本文通过学习和总结相关资料,摘抄提炼而来,为自己做笔记,也供大家学习参考。重要的内容已做加粗标注,后续也将会对本文不断作补充电路板,包括未提及的SOC和EDA部分等。
计算机( 以 PC、服务器为主) 和通讯产品( 以智能手机为主) 构成全球半导体需求的主要需求来源,二者合计占比接近四分之三。根据 IC Insights 数据,2020 年计算机领域销售额占半导体下游比重为 39.7%, 通信领域销售额占比 35.0%, 其次为消费电子与汽车电子, 分别占比 10.3%和 7.5%。电子信息时代半导体销售额与全球经济增长关系愈发密切, 在经济发展中起到重要作用。随着下游 PC、 服务器、 智能手机和新能汽车等含硅量持续提升b体育, 预计未来一段时间半导体销售金额与经济发展水平的相关程度有望继续提高。下游创新驱动行业发展,行业规模在波动中增长。
根据世界半导体贸易统计组织( World Semiconductor Trade Statistics,WSTS) 将半导体产品细分为四大类:集成电路、分立器件、 光电子器件和传感器。其中,集成电路占据行业规模的八成以上,集成电路可分为数字芯片和模拟芯片,数字芯片包括逻辑芯片、存储器、微处理器等, 被广泛应用于 5G 通信、 计算机、 消费电子、 网络通信、 汽车电子、 物联网等产业, 是绝大多数电子设备的核心组成部分。2020 年逻辑芯片、 存储芯片、 微处理器和模拟芯片分别占集成电路市场规模的32.78%、 32.52%、19.29%和15.41%。
据 WSTS 数据, 2022 年全球集成电路、 分立器件、 光学光电子和传感器市场规模分别为4,799.88 亿美元、 340.98 亿美元。437.77 亿美元和 222.62 亿美元, 在全球半导体行业占比分别为 82.7%、 5.9%、 7.5%和 3.8%。在上述半导体产品分布中,集成电路是技术难度最高、 增速最快的细分产品, 是半导体行业最重要的构成部分。
从生产流程角度看,半导体生产主要分为设计、 制造和封测三大流程, 并需要上游的半导体设备与材料作为支撑。以集成电路为代表的都不同产品下游应用广泛, 下游创新引领的需求增长是半导体产业快速发展的核心驱动力。
3.集成电路封测 (封测厂):集成电路封装和测试(IC Packaging and Testing)是半导体制造过程中非常重要的两个步骤,常常会被简单地称为“封测”。封装和测试过程在集成电路(IC)从晶片生产到最终产品应用之间起到桥梁的作用。
a.封装(Packaging):封装是将裸片(die)装入一个保护性的外壳中,以防止环境因素(如空气、湿气)对其造成损害,并提供一种方式来将电流从外部带入芯片。封装也使得集成电路可以在实际设备中安装和使用。封装过程包括将芯片粘附到一个导热材料(通常是铜)上,然后连接芯片和封装外壳的电路,并用塑料、陶瓷或金属材料封闭。
b.测试(Testing):测试是确保集成电路性能正常、没有缺陷的关键步骤。这通常涉及到将电压和信号施加到IC的引脚上,并监测其输出以检查其是否按照预期工作。如果发现有缺陷,这个IC将被丢弃,如果性能良好,那么就可以进入市场销售。
半导体设备可分为前道/后道设备,是晶圆线扩产的主要支出来源。半导体设备分为前道晶圆制造设备和后道封装设备, 其中前道设备包括光刻机、 刻蚀机、 CVD 设备、 PVD设备、 离子注入设备和 CMP 研磨设备等,后道设备包括测试机、 探针台和分选机等。据SEMI,一条半导体产线中, 半导体设备投资占比高达 80%, 厂房和其他支出仅占 20%半导体。而在前道制造设备中,投资占比前三分别为光刻机、 刻蚀机和 PVD 设备,b体育 占比分别为 30%、20%和 15%, 其后分别为 CVD、 量测设备、 离子注入机、 CMP 和扩散/氧化设备。
从行业竞争格局看,全球半导体设备的市场集中度极高, 单一设备的主要参与厂商一般不超过 5 家, 美、 日、 欧技术保持领先,代表性厂商包括应用材料(美国) 、 阿斯麦(荷兰) 、 泛林半导体(美国) 和东京电子(日本) 等。据 CINNO Research 数据显示, 2022年全球上市公司半导体设备业务 top10 营收合计达 1,030 亿美元,同比增长 6.1%, 且均来自美国、 日本与荷兰。从营收金额来看, 前四大设备商的半导体业务 2022 全年的营收均已超过 160 亿美元。
半导体材料细分领域众多b体育, 各子行业之间差距较大。半导体材料行业位于半导体产业链上游, 是半导体产业链中细分领域最多的环节, 细分子行业多达上百个。按大类划分,半导体材料主要包括晶圆制造材料和半导体封装材料, 其中晶圆制造材料包括硅片、 光掩模、 光刻胶、 电子特气、 靶材、 CMP 抛光材料(抛光液和抛光垫) 等,封装材料则包括封装基板、 引线框架、 键合线和封装树脂等。根据国际半导体产业协会(SEMI) 数据,2020 年全球晶圆制造材料价值占比前五分别为:硅片(35%)、电子特气(13%)、光掩模( 12%) 、 光刻胶辅助材料( 8%) 和湿电子化学品(6%), 封装材料市场规模前五则分别为:封装基板(48%)、引线%)、键合线%) 。由于半导体材料子行业众多, 且各细分领域之间差距较大, 因此各子行业龙头各不相同。
半导体核心材料技术壁垒极高,中国绝大部分产品自给率较低,市场被美国、日本、欧洲、韩国和中国台湾地区的海外厂商所垄断。以占比最大的晶圆制造材料——半导体硅片为例,前五大厂商份额占比超过 95%,其中 top3 日本信越化学、 SUMCO 和台湾环球晶圆合计占据全球 74%份额(2020年数据,SEMI),而在格局相对分散的封装基板领域, 前七大厂商占比也接近 70%, 主要被台湾、日本和韩国厂商占据。中国半导体材料企业仅在部分领域已实现自产自销,在靶材、 电子特气、CMP 抛光材料等细分产品已经取得较大突破, 部分产品技术标准达到国际一流水平,本土产线已实现大批量供货。
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