3. 中美半导体产业链实力对比
(1)半导体研发生产4阶段:基础研究、设计、晶圆制造、封装和测试,还需要EDA工具和各种IP核,芯片需要半导体生产设备和专用材料,美中各占半导体消耗量 1/4。一项研究成果要10---15年。 2018年美半导体研发5800亿美元,其中基础研究17%;应用研究20%;产品开发63%,基础研究42%来自联邦政府,企业29%,大学和其它非盈利机构资金占29%。国防部资助微波和毫米波集成电路项目砷化镓晶体管,让智能手机与蜂窝通信塔无线连接;
(2)EDA/IP:EDA三巨头(新思科技、Cadence,Mentor),美国占74%,中国3%。芯片设计:芯片研发投入占53%,逻辑芯片设计美国67%,中国几乎为零;存储器美国29%,中国7%,长江存储、武汉新芯和合肥长鑫等崛起将有助于增加中国份额;DAO美国占37%,中国占7%。美国TI和ADI长期占据全球模拟芯片市场龙头地位;
(3)晶圆制造:占半导体产业的13%,资本投入占64%,涉
及400-1400个工艺步骤。台积电和三星新建5nm厂投资200亿美元,先进航母才130亿美元,核能发电站40-80亿美元。年资本开支占营收30-40%, 7nm工艺100%在台积电和三星;
美国1990年晶圆制造产能占全球37%,2030年10%。中国2000年3%,现16%,2030年预期24%;
(4) 全球半导体销售划分如下:智能手机26%;消费电子10%;PC19%;ICT基础设备24%;工业控制10%;汽车10%;DAO类别在智能手机和消费电子中的价值占比1/3,在工业和汽车应用占60%。
4. 半导体制造
(1)设备投资,美国占41%,有LAM(泛林半导体)、AMAT(应用材料)和KLA(科天半导体),中国占5%,有中微半导体和北方华创。中芯国际购买光刻机受美国阻挠,中国14nm的精密制造滞后;
(2)半导体需要300种材料,如多晶硅锭纯度须达到太阳能面板1000倍;全球300毫米硅片由日韩德台5家提供。半导体材料市场美国占11%,中国占13%;(3)封装测试集中在中国大陆占38%,台湾一部分,美国占2%;(4)美国晶圆厂94座,包括英特尔、TI、ADI、安森美、格芯、美光、Microship、Qorvo和Skyworks等,台积电、三星、NXP、英飞凌、瑞萨、罗姆和积塔也在美国有晶圆厂。2021年美国会通过520亿美元,5年撬动1500亿美元投资,英特尔、台积电和三星在美国本土新建晶圆厂。光刻设备特别是采用极紫外线(EUV)设备是7纳米以下工艺芯片必需,一台1.5亿美元。
5. 2020年中国大陆晶圆代工厂商营463亿元。扣除绍兴中芯、粤芯半导体和宁波中芯18亿,原7大代工厂商增长48亿元。中国大陆有晶圆厂75座,台湾83座。中国政府推出 908、909工程、18号文、重大01、02专项、《国家集成电路产业发展推进纲要》、十三五规划,及集成电路一二期大基金。
十四五规划:(1)先进制程。推进14nm、7nm规模化量产;(2)高端IC设计和先进封装。存储芯片、嵌入式 MPU、DSP、AP,模拟芯片和高端功率器件;(3)攻克“卡脖子”设备,如光刻机、大硅片、光刻胶等;(4)中国半导体协会魏少军说:我国已成为全球最完整的芯片体系,在高端芯片摆脱了全面依赖国外的被动局面,2021年集成电路设计业销售额4586.9亿元,增20%。涵盖数字、模拟、数模混合、射频、功率、计算、存储、接品领域。设计产业规模不到1000亿美元,有年1500亿美元的需求。
