2023年半导体未来十大产业趋势预测

　　（报告出品方/作者：浙商证券，陈杭、安子超）预测一： 成熟工艺将成为国内晶圆厂扩产主力军
　　TrendForce集邦咨询显示，2021年晶圆代工厂中，成熟制程仍占据76%的市场份额。2022年全球晶圆代工厂年增产能约14%， 其中十二英寸新增产能当中约有65%为成熟制程（28nm及以上）。以全球视角来看，成熟工艺仍是主流：
　　1、全球视角：世界三大晶圆代工巨头（台积电、联电、格芯），成熟工艺约占总产能的74%。
　　① 台积电：成熟工艺约占产能的64%，占销售额的34%。预计台积电产能为120万片/月（12英寸），16nm/7nm/5nm的 产能约为13.7/17.8/12.0万片，先进制程产能约为43.5万片/月，占比36%。到2025年其成熟和专业节点的产能将扩大50%。 ② 联电：放弃先进制程，专注成熟工艺。联电在2018年宣布不再投资12nm以下的先进制程，自此专注在成熟工艺扩大市 场。目前联电产能为40万片/月（12英寸），全部集中在成熟工艺。此外，公司于21年投入约36亿美元扩大28nm芯片产能。 ③ 格芯：成熟工艺产能约占83%，退出10nm以下先进制程。格芯于2018年宣布退出10nm及以下的先进制程的研发，目前 拥有的先进制程为12nm。预计目前格芯产能约为20万片/月（12英寸），拥有先进制程的纽约fab8约占17%。
　　2、目前国内晶圆厂扩产聚焦在成熟工艺，需求大、供给足、成本性价比高。
　　① 需求：成熟制程能覆盖除智能手机以外的绝大多数应用场景，更是电动汽车、智能家电的芯片主力军。 ② 供给：在光刻机方面，美国芯片法案对中国芯片制造的重点在刚需高端EUV光刻机的先进制程，即14nm及以下的fab、 18nm的DRAM、128层的NAND。而目前成熟制程应用的DUV光刻机由日本、欧洲掌握，美国的影响力有限。 其他设备方面，北方华创、中微、盛美、拓荆、华海清科、芯源微、万业、精测等国内半导体设备厂商的产品满足成熟工艺 的标准，产品管线覆盖除光刻机外的所有领域，产品性能得到持续验证，半导体设备国产化率不断提升。 ③ 成本/工艺：随着先进制程不断演进，制造工艺的研发和生产成本逐代上涨，高涨的技术难度和成本高筑进入壁垒。预测二： 全球半导体产业政策进入密集区
　　中国在全球半导体产业中仍为＂追赶者＂姿态，根据SIA，2021年半导体行业格局（按产值）为美国（46%）、韩国（21%）、 日本（9%）、欧洲（9%）、中国台湾（8%）、中国大陆（7%）。随着半导体行业走向成熟以及竞争环节产生剧变，全球半导 体产业政策也进入密集区，政策主要围绕＂强化自身供应链＂和＂加强研发力度＂两条主线：
　　1、美国（＂芯片法案＂，2022年8月）：维持技术优势，吸引全球芯片制造龙头在美建厂
　　具体政策：未来五年向半导体行业提供约527亿美元的资金支持，并为企业提供价值240亿美元的投资税抵免；提供约2000亿 美元的科研经费支持。此外，美国加入＂中国护栏＂条款，禁止获得联邦资金的公司在中国大幅增产先进制程芯片。
　　2、欧洲（＂芯片法案＂，2022年2月）：加紧先进技术突破，抢占全球市场份额。
　　具体政策：向半导体行业投入超过430亿欧元公共和私有资金。其中，110亿欧元将用于加强现有研究、开发和创新。从长期 目标来看，在2030年将欧洲半导体市场份额从2021年的9%提升至20%。
　　3、日本（＂半导体援助法＂，2022年3月）：财政预算加码，设备补助提升。
　　具体政策：只要申请企业提出的生产计划符合＂持续生产10年以上＂、＂供需紧绷时能增产应对＂等条件，最高将可获得设 备费用＂半额＂的补助金。此外，日本2021财年预算修正案显示，约在半导体行业投入7740亿日元（约合人民币423亿元）。预测三： Chiplet将成为跨越制程鸿沟的主线技术
　　Chiplet将满足特定功能的裸芯片通过Die-to-Die内部互联技术，实现多个模块芯片与底层基础芯片的系统封装，实现一种新形 势的IP复用。Chiplet不仅是延续后摩尔时代的关键，也是国内布局先进制程的解决方案之一，将成为未来行业发展的主线：
　　1、Chiplet是延续后摩尔时代，解决产业发展难题的关键所在
　　Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率：在高性能计算、AI等方面的巨大运算需求，使得整个芯片晶体管数量暴涨，芯片的面 积也不断增大，固有不良率带来的损失增大。而Chiplet可以切割成独立小芯片，有效改善良率，降低不良率带来的成本增长。
　　2、Chiplet是国内突破技术封锁，布局先进制程的重要方案
　　按性能分，芯片分为三种：
　　【能用】芯片：135-28nm，对应3G手机、家电、消费电子产业
　　【够用】芯片：14-7nm含chiplet，对应4G手机、L2辅助驾驶、普通座舱
　　【好用】芯片：7-2nm的尖端工艺，对应5G手机、L5无人驾驶、高级座舱预测四：FD-SOI将为国内开启先进制程大门提供可能
　　随着5G通信、智能驾驶、人工智能等潮流兴起，SOI技术凭借高性能、低功效的优势，带动SOI硅片需求量大幅增加。基于SOI 材料的FD-SOI是先进工艺（28nm以下）两大技术路线之一，也是国内突破先进工艺的方案之一：
　　1、基于SOI的两大技术路线：RF-SOI技术用于5G射频芯片，FD-SOI开启28nm以下先进制程
　　RF-SOI（射频绝缘体上硅）：相较于传统的GaAs和SOS技术，不仅成本更低、集成度更高，还发挥了SOI材料结构的优势， 所实现的器件具有高品质、低损耗、低噪声等射频性能，主要用于制造智能手机和无线通信设备上的射频前端芯片。 FD-SOI：FinFET和FD-SOI是发展先进工艺（28nm以下）的两大解决方案。FinFET技术路线的先进工艺带来了工艺复杂、 工序繁多、良率下降等问题，使得在28 nm以下制程的每门成本不降反升。FD-SOI技术路线逐渐得到业界关注。 理论上，利用DUV光刻机制造的FD-SOI产品，可以达到与采用EUV光刻机制造的FinFET产品相当的性能。
　　2、材料：核心技术由法国Soitec掌握，中国大陆加快追赶步伐
　　国外：300mm的SOI硅片核心技术由法国Soitec掌握，日本信越化学、SUMCO、中国台湾环球晶圆等少数企业具备生产能力。 国内：沪硅产业旗下子公司获得Soitec技术授权，公司于2022年2月完成50亿定增，其中20亿元投入高端硅基材料研发。项 目完成后，沪硅产业将建立300mm高端硅基材料的供应能力，并完成40万片/年的产能建设，加快在SOI领域的追赶步伐。预测五：RISC-V将引领国产CPU IP突破指令集封锁
　　RISC-V开放的定位是国产芯片实现全产业链自主可控的必要基础，条件约束和技术优势两方面因素决定了RISC-V与中国半导 体产业双向选择。从技术架构、软硬件生态到量产应用，我国RISC-V产业正加速迈向成熟。随着2023年正式步入高性能计算场 景，基于RISC-V开发的CPU IP将成为2023年国产IP主线。
　　RISC-V可以满足国产CPU架构自主可控需求。不同于x86、ARM等国外商业公司垄断的私有指令集架构，RISC-V最大的特 点是开放标准化，是CPU技术变革的一次绝佳机遇，能够很好的调节软件普适生态和CPU国产自主可控的双重需求。RISCV生态体系也因此正在全球范围内快速崛起，成为半导体产业及物联网、边缘计算等新兴应用领域的重要创新焦点。
　　RISC-V全球化立场鲜明。2019年，RISC-V基金会因为担忧美国的贸易法规而搬到了瑞士，并更名为RISC-V International， 进而该开源社区的代码上传下载可不受美国出口管制。目前RISC-V基金会的22个主要成员中有12个来自中国，占比超过 50%。其中包括华为公司、阿里巴巴集团、中科院计算所等知名企事业单位。预测六： 反全球化持续，中国半导体内循环开启
　　2022年美国通过《美国芯片与科学法案》，其中针对半导体行业，计划五年内投入527亿美元的政府补贴。此外，加入＂中国护 栏＂条款，禁止获得联邦资金的公司在中国大幅增产先进制程芯片。这标志着半导体行业将由全球化大分工，转向反全球化：
　　1、1990-2009：美国半导体内循环（一家独大）
　　2010年之前，以AMD、IBM、德州仪器、Intel、镁光为首的半导体巨头以IDM模式占据了全球领导地位，此时的美国基本上 是超级内循环模式，在全球科技版图中占据主导地位。
　　2、2010-2017：全球半导体外循环（全球化蜜月期）
　　2010 年后，AMD、IBM 相继剥离晶圆厂独立成格罗方德。美国在 fab 领域和 IDM（CPU、DRAM）的竞争优势逐步向亚洲转移， 苹果主导的全球大分工模式开始。预测七：终端厂商及设计公司向产业链前端渗透
　　半导体产业链三种权利：设计权（决定创新和供给）+代工权（决定安全和产能）+设备权（决定产业链安全和工艺底层突破）。 我们认为，芯片产业全球化分工使设计与制造环节分离，存在供应链的地理分割，加剧了受外部因素影响而供需失衡的风险， 因此企业向产业链前端渗透、实现自主可控已是大势所趋。
　　1、对于终端厂商来说，芯片领域将成为新的主战场，着力于掌握芯片设计权甚至代工权是终端企业未来发展方向。
　　目前部分下游软硬件公司逐步开启芯片自研模式。①智能手机：小米、OPPO、vivo等芯片研发主要聚焦于影像、蓝牙、电池 管理等细分领域；②智能汽车：以特斯拉为先锋，传统车企以及造车新势力如通用、比亚迪、蔚来等也先后进军芯片自研；③ 互联网：亚马逊、微软、谷歌、阿里等通过推出定制化的自研芯片，驱动云计算服务的创新迭代。参考全球智能手机巨头的发 展历程，随着产品同质化加剧，芯片区别的重要性日益突显，成功的头部手机厂商均拥有较强的芯片设计研发水平，如苹果的 A系列芯片、三星的猎户座芯片以及华为的麒麟系列芯片，验证了掌握核心造芯技术对于终端厂商的重要性。
　　2、对于IC设计公司来说，自建晶圆厂、在成熟工艺节点掌握独立代工权、将芯片设计和生产制造环节集于一体，将成为趋势。
　　当前，缺乏代工权已经成为制约中国半导体设计公司发展的关键因素。①产能不足：设计公司晶圆制造是芯片产业链的重要环 节，在当前全球晶圆产能紧缺、终端消费需求复苏的大背景之下，中国大陆芯片仍有较大供需缺口，晶圆代工厂产能无法匹配 设计公司不断提升的技术水平。②利润承压：晶圆短缺导致代工厂涨价，增加IC设计公司成本。预测八：智能座舱将成为电车智能化主战场
　　电车智能化进程可分为智能座舱和智能驾驶两条线。
　　1、智能座舱：经历三段式发展，未来3-5年将成为电车智能化主战场。
　　1.0阶段（1980s-2011）：以1986年第七代别克Riviera标配9英寸触摸屏为起点，历史上第一辆搭载触屏技术的汽车诞生， 开启座舱智能化进程。2.0阶段（2012-2021）：特斯拉Model S创新性地采用大尺寸车载显示屏，取消绝大部分机械按键， 标志着智能座舱进入电子化时代。3.0阶段（2022-2027）：理想L9开创智能化交互模式，采用五块大屏，即HUD+安全驾驶 交互屏+中控屏+副驾屏+后舱娱乐屏，并且拥有6音区、3D ToF传感器及21个扬声器等，实现三维交互，此后智能座舱发展 聚焦于人机交互的智能体验。
　　2、智能驾驶：目前发展受限，时机尚未成熟，2025后有望突破约束得以发展。
　　短期内，智能驾驶无法成为智能电车发展重点的主要原因：①缺少芯片代工：虽然我国有先进制程的设计能力和封测能力， 但先进制程的生产制造水平落后，缺少掌握先进工艺的芯片代工厂，高性能芯片供给受约束。②缺少算法算力：尽管以地平 线、海思为代表的国产芯片厂商具备大算力优势，但整体来看，仍难以满足由传感器数量提升带来的爆发式增长的算力需求。 ③缺少法律法规：当前我国自动驾驶相关法律法规尚不完善，其商业化应用将面临法律挑战。预测九：芯片去库存继续推进，周期拐点已至
　　在我们的半导体研究框架中，短期看库存周期，中期看创新周期，长期看国产替代。
　　典型的库存周期可分为四个阶段：①主动去库存（量价齐跌）：晶圆厂产能供过于求，全行业芯片库存达到高点，以手机和 家电为代表的下游需求紧缩，于是降价以去库存，消费芯片呈现出量价齐跌状态。②被动去库存（量跌价平/升）：随需求复 苏，库存继续减少，价格保持，随后逐步涨至正常利润线水平。③主动补库存（量价齐升）：需求增加的速度高于供给增长， 库存持续下行，库存去完后供需平衡，厂商扩大供给，进入补库存阶段，量价齐升，处于盈利最佳状态。④被动补库存（量 升价平/跌）：需求相对平稳，而厂商为了应付未来可能的需求，继续增加产量，存在供给惯性，导致供给侧产能过剩。预测十： 国产化5.0推进，建立中国半导体生态系统
　　通过梳理国内半导体行业国产替代的发展脉络，可以分为五个阶段，2023年国产化将从4.0向5.0推进：
　　1、国产化1.0（芯片设计）：2019年以信创软件（操作系统）和芯片设计（数字芯片、模拟芯片）几大类为主
　　2019年5月，限制华为终端的上游芯片供应，目的是卡住芯片下游成品，直接刺激了对国产模拟芯片、国产射频芯片、国产 存储芯片、国产CMOS芯片的倾斜采购，这是第一步。
　　2、国产化2.0 （晶圆制造）：2020年以晶圆代工和周边产业链，主要以中芯国际、封测链、设备链为主
　　2020年9月，限制海思设计的上游晶圆代工链，目的是卡住芯片中游代工。由于全球晶圆厂都严重依赖美国的半导体设备 （PVD、刻蚀机、离子注入机等），海思只能转移到备胎代工链，直接带动了中芯国际等国产晶圆厂和封测厂的加速发展。
　　3、国产化3.0（设备材料） ：2021年以晶圆厂上游的半导体设备和材料链为主，比如前道核心设备和黄光区芯片材料
　　2020年12月，中芯国际进入实体名单，限制的是芯片上游半导体供应链，本质是卡住芯片上游设备。想要实现供应链安全， 必须做到对半导体设备和半导体材料的逐步突破，由于DUV不受美国管辖，此阶段的关键是针对刻蚀等美系技术的替代。
　　4、国产化4.0（设备零部件、EDA/IP、材料上游） ：2022年以零部件和EDA为主，进入到国产链条的深水区，最底层的替代
　　2022年8月，美国发布芯片法案，对国内先进制程的发展进行封锁。想要实现产业自主可控，必须进入国产链条的深水区，实 现从根技术到叶技术的全方位覆盖。因此，底层的半导体设备逐渐实现1-10的放量，芯片材料逐渐实现0-1的突破，EDA/IP登 陆资本市场，成为全新品类，最底层的设备零部件也将迎来历史性发展。
　　5、国产化5.0（中国半导体生态系统）：2023年以后，将以建立产业链各环节强供需联系、打通内循环为主要替代目标
　　我国半导体产业全而不强，半导体产业链的几乎每一个环节都有中国企业，但是整体处于落后位置。由于产业链上下游的中 国企业缺乏深度联系，单个企业的进步很容易受美国制裁影响。因此，培育良好的产业生态，实现全自主制造，打通内循环， 依托国内的市场优势，实现半导体产业链的不断升级，将成为国内半导体行业国产化5.0的重要目标。报告节选：
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　　精选报告来源：【未来智库】。「链接」