前瞻产业研究院全球及中国芯片产业发展解析20181133页

全球及中国芯片产业发展解析——前瞻产业研究院芯片行业发展概述[1]FORWARD•更多报告内容bg.qianzhan.com芯片是什么？有什么作用？人们经常把“芯片”和“集成电路”这两个词混着使用。◢事实上，芯片（chip）是半导体元件产品的统称，也是集成电路的载体。芯片是集成电路经过“设计►►►制造►►►封装►►►测试”后形成的可立即使用的独立整体，集成电路必须依托芯片来发挥他的作用。◢芯片组，则是为发挥更大的作用，对一系列相互关联的芯片进行组合。芯片及芯片组几乎决定了主板的功能，进而影响到整个系统性能的发挥。因此，可以说芯片是电子设备的灵魂，是电子设备的各种功能之所以能够实现的重要载体。1芯片的种类而最常用的两种分类方式：1、根据晶体管工作方式划分——数字芯片和模拟芯片◢数字芯片主要用于处理各种数字信号，用半导体来控制电压高低用以代表1和0，并以此进行逻辑计算。◢模拟芯片主要用于模拟信号处理领域，比如处理声，光，无线信号等物理现象。2、按照芯片的功能划分——处理器芯片、记忆和存储芯片、特定功能芯片◢处理器也就是所谓的CPU，是一个电子设备的心脏，承担最重要的数据计算和处理功能，CPU主要存在于电脑，手机，平板，电视，机顶盒等电子产品。◢记忆和储存芯片负责数据的保存和管理，常见的DRAM，NAND等等。◢特定功能芯片则是为了某些功能而开发的芯片，比如WiFI芯片，Bluetooth芯片和电源管理芯片等等。芯片种类划分角度多种多样，可依据材料、集成电路、芯片功能、芯片设计方式等角度的不同进行分类。2芯片制作及成本解析芯片制作完整过程包括芯片设计、芯片制作、封装制作、成本测试等几个环节。其中，芯片制作过程最为的复杂。而精密芯片的制造过程尤为复杂。芯片的成本包括硬件成本和设计成本。◢芯片硬件成本包括晶片成本+掩膜成本+测试成本+封装成本四部分。◢此外，ARM阵营的IC设计公司要支付给ARM设计研发费以如及每一片芯片的版税，而自主CPU和Intel这样的巨头，则无购买IP的成本。◢除此之外，芯片的硬件成本还需要考虑到测试封装可能会产生废片。芯片的硬件成本公式：芯片硬件成本=（晶片成本+测试成本+封装成本+掩膜成本+IP购买成本*）/最终成品率3芯片的硬件成本解析◢晶片成本：从二氧化硅到市场上出售的芯片，要经过制取工业硅、制取电子硅、再进行切割打磨制取晶圆。晶圆是制造芯片的原材料，晶片成本可以理解为每一片芯片所用的材料（硅片）的成本。一般情况下，特别是产量足够大，而且拥有自主知识产权，以亿为单位量产来计算的话，晶片成本占比最高。◢封装成本：即将基片、内核、散热片堆叠在一起，就形成了大家日常见到的CPU，封装成本就是这个过程所需要的资金。在产量巨大的一般情况下，封装成本一般占硬件成本的5%-25%左右。◢测试成本：测试可以鉴别出每一颗处理器的关键特性，比如最高频率、功耗、发热量等，并决定处理器的等级，并依据等级制定不同的售价。如果芯片产量足够大的话，测试成本可以忽略不计。◢掩膜成本：即采用不同的制程工艺所需要的成本。不同工艺的掩膜成本不尽相同。芯片的硬件成本公式：芯片硬件成本=（晶片成本+测试成本+封装成本+掩膜成本+IP购买成本*）/最终成品率4芯片的设计成本解析◢硬件成本比较好明确，但设计成本就比较复杂。这当中既包括工程师的工资、EDA等开发工具的费用、设备费用、场地费用等。另外，还有一大部分是IP费用——如果是自主CPU不存在此费用，而如果是ARM阵营IC设计公司，需要大量外购IP，这些IP价格昂贵。◢按国际通用的低盈利芯片设计公司的定价策略8：20定价法，也就是硬件成本为8的情况下，定价为20。以下是不同产量情况下，自主CPU-Y也采用8：20定价法的售价对比：►在产量为10万片的情况下►►►售价为305美元；►在产量为100万片的情况下►►►售价为75美元；►在产量为1000万片的情况下►►►售价为52.5美元。可以看出，要降低CPU的成本/售价，产量至关重要，而这也是Intel、苹果能采用相对而昂贵的制程工艺，又能攫取超额利润的关键。国际通用的芯片设计公司定价策略——8：20定价法5芯片制造为什么难？归结起来主要有以下几点：◢最强技术握在巨头手中芯片研发具有投入大、周期长、风险高、竞争激烈等特点。从芯片的技术之争来看，全球芯片制造业的核心技术长期被控制在Intel、AMD等行业巨头企业手中，国内芯片产业从产业规模、技术水平、市场份额等方面都与英特尔、三星、高通等国际领军企业有较大差距，即便与台资企业也有不小差距。◢最薄弱环节：高端IC设计能力国内大量依赖进口集成电路很大一部分原因是中国企业在高端的IC设计上的滞后。◢国内企业一般先有产品后有市场调研国内多数从事高端研发的芯片IC设计公司在开发高端产品时，基本不做市场调研。而最普遍做法是先有产品，而后去找市场。这种违反市场规律做法的出现，源头在于许多IC设计公司的取巧心理。中国每年要从海外进口大量芯片，进口金额高达2000多亿美元，是我国第一大进口产品。近期的中兴通讯被美国制裁事件，再次显示了芯片国产替代的重要性。中国芯片制造为什么这么难？6全球芯片发展面面观[2]FORWARD•更多报告内容bg.qianzhan.com全球半导体行业高度景气，2017年创历史新高目前全球半导体行业高度景气，费城半导体指数和台湾半导体指数屡创新高。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）发布的最新数据，2017年12月全球半导体销售额为380亿美元，月增0.8%，年增22.5%；2017年第四季半导体销售额为1140亿美元，为单季新高，季增5.7%，年增22.5%。2017年全年半导体市场规模达到4122亿美元，增速为21.6%，创历史新高。12018年一季度全球半导体销售额达1111亿美元，同比增长20%2◢半导体产业协会（SIA）数据显示，2018年3月全球半导体销售额为370亿美元。与2月相比，3月销售额提高了0.7%。与去年同期相比，销售额飙升20%。2018年第一季全球半导体销售额为1111亿美元，与2017年第四季度相比，减少2.5%；与去年同期相比，增长20%。◢从季度来看，全球半导体的高景气度高则更加明显，从2016年三季度开始，半导体行业季度增速持续上升，近四个季度以来均保持在20%左右。2018年半导体再续佳绩，预计全年销售额达4500亿美元◢全球半导体产业的大幅式跳跃增长，一方面是因为存储芯片需求旺盛，产品价格大幅上涨所致；另一个方面物联网、汽车电子、AI等新市场新应用拉动下游需求。未来几年，随着智能汽车，VR/AR，物联网等领域发展迅速，半导体新应用上升势头明显。◢前瞻产业研究院汇总了近期世界半导体贸易协会（WSTS）、美国半导体行业协会（SIA）等权威机构的预测，2018年全球半导体产值增速在8%左右，预计2018年全球半导体市场规模将达到4500亿美元。3◢细分市场增长预测：WSTS还预计在2018年对半导体市场规模贡献最大的为存储器、光电子、逻辑器件，尤其是存储器市场2017年增速达到61%，超越逻辑电路成为了占比最高的集成电路细分品种，预计2018年将继续保持在30%以上，进一步拉大与逻辑电路的差距。2017年全球半导体产业TOP10出炉：三星荣登榜首国际权威调研机构Gartner发布的最新数据：◢首位之争十分激烈三星半导体在荣登全球半导体榜首；英特尔从其垄断了25年的宝座上跌落，屈居第2位。◢2017年前十大企业排名上升的企业：除三星外，SK海力士从第4位►►►第3位；美光上升最快，从第6位►►►第4位；西部数据上年未进入前十名，2017年一跃上升到第9位。◢2017年前十大企业排名后退的企业：除英特尔外，高通由上年第3位后退第4位，博通由上年的第5位后退到第6位，恩智浦由上年第9位回到第10位。2016年第10位联发科已跌出前十。42017年全球半导体前十大企业增长幅度情况：几家欢喜几家愁◢2017年世界半导体产业增长22.2%，主要是来自存储器产品市场需求膨胀很快，产能当时还未扩大且掌握在前三位手中，故使市场形成短缺从而引发存储器价格飞涨。其中，NANDFlash价格增幅17%，DRAM内存芯片增幅44%。从而使存储器大厂：三星半导体同比增长52.6%，SK海力士同比增长79.0%，美光同比增长78.1%，东芝增长29.2%。◢西部数据与东芝联手进入存储器芯片业务，在2017年受益，同比增长120.2%，首次进入世界半导体产业的前十大企业之列。5◢而反观2017年世界半导体市场产品中，数据中心处理器只增长6%，PC处理器只增长1.9%等，使英特尔公司只增长6.7%。另外，高通、博通、台积电的同比增速低于行业整体，恩智浦、联发科更是出现业绩下滑。2017年半导体行业研发投入超过10亿美元企业，英特尔、高通和博通名列前三位企业的可持续发展离不开企业对技术研发的持续投入：◢市场研究机构ICInsights发布2017年全球半导体行业研发投入超过10亿美元的18强企业，英特尔、高通和博通名列前三位。◢根据ICInsights的统计，全球Top10半导体公司在2017年将研发支出增加到359.21亿美元，比2016年的354.0亿美元增长了6%。而英特尔在研发方面的支出更是远远超过其他所有半导体公司，达到130.98亿美元。除了占去年半导体营收总额的21.2%外，英特尔的研发支出占了Top10半导体公司研发支出的36%，占全球半导体研发支出总额的22%。62017年全球半导体结构：逻辑电路、MOS微处理器以及内存是三大最主要的市场半导体是许多工业整机设备的核心，普遍应用于计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等核心领域，半导体主要由四个组成部分组成：集成电路、光电器件、分立器件、传感器，其中集成电路占到80%以上，因此通常将半导体和集成电路等价。具体到集成电路，按照产品种类又主要分为四大类：微处理器、存储器、逻辑器件、模拟器件。从半导体细分市场来看，逻辑电路、MOS微处理器以及内存是三大最主要的市场，市场的需求量都与日俱增。除此之外，还包括DRAM（动态随机存储器）、闪存记忆体、微处理器、微控制器、模拟IC、分立器件、光电器件和传感器在内的各种不同类型芯片的需求量增长速度也不慢。7在2017年全球4122亿美元的半导体销售额中，有3432亿美元来自于集成电路，占比为83.25%；其中，存储器占半导体营收最大部分，2017年为1239.74亿美元市占率30.07%，其次包括逻辑电路的1022.09亿美元以及包括微处理器在内的微IC贡献639.34亿美元则分占二、三名。2017年全球区域结构：亚太地区（不含日本）占比超过60%8根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）发布的数据，2016年分国家与区域来看，美国半导体市场总销售值达655亿美元，较2015年衰退4.7%；日本半导体市场销售值达323亿美元，较2015年成长3.8%；欧洲半导体市场销售值达327亿美元，较2015年衰退4.5%；亚洲地区半导体市场销售值达2084亿美元，较2015年成长3.6%。2017年半导体市场分布：美国市场规模为885亿美元，占比为21.5%；欧洲市场规模约为383亿美元，占比为9.3%；日本市场规模为366亿美元，占比为8.9%；亚太市场规模为2488亿美元（不含日本），占比为60.4%。中国超过美国、欧洲和日本，成为全球最大的半导体消费市场9近十余年来，随着半导体产业同时迈入后摩尔时代与后PC时代，全球半导体市场增速明显放缓。与此同时，中国对各类半导体产品的需求大幅增加。从右图中国和全球半导体增速的对比可以看出，从2015年一季度开始，中国半导体市场增速一直高出全球市场5个百分点以上，2017年一季度中国半导体消费金额同比上升26.9%，创出历史新高，高出全球半导体市场增速8.6个百分点。中国&全球半导体增速对比下游需求强劲，中国已成为带动全球半导体市场增长的主要动力10◢根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）发布的数据，2016年中国半导体消费额超过1075