我国半导体国产化需求紧迫分析

我国半导体国产化需求紧迫分析

我国半导体国产化需求紧迫虽然我国半导体需求庞大，并且在快速增长，但国内产值远低于市场需求。全球54%的芯片都出口到中国，但国产芯片的市场份额只占10%。我国芯片产业长期被国外厂商控制，已超过了石油和大宗商品，成为第一大进口商品。根据中国海关统计数据，2019年中国集成电路进口金额3，040亿美元，截至2020年8月底，中国集成电路累计进口1．5万亿元人民币，同比增长15．3%，高于我国外贸进口17．6个百分点，呈快速增长的态势。可见，目前国内半导体、特别是集成电路市场需求严重依赖进口的局面仍未得到改善。在新一轮的中美贸易冲突中，中国的高科技企业成为美国的重点打击对象，尤其半导体芯片更是重中之重。2020年9月15日后，台积电、三星、中芯国际等芯片制造商均无法为华为供货。2020年12月，代表中国大陆芯片制造最高水平的中芯国际被列入美国制裁的黑名单，中芯国际的全球市场占有率大概全球排名第四，综合来看，中芯国际在国际芯片制造业属于第二阵营，但也是最有希望跻身一流的企业。常见的精密清洁方法化学溶剂清洗:化学溶剂清洗是指硝酸、氢氧化钾、双氧水、氨水等。根据技术要求配制成相应浓度的溶液，然后将零件浸泡在清洗槽中，去除表面的金属膜。喷涂:喷涂是指利用热源熔化金属或非金属材料，以一定的速度喷涂在基体表面形成涂层的方法。如果在操作过程中需要，在零件表面喷铝以增加表面粗糙度。电解清洗:将待清洗的设备挂在阴极或阳极上，放入电解液中。施加直流电时，金属与电解质溶液之间的界面张力因极化而降低，溶液渗透到工件表面的污垢下，在界面上起氧化或还原作用，产生大量气泡。当气泡聚集形成气流从污垢与金属之间的缝隙溢出时，起到搅动、搅拌的作用，使污垢从工件表面脱落，从而达到清除污垢、清洁表面的目的。根据设备和装置挂在阳极和阴极上的位置不同，可分为阴极电解和阳极电解。电解清洗用途广泛。可去除金属或非金属附着物，如氧化膜、旧涂膜、漆膜等。清洗效果好，清洗效率高，彻底性好。蒸汽清洗:蒸汽清洗可分为蒸汽清洗和溶剂蒸汽清洗。水蒸汽清洗是一种常见而简单的清洗工艺，主要是利用蒸汽的热气流蒸发到设备和装置的表面，与设备和装置的表面充分接触。由于水蒸气温度高，有一定的压力和冲击力，所以有一定的清洁作用。溶剂清洗是一种用有机溶剂蒸发蒸汽进行清洗的方法。由于溶剂的高温和蒸发过程中形成的气流，污渍被溶解并带走。纯水清洗和高压水洗:纯水清洗是指将零件浸泡在纯水清洗槽中，去除产品中可能残留的药液成分；高压水洗是指高压水洗枪对零件表面进行清扫，去除颗粒、熔灰、灰尘等。对零件表面有一定的附着力。超声波清洗:超声波清洗是指在浸泡在工件中的液体中发射超声波，使液体产生超声波振荡。液体内部的压力在某一瞬间突然增大或减小，这样不断重复。当压力突然降低时，溶液中会产生许多小空孔，溶解在溶液中的气体被吸入空孔中形成气泡。小气泡形成后，被突然增大的压力击碎，产生冲击波，能在界面处剥离金属表面的污垢和水垢，与工件表面分离，从而达到比一般去污方法更快的清洗效果。超声波清洗可以与化学去污、电化学去污、去除金属涂层的酸清洗等相结合。，以提高去污效果和清洁质量。全球半导体产业发展特征19世纪60年代后期开始的第二次工业革命，使人类进入了电气时代。电气时代以电子设备为载体，电路则是电子设备的核心。2022年12月29，台积电3nm正式量产。半导体产业在美国起源后，伴随地缘、地区产业政策、制造模式变革等多种因素，经历了三次制造重心的产业转移。第一次：1976年3月，日本政府以富士通、日立、三菱、NEC和东芝五家公司为核心，联合日本工业技术研究员、电子综合研究所和计算机综合研究所共同实施超大规模集成电路研究计划（VLSI），该计划取得了巨大成功，日本超越美国、一跃成为世界第一的DRAM大国。第二次：1983年，韩国政府对外发布进军LSI领域（DRAM）的计划，通过四年时间掌握了256KDRAM技术，并通过向日本大量进口高性能制造设备，快速壮大半导体产业。第三次：2001年后中国正式加入世贸组织，逐渐深度参与到全球电子制造产业链中。第四次：从人口红利过度到工程师红利（人口结构上，劳动力素质提升；产业结构上，技术要素比重增大），制造业低端产能或将持续外迁。2021年全球47个主要经济体数字经济规模为38．1万亿美元，占全球GDP比重为45%，较2020年提升1个百分点。2021年全球数字经济在第一产业渗透率为8．6%，在第二产业渗透率为24．3%，在第三产业渗透率为46．3%。增速：2021年全球47个经济体数字经济同比名义增长15．6%，高于同期GDP名义增速2．5个百分点。数字经济包括数字产业化、产业数字化和数字化治理三大部分：2021年全球数字产业化规模占数字经济比重为15%，占GDP比重为6．8%，2021年全球产业数字化规模占数字经济比重为85%，占GDP比重约为38．2%。美国信息科技产业增加值在GDP中占比接近中国2倍。美国经济分析局将信息通信技术生产行业在传统的产业划分框架外单列，2021年增加值占其GDP比重约为7．6%。中国国家统计局将信息传输、软件和信息技术服务业列示在第三产业下面，2021年占GDP比重约为3．9%。2021年科技行业在GDP的百分比，美国约为中国的1．95倍。中美两国信息科技产业占GDP比重整体上均呈现上升趋势。1987年美国信息科技产业占GDP比重约为3．4%，在科网泡沫前4年，迅速从1996年的3．9%提升至2000年的6．2%，此后略有下降，至2010年才回升至6．2%，此后缓慢提升至2021年的7．6%。中国信息科技产业起步较晚，信息科技产业占GDP比重数据最早可追溯至2004年的2．6%，2022年约为4．0%。根据Wind二级行业分类标准，分别测算中国和美国2021年半导体和其他二级行业的收入与净利润在总量中的比重。2021年，美国半导体行业收入占比约为1．9%，净利润占比约为3．9%；中国半导体行业收入占比约为1．2%，净利润整体亏损约7亿元。将半导体与半导体生产设备，以及电信服务、技术硬件与设备、媒体和软件与服务等泛TMT行业作为信息科技产业：美国上市公司中，2021年信息科技产业收入占比19．1%，净利润占比约为26．9%，净利率约为16．1%；中国上市公司中，2021年信息科技产业收入占比约为11．0%，净利润占比约为3．3%，净利率约为1．1%。精密清洗服务行业市场利润规模精密清洗服务业概述:工业清洗是指工业产品或零件的表面受到物理、化学或生物作用，形成污染物或涂层，并将这些污染物或涂层去除，恢复其原有表面状态的过程。随着生产的发展和科学的进步，工业清洗领域出现了专业化的新型清洗技术，精密清洗服务也逐渐发展起来。精密清洁是指根据非常严格的标准进行清洁，对残留颗粒或其他污染物的容忍度非常低，通常在环境受到严格控制的洁净室中进行。在许多高科技行业的重要应用中，如半导体、显示面板、航空空航天和医疗，精密清洗服务是新制造零件装配前的先决条件，也是工艺设备日常维护的先决条件。以芯片制造为例，如果制造过程中有污染，就会影响芯片上器件的正常功能。因此，提高生产设备部件的清洁度是保证芯片生产良率的重要环节。在芯片蚀刻、化学气相沉积、扩散等过程中。各种污染杂质层，例如金属杂质、有机物、颗粒、氧化物等。会附着在设备部件上，一段时间后会剥落；对于芯片制造企业来说，杂质的污染导致芯片的电气故障，导致芯片报废，进而影响产品的良率和质量。通常，影响精密清洗服务价格的关键因素包括清洗零件的市场价值、厚度、材料、几何形状、零件的研发成本、污染杂质的种类、清洁度要求等。专业的精密清洗服务商根据工艺、机器设备品牌、零部件材质、涂层要求等分类提供精密清洗及衍生处理服务。，从而配合客户提高产品良率和制造设备的生产率。全球半导体产业的周期性半导体产业新技术从最初研发储备到终端产品应用并量产的周期大约在10年左右，驱动信息市场的引擎（下游应用市场主要产品）也大概10年左右产生一次新变化。中期维度上，半导体产业表现出由企业设备投资和产能扩张驱动周期波动，称为产能周期（也称资本支出周期、朱格拉周期、设备投资周期等）。投资端观测：全球半导体产业资本支出从1983年的43亿美元增长到2021年的1531亿美元，年均复合增速约为10%。以同比增速的极大值点划分，全球半导体资本开支周期平均约3~4年。销售端观察：产能周期在半导体产品销售端上也有所体现，以全球半导体月度销售额为例，1976年3月至今，半导体月销售额同比增速（3个月移动平均值）呈现出周期波动特征，每个周期间隔大约在3-4年，平均数值为2．95年。短期维度上，由销售端（市场）短期供需驱动库存周期，也称基钦周期，约3~6个季度。由于下游需求端向上传导存在时滞，导致了库存周期的产生。半导体产业库存周期可以分为4个阶段：主动补库存：在新一轮库存周期的起点，由于短期需求端指标上升，企业提升产线稼动率，主动补充库存水平，产成品存货环比上升，行业处于短期繁荣阶段。被动补库存：这一阶段需求端指标已经见顶，但企业稼动率无法立即下降，存货水平仍然保持上升，导致利润率水平到达顶部后开始下降，行业开始进入短期衰退阶段。主动去库存：需求端指标持续下降，企业稼动率开始下降，但已经出现库存过剩，企业主动降价去库存，减少存货压力，行业处于萧条阶段。被动去库存：需求端指标企跌回升，企业稼动率降至低点，库存水平持续降低至低点，库存压力得到缓解，随着需求回温，行业开始进入下一轮库存周期起点。全球半导体产业的成长性1976年以来，全球半导体市场销售金额从最初的约29亿美元成长为2022年的5832亿美元，增长了约202倍，年均复合增速达到12．2%，远高于全球GDP同时期约3．1%的年均增速水平。截至2022年底，费城半导体指数涵盖包括台积电、英伟达、阿斯麦在内的设计、设备和代工制造等环节共30家头部企业：2005至2017年间的29家企业的合计收入在全球半导体销售额的比重从49%提升至67%。2021年GF上市后，指数成分拓展至30只股票，30家企业合计收入占全球半导体销售额的比重也提升至78．4%。1980年至今全球GDP增速和IC市场增速的相关性呈现上升趋势。1980至2010年间，全球GDP和IC市场增速相关系数最低时为-0．1（基本不相关），最高为0．63（弱相关），但在2010至2019年间，相关系数提升到了0．85，如果排除2017-2018年间存储器市场的表现，该阶段相关系数提升至0．96，表现出明显的强相关。ICInsights预计2019至2024年二者相关系数将达到0．90。原因：并购事件增加导致IC制造商减少，供应端基本面发生变化，行业竞争格局更加成熟。半导体→电子设备→数字经济→宏观经济，半导体价值量占比提升，下游应用更加分散，与宏观联系更加紧密。中国半导体产业现状特征中国集成电路产业在GDP比重不断提升。根据中国半导体协会和国家统计局数据，2002年中国集成电路销售额在GDP占比约为0．22%，2021年时已经提升至0．91%，按照2021年集成电路销售额占半导体市场87%计算，2021年中国半导体产品销售额占GDP的比重超过1%，约为1．05%。作为对比，美国2021年半导体产业增加值对国内GDP的贡献约为2769亿美元，其中：直接贡献约961亿美元，间接贡献约856亿美元，其他相关贡献约953亿美元。2021年美国GDP现价约为23．32万亿美元，半导体产业贡献占比约为1．19%。根据SIA统计数据，2021年中国大陆市场半导体产品销售额约为1877亿美元，同比增长24．5%，与全球市场增速保持一致；2022年中国大陆半导体市场略微下降1．1%，约为1857亿美元。市场份额上，2016年中国大陆市场占全球约31．5%，然后逐年提升至2019年的34．8%，近两年略有下降，但整体较为稳定，2022年中国大陆销售占全球比重约为31．8%。集成电路（IC）产品在半导体市场占据主要份额。根据中国半导体行业协会统计数据，2004年中国IC产业整体规模约为545亿元人民币，2010年成长为1440亿元规模，2021年则同。比增长21．3%至10458亿元（约合1641亿美元，占中国半导体市场约87%），首次突破万亿规模。近10年中国IC产业年均复合增速约为18．4%，高于全球IC市场6．5%的增速水平。集成电路产业链中，设计环节销售额占比最高。2021年中国IC产业设计、制造、封测环节分别占43%、30%和26%。从三大环节销售额占比变化来看，IC设计环节销售额占比自2004年以来不断提升，制造环节销售份额在2011年前后时间出现局部下降，此后回升至30%，份额占比趋于稳定，而产业链价值较低的封测环节，则呈现持续下降趋势。2020年，新冠病毒全球大流行加速了在线办公渗透率提升，电脑、平板、手机等各类电子设备销量大幅提升，旺盛需求推动多数晶圆厂产能利用率超过85%（正常水平约为80%左右），部分代工厂接近或超过100%。2021年，企业纷纷扩大资本开支、提升产能，全球资本开支增速达到近几年极大值。2022年后，地缘、通货膨胀等因素致使全球经济放缓，H1资本开支仍在增加，但产能紧张局面已得到缓解，且晶圆厂的产能利用率21Q4已出现下滑，制造商开始削减未来资本支出预算。另一方面，存储器市场的疲软和美国对中国半导体生产商的限制（限制购买美国公司设备）也将对23年全球资本开支造成一定负面影响。ICInsights于11月22日下修预测，预计22年全球资本支出约为1817亿美元，同比增速约18．7%，而23年预计全球半导体资本支出将下滑约19．3%至1466亿美元。中国泛半导体设备洗净服务市场分析半导体（Semiconductor）：狭义上是指半导体材料，包括以硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体（也是第一代半导体材料），和以砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化镓（Ga2O3）等化合物半导体材料（第二代至第四代半导体材料）。广义上是指基于半导体材料制造的各类器件产品。集成电路（IntegratedCircuit，IC，中国台湾称为积体电路），是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻器、电容器等被动元件及布线集成、封装在半导体晶片上，执行特定功能的电路或系统。芯片（Chip），通常就是指集成电路芯片，因此绝大多数时候，芯片、集成电路、IC等术语可以混用。按产品类型划分4大类：集成电路、分立器件、光电子器件、传感器。除以上分类外，半导体产品还有多种分类维度，例如按照下游需求场景可分为：民用级（消费级）、汽车级（车规级）、工业级、级和航天级等。供给端由企业主导；需求端由下游应用主导；供给、需求、贸易创造市场；市场影响供给