2018年我國半導體產(chǎn)業(yè)細分領(lǐng)域需求規(guī)模及發(fā)展前景預測分析【圖】

    半導體是導電性介于導體（金屬）與絕緣體（陶瓷、石頭）之間的物質(zhì)，包括硅、鍺、砷化鎵。半導體分為四類產(chǎn)品：集成電路（IC）、光電子器件、分立器件和傳感器。其中銷售額規(guī)模最大的是集成電路，2017年市場規(guī)模達到3431.86億美元，同比增長24%，占半導體市場的83.3%。集成電路產(chǎn)品又可以細分為邏輯電路、存儲器、模擬電路、微處理器。

2017年全球半導體市場銷售金額分類

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    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《》

2017年集成電路細分市場銷售金額

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    集成電路（IC）的制造過程可以分為芯片設(shè)計、芯片制造（晶圓制造和晶圓加工）、芯片封裝與測試。芯片設(shè)計就是建立電子器件間互連線模型，包括邏輯設(shè)計、電路設(shè)計等；晶圓加工包括氧化、光刻、刻蝕、擴散、植入、沉積等過程，分為IDM（一體化生產(chǎn)）和晶圓代工兩種模式。

    根據(jù)全球半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）的數(shù)據(jù)，2017年全球半導體銷售收入4122.2億美元，同比增長21.62%，是繼2010年行業(yè)爆發(fā)式增長之后的又一大幅增長。2017年全球半導體產(chǎn)業(yè)資本支出同比增長35%，投資恢復景氣度，小高潮來臨。

2017年全球半導體銷售收入大幅增長（億美元）

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2017年全球半導體產(chǎn)業(yè)資本支出同比增長35%

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    根據(jù)數(shù)據(jù)，2017年全球硅片出貨量為118.1億平方英寸（MSI），高于2016年的107.38億平方英寸的市場高點。收入共計87.1億美元，同比增長21%。

2017年硅片出貨量創(chuàng)歷史新高，行業(yè)景氣度維持高位

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    國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)銷售收入維持高速增長，與全球景氣趨勢保持同步。近年來國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)景氣度與全球保持一致，收入增長率高于全球收入增長率，2017年進入產(chǎn)業(yè)高景氣度期。2017年，中國半導體銷售收入1315億美元，同比增長22.3%。

2017年中國半導體產(chǎn)業(yè)景氣度高（季度）

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    通信是集成電路的最大應用終端。2017年全球電子系統(tǒng)市場規(guī)模預計達到1.49兆美元，以通信（含智能手機）（31.8%）、PC/平板（26.1%）、工業(yè)/醫(yī)療（14.5%）、消費電子（11.9%）、汽車電子（9.1%）、政府/軍用（6.50%）為主，通信行業(yè)是最大的應用終端。

    半導體市場主要增長動力在于智能手機、汽車電子、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。云計算、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G等新業(yè)態(tài)引發(fā)了半導體產(chǎn)業(yè)的變革，半導體市場主要增長動力在于汽車電子、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能手機等領(lǐng)域。智能手機市場增速放緩，而物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等新興終端應用逐步放量。根據(jù)數(shù)據(jù)，2016-2021年汽車電子、工業(yè)/醫(yī)療、通信電子銷售額的增長率分別為5.4%、4.6%、4.2%。

2017年全球半導體市場份額（按終端）

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汽車電子的銷售額年復合增長率最高

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    智能手機是第一大IC應用市場，是集成電路發(fā)展的主要增長動力。雖然智能手機的增速放緩，但隨著智能手機的技術(shù)創(chuàng)新和更新迭代，比如未來具備虛擬現(xiàn)實功能的智能手機和新款5G智能手機的運用，集成電路NAND閃存，模擬電路、邏輯電路的需求將大幅擴大，推動集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    汽車電子作為新興應用終端，是集成電路產(chǎn)業(yè)下一個藍海。自診斷系統(tǒng)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）等電子控制設(shè)備，車載娛樂電子、車身智能電子等逐漸運用于汽車中，根據(jù)數(shù)據(jù)，新能源汽車中汽車電子成本占比已達到47%。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2016年我國汽車電子市場規(guī)模約740.6億美元，同比增長12.7%。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會等機構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)，到2020年全球汽車電子產(chǎn)品市場的產(chǎn)業(yè)規(guī)模預計將達到2400億美元，其中我國汽車電子市場規(guī)模將超過1058億美元。汽車電子行業(yè)的迅速崛起給集成電路帶來新的藍海。

    物聯(lián)網(wǎng)半導體受益工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和制造智能化浪潮，未來幾年迎來快速發(fā)展。在中國制造2025背景下，2016年我國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模達到1896億元，中投顧問預計到2020年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模將突破4500億元。集成電路特別是傳感器、射頻識別（RFID）芯片是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將大力推動物聯(lián)網(wǎng)半導體的發(fā)展。

    根據(jù)預測，2021年，汽車和物聯(lián)網(wǎng)芯片（IC）銷售額將比2016年增長70%。2016年，用于汽車和其他車輛的芯片的銷售額為229億美元，物聯(lián)網(wǎng)集成電路銷售額為184億美元。而到2021年，兩者的銷售額將分別達到429億美元和342億美元。

    2017年全球硅晶圓出貨面積11810百萬平方英寸，同比上升10%。SEMI預計2018-2019年出貨面積增長率3%-4%，硅晶圓的供應量小幅增長。

全球硅晶圓出貨面積小幅上升

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    根據(jù)統(tǒng)計，近年來12英寸（300mm）硅片產(chǎn)能增長最快，2016年，12英寸硅晶圓產(chǎn)能占比達到65%，未來市場份額會繼續(xù)上升。

晶圓廠月產(chǎn)能（百萬片，以8寸200mm硅片折算）

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近年來晶圓廠產(chǎn)能份額

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    電子產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展速度飛快推動了對于高端芯片的需求持續(xù)增長，硅片尺寸越大則每片硅片上可以制造的芯片數(shù)量就越多，從而制造成本就越低。因此，硅片尺寸的擴大和芯片制程的減小是集成電路行業(yè)技術(shù)進步的兩條主線。目前，市場主流硅片出貨已經(jīng)集中在8英寸、12英寸等大尺寸硅片上。

300mm（12英寸）硅片產(chǎn)能預測

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200mm（8英寸）硅片產(chǎn)能預測

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    硅晶圓制造具備高投入、高壁壘的特點，全球市場產(chǎn)量集中度高，2016年前五大硅晶圓廠商日本信越、日本SUMCO、臺灣環(huán)球晶圓、德國Siltronic以及韓國LGSiltron前五大企業(yè)共占92%的市場份額。其中信越和勝高硅晶圓產(chǎn)量市占率最高，合計達到53%。

全球硅晶圓廠產(chǎn)量高度集中（2016年）

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    2017年全球?qū)?2寸硅晶圓每月需求量為550萬片，根據(jù)電力電子應用國家工程研究中心預測，2017-2020年的硅晶圓需求增長率4.3-5.4%，我們預計，到2020年時，全球12英寸硅晶圓需求量約644萬片（按復合增長率5.4%計算）。

全球12英寸硅晶圓需求強勁

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    目前12寸與8寸硅晶圓，供給與需求均存在缺口，因供應量增加幅度有限，因此今后供不應求情況可能呈現(xiàn)長期化。2018、2019年12英寸硅晶圓的供應量預期僅有3-5％的小幅度增加，而12英寸硅晶圓需求端則預期每年有5.4％的增加。因此2018-2019年12英寸硅晶圓的供需缺口會較2017年擴大。

    自2017年年初開始，半導體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料之一硅晶圓的價格便不斷上漲，且漲價趨勢正快速從12英寸硅片向8英寸與6英寸蔓延。據(jù)中國電子報報道，臺積電、聯(lián)電等代工龍頭企業(yè)已與日本信越(ShinEtsu)、SUMCO等硅晶圓主要供應商簽訂1-2年短中期合約，其中12英寸硅片簽約價已提高到每片120美元，相比2016年年底的75美元上漲60%。SUMCO表示，2018年12英寸硅晶圓價格有望進一步回升約20%(2018年Q4價格將較2016年Q4高出40%)，且預估2019年將持續(xù)呈現(xiàn)回升。

    國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)供需不平衡，國內(nèi)IC產(chǎn)品供給與IC市場需求的缺口不斷擴大。2017年中國生產(chǎn)的IC產(chǎn)品收入185億美元，而IC市場規(guī)模1380億美元，占比約13.3%。ICInsights估計2017-2022年中國IC市場規(guī)模復合增長率8%左右，而IC產(chǎn)品收入復合增長率13%，缺口將從2017年的1195億美元擴大至2022年的1977億美元。

    硅晶圓一直是我國半導體產(chǎn)業(yè)鏈的一大短板，目前國內(nèi)企業(yè)能滿足4～6英寸硅片的需求，并少量供應8英寸市場。12英寸硅晶圓供給幾乎空白。而全球12英寸硅片實際出片量已占各種硅片出片量的65%左右。

    根據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會常務副秘書長袁桐的介紹，2016年國內(nèi)企業(yè)4～6英寸硅片(含拋光片、外延片)上的產(chǎn)量約為5200萬片，基本可以滿足國內(nèi)4～6英寸的晶圓需求。國內(nèi)具備8寸硅晶圓及外延片量產(chǎn)的企業(yè)包括浙江金瑞泓、昆山中辰(臺灣環(huán)球晶圓)、北京有研總院、河北普興、南京國盛、中國電科46所以及上海新傲，合計月產(chǎn)能為23.3萬片。2017年國內(nèi)對8寸月需求量約80萬片，預估2020年將8寸月需求量達到750萬~800萬片，供需缺口極大。國內(nèi)目前還不具備12英寸硅片的生產(chǎn)能力，一直依賴進口。2017年國內(nèi)的月需求為50萬片，預計2018年月需求達110萬~130萬片。

    近三年國內(nèi)8英寸硅片供需缺口的情況將大幅改善，12英寸硅片長期依賴進口的格局也有望打破。但是現(xiàn)有新建項目的增量仍然無法滿足供需缺口，我們預計國內(nèi)大硅片產(chǎn)能投資熱情有望持續(xù)走高，根據(jù)現(xiàn)有項目規(guī)劃統(tǒng)計的2018年以后的產(chǎn)能投資有望達到262萬片/月（8英寸）和280萬片/月（12英寸）。多個晶圓硅片廠的投產(chǎn)，將不斷緩解國內(nèi)硅片供需缺口，加快硅晶圓尤其是8英寸硅晶圓的國產(chǎn)化進程，推動國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和進步。

2017-2020年新增產(chǎn)能測算

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    硅晶圓生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)壁壘高。芯片制造涉及晶圓制造和晶圓加工。晶圓制造中，從原材料二氧化硅，經(jīng)過硅的純化->多晶硅制造->單晶生長->切片->磨片倒角刻蝕->拋光->清洗->檢測->包裝環(huán)節(jié)得到晶圓。其中，單晶硅的純度對于后續(xù)晶圓加工、芯片良率十分關(guān)鍵，所以晶體生長是最重要的步驟，生長爐設(shè)備的投資額占晶圓生產(chǎn)設(shè)備全部投資額的25%。目前拉直法生產(chǎn)單晶硅（單晶硅棒），單晶硅棒直徑越大，越難拉成，因此尺寸越大，晶圓制造越困難，工藝成本越高。但大尺寸晶圓可以節(jié)約芯片成本，獲得更高盈利，所以未來晶圓制造會向12寸轉(zhuǎn)移。晶圓加工主要工藝為薄膜生成、光刻、刻蝕、擴散、離子注入、金屬濺鍍、測試等。薄膜生成、光刻、刻蝕是為了在晶圓上生成電路。后續(xù)步驟是為了進一步完善。最后經(jīng)過切割、黏貼、焊接、模封等步驟，形成廣泛應用于電子等領(lǐng)域的芯片。

    晶圓制造主要涉足的硅片設(shè)備有熔煉爐、單晶爐、切片機、倒角、研磨、CMP拋光、測試等設(shè)備。其中單晶爐、拋光機和測試設(shè)備占比較高，共占設(shè)備投資的70%左右。

    半導體產(chǎn)業(yè)景氣向上，半導體設(shè)備銷售收入迎來快速增長。2017年全球半導體設(shè)備銷售收入566.2億美元，同比增長37.0%，中國大陸半導體設(shè)備銷售收入82.3美元，同比增長27.4%。

半導體設(shè)備銷售收入大幅上升

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    半導體設(shè)備行業(yè)屬于技術(shù)資本密集型行業(yè)，國內(nèi)企業(yè)與國際知名半導體設(shè)備制造企業(yè)在技術(shù)、市場份額方面有較大差距。目前我國設(shè)備的自制率17%左右，且這些設(shè)備主要集中于IC封裝測試設(shè)備，對技術(shù)、資本要求更高的IC制造設(shè)備主要以國外企業(yè)為主。根據(jù)2015年《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》、《中國制造2025》，2020年中國IC內(nèi)需市場自制率要達40%，2025年將進一步提高至70%。未來半導體設(shè)備國產(chǎn)化將是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

晶圓制造設(shè)備

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    我們估算出18/19/20年8英寸硅片新增產(chǎn)能為52/115/95萬片/月（合計262萬片/月），假設(shè)每萬片投資額0.6-0.8億元，設(shè)備采購額在硅片產(chǎn)能投資額中的占比70%，得到新增產(chǎn)能對應的設(shè)備空間約21.8/48.3/39.9億元（合計110.0億元）。同理我們估算出18/19/20年12英寸硅片新增產(chǎn)能為20/60/70萬片/月（合計150萬片/月），假設(shè)每萬片投資額1.8-2.0億元，得到新增產(chǎn)能對應的設(shè)備空間約26.6/75.6/88.2億元（合計190.4億元），總共給硅片設(shè)備帶來300.4億的市場空間。

    目前8英寸硅片月需求量約80萬片，我們預計2020年月需求可能達400萬片；目前12英寸硅片國內(nèi)的總需求約為50萬片/月，我們預計到2018\2020年月需求為110\240萬片/月。根據(jù)國內(nèi)硅片項目的規(guī)劃和進展，2020年8英寸產(chǎn)能337萬片/月、12英寸170萬片/月，考慮到良品率，供給缺口仍然存在，后續(xù)各大硅晶圓廠商可能繼續(xù)擴產(chǎn)，設(shè)備空間有望再次打開。

硅片設(shè)備空間測算

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    根據(jù)各類設(shè)備重要性和應用數(shù)量的差異，我們對于主要設(shè)備的投資規(guī)模占比以及未來幾年所對應的市場空間測算如下表所示，其中2018-2020年單晶爐設(shè)備需求總規(guī)模達75.1億元。

各項設(shè)備空間測算（億元）

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