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2021年半导体行业研究报告.pdf

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2021 年半导体行业研究报告

一、以史为鉴：美日韩台产业转移，发展启示各不同

近三十多年来半导体行业竞争格局出现了显著变化。

我们统计了 ICinsights 所公布的历史半导体企业

Top10 榜单，榜单可以体现出全球半导体市场格局的更

替：美国厂商自始至终都在榜单中占有重要地位；日本厂

商在 1985 年占 10 家中的 5 家，但到 2020 年已没有

日本厂商上榜； 1985 年榜单中并没有韩国厂商出现，但

随后的三十多年间以三星为代表的韩国企业排名不断提

升；中国台湾的台积电在 2016 年-2020 年也出现在榜单

之中。

当今各国半导体产业分别在如下领域具有优势：美国

在 IC 设计、制造、设备方面具有优势。 IC 设计方面，

美国众多创新核心公司如高通、博通、英伟达、苹果等把

控了产业的顶端，同时拥有英特尔、美光科技、德州仪器、

安森美等 IDM 厂商，在设备方面拥有应用材料、拉姆研

究、科天、泰瑞达等头部厂商。韩国在制造领域具有优势，

主要体现在存储芯片、晶圆代工等方面，代表厂商有三星

电子、 SK 海力士等。中国台湾在晶圆代工、设计、封装

测试领域具有优势，代表厂商有台积电、联电、联发科、

日月光等。日本及欧洲主要在材料和设备、汽车电子领域

具有优势，代表厂商有 SUMCO 、东京电子、 ASML、瑞萨电

子、意法半导体、恩智浦等。

（一）纵观集成电路行业发展历史，全球已发生两次

大规模产业转移，给予我们不同的发展启示：

2 0 世纪 50 年代，美国为集成电路产业发源地，是

行业传统领导者。 1947 年晶体管诞生于美国， 1958 年集

成电路诞生，硅谷孵化了众多早期半导体公司。美国长期

保持领先的主要原因为：（ 1）长久的技术积累和持续的

技术研发树立壁垒；（ 2）游戏规则、框架、标准的制定

者，主导行业发展方向；（ 3）持续产业并购，巩固领先

地位。

第一次产业转移， 20 世纪 70 年代，集成电路制造

由美国向日本转移。 DRAM 存储器是日韩产业发展的重要

切入点， 20 世纪 70 年代，以英特尔为首的美国厂商是

DRAM 领域的霸主，20 世纪 80 年代日本在 DRAM 领域实

现对美国的反超，份额一度达到 80% ，实现超越的主要原

因为：（1）产官学结合的集中式技术研发；（ 2）低价质

优的市场竞争策略。但 20 世纪 90 年代起日本 DRAM 份

额一路下滑， 2000 年后份额已不足 20% ，走向衰落的主

要原因为：（ 1）日美贸易战下政府妥协签订的相关半导

体协定带来恶劣发展环境，且政府后期降低产业支持；（2）

对下游及产业模式转变缺乏敏感度，无法适应下游市场的

快速变化，错过个人电脑及互联网大发展，被韩国厂商逐

步超越。

第二次产业转移， 20 世纪 90 年代个人电脑普及，

韩国与中国台湾同时产业崛起。以 DRAM 存储器为契机，

产业转向韩国三星、海力士等厂商；晶圆代工制造则在中

国台湾兴起，台积电、联电等厂商崛起。韩国产业崛起的

主要原因为：（ 1）政府制定详尽的发展纲领并以资金支

持；（ 2）资本雄厚的财阀进行持续的逆周期投入。中国

台湾代工行业崛起的主要原因为：（ 1）抓住全球化浪潮

开辟全新代工商业模式，积极参与全球分工；（ 2）海外

人才回归带来技术能力突破。

21 世纪 10 年代开始，智能手机、移动互联网爆发，

物联网、大数据、云计算、人工智能等产业快速成长。人

口红利、终端需求正在带动半导体第三次产业转移。下面

我们将分地区探究各自集成电路产业的历史发展路径，并

总结发展规律和启示。

（二 )美国：产业发源地，标准制定者，技术领先铸

就护城河

1、美国半导体产业现状：设计、制造、设备、软件

具备领先优势

美国在数字芯片和模拟芯片设计方面领先。高端数字

芯片方面，CPU 是占主导地位的通用数字芯片，英特尔和

AMD 这两家美国公司长期垄断笔记本电脑、台式机和服务

器的 CPU 市场； GPU 长期以来一直被用于图形处理，近

些年已经成为训练人工智能算法最常用的芯片，美国垄断

了 GPU 的设计市场，英伟达和 AMD 这两家美国公司主导

着独立 GPU 市场，英特尔也在开发独立 GPU 。美国公司

几乎占领了整个 FPGA 设计市场，主要公司包括赛灵思、

Altera （英特尔收购）、 Lattice 等。

模拟芯片设计方面，美国德州仪器产品覆盖范围最

全，2019 年市场份额约 20% ，其次为美国 ADI 公司。2019

年半导体设计公司排名中，前十名有六家为美国公司，中

国大陆仅有华为海思上榜，但目前仍受美国制裁。

半导体制造方面，美国具有一流梯队领先优势。英特

尔的 10nm 节点芯片规格可与台积电的 7nm 节点芯片竞

争；Global Foundries 作为晶圆代工厂，具备 12nm 特

征尺寸先进节点；德州仪器、 ADI、美光等公司以 IDM 模

式为主，具备领先的模拟芯片、存储芯片制造能力。

半导体设备方面，美国厂商具备传统优势。应用材料

在薄膜沉积、刻蚀、离子注入具备领先地位；泛林在薄

膜沉积、刻蚀领域具备领先地位；科天在检测、量测设备

处于领导地位。

EDA 工具以及核心 IP 仍然由美国占主导地位。在芯

片 EDA 设计工具方面，美国 Cadence 和 Synopsys 占有

重要行业地位，自 1991 年开始美国 Cadence 已连续在

国际 EDA 市场中销售业绩稳居第一（中美贸易争端中

Cadence 曾停止对中兴的服务）。此外，专注于核心嵌入

式处理器 IP 的 ARM 公司（总部位于英国而被日本软银

拥有），目前正在出售给美国英伟达（进程中）， ARM 架

构的 CPU 内核是世界上大多数智能手机处理器的基础，

该交易若通过监管机构审查，将扩大美国在核心 IP 领域

的领先优势。

2、美国半导体产业是如何发展的：从实验室和硅谷

风险投资到全球产业巨头

2 0 世纪 40 至 50 年代半导体从实验室走出，产业

发源于美国。 1947 年美国贝尔实验室的肖克利等人发明

了世界上第一个点接触型晶体管； 1952 年德州仪器涉足

半导体业务； 1955 年硅谷成立第一家半导体公司肖克利

实验室， 1957 年肖克利实验室出走的八位核心成员建立

了仙童半导体（ Fairchild ）；仙童半导体为硅谷奠定了

行业基础和风险投资的创业模式，后续多家知名半导体公

司均从仙童半导体走出。

20 世纪 60 年代，英特尔、 AMD 等公司成立，硅谷

风险投资的创业模式兴起。 1959 年集成电路发明， 1968

年来自仙童半导体的罗伯特· 诺伊斯、高登·摩尔、安迪·葛

洛夫共同创立了英特尔公司， 1969 年来自仙童半导体的

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