一、集成电路市场规模
就我国集成电路产量而言，中国集成电路半导体产业凭借着巨大的市场需求、丰富的人口红利、稳定的经济增长及有利的产业政策环境等众多优势条件实现了快速发展，根据数据，我国集成电路产量从2012年的779.6亿块增长至2021年3594.3亿块，整体表现为快速增长趋势，其中2021年产量增速为近十年最高。
2012-2021年中国集成电路产量及增长率
资料来源：国家统计局，华经产业研究院整理
就我国集成电路销售额走势而言，随着下游消费电子和汽车电子等行业需求持续增长，加之在我国相关政策推动下，我国集成电路销售额自2012年起逐年增长，截止2021年我国集成电路销售额达10458.3亿元，同比2020年增长18.2%。
2012-2021年中国集成电路销售额及增长率
资料来源：中国半导体行业协会，华经产业研究院整理
二、集成电路省市分布
就我国集成电路区域分布情况而言，我国集成电路产量相对集中，主要分布在江苏、甘肃、广东和上海等经济相对发达城市。根据统计局数据显示，2021年我国江苏省集成电路产量最高，达1186.14亿块，占比总体产量近三成。
就集中程度来看，前三省份产量占比全国产体集成电路产量的65.9%，前五省份占比全国产量的82.4%，前十省份占比全国产量的96.42%，主要原因是集成电路属于高新技术产业，且配套材料和设备企业众多，企业相对集中可较低成本，同时由于下游主要应用于消费电子等，沿海城市经济更为发达低需求更高。
2021年中国集成电路主要省份产量分布情况
资料来源：国家统计局，华经产业研究院整理
三、集成电路市场结构
就集成电路市场结构而言，集成电路可划分为芯片设计、制造和封装测试，其中设备材料与制造和封装测试联系最为紧密，对应分为前道设备和后道设备，晶圆材料和封装材料。设备材料在高端领域处于美欧日垄断状态，“卡脖子”问题突出，是当前及未来国产化重点突破的领域。整体而言，政策推动下，我国集成电路发展重心逐步由封装测试转向芯片设计，设计占比从2011年占比30.1%到2021年占比43.21%，制造占比也有小幅度回升，封装测试占比下降至26.42%。
2011-2021年中国集成电路市场结构变动情况
资料来源：中国半导体行业协会，华经产业研究院整理
四、集成电路进出口
集成电路进出口状况而言，我国集成电路出口量约是进口量的一半的左右，随着集成电路整体需求持续增长，进出口皆处于增长趋势，总体比值变化幅度较小，反而整体净进口量处于稳步增长态势，根据数据，2021年我国集成电路进出口量分别为6354.8亿块和3107亿块，净进口超3240亿块，以此来看，集成电路国产化势在必行且目前仍有较长的路要走。
2013-2021年中国集成电路进出口数量情况
资料来源：海关总署，华经产业研究院整理
从进出口金额来看，2021年中国集成电路出口金额累计为1537.9亿美元，同比2020年增长31.90%。2021年全年中国集成电路进口金额累计为4325.54亿美元，同比2020年增长23.59%。从均价变动来看，随着国内国产化水平提升，进口均价和出口均价价差逐步减少。
2015-2021年中国集成电路进出口均价走势
资料来源：海关总署，华经产业研究院整理
五、集成电路细分产业发展现状
1、集成电路产业链
集成电路产业链可以大致分为IC设计、IC制造、IC封测三个主要环节。集成电路生产流程是以电路设计为开端，集成电路设计公司根据客户需求设计出集成电路图，然后委托芯片制造厂根据设计的电路进行晶圆加工，再委托封装厂进行集成电路封装、测试，最后销售给电子整机产品生产企业。
集成电路产业链简图
资料来源：公开资料整理
半导体行业的生产模式分为IDM和Fabless +Foundry，IDM集IC设计、制造与封装测试为一体,属于重资产模式，对于企业的资金要求极高，Fabless +Foundry模式将晶圆制造生产部分委任给Foundry可降低Fabless设计的准入门槛，降低资金投入，有助于企业技术快速突破。
晶圆代工产业链
资料来源：公开资料整理
2、集成电路设计
集成电路设计业务环节总体可分为前端设计和后端设计两部分。前端设计是指在设计师拿到具体需求之后，首先根据具体需求定义相关的功能模块与规格，从架构层面上设计能满足特定需求的功能，之后实现相应的设计；逻辑综合后就进入后端，这一阶段主要是将更高层级的描述转化为门级网表，之后再进行DFT测试并进行物理层面的设计，在工艺、功耗等环节签核完毕之后，EDA的设计工作基本已经完成，可以进入具体的封装与测试阶段。
资料来源：芯华章，华经产业研究院整理
中国拥有全球规模最大、增速最快的集成电路市场，在全球集成电路及EDA行业发展持续向好大背景下，我国EDA行业也迎来了爆发期，2020年全年行业总销售额约为66.2亿元，同比增长19.9%，实现连续增长。其中，我国自主EDA工具企业在本土市场营业收入约为7.6亿元，同比增幅65.2%。
2018-2020年中国EDA市场规模及增长率
资料来源：公开资料整理
随着我国集成电路行业的高速发展，收获了众多资本的青睐，越来越多的企业进军该行业。2011-2021年我国集成电路设计行业企业数量增长迅猛，从534家快速上升至2810家。值得注意的是，虽然整体企业热度持续上升，但尖端技术仍未突破背景下，市场竞争加剧或将带动国产化突围可能性增加。
2011-2021年中国集成电路设计行业企业数量变动
资料来源：ICCAD，华经产业研究院整理
EDA是芯片设计与生产的核心，目前国内中国EDA市场增速高于全球，国产化率极低。就竞争格局而言，2020年Synopsys，Cadence和Siemens EDA为我国前三大EDA供应商，合计营收市场份额占比为77.70%，国产厂商占比不到15%，其中华大九天为国内EDA龙头。
2020年中国EDA营收市场份额占比情况
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2023-2028年中国集成电路行业市场深度分析及投资战略研究报告》
3、集成电路制造
对单晶裸片进行初步加工得到晶圆，接下来将光罩上的电路图刻蚀到晶圆上，主要工序皆由晶圆代工厂完成。主要包括扩散、薄膜生长、光刻、刻蚀、离子注入、抛光等工序，对应设备主要有扩散炉、氧化炉、CVD/PVD设备、清洗设备、光刻机、刻蚀系统、离子注入机、抛光机等。作为半导体生产流程的直接生产，晶圆加工步骤众多，设备要求极高，虽然国内具备完整生产能力，受限于高端设备和技术封锁，高端产品仍未突破，其中光刻、离子注入和抛光（抛光垫）等工艺设备国内尚未突破。
晶圆厂半导体制造流程及相关半导体设备示意图
资料来源：《半导体制造技术》，华经产业研究院整理
根据摩尔定律，约18月集成电路晶体管数量将增加一倍，技术持续发展下集成电路线宽不断缩小，集成电路的设备投资呈指数级上升趋势。根据IBS统计，5nm产线的设备投资高达数百亿美元，是16/14nm产线投资的两倍以上，是28nm的四倍左右。目前三星已正式宣布3nm工艺量产，台积电预计2022年下半年呈现量产，随着技术持续靠近硅基物理极限，未来技术方向或是“双层堆叠”等。
全球不同制程晶圆每5万片产能设备投资额走势图
资料来源：中芯国际招股书，华经产业研究院整理
早期我国纯晶圆代工占比全球市场份额达10%以上，随着国内技术停滞叠加全球晶圆制程技术难度持续加深，2007-2014年我国纯晶圆代工市场份额持续下降，随着国内中芯国际和联电企业技术相继突破28制程，整体市场份额趋向稳定，近年来下游需求推动国内纯晶圆代工产能稳步上升，但受限于尖端代工技术差距，同时中芯国际被美国列入实体名单，国内尖端晶圆代工差距中短期内增长有限。
2002-2021年中国纯晶圆代工市场份额占比走势图
资料来源：IC Insights，华经产业研究院整理
技术持续发展背景下，晶圆制程持续发展，截止2022年7月底三星已宣布量产3nm工艺，国内晶圆产业起步较晚，受限于设备及材料等相关因素影响叠加技术封锁，我国晶圆代工目前仍仅可量产14nm制程晶圆，相较国际先进水平相差较大。
2015-2022年全球主要晶圆代工企业制程量产进度
资料来源：公开资料整理
在尖端制程领域，技术持续迭代后，逐步形成台积电(Foundry模式)和三星（IDM模式）垄断技术情况，根据2021年台积电数据显示，其5nm制程份额占比其产品19%，国内而言，中美贸易持续紧张下国产企业中芯国际虽有竞争先进制程的需求，但受限于美国实体名单，无法获取EUV光刻机，先进制程无法突破，虽然目前凭借成熟制程需求持续扩张占比全球第五，但先进制程仍是中国芯片崛起的关键。
2020-2021年台积电晶圆产品线宽结构占比
资料来源：公开资料整理
目前中国大陆上集成电路晶圆代工企业中，中芯国际和华虹半导体产品最为目前中芯国际技术产品包括0.35微米到14纳米不同技术节点的晶圆代工产品，实际生产应用上受限于良品等多因素，14nm和28nm制程占比15.1%左右，同时虽然中芯国际具备14nm量产水平，但高端材料及设备严重依赖进口，如光刻机等严重依赖阿斯麦DUV,完全国产化任重道远；华虹半导体整体发展较晚，目前产品中最先进制程55/65nm占比9.7%，差距较大。
2021年中芯国际晶圆制程结构占比
资料来源：企业公报，华经产业研究院整理
2021年华虹半导体晶圆制程结构占比
资料来源：企业公报，华经产业研究院整理
4、集成电路封测
随着晶圆制程缩小至物理极限，行业开始着眼封测环节，采用倒装，3D封装，系统级封装等先进封装方式提升芯片性能，未来封测行业产业链含金量或提升，先进封装技术成为主要推力。半导体封测处于半导体制造产业链下游，目前国内龙头半导体封测公司发展势头迅猛，业务覆盖广泛，产品竞争力持续上升，封装和测试工厂主要建立在中国大陆和中国台湾地区，其他一些新封测工厂设施基地大多设置在东南亚等人力成本较低区域。产业链横向对比看封测为我国在半导体行业中全球市场份额较高。
集成电路封测流程
资料来源：公开资料整理
在IC封装测试过程中，主要工艺包括背面减薄、晶圆切割、贴片、引线贴合、模塑、切筋/成型和终测七个主要工艺。这些主要工艺又可细分为具体工艺，不同具体工艺都需要不同的半导体设备以满足IC封装测试中不同的需求。相比于IC制造，IC封测工艺相对简单，对工艺环境、设备等的要求远低于IC制造。产业链横向对比看封测为我国在半导体行业中全球市场份额较高。
封测工序主要设备
资料来源：公开资料整理
国内封测产业已进入世界第一梯队。封测的技术含量相对较低，国内企业最早以此为切入点进入集成电路产业，近年来，国内封测企业通过外延式扩张获得了良好的产业竞争力，技术实力和销售规模已进入世界第一梯队。在芯片制造产能向大陆转移的大趋势下大陆封测企业近水楼台，抢占了中国台湾、美国、日韩封测企业的份额。数据显示。2021年我国集成电路封测市场占比26%，市场规模约为2763亿元，同比2020年增长10.08%。
2015-2021年中国集成电路封测销售额及增长率
资料来源：中国半导体行业协会，华经产业研究院整理
六、中国集成电路发展趋势
1、技术要求持续提高
在一颗芯片上集成的晶体管的数量，越来越多，从20世纪60年代至今，从1个晶体管增加到100亿以上。电路集成度越高，挑战半导体制造工艺的能力，在可接受的成本条件下改善工艺技术，以生产高级程度的大规模集成电路芯片。为达到此目标，半导体产业已变成高度标准化的，大多数制造商使用相似的制造工艺和设备。开发市场成功的关键是公司在合适的时间推出合适的产品的能力。关键尺寸从1988年的1um，减小到2022年的3nm，减少了99.7%。从此角度看，集成电路制造的难度在逐渐提升，难度提升的加速度也在变大。
集成电路晶体管个数发展趋势
资料来源：公开资料整理
2、产业量价齐升，高端需求扩张
5G、人工智能、物联网、云计算、智能汽车等新兴领域的蓬勃发展，为集成电路的需求带来增量空间。先进制程芯片制造对工艺精度提出了更高的要求，需要采取多重图形工艺，同样的芯片产量所需求的材料和生产流程步骤远远大于过去的成熟制程，由于技术难度与复杂度增加，集成电路单价进一步升高。
不同于一般消费级应用，车规芯片上车认证难度大、认证流程长。芯片进入车辆领域，必须抗干扰能力强，适应高温、潮湿、振动和电磁辐射等各种复杂工作环境。
车规级芯片要求和标准较高
资料来源：公开资料整理
3、国产集成电路全产业链同步升级
2022年8月3日，美国白宫在一份声明中表示，美国总统拜登8月9日正式签署《芯片与科学法案》，直接补贴和激励美国的半导体产业，在总统正式签署后，这项法案即可立法。主要内容为补贴总价值约867亿美元用于吸引半导体产业，并预计未来拨款2000亿美元，同时禁止接受联邦奖励资金的企业，在那些对美国国家安全构成威胁的特定国家扩建或新建某些先进半导体的新产能。从目的来看，美国一边试图通过投资补贴吸引半导体企业在美国本土设厂，同时又试图通过限制补贴资格来阻止半导体企业在中国增产。
从过往制裁来看，美国设立“实体名单”将我国集成电路设计及制造领域两大龙头隔绝全球市场，而集成电路产业整体越发全球化，国产设备及材料仍无法满足高端芯片设计及制造，导致两大龙头虽有技术却无法生产或扩产，限制了我国先进制程的突破。中短期来看，中美关系改善可能性较低，高端集成电路突破将受制于美国影响，产业升级需求越发强烈的国内整体经济环境背景下，高端集成电路全产业链国产化是集成电路领域突破的唯一方式。
资料来源：公开资料整理
华经产业研究院通过对中国集成电路行业海量数据的搜集、整理、加工，全面剖析行业总体市场容量、竞争格局、市场供需现状及行业重点企业的产销运营分析，并根据行业发展轨迹及影响因素，对行业未来的发展趋势进行预测。帮助企业了解行业当前发展动向，把握市场机会，做出正确投资决策。更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2023-2028年中国集成电路行业市场发展监测及投资前景展望报告》。
