产品中，其中逻辑 IC 和存储 IC 的比重最高，以 MCU 为代表的微处理器所占 比重呈现下降趋势，而以 CPU、GPU 等通用芯片为代表的逻辑电路产品份额则呈现上升 趋势，主要原因是个人电脑和智能手机的普及拉动了通用逻辑芯片的需求。

分下游应用看，半导体具有非常广泛的下游应用，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。ICInsights2020 年的数据显示， 计算机领域和通信领域为全球半导体下游需求的主要来源，占比分别为 39.7%和 35.0%， 其次是消费电子与汽车电子，占比分别为 10.3%和 7.5%。 半导体在世界经济发展中起到重要作用，与经济发展趋势密切相关。根据 WSTS 和 货币基金组织提供的数据，在 1987-1999 年间，半导体的销售额增长率与 GDP 增长率的 相关系数仅为 0.13，这一指标在 2000-2022 年间增长至 0.46，半导体销售额与 GDP 的相 关性大幅增强。

4.2 中国半导体市场现状

从与 GDP 的关系角度看，2002 年中国集成电路销售额在 GDP 占比约为 0.22%，而 2021 年中国半导体销售额在 GDP 中的占比已经提升至约 1.05%，并始终呈现上升趋势。 从销售端看，根据 SIA 统计数据，2021 年中国大陆市场半导体产品销售额约为 1877 亿美元，同比增长 24.5%，2022 年略微下降 1.1%，但整体仍保持较为稳定的上升趋势， 2022 年中国大陆销售占全球比重约为 31.8%，为全球市场第一大半导体消费地区。

在半导体产品方面，集成电路（IC）产品占据主要份额，2021 年市场占比约为 87%， 在半导体产业链各环节方面，设计环节销售额占比最高。世界集成电路产业三业结构合 理占比是 3：4：3（设计：制造：封测），但中国的集成电路产业结构占比在 2017 年制造 业销售额占比明显较小，仅达到 25%，经过 5 年发展，2021 年中国 IC 产业设计、制造、 封测环节分别占 43%、30%和 26%，比例达到 4：3：3，制造业发展迅速。 从进出口角度看，2017-2021 年间，中国集成电路与半导体进出口金额保持快速增长， 相比于出口，进口数量上涨速度斜率更大，贸易逆差仍在持续扩大。但是，尽管逆差数字 仍在增长，2017-2021 年间，中国集成电路出口产品的价值在 5 年间增长超过一倍，集成 电路本土化展示出初步成果。

4.3 半导体细分行业市场现状

4.3.1 集成电路

根据国家统计局数据，我国 2022年全年集成电路产量 3241.9亿块，比上年下降9.8%， 1-12 月单月产量全部呈现同比下降，10 月份的同比下降比例达到 26.7%。 根据中国海关总署发布数据，2022 年，我国集成电路进口数量为 5384 亿块，同比下 降 15.3%，出口数量总额 2734 亿块，同比下降 12%，贸易逆差为 2650 亿块，同比下降 18.4%。从金额的角度看，2022 年我国集成电路进口总额为 27663 亿元，同比下降 0.9%， 出口总额 10254 亿元，同比上涨 3.5%。其中，处理器及控制器进口金额为 2051 亿美元， 占比为 49.2%，同比增长 2.7%；存储器进口金额为 1013 亿美元，占比 24.3%，同比下降7.1%。处理器及控制器的贸易逆差为 1528 亿美元，存储器贸易逆差为 310 亿美元。根据 对比可以推测，我国集成电路在存储器方面具有一定的自我把控能力，但在处理器及控 制器方面，对进口的依赖性仍然较高。

（1）存储芯片

存储芯片市场是半导体最大细分市场之一，DRAM 芯片和 NANDFlash 芯片是存储 芯片市场的核心产品，有着高存储密度、低成本的优势，合计占存储芯片市场份额 95% 以上。根据 WSTS 数据，2021/2022 年存储芯片市场规模为 1538/1555 亿美元，2023 年市 场规模预计达到 1658 亿美元。

在国内市场，存储芯片一直都是集成电路市场份额占比最大的产品类别，特别是在 存储芯片价格上涨的影响下，存储芯片市场规模将进一步提升。2022 年国内市场销售额达 5938 亿元，预计 2023 年中国存储芯片市场规模将逼近 6500 亿元。伴随着电子产品代 际更迭、AI&汽车产业的发展，存储芯片将迎来新一轮的产业行情。 2021 年全球存储芯片产业链拥有 185 家厂商，其中北美占比最高，为 38%、中国大 陆及香港占比 22%、中国台湾占比 21%、EMEA 占比 9%、日本占比 6%、韩国占比 3%。 但即使中国大陆、中国香港以及中国台湾的数量占比达 43%，其市场规模仍然相对较小， 与海外龙头存储厂的差距仍然较大。这说明中国的存储厂商多而不强，具有做大做强的 机遇，在营业收入上的潜在成长空间巨大。 近年来，国内厂商正在从技术层面奋力追赶。兆易创新在 NORFlash 芯片市场中已位 列前三，聚辰股份在 EEPROM 芯片市场中的市场份额全球第三，长江存储已实现 128 层 的 3DNAND 存储芯片，与目前三星、美光、海力士的 176 层之间的差距进一步缩小。

NAND：受下游需求量下降的影响，NAND 的全球市场规模持续下降，2023 年 NAND 的市场规模下降至 527 亿美元，同比减少 14%。但随着 NAND 原厂陆续缩减资本开支， NAND 产能逐渐收敛，库存去化正在进行，2024 年 NAND 市场规模有望上升至 684 亿美 元，同比增长 29.7%。 目前，NAND 行业为三星、海力士、Solidigm、美光、铠侠、WDC 六家公司同台竞 争，行业集中度较高，CR3 市场份额占 65%，CR6 市场份额近 95%。CR3 分别为三星、 铠侠和海力士，在 2022Q3 该三家厂商的市场份额分别为 31.4%、20.6%和 13.0%。根据 Statista 和 TrendForce 数据显示，NAND 行业新入局厂商增多，行业集中度整体呈现下降 趋势，2010Q1-2022Q3 期间，NAND 行业 CR3 的市场份额从 85%下降至 65%，但随着各 大厂商之间的业务的收购和合并计划的达成，预计未来行业集中度仍会提升。 DRAM：DRAM 是目前市场主流的半导体存储器，2023 年全球市场规模达到 596 亿 美元。DRAM 行业高度集中，呈现为三星、海力士、美光三家垄断的格局，2022 年第三 季度 CR3 市场份额超过 95%，占比分别为 41%、29%和 26%。其中，在主流 DRAM 市 场中，三星、海力士和美光三分天下，我国的华邦、南亚和合肥长鑫均定位于主流 DRAM供应商；在利基 DRAM 市场中，国内外厂商竞争格局相对分散，我国的兆易创新、北京 君正和东芯股份均定位于利基 DRAM 供应商，国外的厂商正逐渐退出利基 DRAM 市场， 国内厂商在该市场中所占份额预计将迎来提升。

NORFlash：受功能手机数量下降的影响，NORFlashzai2006-2016 年间市场规模持续 减少，2016 年达到市场最低点，2017 年开始，随着 5G、TWS 蓝牙耳机、AMOLED、IOT 以及自动驾驶汽车等新兴下游市场的出现，NORFlash 的市场规模稳步回升，预计 2028 年 市场规模有望回升至 60.7 亿美元。由于海外厂商不断撤出 NORFlash 的市场，中国台湾 和大陆的厂商的市场份额逐渐提升，2021 年，NORFlash 行业的市场份额主要被华邦、旺 宏和兆易创新所占据，市场占有率分别为 35%、33%和 23%。 HBM：高带宽存储器（HBM）目前的市场渗透率仍然较低，截至 2021 年，HBM 位 元需求占整个 DRAM 市场的比例仍未达 1%，2022 年市场规模仅为 10.8 亿美元。但随着 AI 模型逐渐复杂化，对存储器的要求更高，带动 HBM 的需求增长。因此，全球 AI 服务 器出货占比的提升，对 HBM 内存需求同比增长有明显的拉动作用。根据预测，2023-2025 年 AI 训练服务器出货量有望以 50%的速度增长，预计在 2026 年 HBM 市场规模有望达 到 56.9 亿美元，年复合增长率达到 52%。 目前，全球的 HBM 市场由海力士与三星垄断，2022 年三大原厂的市场占有率分别 为 SK 海力士 50%、三星约 40%、美光约 10%。预计今年 HBM3 的需求量进一步扩大， 作为 HBM 的创始者，海力士的市场份额在今年有望提升至 53%。 近年来下游需求增加刺激存储芯片行业快速发展，存储芯片市场规模呈现扩大的趋 势。预计 2023 年全球存储芯片市场规模将达 1658 亿美元，中国存储芯片市场规模将逼 近 6500 亿元。

（2）AI 芯片（人工智能芯片）

ChatGPT 的出现拉动算力提升，中国 AI 核心市场规模将从 2022 年的 1935.3 亿元人 民币增长至 2025 年的 4000 亿元人民币，年复合增长率达 27.4%。AI 市场的发展带动 AI 芯片市场规模持续扩张，预计 2025 年我国 AI 芯片市场规模达到 1780 亿元，2019-2020 的年复合增长率达 42.9%。

由于 GPU 可兼容训练和推理，与 AI 模型构建高度适配，其占据了 AI 芯片大类市 场。2021 年 H1 中国 AI 芯片市场中，GPU 占比达到 91.9%，预计到 2025 年 GPU 仍占据 AI 芯片市场的 80%以上。 英伟达的主要 GPU 产品技术指标表现领先，2021-2022 年全球独立 GPU 市场中英伟 达所占市场份额维持在 80%左右，处于行业的龙头地位。我国服务器 CPU、GPU 芯片的 厂商主要由寒武纪、景嘉微、海光信息等，与国外厂商技术差距仍然较大，需要进一步的 突破进展。

（3）FPGA

根据 Frost&Sullivan 数据，2021 年全球 FPGA 市场规模为 68.6 亿美元，预计在 2025 年将增长至 125.8 亿美元，年度复核增长率达 16.4%。当前国际 FPGA 芯片市场由国际企 业主导，赛灵思、英特尔、莱迪思、微芯科技等海外巨头合计占据 90%以上市场份额。 从国内市场来看，中国 FPGA 市场起步较晚，市场规模较小，但安路科技、复旦微电子 等国产厂商正在逐步布局 FPGA 市场，预计中国 FPGA 市场规模将从 2020 年的 150 亿元 增长至 2025 年的 332 亿元，中国 FPGA 市场规模增速高于全球增速。 聚焦于中国 FPGA 市场的下游应用领域，通信、工业是 FPGA 需求来源的基本盘， 人工智能、汽车（自动驾驶）和数据中心等新兴市场的市场占比逐年提升，下游应用领域 对数据计算、处理能力的要求提高，驱使 FPGA 芯片向更大容量、更高性能的方向发展。 目前，应用于数据中心等方面的 FPGA 产品的制程范围为 7nm、16nm，逻辑单元＞1kk， 属于极高端 FPGA 产品。

目前，全球 FPGA 市场由 Xilinx 和 Altera 两家垄断，2021 年这两家厂商的市场份额 之和超过 80%，剩下的份额由几家专注于低功耗低成本的厂商瓜分。

从 2018-2021 年中国 CR3 的营业收入可以看出，国产厂商 FPGA 产品正处于飞速发 展阶段。2019 年赛灵思对华为断供事件，导致国内下游客户对国产替代 FPGA 产品的需 求量大幅提升，2019 年成为国产厂商收入起量的关键节点，安路科技和紫光同创 FPGA 收入均实现三位数增长。但在技术方面，国内高端 FPGA 产品仍处于空白，国产技术与 国际领先水平技术差距仍然较大，当下正是国内厂商奋起直追的关键时期。

（4）模拟芯片

模拟芯片包括电源管理类芯片、信号链类芯片两大类。根据 WSTS 的统计，2015 年 至 2021 年，全球模拟芯片市场规模由 452 亿美元增长至 741 亿美元，年均复合增长率为 8.59%。未来，在电子化产品更加复杂以及节能减排发展趋势的影响下，模拟芯片将会凭 借其品类多、应用广的特点得到更大的发展空间。 根据 WSTS 数据，目前我国模拟芯片的市场份额已达到全球市场份额的 50%以上，2016 年至 2021 年，中国模拟芯片市场规模由 1,994.9 亿元增长至 2,731.4 亿元，年均复合增长率为 6.49%，高于全球增长率。

4.3.2 功率半导体器件

功率半导体市场稳中向好，功率半导体市场规模从 2017 年至 2022 年有 441 亿美元 增长至 481 亿美元，期间经历数次波折。2020 年受疫情影响，功率半导体市场规模有所 下降，但 2021 年便恢复至 459 亿美元，预计 2024 年全球功率半导体市场规模将达到 522亿美元。中国作为全球功率半导体最大的消费国，2020 年市场规模达到 172 亿美元，市 场份额占比为 38%，并且预计在新能源光伏发展的带动下，该比例会进一步提升，2024 年中国功率半导体市场规模有望达到 204 亿美元。 根据 Omdia 的数据，2020 年在全球功率器件市场中，二极管、晶闸管、BJT、功率 MOS 和 IGBT 的市场规模分别为 38.7 亿美元、4.7 亿美元、18.1 亿美元、81 亿美元和 66.5 亿美元，MOSFET 和IGBT 属于市场主流的功率半导体产品，二者市场份额占比约为71%。 此外，SiC 器件由于其具有更高的性能，发展势头良好。根据 Omdia 数据，2021 年 SiC 器件的市场份额为 10.9 亿美元，预计 2027 年将提升至 62.97 亿美元，年复合增长率高达 39%。

根据 Omdia 的统计，2020 年全球功率器件市场规模约为 175 亿美元，预计 2026 年 将增长至 262 亿美元，年平均复合增长率为 6.96%。

目前，我国已经通过大力自主研发与相关领域并购，在芯片设计与工艺上不断积累， 已经实现了功率二极管、晶闸管等传统功率器件产品的突破，具备与国外一线品牌竞争 的水平实力；同时，在 MOSFET、IGBT 等产品领域的技术研发亦有所成就。 根据 IBS 的统计，2021 年中国功率器件市场规模约为 100 亿美元，预计 2030 年将 增长至 282 亿美元，年平均复合增长率为 12.19%，增速高于全球。 在功率半导体领域，国际厂商优势明显，全球前十大功率半导体公司均为海外厂商， 包括英飞凌、德州仪器、安森美、意法半导体等。相比于其他半导体产业链的行业，功率 半导体行业的市场集中度较低，根据 Omdia 的数据，2021 年，英飞凌以 46.89 亿美元的 销售额排行第一，市场份额约为 20%，安森美以 20.51 亿美元的销售额排名第二，市场份 额约为 9%左右，CR10 的市场份额之和仅达到 51.93%。

我国功率二极管、功率三极管、晶闸管等功率器件产品已基本实现国产化，但在 MOSFET 和 IGBT 等领域仍然依赖进口。根据中国半导体行业协会的数据，2021 年我国 功率半导体前十大企业为安世半导体、华润微、扬杰科技、士兰微、华微电子、捷捷微电、 斯达半导、新洁能、比亚迪半导体、时代电气。其中，仅有安世半导体进入全球前十大厂 商的行列，其产品线中二极管产品居于全球排名第一，小型号 MOSFET 居于全球排名第 二。

（1）二极管

由于二极管的行业技术壁垒较低，市场规模比较稳定，在近年来有一定的下降趋势。 据统计，2022 年全球二极管行业市场规模为 55.73 亿美元，与 2021 年数据基本持平，预 计 2023 年将下降 45.69 亿元。

中国的二极管行业凭借其低成本的优势，在全球市场中的市场份额占比逐年增加， 有望成为半导体功率器件中率先实现国产替代突破的领域。2022 年我国二极管行业市场 规模为 23.23 亿美元，与 2021 年数据基本持平，预计 2023 年市场规模为 19.57 亿元，较 2022 年下降 15.76%，降速远小于全球平均水平。 在中国市场中，二极管的核心厂商包括强茂集团、扬州扬杰电子科技股份有限公司、 Vishay、罗姆半导体、东芝等，前五大厂商的市场份额占比超过 37%，并且主要由中国厂 商构成，说明在二极管领域国产替代率较高。

（2）晶闸管

2015-2021 年晶闸管全球市场规模平均约为 7.11 亿美元，年均复合增长率为 2.61%， 同期中国晶闸管市场规模平均约为 2.51 亿美元，年均复合增长率为 2.75%。从 2019 年开 始，中国晶闸管的市场规模开始稳定的持续增长，预计到 2023 年将增长至 27.9 亿元。

（3）MOSFET

近年来，全球的 MOSFET 行业市场规模始终保持稳定增长的趋势，其更强的功能性 决定了广阔的市场前景，根据芯谋研究数据显示，2021 年全球 MOSFET 行业市场规模已 增长至 113.2 亿美元，预计 2025 年将增长至 150.5 亿美元，2021-2025 年的年均复合增长 率达到 7.4%。国内市场方面，我国 MOSFET 市场规模同样呈现上升趋势，且增速高于全 球平均水平。2021 年中国 MOSFET 市场规模约为 46.6 亿美元，在全球市场中占比约为 41%，预计 2025 年该数值将增长至64.7 亿美元，2021-2025 年年均复合增长率达到8.5%， 中国在世界市场中的占比将进一步提升。

MOSFET 行业的国产替代方面，2021 年我国中低压平面（400V 以下）MOSFET 的 国产化率为 42.2%，高压平面 MOSFET 的国产化率约为 29.9%，超高压平面 MOSFET 的 国产化率约为 18.2%。可以看出，我国在中低压平面 MOSFET 方面的技术相对成熟， MOSFET 的工作电压越高，我国产业技术水平与全球领先水平的差距越高。 MOSFET 行业的市场集中程度并不高，国际市场主要由英飞凌、安森美、意法半导 体、东芝等具有高新技术的企业占据，根据 Omdia 数据，2020 年全球 MOSFET 行业 CR7 的市场份额为 68.09%，而我国的企业华润微、安世半导体、士兰微分别位列第八位、第 九位第十位，市场份额为 10.26%，我国的 MOSFET 产业已经初具规模，但仍与国外领先 水平有所差距。 MOSFET 行业的国产替代方面，2021 年我国中低压平面（400V 以下）MOSFET 的 国产化率为 42.2%，高压平面 MOSFET 的国产化率约为 29.9%，超高压平面 MOSFET 的 国产化率约为 18.2%。可以看出，我国在中低压平面 MOSFET 方面的技术相对成熟， MOSFET 的工作电压越高，我国产业技术水平与全球领先水平的差距越高。

从国内市场角度看，虽然 MOSFET 市场仍然主要由英飞凌和安森美占据，2020 年的 市场份额占比分别为 24.87%和 16.53%，但是国产厂商的占比有所提高，华润微以 9%的 占比排名第三，士兰微以 4.85%的占比排名第五，安世半导体以 3.64%的占比排名第十。 以超结 MOSFET 的下游应用新能源汽车为例，2021 年中国新能源汽车的市场规模将 达到 418.7 亿元，预计 2026 年将猛增至 2870.2 亿元，下游市场的飞速发展将带动超结 MOSFET 产业需求增长，MOSFET 的市场规模有望以高速扩张。

（4）IGBT

受益于新能源汽车、新能源、工业控制等领域的需求大幅增加，IGBT 成为目前发展 最快的功率半导体器件之一。根据 Statista 数据，2022 年全球 IGBT 的市场规模约为 68 亿美元，预计 2026 年将增长至 84 亿美元。pp电子

中国是全球最大的 IGBT 市场，约占全球 IGBT 市场规模的 40%，根据 Statista 预测， 2025 年中国 IGBT 器件的市场规模将达到 522 亿元。从产量的角度看，2019 年、2020 年、 2021 年我国 IGBT 行业的产量分别为 1550 万只、2020 万只和 2580 万只，实现飞速增长， 预计 2023 年产量将增长至 3624 万只。 根据 Omdia 相关数据统计，全球 IGBT 的市场集中度较高，行业 CR3 达到 53%，分 别为英飞凌、富士电机和三菱，市场份额占比分别为 29%、15%和 9%。士兰微是唯一一 家进入 CR10 的国内厂商，市场份额占比约为 4%。

IGBT 属于高端的功率半导体器件领域，行业准入门槛高，我国 IGBT 产业起步较晚， 但在政策的鼓励下，我国 IGBT 产业发展迅速，技术水平屡屡有新的突破，已有产品可以 大批量满足下游应用客户的需求，提高 IGBT 器件国产替代率指日可待。自 2015 年起， 我国 IGBT 自给率超过 10%并实现持续增长，2022 年已增长至 26.5%，预计 2023 年将增长至 32.9%。

在 IGBT 的下游应用领域，新能源汽车、消费电子、工业控制占据主要部分，新能源 汽车的市占率达 31%、消费电子的市占率达 27%，工业控制领域的市占率达 20%。其中， 新能源汽车行业在 2022 年的产量和销量实现以 96.9%和 93.4%的同比速度增长，推动 IGBT 的需求量大幅度增加。

（5）SiC 功率器件

根据 TrendForce 预测，随着 Infineon、ONSemi 等与汽车、能源业者合作项目明朗化， 2023 年 SiC 功率器件市场规模将增加至 22.8 亿美元，同比增长 41.4%，并且预计在 2027 年市场规模达到 53.3 亿美元，2022-2026 年的年复合增长率为 35%。

国内方面，2021 年中国 SiC 功率器件的市场规模达到 71.1 亿元，同比增长 51.9%。 根据测算，2022 年中国 SiC 功率器件应用市场规模约 96.5 亿元，国内 SiC 市场规模增速 高于全球平均水平。 根据 Omdia 的数据，2021 年 SiC 功率器件的市场集中度较高，CR6 占据了将近 99% 的市场份额。其中，意法半导体是最大的 SiC 功率器件厂商，市场占比为 40%，其余如 Wolfspeed、罗姆、英飞凌也占据 10%+的份额，整体表现为一超多强。国内厂商在 SiC 功 率器件领域入局较晚，目前仅有华润微、士兰微、斯达半导、时代电气、泰科天润、绿能 芯创、上海瞻芯、中电科 55 所及 13 所等企业积极投入研究，具有充足的发展空间。

4.3.3 半导体材料

根据国际半导体产业协会（SEMI）数据，2016-2018 年，全球半导体材料市场规模逐 年增长，2019 年市场规模下降至 521.4 亿美元，同比下降 1.1%。随着半导体需求持续增 长，2020-2022 年全球半导体材料市场规模快速上升，2022 年达到 727 亿美元，同比增长 8.9%。

晶圆制造材料主要包括硅片、光掩模、光刻胶及辅助材料、CMP 抛光材料、工艺化 学品、靶材、电子特气等。据 SEMI 统计，在 2021 年全球半导体材料市场规模占比中， 半导体硅片以 121.2 亿美元的金额占比达到 32.9%，在所有半导体材料中占比最高。此外， 电子特气占比 13%，光刻胶及其辅助材料占比 12%、CMP 抛光液占比 7%。

从区域分布情况来看，中国台湾和中国大陆分别位列前二，分别占比 22.9%和 18.6%。 但中国大陆整体产品仍集中在中低端半导体材料上，在高端半导体材料方面仍然有很大 的发展空间，国产替代任重道远。

（1）半导体硅片

随着通信、汽车电子、人工智能等新兴终端市场飞速发展，半导体硅片的市场需求量 迅速增长。为满足下游应用的需求，国内外半导体硅片企业持续扩大产能。根据 SEMI 数 据显示，2022 年全球半导体硅片出货面积达到 147.13 亿平方英寸，同比增长 3.9%。其 中，12 英寸半导体硅片出货面积最高，占 68.47%，随着全球半导体硅片出货面积的不断 增加，大尺寸半导体硅片的出货面积将进一步提升。

根据 SEMI 数据显示，2022 年全球半导体硅片市场规模达到 138.31 亿美元，同比增 长 9.5%。近年来，中国大陆半导体硅片行业发展迅速，国内市场规模增速高于全球市场 规模增速，在 2019 年至 2021 年三年间市场规模连续增量超 70 亿元，2021 年市场规模达 119.14 亿元，同比增长 24.04%，在全球市场中所占比重提升至 13.2%。中国大陆的市场 规模有望达到 138.28 亿元，市占率将进一步提升。pp电子

全球半导体硅片市场高度集中，主要被日本信越化学、日本胜高、中国台湾环球晶 圆、德国世创、韩国鲜京矽特隆五家厂商垄断。2021 年，CR5 的市场规模占比分别为 27%、 24%、17%、13%和 13%，市占率合计达 94%。虽然近年来我国的半导体硅片产业飞速发 展，但与国际龙头企业之间的差距仍然较大，我国半导体硅片的供应仍然高度依赖进口， 国产替代率较低。 目前国内的半导体硅片行业重点企业包括沪硅产业、中环股份、立昂微和中晶科技， 2021 年这四家企业的收入分别为 24.06、20.34、14.59 和 2.82 亿元，市场份额比重分别为 28%、24%、17%和 3%，市占率合计达 73%，行业集中度与国际市场相比仍待提升。

（2）光刻胶

根据 ResearchAndMarkets 和 Cision 预测数据，2020-2026 年，全球光刻胶市场规模 将从 87 亿美元增长至 120 亿美元以上，复合增长率约 6%。我国光刻胶市场规模由 2018 年 62.5 亿元增至 2021 年 93.3 亿元，年均复合增长率为 14.3%，预计 2026 年市场规模将 超过 300 亿元，高于全球增速，我国光刻胶行业市占率将进一步提升。

从产品结构角度看，ArF 与 KrF 占比最多，EUV 增长最快。根据 TECHCET 数据显 示，2020 年 ArF 和 ArFi（ArF 浸没式光刻胶）市场规模共计 9 亿美元，市场份额为 48%， KrF 和 g 线/i 线光刻胶分别占据 34%和 16%的市场份额。预计至 2025 年，ArF 光刻胶仍 能占据 45%的市场份额。此外，随着先进制程渗透率提升以及工序步骤的增加，EUV 光 刻胶的需求持续增加，市场占比预计将从 2020 年的 1%提升至 2025 年的 10%。

（3）电子特种气体

从全球范围来看，随着半导体市场需求增加，电子特种气体的市场规模也实现增长。 根据 TECHCET 数据，全球电子特种气体的市场规模 2017 年约为 36.91 亿美元，2021 年 增长至 45.4 亿美元，年复合增长率为 5.30%，预计 2025 年市场规模将超过 60 亿美元。 从国内范围来看，我国电子特种气体市场规模从 2017 年的 109.3 亿元增长到 2021 年 的 195.8 亿元，年复合增长率达 15.69%，预计 2022 年将增长至 220.8 亿元，2025 年将达 316.6 亿元。

目前电子特气行业主要由国外厂商主导，全球的气体行业由美国空气集团、法国液 空集团、德国林德集团和日本太阳日酸四家公司垄断。2020 年在中国电子特种气体市场 中，这四家公司的市场份额占比分别为 25%、23%、22%和 16%，整体占比超过 80%。 我国的电子特种气体行业起步较晚，在技术水平上与国际龙头企业的领先水平差距 较大，2020 年我国电子特种气体的国产化率仅达到 14%。

根据海关总署数据显示，2020-2022 年，中国电子特种气体相关产品进口量整体呈现 下降趋势，2022 年中国电子特气进口量为 23.59 万吨，同比下降 71%；与此同时，出口 量整体呈现上升趋势，2022 年电子特气行业相关产品出口量为30.54吨，同比增长494%。 虽然在 2020-2021 年中国电子特种气体相关产品仍然为贸易逆差，但在 2022 年已经成功 实现贸易顺差。这说明，中国的电子特种气体行业正在飞速发展，国产替代率上升指日可 待，预计在 2025 年国产化率将达到 25%。 目前，我国电子特种气体行业的重点企业有凯美特气、金宏气体、华特气体、派瑞气 体、昊华科技、南大光电、绿菱气体、雅克科技等。其中，凯美特气于 2021 年先后通过 了法国液空、美国相干的稀有气体、混配气认证；华特气体已实现 20 多种气体产品的进 口替代，是国内唯一一家通过荷兰 ASML 和日本 GIGAPHOTON 株式会社认证的气体公 司；金宏气体的检测中心获得 CNAS 认证，其超纯氨产品已经基本实现进口替代。

（4）湿电子化学品

集成电路行业的发展同样带动湿电子化学品的市场，2022 年全球用于集成电路的湿 电子化学品的市场需求量为 239 万吨，2020-2022 年该需求量持续上涨，预计 2023 年将 增长至 266 万吨。

我国湿电子化学品也呈现稳定增长的趋势，2022 年我国集成电路用湿电子化学品整 体需求量达 79.68 万吨，预计 2023 年我国集成电路用湿电子化学品市场需求量将达 96.59 万吨。 湿电子化学品国产替代空间广阔，根据中国电子材料行业协会的数据显示，中国大 陆和中国台湾的湿电子化学品企业在中国湿电子化学品市场中仅占 19%，欧美企业、日 本企业、韩国企业占据了大部分市场，2019 年市场份额占比分别为 35%、28%和 16%。 在光伏电池领域，湿电子化学品的国产化率达到 99%，但由于集成电路对材料的要求较 高，集成电路领域湿电子化学品的国产化率在2018年仅达到23%，仍有很大的提升空间。

（5）靶材

全球半导体靶材市场平稳发展，中国市场增幅更为明显。根据 SEMI 数据显示，2015 年全球半导体靶材行业市场规模为 6.4 亿美元，2016-2021 年该市场飞速发展，2018 年市 场规模达到 13.9 亿美元，2018 年之后，虽然增速放缓，但全球半导体靶材市场始终保持 平稳发展，从 2020 年开始市场规模已经超过 14 亿美元。2012-2020 年中国半导体靶材行 业市场规模整体上升呈现不断上升的趋势，2019 年受芯片紧张因素推动，上游半导体靶 材市场迎来快速发展。2020 年国内半导体靶材市场规模突破 17 亿元，同比上升 12.88%， 随着半导体行业的发展，半导体靶材市场有望进一步放量。

在国内，生产半导体靶材的企业主要有江丰电子、有研新材、阿石和隆华科技企业， 江丰电子是国内半导体靶材龙头企业。由于国内半导体靶材行业起步较晚，多数厂商仍 存在技术水平低、企业规模小、产业布局分散的问题。国内半导体靶材市场主要仍依赖于 进口，国产替代率低。根据 SEMI 的数据显示，外资企业在中国半导体靶材市场中的占比 达到 70%。

4.3.4 半导体设备

随着半导体下游应用领域需求扩张，半导体产业景气度高涨带动半导体设备市场规 模持续增长，根据 SEMI 数据，2022 年全球半导体设备市场规模约为 1076.5 亿美元，同 比增长 4.9%，2017-2022 年的年复合增长率为 13.7%；2022 年中国半导体设备市场规模 约为 282.7 亿美元，同比下降 4.6%，2017-2022 年的年复合增长率为 28%，增速明显高于 全球，中国半导体行业在全球市场份额中的占比进一步提升。SEMI 预测，2023 年全球半 导体设备市场将收缩至 912 亿美元，并在 2024 年在前端和后端市场的推动下进行反弹。

分地区来看，中国市场份额占比从 2017 年的 14.5%提升至 2022 年的 26.3%，自 2020 年开始，中国就占据半导体设备行业的领先地位。 我国半导体设备销售额占全球比重提升。2022 年全球半导体设备市场为 1076 亿美 元，中国大陆半导体设备销售额占全球销售额 26%，达到 283亿美元，超出中国台湾（25%）、 韩国（20%）、北美（10%），连续三年成为全球最大半导体设备市场。 分产品来看，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备为半导体设备主要核心设备，分别占比 24%、20%、20%。其次为测试设备和封装设备，分别占比 9%、6%。

4.3.5 芯片设计

EDA 和 IP 核是芯片设计产业的上游产业，Cadence、Synopsys 和被西门子收购的 MentorGraphics 占据 EDA 工具的主要市场，其中，Synopsys 作为龙头企业市场份额占比 约为 30%；ARM、Synopsys、Imagination 和 Cadence 等占据 IP 核的主要市场，其中， ARM 作为龙头企业在 2020 年市场份额占比超过 40%。 2020 年，全球 EDA 和 IP 核市场规模超过 114 亿美元，其中美国的 6 家 EDA 企业就 占据了超 90%的市场份额，几乎垄断了全球市场。据国际半导体产业协会（SEMI）发布 的数据，2021 年第一季度中国大陆 EDA 销售额同比增长 99%，实现飞速发展。然而，目 前中国本土企业在国内 EDA 市场中的市场份额占比仍然不足 15%，国产替代程度需要进 一步提高。 2010—2020 年，全球 Fabless、IDM 和设计行业总体年均复合增长率分别为 7%、2% 和 4%。2019 年 IC 设计行业的市场规模有所下降，但在 2020 年回升至 3853 亿美元，总体仍然呈现增长趋势。国内芯片设计行业发展稳步向前，截至 2022 年底，我国芯片设计 行业规模为 5346 亿元，同比增长 18.3%。

中国 IC 设计行业虽然起步较晚，但巨大的市场需求推动 IC 设计行业飞速发展，从 2010 年开始，中国IC 设计行业进入高速发展期，市场规模年增长率始终保持在20%-30%。 2013 年-2021 年，IC 设计行业市场规模从 808.8 亿元增长至 4519 亿元，年均复合增长率 为 23.99%，超过芯片行业总体的增长速度。 根据中国半导体行业协会统计，2021 年在中国集成电路产业中，IC 设计占比为 43.21%、IC 制造占比为 30.37%、封装测试占比为 26.42%。随着集成电路行业的不断发 展，IC 设计行业在整个集成电路产业中市场份额占比将不断提升。 2021 年全球芯片设计整体市场中，美国企业占 54%，韩国企业占 22%，中国企业占 13%，其中，中国大陆企业仅占 4%，欧洲和日本公司各占 6%。

4.3.6 封装测试

根据中金企信国际咨询数据，2021 年全球封装测试行业的市场规模为 777 亿美元， 同比增长 15%。未来，全球的半导体封装测试行业在保持传统封装技术稳定发展的前提 下，将向着小型化、集成化和低功耗的方向发展，先进封装技术产业发展迅速，2020 年 先进封装的市场规模占比约为 45%，预计 2025 年这一比例将提升至 49%。

中国集成电路封装测试行业是半导体行业中发展最早的、也是技术能力最接近于国 际领先水平的行业。2013 年-2021 年，我国封装测试行业的市场规模从 1099 亿元增长至 2763 亿元，并且随着汽车自动化、网联化等领域的兴起，封装测试技术的需求量不断增 加，我国封装测试行业的市场规模将始终保持高速增长。 全球封装测试行业集中度较低，2021 年全球前十大封装测试企业营业收入总和达到 436.6 亿美元，市场份额占比为 56%，中国企业在 CR10 中占比较多，其中，中国台湾有 五家，中国大陆有三家。中国大陆的三家企业分别为长电科技、通富微电和华天科技， 2021 年的销售额分别为 48.01 亿美元、24.89 亿美元和 19.05 亿美元，同比增长 15.25%、 46.84%和 44.32%，市场规模在全球市场中排名第三、第五、第六。

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