半導(dǎo)體是常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，因其可受控制的導(dǎo)電性成為電路中極為重要的材料。集成電路（IC、Integrated Circuit）是采用一定的工藝，將包含常用電子元件及布線的電路制作在半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)。集成電路的載體稱為芯片，由于含義相近，“芯片”與“集成電路”、“IC”在表達(dá)中常混用。

　　沙子中含有的硅元素為當(dāng)今集成電路工業(yè)基本原料。硅以化合物形式廣泛地存在于自然界，最常見便是以二氧化硅（SiO2）形式存在于砂礫、巖石當(dāng)中。硅單質(zhì)則是當(dāng)今主流集成電路工業(yè)最為常用的材料，常見芯片均由硅單質(zhì)為基礎(chǔ)制造而來。從沙子到芯片，需經(jīng)歷以下一系列生產(chǎn)步驟。多次提純制造極高純度硅晶圓片。沙子經(jīng)一系列還原、提純制成晶圓，即制作硅基集成電路所采用的電子級(jí)純度硅片。硅砂首先提煉還原為純度約 98%的冶金級(jí)粗硅，再經(jīng)數(shù)次提純，得到電子級(jí)高純度多晶硅（純度達(dá) 99.9999999%以上，9~11 個(gè) 9），經(jīng)過熔爐拉制得到單晶硅棒，再經(jīng)切片、拋光制成晶圓。晶圓包括 6 吋、8 吋、12 吋等類型，是對(duì)應(yīng)晶圓直徑的簡(jiǎn)稱，其實(shí)際直徑分別為 150mm、200mm 和 300mm，當(dāng)前高端市場(chǎng) 12 吋為主流，中低端市場(chǎng)則一般采用 8 吋。晶圓表面經(jīng)特殊工藝層層制作微小電路。晶圓表面經(jīng)過光罩、護(hù)膜、長(zhǎng)晶圓、切片、研磨、氧化、蝕刻、擴(kuò)散、離子植入、化學(xué)氣象沉積、電極金屬蒸煮等反復(fù)一系列工藝，按照IC 設(shè)計(jì)圖制作出極微小的電路結(jié)構(gòu)。加工后的晶圓經(jīng)切割得到許多相同的晶粒，晶粒再經(jīng)封裝測(cè)試引出引腳、加以密封、剔除廢品，成為平常所見的芯片，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。

從沙子到芯片

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　　集成電路制造技術(shù)代表著當(dāng)今世界微細(xì)制造的最高水平。臺(tái)積電為代表的世界一流廠商已在集成電路工藝上走到 7nm 水平，意味著單個(gè)晶體管器件柵極寬度僅為 7nm。ASML 單臺(tái)先進(jìn) EUV 光刻機(jī)價(jià)格超 1 億美元，中低端光刻機(jī)亦需約 1 億元人民幣，建設(shè)一條 12 吋集成電路生產(chǎn)線則需投資約 400~1000 億元人民幣。集成電路制造集人類超精細(xì)加工技術(shù)之大成，因此集成電路產(chǎn)業(yè)是一個(gè)國(guó)家高端制造能力的綜合體現(xiàn)，是全球高科技國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略必爭(zhēng)制高點(diǎn)。芯片強(qiáng)則產(chǎn)業(yè)強(qiáng)，芯片興則經(jīng)濟(jì)興，沒有芯片就沒有安全。在信息時(shí)代，集成電路是核心基石，電腦、手機(jī)、家電、汽車、高鐵、電網(wǎng)、醫(yī)療儀器、機(jī)器人、工業(yè)控制等各種電子產(chǎn)品和系統(tǒng)都離不開集成電路，集成電路已成為現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”。由于存在的普遍性，集成電路已涉及到國(guó)家信息安全問題。發(fā)展“中國(guó)芯”、硬件“去 IQT(Intel、Qualcomm、TI)”大勢(shì)所趨，發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被提升為國(guó)家安全戰(zhàn)略布局。

　　集成電路產(chǎn)業(yè)有兩大顯著趨勢(shì)，空間上，產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了美國(guó)——日本——韓臺(tái)——大陸的轉(zhuǎn)移過程。半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)于 1950s 起源于美國(guó)，全球性的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移主要經(jīng)歷了兩次：1）1970s，家電市場(chǎng)興起，日本集成電路產(chǎn)業(yè)迅速趕超，其家電產(chǎn)業(yè)與集成電路產(chǎn)業(yè)良性互動(dòng)，并孵化了索尼、東芝等廠商；2）1990s，PC 興起，存儲(chǔ)技術(shù)換代以及日本金融危機(jī)影響，產(chǎn)業(yè)開始轉(zhuǎn)向韓國(guó)，孕育出三星、海力士等廠商；而晶圓代工環(huán)節(jié)則轉(zhuǎn)向中國(guó)臺(tái)灣，臺(tái)積電、聯(lián)電等廠商崛起。進(jìn)入 2010s，智能手機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)，隨之帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等產(chǎn)業(yè)快速成長(zhǎng)。人口紅利促使中國(guó)大陸成為世界最大的集成電路消費(fèi)區(qū)域，需求轉(zhuǎn)移或?qū)�帶�?dòng)制造轉(zhuǎn)移，全新的一輪產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移已然開啟，制造強(qiáng)國(guó)或?qū)⒅溉湛纱��?/p>

全球集成電路產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移路徑

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　　產(chǎn)業(yè)模式上，集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從 IDM 模式向垂直分工模式的轉(zhuǎn)化。全球集成電路產(chǎn)業(yè)有兩種商業(yè)模式，一種為 IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件制造）模式，即設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試一體，另一種是垂直分工模式，即設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試分別由不同公司承擔(dān)。集成電路產(chǎn)業(yè)初期，IDM 模式是唯一一種商業(yè)模式，1987 年臺(tái)灣積體電路公司成立后，開啟了晶圓代工（Foundry）模式，拉開了垂直代工的序幕。集成電路制造因具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，適合大規(guī)模生產(chǎn)；另一方面，集成電路產(chǎn)業(yè)為重資產(chǎn)重技術(shù)的行業(yè)，產(chǎn)線建設(shè)成本極高，沉沒成本高，相關(guān)技術(shù)門檻也較高。Foundry 的出現(xiàn)使得 IC 設(shè)計(jì)門檻大大降低，無產(chǎn)線的設(shè)計(jì)公司（Fabless）紛紛成立，促進(jìn)了垂直分工模式的繁榮。出于規(guī)模經(jīng)濟(jì)、建設(shè)維護(hù)成本、拓展經(jīng)濟(jì)效益等方面的考量，以英特爾、三星為首的傳統(tǒng) IDM 廠商紛紛加入晶圓代工行列，垂直分工模式逐漸成為主流。

集成電路產(chǎn)業(yè)鏈

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2016 年半導(dǎo)體 20 強(qiáng)

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　　集成電路市場(chǎng)空間達(dá) 3400 億美元，大概率進(jìn)入新需求景氣周期。從歷史數(shù)據(jù)來看，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)大概 4~6 年為一個(gè)周期。從 2016Q4 開始，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯著回暖，2017H1 全行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為 1878 億美元，同比增長(zhǎng) 19.3%。受惠于集成電路板塊 DRAM 和 Flash 市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，2017 年全球半導(dǎo)體銷售額有望較 2016 年增長(zhǎng) 22%，達(dá)到 4135 億美元。集成電路產(chǎn)品在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)中占比 81.64%，由此計(jì)算，集成電路板塊市場(chǎng)空間達(dá)到近 3400 億美元。

全球半導(dǎo)體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（按銷售額）

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全球半導(dǎo)體銷售額及年增率（百萬美元）

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　　上游設(shè)備交易額創(chuàng)歷史新高。2017 年第二季度全球半導(dǎo)體設(shè)備交易額達(dá)到 141 億美元，同比增長(zhǎng) 35%，環(huán)比增長(zhǎng) 8%，創(chuàng)歷史新高，這預(yù)示著下游制造、封測(cè)廠商對(duì)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)高景氣度認(rèn)同，以及基于該判斷下的積極擴(kuò)產(chǎn)意愿。

全球各地區(qū)半導(dǎo)體設(shè)備交易額（億美元）

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　　按使用終端分類，智能手機(jī)為最大應(yīng)用。2016 年全球半導(dǎo)體下游終端需求主要以通信類（含智能手機(jī)）（31.5%）、PC/平板（29.5%）、工業(yè)/國(guó)防（13.9%）、消費(fèi)電子（13.5%）、汽車電子（11.6%）為主，其中 PC/平板持續(xù)小幅下滑，消費(fèi)電子較為平穩(wěn)，主要增長(zhǎng)動(dòng)力在于智能手機(jī)、工業(yè)、汽車電子等領(lǐng)域。

全球半導(dǎo)體市場(chǎng)份額結(jié)構(gòu)（按終端，2016）

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全球各類別終端年銷量同比增速（按數(shù)量）

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　　按集成電路器件分類，最大細(xì)分市場(chǎng)為存儲(chǔ)器和邏輯電路。從晶圓用量上來看，DRAM、NANDFlash 等存儲(chǔ)器件晶圓需求占比最高，達(dá) 35%，12 吋及 8 吋邏輯芯片占比其次，達(dá)31%。存儲(chǔ)器則成為行業(yè)主要增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力。2017 年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)收入預(yù)計(jì)同比增長(zhǎng) 22%，其中 DRAM 預(yù)計(jì)同比增長(zhǎng) 55%，NAND Flash 預(yù)計(jì)同比增長(zhǎng) 35%。同時(shí) IC Insights 分析認(rèn)為，存儲(chǔ)也將是未來數(shù)年平均市場(chǎng)增速最高的板塊，預(yù)計(jì) 2016-2021 的 CAGR 將達(dá)到 7.3%。

2016 年全球晶圓需求（面積約當(dāng) 12 寸）

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全球半導(dǎo)體主要細(xì)分類別 2016-2021 市場(chǎng)規(guī)模 CAGR（%）

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