半導體證券分析師為民憂思、為國建言之基礎篇：集成電路行業介紹

敬啟者：

中興通訊被美國制裁一事表面貿易戰實質技術戰，微信輿論上不乏亮劍論者的慷慨激昂、不乏妥協論者的悲觀憫懷、不乏韜光論者的暗自決心。師承中科院，具備資深的電子工程背景，擁有7年以上的新財富分析師經驗，也是一名晶元量產近億的工程設計師，我及我的團隊將推出「半導體證券分析師為民憂思、為國建言」系列文章（引言篇、基礎篇、反思篇、產投篇、人才篇、政策篇、市場篇及股票篇），旨在以綿薄之力建言獻策效祖國人民培養之恩，不當之處敬請各位讀者斧正！

——太平洋電子劉翔團隊

報告摘要

集成電路也稱為晶元，是20世紀50-60年代發展起來的一種新型半導體器件。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高、性能好、成本低、便於大規模生產等優點。它不僅在工、民用電子設備如智能手機、電視機、計算機、汽車等方面得到廣泛的應用，同時在軍事、通訊、遙控等方面也不可或缺。

目前，集成電路產業有垂直整合和垂直分工兩種商業模式。垂直整合模式指企業業務範圍涵蓋集成電路設計、晶圓製造、封裝及測試等環節的集成電路企業組織模式，代表企業有英特爾、三星等；垂直分工模式，即IC設計、IC製造、封裝測試專業分工，代表企業有IC設計的美國高通、晶圓製造的台積電、封裝測試的長電科技等。

全球集成電路近4000億美元市場規模。WSTS預測，2017全球集成電路銷售額3432億美元，占當年半導體銷量的83.3%，較2016年大增24%。WSTS預計，2018年全球集成電路銷量望繼續增長9.5%，達到3759億美元。其中存儲器市場份額最大，2017年存儲器銷售1240億美元，占集成電路銷售收入的比例達到了36%。

國內集成電路產業快速增長，自給率仍有待提高。2017年國內集成電路產業銷售收入5411億元，較去年增長24.8%，繼續保持快速增長勢頭。但進口規模仍非常巨大，自給率仍有待提高。2016年集成電路進口規模為2271億美元，出口613億美元，凈進口1657億美元。對比2016年國內集成電路產業的銷售規模，集成電路產業自給率只有28.7%。

全球十大集成電路企業基本被歐美企業壟斷，國內企業還需努力。從營收規模來看，2017年全球排名前十的集成電路企業基本被歐美企業包攬。國內企業方在封測領域基本站穩腳跟，IC製造方面的中芯國際值得期待，IC設計方面還需加大力氣。

目錄

一、 集成電路簡介

(一) 什麼是集成電路

(二) 集成電路行業特點

二、 集成電路產業兩種商業模式

(一) 垂直整合模式

(二) 垂直分工模式

(三)集成電路行業的企業類型

三、集成電路產業市場狀況

(一) 全球集成電路市場需求

(二)國內集成電路產業快速增長，自給率仍有待提高

四、行業競爭格局

(一)全球集成電路十強

(二) IC設計

(三) IC製造

(四)封裝測試

五、國內集成電路企業面臨的挑戰

(一)知識產權受制於人隱含潛在的風險

(二)資金難題限制國內企業追趕步伐

(三)人才成企業發展短板

一、集成電路簡介

（一）什麼是集成電路

半導體是指介於導體與絕緣體之間的物理材料。半導體產業是以半導體為基礎而發展起來的一個產業。按照製造技術劃分，半導體產業可以具體細分為三大分支：（1）以集成電路為核心的微電子技術，用以實現對信息的處理、存儲與轉換；（2）以半導體分立器件為主導的電力電子技術，用以實現對電能的處理與變換；（3）以光電子器件為主軸的光電子技術，用以實現半導體光——電子的轉換效應。現在大部分電子產品，如電腦、手機和其他數碼產品中的核心元器件都和半導體有著極為密切的關聯。

集成電路（Integrated Circuit，IC），也稱為晶元（Chip），是20世紀50-60年代發展起來的一種新型半導體器件。通過採用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、二極體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然後封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型器件，該微型器件就是集成電路。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高、性能好、成本低、便於大規模生產等優點。它不僅在工、民用電子設備如智能手機、電視機、計算機、汽車等方面得到廣泛的應用，同時在軍事、通訊、遙控等方面也不可或缺。

集成電路按應用領域的不同大致分為標準通用集成電路和專用集成電路。其中，標準通用IC是指應用領域比較廣泛、標準型的通用電路，如存儲器（DRAM）、微處理器（MPU）及微控制器（MCU）等；專用IC是指為某一領域或某一專門用途而設計的電路，如智能終端晶元、網路通信晶元、數模混合晶元、信息安全晶元、數字電視晶元、射頻識別（RFID）晶元、感測器晶元等。

（二）集成電路行業特點

1、摩爾定律

英特爾創始人在1965年提出，至多在10年內集成電路的集成度會每兩年翻一番。後來，大家把這個周期縮短到18個月，即每18個月，集成電路的性能會翻一番；或者相同性能的晶元，每18個月價錢會降一半。

2、技術密集

集成電路設備行業是典型的技術密集型行業。首先，產品的工藝和製造技術難度高；其次，技術研發周期較長；最後，研發投入資金量大，需要以高級專業技術人員和高水平研發手段為基礎。上述特性成為了該行業主要技術壁壘，同時該行業也存在較高的資金壁壘。

3、周期性

受國際晶元發展準則——摩爾定律的制約，集成電路產業的發展必然會有技術、時間和價格的波動。例如，當市場需求疲軟時，半導體廠商就會減少資本支出、消減產能，半導體產業進入下行周期；當市場需求強勁時，半導體廠商增加資本支出以增加產能，半導體行業進入上升周期。

二、集成電路產業兩種商業模式

目前，集成電路產業有垂直整合和垂直分工兩種商業模式。

（一）垂直整合模式

垂直整合模式指企業業務範圍涵蓋集成電路設計、晶圓製造、封裝及測試等環節的集成電路企業組織模式。採用該模式的集成電路企業稱為IDM廠商（Integrated Device Manufacture），典型的IDM廠商有英特爾（Intel）、三星（Samsung）、德州儀器（TI）、東芝（Toshiba）、意法半導體（ST）等。

（二）垂直分工模式

垂直分工模式，即IC設計、IC製造、封裝測試專業分工。1987年台積電（TSMC）成立後，半導體產業的專業化分工便成為了一種趨勢。

1、IC設計

根據設定的晶元規格，通過系統設計和電路設計將系統、邏輯與性能的設計要求轉化為具體物理版圖的過程。IC設計主要包含系統實現模型的搭建、數字電路代碼的編寫、模擬圖設計邏輯和性能模擬驗證後端物理版圖實現等幾個重要環節。IC設計處於集成電路產業鏈的前端，水平高低決定了晶元產品的功能、性能和成本。

2、IC製造

也稱為晶圓製造，指通過光刻、摻雜、濺鍍、蝕刻等過程，將光罩上的電路圖形複製到晶圓基片上，在晶圓基片上形成電路。晶圓生產後通常要進行晶圓測試，檢測晶圓的電路功能和性能，將不合格的晶粒標識出來。

製造工藝指製造集成電路的製程，也成為晶體管門電路的尺寸，單位為納米（nm)。更先進的製造工藝可以使晶元內部集成更多的晶體管，使之具備更多的功能、更高的性能以及更低的功耗。目前主流的CPU製程已經到了14納米，如英特爾第八代酷睿。台積電最新工藝製程可以做到7nm，華為新推出的麒麟980處理器將採用台積電的7nm工藝。

3、封裝測試

IC封裝是將生產出來的合格晶圓進行切割、焊線、塑封，使晶元電路與外部器件實現電氣連接，並為晶元提供機械物理保護的工藝過程；IC測試是指利用集成電路設計企業提供的測試工具，對封裝完畢的晶元進行功能和性能測試，測試合格後，即形成可供整機產品使用的晶元產品。

（三）集成電路行業的企業類型

集成電路行業經過多年發展，產業分工不斷細化，目前已形成IP核供應商、Fabless、Foundry、封裝和測試以及 IDM 等企業類型，各類型的特徵及代表性企業如下：

1、IP核供應商

IP核全稱是知識產權核，指某一方提供的、形式為邏輯單元、晶元設計的課重用模塊。IP核通常已經通過了設計驗證，設計人員以IP核為基礎進行設計，可以縮短設計所需的周期。IP核供應商處於IC行業的最上游，代表企業有MIPS、ARM等專業IP廠商以及擁有IP部門的半導體公司如英特爾（Intel）、高通（Qualcomm）、德州儀器（TI）等。

2、Fabless

無晶圓廠的集成電路設計企業，專註IC設計和IC產品銷售，沒有自己的晶圓代工廠和封測廠，輕資產。目前全球絕大多數集成電路企業均為Fabless模式，包括美國高通（Qualcomm）、博通（Broadcom）、英偉達（NVIDIA）等。

3、Foundry

晶圓代工廠，其自身不設計集成電路，而是專門為集成電路設計企業提供晶圓製造服務。由於晶圓生產線的投入很大，且工藝水平要求較高，這類企業一般具有較強的資金實力和工藝水平。代表企業包括台積電（TSMC）、中芯國際（SMIC）等。

4、封裝、測試企業

封裝和測試企業負責晶圓生產出來後的封裝和測試工作，本身不從事集成電路的設計，而是接受集成電路設計企業的委託為其提供封裝測試服務。封測行業要求較大的資金投入進行生產線的建設。代表企業有日月光、長電科技、華天科技等。

5、IDM

IDM 指的是垂直整合製造商，這類企業業務涵蓋了集成電路設計、製造和封裝測試的所有環節。該模式對技術和資金實力均有很高要求，代表企業如英特爾（Intel）、三星（Samsung）、德州儀器（TI）、東芝（Toshiba）、意法半導體（ST）等。

三、集成電路產業市場狀況

（一）全球集成電路市場需求

全球集成電路近4000億美元市場規模。隨著全球信息化、網路化和知識經濟的迅速發展，集成電路產業在國民經濟中的地位越來越重要。集成電路產品應用已滲透到汽車、軍工、消費、通信、計算機和國防建設等各方面，其市場規模隨著應用領域的擴大也越來越大。根據世界半導體貿易統計協會（WSTS）預測，2017全球集成電路銷售額3432億美元，占當年半導體銷量的83.3%，較2016年大增24%。WSTS預計，2018年全球集成電路銷量望繼續增長9.5%，達到3759億美元。

存儲器市場份額最大。產品類別方面，受去年存儲器價格大幅上漲帶動，2017年存儲器銷售1240億美元，同比大增61.5%，銷售額占集成電路銷售收入的比例最大，達到了36%；佔比第二大的是邏輯電路，2017年銷售額為1022億美元，同比增長11.7%，占集成電路銷售收入的29.8%；其次是佔比18.6%的微處理器和15.5%的模擬電路，2017年分別銷售639億和574億美元。

（二）國內集成電路產業快速增長，自給率仍有待提高

國內集成電路產業快速增長，設計業比重穩步上升。2017年國內集成電路產業銷售收入5411億元，較去年增長24.8%，繼續保持快速增長勢頭。其中，設計業銷售規模2073億元，同比增長24.8%，佔全部集成電路銷售額的38%；製造業銷售規模1448億元，同比增長26.1%，佔比27%；封裝測試業銷售規模1890億元，增長28.5%，佔比20.8%。

進口規模超石油，自給率仍有待提高。除個別年份外，集成電路進口金額均超過石油進口規模，為我國第一大進口商品。2016年集成電路進口規模為2271億美元，出口613億美元，凈進口1657億美元。對比2016年國內集成電路產業的銷售規模，美元匯率按6.5算，集成電路產業自給率大約在28.7%。而在一些核心集成電路，如計算機系統的MPU、通用電子系統的FPGA和DSP、通信設備晶元和DRAM、NAND FLASH等方面，國產化率基本為零，自給率仍有待提高。

四、 行業競爭格局

（一）全球集成電路十強

全球十大集成電路企業基本被歐美企業壟斷。從營收規模來看，2017年全球排名前十的集成電路企業分別為三星、英特爾、海力士、美光、高通、博通、德州儀器、東芝、西部數據和恩智浦，基本被歐美國家壟斷。

1、三星

全球第一大存儲器廠商和第四大晶圓代工廠。三星半導體是電子旗下的一個業務分支，其產品包括存儲器、微處理器、手機晶元和其它消費類等產品。1974年，三星電子通過收購韓泰半導體進入半導體領域；1983年開始開發DRAM，啟動集成電路業務。經過四十幾年的發展，公司已經成長為全球半導體巨頭，業務涵蓋存儲器、應用處理器、圖像感測器和晶圓代工等。

2、英特爾

全球最大的個人計算機CPU製造商。由羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）和戈登·摩爾（Gordon Moore）於1968年創立,總部位於美國加州。英特爾業務包括微處理器、晶元組、板卡、系統及軟體等，目前是全球最大的個人計算機CPU製造商，在個人計算機CPU領域市佔率超過90%。

3、海力士

世界三大存儲器製造商之一。海力士半導體是原來的現代內存。1983年現代電子產業有限公司成立；1999年收購LG半導體；2001年公司名稱改為海力士半導體,從現代集團分離出來；2004年10月，公司將系統IC業務出售給花旗集團，成為專業的存儲器製造商；2012年2月，韓國第三大財閥SK集團宣布收購海力士21.05%的股份。

4、美光

全球前三大存儲器製造商。美光科技有限公司，成立於1978年，是全球最大的半導體儲存及影像產品製造商之一，其主要產品包括DRAM、NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體、SSD固態硬碟和CMOS影像感測器。

5、高通

全球知名的數字無線通信產品和服務提供商。總部位於美國，業務涵蓋通訊晶元組、系統軟體和產品、技術許可授予、應用開發平台，以及包括雙向數據通信系統、無線諮詢及網路管理服務等的全面解決方案。其晶元廣泛應用於汽車、物聯網（IoT）、網路、計算和機器學習等領域。

6、博通

全球領先的有線和無線通信半導體公司。博通是全球最大的Fabless之一，Broadcom的產品線涵蓋計算機和電信網路，包括用於乙太網和無線區域網、電纜數據機、數字用戶線（DSL）、伺服器、家庭網路設備（路由器、交換機、埠集中器）和蜂窩電話（GSM/GPRS/EDGE/W-CDMA/LTE）。主要客戶包括蘋果、惠普、摩托羅拉、IBM、戴爾、華碩、聯想、Linksys、羅技、思科等。

7、德州儀器

全球領先的模擬器件和MEMS感測器供應商。德州儀器主要從事創新型數字信號處理與模擬電路方面的研究、製造和銷售。公司在包括數字信號處理器、數字模擬轉換器、模擬數字轉換器、能源管理、模擬集成電路等產品領域都佔據全球領先位置。

8、東芝

日本最大的半導體製造商。東芝半導體事業包含領先業界的存儲器件、系統LSI、以及佔市場頂級份額的分立器件。

9、西部數據

全球知名的存儲器廠商。西部數據成立於1970年，目前總部位於美國加州，在世界各地設有分公司或辦事處，為全球五大洲用戶提供存儲器產品。2015年10月22日， 西部數據宣布190億美元收購快閃記憶體製造商SanDisk。

10、恩智浦

全球領先的射頻（RF），高性能混合信號（HPMS）、電源管理晶元、數字信號處理和嵌入式系統設計提供商。恩智浦來源原飛利浦半導體，總部位於荷蘭，公司產品廣泛應用於汽車、個人安全識別、無線和有線基礎設施、移動通信等領域。目前高通收購恩智浦的併購案正接受中國商務部的反壟斷審查。

（二）IC設計

美國企業優勢明顯，中國廠商發展迅速。根據IC Insights公布數據顯示，高通、博通、英偉達、聯發科、AMD、海思半導體、賽靈思、美滿和紫光集團位列全球前十大Fabless公司。前十家IC設計企業中，美國佔了6家，優勢明顯，可喜的是中國企業發展迅速，海思和紫光雙雙進入了前十榜單。

（三）IC製造

台積電短期龍頭地位難以撼動，中芯國際未來值得期待。在晶圓代工領域，2017年台積電市佔率近56%，是名副其實的IC製造之王，短期地位難以撼動。而隨著近兩年來國家對半導體行業的重視以及梁孟松的加盟，中芯國際未來非常值得期待。

（四）封裝測試

國內企業站穩腳跟，未來份額有望擴大。在封裝測試領域，國內有長電科技、華天科技和通富微電三家企業進入全球前十，合計市佔率近20%，國內企業站穩腳跟，未來隨著國內集成電路產業的發展，市場份額有望繼續擴大。

五、國內集成電路企業面臨的挑戰

（一）知識產權受制於人隱含潛在的風險

國內IC設計廠商缺少關鍵IP核的設計能力，嚴重依賴第三方IP核。以CPU為例，在計算機系統和智能手機系統中個，一個程序最終要變成一系列指令才能在CPU上運行。目前英特爾X86指令集和ARM的指令集分別壟斷PC系統和智能手機系統，國內廠商要開發兼容上述指令集的CPU都要獲得英特爾和ARM的授權。即使獲得對方授權，其授權也具有諸多限制性和期限性，知識產權受制於人隱含潛在的風險。2006年英特爾取消了對威盛VIA的前端匯流排授權，就對後者造成了毀滅性的打擊。

（二）資金難題限制國內企業追趕步伐

從反面來看摩爾定律，如果一個企業今天和18個月年賣掉同樣多數量的相同產品，它的營收就要降一半。因此，半導體公司都投入巨大的資金進行研發或改進生產工藝，以定期推出新品，跟上摩爾定律的步伐。英特爾2017年的研發投入高達130.98億美元、資本支出也高達117.78億美元，同年台積電的資本支出也有將近113億美元，而國內的中芯國際2017年的資本支出才23.3億美元，遠低於英特爾和台積電。

（三）人才成企業發展短板

集成電路產業是資金密集產業，也是人才密集產業。中國集成電路設計但複合年均增長率為44.91%，但人才缺乏問題依然十分突出。根據《國家集成電路產業推進綱要》，產業規模到2030年將擴大5倍以上，對人才需求將成倍增長。目前，我國集成電路從業人員總數不足30萬人，但按總產值計算，需要70萬人，人才培養總量嚴重不足。

太平洋電子團隊介紹

劉翔 首席分析師

浙江大學學士、中科院碩士，4年實業工作經驗、7年證券研究經驗。曾先後任職於聯發科、第一創業證券、國信證券，參與過北斗衛星規劃與設計、數字電視主晶元及手機基帶晶元的核心研發；主持設計的DisplayPort晶元年出貨量位居全球龍頭；2013年新財富第3名，2014年新財富第5名。現為太平洋證券研究院院長助理兼電子行業首席分析師。

劉尚 分析師

廈門大學工學學士，武漢大學金融碩士。曾就職於長江證券，2017年7月加入太平洋證券電子團隊。

劉宇轍 分析師

中國科學院微電子學博士，2年實業工作經驗，參與過物聯網晶元、數字電視接收晶元、射頻開關、功率放大器設計，參與多項國家重大專項課題研究；2年買方工作經驗，管理的賬戶投資收益率內部排名第一，2017年10月加入太平洋證券。

張益敏 分析師

覆蓋PCB、汽車電子板塊。上海交通大學工學碩士。2018年3月加入太平洋證券電子團隊。渴望與各位投資者朋友一起拔掉雜草，澆灌鮮花。

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