▌國內集成電路(IC)市場供需失衡，至2020年國產替代空間可達4000億元

國內集成電路市場已增至萬億元規模，2020年將達到1.8萬億元

集成電路是半導體產業的核心，國內市場已達萬億元規模。集成電路(IntegratedCircuit，簡稱IC)，也稱作芯片，通常可分為存儲器、邏輯電路、模擬電路、微處理器四大部分，是半導體產業最核心且技術含量最高的領域，市場份額占到80%以上，國內半導體市場的大部分即為集成電路。

中國作為集成電路下游應用領域的制造大國，對芯片的需求量極大，市場從2000年不足1000億，到2015年已增至萬億以上，年復合增長率高達17.8%，而據CSIA預測，至2020年，國內集成電路市場規模將接近1.8萬億，保持年復合增速在10%以上。

半導體產業景氣持續，中國大陸作為全球最大半導體消費市場，將維持旺盛需求。

半導體產業的發展受下游應用領域的驅動，2017年，在云服務器建設的推動下，全球半導體市場突破4000億美元大關，而據WSTS預測，隨著汽車電子、AI、5G、物聯網、云計算、大數據等下游創新應用領域大量涌現并蓬勃發展，半導體產業將持續景氣行情并在今后維持著接近10%的年增長，全球市場也有望于2020年突破5000億美元。

中國作為消費電子等下游應用領域的制造大國，是全球最大的半導體消費市場，對半導體的需求量極大，自2014年起便常年占據全球市場的60%以上，2017年進口高達2601億美元，已遠超同年原油進口(1623億美元)，同時貿易逆差達到1932億美元。

隨著5G、新興消費電子、汽車電子、AI、物聯網等下游應用領域的進一步興起，中國對芯片等半導體產品的需求將繼續擴大。

國內集成電路自給率僅達10%，提高國產化率勢在必行

國內集成電路自給率僅為10%。與國內每年在集成電路產業龐大的市場需求不相符合的是，國內IC的自給率卻極低，至2017年才僅達到10%，國內半導體市場每年近2000億美元貿易逆差的大部分即為集成電路。

核心芯片領域嚴重依賴進口，亟需突破。國內芯片自給率低的問題在核心芯片領域尤為明顯，在計算機、智能移動終端的CPU和存儲器等通用芯片，國產占有率幾乎為零。

國產替代需求迫切，空間超4000億元。國內擁有龐大的芯片市場，但不能自主生產，只能每年從國外大量進口集成電路產品，缺少市場的定價權和話語權，導致國內中小企業面臨巨大的生存壓力，一旦斷供，多數企業將難以為繼，因此需要國內IC產業迅速發展，以滿足國內市場需求。

WSTS預測在2020年中國芯片自給率為15%，而根據國家對集成電路產業發展的規劃，要求2020年國內芯片自給率達到40%，屆時中國集成電路市場規模將接近1.8萬億元，國產替代空間達4000億元以上。

IC產業卡位大國崛起的關鍵節點，提高芯片國產化率勢在必行

集成電路產業是信息技術產業的核心，關系著國家的信息安全。集成電路是信息產業的核心和基礎，對于國家信息安全的重要性不言而喻，而信息安全已上升到國家安全層面，與經濟安全、政治安全、社會安全一道構成國家的整體防線。

然而國內在集成電路產業還存在基礎差、起步晚、發展不均衡的問題，與國際巨頭企業如英特爾、三星、高通還存在較大差距，在通用CPU、存儲器、微控制器(MCU)和數字信息處理器(DSP)等通用集成電路和一些高端專用電路上，還存在多處技術空白。

因此，提高芯片的國產化率將是未來國內集成電路產業發展的重要目標。

中美貿易戰，關鍵領域在芯片。近來，中美貿易戰的話題熱度很高，從起始到過程可以發現，我國受影響最大的還是在芯片領域。

近期的“中興事件”僅是冰山一角，國內每年在芯片領域的貿易逆差巨大且長期處于卡脖子的境地，即便是在發展最快、自給率最高的通信芯片領域，我們依然嚴重依賴進口，并且國內在芯片領域沒有話語權將在芯片供應和價格上長期受制于人，因此推動國內芯片企業的發展以早日實現國產替代就成了迫在眉睫的事情。

產業升級離不開芯片產業的發展。改革開放以來，我國經濟取得矚目非凡的成就，現階段我們的任務是進行產業升級，由大國向強國的轉變，發展集成電路等戰略新興產業、實現向制造強國的轉變將是新時期我國著力要實現的重大戰略目標，有望為我國經濟增長提供持久動力。

政策、資本助力芯片產業的國產化進程

國家加大政策支持力度，將IC產業的發展上升到戰略高度

中央及地方政府自2014年以來密集推出多項政策，加大力度扶持IC產業發展。

2014年，國務院發布《國家集成電路產業發展推進綱要》，提出設立國家集成電路產業基金(簡稱“大基金”)，將半導體產業新技術研發提升至國家戰略高度。2015年，國務院就集成電路產業規劃了未來15年的發展技術路線，并初步預測了全球及中國集成電路市場未來的需求規模。

政府在以提高芯片國產化率的基礎上對IC產業提出一系列發展規劃。國家在集成電路產業發展規劃中提出到2020年，IC產業與國際先進水平的差距逐步縮小，全行業銷售收入年均增速超過20%，企業可持續發展能力大幅增強;到2030年，集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平，一批企業進入國際第一梯隊，實現跨越發展。

國內成立專項基金，引領資本市場投入IC產業

中央及地方政府紛紛成立專項資金支持半導體產業發展，累計超過5000億元。國家對IC產業除提供政策支持外還提供規模龐大的資金支持，中央及地方政府分別成立了國家集成電路產業投資基金(簡稱“大基金”)和地方產業基金來支持集成電路產業的發展。

據估算，“大基金”加上各地方政府產業基金以及吸收的社會資金，整體規模將超過5000億元，主要投資于集成電路的設計、制造、封測和上游的材料、設備等環節。

大基金一期重點投資重資產的IC制造領域。

國內每年在IC領域的投資額不斷增加，到目前為止主要集中在IC制造領域。

截至2017年底，大基金共決策投資62個項目，涉及46家企業，累計項目承諾投資額1063億元，實際出資794億元，分別占首期規模的77%和57%，已實施項目覆蓋了集成電路設計、制造、封測、材料、設備等各環節，承諾投資占總投資的比重分別是20%、63%、10%、7%。

大基金二期將加大對IC設計業的投資。

目前大基金第二期已在募資中，預計規模將達1500~2000億元，投資項目也將有所調整。

預估大基金在IC設計投資比重將增加至20~25%，以設計領域的發展帶動整個產業鏈的整體前進，投資對象也將擴大到國家戰略和具有發展潛力的新興應用行業的芯片廠商，如智能汽車、智能電網、AI、5G、物聯網等應用領域。

第二期資金開始募集意味著政府對集成電路產業的支持將一如既往，對產業發展的推動將進入新的階段。

▌高端通用芯片領域國家布局，中小型企業助力中低端芯片國產化

IC產業鏈各環節發展階段不同，重點關注設計和專業測試

IC產業一般分為設計、制造、和封測三個部分，通常也包括材料和設備等支撐產業，其中設計是技術含量及利潤率相對較高的部分，制造則是資產占比最重、工藝要求最高的部分。

IC產業各環節在國內發展情況不同，其中設計市場最大、增長最快，但核心領域缺失;制造與國外差距較大，國家大力發展;封測發展最快，目前已成世界一流;材料和設備尚處于起步階段。

可從發展要素、核心競爭力、行業壁壘、國產化進程和驅動力五大維度看國內IC產業各環節的趕超之路。

材料、設備領域與國外技術差距較大，現階段以國家支持發展為主。

半導體材料和設備方面嚴重依賴進口，在供需不平衡的情況下，國內通過啟動大尺寸硅片項目和重點扶持國內大型設備廠商以實現這兩個領域額突破。

材料屬于IC產業鏈的上游，包括硅片、掩模版、光刻膠、電子化學氣體、封裝基板、陶瓷基板等，廣泛用于IC制造和封測，占整個半導體市場的10%左右。

材料最主要的部分是硅片，占比超過30%，當前對用于芯片制造的硅片純度要求為11個9，全球能提供高純度、大尺寸(8&12英寸)單晶硅片的廠商極少，市場掌握在幾家大廠商手中，前五的供應商占據95%以上的市場，而國內由于技術水平和工藝積累的薄弱性，目前在大尺寸硅片領域屬于剛起步階段。

隨著半導體下游應用需求越來越多，硅片供應日趨緊張，2018年年初至今，大尺寸硅片漲價幅度達到20%，依然處于供不應求的狀態。

在整個市場環境趨緊的情況下，各硅片廠商優先供應大晶圓廠，國內各中小制造廠和設計公司面臨不利的競爭的局面。在此情況下，國內逐步推進多個大尺寸硅片項目，上海新昇的12寸硅片已于今年上半年量產，其他各硅片廠預計今明兩年逐步量產。

半導體設備廣泛用于IC制造封測環節，包括光刻機、CVD、刻蝕機、離子注入機、切割減薄設備、鍵合封裝設備、測試機、分選機、探針臺等等，占整個半導體市場的13%，在半導體生產線上，設備的投資占比較大，約占整個產線投資的75%-80%。

目前設備供應市場高度集中，主要掌握在AppliedMaterials、ASML、LamResearch、TokyoElectron、KLA-Tencor等在歐美日企業手中，全球前十的設備廠商，其銷售額占全球的80%，國內的設備銷售僅占7%左右。

IC設計領域國外壟斷嚴重，國內發展迅速、加速趕超。

傳統IC設計領域目前為歐、美、日、韓及***企業所壟斷。

據報道，2017年Fabless公司總營收超過1000億美元，占全球IC銷售額的27%。

以地區來看，美國企業的營收最高，占全球Fabless公司營收超過一半，達53%，若算上被新加坡安華高并購的博通，則占比可達60%以上;

***IC設計公司營收為全球第二，2017年占比為16%，約與2010年持平，主要企業有聯發科等;

中國大陸IC設計領域增長迅猛，2017年占全球營收比重突破一成，達到11%，是2010年的兩倍，去年共有十家企業擠進全球IC設計公司前五十名，兩家進入前十，分別是海思和紫光展銳以47.15億美元和20.50億美元的營收位列第七和第十位，其中海思的同比增長更是達到21%，僅次于NVIDIA和AMD，在Fabless企業中位居第三。

專用芯片領域快速追趕，通用芯片差距較大。

以通信芯片、PC和智能移動終端等應用的CPU和存儲器為代表的通用芯片在全球芯片消費市場上仍占主導地位，其芯片設計存在著技術壁壘高、產業集中等問題，目前僅掌握在以Intel、高通、三星為代表的少數企業手中，國內在這些領域，除通信芯片取得一定進展外，其他方面還很薄弱。

在專用芯片領域，國內目前在消費電子、人工智能等應用領域發展較快，主要為MCU、SoC及AI芯片等，未來有望率先實現國產化。

IC制造需國家重資本投入，將縮小與國外差距。

IC制造是人類最頂尖的制造技術，其工藝水平已經達到原子級，也是IC產業鏈中工藝最復雜、技術壁壘最高、資金投入最大的一個環節。

IC制造至今仍遵循摩爾定律，每18個月左右芯片上所容納的晶體管的數目翻倍，芯片的制造工藝也越來越精尖，如今最先進的制造工藝當屬臺積電的7nm制造工藝，而臺積電也計劃明年量產5nm工藝，其3nm工藝也在研發當中。

國內目前規模最大、技術最先進的當屬中芯國際，中芯國際已量產的最先進工藝是28nm，計劃明年量產14nm，與臺積電在技術節點上差了三代左右。

IC制造的流程非常復雜，涵蓋氧化、光刻、刻蝕、離子注入等上百個工藝步驟，其中用到多種材料和設備，材料方面包括硅片、光刻膠、電子化學氣體、濺射靶材等，設備方面則包括光刻機、刻蝕機、離子注入機、CVD等，制造過程中所涉及的材料、設備及產線建設使得制造重資產化，一條產線的資金投入在數十億到上百億元不等。

IC制造領域目前競爭格局極為穩定，當前市場占比最高的是臺積電，占到全球市場的60%，國內規模最大的是中芯國際，營收僅為臺積電的10%，全球占比6%，研發投入和毛利率也遠遠低于臺積電。

基于IC制造的技術壁壘高、人才需求量大、資本投入大等特點，該領域難以有新進者，而國內IC制造的發展則是以政府資金為主導扶持包括中芯國際、華虹宏力為主的制造企業，爭取縮小與國際大廠的差距。

IC封測已成世界一流，看好專業測試引領行業發展新趨勢。

IC封測在整個IC產業鏈中技術壁壘相對較低，也是IC產業鏈最先向大陸轉移的一部分，而國內不管在政策還是資金上均大力扶持國內封測企業通過并購擴大規模獲得先進封裝技術。目前國內IC產業鏈中封測發展最快，已成世界一流，其中長電科技、華天科技、通富微電進入全球前十。

此外，IC測試獨立代工的模式將產業更加細分化，減少了資金投入量，直接與設計廠商對接，提升了效率，這一模式將為國內封測行業發展注入新活力。2.2IC設計產值超2000億元，將維持20%以上的高速增長，引領國內IC產業發展

IC設計營收已超2000億元，將保持20%以上的年增長。

IC設計相對輕資產，具有投資回報周期短、應用為導向、市場更加多元化等特點。市場偏向于投入短期能見效的領域，由此造成貼近大陸消費市場、輕資產的IC設計產業發展迅速。

近年來IC設計領域增長最快，每年保持著20%以上的高增長。

2005~2014年大陸IC設計、制造、封測環節的復合增速分別為24%、12%、14%。2017年國內IC設計領域營收達2073億元，漲幅達26%。此外，國內IC設計行業企業數目增加迅速，特別是在2016年，IC設計公司較2015年增加了600多家，達到1362家，2017年增至1380家。

IC設計是IC產業的核心，引領整個產業鏈的發展。

從集成電路制造流程上看，IC設計處于產業鏈的上游，是IC制造的關鍵，所有芯片的制造必須要有完整成熟的芯片設計。

IC設計是芯片制造流程里面利潤最高的一個環節，其銷售額大約占整個IC產業銷售的27%，而且自垂直分工的商業模式成熟以來，IC設計(Fabless公司)由于沒有下游資本投入較大、空置風險較高的晶圓制造廠和封裝測試廠，其利潤率和成本風險遠優于其他環節。

目前國內IC設計產業已超越封測成為IC產業鏈中占比最高的環節。

CPU、存儲器等高端通用芯片國家布局，中小企業助力中低端芯片國產化

CPU、存儲器等高端通用芯片領域，國外壟斷嚴重，國家作產業布局。

以通信芯片、PC和智能移動終端等應用的CPU和存儲器為代表的通用芯片在全球芯片消費市場上仍占主導地位，其芯片設計存在著技術壁壘高、產業集中、市場生態壟斷等問題，目前僅掌握在以Intel、高通、三星為代表的少數企業手中，如Intel控制全球90%以上的PC和服務器的CPU供應、高通則占據通信芯片和智能移動終端處理器的大部分市場、三星與少數廠商壟斷了存儲器的供應。

國內在這些領域，除通信芯片取得一定進展外，其他方面還很薄弱，但已由政府引領，在高端CPU和存儲器領域已有幾大戰線，開始全面布局產業鏈條。

中小廠商提升定制化服務能力適應市場需求，加速趕超，助力中低端芯片國產化。

IC設計除CPU、存儲器等高端通用芯片外，還有一些諸如MCU、SoC等在消費電子、智能家電、汽車電子和物聯網領域應用廣泛，這類芯片技術門檻相對較低，國內在這些領域的多數是一些中小企業，這類企業開始慢慢積累技術研發實力，并不斷提升相應需求和定制化服務能力，以適應新形勢下的市場需求。

▌技術研發水平和市場服務能力構成IC設計企業核心競爭力

擁有核心技術和持續研發能力是IC設計企業成長的根本，擁有核心技術和知識產權是IC企業發展的核心競爭力。

IC設計是IC產業鏈中技術含量相對較高的環節，對技術和人才非常依賴，當今國際芯片巨頭公司無不是在相關領域掌握核心技術，控制芯片架構、IP及指令集的供應，進而掌握全球的芯片供應，尤其是集成度高、規模大、運算能力強的芯片產品。

如Intel控制全球絕大部分PC處理器市場，而95%以上移動終端的處理器用的都是ARM的架構和IP。

國內眾多芯片公司在研發和生態積累上比較薄弱，因此其芯片產品大多也是用的是國外芯片巨頭企業的知識產權，而擁有核心技術和自主知識產權的企業就能在市場上具有較強的競爭力，如寒武紀在AI芯片領域擁有自主指令集并已授權第三方芯片廠商使用，比特大陸更是依賴自己挖礦機芯片的超強算力占領全球70%以上的挖礦機市場。

具備持續研發能力是國內IC設計企業參與市場競爭的基礎。隨著IC設計成本的增加、摩爾定律趨向極限以及下游應用對芯片產品的要求，傳統芯片領域朝著低功耗、低成本、高性能三個方向發展。

如工業控制領域，對芯片的功耗水平要求很高，有些需要芯片在不更換電池的情況下可以穩定地運行十年左右，而在消費電子領域，則對包括芯片在內的各個零部件的成本管控非常嚴格，再如移動終端領域則對芯片的數據處理能力要求越來越高。

因此，在技術方面具備一定持續研發能力對國內IC設計企業至關重要，把握這些便能在市場上據有一席之地并有機會做到國產替代，甚至成長為巨頭企業。

IC設計企業的市場服務能力決定其競爭力

芯片應用場景愈趨廣泛，對芯片廠商的需求響應和芯片定制化等市場服務能力要求越來越高。

隨著下游應用領域的多樣化發展，芯片的應用場景越來越多，對芯片的功能和性能提出更多和更高要求。

就國內情況來看，雖然目前核心領域與國外差距還比較大，但IC設計作為直接與終端應用接觸的環節，極為依賴產品的市場表現，在PC、手機市場已經趨向穩定的情況下，隨著物聯網、汽車電子以及家電智能化等其他方面應用的逐漸開發和落地，將給國內IC產業帶來巨大的成長動力和空間，能夠滿足需求響應和提供定制化服務的國內芯片廠商則有望把握住新興市場機會。

未來智能實驗室是人工智能學家與科學院相關機構聯合成立的人工智能，互聯網和腦科學交叉研究機構。

未來智能實驗室的主要工作包括：建立AI智能系統智商評測體系，開展世界人工智能智商評測；開展互聯網（城市）云腦研究計劃，構建互聯網（城市）云腦技術和企業圖譜，為提升企業，行業與城市的智能水平服務。