中國電子節能技術協會集成電路專業委員會
芯途研究院
集成電路（Integrated Circuit）是支撐經濟社會發展和保障國家安全的基礎性、戰略性和先導性產業。是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。作為現代信息產業的基礎和核心之一，已成為國際競爭的焦點和衡量一個國家現代化程度、綜合實力的重要標誌。各國紛紛將集成電路作為國家戰略部署的核心領域。美國將其視為未來20年從根本上改造製造業的四大技術領域之首；韓國將智能半導體作為「未來增長動力計劃」的重點領域之一。《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》也明確提出要發展集成電路等戰略性新興產業。
2019年全球集成電路產業發展回顧
集成電路產業的運作模式主要有三種，分別是IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件製造）、Fabless（無晶圓製造的設計公司）和Foundry（晶圓代工廠）。 也有分為兩類的，也就除了IDM模式之外，其它的均稱為垂直分工模式，包含了Fabless（無晶圓製造的設計公司）、Foundry（晶圓代工廠）、OSAT（封裝測試企業）等。
IDM模式，以英特爾、三星、SK 海力士、德州儀器、士蘭微等為代表。在 IDM 模式生產中，集成電路公司涵蓋了從集成電路設計，集成電路製造到集成電路封裝測試的整個產業鏈的生產過程。
Fabless（無晶圓製造的設計公司），也就是集成電路設計公司，只負責晶片的電路設計與銷售；將生產、測試、封裝等環節外包。這類企業主要有：博通、高通、英偉達、聯發科、海思等。
Foundry（晶圓代工廠），只負責製造、封裝或測試的其中一個環節；不負責晶片設計；可以同時為多家設計公司提供服務。這類企業主要有：臺積電、三星、聯電、中芯國際等。
（一）2019年全球集成電路產業市場規模4123億美元 同比下降12.09%
2019年，世界生產總值增長率下滑至2.3%，為2008-2009年全球金融危機以來的最低水平。全球貿易增長率也降至十年來最低的0.3%。
表1 世界主要國家2019年GDP及增長率
伴隨著全球經濟的深度下滑，2019年全球集成電路銷售額也同比下降了12.09%，市場規模降至4123億美元，比2018年減少了564.8億美元。其中，模擬電路市場份為610.39億美元，同比增長3.8%；微處理器市場份額為700.93億美元，同比增長3.02%；邏輯電路市場份額為1138.79億美元，同比增長3.84%；存儲器市場份額為1645.43億美元，同比下降0.34%。
圖1 2015-2019年全球集成電路產業銷售額及增速
2019年全球集成電路貿易進出口額超過1.5萬億美元。主要進口國家或地區為臺澎金馬關稅區和韓國，兩者進口額佔全球進口總額的54%，中國集成電路進口額在全球排名第三，佔比為12%。出口佔比排在前三的國家或地區分別為香港、韓國及臺澎金馬關稅區，佔比分別為40%、15%及14%。排名第四和第五的分別為越南和馬來西亞。
（二）2019年美國公司佔全球集成電路市場總量的55% 中國佔5%
2019年全球集成電路產業中，美國公司依然處於主導地位，市場佔有率達到55%，韓國佔21%，歐洲佔7%，中國臺灣佔6%，日本佔6%，中國佔5%。
表2 2019年全球集成電路公司前10強
2019年全球集成電路前10強均為歐美國家公司，中國及臺灣地區均沒有公司入選。
（三）2019年全球集成電路設計公司前10強銷售總額超600億美元 美國佔半壁江山
2019年全球集成電路設計公司前10強銷售收入超100億美元的有3個。前10強2019年銷售總額達到679.97億美元，相比2018年下降4.1%。
前10強中，美國佔6席，中國臺灣地區佔3席，德國佔1席。
表3 2019年全球集成電路設計公司前10強
中國臺灣和大陸公司在Fabless市場表現出色，市場佔有率分別達到17%和15%。韓國公司和日本公司市場佔有率較低，韓國為1%，日本不足1%。
2019年，全球IP市場超過40億美元。目前，全球IP核供應商主要包括ARM（英國）、Synopsys（美國）、Cadence（美國）、CEVA（以色列）、Rambus（美國）等。2019全球前十大供應商份額合計達到78.1%，其中唯一的中國企業芯原微電子排名第七，佔比1.8%。
IP核領域被英美公司高度壟斷，其中ARM公司更是壟斷著全球手機處理器和平板電腦處理器市場，2019年行業市場佔比達到40.8%，蘋果A系列、高通驍龍、華為麒麟晶片等等都需要用到ARM晶片IP核。中國集成電路設計公司對IP核的依賴程度依然較高。
（四）2019年全球集成電路製造企業10強 臺積電位列榜首
2019年全球十大晶圓代工廠分別為：臺積電、三星、格芯、聯電、中芯國際、TowerJazz、H-Grace、VIS、PSC、DongbuHiTek。臺積電一直穩居全球第一，市場份額超過50%。第二名的三星2019年增長了19%左右，第三的格芯9%左右，第四的聯電大約7%左右，中興國際5%左右。
2019年7nm以下先進位程的市場份額來看，臺積電佔比高達52%，英特爾佔25%，三星佔23%。
臺積電目前的5nm工廠建設順利，預計在2020年量產，此外還會推出6nm工藝。
三星5nm LPE（5nm Low Power Early）工藝將在今年內完成流片，並於明年上半年投入量產。同時，三星還計劃在2020年推出6nm LPE和4nm LPE工藝。三星還希望搶在臺積電之前在2020年底試產3nm工藝。根據之前三星公布的信息顯示，其在3nm將棄用FinFET工藝，轉而採用GAA MCFET工藝技術。
英特爾的晶圓廠主要滿足自己的需求，目前10nm工藝已經量產，明年上半年會推出10nm+工藝，2021年預計量產7nm工藝，同時推出10nm++工藝。2022年會推出7nm+工藝，2023年會推出7nm++工藝。
中芯國際14nm工藝已實現量產，預計明年會持續對其進行改進和優化，進一步擴大出貨，其12nm工藝開發也取得突破。
目前選擇7nm工藝的客戶已經超過10餘家，7nm EUV工藝的客戶包含了AMD、蘋果、海思、三星、高通等。6nm的客戶除上述5家之外，新增了博通和聯發科，而更先進的5nm工藝，目前已確認將採用的客戶則只有AMD、蘋果、海思、三星和賽靈思。
臺積電的7nm（包括EUV）晶圓產能大概在10-11萬張/月。主要客戶有：海思、蘋果、高通、AMD、賽靈思、英偉達等。在5nm工藝方面，臺積電預計在2020年上半年量產，月產能規劃是在2020年底前達到6-7萬張晶圓。臺積電的3nm預計在2021年風險試產，2022年-2023年之間量產。
三星預計在2020年上半年量產5nm，預計前期產能大概在1萬張晶圓/月，3nm預計2021年底量產。
（五）2019年全球集成電路材料市場規模超500億美元 增幅較2018年下降1.1% 關鍵材料領域日本佔5成
集成電路材料是集成電路產業鏈中細分領域最多的環節，貫穿集成電路晶圓製造、前道工藝（晶片製造）、後道工藝（封裝）整個過程，另外，涉及的應用包括矽晶圓、光掩膜、光刻膠及附屬產品、濺射靶材、化學機械研磨（CMP）材料、電子特種氣體、溼法化學品、封裝基板、引線框架、液體密封劑、鍵合絲、錫球、 電鍍液等，其中，矽晶圓、光掩膜、光刻膠及附屬產品、濺射靶材是集成電路製造產業需求量最大、使用量最多的核心關鍵材料。
2019 年，全球集成電路材料產業發展出現微幅下調，市場規模達到521.4億美元，比2018年下降1.1%。其中，中國臺灣集成電路材料市場規模2019年為113.4 億美元，較2018年回落2.4%，由於有臺積電、聯電、力晶科技等大 型代工企業和日月光、矽品、力成科技等封測大廠的雄厚實力，臺灣地區連續十年位居全球集成電路材料市場第一，2019年全球佔比達到21.7%。
圖2 2017-2019年全球集成電路材料市場規模及增速
近兩年，韓國得益於三星電子、SK 海力士等集成電路大廠持續推進 DRAM、3D NAND 快閃記憶體及晶圓代工擴產計劃，2018年韓國集成電路材料市場規模首次超越中國大陸，達到 89.4億美元，位居全球第二。2019 年，韓國集成電路市場規模達到88.3億元，小幅回落 1.2%，佔全球的16.9%，繼續穩居全球第二。
中國大陸2019年集成電路材料市場份額達到 86.9億美元，穩居全球第三。
歐洲2019年集成電路材料市場規模與去年持平。北美、日本和世界其他國家和地區集成電路材料市場規模均有2%左右的回落。
圖3 2019年全球集成電路材料市場區域分布
2019年，全球集成電路製造關鍵材料的銷售總額為 328億美元；矽晶圓、光掩膜、光刻膠及附屬產品、濺射靶材四大集成電路製造關鍵材料的銷售額分別為111.5億美元、38.7億美元、33.7億美元和 28.7億美元，各佔全球集成電路材料銷售總額的 34%、11.8%、10.3%和 8.8%，合計佔比超過全球集成電路材料銷售總額的六成；其次，CMP研磨液和電子特種氣體銷售額分別為 7.9 億美元和5.5億美元。
圖4 2019 年全球集成電路製造關鍵材料銷售佔比
日本在集成電路關鍵材料領域優勢明顯，關鍵材料全球市佔率均超五成。
（1）矽晶圓。分為拋光片、外延片、退火片、節隔離片和絕緣體上矽片多種類型，其中拋光片是需求量最大的產品，其他矽晶圓產品也都是在拋光片基礎上二次加工而成的。 目前，矽晶圓直徑尺寸主要有 3 英寸、4 英寸、6 英 寸、8 英寸（200mm）、12 英寸（300 mm）、18 英寸（450 mm）。12英寸矽片通常用於90nm以下半導體製程，需求來源於邏輯晶片（CPU、GPU）、存儲晶片、FPGA與ASIC等高端領域。8英寸矽片通常用於90nm以上半導體製程，需求來源於功率器件、電源管理器、MEMS、顯示驅動與指紋識別晶片領域。矽片尺寸朝向12英寸演進為主流趨勢,但8英寸矽片依然具有應用優勢。
大尺寸晶圓是矽晶圓產業的發展方向。但矽片尺寸越大，對工藝設備、材料和技術的要求也越高，製備難度越大。因此，矽晶圓具有極高的技術壁壘，全球只有10家企業有能力製造，其中排名前五企業的全球市場份額約為 90%。2019年全球排名前五的矽晶圓廠商分別是日本信越化學（Shin-Etsu）、日本勝高（SUMCO）科技、 中國臺灣環球晶圓（Global Wafers）、德國世創（Silitronic）和韓國鮮京矽特隆（SK Siltron），全球市場佔有率分別為 29%、23%、16%、12%和 12%，日本兩大廠商市場佔有率總和為 52%。
光掩膜。又稱光罩。其是由鉻金屬薄膜石英玻璃片製成，是集成電路製造的「底片」，是承載集成電路設計圖案和智慧財產權信息的載體。目前全球光掩膜廠商主要集中在日本和美國，包括日本凸版印刷（Toppan）、大日本印刷（DNP）、美國豐創（Photronics）、日本豪雅（Hoya）、日本 SK 電子等。其中，日本凸版印刷（Toppan）、大日本印刷兩家日本廠商佔據全球光掩膜市場約 60%的份額。
光刻膠。其是由感光樹脂、增感劑、溶劑三種主要成份組成。在集成電路光刻工藝中，光刻膠被均勻塗布在襯底上，經曝光、顯影和刻蝕等步驟，將光掩膜上的集成電路圖案轉移到襯底上。目前，全球排名前五的光刻膠廠商佔據了全球市場的 87%左右的份額，日本合成橡膠、日本東京應化、美國羅門哈斯、日本信越化學 （Shin-Etsu）、日本富士電子材料的全球市佔率分別為 28%、21%、15%、13%和10%，其中日本企業的市場佔有率高達72%。
濺射靶材。按成分可分為純金屬靶材（純金屬銅、 鋁、鈦、鉭等）、合金靶材（鎳鈷合金、鎳鉻合金等）和陶瓷化合物靶材（矽化物、碳化物、氧化物、硫化物 等）。主要由日本 JX 日礦金屬、美國霍尼韋爾、日本東曹 SILICA 株式會社和美國普萊克斯四家公司所壟斷，全球市場份額佔比分別為 30%、20%、20%和10%， 其中日本廠商壟斷了全球 50%的市場份額。
（六）2019年全球半導體設備領域市場規模達到597.5億美元 同比下降7.4%
2019年全球半導體設備領域市場規模為597.5億美元，比2018年的645.3億美元的歷史高點下降了7.4%。預計2020年將超700億美元，達到719億美元，創歷史新高，同比增長20.7%。
圖5 2015-2019年全球半導體設備領域市場規模及增速
目前全球半導體設備市場集中度較高，以美國、荷蘭、日本為代表的前10強企業壟斷了全球半導體設備市場90%以上的份額。美國著名設備公司應用材料、泛林半導體、泰瑞達、科天半導體合計佔據整個設備市場40%以上份額，而且均處於薄膜、刻蝕、前後道檢測三大細分領域的絕對龍頭地位。技術領先和接近一半的市場佔有率。
集成電路設備研發技術難度大、投入高、周期長，具備極高的門檻和壁壘，在全世界範圍內，行業集中度很高，行業龍頭企業基本佔據絕對的市場份額。全球範圍內最先進的沉浸式光刻機也只有阿斯麥（ASML）、尼康和佳能三家能夠生產，單臺價格高達幾千萬美元。尼康的G-line、I-line步進式光刻機（stepper）、投影式光刻機在全球晶圓廠大量使用。
表4 2019年全球半導體設備公司前10強
2019年應用材料來自中國大陸的營收高達46億美元，佔比為41.4%；2018年是49億美元，佔比為37.7%。
應用材料（Applied Materials，AMAT）自1992年超越東京電子穩居全球半導體設備公司第一名。應用材料的產品涉及整個工藝鏈，包括原子層沉積ALD、物理氣相沉積PVD、化學氣相沉積CVD、刻蝕ETCH、離子注入、快速熱處理RTP、化學機械拋光CMP、電鍍、測量和矽片檢測等。
荷蘭的阿斯麥（ASML）是全球最大的半導體設備製造商之一，向全球複雜集成電路生產企業提供領先的綜合性關鍵設備。ASML為半導體生產商提供光刻機及相關服務，TWINSCAN系列是目前世界上精度最高，生產效率最高，應用最為廣泛的高端光刻機型。目前全球絕大多數半導體生產廠商，都向ASML採購TWINSCAN機型，比如英特爾（Intel）、三星（Samsung）、海力士（Hynix）、臺積電（TSMC）、中芯國際（SMIC）等。2019年ASML企業光刻機銷量為229臺。其中，ArFi機型光刻機銷量為82臺，收入佔比為54%；EUV光刻機銷量為26臺，收入佔比為32%；KrF機型光刻機銷量為65臺，收入佔比為8%；AriFdry機型光刻機銷量為22臺，收入佔比為5%；i-line光刻機銷量為34臺，收入佔比為1%；2019年營業收入較2018年增加8.76億歐元，達到118.2億歐元，同比增長8%。2019年ASML毛利潤為5279.8百萬歐元，淨收入為2592.3百萬歐元。
東京電子是一家位於日本的半導體設備提供商，主要從事半導體設備和平板顯示器設備製造。目前半導體設備營收佔90%以上。其主要產品包括：塗布/顯像設備、熱處理成膜設備、幹法刻蝕設備、CVD、溼法清洗設備及測試設備。
泛林半導體（Lam Research）2019年來自中國大陸的營收超過25億美元，較2018年增加4億美元。
泛林半導體致力於製造集成電路製造中使用的設備，其產品技術領先業界，主要用於前端晶圓處理，在薄膜沉積、等離子刻蝕、光阻去除、晶片清洗等前道工藝方案、後道晶圓級封裝（WLP）以及新興製造市場（如MEMS），公司提供了市場領先的產品和方案組合。
目前Lam Research佔有全球刻蝕設備市場一半以上的市場份額。
科磊（KLA）2019年繼續保持全球第五的位置，2019年的營收30億美元，較2018年增加了18%。
科磊是全球光學檢測量測之王，從矽片檢測到線寬量測，以及光罩部分，都處於業界領先水平，並在專注的檢測與量測領域排名第一，擁有70%以上的市場佔有率。
斯科半導體2019年的排名超愛德萬，居全球第六。斯科半導體主要生產軌道（Track）、晶圓清潔系統（Wafer Cleaning System）、退火系統（Annealing System）、測量系統（Measurement System）、檢測系統（Inspection System）、級封裝光刻（Advanced Packaging Lithography）。
愛德萬測試一直致力於集成電路測試技術的開發，擁有種類完善的半導體後道測試臺。在儲存測試細分市場領域，愛德萬長期位居全球首位。
先進太平洋科技於1975年從代理模塑料及封裝模具起家，逐步成長為一全球最大的封裝和SMT設備供應商。業務遍布全球超過30個國家和地區，擁有業界最完整的產品，涵蓋其競爭對手無法比擬的所有主要裝配和包裝工藝。
先進太平洋科技在中國香港、中國成都、中國臺灣、新加坡、德國慕尼黑、英國韋茅斯和荷蘭布寧根等地擁有卓越的科研中心，每年投入的研發經費佔營收的10%左右。
泰瑞達創建於1960年，目前已成為自動測試設備（Automatic Test Equipment，ATE）領導品牌，其高端客戶包括三星、高通、英特爾、ADI公司、德州儀器和IBM。
日立高科在半導體設備方面主要生產沉積、刻蝕、檢測設備，以及封裝貼片設備等。另外，公司還生產分析和臨床儀器，如電子顯微鏡和DNA測序儀；平板顯示器（FPD），液晶顯示器（LCD）和硬碟的製造設備；計量和檢查設備。此外還銷售相關材料。日立高科技在日本的銷售額接近5成。
（七）2019年全球集成電路產業併購超50起 金額近4000億元
併購是全球集成電路企業鞏固業內領導地位，搶佔市場最為有效的方式之一。2019年，全球半導體併購案在數量上依然高達近50起，涉及金額近4000億元。
表5 2019年全球集成電路行業主要併購事件
2020年全球集成電路產業發展展望
2022年全球集成電路產業將伴隨全球經濟維持在實現3.7%左右的增長水平
IMF預測2020年全球增速預計為-4.4%。聯合國發布的《2020年世界經濟形勢與展望》預測2020年全球經濟增長率將小幅上升至2.5%，但政策不確定性將繼續拖累投資計劃。聯合國貿易和發展會議發布的《2020貿易和發展報告》預計2020年全球經濟將收縮4.3%，比危機前預測值下跌了大約6.8個百分點。全球產出將減少超過6萬億美元。世界經合組織(OECD)發布的《經濟展望》預測，2020年全球經濟將收縮4.2%，未來兩年全球經濟增長率將平均為4%。2021年全球經濟增長可能達5%左右；但如果出現疫苗分配或意想不到的副作用等問題，信心可能會受到打擊，2021年全球經濟將下降2.75個百分點。2022年預計達到3.7%。
隨著5G、物聯網、人工智慧等新一代信息技術的應用以及對高速晶片運算的需求，全球集成電路產業預計2020年將實現8%左右的增長。Gartner預計2021年增速可達10%，WSTS預計6.2%，達到4694億美元。其它機構預測2021年全球集成電路產業增速有望達到12%-14%。2021年全球集成電路市場規模預計超 4500億美元。
（文章為作者獨立觀點，不代表艾瑞網立場）