半導體是常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料，因其可受控制的導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體晶片或介質基片上，成為具有所需電路功能的微型結構。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”在表達中常混用。

　　沙子中含有的硅元素為當今集成電路工業基本原料。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、巖石當中。硅單質則是當今主流集成電路工業最為常用的材料，常見芯片均由硅單質為基礎制造而來。從沙子到芯片，需經歷以下一系列生產步驟。多次提純制造極高純度硅晶圓片。沙子經一系列還原、提純制成晶圓，即制作硅基集成電路所采用的電子級純度硅片。硅砂首先提煉還原為純度約 98%的冶金級粗硅，再經數次提純，得到電子級高純度多晶硅（純度達 99.9999999%以上，9~11 個 9），經過熔爐拉制得到單晶硅棒，再經切片、拋光制成晶圓。晶圓包括 6 吋、8 吋、12 吋等類型，是對應晶圓直徑的簡稱，其實際直徑分別為 150mm、200mm 和 300mm，當前高端市場 12 吋為主流，中低端市場則一般采用 8 吋。晶圓表面經特殊工藝層層制作微小電路。晶圓表面經過光罩、護膜、長晶圓、切片、研磨、氧化、蝕刻、擴散、離子植入、化學氣象沉積、電極金屬蒸煮等反復一系列工藝，按照IC 設計圖制作出極微小的電路結構。加工后的晶圓經切割得到許多相同的晶粒，晶粒再經封裝測試引出引腳、加以密封、剔除廢品，成為平常所見的芯片，廣泛應用于各種電子設備中。

從沙子到芯片

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　　集成電路制造技術代表著當今世界微細制造的最高水平。臺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，意味著單個晶體管器件柵極寬度僅為 7nm。ASML 單臺先進 EUV 光刻機價格超 1 億美元，中低端光刻機亦需約 1 億元人民幣，建設一條 12 吋集成電路生產線則需投資約 400~1000 億元人民幣。集成電路制造集人類超精細加工技術之大成，因此集成電路產業是一個國家高端制造能力的綜合體現，是全球高科技國力競爭的戰略必爭制高點。芯片強則產業強，芯片興則經濟興，沒有芯片就沒有安全。在信息時代，集成電路是核心基石，電腦、手機、家電、汽車、高鐵、電網、醫療儀器、機器人、工業控制等各種電子產品和系統都離不開集成電路，集成電路已成為現代工業的“糧食”。由于存在的普遍性，集成電路已涉及到國家信息安全問題。發展“中國芯”、硬件“去 IQT(Intel、Qualcomm、TI)”大勢所趨，發展集成電路產業已經被提升為國家安全戰略布局。

　　集成電路產業有兩大顯著趨勢，空間上，產業經歷了美國——日本——韓臺——大陸的轉移過程。半導體集成電路產業于 1950s 起源于美國，全球性的產業轉移主要經歷了兩次：1）1970s，家電市場興起，日本集成電路產業迅速趕超，其家電產業與集成電路產業良性互動，并孵化了索尼、東芝等廠商；2）1990s，PC 興起，存儲技術換代以及日本金融危機影響，產業開始轉向韓國，孕育出三星、海力士等廠商；而晶圓代工環節則轉向中國臺灣，臺積電、聯電等廠商崛起。進入 2010s，智能手機、移動互聯網爆發，隨之帶動物聯網、大數據、云計算、人工智能等產業快速成長。人口紅利促使中國大陸成為世界最大的集成電路消費區域，需求轉移或將帶動制造轉移，全新的一輪產業轉移已然開啟，制造強國或將指日可待。

全球集成電路產業轉移路徑

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　　產業模式上，集成電路產業經歷了從 IDM 模式向垂直分工模式的轉化。全球集成電路產業有兩種商業模式，一種為 IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件制造）模式，即設計、制造、封裝測試一體，另一種是垂直分工模式，即設計、制造、封裝測試分別由不同公司承擔。集成電路產業初期，IDM 模式是唯一一種商業模式，1987 年臺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模經濟性，適合大規模生產；另一方面，集成電路產業為重資產重技術的行業，產線建設成本極高，沉沒成本高，相關技術門檻也較高。Foundry 的出現使得 IC 設計門檻大大降低，無產線的設計公司（Fabless）紛紛成立，促進了垂直分工模式的繁榮。出于規模經濟、建設維護成本、拓展經濟效益等方面的考量，以英特爾、三星為首的傳統 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。

集成電路產業鏈

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2016 年半導體 20 強

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　　集成電路市場空間達 3400 億美元，大概率進入新需求景氣周期。從歷史數據來看，全球半導體市場大概 4~6 年為一個周期。從 2016Q4 開始，全球半導體市場規模數據出現顯著回暖，2017H1 全行業市場規模為 1878 億美元，同比增長 19.3%。受惠于集成電路板塊 DRAM 和 Flash 市場需求強勁，2017 年全球半導體銷售額有望較 2016 年增長 22%，達到 4135 億美元。集成電路產品在全球半導體市場中占比 81.64%，由此計算，集成電路板塊市場空間達到近 3400 億美元。

全球半導體產品結構（按銷售額）

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全球半導體銷售額及年增率（百萬美元）

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　　上游設備交易額創歷史新高。2017 年第二季度全球半導體設備交易額達到 141 億美元，同比增長 35%，環比增長 8%，創歷史新高，這預示著下游制造、封測廠商對全球半導體市場高景氣度認同，以及基于該判斷下的積極擴產意愿。

全球各地區半導體設備交易額（億美元）

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　　按使用終端分類，智能手機為最大應用。2016 年全球半導體下游終端需求主要以通信類（含智能手機）（31.5%）、PC/平板（29.5%）、工業/國防（13.9%）、消費電子（13.5%）、汽車電子（11.6%）為主，其中 PC/平板持續小幅下滑，消費電子較為平穩，主要增長動力在于智能手機、工業、汽車電子等領域。

全球半導體市場份額結構（按終端，2016）

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全球各類別終端年銷量同比增速（按數量）

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　　按集成電路器件分類，最大細分市場為存儲器和邏輯電路。從晶圓用量上來看，DRAM、NANDFlash 等存儲器件晶圓需求占比最高，達 35%，12 吋及 8 吋邏輯芯片占比其次，達31%。存儲器則成為行業主要增長驅動力。2017 年全球半導體產業收入預計同比增長 22%，其中 DRAM 預計同比增長 55%，NAND Flash 預計同比增長 35%。同時 IC Insights 分析認為，存儲也將是未來數年平均市場增速最高的板塊，預計 2016-2021 的 CAGR 將達到 7.3%。

2016 年全球晶圓需求（面積約當 12 寸）

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全球半導體主要細分類別 2016-2021 市場規模 CAGR（%）

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