太平洋电子|半导体证券分析师为民忧思、为国建言之基础篇：集成电路行业介绍

敬启者：

中兴通讯被美国制裁一事表面贸易战实质技术战，微信舆论上不乏亮剑论者的慷慨激昂、不乏妥协论者的悲观悯怀、不乏韬光论者的暗自决心。师承中科院，具备资深的电子工程背景，拥有7年以上的新财富分析师经验，也是一名芯片量产近亿的工程设计师，我及我的团队将推出“半导体证券分析师为民忧思、为国建言”系列文章（引言篇、基础篇、反思篇、产投篇、人才篇、政策篇、市场篇及股票篇），旨在以绵薄之力建言献策效祖国人民培养之恩，不当之处敬请各位读者斧正！

——太平洋电子刘翔团队

一、  集成电路简介

(一) 什么是集成电路

(二) 集成电路行业特点

二、 集成电路产业两种商业模式

(一) 垂直整合模式

(二) 垂直分工模式

(三)集成电路行业的企业类型

三、集成电路产业市场状况

(一) 全球集成电路市场需求

(二)国内集成电路产业快速增长，自给率仍有待提高

四、行业竞争格局

(一)全球集成电路十强

(二) IC设计

(三) IC制造

(四)封装测试

五、国内集成电路企业面临的挑战

(一)知识产权受制于人隐含潜在的风险

(二)资金难题限制国内企业追赶步伐

(三)人才成企业发展短板

（一）什么是集成电路

半导体是指介于导体与绝缘体之间的物理材料。 半导体产业是以半导体为基础而发展起来的一个产业。按照制造技术划分，半导体产业可以具体细分为三大分支：（1）以集成电路为核心的微电子技术，用以实现对信息的处理、存储与转换；（2）以半导体分立器件为主导的电力电子技术，用以实现对电能的处理与变换；（3）以光电子器件为主轴的光电子技术，用以实现半导体光——电子的转换效应。现在大部分电子产品，如电脑、手机和其他数码产品中的核心元器件都和半导体有着极为密切的关联。

集成电路（Integrated Circuit，IC），也称为芯片（Chip），是20世纪50-60年代发展起来的一种新型半导体器件。 通过采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、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器件，该微型器件就是集成电路。集成电路具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高、性能好、成本低、便于大规模生产等优点。它不仅在工、民用电子设备如智能手机、电视机、计算机、汽车等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也不可或缺。

集成电路按应用领域的不同大致分为标准通用集成电路和专用集成电路。 其中，标准通用IC是指应用领域比较广泛、标准型的通用电路，如存储器（DRAM）、微处理器（MPU）及微控制器（MCU）等；专用IC是指为某一领域或某一专门用途而设计的电路，如智能终端芯片、网络通信芯片、数模混合芯片、信息安全芯片、数字电视芯片、射频识别（RFID）芯片、传感器芯片等。

（二） 集成电路行业特点

1、摩尔定律

英特尔创始人在1965年提出，至多在10年内集成电路的集成度会每两年翻一番。后来，大家把这个周期缩短到18个月，即每18个月，集成电路的性能会翻一番；或者相同性能的芯片，每18个月价钱会降一半。

2、技术密集

集成电路设备行业是典型的技术密集型行业。首先，产品的工艺和制造技术难度高；其次，技术研发周期较长；最后，研发投入资金量大，需要以高级专业技术人员和高水平研发手段为基础。上述特性成为了该行业主要技术壁垒，同时该行业也存在较高的资金壁垒。

3、周期性

受国际芯片发展准则——摩尔定律的制约，集成电路产业的发展必然会有技术、时间和价格的波动。例如，当市场需求疲软时，半导体厂商就会减少资本支出、消减产能，半导体产业进入下行周期；当市场需求强劲时，半导体厂商增加资本支出以增加产能，半导体行业进入上升周期。

目前，集成电路产业有垂直整合和垂直分工两种商业模式。

（一） 垂直整合模式

垂直整合模式指企业业务范围涵盖集成电路设计、晶圆制造、封装及测试等环节的集成电路企业组织模式。 采用该模式的集成电路企业称为IDM厂商（Integrated Device Manufacture），典型的IDM厂商有英特尔（Intel）、三星（Samsung）、德州仪器（TI）、东芝（Toshiba）、意法半导体（ST）等。

（二）垂直分工模式

垂直分工模式，即IC设计、IC制造、封装测试专业分工。 1987年台积电（TSMC）成立后，半导体产业的专业化分工便成为了一种趋势。

1、IC设计

根据设定的芯片规格，通过系统设计和电路设计将系统、逻辑与性能的设计要求转化为具体物理版图的过程。 IC设计主要包含系统实现模型的搭建、数字电路代码的编写、模拟图设计逻辑和性能仿真验证后端物理版图实现等几个重要环节。IC设计处于集成电路产业链的前端，水平高低决定了芯片产品的功能、性能和成本。

2、IC制造

也称为晶圆制造，指通过光刻、掺杂、溅镀、蚀刻等过程，将光罩上的电路图形复制到晶圆基片上，在晶圆基片上形成电路。 晶圆生产后通常要进行晶圆测试，检测晶圆的电路功能和性能，将不合格的晶粒标识出来。

制造工艺指制造集成电路的制程，也成为晶体管门电路的尺寸，单位为纳米（nm)。 更先进的制造工艺可以使芯片内部集成更多的晶体管，使之具备更多的功能、更高的性能以及更低的功耗。目前主流的CPU制程已经到了14纳米，如英特尔第八代酷睿。台积电最新工艺制程可以做到7nm，华为新推出的麒麟980处理器将采用台积电的7nm工艺。

3、封装测试

IC封装 是将生产出来的合格晶圆进行切割、焊线、塑封，使芯片电路与外部器件实现电气连接，并为芯片提供机械物理保护的工艺过程； IC测试 是指利用集成电路设计企业提供的测试工具，对封装完毕的芯片进行功能和性能测试，测试合格后，即形成可供整机产品使用的芯片产品。

（三）集成电路行业的企业类型

集成电路行业经过多年发展，产业分工不断细化，目前已形成IP核供应商、Fabless、Foundry、封装和测试以及 IDM 等企业类型，各类型的特征及代表性企业如下：

1、IP核供应商

IP核全称是知识产权核，指某一方提供的、形式为逻辑单元、芯片设计的课重用模块。 IP核通常已经通过了设计验证，设计人员以IP核为基础进行设计，可以缩短设计所需的周期。IP核供应商处于IC行业的最上游，代表企业有MIPS、ARM等专业IP厂商以及拥有IP部门的半导体公司如英特尔（Intel）、高通（Qualcomm）、德州仪器（TI）等。

2、Fabless

无晶圆厂的集成电路设计企业，专注IC设计和IC产品销售，没有自己的晶圆代工厂和封测厂，轻资产。目前全球绝大多数集成电路企业均为Fabless模式， 包括美国高通（Qualcomm）、博通（Broadcom）、英伟达（NVIDIA）等。

3、Foundry

晶圆代工厂，其自身不设计集成电路，而是专门为集成电路设计企业提供晶圆制造服务。 由于晶圆生产线的投入很大，且工艺水平要求较高，这类企业一般具有较强的资金实力和工艺水平。代表企业包括台积电（TSMC）、中芯国际（SMIC）等。

4、封装、测试企业

封装和测试企业负责晶圆生产出来后的封装和测试工作，本身不从事集成电路的设计，而是接受集成电路设计企业的委托为其提供封装测试服务。 封测行业要求较大的资金投入进行生产线的建设。代表企业有日月光、长电科技、华天科技等。

5、IDM

IDM 指的是垂直整合制造商，这类企业业务涵盖了集成电路设计、制造和封装测试的所有环节。 该模式对技术和资金实力均有很高要求，代表企业如英特尔（Intel）、三星（Samsung）、德州仪器（TI）、东芝（Toshiba）、意法半导体（ST）等。

（一）全球集成电路市场需求

全球集成电路近4000亿美元市场规模。随着全球信息化、网络化和知识经济的迅速发展，集成电路产业在国民经济中的地位越来越重要。集成电路产品应用已渗透到汽车、军工、消费、通信、计算机和国防建设等各方面，其市场规模随着应用领域的扩大也越来越大。根据世界半导体贸易统计协会（WSTS）预测，2017全球集成电路销售额3432亿美元，占当年半导体销量的83.3%，较2016年大增24%。WSTS预计，2018年全球集成电路销量望继续增长9.5%，达到3759亿美元。

存储器市场份额最大。 产品类别方面，受去年存储器价格大幅上涨带动，2017年存储器销售1240亿美元，同比大增61.5%，销售额占集成电路销售收入的比例最大，达到了36%；占比第二大的是逻辑电路，2017年销售额为1022亿美元，同比增长11.7%，占集成电路销售收入的29.8%；其次是占比18.6%的微处理器和15.5%的模拟电路，2017年分别销售639亿和574亿美元。

（二） 国内集成电路产业快速增长，自给率仍有待提高

国内集成电路产业快速增长，设计业比重稳步上升。 2017年国内集成电路产业销售收入5411亿元，较去年增长24.8%，继续保持快速增长势头。其中，设计业销售规模2073亿元，同比增长24.8%，占全部集成电路销售额的38%；制造业销售规模1448亿元，同比增长26.1%，占比27%；封装测试业销售规模1890亿元，增长28.5%，占比20.8%。

进口规模超石油，自给率仍有待提高。 除个别年份外，集成电路进口金额均超过石油进口规模，为我国第一大进口商品。2016年集成电路进口规模为2271亿美元，出口613亿美元，净进口1657亿美元。对比2016年国内集成电路产业的销售规模，美元汇率按6.5算，集成电路产业自给率大约在28.7%。而在一些核心集成电路，如计算机系统的MPU、通用电子系统的FPGA和DSP、通信设备芯片和DRAM、NAND FLASH等方面，国产化率基本为零，自给率仍有待提高。

（一）全球集成电路十强

全球十大集成电路企业基本被欧美企业垄断。 从营收规模来看，2017年全球排名前十的集成电路企业分别为三星、英特尔、海力士、美光、高通、博通、德州仪器、东芝、西部数据和恩智浦，基本被欧美国家垄断。

1、三星

全球第一大存储器厂商和第四大晶圆代工厂。 三星半导体是电子旗下的一个业务分支，其产品包括存储器、微处理器、手机芯片和其它消费类等产品。1974年，三星电子通过收购韩泰半导体进入半导体领域；1983年开始开发DRAM，启动集成电路业务。经过四十几年的发展，公司已经成长为全球半导体巨头，业务涵盖存储器、应用处理器、图像传感器和晶圆代工等。

2、英特尔

全球最大的个人计算机CPU制造商。 由罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）和戈登·摩尔（Gordon Moore）于1968年创立,总部位于美国加州。英特尔业务包括微处理器、芯片组、板卡、系统及软件等，目前是全球最大的个人计算机CPU制造商，在个人计算机CPU领域市占率超过90%。

3、海力士

世界三大存储器制造商之一。 海力士半导体是原来的现代内存。1983年现代电子产业有限公司成立；1999年收购LG半导体；2001年公司名称改为海力士半导体,从现代集团分离出来；2004年10月，公司将系统IC业务出售给花旗集团，成为专业的存储器制造商；2012年2月，韩国第三大财阀SK集团宣布收购海力士21.05%的股份。

4、美光

全球前三大存储器制造商。 美光科技有限公司，成立于1978年，是全球最大的半导体储存及影像产品制造商之一，其主要产品包括DRAM、NAND闪存、NOR闪存、SSD固态硬盘和CMOS影像传感器。

5、高通

全球知名的数字无线通信产品和服务提供商。 总部位于美国，业务涵盖通讯芯片组、系统软件和产品、技术许可授予、应用开发平台，以及包括双向数据通信系统、无线咨询及网络管理服务等的全面解决方案。其芯片广泛应用于汽车、物联网（IoT）、网络、计算和机器学习等领域。

6、博通

全球领先的有线和无线通信半导体公司。 博通是全球最大的Fabless之一，Broadcom的产品线涵盖计算机和电信网络，包括用于以太网和无线局域网、电缆调制解调器、数字用户线（DSL）、服务器、家庭网络设备（路由器、交换机、端口集中器）和蜂窝电话（GSM/GPRS/EDGE/W-CDMA/LTE）。主要客户包括苹果、惠普、摩托罗拉、IBM、戴尔、华硕、联想、Linksys、罗技、思科等。

7、德州仪器

全球领先的模拟器件和MEMS传感器供应商。 德州仪器主要从事创新型数字信号处理与模拟电路方面的研究、制造和销售。公司在包括数字信号处理器、数字模拟转换器、模拟数字转换器、能源管理、模拟集成电路等产品领域都占据全球领先位置。

8、东芝

日本最大的半导体制造商。 东芝半导体事业包含领先业界的存储器件、系统LSI、以及占市场顶级份额的分立器件。

9、西部数据