新周期或?qū)?lái)臨 ，半導(dǎo)體轉(zhuǎn)向何方？

作者：麻省理工科技評(píng)論APP 來(lái)源： 頭條號(hào) 73107/18

導(dǎo)語(yǔ)半導(dǎo)體作為20世紀(jì)最重要的底層技術(shù)之一，是信息技術(shù)、材料技術(shù)、能源技術(shù)的“基石”，對(duì)全球科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文核心觀點(diǎn)：1）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著技術(shù)范式的發(fā)展而（升級(jí)）變遷，而技術(shù)的突破則非常依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破。2）半導(dǎo)體行業(yè)與宏觀

標(biāo)簽：

導(dǎo)語(yǔ)

半導(dǎo)體作為20世紀(jì)最重要的底層技術(shù)之一，是信息技術(shù)、材料技術(shù)、能源技術(shù)的“基石”，對(duì)全球科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

本文核心觀點(diǎn)：

1）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著技術(shù)范式的發(fā)展而（升級(jí)）變遷，而技術(shù)的突破則非常依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破。

2）半導(dǎo)體行業(yè)與宏觀經(jīng)濟(jì)相關(guān)度較高，一旦出現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)/金融危機(jī)”“地緣沖突”“自然災(zāi)害”等外部沖擊，企業(yè)就有極大概率遭受重創(chuàng)，陷入“停滯”。

3）大國(guó)博弈加速關(guān)鍵性核心產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，在政策支撐下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面，進(jìn)而獲得更多的資源傾斜。

4）在“后摩爾時(shí)代”，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的選擇方向一是繼續(xù)延續(xù)摩爾定律，如研發(fā)新的材料和采用新的設(shè)計(jì)/封裝工藝；二是“另辟蹊徑”，超越摩爾定律尋找新的技術(shù)，如光子技術(shù)、量子技術(shù)等。

PART 01

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史與驅(qū)動(dòng)因素

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史簡(jiǎn)述

自20世紀(jì)50年代以來(lái)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至今已經(jīng)歷了四個(gè)主要的發(fā)展階段，分別是：1950年-1970年（產(chǎn)業(yè)崛起期），1970年-1990年（產(chǎn)業(yè)遷移期Ⅰ），1990年-2010年（產(chǎn)業(yè)遷移Ⅱ+分工優(yōu)化期），2011年-至今（產(chǎn)業(yè)遷移Ⅲ+分化期）。

在此過(guò)程中，得益于技術(shù)的擴(kuò)散與進(jìn)步疊加，及各國(guó)資源稟賦和政策支撐，美國(guó)→日本→韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣→中國(guó)大陸先后登上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“舞臺(tái)”，并逐漸成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最重要的市場(chǎng)。

1）第一階段（1950年-1970年）

技術(shù)突破和市場(chǎng)需求引致半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起。第二次世界大戰(zhàn)之后，全球進(jìn)入新一輪的和平周期。但二戰(zhàn)仍引發(fā)了全球各國(guó)對(duì)于先進(jìn)的軍事、醫(yī)學(xué)、核能技術(shù)的關(guān)注。尤其是在“美蘇冷戰(zhàn)”的大背景下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受到了重視。

1948年6月，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了點(diǎn)接觸晶體管。2年后，威廉·肖克利的研究小組制成了第一只結(jié)型晶體管，使得后來(lái)的晶體管和芯片的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。在美國(guó)國(guó)防部和美國(guó)宇航局的訂單支持下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開(kāi)始在美國(guó)走向“繁榮”。數(shù)據(jù)顯示，截至1953年，美國(guó)共計(jì)生產(chǎn)了100萬(wàn)個(gè)晶體管。此后三年（1954～1956年），美國(guó)市場(chǎng)上共銷售了1700萬(wàn)個(gè)鍺晶體管和1100萬(wàn)個(gè)硅晶體管，總價(jià)值為5500萬(wàn)美元。

20世紀(jì)70年代，美國(guó)企業(yè)掌握了全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)，德州儀器（TI）、仙童半導(dǎo)體（Fairchild）、摩托羅拉（Motorola）、英特爾（Intel）等知名企業(yè)均在此時(shí)脫穎而出。與此同時(shí)，憑借芯片技術(shù)（美國(guó)軍用芯片市場(chǎng)占比高達(dá)80%以上）美國(guó)的軍事裝備在冷戰(zhàn)期間對(duì)比蘇聯(lián)有了很大的優(yōu)勢(shì)。憑借在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的絕對(duì)領(lǐng)先，美國(guó)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期處于繁榮之中。

2）第二階段（1970年-1990年）

在本土大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，基于經(jīng)濟(jì)性的考慮，美國(guó)也在將低附加值的技術(shù)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行遷移，而作為美國(guó)的盟友，日本得到了美國(guó)的大力扶持——軍需訂單和先進(jìn)技術(shù)，日本在第二輪半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中成為了“主角”。尤其是20世紀(jì)六七十年代，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著日本經(jīng)濟(jì)的黃金年代一同發(fā)展。除了勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)之外，日本發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的方式與美國(guó)大相徑庭——產(chǎn)業(yè)政策和政府支撐。

不過(guò)，由于日美貿(mào)易的長(zhǎng)期逆差，美國(guó)對(duì)日政策由扶持轉(zhuǎn)為遏制。于是，在美國(guó)的強(qiáng)壓下，日美簽訂“廣場(chǎng)協(xié)議”，旨在通過(guò)“推高日元，貶值美元”以緩解美國(guó)的貿(mào)易逆差。結(jié)果是，日元在短時(shí)間內(nèi)大幅度升值，日本產(chǎn)品的國(guó)際價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力喪失，導(dǎo)致以出口為導(dǎo)向的日本經(jīng)濟(jì)受到了嚴(yán)重打擊，日本經(jīng)濟(jì)在90年代基本陷入停滯。

伴隨著日本經(jīng)濟(jì)泡沫破裂，日本政府對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的直接支援逐漸減少，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因而也開(kāi)始發(fā)生第二輪遷移，韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣受益。與此同時(shí)，半導(dǎo)體廠商從 IDM 模式向“設(shè)計(jì)+制造+封裝”的全球分工模式轉(zhuǎn)變，催生代工廠商大量興起，以臺(tái)積電為首的廠商抓住了半導(dǎo)體行業(yè)垂直分工轉(zhuǎn)型機(jī)遇，開(kāi)啟了晶圓代工（Foundry）模式。

3）第三階段（1990-2010年）

20世紀(jì)90年代，韓國(guó)開(kāi)始“逆周期”投資，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和產(chǎn)業(yè)政策，韓國(guó)政府和韓國(guó)企業(yè)開(kāi)始在 DRAM 領(lǐng)域進(jìn)行擴(kuò)張：1993年，韓國(guó)政府制定《21世紀(jì)電子發(fā)展規(guī)劃》；1年后，韓國(guó)政府頒布《半導(dǎo)體芯片保護(hù)法》，以法律的形式來(lái)保護(hù)韓國(guó)半導(dǎo)體芯片的技術(shù)創(chuàng)新。

1996-1999年，韓國(guó)三星采取“反周期定律”，逆勢(shì)投資存儲(chǔ)器。彼時(shí)，日本的日立、NEC、三菱等公司不堪重負(fù)，存儲(chǔ)部門(mén)均被母公司剝離。雪上加霜的是，1997年的亞洲金融危機(jī)加速了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入衰退，內(nèi)存價(jià)格大跌，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遭受了沉重的打擊，日本內(nèi)存根本無(wú)法與韓國(guó)競(jìng)爭(zhēng)（韓元貶值），于是日本各大電子巨頭紛紛放棄了內(nèi)存產(chǎn)線。

4）第四階段（2010年-至今）

通過(guò)長(zhǎng)期引進(jìn)外部技術(shù)，培養(yǎng)新型技術(shù)人才，以及憑借著中國(guó)相對(duì)廉價(jià)的勞動(dòng)力和豐富的資源，中國(guó)開(kāi)始大量承接低端組裝和制造業(yè)務(wù)，世界優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)也不約而同地聚集到中國(guó)來(lái)，搶占著市場(chǎng)份額；另一方面，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)，也推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展：

2010年后，隨著國(guó)內(nèi)PC互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的展開(kāi)，消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了大量的消費(fèi)需求；

2012年，我國(guó)成為全球最大的PC市場(chǎng)；

2015年，我國(guó)成為手機(jī)銷量第一大國(guó)，此后手機(jī)、電腦等產(chǎn)品的出貨量長(zhǎng)期穩(wěn)居世界第一；

2019年，我國(guó)成為全球第一大消費(fèi)電子生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。

同時(shí)，下游市場(chǎng)的發(fā)展帶動(dòng)了半導(dǎo)體上游產(chǎn)業(yè)。據(jù)SEMI的《年終總半導(dǎo)體設(shè)備預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：截至2021年年底，中國(guó)大陸運(yùn)營(yíng)/計(jì)劃合計(jì)73座晶圓廠，僅次于日本、美國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣。

總之，通過(guò)復(fù)盤(pán)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)史，我們可以得出以下幾個(gè)結(jié)論：

結(jié)論1：技術(shù)層面。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著技術(shù)范式的發(fā)展而（升級(jí)）變遷，而技術(shù)的突破則非常依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破。再者，人力資本始終是創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心推動(dòng)力，基礎(chǔ)科研端諸多人才的投入往往是破局之本。

結(jié)論2：企業(yè)層面。市場(chǎng)需求刺激新技術(shù)擴(kuò)散。同時(shí)，伴隨著經(jīng)濟(jì)層面上的規(guī)模效應(yīng)出現(xiàn)，推動(dòng)企業(yè)進(jìn)入擴(kuò)張期。

結(jié)論3：產(chǎn)業(yè)層面。半導(dǎo)體行業(yè)與宏觀經(jīng)濟(jì)相關(guān)度較高，一旦出現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)/金融危機(jī)”“地緣沖突”“自然災(zāi)害”等外部沖擊，企業(yè)就有極大概率遭受重創(chuàng)，陷入“停滯”，危機(jī)過(guò)后，市場(chǎng)復(fù)蘇強(qiáng)反彈。

結(jié)論4：國(guó)家層面。大國(guó)博弈加速關(guān)鍵性核心產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，在政策支撐下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面，進(jìn)而獲得更多的資源傾斜——產(chǎn)業(yè)政策、稅收政策、金融政策等，因而從政策層面也可以觀察到未來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展趨勢(shì)。

在此，我們也可以基于上述規(guī)律來(lái)觀察一下中國(guó)半導(dǎo)體這十年。

中國(guó)半導(dǎo)體的“黃金十年”

1）2013年-2016年 ：“市場(chǎng)需求+政策引導(dǎo)”，大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)順勢(shì)崛起

2013年，中國(guó)半導(dǎo)體進(jìn)口超過(guò)石油進(jìn)口額，此后幾年，在政策、市場(chǎng)、技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，呈現(xiàn)高增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中，除了2010-2015年間智能手機(jī)和5G通信的大規(guī)模商業(yè)化所帶來(lái)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展外，還有兩大戰(zhàn)略/政策支撐了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速崛起：

一是2014年6月《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》正式發(fā)布?！毒V要》的出臺(tái)意味著政府下定決心推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自主可控；

二是2015年中國(guó)發(fā)布《中國(guó)制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)指導(dǎo)意見(jiàn)以及“國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”相繼組織實(shí)施，為中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了長(zhǎng)期發(fā)展方向。

2）2016年-至今：經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)放緩，“科技競(jìng)爭(zhēng)”+“保護(hù)主義”白熱化

2016年3月7日，美國(guó)商務(wù)部網(wǎng)站公布，中國(guó)電信設(shè)備供應(yīng)商“中興通信”因涉嫌違反美國(guó)對(duì)伊朗的出口管制法律，因此將其列入了“實(shí)體清單”，并執(zhí)行限制出口措施。此后，密集的科技管控政策向中國(guó)襲來(lái)：技術(shù)出口管制、投資審查限制、人才交流限制、實(shí)體名單......

以上種種措施起到了兩個(gè)方面的作用，一是加速了科技保護(hù)和島鏈化經(jīng)濟(jì)，二是更加堅(jiān)定了中國(guó)走自主創(chuàng)新的決心，于是，中國(guó)再次發(fā)揮制度優(yōu)勢(shì)：

2019年，大基金二期成立，在大基金的引導(dǎo)帶動(dòng)下，國(guó)內(nèi)集成電路行業(yè)投融資環(huán)境明顯改善。

同年1月，中央深改委審議通過(guò)了《在上海證券交易所設(shè)立科創(chuàng)板并試點(diǎn)注冊(cè)制總體實(shí)施方案》、《關(guān)于在上海證券交易所設(shè)立科創(chuàng)板并試點(diǎn)注冊(cè)制的實(shí)施意見(jiàn)》，科創(chuàng)板正式提上日程，并于2019年7月22日開(kāi)市。

2020年以來(lái)，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入調(diào)整周期：一方面，疫情催動(dòng)了暫時(shí)性的消費(fèi)電子的爆發(fā)，但同時(shí)也加速了經(jīng)濟(jì)下行，因而在疫情結(jié)束后，消費(fèi)需求加速減弱，消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了新的一輪主動(dòng)去庫(kù)存周期；另一方面，疫情反復(fù)引發(fā)了2022年的“供應(yīng)鏈危機(jī)”，導(dǎo)致工業(yè)級(jí)、車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體供不應(yīng)求，進(jìn)一步遏制了汽車行業(yè)和部分高端制造業(yè)的發(fā)展。

PART 02

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈及國(guó)內(nèi)投融資情況

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)概述

半導(dǎo)體可分為集成電路（IC）、光電子器件、分立器件、和傳感器，占比分別為84.22%、7.41%、5.10%、3.26%（2021年）。

邏輯電路和存儲(chǔ)器的市場(chǎng)占比仍占據(jù)IC市場(chǎng)一半以上的份額，仍將是未來(lái)的主流產(chǎn)品。例如，2021年集成電路銷售額4630億美元，占半導(dǎo)體銷售額（5559億美元）的83.3%。其中，邏輯電路銷售額1548億美元，占30.8%；存儲(chǔ)器銷售額1538 億美元，占27.7%。

據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為10458.3億元，其中，設(shè)計(jì)業(yè)銷售額為4519億元，占比為43.21%；制造業(yè)銷售額為3176.3億元，占比為30.37%；封裝測(cè)試銷售額2763億元，占比為26.42%。

上游：支撐性產(chǎn)業(yè)——材料/設(shè)備

材料端。半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中細(xì)分領(lǐng)域最多的環(huán)節(jié)，市值超過(guò)600億美元。其中，中國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模約 119 億美元，占比全球材料市場(chǎng)比重約 18%。不過(guò)，由于我國(guó)缺乏專業(yè)人才、材料研究起步晚，行業(yè)進(jìn)入壁壘高，因而在核心材料和技術(shù)暫時(shí)落后。例如，大陸企業(yè)在封裝基板（國(guó)產(chǎn)化率<10%）、陶瓷封裝（國(guó)產(chǎn)化率10%）、芯片粘結(jié)材料（國(guó)產(chǎn)化率<10%）方面與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)差距依然較大，提升國(guó)產(chǎn)化率迫在眉睫。

設(shè)備端。半導(dǎo)體設(shè)備貫穿整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，尤其是在晶圓加工中，設(shè)備投入占比極大，占總設(shè)備投入的 80%左右。目前，國(guó)際前五的半導(dǎo)體設(shè)備公司銷售額占全球設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 70%。其中，營(yíng)收超過(guò)100億美元的企業(yè)共有四家，分別為美國(guó)應(yīng)用材料（AMAT）、荷蘭阿斯麥（ASML）、美國(guó)泛林（Lam Research）以及日本東京電子（TEL）。反觀中國(guó)本土的半導(dǎo)體設(shè)備則占比較小，目前國(guó)內(nèi)大概有將近20個(gè)半導(dǎo)體前道設(shè)備公司，未來(lái)國(guó)產(chǎn)設(shè)備發(fā)展空間廣闊。

中游：設(shè)計(jì)/制造/封測(cè)

設(shè)計(jì)方面。芯片設(shè)計(jì)公司主要分為三種：無(wú)晶圓廠的公司（Fabless）、集成設(shè)備制造商（IDM）和EDA/IP提供商。據(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì)，2022年全球IC設(shè)計(jì)行業(yè)整體營(yíng)收達(dá)到2154億美元。其中，美國(guó)IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域規(guī)模最大，市場(chǎng)份額達(dá)63%，營(yíng)收超過(guò)1300億美元；中國(guó)臺(tái)灣位列第二，市場(chǎng)占有率達(dá)18%，營(yíng)收接近400億美元；中國(guó)大陸位列第三，市場(chǎng)份額約為15%。

IC 設(shè)計(jì)企業(yè)屬于輕資產(chǎn)，作為產(chǎn)業(yè)龍頭主營(yíng)業(yè)務(wù)貼近并引領(lǐng)市場(chǎng)終端需求。從公司層面來(lái)看，全球十大設(shè)計(jì)公司之中有6家美國(guó)公司，3家中國(guó)臺(tái)灣公司，只有1家中國(guó)大陸公司——韋爾半導(dǎo)體，這也反映了中國(guó)大陸的設(shè)計(jì)公司的現(xiàn)狀——數(shù)量眾多且產(chǎn)品種類繁多，企業(yè)總體規(guī)模偏小，且公司的產(chǎn)值及產(chǎn)品相對(duì)分散。

制造方面。半導(dǎo)體制造行業(yè)是受研發(fā)和技術(shù)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)，對(duì)人才和技術(shù)極為看重。同時(shí)，半導(dǎo)體制造廠商需要持續(xù)不斷投入工藝制程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的研發(fā)，且半導(dǎo)體制造企業(yè)是重資產(chǎn)企業(yè)，需要資本的大力支持。

封（裝）測(cè)（試）是半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)鏈的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。2004 年至今，我國(guó)半導(dǎo)體封測(cè)行業(yè)一直保持高速發(fā)展，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 15.8%，規(guī)模和技術(shù)上已經(jīng)不落后于世界大廠。而從技術(shù)趨勢(shì)來(lái)看，隨著電子產(chǎn)品進(jìn)一步朝向小型化與多功能的發(fā)展，芯片尺寸越來(lái)越小，輸出、入腳數(shù)大幅增加，為了“延續(xù)摩爾定律”，3D封裝、硅穿孔（TSV）、扇形封裝(FO WLP/PLP)、微間距焊線技術(shù)，以及系統(tǒng)封裝(SiP）等技術(shù)相繼受到關(guān)注。

簡(jiǎn)言之，半導(dǎo)體中游產(chǎn)業(yè)鏈三個(gè)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)對(duì)技術(shù)積累與人才要求最高；制造對(duì)資本投入要求高；封裝產(chǎn)業(yè)對(duì)對(duì)人工成本最為敏感。因此，設(shè)計(jì)和制造的附加值最高，封測(cè)的利潤(rùn)附加值最低。

近3年中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投融資情況

一級(jí)市場(chǎng)方面。縱觀2019-2022年，中國(guó)半導(dǎo)體投融資數(shù)量和投融資規(guī)模均處于持續(xù)增長(zhǎng)之中，尤其是2020-2021年，數(shù)量和規(guī)模劇增（數(shù)量增長(zhǎng)185%，規(guī)模244%）。不過(guò)，自2021 年底以來(lái)，全球經(jīng)濟(jì)情況惡化，通脹不斷走高，下游需求開(kāi)始萎靡，全球半導(dǎo)體廠商庫(kù)存開(kāi)始升高，全球半導(dǎo)體行業(yè)走入新一輪下行周期。據(jù)集微網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2022年“芯融資”融資事件超680起，規(guī)模超1170億元，相比2021年超1100億元的融資規(guī)模增速明顯放緩，但整體熱度仍在。

從產(chǎn)業(yè)鏈分布來(lái)看，一級(jí)市場(chǎng)投資重心轉(zhuǎn)向大市場(chǎng)、大賽道和可預(yù)期商業(yè)落地的項(xiàng)目，設(shè)備/材料、CPU/GPU、汽車芯片等領(lǐng)域收獲多個(gè)10億級(jí)融資，以往備受追捧的芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)則意外“遇冷”，大項(xiàng)目扎堆的景象不再。如粵芯半導(dǎo)體和先導(dǎo)薄膜均以45億元的融資規(guī)模并列2022年半導(dǎo)體一級(jí)市場(chǎng)投融資TOP榜榜首。而從輪次來(lái)看，A輪占比38%，B輪占比17%，市場(chǎng)越發(fā)偏向早期投資。

二級(jí)市場(chǎng)方面。2022年成為半導(dǎo)體二級(jí)市場(chǎng)投資豐年，眾多半導(dǎo)體企業(yè)開(kāi)啟IPO。其中，A股科創(chuàng)板迎來(lái)了124家公司，半導(dǎo)體企業(yè)就有40家。從市值看，市值超100億的有廣立微、有研硅、思特威、東微半導(dǎo)、唯捷創(chuàng)芯等26家企業(yè)，占比超50%；市值超300億的有海光、華大九天、天岳、龍芯、納芯微等5家公司。

投資機(jī)構(gòu)動(dòng)向來(lái)看。對(duì)比幾家專業(yè)半導(dǎo)體投資機(jī)構(gòu)（依據(jù)集微網(wǎng)TOP20隨機(jī)選取）的公開(kāi)數(shù)據(jù)可以看到，相較于2021年，2022年半導(dǎo)體投融資市場(chǎng)，EDA/IP兩大領(lǐng)域的投資力度較大，芯片設(shè)計(jì)公司無(wú)論是投資金額還是投資數(shù)量上，都是資本青睞的對(duì)象。究其原因在于在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片設(shè)計(jì)公司投入成本較小，回報(bào)周期較短，而且市場(chǎng)空間大，在行業(yè)高速發(fā)展期天然的受資本歡迎。另一方面，半導(dǎo)體設(shè)備的關(guān)注度也在上。

PART 03

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與投資思考

短期：下半年調(diào)整結(jié)束，或?qū)⒂瓉?lái)復(fù)蘇

2022年，行業(yè)發(fā)展進(jìn)入調(diào)整期。由于通貨膨脹、地緣政治和經(jīng)濟(jì)下滑等因素，全球下游應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)乏力，尤其是受消費(fèi)電子產(chǎn)品需求下滑，致消費(fèi)級(jí)應(yīng)用芯片的庫(kù)存較高，各大廠商進(jìn)入主動(dòng)降庫(kù)存階段。同時(shí)，下游去庫(kù)存也帶動(dòng)了中游制造企業(yè)進(jìn)行減產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，2022年第三季度全球半導(dǎo)體平均月數(shù)上升到4.16個(gè)月，國(guó)內(nèi)廠商的平均庫(kù)存月數(shù)上升到8.62個(gè)月，均超過(guò)常見(jiàn)的4個(gè)月庫(kù)存水位線。

基于此，WSTS 預(yù)測(cè)，2023 年半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將同比減少4.1％，降至5566億美元。預(yù)計(jì)以中國(guó)為中心的亞太地區(qū)作為全球最大半導(dǎo)體市場(chǎng)，將出現(xiàn)7.5％的負(fù)增長(zhǎng)。不過(guò)，系統(tǒng)性的去庫(kù)存周期阻擋不了個(gè)別領(lǐng)域的需求熱情，汽車半導(dǎo)體依然是備受關(guān)注的業(yè)務(wù)板塊。

2023年，汽車芯片大概率仍將缺貨漲價(jià)，車用 MCU市場(chǎng)將面臨需求擴(kuò)大局面。同時(shí)，伴隨著人工智能的異軍突起，GPU和光模塊逐漸被市場(chǎng)關(guān)注。同時(shí)，考慮到數(shù)據(jù)中心的需求，存儲(chǔ)器有望在2023年下半年恢復(fù)。

中期：AI、AR、AD等產(chǎn)業(yè)需求廣大

盡管當(dāng)前宏觀經(jīng)濟(jì)局勢(shì)不夠樂(lè)觀，但從科技史或經(jīng)濟(jì)史的角度來(lái)看，具備基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性的產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了周期波動(dòng)后，仍會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的繁榮期。因此，未來(lái)幾年隨著5G/6G通信、人工智能、智能穿戴設(shè)備和自動(dòng)駕駛汽車等各類新興領(lǐng)域的發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體上仍將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。

信息領(lǐng)域。人工智能、云計(jì)算和5G/6G通信。隨著以GPT為代表的AI大模型的發(fā)展，新一輪人工智能浪潮再度來(lái)臨，大模型的工作原理是在大規(guī)模無(wú)標(biāo)注數(shù)據(jù)上進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)習(xí)出一種特征和規(guī)則，然后做出一系列“決策”，因此，就其本質(zhì)而言仍屬于“大力出奇跡”（“大算力+強(qiáng)算法”）的結(jié)果，而這就需要大量的AI算力芯片。

另一方面，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)廠商為了滿足日益增長(zhǎng)的云業(yè)務(wù)以及隨之產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算等需求，都加大了對(duì)數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器以及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的投資。

能源領(lǐng)域。縱觀歷史，每一次的能源革命，都為人類帶來(lái)了翻天覆地的變化，可以說(shuō)從文明到生命，每一個(gè)驚人的變化后面都有對(duì)能源的使用。以光伏技術(shù)為例，光伏逆變器需要能經(jīng)受更高的工作電壓、更大的工作電流、更高的功率密度以及更高的工作溫度的材料，碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體器件性能優(yōu)異，適配光伏逆變器。

空間領(lǐng)域。伴隨著人工智能和新能源車的發(fā)展，新能源汽車正在向著智能化和綠色化的方向演進(jìn)，為此，低耗能、高能量密度的電池，AI芯片，中高壓（SiC）功率器件均將受到拉升。 例如，SiC 在中高端車上應(yīng)用是大勢(shì)所趨，多家國(guó)際碳化硅大廠公布接到碳化硅大單，英飛凌宣布獲得 222 億元碳化硅設(shè)計(jì)定點(diǎn)。

生命領(lǐng)域。盡管全球已經(jīng)走出疫情的陰霾，但疫情帶來(lái)的“疤痕效應(yīng)”是實(shí)實(shí)在在的，隨著人們更加關(guān)注自身健康（心電、血氧、睡眠）的需求，將催生更加輕便、智能的可穿戴設(shè)備的發(fā)展，進(jìn)而拉動(dòng)如傳感器、智能芯片的發(fā)展。

長(zhǎng)期：材料、工藝和前沿技術(shù)并行

自 1965 年摩爾提出摩爾定律至今，在歷經(jīng)了60年的行業(yè)洗禮后，摩爾定律逐漸式微——晶體管尺寸越來(lái)越小時(shí)，“量子隧穿”效應(yīng)顯現(xiàn)，因而半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受到了物理學(xué)的限制，“后摩爾時(shí)代”隨之到來(lái)。在“后摩爾時(shí)代”，要想在芯片上繼續(xù)進(jìn)步，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的選擇方向無(wú)非是兩種：一是繼續(xù)延續(xù)摩爾定律，如研發(fā)新的材料和采用新的設(shè)計(jì)/封裝工藝；二是“另辟蹊徑”，超越摩爾定律尋找新的技術(shù)，如光子技術(shù)、量子技術(shù)等。

首先，先進(jìn)制程仍是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)的重點(diǎn)之一。技術(shù)端來(lái)看，先進(jìn)制程可以大幅提升芯片性能，且屬于稀缺資源，一旦先行研發(fā)成功將獲得溢價(jià)和先發(fā)優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，圍繞先進(jìn)制程的大戰(zhàn)正愈演愈烈。市場(chǎng)端來(lái)看，未來(lái)將由5G和AI奏響市場(chǎng)主旋律，這也要求芯片制程的提高——從14nm走向5nm（3nm、2nm）。不過(guò)，由于制程發(fā)展面臨成本和物理瓶頸，大概率不會(huì)是將來(lái)發(fā)展的重中之重。

其次，半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)底層基礎(chǔ)，第三/四代半導(dǎo)體(碳化硅、氧化鎵等)在高速、高頻、大功率等應(yīng)用場(chǎng)景相較于硅基半導(dǎo)體具有顯著優(yōu)勢(shì)。此外，新型器件中碳基器件(石墨烯、碳納米管等)、柔性器件等也極有可能獲得長(zhǎng)足的發(fā)展。

最后，除了注重半導(dǎo)體制程和材料設(shè)備外，后摩爾時(shí)代也需要加強(qiáng)對(duì)前沿技術(shù)的投入。

首先，是新型存儲(chǔ)/存算一體。當(dāng)前主流的存儲(chǔ)器技術(shù)中，DRAM雖然速度快，但功耗大、容量低、成本高，且斷電無(wú)法保存數(shù)據(jù)，使用場(chǎng)景受限；NAND Flash讀寫(xiě)速度低，存儲(chǔ)密度明顯受限于工藝制程。因此，為了突破DRAM、NAND Flash等傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的局限，使存儲(chǔ)單元提升算力，消除不必要的數(shù)據(jù)搬移延遲和功耗并降低成本，新型存儲(chǔ)器技術(shù)逐漸進(jìn)入大眾視野。

新型存儲(chǔ)技術(shù)可主要分為相變存儲(chǔ)器(PCM)、磁變存儲(chǔ)器（MRAM）、阻變存儲(chǔ)器（ReRAM）以及鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）。以億鑄科技推出基于ReRAM研發(fā)的“全數(shù)字存算一體”技術(shù)為例。通過(guò)阻值器件的存儲(chǔ)記憶特性，利用基礎(chǔ)物理定律和原理完成海量的AI計(jì)算；通過(guò)存算一體的架構(gòu)，可以節(jié)省把數(shù)據(jù)從內(nèi)存單元逐層搬遷到計(jì)算單元的環(huán)節(jié)，從而得以節(jié)省因?yàn)閿?shù)據(jù)搬遷而產(chǎn)生的大量衍生成本，這此類方式也符合國(guó)家對(duì)于碳中和、碳達(dá)峰的技術(shù)發(fā)展路線，改變了傳統(tǒng)AI運(yùn)算數(shù)據(jù)量需要帶來(lái)巨大能耗的現(xiàn)狀。

再看磁變存儲(chǔ)器(MRAM)領(lǐng)域，中科創(chuàng)星投資的致真存儲(chǔ)深耕自旋存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域近十年，目前團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)完成的國(guó)內(nèi)首個(gè)先進(jìn)制程下具備高隧穿磁阻效應(yīng)的磁隧道結(jié)的MRAM核心器件，能夠滿足工業(yè)類、消費(fèi)類、人工智能、高可靠芯片領(lǐng)域、以及車規(guī)電子等場(chǎng)景下的存儲(chǔ)芯片應(yīng)用需求。

再者，是先進(jìn)封裝，典型如chiplet。Chiplet又稱“小芯片”或“芯?！保且环N功能電路塊，就是將一個(gè)功能豐富且面積較大的芯片裸片拆分成多個(gè)芯粒，并將這些具有特定功能的芯粒通過(guò)先進(jìn)封裝的形式組合在一起，最終形成一個(gè)系統(tǒng)芯片。與傳統(tǒng)的SoC方案相比，Chiplet模式具有設(shè)計(jì)靈活性、成本低、上市周期短三方面優(yōu)勢(shì)。

例如，奇異摩爾是國(guó)內(nèi)首批專注于2.5D及3DIC Chiplet產(chǎn)品及設(shè)計(jì)服務(wù)的公司，基于面向下一代計(jì)算體系架構(gòu)，提供全球領(lǐng)先的2.5D及3DIC Chiplet異構(gòu)集成通用產(chǎn)品和全鏈路服務(wù)，其中包含高性能通用底座base die、高速接口芯粒IO Die、Chiplet軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)等產(chǎn)品，涵蓋高算力芯片客戶所需的高速通信接口、分布式近存、高效電源網(wǎng)絡(luò)等功能在內(nèi)，主要應(yīng)用于下一代數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛、元宇宙等快速增長(zhǎng)市場(chǎng)。

再比如，原粒半導(dǎo)體提供的高能效、低成本的通用AI Chiplet組件與工具鏈，允許客戶根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求靈活、快速配置出不同規(guī)格AI芯片，支持多芯片互聯(lián)拓展算力以滿足超大規(guī)模多模態(tài)模型的推理及邊緣端訓(xùn)練微調(diào)需求，為多模態(tài)大模型部署提供了靈活的算力支持。

總之，通過(guò)Chiplet方案，我國(guó)不僅可以彌補(bǔ)先進(jìn)制程技術(shù)落后的短板，還將為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尋找到“彎道超車”的新機(jī)遇。

最后，是先進(jìn)計(jì)算，包括光子計(jì)算和量子計(jì)算。

光子計(jì)算，是指使用激光或二極管產(chǎn)生的光子進(jìn)行計(jì)算，在此過(guò)程中，數(shù)據(jù)通常被表示為激光束的振幅或相位的變化，其突出優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

超低延遲：采用光作為傳輸信息媒質(zhì)的新型計(jì)算技術(shù)，光子為玻色子，具有超低延遲和抗電磁干擾等特性。

高通量：光具有天然的并行處理能力以及成熟的波分復(fù)用技術(shù)，從而使數(shù)據(jù)處理能力和容量及帶寬大幅度提升，單通道數(shù)據(jù)傳輸>1TB/s。

高能效比：無(wú)電熱效應(yīng)，光計(jì)算功耗低至0.01pJ運(yùn)算，功耗是同算力電子芯片的1/100。換言之，相同功耗下，光子器件比電子器件快數(shù)百倍。

光計(jì)算可以分為模擬光計(jì)算和數(shù)字光計(jì)算：

模擬光計(jì)算最典型的一個(gè)例子就是傅立葉運(yùn)算，在圖像處理等領(lǐng)域需要運(yùn)用傅立葉變換相關(guān)的計(jì)算，如卷積計(jì)算。對(duì)模擬光計(jì)算而言，基于光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的矩陣運(yùn)算是中短期可實(shí)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路徑，切實(shí)解決AI算力需求與摩爾定律失效之間的矛盾。

數(shù)字光計(jì)算是利用光和光學(xué)器件組合形成經(jīng)典的邏輯門(mén)，構(gòu)建類似傳統(tǒng)數(shù)字電子計(jì)算原理的計(jì)算系統(tǒng)，通過(guò)復(fù)雜的邏輯門(mén)組合操作實(shí)現(xiàn)計(jì)算。

以曦智科技于2021年發(fā)布的光計(jì)算處理器PACE（Photonic Arithmetic Computing Engine，光計(jì)算引擎）為例。該系統(tǒng)在物理層面主要包括光芯片和電芯片，兩塊芯片由3D倒裝堆疊的方式封裝在一起；在功能層面主要包括信號(hào)輸入、信號(hào)處理和信號(hào)輸出三大部分。這種芯片可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，能做人工智能或大數(shù)據(jù)相關(guān)的機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)算，應(yīng)用場(chǎng)景包括自動(dòng)駕駛、互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、金融等各個(gè)方面。

另一項(xiàng)前沿計(jì)算便是量子計(jì)算，即將量子力學(xué)、線性代數(shù)和計(jì)算機(jī)理論結(jié)合，利用量子疊加、量子糾纏等特性進(jìn)行計(jì)算，在傳統(tǒng)計(jì)算無(wú)法解決的問(wèn)題上實(shí)現(xiàn)突破。據(jù) IDC 估計(jì)，預(yù)計(jì)到2027年僅量子計(jì)算即可達(dá)到164億美元量子，醫(yī)藥、能源、化學(xué)、交通、銀行和金融行業(yè)或可在十幾年內(nèi)采用量子計(jì)算。

結(jié)語(yǔ)

我們認(rèn)為，未來(lái)中美科技競(jìng)爭(zhēng)將更趨激烈，科技管制等極端情況不可不重視，尤其是面向先進(jìn)計(jì)算和半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，中國(guó)大陸可能遭受全面限制。在此背景下，我國(guó)需要加速提升半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主、安全、可控能力，這也意味著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要從基礎(chǔ)研究到材料設(shè)備，再到前沿科技都需要強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈。

根據(jù)我們對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史的歸納來(lái)看，一方面，未來(lái)萬(wàn)億產(chǎn)業(yè)的支撐政策仍將會(huì)持續(xù)出臺(tái)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和前沿方向的創(chuàng)業(yè)仍值得期待；另一方面，市場(chǎng)需求仍未飽和，“疤痕效應(yīng)”緩慢愈合之后，未來(lái)本土半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)將能承接更多本土需求，實(shí)現(xiàn)份額提升。

作為硬科技理念的提出者和硬科技投資的實(shí)踐者，中科創(chuàng)星始終相信硬科技改變世界。成立至今，中科創(chuàng)星已在半導(dǎo)體領(lǐng)域投資超過(guò)150家硬科技企業(yè)，涵蓋半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體設(shè)備、芯片設(shè)計(jì)、先進(jìn)封裝、功率器件、光學(xué)器件等諸多領(lǐng)域。未來(lái)，伴隨著硬科技冠軍企業(yè)的茁壯成長(zhǎng)，中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)必將愈發(fā)強(qiáng)大。

參考資料：

1.2023半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告.中科創(chuàng)星行研部

2.瞭望｜光子芯片，能否讓中國(guó)“換道超車”？.米磊

3.《芯片改變世界》.機(jī)械工業(yè)出版社.錢(qián)綱常

4.半導(dǎo)體行業(yè)研究.國(guó)金證券

5.2023年全球半導(dǎo)體市場(chǎng).WSTS

6.2022年“芯融資”全景圖：事件超680起，規(guī)模超1170億元.愛(ài)集微

中科創(chuàng)星

Portfolio

(*以下僅為部分被投企業(yè))

拜安傳感｜本源量子｜博萃循環(huán)｜博動(dòng)醫(yī)學(xué)

博雅新材｜傳世生物｜大衡天成｜大禹智芯

恩力動(dòng)力｜復(fù)享光學(xué)｜國(guó)科天迅｜驥翀氫能

馭勢(shì)科技｜聚時(shí)科技｜鯤游光電｜雷神智能

立德紅外｜魯汶儀器｜奇芯光電｜天科合達(dá)

瑞萊智慧｜瑞識(shí)科技｜賽富樂(lè)斯｜賽思電子

深信生物｜時(shí)識(shí)科技｜四象科技｜唐晶量子

天擎航天｜微納星空｜無(wú)雙醫(yī)療｜曦智科技

長(zhǎng)光衛(wèi)星｜盟維科技｜中儲(chǔ)國(guó)能｜ 芯長(zhǎng)征

中科凡語(yǔ)｜中科海鈉｜中科航星｜中科慧遠(yuǎn)

中科天塔｜中科微光｜中科微精｜中科微至

中科聞歌｜中科物棲｜中科宇航｜中科馭數(shù)

卓翼智能｜金藏膜｜科凱生命科學(xué)｜夢(mèng)之墨

矽典微｜光舟半導(dǎo)體｜果栗自動(dòng)化｜中科富海

彗晶新材料｜睿芯微電子｜瑤芯微電子

芯翼信息｜橙科微電子｜源杰半導(dǎo)體

Recommend

免責(zé)聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載合作媒體、機(jī)構(gòu)或其他網(wǎng)站的公開(kāi)信息，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，信息僅供參考，不作為交易和服務(wù)的根據(jù)。轉(zhuǎn)載文章版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)或其它問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)告之，本網(wǎng)將及時(shí)修改或刪除。凡以任何方式登錄本網(wǎng)站或直接、間接使用本網(wǎng)站資料者，視為自愿接受本網(wǎng)站聲明的約束。聯(lián)系電話 010-57193596，謝謝。