微电子发展前景课件

1.概概 述述集成电路产业是一门充满创新和变数的产业集成电路产业是一门充满创新和变数的产业1958年第一块集成电路（IC）诞生，半个世纪的历程演绎了令人兴奋不已的快速进步。IC产业既是一个令世人惊羡钟爱的产业，又是一个使人呕心沥血、欲罢不能、不断面对挑战的产业。集成电路具有当今高技术产业的典型特点，它是中间产品，其应用可以产生十倍甚至于百倍的倍增效益，因此，世界在这一领域的竞争非常激烈。7/11/20241浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）1.概 述集成电路产业是一门充满IC技术发展沿革：微米亚微米深亚微米纳米 集成电路的技术进步一般用微细加工精度和集成电路的技术进步一般用微细加工精度和芯片的集成度来衡量。芯片的集成度来衡量。2019年：年：65纳米纳米CMOS工艺为主流的集成电路技术已进入大生工艺为主流的集成电路技术已进入大生产。产。45纳米先导性生产线也开始投入运转。纳米先导性生产线也开始投入运转。CPU上的晶体管数已达到上的晶体管数已达到8亿只。亿只。集成电路产业作为典型的高技术产业，集成电路产业作为典型的高技术产业，高投入、搞收益、高风险的特征更加突出。高投入、搞收益、高风险的特征更加突出。7/11/20242浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）IC技术发展沿革：微米亚微米深亚微米纳米 摩尔定律摩尔定律（1965年提出）Gordon MooreIntel 名誉董事长IC上可容纳的晶体管数目，每上可容纳的晶体管数目，每18个月个月(或或24个月个月)便会增加一倍，性能也将提升一倍。便会增加一倍，性能也将提升一倍。这一定律还意味着这一定律还意味着IC的成本每的成本每18个月个月(或或24个月个月)降低一半。降低一半。集成电路自诞生以来，一直戏剧性地遵循着这一集成电路自诞生以来，一直戏剧性地遵循着这一定律。这样的变化速度是其它产业的产品难于比定律。这样的变化速度是其它产业的产品难于比拟的。拟的。该定律成为电子信息产业对于其技术发展前景预该定律成为电子信息产业对于其技术发展前景预测的基础。测的基础。7/11/20243浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）摩尔定律（1965年提出）Gordon 摩尔定律的演进摩尔定律的演进数据来源：INTEL7/11/20244浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）摩尔定律的演进数据来源：INTEL8/13/20234浙大半导体产业发展历史大事记（半导体产业发展历史大事记（I）第一只晶体管问世Fairchild Semiconductors 公司成立（仙童飞索）第一块集成电路问世仙童（半导体工艺）和德州仪器公司（电路形式）共同推出了第一颗商用集成电路（双极型模拟电路）TTL逻辑电路问世（双极型数字电路）仙童公司推出第一块CMOS集成电路1英寸硅晶圆出现Gordon Moore提出Moores law（摩尔定律）专业半导体制造设备供应商美国应用材料公司成立7/11/20245浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）半导体产业发展历史大事记（I）第一只晶体管问世Fairchi半导体产业发展历史大事记（半导体产业发展历史大事记（I）1947 第一只晶体管问世1957 Fairchild Semiconductors 公司成立（仙童飞索）1958 第一块集成电路问世1961 仙童（半导体工艺）和德州仪器公司（电路形式）共同推出了第一颗商用集成电路（双极型模拟电路）1962 TTL逻辑电路问世（双极型数字电路）1963 仙童公司推出第一块CMOS集成电路1964 1英寸硅晶圆出现1965 Gordon Moore提出Moores law（摩尔定律）1967 专业半导体制造设备供应商美国应用材料公司成立7/11/20246浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）半导体产业发展历史大事记（I）1947第一只晶体管问世195Intel成立；NEC制作出日本第一颗IC商用的BiCMOS技术开发成功5英寸的硅晶圆出现8英寸硅晶圆开始使用；台湾台积电开创专业 IC制造代工代工模式专业 EDA工具开发商Cadence公司成立.12英寸硅晶圆出现中芯国际IC制造公司（SMIC）在中国大陆成立Intel建成首个12英寸生产线半导体产业发展历史大事记半导体产业发展历史大事记(II)7/11/20247浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）Intel成立；NEC制作出日本第一颗IC商用的BiCMO1968Intel成立；NEC制作出日本第一颗IC1973商用的BiCMOS技术开发成功19795英寸的硅晶圆出现19858英寸硅晶圆开始使用；1987台湾台积电开创专业 IC制造代工代工模式1988专业 EDA工具开发商Cadence公司成立.201912英寸硅晶圆出现2000中芯国际IC制造公司（SMIC）在中国大陆成立2019Intel建成首个12英寸生产线半导体产业发展历史大事记半导体产业发展历史大事记(II)7/11/20248浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）1968Intel成立；NEC制作出日本第一颗IC1973硅含量硅含量半导体价值在电子产品价值中所占的百分比半导体价值在电子产品价值中所占的百分比 196519751985201920192019电子子产品中品中的硅含量的硅含量2672123硅片直径硅片直径（mm）502”1004”1506”2008”30012”半半导体体产值（亿美元）美元）15402501440227430567/11/20249浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）硅含量半导体价值在电子产品价值中所占的百分比 1965197硅周期 全球集成电路产业一直保持周期性的上全球集成电路产业一直保持周期性的上升与下降，人们称这种周期性的变化为升与下降，人们称这种周期性的变化为“硅周期硅周期”7/11/202410浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）硅周期 全球集成电路产业一直保持周期性的上升与下降，人们称 世界硅周期曲线世界硅周期曲线数据来源：Morgan Standley7/11/202411浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）世界硅周期曲线数据来源：Morgan Standley8/硅周期存在的原因硅周期存在的原因 供求关系的变化是硅周期存在的主要原因供求关系的变化是硅周期存在的主要原因行业发展过快、产能扩大太猛会导致市场供大行业发展过快、产能扩大太猛会导致市场供大于求，库存量剧增，价格急速下降。于求，库存量剧增，价格急速下降。集成电路的发展不仅对电子设备有强烈的影响集成电路的发展不仅对电子设备有强烈的影响和渗透，而且反过来还对其有强烈的依赖性，和渗透，而且反过来还对其有强烈的依赖性，电子设备市场的繁荣与衰退都将直接影响到集电子设备市场的繁荣与衰退都将直接影响到集成电路市场。成电路市场。7/11/202412浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）硅周期存在的原因 供求关系的变化是硅周期存在的主要原因8 1985-2019年全球半导体产业年全球半导体产业销售收入规模增长情况销售收入规模增长情况数据来源：WSTS7/11/202413浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）1985-2019年全球半导体产业销售收入规模增长情况数1986-2019年全球半导体产业年全球半导体产业销售收入销售收入增长率增长率 变动情况变动情况数据来源：WSTS7/11/202414浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）1986-2019年全球半导体产业销售收入增长率 变动情况 2019年全球半导体厂商年全球半导体厂商 Top 20排名厂商销售额百万美元排名厂商销售额百万美元1Intel（美）3397311AMD（美）57922Samsung（韩）2019712Qualcomm（美）56033Toshiba（日）1259013NEC（日）55554TI（美）1217214Freescale（美）53495ST（欧）999115Micron（美）49436Hynix（韩）961416Qimonda（欧）41867Renesas日）813717Matsushita（日）39468Sony（日）804018Elpida（日）38369NXP（欧）603819Broadcom（美）373110Infineon（欧）586420Sharp（日）3584数据来源：iSuppli 美国7家，日本7家，欧洲4家，亚太2家7/11/202415浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）2019年全球半导体厂商 Top 20排名厂商销售额排名微电子、IC、半导体三者关系微电子微电子 学科名称学科名称对应的产业对应的产业 集成电路集成电路(IC)产业产业外延包括外延包括 整个半导体产业整个半导体产业 半导体产业的主要产品分为四大类：半导体产业的主要产品分为四大类：集成电路，分立器件，光电器件、传感器集成电路，分立器件，光电器件、传感器 05-07年全球半导体产品销售比例年全球半导体产品销售比例201920192019集成集成电路路 IC84.884.585.4分立器件分立器件Disc.7.16.76.4光光电器件器件Opto.6.1 6.66.3%传感器感器 Sensors2.02.21.97/11/202416浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）微电子、IC、半导体三者关系微电子 学科名称20192按公司总部所在地划分的全球按公司总部所在地划分的全球IC销量销量数据来源：iSuppli7/11/202417浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）按公司总部所在地划分的全球IC销量数据来源：iSuppli8世贸规则的影响世贸规则的影响世贸规则约束着世贸规则约束着WTO缔约方的经贸活动缔约方的经贸活动 反倾销规则反倾销规则对每一外国的产品销售到本国的比例进行限制对每一外国的产品销售到本国的比例进行限制原产地规则原产地规则以扩散工艺所在地为该以扩散工艺所在地为该IC产品的原产地产品的原产地半导体芯片保护法半导体芯片保护法对集成电路布图提供特别的权力保护对集成电路布图提供特别的权力保护7/11/202418浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）世贸规则的影响世贸规则约束着WTO缔约方的经贸活动 8/132.集成电路产业结构集成电路产业结构集成电路产业是目前世界上发展最快、最集成电路产业是目前世界上发展最快、最具影响力的产业之一。具影响力的产业之一。为了适应激烈的竞争、实现最大价值的内为了适应激烈的竞争、实现最大价值的内在要求，产业结构发生了很大的变化：在要求，产业结构发生了很大的变化：最初以最初以“全能型全能型”企业为主体企业为主体现在为垂直分工越来越清晰的现在为垂直分工越来越清晰的“专业型专业型”企业企业为主体为主体7/11/202419浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）2.集成电路产业结构集成电路产业是目前世界上发展最快、最具集成电路产业链集成电路产业链 整机生产整机生产 IC设计设计 设计工具软件开发设计工具软件开发 IC制造制造 材料制备材料制备 IC封装封装 设备制造设备制造 IC测试测试 7/11/202420浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）集成电路产业链 早期的集成电路产业结构早期的集成电路产业结构早期的早期的IC产业以全能型企业为主，称为产业以全能型企业为主，称为IDM:集整机产品和集整机产品和IC设计、制造、封装和测试等生产全设计、制造、封装和测试等生产全过程于一身。过程于一身。最早开始投资最早开始投资IC产业的产业的IDM多为美国电子企业多为美国电子企业 德州仪器、仙童、德州仪器、仙童、Motorola、IBM、DECD等等这些公司投资这些公司投资IC产业主要为自身整机产品服务产业主要为自身整机产品服务 提升产品质量，降低成本，争夺市场提升产品质量，降低成本，争夺市场7/11/202421浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）早期的集成电路产业结构早期的IC产业以全能型企业为主，称为I材料、设备业分离后的集成电路产业材料、设备业分离后的集成电路产业产品形态明晰的产品形态明晰的设备业、材料业设备业、材料业最先从这些最先从这些“全能企全能企业业”中分离出来。中分离出来。整个产业系统分化为整个产业系统分化为集成电路业集成电路业、半导体设备业半导体设备业和和半导体材料业半导体材料业三个子产业。三个子产业。材料、设备业开发技术难度大，属于基础科学类，材料、设备业开发技术难度大，属于基础科学类，开发费用高，因此进入门槛高。开发费用高，因此进入门槛高。半导体设备制造业被应用材料、日本东京电子、半导体设备制造业被应用材料、日本东京电子、荷兰荷兰ASML三家企业垄断。三家企业垄断。国内材料业公司有：有研院、海纳、新傲等。国内材料业公司有：有研院、海纳、新傲等。7/11/202422浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）材料、设备业分离后的集成电路产业产品形态明晰的设备业、材料业材料、设备业分离后的材料、设备业分离后的IC产业链产业链 整机生产整机生产 IC设计设计 设计工具软件开发设计工具软件开发 IC制造制造 材料制备材料制备 IC封装封装 设备制造设备制造 IC测试测试 7/11/202423浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）材料、设备业分离后的IC产业链 封装、测试业分离后的集成电路产业封装、测试业分离后的集成电路产业二十世纪二十世纪70年代，封装、测试业逐渐从整个产业中年代，封装、测试业逐渐从整个产业中分离出来。分离出来。封装、测试（后道）技术已物化到了设备技术和封装、测试（后道）技术已物化到了设备技术和原材料技术之中。原材料技术之中。剩下的生产工序转化为劳动力密集型工作。剩下的生产工序转化为劳动力密集型工作。发达国家将封装测试转移到本土以外的其他地区发达国家将封装测试转移到本土以外的其他地区台湾企业在全球封装测试产业中所占的比重最大（全台湾企业在全球封装测试产业中所占的比重最大（全球前球前5大封测厂占大封测厂占3席）席）7/11/202424浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）封装、测试业分离后的集成电路产业二十世纪70年代，封装、测试封装、测试业分离后的封装、测试业分离后的IC产业链产业链 整机生产整机生产 IC设计设计 设计工具软件开发设计工具软件开发 IC制造制造 材料制备材料制备 IC封装封装 设备制造设备制造 IC测试测试 7/11/202425浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）封装、测试业分离后的IC产业链 设计业分离后的集成电路产业设计业分离后的集成电路产业八十年代八十年代Daisy公司首先实现了计算机辅助工程技术（公司首先实现了计算机辅助工程技术（CAE）集成电路设计技术开始部分物化到设计工具中。集成电路设计技术开始部分物化到设计工具中。随着随着EDA工具的发展，库的概念、工艺模型参数及其仿真概念的引入工具的发展，库的概念、工艺模型参数及其仿真概念的引入 IC设计开始进入抽象化阶段，使设计过程可以独立于生产工艺而存在。设计开始进入抽象化阶段，使设计过程可以独立于生产工艺而存在。随着随着PC机的广泛应用，机的广泛应用，IC产业已进入以客户为导向的阶段，集成电路产业从产业已进入以客户为导向的阶段，集成电路产业从一个标准产品竞争时代进入到一个用户定制产品的时代。专门从事一个标准产品竞争时代进入到一个用户定制产品的时代。专门从事IC设计的公设计的公司开始大量出现。司开始大量出现。1982年世界上第一家专业的年世界上第一家专业的IC设计公司设计公司美国美国LSILogic公司成立。公司成立。处于产业链前端的设计业被认为地位最稳固并可控制整个产业链。处于产业链前端的设计业被认为地位最稳固并可控制整个产业链。2019年世界年世界IC设计公司收益较设计公司收益较2019年增长年增长34%，远高于整个半导体行业，远高于整个半导体行业8.9%的增长率，占半导体工业总体收益的的增长率，占半导体工业总体收益的20%。7/11/202426浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）设计业分离后的集成电路产业八十年代Daisy公司首先实现了计 1994-20191994-2019年集成电路设计公司年集成电路设计公司年集成电路设计公司年集成电路设计公司数量与收入变化情况数量与收入变化情况数量与收入变化情况数量与收入变化情况数据来源：FSA CAGR年均增长率7/11/202427浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）1994-2019年集成电路设计公司数量与收入变化情况数设计业分离后的设计业分离后的IC产业链产业链 整机生产整机生产 IC设计设计 设计工具软件开发设计工具软件开发 IC制造制造 材料制备材料制备 IC封装封装 设备制造设备制造 IC测试测试 7/11/202428浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）设计业分离后的IC产业链 加工业分离后的集成电路产业加工业分离后的集成电路产业制造工艺水平的不断提高，对生产线的投入越来越大，多数IDM无力承担如此之高的费用。于是只专注于芯片制造的代工企业出现了。1987年，全球第一家集成电路制造专业代工服务公司年，全球第一家集成电路制造专业代工服务公司台积电台积电（TSMC）成立。）成立。半导体代工阵营中的前四大企业为：台积电（半导体代工阵营中的前四大企业为：台积电（TSMC）、）、联电联电(UMC)、中芯国际、中芯国际(SMIC)、特许、特许(Chartered)以以X-Fab、Jazz Semiconductor为代表的企业以提供特殊为代表的企业以提供特殊Foundry服务服务(RF、Analog)而拥有自己的一席之地。而拥有自己的一席之地。无生产线的IC设计公司（Fabless）与IC代工制造公司(Foundry)相配合的方式成为IC产业发展的重要模式。7/11/202429浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）加工业分离后的集成电路产业制造工艺水平的不断提高，对生产线的加工业分离后的加工业分离后的IC产业链产业链 整机生产整机生产 IC设计设计 设计工具软件开发设计工具软件开发 IC制造制造 材料制备材料制备 IC封装封装 设备制造设备制造 IC测试测试 7/11/202430浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）加工业分离后的IC产业链 整机业务分离后的集成电路产业整机业务分离后的集成电路产业“IDM公司公司”从从”综合型综合型IDM公司公司”中剥离出来专门从中剥离出来专门从事半导体产业的设计、制造、封装测试，不从事事半导体产业的设计、制造、封装测试，不从事整机业务。整机业务。专业型专业型IDM公司公司具有更高的运作效率。具有更高的运作效率。Motorola、Siemens、Philip等欧美综合型等欧美综合型IDM公司将半导公司将半导体业务单独剥离出来，分别成立了体业务单独剥离出来，分别成立了Freescale、Infineon、NXP等专业型等专业型IDM公司。公司。日本的综合电子企业日本的综合电子企业NEC和日立公司，剥离其存储器部门联合成和日立公司，剥离其存储器部门联合成立存储器大厂立存储器大厂Elpida。日立、三菱的非存储器部门又分离出来联合成立瑞萨半导体公司日立、三菱的非存储器部门又分离出来联合成立瑞萨半导体公司这些都成为这些都成为2000年后半导体业界相当瞩目的现象。年后半导体业界相当瞩目的现象。7/11/202431浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）整机业务分离后的集成电路产业“IDM公司”从”综合型IDM公 集成电路产业结构演化路线集成电路产业结构演化路线7/11/202432浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）集成电路产业结构演化路线8/13/202332浙大微电子 产业集群产业集群集成电路产业已逐渐由原来集成电路产业已逐渐由原来“大而全大而全”形式的产业形式的产业演化成目前演化成目前设备商、材料商、设备商、材料商、EDA工具开发商工具开发商 等等“专而精专而精”的多个细分子产业，形成了产业集群的的多个细分子产业，形成了产业集群的概念。概念。在在IDM公司继续发挥重大作用的基础上，公司继续发挥重大作用的基础上，IC产业产业形成了形成了 设计业、制造业、封装业、测试业设计业、制造业、封装业、测试业 等独等独立成行的局面。立成行的局面。即使设计业本身也慢慢出现了细分，如专门从事即使设计业本身也慢慢出现了细分，如专门从事提供提供 IP 的设计服务公司，即第三方公司。的设计服务公司，即第三方公司。7/11/202433浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）产业集群集成电路产业已逐渐由原来“大而全”形式的产业演化成目IC设计业进一步细分设计业进一步细分 整机生产整机生产 IC设计设计 设计工具软件开发设计工具软件开发 IC制造制造 材料制备材料制备 IC封装封装 设备制造设备制造 IC测试测试 产品设计产品设计IP模块设计模块设计7/11/202434浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）IC设计业进一步细分 Fab-lite概念概念45nm节点32nm节点建厂费用30亿美元50-100亿美元工艺研发24亿美元30亿美元设计费用2-5千万美元7.5千万美元掩模费用9百万美元NA数据来源：EETimes.VLSI.2019 April 随着半导体技术的进一步推进，工艺研发费用、随着半导体技术的进一步推进，工艺研发费用、建厂费用等呈火箭状上升，国际建厂费用等呈火箭状上升，国际IDM大厂纷纷向大厂纷纷向Fab-lite转移，寻求与代工厂商的外协合作，共同转移，寻求与代工厂商的外协合作，共同开发新工艺，或委托开发新技术。许多竞争对手也不开发新工艺，或委托开发新技术。许多竞争对手也不得不联合起来，形成其它产业很少见的现象。得不联合起来，形成其它产业很少见的现象。7/11/202435浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）Fab-lite概念45nm节点32nm节点建厂费用30亿产业集群特点产业集群特点产业分类产业分类产业链产业链中位置中位置产业特点产业特点投资金额（美元）投资金额（美元）人均产值人均产值(万美元万美元)设计设计上游上游智力密集型智力密集型开发一款开发一款IC产品产品在百万到千万在百万到千万70-100制造加工制造加工中游中游资金、技术密集型资金、技术密集型具有高风险、高投具有高风险、高投入、高利润特点入、高利润特点12英寸生产线需英寸生产线需20亿亿18英寸将高达英寸将高达100亿亿12-50封装测试封装测试下游下游劳动密集型劳动密集型从千万到数亿从千万到数亿10IDM整条整条307/11/202436浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）产业集群特点产业分类产业链中位置产业特点投资金额（美元）人均私募资金进军半导体领域私募资金进军半导体领域私募资金对此充满高风险的领域发动了连续进攻私募资金对此充满高风险的领域发动了连续进攻2019年以来，私募资金买断上市半导体公司的现年以来，私募资金买断上市半导体公司的现象开始出现：象开始出现：私募集团收购飞利浦半导体事业部门私募集团收购飞利浦半导体事业部门80.1的股份。的股份。飞思卡尔半导体以飞思卡尔半导体以176亿美元出售给私人投资集团。亿美元出售给私人投资集团。国际私募基金凯雷集团有意收购全球最大半导体封装测国际私募基金凯雷集团有意收购全球最大半导体封装测试企业试企业台湾日月光集团。台湾日月光集团。7/11/202437浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）私募资金进军半导体领域私募资金对此充满高风险的领域发动了连续3.产业形态产业形态IC产业主要以四大类产品的形态存在产业主要以四大类产品的形态存在微器件微器件存储器存储器逻辑电路逻辑电路模拟电路模拟电路7/11/202438浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）3.产业形态IC产业主要以四大类产品的形态存在8/13/2微器件微器件微器件由三部分器件构成微器件由三部分器件构成微处理器（微处理器（MPU）通用型通用型、嵌入式嵌入式微控制器（微控制器（MCU）4、8、16、32位数字信号处理器（数字信号处理器（DSP）通用型通用型、嵌入式嵌入式7/11/202439浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）微器件微器件由三部分器件构成8/13/202339浙大微电子微处理器微处理器（MPU）通用型微处理器通用型微处理器PC机或工作站、服务器等的机或工作站、服务器等的CPU，具有具有 高垄断、高技术、高利润、高风险高垄断、高技术、高利润、高风险 等特征。等特征。嵌入式型微处理器嵌入式型微处理器嵌入式嵌入式CPU的基础是通用型的基础是通用型CPU，本质上与，本质上与通用通用CPU的区别不大，只是在各种不同的应的区别不大，只是在各种不同的应用中仅保留与具体应用有关的功能，去除冗用中仅保留与具体应用有关的功能，去除冗余的功能。余的功能。7/11/202440浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）微处理器（MPU）通用型微处理器8/13/202340通用型微处理器通用型微处理器高垄断：高垄断：整个行业的整个行业的PC市场基本被市场基本被Intel、AMD两家所两家所控制，控制，Sun、IBM等少数公司只能分享工作站与服务器领等少数公司只能分享工作站与服务器领域的一部分市场。域的一部分市场。高技术：高技术：通用通用CPU强烈追求功能的强大和频率的提高，强烈追求功能的强大和频率的提高，对对最先进的最先进的IC工艺需求十分迫切，高端工艺需求十分迫切，高端CPU已进入已进入65 nm工艺制程。继续缩小加工尺寸将遇到漏电流和亚阈值斜率工艺制程。继续缩小加工尺寸将遇到漏电流和亚阈值斜率增大及互连线问题，因而转向通过改变体系框架发展多核增大及互连线问题，因而转向通过改变体系框架发展多核CPU来达到目标。来达到目标。高利润：高利润：以以Intel处理器为例，其产品享受着处理器为例，其产品享受着3040%的高额利润，而像戴尔这样的计算机公司，却只有的高额利润，而像戴尔这样的计算机公司，却只有5的的利润。利润。高风险：高风险：高技术意味着新的企业如果想进入这个行业，必高技术意味着新的企业如果想进入这个行业，必然承受高风险这个代价。然承受高风险这个代价。7/11/202441浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）通用型微处理器高垄断：整个行业的PC市场基本被Intel、A嵌入式嵌入式CPU嵌入式嵌入式CPU主要用于消费类家电、汽车电主要用于消费类家电、汽车电子、工业设备等，是一个应用高度分散，子、工业设备等，是一个应用高度分散，不断创新的产业。不断创新的产业。与通用与通用CPU领域的领域的“独大独大”局面不同，嵌入局面不同，嵌入式式CPU呈现的是一个百家争鸣的形态。呈现的是一个百家争鸣的形态。与通用型与通用型CPU主要使用主要使用x86或或PowerPC两类核心架构相比，嵌入式两类核心架构相比，嵌入式CPU常见的核常见的核心架构包括心架构包括MIPS、ARM、SuperH、x86和和PowerPC。7/11/202442浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）嵌入式CPU嵌入式CPU主要用于消费类家电、汽车电子、工业设微控制器（微控制器（MCU）MCU是各种自动控制系统的核心，是各种自动控制系统的核心，是最早的是最早的SoC，它将，它将CPU、RAM、ROM、定时器、定时器、I/O接口和外围电路整合在单一接口和外围电路整合在单一芯片上，形成系统级芯片。芯片上，形成系统级芯片。对嵌入式系统的显示器、键盘、传感器等对嵌入式系统的显示器、键盘、传感器等外围进行控制。外围进行控制。市场的产品生命周期很长（汽车市场的产品生命周期很长（汽车3到到10年，年，家电家电5年）。运用的软件及操作系统也不太年）。运用的软件及操作系统也不太会更换，这些都有别于会更换，这些都有别于MPU市场。市场。7/11/202443浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）微控制器（MCU）MCU是各种自动控制系统的核心，8/1 4、8、16、32位元位元MCU市场出货量市场出货量数据来源：In-Stat，20197/11/202444浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）4、8、16、32位元MCU市场出货量数据来源：In-St数字信号处理器（数字信号处理器（DSP）与微处理器分类一样，与微处理器分类一样，DSP也分为也分为通用通用DSP与与嵌入式嵌入式DSP两类两类。通用通用DSP的主要市场在于通信应用。的主要市场在于通信应用。嵌入式嵌入式DSP则应用广泛，包括则应用广泛，包括DVD播放机、播放机、机顶盒、音视频接收设备、机顶盒、音视频接收设备、MP3播放器、数播放器、数码相机和汽车电子等。码相机和汽车电子等。7/11/202445浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）数字信号处理器（DSP）与微处理器分类一样，DSP也分为通用DSP领域的Gene定律 每隔每隔18个月，个月，DSP的功耗将会降低一半的功耗将会降低一半1982年年TI推出第一块商用推出第一块商用DSP芯片，芯片，25年间，年间，市场规模已从市场规模已从1千万美元成长到千万美元成长到100亿美元。亿美元。DSP的发展先后经历了三波应用创新：的发展先后经历了三波应用创新：第一波为通信产品第一波为通信产品第二波为娱乐产品第二波为娱乐产品第三波则是汽车、医疗、环保等。第三波则是汽车、医疗、环保等。目前，通信领域市场仍在稳定持续发展；目前，通信领域市场仍在稳定持续发展；娱乐应用才刚刚开始，拥有着无可限量的发展前景娱乐应用才刚刚开始，拥有着无可限量的发展前景第三波应用的特点在于个性化，因此市场非常巨大第三波应用的特点在于个性化，因此市场非常巨大7/11/202446浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）DSP领域的Gene定律 每隔18个月，DSP的功耗将会降存储器存储器 主要包括主要包括DRAM和和Flash闪存两大类产品。闪存两大类产品。是最为体现半导体先进制造工艺和经营规模效应的是最为体现半导体先进制造工艺和经营规模效应的产品。产品。是一种最通用的商品，价格对供求变化的敏感性非是一种最通用的商品，价格对供求变化的敏感性非常高，波动幅度极大。常高，波动幅度极大。资金需求大、工艺技术要求先进，产业变动起伏，资金需求大、工艺技术要求先进，产业变动起伏，不易控制。不易控制。市场特点决定需要很大规模的制造和量产能力，市场特点决定需要很大规模的制造和量产能力，是半导体产业中最不稳定的市场，是制造商和投资是半导体产业中最不稳定的市场，是制造商和投资者眼中的高风险业务。存储器制造厂商经营压力沉者眼中的高风险业务。存储器制造厂商经营压力沉重。重。7/11/202447浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）存储器 主要包括DRAM和Flash闪存两大类产品。8/DRAM DRAM存储器起源于存储器起源于Intel公司，后日本、韩国公司，后日本、韩国及中国台湾纷纷以此为切入点进入及中国台湾纷纷以此为切入点进入IC产业领域，产业领域，迄今为止依然是这些国家和地区的主打产品。迄今为止依然是这些国家和地区的主打产品。因为日本企业的逐渐强大，因为日本企业的逐渐强大，Intel在在1985年宣布退出年宣布退出存储器领域，转而集中发展微处理器。存储器领域，转而集中发展微处理器。因为日本存储器产业的强大，使得因为日本存储器产业的强大，使得1988年日本位居全年日本位居全球半导体产业之首，独占世界市场球半导体产业之首，独占世界市场50以上，并维持以上，并维持7年之久。年之久。同样因为韩、台在同样因为韩、台在DRAM领域的相继崛起，美国称霸领域的相继崛起，美国称霸微处理器领域，导致日本在世界半导体市场上地位的微处理器领域，导致日本在世界半导体市场上地位的逐渐下降，近年已仅占逐渐下降，近年已仅占20。7/11/202448浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）DRAM DRAM存储器起源于Intel公司，后日本、韩DRAM现状现状美国美国 TI、Motorola已完全退出已完全退出DRAM存储器产业，存储器产业，IBM亦淡出，亦淡出，仅剩下全球市占率仅剩下全球市占率第四第四的美光（的美光（Micron）独撑大局。）独撑大局。日本日本 东芝、富士通、日立等均退出东芝、富士通、日立等均退出DRAM市场，市场，日立与日立与NEC整合成立尔必达（整合成立尔必达（Elpida）公司，成为全）公司，成为全球球 第五大第五大存储器厂商。存储器厂商。欧洲欧洲 仅剩下德国的英飞凌仅剩下德国的英飞凌(Infineon)，市场占有率，市场占有率2000年年 窜升至第四。窜升至第四。06年剥离其存储器事业部门成立年剥离其存储器事业部门成立Qimonda，为全球，为全球第三大第三大厂。厂。韩国韩国 DRAM位居全球位居全球首位首位。三星蝉联冠军。现代及。三星蝉联冠军。现代及LG合并合并而成的而成的Hynix，是全球，是全球DRAM第二大第二大厂。厂。台湾台湾 也有也有4家公司入围世界家公司入围世界10大大DRAM公司之列。公司之列。7/11/202449浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）DRAM现状美国 TI、Motorola已完全退出DRAM存20002000年与年与年与年与20192019年全球前十大年全球前十大年全球前十大年全球前十大DRAMDRAM厂商排名厂商排名厂商排名厂商排名2000年排名年排名2019年排名年排名名次公司营收(亿美元)名次公司营收(亿美元)1Samsung66.41Samsung94.82Micron59.52Hynix56.43Hynix54.33Qimonda53.74Infineon29.84Micron37.45NEC21.15Elpida35.36Toshiba19.46南南亚22.47Hitachi12.37力晶力晶15.78Mitsubishi9.828茂德茂德13.89茂德茂德8.89钰创2.8510华邦邦5.810华邦邦1.72数据来源：iSuppli7/11/202450浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）2000年与2019年全球前十大DRAM厂商排名2000年排Flash(闪存闪存)是一种非易失（非挥发）性存储器，用于是一种非易失（非挥发）性存储器，用于数码相机数码相机MP3移动电话移动电话移动多媒体等移动多媒体等 目前已采用目前已采用45纳米工艺制程。纳米工艺制程。Flash 分为分为NAND和和NOR两种形式。两种形式。7/11/202451浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）Flash(闪存)是一种非易失（非挥发）性存储器，用于8逻辑电路逻辑电路逻辑电路扮演着逻辑电路扮演着IC中第一大门类的角色。中第一大门类的角色。提供提供电路接口、数据通信、信号处理、数据显示、电路接口、数据通信、信号处理、数据显示、定时和控制定时和控制操作以及系统运行所需要的其它功能操作以及系统运行所需要的其它功能逻辑电路主要包括逻辑电路主要包括通用逻辑电路通用逻辑电路门阵列门阵列标准单元标准单元现场可编程逻辑器件（现场可编程逻辑器件（FPLD）数字双极电路数字双极电路逻辑电路逻辑电路 与与存储器、微处理器存储器、微处理器 一同构成了三种一同构成了三种 基本的基本的数字电路数字电路类型。类型。7/11/202452浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）逻辑电路逻辑电路扮演着IC中第一大门类的角色。8/13/20模拟电路模拟电路 模拟电路是指处理连续性的光、声音、温度、模拟电路是指处理连续性的光、声音、温度、速度等自然模拟信号的集成电路产品。速度等自然模拟信号的集成电路产品。标准模拟标准模拟IC稳压器稳压器参考源参考源放大器放大器比较器比较器数据转换器接口数据转换器接口专用模拟专用模拟IC消费电子消费电子计算机计算机电信电信工业等领域工业等领域7/11/202453浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）模拟电路 模拟电路是指处理连续性的光、声音、温模拟电路产品特点模拟电路产品特点品种多、生命周期长、技术含量高、辅助设计工品种多、生命周期长、技术含量高、辅助设计工具少、测试周期长。具少、测试周期长。数字数字IC强调运算速度与成本，强调运算速度与成本，模拟模拟IC强调高信噪强调高信噪比、低失真、低功耗和稳定性。比、低失真、低功耗和稳定性。主要的工艺有主要的工艺有BiCMOS和和BCD工艺，在高频领域工艺，在高频领域还有还有SiGe和和GaAs工艺。工艺。模拟电路市场增长稳定，波动小，企业一般拥有模拟电路市场增长稳定，波动小，企业一般拥有持续获利的前景。持续获利的前景。TI、ST、NXP、Infineon和和ADI一直占据着一直占据着全球五大供应商位置。全球五大供应商位置。7/11/202454浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）模拟电路产品特点品种多、生命周期长、技术含量高、辅助设计工具全球半导体分类产品规模全球半导体分类产品规模7/11/202455浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）全球半导体分类产品规模8/13/202355浙大微电子（共4.产业格局产业格局全球集成电路产业长期以两位数的速度全球集成电路产业长期以两位数的速度 发展成为超过发展成为超过2000亿美元的大产业。亿美元的大产业。全球集成电路生产线近全球集成电路生产线近600条，其中条，其中8英寸线近英寸线近190条条12英寸线预计英寸线预计2019年底将达到年底将达到70条条7/11/202456浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）4.产业格局全球集成电路产业长期以两位数的速度 发展成 20192019年底全球年底全球年底全球年底全球1212英寸生产线将达英寸生产线将达英寸生产线将达英寸生产线将达7070条（含在建）条（含在建）条（含在建）条（含在建）地区地区公司公司产品品 地区地区公司公司产品品日本日本16 条条东芝芝3SoC、FPGA、NAND 欧洲欧洲 4 条条ST/NXP/FreescaleR&D瑞瑞萨SoCQimonda2DRAMNECSoCIMECR&D松下松下Logic 韩国国 9 条条三星三星6DRAM/NAND、Logic富士通富士通2SoC海力士海力士3DRAM/NAND索尼索尼3CCD、CMOS、Logic 台湾台湾 地区地区 19条条台台积电3FoundryROHMLogic联电2FoundryElpida2DRAM茂德茂德4DRAMSeikoTFT华邦邦DRAM夏普夏普TFT南南亚DRAM美国美国18 条条英特英特尔尔7MPUInotera2DRAMTI2DSP力晶力晶3DRAMAMDMPURexchip2DRAMSpansion2R&D、NOR华亚DRAMMicron 2DRAM 新加坡新加坡特特许FoundryIMFlash2DRAM/NAND 中国中国3条条SMIC3FoundryIBMSoC 美国美国Albany R&D7/11/202457浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）2019年底全球12英寸生产线将达70条（含在建）地区产能规模产能规模2019年第三季度全球集成年第三季度全球集成电路晶路晶圆产能情况能情况单位：位：k/周周MOS（8”折算）折算）2025.4 其中其中8”所占比例所占比例51.9BIPOLAR（5”折算）折算）196.1数据来源：WSTS7/11/202458浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）产能规模2019年第三季度全球集成电路晶圆产能情况MOS（803-07年全球年全球MOS晶圆产能比例变动情况晶圆产能比例变动情况数据来源：WSTS，CSIA整理7/11/202459浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）03-07年全球MOS晶圆产能比例变动情况数据来源：WSTSFoundry和和IDM产能所占比例变动情况产能所占比例变动情况数据来源：WSTS7/11/202460浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）Foundry和IDM产能所占比例变动情况数据来源：WSTS 全球全球MOS和和Bipolar产能利用率情况产能利用率情况数据来源：WSTS7/11/202461浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）全球MOS和Bipolar产能利用率情况数据来源：WSTS全球全球MOS晶圆不同线宽工艺产能利用情况晶圆不同线宽工艺产能利用情况数据来源：WSTS CSIA整理7/11/202462浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）全球MOS晶圆不同线宽工艺产能利用情况数据来源：WSTS 全球全球FOUNDRY与与IDM产能利用情况产能利用情况数据来源：WSTS7/11/202463浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）全球FOUNDRY与IDM产能利用情况数据来源：WSTS8/国家/地区产业结构1.北美：产业具备雄厚基础，综合实力全球领先北美：产业具备雄厚基础，综合实力全球领先 美国半导体依靠军工起家，是世界半导体产业第一强国。美国半导体依靠军工起家，是世界半导体产业第一强国。2.欧洲：整体依托大型企业，中小企业发展滞后欧洲：整体依托大型企业，中小企业发展滞后 一直以来欧洲半导体产业整体上是依托一直以来欧洲半导体产业整体上是依托Infineon，Qimonda、ST和和NXP这四家骨干企业。这四家骨干企业。3.日本：竞争实力有所下降，企业整合寻求突破日本：竞争实力有所下降，企业整合寻求突破 20世纪世纪80年代，日本掌握了全球年代，日本掌握了全球53的半导体市场，连的半导体市场，连续续7年维持全球第一的地位。但是到了九十年代，其发展年维持全球第一的地位。但是到了九十年代，其发展速度明显趋缓。速度明显趋缓。4.亚太：增速仍为全球之最，产业地位日渐重要亚太：增速仍为全球之最，产业地位日渐重要 韩国韩国 半导体产业靠出口起家，目前已经成为世界半导体第半导体产业靠出口起家，目前已经成为世界半导体第三大生产国。三大生产国。台湾台湾 半导体从封装业起家，半导体从封装业起家，80年代中期，芯片制造业有年代中期，芯片制造业有较大发展较大发展,成为美国、日本和韩国之后第四大半导体基地成为美国、日本和韩国之后第四大半导体基地7/11/202464浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）国家/地区产业结构北美：产业具备雄厚基础，综合实力全球领先8全球半导体市场各地区所占份额变动情况全球半导体市场各地区所占份额变动情况数据来源：WSTS CSIA整理7/11/202465浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）全球半导体市场各地区所占份额变动情况数据来源：WSTS C01-06年全球半导体市场细分产品销售情况年全球半导体市场细分产品销售情况产品产品(增长增长)201920192019201920192019分立器件分立器件(1.36)122123133158152166光光电器件器件(2.20)746895137149163传感器感器(5.89)91135484553集成集成电路合路合计(1.77)118512051400178819282095数字双极数字双极电路路(0.5)422222模模拟电路路(1.59)232239268314319369 标准线性放大器(1.47)9291110119117135 ASIC(1.68)139148158195202234微器件微器件(1.45)373381435507547539 MPU(1.42)234239274305350332 MCU(1.28)9794100124121124 DSP(1.93)4349617876837/11/202466浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）01-06年全球半导体市场细分产品销售情况产品(增长)20逻辑电路路(1.83)327313369493575600 门电路(0.47)1510101077 标准单元(2.03)61616883115124 显示驱动电路(1.88)323647636360 专用逻辑电路(2.14)183174204292375391 其他逻辑电路(0.51)373242451619存存储器器(2.35)249270325471485585 DRAM(3.02)112153167268256338 SRAM(0.74)382526302828 Flash(2.64)7678117156186201 其它Other(0.83)231515161619数据来源：WSTS单位：亿美元单位：亿美元7/11/202467浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）逻辑电路(1.83)327313369493575600 Thanks for your time7/11/202468浙大微电子浙大微电子浙大微电子浙大微电子 （共（共（共（共6868页）页）页）页）Thanks for your time8/13/20236xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！xiexie!谢谢！xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！xi