本文通過學習和總結相關資料，摘抄提煉而來，為自己做筆記，也供大傢學習參考。重要的內容已做加粗標註，後續也將會對本文不斷作補充，包括未提及的SOC和EDA部分等。

半導體全球市場規模

半導體下遊市場需求：

計算機（ 以 PC、服務器為主） 和通訊產品（ 以智能手機為主） 構成全球半導體需求的主要需求來源，二者合計占比接近四分之三。根據 IC Insights 數據，2020 年計算機領域銷售額占半導體下遊比重為 39.7%， 通信領域銷售額占比 35.0%， 其次為消費電子與汽車電子， 分別占比 10.3%和 7.5%。電子信息時代半導體銷售額與全球經濟增長關系愈發密切， 在經濟發展中起到重要作用。隨著下遊 PC、 服務器、 智能手機和新能汽車等含矽量持續提升， 預計未來一段時間半導體銷售金額與經濟發展水平的相關程度有望繼續提高。下遊創新驅動行業發展，行業規模在波動中增長。

圖表 1：半導體行業下遊銷售結構

半導體行業分類及芯片分類:

根據世界半導體貿易統計組織（ World Semiconductor Trade Statistics，WSTS） 將半導體產品細分為四大類：集成電路、分立器件、 光電子器件和傳感器。其中， 集成電路占據行業規模的八成以上， 集成電路可分為數字芯片和模擬芯片，數字芯片包括邏輯芯片、存儲器、微處理器等， 被廣泛應用於 5G 通信、 計算機、 消費電子、 網絡通信、 汽車電子、 物聯網等產業， 是絕大多數電子設備的核心組成部分。2020 年邏輯芯片、 存儲芯片、 微處理器和模擬芯片分別占集成電路市場規模的32.78%、 32.52%、19.29%和15.41%。

據 WSTS 數據， 2022 年全球集成電路、 分立器件、 光學光電子和傳感器市場規模分別為4,799.88 億美元、 340.98 億美元。437.77 億美元和 222.62 億美元， 在全球半導體行業占比分別為 82.7%、 5.9%、 7.5%和 3.8%。在上述半導體產品分佈中， 集成電路是技術難度最高、 增速最快的細分產品， 是半導體行業最重要的構成部分。

4cdb466e3375eb954ce06cc3ca586a3a圖表 2：半導體分類圖表 3：半導體細分品類銷售額占比（2022 年）圖表 4：模擬集成電路和數字集成電路對比圖表 5：2020 年全球集成電路產品構成b9e4475a37721f14f4491bd8f2916040圖表 6：分立器件部分種類圖表 7：光學光電子器件種類圖表 8：傳感器分類

存儲類芯片主要公司：

DRAM類：

Samsung, Micron, SK Hynix

NAND Flash類：

Samsung, Micron, SK Hynix, Kioxia (a spin-off from Toshiba in 2018), Western Digital (who acquired SanDisk in 2016), Intel (who is scheduled to sell its memory business to SK Hynix by 2025)

2020年存儲器收入占比和獨立存儲器分類占比圖

Embedded Memory類 （包括SRAM和eNVMs類）：

主要是代工廠提供：Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC), Samsung, Globalfoundries

（註意：由於現有的eFlash不能scale到28nm以下，因此需要new eNVMs進行scale！SRAM可以scale到leading-edge node）

半導體產業結構

半導體流程和產業鏈情況:

從生產流程角度看， 半導體生產主要分為設計、 制造和封測三大流程， 並需要上遊的半導體設備與材料作為支撐。以集成電路為代表的都不同產品下遊應用廣泛， 下遊創新引領的需求增長是半導體產業快速發展的核心驅動力。

圖表 9：半導產業鏈

1. 集成電路設計 (電路設計廠）：IC Design，指按照既定的功能要求設計出所需要的電路圖， 最終的輸出結果為掩膜版圖。
2. 集成電路制造 (晶圓代工廠）： 集成電路制造指將設計好的電路圖轉移到矽片等襯底材料上的環節。 從工藝流程看， 集成電路制造工藝一般分為前段（Front End of Line, FEOL）和後段（Back End of Line, BEOL）。前段工藝一般是指晶體管等器件的制造過程， 主要包括隔離、柵結構、源漏、接觸孔等形成工藝。後段工藝主要是指形成能將電信號傳輸到芯片各個器件的互連線， 主要包括互連線間介質沉積、 金屬線條形成、 引出焊盤（Contact）制備工藝為分界線。

圖表 10：2022 年第四季度全球前十大晶圓代工廠營收排名

註：力積電進包含晶圓代工營收；華虹集團包含華虹宏力和上海華力

3. 集成電路封測 （封測廠）: 集成電路封裝和測試（IC Packaging and Testing）是半導體制造過程中非常重要的兩個步驟，常常會被簡單地稱為“封測”。封裝和測試過程在集成電路（IC）從晶片生產到最終產品應用之間起到橋梁的作用。

a. 封裝（Packaging）：封裝是將裸片（die）裝入一個保護性的外殼中，以防止環境因素（如空氣、濕氣）對其造成損害，並提供一種方式來將電流從外部帶入芯片。封裝也使得集成電路可以在實際設備中安裝和使用。封裝過程包括將芯片粘附到一個導熱材料（通常是銅）上，然後連接芯片和封裝外殼的電路，並用塑料、陶瓷或金屬材料封閉。

b. 測試（Testing）：測試是確保集成電路性能正常、沒有缺陷的關鍵步驟。這通常涉及到將電壓和信號施加到IC的引腳上，並監測其輸出以檢查其是否按照預期工作。如果發現有缺陷，這個IC將被丟棄，如果性能良好，那麼就可以進入市場銷售。

圖表 11：2022 年全球封測前十強預估排名

註：智路封測的營收包括 UTAC 和日月新半導體

半導體設備情況（附加）：

半導體設備可分為前道/後道設備，是晶圓線擴產的主要支出來源。 半導體設備分為前道晶圓制造設備和後道封裝設備， 其中前道設備包括光刻機、 刻蝕機、 CVD 設備、 PVD設備、 離子註入設備和 CMP 研磨設備等， 後道設備包括測試機、 探針臺和分選機等。據SEMI， 一條半導體產線中， 半導體設備投資占比高達 80%， 廠房和其他支出僅占 20%。而在前道制造設備中， 投資占比前三分別為光刻機、 刻蝕機和 PVD 設備， 占比分別為 30%、20%和 15%， 其後分別為 CVD、 量測設備、 離子註入機、 CMP 和擴散/氧化設備。

23932955359f7a78461d948a0b3cf293圖表 12：晶圓廠資本支出占比情況圖表 13：前道設備中設備投資占比

從行業競爭格局看，全球半導體設備的市場集中度極高， 單一設備的主要參與廠商一般不超過 5 傢， 美、 日、 歐技術保持領先， 代表性廠商包括應用材料（美國） 、 阿斯麥（荷蘭） 、 泛林半導體（美國） 和東京電子（日本） 等。據 CINNO Research 數據顯示， 2022年全球上市公司半導體設備業務 top10 營收合計達 1,030 億美元，同比增長 6.1%， 且均來自美國、 日本與荷蘭。從營收金額來看， 前四大設備商的半導體業務 2022 全年的營收均已超過 160 億美元。

圖表 14：2022 年全球上市公司半導體設備業務營收 top10

中國大陸是全球最大的半導體設備銷售市場，設備采購需求旺盛。

圖表 15：中國大陸是全球最大的半導體設備銷售市場（2022年）

半導體材料 (附加）：

半導體材料細分領域眾多， 各子行業之間差距較大。半導體材料行業位於半導體產業鏈上遊， 是半導體產業鏈中細分領域最多的環節， 細分子行業多達上百個。按大類劃分，半導體材料主要包括晶圓制造材料和半導體封裝材料， 其中晶圓制造材料包括矽片、 光掩模、 光刻膠、 電子特氣、 靶材、 CMP 拋光材料（拋光液和拋光墊） 等， 封裝材料則包括封裝基板、 引線框架、 鍵合線和封裝樹脂等。根據國際半導體產業協會（SEMI） 數據，2020 年全球晶圓制造材料價值占比前五分別為：矽片（35%）、電子特氣（13%）、光掩模（ 12%） 、 光刻膠輔助材料（ 8%） 和濕電子化學品（6%）， 封裝材料市場規模前五則分別為：封裝基板（48%）、引線框架（15%）、鍵合線（15%）、 封裝樹脂（10%） 和陶瓷封裝（6%） 。由於半導體材料子行業眾多， 且各細分領域之間差距較大， 因此各子行業龍頭各不相同。

圖表 16：2020 年晶圓制造材料市場占比圖表 17：2019 年封裝材料市場占比

半導體核心材料技術壁壘極高， 中國絕大部分產品自給率較低，市場被美國、日本、歐洲、韓國和中國臺灣地區的海外廠商所壟斷。以占比最大的晶圓制造材料——半導體矽片為例，前五大廠商份額占比超過 95%，其中 top3 日本信越化學、 SUMCO 和臺灣環球晶圓合計占據全球 74%份額（2020年數據，SEMI），而在格局相對分散的封裝基板領域， 前七大廠商占比也接近 70%， 主要被臺灣、日本和韓國廠商占據。中國半導體材料企業僅在部分領域已實現自產自銷， 在靶材、 電子特氣、CMP 拋光材料等細分產品已經取得較大突破， 部分產品技術標準達到國際一流水平，本土產線已實現大批量供貨。

圖表 18：2020 年矽片領域競爭格局圖表 19：2020 年封裝基板競爭格局

全球半導體產業區域轉移歷程：

圖表 20：全球半導體產業區域轉移歷程

附上學習資料來源：

一文看懂半導體產業鏈