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    中国半导体行业发展现状及未来发展趋势分析

    发布时间:2018-08-27 浏览量:696 来源: 字号:[ ]

    中国半导体行业发展现状及未来发展趋势分析

    半导体是指电阻率会发生变化,导致常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。按照生产过程来看,半导体产业链包含芯片设计、制造和封装测试环节,其中后两个环节支撑着上游半导体材料、设备、软件服务的发展;按照制造技术来看,可以分为分立器件、集成电路、光电子和传感器等4大类。通过人为地掺入特定的杂质元素,半导体的导电性可受控制,进而产生巨大的经济效益,因而半导体广泛地应用于下游通信、计算机、网络技术等产业。

        半导体产业链及下游应用

    数据来源:公开资料整理

        集成电路(IC)占到半导体总产值的80%以上,是半导体产业最重要的组成部分,通常意义上的半导体即代指集成电路,具体包括逻辑芯片、存储芯片、处理器芯片和模拟芯片四种。 IC是指经过特种电路设计,将晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,成为具有所需电路功能的微型结构。 IC被广泛应用之前,传?#36710;?#20998;立电路多以导线连接独立的电路元件而构成。而集成电路的结构非常紧凑,相比同样功能的分立电路体积大大缩小;同时,较小的体积也使得耗能更少,工作性能卓越。半导体优越的技术性能、制造技术的发展以及采用结构单元的电路设?#21697;?#24335;,使标准化IC迅速取代了过去分立元件的传?#36710;?#36335;设计成为主流。半导体工业不断突破制造极限。 英特尔创始人戈登•摩尔提出摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目,?#27982;?#38548;18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,从而要求集成电路尺寸不断变小。经过十几年的发展,我国集成电?#20998;?#36896;企业的工艺水平已提升至28纳米,与先进水平的差距逐渐缩小。目前12英寸生产线的65/55纳米、 45/40纳米、 32/28纳米工艺产品已经量产; 16/14纳米关键工艺技术已展开研发并取得一定的技术突破和成果; 8英寸生产线的技术水平覆盖0.25微米~0.11微米。国际龙头厂商对半导体工艺的研究已经到了10nm以下,而业内普遍认为5nm工艺将是极限,此时晶体管就只有10个原子大小,由于对物理极限的?#24179;?#20351;得开发难度大增。

        半导体产业分类 

    数据来源:公开资料整理

        集成电路分类

    数据来源:公开资料整理

        代表性厂商制程节点技术路线图

    数据来源:公开资料整理

        产业模?#25509;蒊DM向垂直分工转化。 半导体产业发展史伴随的是产业链分工的不断深化,目前有两种商业模式,一?#36136;荌DM(Integrated Device Manufacture,集成器件制造)模式,另一?#36136;?#22402;直分工模式。 20世纪50年代的半导体公司都是IDM集成模式,随着1987年台湾积体电路公司(TSMC,台积电)的成立, IC设计、晶圆制造、封测分开的Foundry模?#25509;?#36816;而生。经过半个多世纪发展,全球半导体产业形成IP供应商、 IC设计、制造、封测的高效深度分工模式。出现垂直分工模式的原因有两点: 1.行业具有规模经济性。 随着制造工艺的进步和晶圆尺寸的增大,单位面积上能够容纳的IC数量剧增,成品率显著提高。企业扩大生产规模会降低单位产品的成本,提高竞争力。 2.产业所需投资十分巨大,沉没成本高。 一般而言,一条8英寸产线需要15亿美元投资,而12英寸产线需要几十亿美元的投资,这意味着除了少数实力强大的IDM厂商外,其他企业根本无力扩张。单一公司的?#26102;?#25903;出或技术无法支撑IC产业进一步发展,行业内公司的经营模式变得多样化,新厂商的进入也导致整个行业发生结构性变化。台积电的成立标志着半导体产业垂直分工模式的形成,其只做晶圆代工(Foundry),不做设计,这也使得台湾在代工与测封环节的产能占比最高。而作为半导体的发源地,美国依然在IDM模式和IC设计(Fabless)占据较大优势。 Fabless与Foundry的快速发展,促成垂直分工模式的繁荣。

        半导体产业模式发展过程

    数据来源:公开资料整理

        2016年产业链各环节产能占比
    IDM

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        Fabless

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        Foundry

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        Package&Testing

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        全球半导体市场已经进入成熟期。 全球半导体产业?#32536;?#29983;以来经历了20世纪60年代至90年代的迅猛增长,进入21世纪后市场日趋成熟,行业增速逐步放缓。2015和2016年行业?#21335;?#21806;额同比增速仅为-0.2%、 1.1%,主要是由于需求疲软、美元走强以及市场趋势和周期?#32536;?#22240;素的叠加。分地区而言,亚太地区(除日本)已成为全球半导体市场增长最为迅猛的区域, 2016年该地区半导体销售额达到2084亿美元,占全球市场的61.49%。同时,行业去年?#26102;?#25903;出同比增长5%, SEMI预计2017年-2020年间全球新投产晶圆厂约62座,迎来新一轮建设高峰。

        全球半导体产业销售额(百万美元)

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        2016各地区销售额占比 

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        全球半导体?#26102;?#25903;出(百万美元)

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        在企业并购潮的影响下,前二十五大半导体厂商总收入增加10.5%,表现?#38431;?#20110;整体产业增长率,但前十强总收入出现5.85%的下滑,龙头企业之间的差距进一步缩小。 2016年半导体产业出?#20013;?#24133;回弹,虽然其年初因受到库存调整的影响而表现疲软,但下半年需求增强,汇率相对温和的变动及多项电子设备部门产量的增加使得NAND?#38142;?#21806;价上扬,定价环?#36710;?#21040;?#32435;疲?#21161;力全球半导体收入?#32435;啤?/p>

        2016年全球前十大半导体厂商(百万美元)

    2016 排名
    2015 排名
    公司
    2016 收入
    2016 市场份额
    2015 收入
    2015 市场份额
    15-16 增长率
    1
    1
    英特尔
    53996
    15.90%
    51690
    15.40%
    4.46%
    2
    2
    三星电子
    40143
    11.80%
    37852
    11.30%
    6.05%
    3
    3
     高通
    15351
    4.50%
    16079
    4.80%
    -4.53%
    4
    4
    SK 海力士
    14267
    4.20%
    16374
    4.90%
    -12.87%
    5
    16
    博通
    13149
    3.90%
    5216
    1.60%
    152.09%
    6
    5
    美光科技
    12585
    3.70%
    13816
    4.10%
    -8.91%
    7
    6
    ?#36718;?#20202;器
    11776
    3.50%
    11533
    3.40%
    2.11%
    8
    7
    东芝
    10051
    3.00%
    9162
    2.70%
    9.70%
    9
    12
    恩智浦
    9170
    2.70%
    6543
    2.00%
    40.15%
    10
    11
    联发科技
    8697
    2.60%
    6704
    2.00%
    29.73%
    其他
    150449
    44.20%
    159799
    47.70%
    -5.85%
    总计
    339634
    100.00%
    334768
    100.00%
    1.45%

    数据来源:公开资料整理

        在行业整体容量增长缓慢的情况下,地区结构却在悄然发生变化,中国半导体产业?#20013;?#25193;大。 近十余年来,伴随着我国经济的高速发展,智能手机和平板电脑市场?#26102;?#21457;式增长,对各类集成电路产品需求不断增长, 2016年集成电路销售额4335亿元,同比增长20%,近14年年均复合增长率高达22%,已成为全球集成电路的主要消费市场。在我国工业化和信息化融合?#20013;?#28145;入、信息消费不断升温、智慧城市建设加速等多方因素的共同带动下,我们预计集成电路市场仍将保持稳定增长。

        中国半导体产业销售额(亿元)

    数据来源:公开资料整理

        半导体产业驱动力由存储器、 PC向以智能手机为主导?#21335;?#36153;类电子产品转移。 纵观半导体产业的发展史,随着科技及制造工艺的进步,下游需求逐步演化,推动产业发展的驱动力也在不断变化。历史上行业经历了四个阶段: 1.由军工和原?#25216;?#31639;机带动的初创发展期。 二战后,原?#25216;?#31639;机的出现和军工的大量需求催生了最初的半导体产业, 1958年?#36718;?#20202;器设计出基于锗的IC模块,集成电路由此诞生。在此后的二十年中,基于硅的电路设计逐步发展起来,使得集成电?#20998;?#36896;进入量产阶段。 2.基于存储器、主机的快速发展期。 70-80年代,存储器广泛应用,商业公司?#37096;?#22987;配备大型主机以提高工作效率,工艺进步使得大规模集成电路出现,半导体进入商用阶段。 3.基于PC的民用发展期。80年代末, IBM推出的PC业务迅速风靡全球,生产成本的降低使得半导体更加适用于PC,整个行业基本都在围绕PC发展,特别是半导体内存和微处理器,行业进入民用阶段。 4.基于消费电子的成熟期。 进入?#29575;?#32426;以来,互联网大?#27573;?#25512;广。同时,苹果推出智能手机、谷歌推出安卓?#20302;常?#31227;动通讯进入爆发期,迅速取代PC成为新的驱动力,半导体也因?#21496;?#21382;了21世?#32479;醭中?0年的增长,而近几年又归于平静。总体而言, 经过了半个世纪的发展,半导体行业销售额增速逐步放缓进入成熟期。

        推动半导体产业发展的驱动力

    数据来源:公开资料整理

        历史上行业经历了两次产业转?#30130;?#30446;前正借助消费电子时代向中国转移。 半导体属于高技术壁垒行业,这些行业往往具有“马太效应”。积累?#26102;?#30340;龙头公司能投入大量研发费用用于新技术研究与扩张,会进一步拉大与追赶者的差距,造成强者恒强的格局。只有巨大机遇来临时,追赶者才有机会崛起。第一次产业转移时美国向日本的转?#30130;?#26085;本半导体业?#28304;?#20648;器为切入口,主要是DRAM(Dynamic Random Access Memory)。 80年代,受益于汽车产业和大型计算机市场的快速发展, DRAM需求剧增。而当时日本在DRAM方面已经取得了技术领先,日本企业此时凭借其大规模生产技术,取得了成本和可靠?#32536;?#20248;势,并通过低价促销的竞争战略,迅速在世界?#27573;?#20869;成为DRAM主要供应国。世界市场快速洗?#30130;?#21040;1989年日本芯片在全球的市场占有率达53%,美国仅37%,欧洲占12%。该阶段,日本半导体产业的主要竞争力是产品的成本优势和可靠性。第二次由日本向韩国、台湾转移。不同于大型主机对DRAM质量和可靠?#32536;?#39640;要求,PC对DRAM的主要诉求转变为低价。 DRAM的技术门槛不高,韩国通过技术引进掌握了核心技术,并通过劳动力成本优势于1988年取代日本,成为DRAM第一生产大国,全球产业中心从日本转移到韩国;而台湾则通过不断增加投资,建成了世界领先的晶圆代工公司台积电和联电,将产业模?#25509;?#19968;体化IDM转向设计、制造、测封分离的模式,并在生产技术上达到世界顶尖水平。

        半导体两次产业转移

    数据来源:公开资料整理

        移动通讯等电子产品崛起,中国大陆正迎来半导体产业发展的新机遇。 目前,半导体产业的驱动力已经由PC进一步转化,下游电子产品的发展带来了新的市场机遇。从周期的角度来说,半导体已经进入成熟期,以智能手机为主导的移动通讯将带来新的爆发点。 2016年全球智能手机制造前13强中有10家中国公司,市场份额接近40%,已经成为全球电子消费第一大国。强劲的下游需求带动中国半导体销售额稳步提升, 2017年二季度中国已占世界整体销售额的32%。产业中心由韩国、台湾逐步向中国大陆转?#30130;?#20013;国晶圆产能占比11%,是全球增长最快的地区。每一次新机遇的到来都有利于追赶者的崛起,新兴地区凭借技术引进、劳动力成本优势实现超越。同时,随着半导体工艺制程接近物理极限,技术的发展速度势必会放?#28023;?#20063;有助于中国企业与世界领?#26085;?#32553;短差距。

        中国及全球半导体销售额(亿美元)

    数据来源:公开资料整理

        2017第二季度全球半导体消费市场分布 

    据来源:公开资料整理

        截止2016年底各国晶圆产能

    数据来源:公开资料整理

        2014-2016年主要智能手机生产厂商销量排名(百万部)

    2016 排名
    公司
    国家
    2014 销售量
    2015 销售量
    2016 销售量
    2016 市场份额
    1
    三星
     韩国
    311.0
    322.9
    310.7
    20.85%
    2
    苹果
    美国
    192.9
    231.6
    215.4
    14.46%
    3
    华为
    中国
    73.6
    104.8
    139.3
    9.35%
    4
    OPPO
    中国
    29.9
    50.0
    93.9
    6.30%
    5
    VIVO
    中国
    19.5
    40.5
    76.6
    5.14%
    6
    ZTE
    中国
    43.8
    56.2
    58.0
    3.89%
    7
    LG
    韩国
    59.2
    59.7
    55.1
    3.70%
    8
    联想
    中国
    70.1
    74.0
    53.1
    3.56%
    9
    小米
    中国
    61.1
    70.7
    52.9
    3.55%
    10
    TCL
    中国
    41.5
    44.5
    39.0
    2.62%
    11
    金立
    中国
    19.2
    20.0
    30.6
    2.05%
    12
    魅族
    中国
    4.4
    20.2
    22.0
    1.48%
    13
    ?#36136;?酷派
    中国
    45.2
    30.5
    21.5
    1.44%
    前 13 强中,中国公司市场份额
    32.40%
    35.76%
    39.39%
    -
    总体
    1260.0
    1430.0
    1490.0
    -

    数据来源:公开资料整理

        纵观历史, IC产业起源于美国,发展于日本,加速于韩国、台湾。 日、韩、台三地在经历了引入先进技术期后,发展了适合自身的产业发展模式,不论是日本的自主研发,韩国的市场把握,还是台湾的专注分工,都使其成为了全球IC产业的中坚力量。 21世纪以来,处于集成电路发展新周期的中国凭借着本次产业转移浪潮迅速崛起,成为半导体产业的新中心,给产业链内相关的中国公司带来?#21496;?#22823;的商机。

       

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