1984年，美国公司推出全球第一款FPGA产品。FPGA芯片的技术门槛非常高，一直处于美国公司的垄断之下。处于领跑地位的Xilinx在该领域深耕了30多年，积累了丰富的技术和经验，建立了完整的FPGA生态环境，与Intel、Lattice、Microchip等公司一起形成了坚实的壁垒，具有绝对的技术优势。面对技术上的困难和挑战，电子产品世界采访到了作为中科院唯一一支从事FPGA技术产品化与产业化的团队——中科亿海微电子科技（苏州）有限公司（简称：中科亿海微）。中科亿海微的营销副总裁赵军辉先生对于目前FPGA行业的发展现状以及EDA设计工具的困境与挑战做出了自己的见解，这对于国产FPGA和EDA企业如何坚持自主研发有很大的动力和启发。中科亿海微营销副总裁赵军辉专注国产FPGA技术研发FPGA全称是Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列），通过现场对芯片进行硬件编程来实现不同的电路功能，被誉为“万能芯片”。为了满足经济发展，国产FPGA厂家通过逆向工程方式仿制FPGA产品，但由于知识产权、生产工艺和软件技术等多方面的限制，仿制品种有限，技术无法突破，存在安全隐患。在中国IC独角兽企业名单中，我们注意到一家国产FPGA企业——中科亿海微。据了解，中科亿海微是中科院唯一一支从事FPGA技术产品化与产业化的团队，公司坚持全正向设计技术路线，研制具有高可靠性的嵌入式可编程电路IP核、可编程逻辑芯片和EDA软件，实现可编程逻辑芯片软硬件的全面自主可控。目前已形成亿海神针、亿海龙珠、亿海神盾、亿灵犀、亿灵思等系列产品，主要应用于工业控制、网络通信、测试测量、医疗器械、数据中心、广播电视、消费电子等业务领域。赵军辉先生向我们介绍，中科亿海微的FPGA产品在容量规模和设计工艺等方面已整体达到国内领先水平，相比国外产品，有着供应渠道可靠稳定、避除后门电路安全隐患等特点。与国内相关产品，尤其与逆向工程产品相比，在具备工艺自主突出优势的同时，还在集成容量、产品尺寸、产品可靠性、可扩展性、可迁移性等各方面具有明显优势，是目前全流程国产化的最具性价比的FPGA芯片产品。特别是在可靠性方面，经专业极限温度测试检测，中科亿海微FPGA芯片可实现190℃稳定运行192小时，远远超过国内同类产品。坚持自主可控的设计路线国外大幅减少供货的情况还在持续，而国内市场还存在很大的空缺，因此FPGA国产化是自主可控的必由之路。在产品介绍中，中科亿海微的亿海神针系列产品全面对标国外S6系列产品，功能上能够替代同等资源及以下产品，市场空间巨大。主要应用于国产化替换需求较迫切的行业，以金融、石油、电力、电信、交通等为代表的重要行业正在启动国产化替代项目并稳步推进。中科亿海微也针对包括数据分析、信号处理、图像压缩与恢复、终端控制、信息中转等多个应用场景可提供成熟的解决方案。谈到美国对EDA技术禁运的情况，赵军辉表示：“尽管最近几年国内EDA公司发展较快，但是国内EDA技术与国外差距还比较大，绝大部分市场还被三巨头给占领着。对EDA的技术禁运对亿海微来说是一个新的发展机遇，我们的EDA技术覆盖了FPGA EDA软件的综合、布局布线、时序分析、功耗分析等全流程操作。未来将以此基础，发展面向通用IC数字设计领域的高层次综合、逻辑综合、布局布线、时序分析等设计和分析工具。”中科亿海微表示他们将始终坚持正向工程路线，自主设计芯片架构、电路和EDA软件，同时选择国内的流片以及封测工艺，实现FPGA芯片的自主可控。结合科技前沿创新设计作为一家科技企业，不仅要做到坚持自主研发和设计，还要能敏锐地洞察科技前沿技术需求与市场变化。人工智能AI、大数据、5G等新兴市场应用需求的日益细分和大力发展，以新型CPU+GPU、CPU+FPGA、GPU+FPGA、固化深度学习算法的人工智能专有芯片的混合计算架构将逐渐取代传统单一计算模式的架构，成为集成电路领域应用发展的主流方向之一。赵军辉向我们介绍，中科亿海微的eFPGA可以在协处理器、定制指令扩展、CPU核间通信、总线设备、IP间互联等不同维度上与CPU等其它子系统实现深度耦合，实现软件可编程与硬件可重配的完美统一，目前可以为用户提供FPGA + CPU控制架构可编程处理平台设计方案，能满足用户对复杂嵌入式系统的高性能、低功耗和高灵活性要求。“砺志创芯 产业报国”是中科亿海微的企业使命，我们期待中科亿海微在坚持技术独立自主的道路上将国产FPGA带上一个新的台阶。资讯实时到达,推荐感兴趣内容}

文章大纲半导体产业链环节众多，核心芯片国产化率较低汽车半导体大有可为，功率、存储、控制类芯片深度受益设备和材料：半导体产业基石，国产替代势在必行模拟芯片：长坡厚雪，半导体优质细分赛道射频芯片：5G/IOT驱动，国产化正当时IC制造和封测：行业景气度持续提升，中芯国际加码成熟制程前景广阔卫星行业半导体引领主线：汽车半导体、核心设备和材料、射频与模拟等细分方向半导体产业链环节众多核心芯片国产化率较低半导体产业链环节众多，专业分工程度高，新技术新应用是行业下游重要驱动力。半导体产业链上下游包括三大环节：IC设计、晶圆制造加工以及封装测试、应用。IC设计是指根据终端产品的需求，从系统、模块、电路等各个层级进行选择并组合，确定器件结构、工艺方案等，实现相关的功能和性能要求，并将其委托给晶圆代工厂进行生产加工；晶圆制造厂根据设计版图进行掩膜制作形成模板，在晶圆上批量制造集成电路，通过多次重复运用掺杂、沉积、光刻等工艺最终将IC设计公司设计好的电路图移植到晶圆上；完成后的晶圆再送往下游封测厂进行切割、焊线、塑封，以防止物理损坏或化学腐蚀，同时使芯片电路与外部器件实现电气连接，最后移交给下游厂商。核心芯片国产化率偏低。我国集成电路产业发展迅猛，但目前在终端应用的核心芯片中，国产芯片占比仍较低，由下表可以看出，我国在计算机系统、通用电子系统的终端核心芯片上国产芯片市占率仍接近于0，在内存设备和显示系统中的国产核心芯片市场才刚起步，在通信装备方面，国产芯片已实现部分进口替代，应用处理器和通信处理器中国产芯片占比分别达到18%和22%。汽车半导体大有可为功率、存储、控制类芯片深度受益功率器件：行业景气度持续提升，MOSFET、IGBT市场广阔：功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心，应用领域广泛。功率半导体通过利用半导体的单向导电性实现电源开关和电力转换的功能，功率半导体主要分为功率器件、功率IC。功率器件可以分为二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。据IHS数据，2020年全球功率半导体市场规模为422亿美元，同比增长4.6%；中国功率半导体市场规模为153亿美元，同比增长6.3%。其中，工业、汽车和消费电子是功率半导体的前三大终端市场。根据智研咨询的数据，2019年汽车领域占全球功率半导体市场的35.4%，工业应用市场占比为26.8%，消费电子占比为13.2%。随着对节能减排的需求日益迫切，功率半导体的应用领域从传统的工业领域和4C领域逐步进入新能源、智能电网、轨道交通、变频家电等市场。受益于工业、电网、新能源汽车和消费电子领域新兴应用不断出现，功率半导体器件市场规模不断增长。根据Yole数据，2019年全球功率器件市场规模为175亿美元，预计2025年或达225亿美元，复合增长率为4.28%。MOSFET：高频开关，功率器件主要的细分市场。MOSFET在功率器件中占比最高。根据智研咨询和华经情报网数据，2019年MOSFET占比35.9%，市场规模达62.59亿美元；中国是全球最主要的功率器件消费国，功率器件细分的主要产品在中国的市场份额均处于第一位。其中，中国MOSFET市场规模占比全球为44.3%，中国MOSFET市场规模约26.4亿美元。目前国内以低端MOSFET产品为主，在中高端MOSFET器件中，90%依赖进口，国产替代空间广阔。2022年MOSFET终端应用占比预测：根据华经情报网数据，随着汽车电子化以及工业系统智能化程度的不断加深，预计到2022年MOSFET下游应用中，汽车占比为22%，计算机及存储占比为19%，工业占比为14%。IGBT是电机驱动的核心：广泛应用于逆变器、变频器等，在UPS、开关电源、电车、交流电机等领域，逐步替代GTO、GTR等产品。IGBT下游应用领域广泛，由于IGBT具有能源转换和高效节能等优点，汽车行业、消费电子行业、能源行业、电机行业等都需要利用IGBT来提高能源使用效率。随着新能源、智慧城市建设等下游领域的发展，IGBT市场规模也在不断扩大。由于IGBT模块集成度高，存在较高的进入壁垒，目前全球IGBT市场主要被欧洲和日本企业垄断，IGBT国产化率不足10%，以斯达半导为代表的国内厂商日渐崛起，国产替代空间广阔。IGBT市场空间：IGBT分为IGBT芯片和IGBT模块，其中IGBT模块是由IGBT芯片封装而来，具有参数优秀、最高电压高、引线电感小的特点，是IGBT最常见的应用形式，IGBT模块常用于大电流和大电压环境。据集邦咨询数据，受益于新能源汽车和工业领域的需求大幅增加，2025年中国IGBT市场规模将达到522亿人民币，复合增长率达19.11%。以英飞凌、安森美等企业为代表的龙头厂商均为IDM模式，拥有完整的晶圆厂、芯片制造厂和封装厂，对成本和质量控制能力很强，以高端产品为主，实力强劲。中国大陆的厂商IDM和Fabless模式兼有，产品以晶闸管、二极管等分立器件和低压MOSFET为主，与欧美日厂商存在较大差距，以斯达半导为代表的厂商日渐崛起，逐步赶超欧美日龙头厂商；以茂达、富鼎电子等为代表的的中国台湾厂商以Fabless模式为主，主要负责芯片制造和封装。从竞争格局看，功率半导体行业集中度较高，欧美厂商占据第一梯队，国产厂商日渐崛起。英飞凌和Omdia数据显示，2019年全球功率器件/MOSFET/IGBT芯片/IGBT模块CR10分别为58.30%/78.20%/84.4%/81.1%。其中英飞凌是全球最大的功率半导体厂商，功率器件市场份额为19%，MOS产品市场份额约25%，IGBT产品市场份额超30%。功率半导体厂商以欧美日为主，中国厂商起步较晚，技术积累与欧美日厂商差距较大。目前功率半导体厂商可以分为三个梯队，第一梯队是英飞凌、安森美等欧美厂商为主，第二梯队以三菱电机、富士电机等日本厂商为主，第三梯队以斯达半导、捷捷微电、新洁能、闻泰科技（安世半导体）等中国厂商为主。功率半导体部分公司简介：斯达半导（模式：Fabless）公司成立于2005年，深耕IGBT芯片和模块，是大陆第一、国际前十的IGBT模块厂商，全球市占率2.2%。应用市场主要为新能源、工业控制、变频白色家电等。主要客户包括汇川技术、宇通客车等。公司2020年IGBT模块营收占比94.65%，其他主营业务收入占比4.97%。捷捷微电（模式：IDM）公司成立于1995年，是晶闸管龙头企业。同时公司积极布局MOSFET、IGBT等领域。公司产品主要应用在工控、家用电器和汽车电子等领域。主要客户包括正泰、德力西、美的、格力等。公司2020年功率半导体芯片业务营收占比28.06%，功率半导体分立器件业务营收占比70.34%。华润微（模式：IDM）公司成立于1983年，是具备芯片设计、晶圆制造、封装测试全产业链的半导体公司。公司功率半导体产品主要包括IGBT、MOSFET、SBD和FRD，功率IC产品主要有电源管理芯片产品和电机驱动IC。终端客户覆盖多个领域，包括美的、海尔等知名客户。公司2020年制造与服务营收占比54.86%，产品与方案营收占比55.14%。新洁能（模式：Fabless）公司成立于2013年，主要产品为MOSFET（沟槽型、超结与屏蔽栅）与IGBT的芯片和功率器件。公司目前给富士康、中兴通讯、宁德时代等公司供货，并与华虹宏力、长电科技等龙头深度合作。公司2020年功率器件营收占比81.47%，芯片营收占比18.35%。士兰微（模式：IDM）公司成立于1997年，经过20年的沉淀，成为国内半导体产品线最为齐全的IDM厂商，产品覆盖分立器件、集成电路和LED芯片等，其中功率器件MOSFET、IDBT已居于国内领先水平。公司两大类汽车产品在售，分别是车载充电器和IGBT模块，车载充电器在售产品主要为降压型DC-DC控制器SD452系列，IGBT模块主要用于新能源汽车驱动中，有400A/650V、820A/750V两种。公司2020年器件营收占比51.47%，集成电路营收占比33.17%，发光二极管营收占比9.13%。闻泰科技（安世半导体）（模式：IDM）公司2019年收购安世半导体，安世原为恩智浦标准器件部门，主要产品为分立器件、小信号MOSFET、车用MOSFET和逻辑器件。客户包括华为、三星、LG、大疆等。公司2020年手机及配件营收占比80.58%，半导体产品营收占比19.13%。公司半导体业务产品线重点包括晶体管（包括保护类器件ESD/TVS等）、MOSFET功率管、模拟与逻辑IC，2020年三大类产品占收入比重分别为49%（其中保护类器件占比15个百分点）、30%、19%。控制类芯片：汽车算力需求推升控制类芯片市场空间：当前汽车主控芯片主要是MCU(流微控制单元Microcontroller Unit)，负责计算和控制。MCU是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一主板上，形成能完整处理任务的微型计算机。MCU主要作用于最核心的安全与驾驶方面，自动驾驶（辅助）系统的控制，中控系统的显示与运算、发动机、底盘和车身控制等。L3级自动驾驶需要30TOPS的算力，未来车载计算芯片空间广阔。根据内自动驾驶芯片厂商地平线数据，L1/L2级别对算力的需求不足2TOPS（1TOP代表一秒钟进行1万亿次计算），而到了L3级别自动驾驶，算力需求将迅速到来30TOPS，为了冗余设计的考虑，我们看到当前主流自动驾驶芯片的设计算力多达到了大几十TOPS，到L4和L5级别，自动驾驶对算力的需求将来到和3004000TOPS，当然，目前满足L3级别的芯片已经陆续流片，而L3级别的自动驶技术仍需时日，自动驾驶芯片算力再短期内并没有显著再提升的需求。汽车计算、控制类芯片市场规模约为108亿美元，SoC将成为主要增量。根据IHS数据显示，当前MCU芯片市场规模约为70亿美元，预计2025年将增长至78亿美元，受益于汽车电动化以及自动驾驶技术的发展，汽车电子电气架构由分布式向集中化跃进，SoC是未来汽车计算、控制类芯片的主要增量来源，2020年汽车SOC芯片市场规模约为37亿美元，预计到2025年将迅速增长至约82亿美元，CAGR达14.87%。功能芯片：在MCU领域，英飞凌、瑞萨、恩智浦、ST为头部企业，均具有覆盖不同应用和功能的完整MCU产品线，近年加快了并购步伐，市场进一步集中，CR5占据全球约80%的市场份额。国内份额与国外企业差距较大，上市公司中颖电子、兆易创新、东软载波都涉及汽车电子领域，但市占率极少。计算类芯片：瑞萨电子、恩智浦、德州仪器等传统汽车芯片企业是当前量产环节的主导力量，凭借深厚的汽车芯片设计经验，在嵌入式计算处理器领域与汽车软件、系统开发商深度绑定，能够更好地协同车辆控制，把控功能安全需求。英伟达、高通、Intel虽为传统ICT企业，近年来在汽车主控芯片领域大举布局，现已跻身全球汽车半导体前25，主打ADAS、自动驾驶以及智能座舱领域的芯片设计，具备传统芯片企业难以比拟的算力优势，Intel Mobileye的EyeQ系列芯片、高通骁龙820A就是典型代表，而其他产品多处于研发应用和预量产阶段。存储芯片：汽车数据量推动车规存储芯片需求快速成长：存储器芯片是信息系统的基础核心芯片，也是集成电路产业的核心产品之一。不同技术原理催生不同的产品，具有各自的优缺点和适用领域。按存储形式不同，可分为：光学存储、磁性存储、半导体存储。若按照信息保存的角度来分类，可以分为易失性存储芯片和非易失性存储芯片。易失性存储芯片在所在电路断电后，将无法保存数据，代表性产品有DRAM和SRAM；非易失性存储芯片在所在电路断电后，仍保有数据，代表性产品为NAND Flash和NOR Flash。DRAM和Flash是目前市场上最为重要的存储器芯片。DRAM具有高容量、大带宽、低功耗、短延时、低成本等特征，是主要用于个人电脑、服务器、手机等设备的最为常见的系统内存，也是半导体行业最大的单一产品类别，2019年市场规模为620亿美元，占比56%。由于采用不同的设计结构，SRAM比DRAM的读写速度更快、功耗水平更低，但电路结构的差异也造成了相同容量的SRAM的成本高于DRAM，通常情况下只会使用在CPU的一、二级缓存等对存储速度要求严格的领域；Flash主要有NAND和NOR两种，区别在于存储单元连接方式不同，导致两者读取方式不同，2019年二者市场规模分别为460亿和22亿美元，占比为42%和2%。Flash具有寿命长、体积小、功耗低、非易失性等特点和优势，广泛应用于消费电子、移动通信、网络通信、个人电脑、服务器等领域，主要用于代码存储和数据存储等，是近年来发展较快的存储器芯片产品。存储芯片下游应用广泛。以DRAM和NAND Flash为例，DRAM下游主要应用于移动式（~33%）、服务器（~28%）、PC（~20%）等领域，在消费电子、绘图等领域亦有应用，NAND下游主要用用于手机（~48%）、SSD（~43%）等领域，此外在游戏机、USB存储设备、平板电脑等领域也有较广泛的应用。存储芯片为汽车芯片重要组成部分，车载存储产品性能要求不断提升。搜狐汽车研究室数据显示，2019年模拟芯片、传感器与执行器和分立器件位列汽车半导体价值量前三位，占汽车半导体市场规模比例分别为28%、17%和14%，合计占比近六成，存储芯片以8%的占比位居第七。汽车“三化”趋势明显，由于车载导航系统、娱乐系统、行车记录仪、ADAS辅助驾驶以及未来的无人驾驶、5G通信应用的加入，需要处理和连接越来越大数据量的汽车正逐渐成为一个移动的服务器，以汽车驾驶辅助系统ADAS为例，由于需要大容量存储和高效运算支撑系统的快速反映，特别是高清的图像传输，对于存储产品的容量、性能、可靠性也提出了越来越高的需求。搜狐汽车研究室预测，2025年存储芯片占汽车半导体的比例将提升至第五位，为12%。汽车存储芯片市场规模：L3自动驾驶落地关键时期已来，各大龙头车企相继推出重磅L3自动驾驶车型，相较于L1和L2级车型而言，L3及以上级自动驾驶的高精度地图、数据、算法都需要大容量存储来支持，一台L3级的自动驾驶汽车将需要16GB DRAM和256GB NAND，一台L5级的全自动驾驶汽车估计需要74GB DRAM和1TB NAND。此外，无人驾驶汽车（感应+认知+行动）将配备大量的传感系统，比如：GPS接收器、激光雷达、超声波传感器、毫米波雷达、高清摄像头等，为实现自动驾驶汽车的互联性，包括仪表盘系统、导航系统、信息娱乐系统、动力传动系统等，都需要存储数据为自动驾驶汽车提供基础数据作为参数，催生对大容量存储需求提升，为存储器厂商提供了广阔的市场空间。根据搜狐汽车研究室预测，受益于新能源汽车、5G及物联网、可穿戴设备等赋能，全球汽车存储芯片市场规模将从2016年的22亿美元增至2025年的83亿美元，2016-2025年CAGR为15.90%。竞争格局：存储芯片总体呈垄断趋势，市场集中度较高。从竞争格局看，三星在DRAM和NAND Flash占据绝对优势地位，海力士和美光市场份额亦较高，行业整体呈垄断趋势，DRAM CR3超95%，NAND Flash CR3为68.8%。在NORFlash领域，行业前三分别为旺宏、华邦和兆易创新，CR3达69.5%。存储部分公司简介：兆易创新：公司成立于2005年，是一家以中国为总部的全球化芯片设计公司。公司致力于各类存储器、控制器及周边产品的设计研发，主要产品为NORFlash、NAND Flash及MCU，广泛应用于手持移动终端、消费类电子产品、个人电脑及周边、网络、电信设备、医疗设备、办公设备、汽车电子及工业控制设备等各个领域。公司2020年存储芯片销售营收占比73%，微控制器营收占比16.79%，传感器营收占比10.01%。北京君正：公司成立于2005年，是一家集成电路设计企业，拥有全球领先的32位嵌入式CPU技术和低功耗技术，主营业务为微处理器芯片、智能视频芯片等ASIC芯片产品及整体解决方案的研发和销售。2020年公司完成了对北京矽成的并表，其主要产品有SRAM、DRAM、FLASH、Analog及Connectivity等芯片产品，被广泛应用于汽车电子、工业与医疗、通讯设备及消费电子等领域。公司2020年存储芯片营收占比70.30%，微处理器芯片营收占比5.70%，智能视频芯片营收占比13.43%，模拟与互联芯片营收占比8.64%，技术服务营收占比1.45%。复旦微电子：公司成立于1998年，主要从事超大规模集成电路的设计、开发和测试，并为客户提供系统解决方案，产品线门类丰富，包括安全与识别芯片、非挥发存储器、智能电表芯片、FPGA芯片和集成电路测试服务等。非挥发存储器在0.13μmEEPROM工艺平台实现了业界最小1.0μm2cell产品并量产；主力智能电表MCU产品32位CPU内核主频可达64Mhz；FPGA类芯片聚焦SRAM型，主要包括千万门级FPGA芯片、亿门级FPGA芯片以及嵌入式可编程器件PsoC；安全与识别产品线推出了覆盖13.56Mhz、900Mhz、2.4Ghz等多个频段的射频芯片产品；客户包括南京飞腾电子、杭州驭电微电子、深圳市立诺达科技等。公司2020H1安全与识别芯片营收占比36.13%，非挥发存储器营收占比30.73%，智能电表芯片营收占比12.09%，FPGA及其他芯片营收占比11.73%，集成电路测试服务营收占比9.69%。武汉新芯：公司成立于2006年，是一家领先的集成电路研发与制造企业，专注于先进特色工艺开发，重点发展三维集成技术3DLink、特色存储工艺和特色逻辑工艺平台，致力于为全球客户提供高品质的创新产品及技术服务。NORFhah在笔记本电脑市场占15%,在国内安防市场占30%，正在加速研发，有望为国内5G基站客户批量供货，产品应用于消费电子、通信、笔记本电脑、TWS耳机、智慧电网等领域。东芯半导体：公司成立于2014年，聚焦中小容量通用型存储芯片的研发、设计和销售，是国内唯--家同时具备NORFLASH、NAND Flash和DRAM三种产品存储器的设计公司。NORFLASH主要做l8V低功耗产品,可以提供32M、64M、128M、256M。公司设计研发的24nm NAND、48nm NOR均为我国领先的闪存芯片工艺制程，已达到可量产水平。公司产品不仅在高通、博通、联发科、紫光展锐、中兴微、瑞芯微、北京君正、恒玄科技等多家知名平台厂商获得认证，同时已进入三星电子、海康威视、歌尔股份、传音控股、惠尔丰等国内外知名客户的供应链体系，被广泛应用于通讯设备、安防监控、可穿戴设备、移动终端等终端产品。2020年公司NAND营收占比50.89%，NOR营收占比23.33%、DRAM营收占比5.99%，MCP营收占比16.98%，技术服务营收占比2.81%。设备和材料：半导体产业基石，国产替代势在必行集成电路工艺复杂，制造设备种类繁多。集成电路制造工艺复杂，其主要工艺流程包括氧化、清洗、涂胶、烘干、光刻、显影洗胶、刻蚀、去胶、离子注入、薄膜沉积、化学机械打磨、测试、检测等，其中部分工序需要循环进行数次至数十次。全球半导体设备市场规模：根据SEMI数据，全球半导体制造设备销售额从2019年的598亿美元猛增19%，在2020年达到712亿美元的历史新高。中国大陆首次成为新半导体设备的最大市场，销售额增长39%，达到187.2亿美元。目前芯片代工产产能普遍紧张，汽车芯片、智能手机处理器等多类半导体产品也供不应求。台积电、力积电正在建设新的晶圆厂，英特尔也已宣布将投资200亿美元新建两座晶圆厂，因而在芯片代工商提高产能、新建晶圆厂的推动下，全球半导体生产设备今年的销售额有望再创新高。中国半导体设备行业增速迅猛，远高于世界平均水平。中国大陆半导体设备销售额从2019年的134.5亿美元增长至2020年的187.2亿美元，同比变化率高达39%。中国大陆半导体设备市场规模占全球市场的比重持续提升，从2013年占比10.6%提升至2019年的22.5%。半导体设备作为半导体产业链上游的支撑行业，面临国产化率低、被国外巨头垄断的局面。2013-2020年中国大陆半导体设备市场规模呈现逐年增长态势且受新冠疫情影响并不显著，同时伴随中国大陆半导体设备市场规模占全球市场规模比重不断增长趋势，但整体国产率仍较低，主要专用设备仍依赖进口，多数半导体设备国产化程度低于20%。截至目前，我国半导体设备行业已处于追赶阶段。自2020年以来我国半导体设备行业企业的融资多轮处于A轮及战略投资，未来行业或将吸收更多资金。半导体晶圆制造材料市场：根据SEMI数据，因5G普及、新冠肺炎疫情推升宅经济需求，带动全球半导体需求攀高，2020年全球半导体材料销售额年增4.9%至553亿美元，其中晶圆制造材料占比63%，销售额为349亿美元；余下204亿美元为半导体封装材料。SEMI预计，2021年全球半导体材料市场或达563.6亿美元。2019年全球硅片、电子气体、光掩膜板、光刻胶及配套试剂的销售额分别为122/43/42/40亿美元，市场份额分别为37%/13%/13%/12%。受益于晶圆厂扩产潮和国产替代，半导体材料企业迎来机会。目前，国内半导体材料的国产化率较低，在核心领域国内企业的竞争实力与国外龙头相差甚远，摆脱进口依赖的局面任重道远。华为禁令和中芯事件凸显国内半导体产业链自主可控的必要性，加速半导体材料等领域国产化势在必行。我们认为受益于国家政策大力支持以及大基金和地方资本长期持续投入，国内半导体制造产业将逐步崛起，作为晶圆制造上游，国内半导体材料产业将会进入快速发展期。全球半导体行业快速发展，晶圆制造材料市场发展成为推送半导体材料行业主力，中国大陆、台湾等地区逐渐成为全球半导体材料市场重点地区。根据Maximize Market Research数据，2019年全球半导体材料显著向中国大陆、台湾、南韩地区转移，市场份额保持不断上涨趋势，其中中国大陆从6.4%提升至16.67%，成为受益于第三次全球半导体产业转移最大赢家。同时根据SEMI数据显示，2017年到2020年四年间，预计中国将有26座新晶圆厂投产，预期成为全球新建晶圆厂最积极的地区。受益于半导体产业链转移叠加大力投产，中国晶圆制造行业市场规模预期将从2015年的900亿元提升至2021年的2941.4亿元，半导体国产化节奏渐强，必将带来上游半导体材料更广阔的国产化发展机遇。半导体行业高端产品核心技术壁垒较高，但仍难阻中国半导体材料发展趋势。半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。在半导体材料领域，由于高端产品技术壁垒高，国内企业长期研发投入和积累不足，我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域，高端产品市场主要被欧美日韩台等少数国际大公司垄断；国内大部分产品自给率较低，基本不足30%，且大部分为技术壁垒较低的封装材料；而在晶圆制造材料方面国产化比例更低，主要依赖进口。以硅片为例，由于其具有极高技术壁垒，目前全球市场呈现出寡头垄断格局。以日本新越化学、SUMCO、德国Siltronic、中国台湾环球晶以及韩国SKSiltron为首的五大供货商合计占据全球90%以上的市场份额；中国目前硅产业集团规模较小，占据全球半导体硅片市场份额2.18%。国内半导体设备和材料部分公司简介：中微公司：全球半导体设备新星企业，深耕刻蚀设备和MOCVD设备，主要客户包括台积电、长江存储、SK海力士、三安光电等海内外知名企业。公司产品主要应用于刻蚀与沉积领域，覆盖集成电路、MEMS、LED、平板显示等不同的下游半导体应用市场。2020年专用设备营收占比79.12%，备品备件营收占比19.42%，设备维护营业收入1.44%。北方华创：国内半导体设备龙头，已具备28纳米设备供货能力，14纳米工艺设备进入客户工艺验证阶段，传统优势设备如刻蚀机、炉管、PVD等已经进入长江存储、中芯国际、华虹等多家国内厂商的供应链。公司覆盖刻蚀设备、PVD/CVD设备、氧化/扩散设备、清洗设备等产品。2020年电子工艺装备营收占比80.40%，电子元件营收占比19.24%。华峰测控：国内半导体测试机龙头，聚焦于模拟和混合信号测试机领域，产品线覆盖了从设计、晶圆制造到封测的全部环节并积极布局SoC测试领域。公司主要产品为半导体自动化测试系统，包括STS8200系列、STS8250系列和STS8300系列三个系列，主要为集成电路检测测试系统，辅销部分配件产品。2020年半导体自动化测试系统销售营收占比92.95%，测试系统配件营收占比6.66%。盛美半导体：国内半导体清洗设备龙头，产品应用于晶圆制造、先进封装与半导体硅片制造及回收，主要客户包括长江存储、中芯国际、合肥长鑫、长电科技、上海新昇等。公司主要产品包括半导体清洗设备、半导体电镀设备和先进封装湿法设备等。2019年半导体清洗设备营收占比84.10%，半导体电镀设备营收占比10.57%，先进封装湿法设备营收占比5.33%。雅克科技：成立于1997年，材料平台型公司，以电子材料业务为发展核心，全球客户包括SK海力士、美光、三星电子、铠侠电子和英特尔等芯片制造商，LG显示屏和友达光电等国际大型面板制造商；国内客户包括中芯国际、长江存储与合肥长鑫等国内主流芯片制造商，以及京东方、华星光电和惠科等国内大型面板制造商。公司主要产品包括电子材料、液化天然气（LNG）保温板材和阻燃剂。2020年半导体化学材料营收占比33.12%，电子特种气体营收占比16.40%，光刻胶及配套试剂营收占比15.04%，阻燃剂营收占比13.29%，球形硅微粉营收占比7.84%，LNG保温复合材料营收占比4.80%。安集科技：国产抛光液龙头，公司化学机械抛光液已在130-14nm技术节点实现规模化销售，主要应用于国内8英寸和12英寸主流晶圆产线，客户包括中芯国际、台积电等行业领先的集成电路制造。公司产品包括不同系列的化学机械抛光液和光刻胶去除剂，主要应用于集成电路制造和先进封装领域。2020年化学机械抛光液营收占比88.76%，光刻胶去除剂营收占比11.20%。沪硅产业：内地半导体硅片制造龙头，也是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。产品得到了众多国内外客户的认可，客户包括了台积电、中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长江存储、武汉新芯、华润微等芯片制造企业。公司产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片、外延片及SOI硅片，主要应用于模拟芯片、传感器、逻辑芯片与存储器的制作。2020年公司300mm硅片营收占比17.44%，200mm及以下（含SOI）营收占比67.74%。立昂微：国内较少的从硅片到芯片的一站式制造平台，形成了以盈利的小尺寸硅片产品带动大尺寸硅片的研发和产业化，以成熟的半导体硅片业务、半导体功率器件业务带动化合物半导体射频芯片产业的经营模式，主要客户包括华润微电子、中芯国际、深圳深爱半导体股份有限公司、上海先进、士兰微等。公司主营业务为半导体硅片、半导体功率器件、化合物半导体射频芯片三大块。主要产品包括6-12英寸半导体硅抛光片和硅外延片、6英寸肖特基芯片和MOSFET芯片、6英寸砷化镓微波射频芯片等三大类。2020年公司半导体硅片营收占比64.80%，半导体功率器件营收占比33.46%，砷化镓芯片营收占比0.51%。江丰电子：国产溅射靶材龙头，公司的超高纯金属溅射靶材产品已应用于世界著名半导体厂商的先端制造工艺，在7纳米技术节点实现批量供货,应用于5纳米技术节点的部分产品评价通过并量产，部分产品进入验证阶段。主要产品为各种高纯溅射靶材，包括铝靶、钛靶、钽靶、钨钛靶等，产品主要应用于半导体(主要为超大规模集成电路领域)、平板显示、太阳能等领域。2020年钽靶营收占比34.67%，铝靶营收占比18.13%，钛靶营收占比13.49%。超硅半导体：公司包括材料研究院、设备技术中心、硅片制造、蓝宝石制造、人工晶体生长等，致力于为全球集成电路制造商提供高品质的大尺寸硅片。多年潜心于先进设备技术、晶体生长技术、晶片制造技术、尖端材料研究等领域,并专注于相关产品的研发、品质控制、市场销售以及生产管理等。模拟芯片：长坡厚雪，半导体优质细分赛道模拟芯片是连接数字世界与自然世界的桥梁。模拟集成电路是指由电容、电阻、晶体管等组成的用来处理模拟信号的集成电路。数字芯片不能直接与自然界沟通，为了处理方便，一般将模拟信号转换为数字信号，输入到大容量、高速、抗干扰能力强的数字处理系统处理后再转换为模拟信号输出。在电子系统中，模拟芯片功能非常多，包括信号接收、信号放大、数模信号转换、稳压、比较等。模拟芯片具有长生命周期、弱周期性的特点。数字集成电路强调运算速度与成本比，需要不断采用新设计或新工艺，遵循摩尔定律，更新换代速度快，生命周期一般1-2年；而模拟集成电路强调可靠性和稳定性，一经量产往具备长久生力，生命周期长，一般在5年以上。模拟芯片下游应用十分广泛，拥有众多细分品类，单一产业景气度对模拟芯片冲击相对小，其占半导体比重在13-14%，总体较为稳定。模拟芯片根据功能分为以下三大类：（1）电源管理芯片，包括稳压器产品、电池管理产品、LED驱动器、AC/DC控制器等，主要用于稳定电流和电压，电流、电压控制，以及电流转换等领域；（2）信号链芯片，包括放大器、滤波器等线性产品，接口电路等，主要用于模拟信号处理，以及电子系统之间的信号传输等，广泛应用于工业，通讯，医疗等行业；（3）数模转换器，用于模拟信号与数字信号的互相转换。模拟芯片市场规模：IC Insight数据显示，2020年全球模拟芯片市场规模为570亿美元。其中，德州仪器（TI）以109亿美元销售额和19%的市占继续稳坐第一名，营收规模几乎为第二名亚德诺半导体（ADI）的两倍。国内模拟芯片厂商市占率均不足1%，国产替代空间广阔。国内方面，2020年中国模拟芯片市场规模为1622.6亿元，占全球模拟芯片市场比例约为40%，连续三年呈现快速增长趋势。国内需求端方面，中美贸易摩擦推动国内终端客户关注供应链安全及稳定性，国产替代不断推进，本土代理商纷纷寻求国内厂商合作；供给端方面，国内模拟芯片厂商以某个细分领域切入市场，以更低价格、更优服务替代美系厂商产品且取得较好市场效果。与此同时，外延并购逐步被国内厂商采纳以提升与国际巨头在市场竞争方面优势，如矽力杰收购Maxim的智慧电表及能源监控部门以及NXP的LED照明业务。在下游景气需求叠加国产替代推动下，国内模拟芯片厂商进入产业黄金期，市占率有望扩大，乘风而起快速成长。射频芯片：5G/IOT驱动，国产化正当时5G时代新增大量高频频段，手机射频前端量价齐升。在过去的十余年间，移动通信行业经历了从2G到3G，再到4G和5G的三次重大产业升级，支持频段数目持续增加，双4G/全网通、五模/七模、十三频/十七频/三十频、载波聚合、MIMO、全面屏成为智能手机标配，导致包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器在内的射频前端器件数量和价值急剧增加。举例说明，2G时代手机频段数是4个，单机总价值是0.8美元；3G时代手机频段数上升到6个，单机总价值3.25美元；4G时代，千元机频段数达到了8-20个，旗舰机频段数在17-30个，需要20-40个滤波器，10个开关，单机总价值16-20美元；而到了5G手机，频段数将达到50个，需要80个滤波器和15个开关，单机总价值达25-40美元。相比于4G时代，5G时代的单机射频前端价值量可以实现翻倍。射频前端芯片市场规模与格局：射频前端芯片市场主要有两个方向，移动终端市场和以基站为代表的通信基础设施建设市场。前者市场规模较大，为射频前端市场的主要驱动力，且5G发展将推动单个移动终端内部射频前端芯片数量和价值提高。Yole统计显示，2019年射频前端市场为152亿美元，到2025年有望达到254亿美元，2020-2025年年均复合增长率将达到11％。从竞争格局看，全球射频芯片市场集中度较高，前五大厂商分别为Murata、Skyworks、Broadcom、Qorvo、Qualcomm，CR5为79%。国产射频前端芯片迎来发展机会，国内厂商有望挤进第一梯队，替代前景广阔。Skyworks、Qorvo、Broadcom、Murata四大巨头通过并购延伸不断扩张，长期垄断全球射频前端芯片市场的第一梯队。我国射频前端芯片厂商依然在起步阶段，市场话语权有限，但在中美贸易战后国产自制芯片的政策鼎力支持和国内手机品牌占有率持续增长的背景下，国内供应链厂商有望迎来重大发展机遇。其中卓胜微在射频开关领域已经达到国际先进水平，在LNA和接收端射频模组产品上也具备强大实力，唯捷创芯在射频PA领域表现出色，目前已经占据全球4G中低端PA市场的三成以上，紫光展锐和韦尔股份同样在细分领域具备强大技术实力，国内厂商未来有望上升至第一梯队，扩大市场份额，成长空间广阔。IC制造和封测：行业景气度持续提升，中芯国际加码成熟制程前景广阔IC制造分为IDM模式和代工模式。IDM模式下，厂商独自完成从芯片设计、制造到封测的全流程，而代工模式下，芯片设计、制造和封测由不同厂商共同完成。根据IC insights数据，2019年全球晶圆制造市场中，纯晶圆代工占比为77.2%，IDM占比22.8%。全球晶圆代工市场持续快速增长。根据IC insights数据，2019年全球晶圆代工产值为560亿美元，2022预计可以达到792亿美元。受益于5G时代高性能运算的广阔需求，以及IDM龙头企业订单外包趋势的驱动，晶圆代工行业快速扩容，台积电在其2020Q3法说会预测2020年全球晶圆代工产值将达到682.5亿美元（同比+20%）。晶圆代工市场台积电一家独大。在纯晶圆代工市场中，台积电是绝对的龙头，市场份额超过50%。根据Trend Force数据，2021Q1晶圆代工市场中，台积电市场份额为55%，三星17%，联电7%，格芯7%，中芯国际4%，华虹半导体1%，上海华力1%。中芯国际是国内晶圆代工龙头。中芯国际是中国大陆规模占优、技术最先进的集成电路晶圆代工企业，也是世界第五大集成电路晶圆代工企业。公司总部位于上海，拥有全球化的制造和服务基地，提供0.35微米到14纳米不同技术节点的晶圆代工与技术服务。公司2021Q1单季度营收创历史新高，我们认为目前半导体产业链呈现供需失衡态势，下游需求旺盛、上游供给不足，叠加海外疫情二次反弹等扰动因素，半导体全行业产能紧张状态愈演愈烈。公司作为国内最大的晶圆代工厂，持续推动成熟制程扩产计划，计划2021年成熟制程12寸产线扩产1万片，8寸产线扩产不少于4.5万片，同时拟与深圳政府以合资方式新建28nm及以上的12寸产线，计划月产能4万片，预计将于2022年开始生产。短期来看，公司将持续受益于半导体产能紧张趋势，业绩确定性较强；中长期来看，电源管理、射频、图像信号处理等下游需求强劲，公司加码成熟制程，有望借行业高景气度东风，引领国产化浪潮快速崛起。IC设计和制造行业，IC封测行业集中度较低。IC封测行业由于资金门槛、技术门槛相对较低，定制化程度逐渐提升，因此行业集中度远不如代工行业。我国大陆IC封测行业主要企业包括长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技等。2021Q1长电科技、通富微电、华天科技三家市占率合计为27%，业绩快速提升。随着大陆晶圆产能逐渐释放，本土封测厂商有望大幅收益，受益于国产替代，长电科技等国内封测厂商将充分受益。参考资料来自：国海证券研究所、驭势资本研究所}