集成電路產業深度解讀

清華大學微電子與納電子學系教授王志華指出“集成電路是工業的糧食，是產業的基礎”。在日益復雜的國際關系下，集成電路是貿易爭端、技術封鎖的重要領域，是眾所周知的“卡脖子”技術。但我國集成電路的發展、全球集成電路的格局，并不是一句大家耳熟能詳的“缺芯”就能概括。本文將從概念內涵、市場形勢、產業體系、產業組織、代表案例等維度，深度解構集成電路產業，讓讀者能夠更立體、全面的了解我國集成電路產業的發展情況。

一、理解半導體、集成電路和芯片的關系

半導體、集成電路、芯片都是我們經常聽到的名詞，大家往往會把它們都理解成芯片。但它們三者之間，還是有差別的。

半導體：半導體是指一類材料的總稱，譬如硅、硒、鍺等材料，他們在常溫下的導電性大于絕緣體，小于導體，因此被稱為半導體。從半導體的應用領域來看，83%應用于集成電路領域（硅），9%應用于光電子器件領域，5%應用于分立器件領域，還有3%應用于傳感器領域。

集成電路：將各種電子元件集成起來，用導線連接，制作在一小塊硅片上，做成一塊電路板，結合微電子技術，就是集成電路。

芯片：集成電路經過封裝之后就是芯片，芯片是集成電路的載體，集成電路以芯片形式存在，所以我們也可以說集成電路約等于芯片，日常中，大家也經常將它們等同。

二、市場形勢

（一）國際市場形勢

——全球市場呈螺旋式上升趨勢，市場集中度進一步提高。

受互聯網、金融危機、新冠疫情等因素影響，全球集成電路市場呈“螺旋式上升”態勢。自2000年以來，全球集成電路市場經歷了數次震蕩，并在放緩回落后再一次復蘇。2019年，由于集成電路應用需求疲軟，全球市場大幅萎縮，跌幅達12%，而2020年，在居家辦公、遠程會議等需求驅動下全球集成電路市場實現逆勢增長，規模達到4400億美元，中國在全球市場中的重要性也逐年增加，占比超35%。

頭部企業的市場集中度進一步提升，強者恒強趨勢明顯。從市場情況來看，2020年全球前十的集成電路企業占據整體市場份額的55%，且9家企業保持了同比營收增長。而從研發支出來看，前十大集成電路企業的研發投入費用總計增加11%，占行業總額的64%，頭部企業的市場集中度進一步提升，市場競爭更為激烈。

（二）國內市場形勢

1、貿易逆差仍舊較大，自給率較低

2015-2021年中國集成電路進口額從2307億美元到4325.5億美元，貿易逆差從2015年的1613.9億美元擴大到2021年的2787.6億美元，可以看出，相對于不斷增長的市場需求來說，集成電路仍高度依賴進口，尤其是高端芯片領域，自給率較低。

此外，國內集成電路產業有望橫向拓展、縱向延伸。西方國家的技術封鎖政策限制了我國通過海外并購獲得先進技術，但也開始倒逼中國走自主創新之路。我國在基礎設施、工程師紅利等方面具有優勢，電子產業有望從中低端向高端進行延伸，關鍵領域的國產替代趨勢明顯。

2、中國市場進入發展快車道

國家對集成電路產業支持力度的不斷提高以及新興科技產業的崛起，推進產業步入新一輪加速發展階段。隨著“十四五”各類集成電路扶持政策的出臺與落地，以及5G、物聯網、人工智能等新興技術的出現，集成電路的市場需求不斷擴大，2021年增長率達到18.2%。

3、本土企業逐步打入國際市場

中國集成電路消費市場規模全球第一，并形成了一批在國際上具有影響力的重點企業。中國已連續多年穩居全球集成電路消費市場第一，2020年，中國市場占比最高達到35.5%。根據ICinsights2020數據，華為海思取代英飛凌進入2020上半年全球集成電路銷售額排名前10（但21年受制裁影響跌出前25名）。景嘉微GPU，華大半導體、國民技術等企業的MCU，豪威科技、格科微的CMOS等芯片產品在國內外市場成功鋪開。

三、產業體系

集成電路產業鏈包括三大環節：集成電路設計、集成電路制造、集成電路封測三個環節。每個環節還有一些關聯的產業方向，下游主要應用在計算機、網絡設備、消費電子、汽車電子等專用電子、儀器和特種裝備等行業。如果一家企業業務以集成電路設計為主，那么就稱為Fabless無工廠芯片供應商模式，如果一家企業業務以制造或封測為主，那么就稱為Foundry代工廠模式，如果一家企業業務三個環節都涉及，則稱為IDM垂直整合模式。

具體如下圖示。

三大環節中，IC設計增長較快，IC制造穩步增長，IC封裝中國有絕對優勢。

（1）中國集成電路設計業銷售額占比最大：隨著我國集成電路產業的發展，IC設計、芯片制造和封裝測試三個子行業的格局正在不斷變化，IC設計業由2015年的36.71%增長至2020年的44.6%，發展速度總體高于行業平均水平，已成為集成電路各細分行業中占比最高的子行業。

（2）產業鏈中游芯片制造：集成電路制造行業基本以中國臺灣的臺積電等企業所壟斷，但近年來隨著國外對我國集成電路制造光刻機等產品的封鎖，我國大陸本土的集成電路企業開始發力，市場規模也在不斷提高。

（3）產業鏈下游封裝測試：基于我國在成本以及貼近消費市場等方面的優勢，近年來全球半導體廠商紛紛將封測廠轉移到中國。我國封測產業向高端化發展，通過內生發展+并購，實現技術上完成國產替代，是產業中最具競爭力環節。

（一）集成電路設計環節

集成電路設計環節主要有“規格定位-邏輯設計-電路設計-模擬-光罩制作”等技術環節，它需要用到設計工具，比如EDA軟件，IP框架授權等，這都是美國對華技術封鎖的重要方向。

1、集成電路設計環節的代表企業

（1）EDA軟件：被譽為集成電路皇冠上的明星，市場被三大巨頭壟斷，占全球市場70%份額，分別是Synopsys、Cadence、Siemens。

（2）IP框架：ARM、Synopsys雙足鼎力，約占全球60%的份額。英國劍橋ARM公司是全球領先的半導體知識產權（IP）提供商。全世界超過95%的智能手機和平板電腦都采用ARM架構，1991年成立。下圖為IP框架企業2020年全球收入排名及市場占有率。

（3）集成電路設計：前十大企業占全球市場約55%。華為海思2020年收入為82億美元，受美國制裁，海思無法再與臺積電等多家主要芯片代工廠合作，其2021年收入下降到15億美元，下降了81%，跌出了前25名。

2、集成電路設計環節的發展格局

——美國占據市場主導地位，中國企業快速崛起，總體規模小。

Fabless模式為主，美國占據主導。2019年美國IC設計公司在IDM、Fabless領域全球市占率分別為51%、65%，中國IDM份額小于1%和Fabless份額約為15%，美國在IC設計領域依然占據絕對主導地位。

中國企業快速崛起，總體規模小。截至2020年底，中國大陸IC設計企業達2218家，其中營業額小于1000萬企業達到1164家，1000萬-5000萬的企業數量為669家，小規模企業合計占比約83%。

（二）集成電路制造環節

集成電路制造環節技術流程為“金屬漸鍍-涂布光阻-光刻-光阻去除-電鍍-拋光-晶圓測試”，涉及到上游的單晶硅片制作，以及前驅體材料、光刻膠等材料的制造，以及光刻機等制造設備的生產。

1、集成電路制造環節的代表企業

（1）光刻機：被譽為現代光學工業之花，荷蘭ASML阿斯麥、佳能、尼康三分天下。中國的上海微電子開始技術突破，首臺28納米的光刻機即將交付，目前上海微電子在低端領域占全球份額的40%，全國低端領域市場份額的80%。

圖：2020年全球光刻機TOP3企業銷售收入占比

（2）集成電路制造：臺積電占全球集成電路超一半份額。中國內地及臺灣的企業具有較大市場份額，前10中，占據六席。

2、集成電路制造環節的發展格局

——臺積電等企業壟斷，大陸企業持續發力，規模產量雙增長。

近年來隨著國外對我國集成電路制造光刻機等產品的封鎖，我國大陸本土的集成電路企業開始發力，中芯國際已完成14nm芯片的研發，目前正朝著7nm芯片努力，因各個集成電路制造企業的能力，我國集成電路制造領域市場規模也在不斷提高。

2020年我國集成電路制造行業市場規模為2560億元，較2019年同比增長19.11%；2020年，我國集成電路制造行業實現產量累計值為2614.70億塊，較2019年同比增長29.55%，截至目前，我國集成電路制造企業共8659家，注冊資本5000萬以上的企業僅有8.34%，注冊資本小于500萬的企業占63.13%。

（三）集成電路封測環節

集成電路封測環節的技術流程為“切割-貼片-引線-模封-測試”，上游還涉及引線框架、封裝基板等封測材料的生產，以及測試機、減薄機、探針臺入機等封測設備的生產。

1、集成電路封測環節的代表企業

日月光、安靠和江蘇長電位列前三，前十中，僅有第二名安靠是美國企業，其余都是中國企業，大陸有3家，臺灣有6家。

2、集成電路封測環節的發展格局

——集成電路封測市場規模增長速度減緩，市場競爭較為激烈。

集成電路封測是我國切入集成電路行業的重要一環，但相較于集成電路設計的收益，集成電路封測行業的利潤要低的多。

據中國半導體協會統計，2015-2019年，我國封裝測試行業銷售收入呈現逐年增長態勢。2017年我國封裝測試行業銷售收入增長率達到20.77%，為5年來的最高水平，隨后增長率開始下降。2020年我國集成電路封測業市場規模為2510億元，較2019年同比增長6.80%。

（四）各環節的產業價值

集成電路三大環節盈利能力和進入壁壘有明顯差異。

1、集成電路設計環節

IC設計行業龍頭企業盈利能力較為穩定。從2016Q1起，設計板塊主要企業的盈利能力相對比較穩定，凈利率圍繞10%上下波動，毛利率維持在40%，有緩慢下降的趨勢，進入壁壘較高。

2、集成電路制造環節

集成電路制造行業毛利率根據企業地位有較大差別，比如臺積電2022年第一季度營業利潤率為45.6%，凈利潤率為41.3%，中芯國際2021年毛利率為29.3%，凈利率為31.4%，同級別毛利在20-30%之間，2021年行業平均凈利率為11.5%，進入壁壘較高。

3、集成電路封測環節

全球主要封測公司的毛利率在15%-25%之間，凈利率大多在5%-10%上下，進入壁壘相對較低，競爭相對成熟。

四、產業組織

我國集成電路產業重點布局于四大集群。以上海、江蘇、浙江為代表的長三角地區，以北京、天津為代表的京津冀地區，以廣東、福建為代表的東南沿海地區，以重慶、湖北、河南為代表的中西部地區。

其中，長三角地區成為我國主要的集成電路產地。長三角地區是中國集成電路產業基礎最扎實、技術最先進的區域，產業規模占全國半壁江山，設計、制造、封測、裝備、材料等產業鏈全面發展，集成電路產量占全國超一半，2020年為52%。據國家統計局數據顯示，2020年，長三角地區“一市三省”集成電路產量共計為1359.01億塊。其中，江蘇省和上海市集成電路產量分別為836.50億塊和288.67億塊，浙江省和安徽省為174.10億塊和59.74億塊。

1、上海

上海已經成為產業鏈完備的集成電路制造基地。作為國內工業基礎最好的地區，上海集成電路產業已基本形成了開發設計、芯片制造、封裝測試以及支撐業和服務業在內的完整產業鏈，并逐漸形成了互動的態勢。目前，上海市集成電路設計業發展迅速，企業數量已近百家，芯片制造業更是在國內處于核心地位，國內主要的芯片制造企業均落于此。此外，上海市的集成電路支撐配套企業已超過40家。

2、蘇州

蘇州目前已經成為產業全面發展的集成電路封裝基地。作為國內對外開放最早的地區之一，蘇州吸引了一大批國際半導體企業投資落戶，并發展成為目前國內最大的半導體封裝測試基地。目前蘇州已經形成了以封裝測試為重心，集成電路設計與芯片制造同步發展的產業格局。

3、杭州

杭州目前已發展成為具備優越自然人文環境的集成電路設計基地。依托自身優越的自然人文環境，杭州一直將集成電路設計業作為本市集成電路產業發展的重中之重。目前，杭州已經培育出仕蘭微電子、杭州國芯、威睿電通等一批優秀的集成電路設計企業。此外，在芯片制造、半導體材料等領域，杭州也具備一定的發展基礎。

4、無錫

無錫是目前國內以制造業為重心的集成電路產業基地。無錫微電子產業起步于20世紀70年代，是當時國家南北兩大微電子基地的南方基地。國家“908”工程的建設，進一步帶動了無錫集成電路產業的迅速迅速發展。目前無錫已經形成了從集成電路設計、軟件開發、電路掩膜、芯片加工、封裝測試的完整產業。

五、代表案例

上海集成電路設計產業園——

1、園區概況

上海市“一體兩翼”集成電路產業布局，以上海集成電路設計產業園為引領，建設具有全球影響力的張江國家集成電路產業基地。總規劃面積4平方公里，可建建筑面積達170.8萬平方米。通過實施“千億百萬”工程，打造百萬空間、集聚千家企業、匯聚十萬人才、形成千億產業規模，力爭建成世界一流的集成電路設計產業園。

2、發展成就

園區承載了超250家集成電路設計企業，其中2020年全年區域內集成電路設計業營收達580.4億人民幣，同比增長率22.6%，占浦東比重98.7%，占上海比重60.8%。

3、產業生態

集聚英偉達、高通、紫光展銳、格科微電子、韋爾股份、博通集成等知名企業和各類機構200多家。

4、功能平臺

張江科學城企業服務中心、張江跨境科創監管服務中心、上海集成電路技術與產業促進中心、上海科創海關、上海市集成電路行業協會、國家”芯火”計劃雙創平臺張江基地、張江高科895孵化器、北大微電子孵化器等。

5、投資基金

上海集成電路產業基金、張江燧鋒基金、武岳峰集成電路產業創業投資基金。