第一节半导体行业市场规模及概述
一、半导体行业概述
半导体是信息技术产业的核心以及支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。
半导体产品主要应用于计算机、家用电器、数码电子、电气、通信、交通、医疗、航空航天等诸多领域。近年来，半导体应用领域随着科技进步不断延展，5G、物联网、人工智能、智能驾驶、云计算和大数据、机器人和无人机等新兴领域蓬勃发展，为半导体产业带来新的机遇。
半导体产业起步于上世纪50年代，在80年代前后逐步形成市场规模。年贝尔实验室采用锗材料研制出了第一只点接触三极管，奠定了微电子工业的基础，以晶体管的发明为标志，表明半导体产业正式诞生。60年代中期，美国仙童半导体公司将硅表面的氧化层做成绝缘薄膜，发展出扩散、掩膜、照相和光刻于一体的平面处理技术，自此实现了半导体的规模化生产。20世纪70年代，“摩尔定律”得到行业认可和推崇，半导体相关产品性能也得到了快速发展。
二、半导体行业发展历程
随着技术迅速提升，资本的快速投入，半导体行业发展较快，逐渐形成了完善的产业链。但由于半导体行业具有生产技术工序多、技术更新换代快、投资风险大等特点，叠加下游消费市场的不断兴起，半导体产业链从集成化到垂直化分工越来越明确，历史上经历过三次空间上的产业转移。
第一阶段（20世纪50年代-20世纪70年代）：半导体行业起源于美国。年美国仙童半导体公司首次将集成电路技术商用，表明半导体行业正式在市场应用，伴随着诞生出IBM、TI、Intel、AMD等公司。全球半导体产业的最初形态为垂直整合的运营模式，即企业内设有半导体产业所有的制造部门，各个部门仅用于满足企业自身产品生产的需求。
第二阶段（20世纪70年代-20世纪80年代）：日本半导体产值超过美国，占全球比重超过50%，半导体产业实现第一次转移。半导体产业转变为IDM模式或系统厂商模式，即负责从设计、制造到封装测试所有的流程或满足其他系统厂商的需求。
第三阶段（20世纪80年代-年）：半导体产业进行第二次转移，韩国、中国台湾占领细分产业。随着PC兴起，半导体产业从美国转向日本后又开始转向了韩国，孕育出三星电子等厂商。同时，台湾积体电路公司成立后，开启了晶圆代工（Foundry）模式，解决了要想设计芯片必须巨额投资晶圆制造产线的问题，拉开了垂直代工的序幕。
第四阶段（年至今）：半导体产业进行第三次转移，我国开始重视半导体产业发展，陆续出台了诸多相关支持政策，由需求带动销售，增速逐渐超过全球。另外，传统IDM厂商英特尔、三星电子等纷纷加入晶圆代工行列，设计（Fabless）、制造（Foundry）、封测（OSAT）三大行业发展成熟。
三、半导体行业市场规模分析
-年全球半导体的市场规模均呈现逐年增长态势。但年由于存储芯片市场出现疲软整体下滑32.6%，导致全球半导体市场规模出现下滑。根据美国半导体协会SIA发布的全球半导体市场报告显示，年全球半导体销售额为亿美元，同比下滑了12%。-年，全球半导体硅片行业集中度小幅下降，总体来说行业集中度较高。年，全球半导体硅片行业CR3达63.84%；CR5达86.61%。随着半导体行业开发出更先进的产品和工艺技术以应用于终端行业，该行业应用的工业智能软件也得到了迅速发展。
图表1：-年全球半导体市场规模及增速
第二节半导体行业产业链分析
半导体芯片产业链环节包括IC设计、晶圆制造及加工、封装及测试环节。
图表2：半导体行业产业链分析
一、产业链上游市场分析
半导体行业上游主要涵盖了半导体设备、半导体材料和芯片设计领域。
1、半导体设备
半导体设备作为半导体产业链的支撑行业，主要应用于IC制造、IC封测。其中，IC制造包括晶圆制造和晶圆加工设备；IC封测主要用封测产进行采购，包括拣选、测试、贴片、键合等环节。半导体设备价值含量高，投资占晶圆厂建设投资75-80%，当前我国内半导体设备自制率仍较低，年国产化率约为16%。但部分领域国内厂商打破空白，技术不断追赶。
图表3：半导体设备细分市场简介
2、半导体材料
半导体制造过程相当复杂，先进制程多达多道工序，需要用到大量材料。因此半导体材料也是整个产业链中细分领域最多的，具有很高的技术和资本壁垒。
其中，硅片（晶圆）价值占比最高，超过1/3，其次为电子特种气体占比13%，光掩模、光刻胶及辅助材料各占比12%左右，其余材料占比均低于10%。
图表4：半导体材料成本占比
3、芯片设计
半导体设计是指在一块较小的单晶硅片上使用一定的布线方法完成电子电路设计的过程。集成电路设计是半导体设计领域重要组成部分，集中体现了半导体设计领域的先进水平。
集成电路设计是指在硅片上集成许多晶体管及电阻、电容等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法，将元器件组合电路的过程。在集成电路设计过程中，
首先需要规格制定、完成硬件语言描述；其次在仿真的基础上完成逻辑合成和电路模拟；最后在完成电路布局布线以及电路监测的基础上，送至代工厂完成生产。
芯片设计行业已经成为国内半导体产业中最具发展活力的领域之一，根据中国半导体行业协会统计，芯片设计业销售收入从年的亿元增长到年的.7亿元。
图表5：国内芯片设计市场规模及增速
二、产业链中游市场分析
半导体行业中游主要是晶圆制造领域，也是半导体产业链的核心环节之一。晶圆制造产业属于典型的资本和技术密集型产业。当前半导体制造模式主要为代工方式，即专业的代工厂商根据半导体设计公司的要求实现晶圆制造及芯片生产。晶圆制造的过程主要包括晶圆清洗、薄膜沉积、涂光刻胶、光刻、刻蚀、去胶、离子注入、薄膜沉积等多个环节。
数据显示，年中国圆晶制造行业市场规模突破亿元，到年，中国圆晶制造行业市场规模超过亿元，达到.1亿元。
图表6：国内晶圆制造行业市场规模及增速
三、产业链下游市场分析
产业链下游主要是半导体的封装测试环节，属于半导体制造的后道工序，在该产业链中，传统封装测试的技术壁垒相对较低，人力成本较为密集。未来随着物联网、智能终端等新兴领域的迅猛发展，先进封装产品的市场需求明显增强。年，我国封装测试行业市场规模将近2亿元。
图表7：国内封测行业市场规模及增速
第三节半导体行业发展趋势分析
一、新兴技术将成为产业的未来核心产品
半导体产业新热点和未来核心产品的热点很多，也很集中，包括云计算、物联网、大数据、工业互联网、5G；战略指引包括中国制造（智能制造），互联网+，大数据；人工智能和AI技术令机器人、无人机、新能源汽车/智能网联汽车、无人驾驶等也成为集成电路的发展要地。
二、核心技术及人才资源成为产业的可持续发展力
尽管国内半导体市场广阔、发展迅速，但在集成电路进口额“节节高升”的背后，是半导体对外依赖程度高、自给率低下的“残酷”现实。中国半导体产业经过多年的发展，却还是存在产业结构与需求之间失配，核心集成电路的国产芯片占有率低的现象。此外，集成电路制造业能力不足，缺少核心技术，也是横亘在半导体产业的一大问题。即使是国内最先进的代工厂——中芯国际，也仍比台积电落后至少两代制程。随着半导体行业国产替代进一步推进，要更重视核心技术研发及人才资源配置，大力推动行业发展。
三、第三代半导体器件迎来爆发期
以氮化镓（GaN）和碳碳复合材料（SiC）为代表的第三代半导体材料，具有耐热、耐高压、高频、大功率、抗辐射等优异特点，但受加工工艺、成本等因素的限制，多年来仅限于小规模应用。近年来，随着原材料生长发育、元器件制造等技术的不断提高，第三代半导体材料的性价比优势逐渐显现，并已开放应用销售市场：SiC元器件已用于汽车逆变器，GaN快速充电器也大量销售。未来五年，根据第三代半导体器件的电子元器件，将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压输电、大数据中心等场景。