2023年半導體未來十大產業(yè)趨勢預測
（報告出品方/作者：浙商證券，陳杭、安子超）
預測一： 成熟工藝將成為國內晶圓廠擴產主力軍
TrendForce集邦咨詢顯示，2021年晶圓代工廠中，成熟制程仍占據76%的市場份額。2022年全球晶圓代工廠年增產能約14%， 其中十二英寸新增產能當中約有65%為成熟制程（28nm及以上）。以全球視角來看，成熟工藝仍是主流：
1、全球視角：世界三大晶圓代工巨頭（臺積電、聯(lián)電、格芯），成熟工藝約占總產能的74%。
① 臺積電：成熟工藝約占產能的64%，占銷售額的34%。預計臺積電產能為120萬片/月（12英寸），16nm/7nm/5nm的 產能約為13.7/17.8/12.0萬片，先進制程產能約為43.5萬片/月，占比36%。到2025年其成熟和專業(yè)節(jié)點的產能將擴大50%。 ② 聯(lián)電：放棄先進制程，專注成熟工藝。聯(lián)電在2018年宣布不再投資12nm以下的先進制程，自此專注在成熟工藝擴大市 場。目前聯(lián)電產能為40萬片/月（12英寸），全部集中在成熟工藝。此外，公司于21年投入約36億美元擴大28nm芯片產能。 ③ 格芯：成熟工藝產能約占83%，退出10nm以下先進制程。格芯于2018年宣布退出10nm及以下的先進制程的研發(fā)，目前 擁有的先進制程為12nm。預計目前格芯產能約為20萬片/月（12英寸），擁有先進制程的紐約fab8約占17%。
2、目前國內晶圓廠擴產聚焦在成熟工藝，需求大、供給足、成本性價比高。
① 需求：成熟制程能覆蓋除智能手機以外的絕大多數應用場景，更是電動汽車、智能家電的芯片主力軍。 ② 供給：在光刻機方面，美國芯片法案對中國芯片制造的重點在剛需高端EUV光刻機的先進制程，即14nm及以下的fab、 18nm的DRAM、128層的NAND。而目前成熟制程應用的DUV光刻機由日本、歐洲掌握，美國的影響力有限。 其他設備方面，北方華創(chuàng)、中微、盛美、拓荊、華海清科、芯源微、萬業(yè)、精測等國內半導體設備廠商的產品滿足成熟工藝 的標準，產品管線覆蓋除光刻機外的所有領域，產品性能得到持續(xù)驗證，半導體設備國產化率不斷提升。 ③ 成本/工藝：隨著先進制程不斷演進，制造工藝的研發(fā)和生產成本逐代上漲，高漲的技術難度和成本高筑進入壁壘。
預測二： 全球半導體產業(yè)政策進入密集區(qū)
中國在全球半導體產業(yè)中仍為“追趕者”姿態(tài)，根據SIA，2021年半導體行業(yè)格局（按產值）為美國（46%）、韓國（21%）、 日本（9%）、歐洲（9%）、中國臺灣（8%）、中國大陸（7%）。隨著半導體行業(yè)走向成熟以及競爭環(huán)節(jié)產生劇變，全球半導 體產業(yè)政策也進入密集區(qū)，政策主要圍繞“強化自身供應鏈”和“加強研發(fā)力度”兩條主線：
1、美國（“芯片法案”，2022年8月）：維持技術優(yōu)勢，吸引全球芯片制造龍頭在美建廠
具體政策：未來五年向半導體行業(yè)提供約527億美元的資金支持，并為企業(yè)提供價值240億美元的投資稅抵免；提供約2000億 美元的科研經費支持。此外，美國加入“中國護欄”條款，禁止獲得聯(lián)邦資金的公司在中國大幅增產先進制程芯片。
2、歐洲（“芯片法案”，2022年2月）：加緊先進技術突破，搶占全球市場份額。
具體政策：向半導體行業(yè)投入超過430億歐元公共和私有資金。其中，110億歐元將用于加強現有研究、開發(fā)和創(chuàng)新。從長期 目標來看，在2030年將歐洲半導體市場份額從2021年的9%提升至20%。
3、日本（“半導體援助法”，2022年3月）：財政預算加碼，設備補助提升。
具體政策：只要申請企業(yè)提出的生產計劃符合“持續(xù)生產10年以上”、“供需緊繃時能增產應對”等條件，最高將可獲得設 備費用“半額”的補助金。此外，日本2021財年預算修正案顯示，約在半導體行業(yè)投入7740億日元（約合人民幣423億元）。
預測三： Chiplet將成為跨越制程鴻溝的主線技術
Chiplet將滿足特定功能的裸芯片通過Die-to-Die內部互聯(lián)技術，實現多個模塊芯片與底層基礎芯片的系統(tǒng)封裝，實現一種新形 勢的IP復用。Chiplet不僅是延續(xù)后摩爾時代的關鍵，也是國內布局先進制程的解決方案之一，將成為未來行業(yè)發(fā)展的主線：
1、Chiplet是延續(xù)后摩爾時代，解決產業(yè)發(fā)展難題的關鍵所在
Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率：在高性能計算、AI等方面的巨大運算需求，使得整個芯片晶體管數量暴漲，芯片的面 積也不斷增大，固有不良率帶來的損失增大。而Chiplet可以切割成獨立小芯片，有效改善良率，降低不良率帶來的成本增長。
2、Chiplet是國內突破技術封鎖，布局先進制程的重要方案
按性能分，芯片分為三種：
【能用】芯片：135-28nm，對應3G手機、家電、消費電子產業(yè)
【夠用】芯片：14-7nm含chiplet，對應4G手機、L2輔助駕駛、普通座艙
【好用】芯片：7-2nm的尖端工藝，對應5G手機、L5無人駕駛、高級座艙
預測四：FD-SOI將為國內開啟先進制程大門提供可能
隨著5G通信、智能駕駛、人工智能等潮流興起，SOI技術憑借高性能、低功效的優(yōu)勢，帶動SOI硅片需求量大幅增加?；赟OI 材料的FD-SOI是先進工藝（28nm以下）兩大技術路線之一，也是國內突破先進工藝的方案之一：
1、基于SOI的兩大技術路線：RF-SOI技術用于5G射頻芯片，FD-SOI開啟28nm以下先進制程
RF-SOI（射頻絕緣體上硅）：相較于傳統(tǒng)的GaAs和SOS技術，不僅成本更低、集成度更高，還發(fā)揮了SOI材料結構的優(yōu)勢， 所實現的器件具有高品質、低損耗、低噪聲等射頻性能，主要用于制造智能手機和無線通信設備上的射頻前端芯片。 FD-SOI：FinFET和FD-SOI是發(fā)展先進工藝（28nm以下）的兩大解決方案。FinFET技術路線的先進工藝帶來了工藝復雜、 工序繁多、良率下降等問題，使得在28 nm以下制程的每門成本不降反升。FD-SOI技術路線逐漸得到業(yè)界關注。 理論上，利用DUV光刻機制造的FD-SOI產品，可以達到與采用EUV光刻機制造的FinFET產品相當的性能。
2、材料：核心技術由法國Soitec掌握，中國大陸加快追趕步伐
國外：300mm的SOI硅片核心技術由法國Soitec掌握，日本信越化學、SUMCO、中國臺灣環(huán)球晶圓等少數企業(yè)具備生產能力。 國內：滬硅產業(yè)旗下子公司獲得Soitec技術授權，公司于2022年2月完成50億定增，其中20億元投入高端硅基材料研發(fā)。項 目完成后，滬硅產業(yè)將建立300mm高端硅基材料的供應能力，并完成40萬片/年的產能建設，加快在SOI領域的追趕步伐。
預測五：RISC-V將引領國產CPU IP突破指令集封鎖
RISC-V開放的定位是國產芯片實現全產業(yè)鏈自主可控的必要基礎，條件約束和技術優(yōu)勢兩方面因素決定了RISC-V與中國半導 體產業(yè)雙向選擇。從技術架構、軟硬件生態(tài)到量產應用，我國RISC-V產業(yè)正加速邁向成熟。隨著2023年正式步入高性能計算場 景，基于RISC-V開發(fā)的CPU IP將成為2023年國產IP主線。
RISC-V可以滿足國產CPU架構自主可控需求。不同于x86、ARM等國外商業(yè)公司壟斷的私有指令集架構，RISC-V最大的特 點是開放標準化，是CPU技術變革的一次絕佳機遇，能夠很好的調節(jié)軟件普適生態(tài)和CPU國產自主可控的雙重需求。RISCV生態(tài)體系也因此正在全球范圍內快速崛起，成為半導體產業(yè)及物聯(lián)網、邊緣計算等新興應用領域的重要創(chuàng)新焦點。
RISC-V全球化立場鮮明。2019年，RISC-V基金會因為擔憂美國的貿易法規(guī)而搬到了瑞士，并更名為RISC-V International， 進而該開源社區(qū)的代碼上傳下載可不受美國出口管制。目前RISC-V基金會的22個主要成員中有12個來自中國，占比超過 50%。其中包括華為公司、阿里巴巴集團、中科院計算所等知名企事業(yè)單位。
預測六： 反全球化持續(xù)，中國半導體內循環(huán)開啟
2022年美國通過《美國芯片與科學法案》，其中針對半導體行業(yè)，計劃五年內投入527億美元的政府補貼。此外，加入“中國護 欄”條款，禁止獲得聯(lián)邦資金的公司在中國大幅增產先進制程芯片。這標志著半導體行業(yè)將由全球化大分工，轉向反全球化：
1、1990-2009：美國半導體內循環(huán)（一家獨大）
2010年之前，以AMD、IBM、德州儀器、Intel、鎂光為首的半導體巨頭以IDM模式占據了全球領導地位，此時的美國基本上 是超級內循環(huán)模式，在全球科技版圖中占據主導地位。
2、2010-2017：全球半導體外循環(huán)（全球化蜜月期）
2010 年后，AMD、IBM 相繼剝離晶圓廠獨立成格羅方德。美國在 fab 領域和 IDM（CPU、DRAM）的競爭優(yōu)勢逐步向亞洲轉移， 蘋果主導的全球大分工模式開始。
預測七：終端廠商及設計公司向產業(yè)鏈前端滲透
半導體產業(yè)鏈三種權利：設計權（決定創(chuàng)新和供給）+代工權（決定安全和產能）+設備權（決定產業(yè)鏈安全和工藝底層突破）。 我們認為，芯片產業(yè)全球化分工使設計與制造環(huán)節(jié)分離，存在供應鏈的地理分割，加劇了受外部因素影響而供需失衡的風險， 因此企業(yè)向產業(yè)鏈前端滲透、實現自主可控已是大勢所趨。
1、對于終端廠商來說，芯片領域將成為新的主戰(zhàn)場，著力于掌握芯片設計權甚至代工權是終端企業(yè)未來發(fā)展方向。
目前部分下游軟硬件公司逐步開啟芯片自研模式。①智能手機：小米、OPPO、vivo等芯片研發(fā)主要聚焦于影像、藍牙、電池 管理等細分領域；②智能汽車：以特斯拉為先鋒，傳統(tǒng)車企以及造車新勢力如通用、比亞迪、蔚來等也先后進軍芯片自研；③ 互聯(lián)網：亞馬遜、微軟、谷歌、阿里等通過推出定制化的自研芯片，驅動云計算服務的創(chuàng)新迭代。參考全球智能手機巨頭的發(fā) 展歷程，隨著產品同質化加劇，芯片區(qū)別的重要性日益突顯，成功的頭部手機廠商均擁有較強的芯片設計研發(fā)水平，如蘋果的 A系列芯片、三星的獵戶座芯片以及華為的麒麟系列芯片，驗證了掌握核心造芯技術對于終端廠商的重要性。
2、對于IC設計公司來說，自建晶圓廠、在成熟工藝節(jié)點掌握獨立代工權、將芯片設計和生產制造環(huán)節(jié)集于一體，將成為趨勢。
當前，缺乏代工權已經成為制約中國半導體設計公司發(fā)展的關鍵因素。①產能不足：設計公司晶圓制造是芯片產業(yè)鏈的重要環(huán) 節(jié)，在當前全球晶圓產能緊缺、終端消費需求復蘇的大背景之下，中國大陸芯片仍有較大供需缺口，晶圓代工廠產能無法匹配 設計公司不斷提升的技術水平。②利潤承壓：晶圓短缺導致代工廠漲價，增加IC設計公司成本。
預測八：智能座艙將成為電車智能化主戰(zhàn)場
電車智能化進程可分為智能座艙和智能駕駛兩條線。
1、智能座艙：經歷三段式發(fā)展，未來3-5年將成為電車智能化主戰(zhàn)場。
1.0階段（1980s-2011）：以1986年第七代別克Riviera標配9英寸觸摸屏為起點，歷史上第一輛搭載觸屏技術的汽車誕生， 開啟座艙智能化進程。2.0階段（2012-2021）：特斯拉Model S創(chuàng)新性地采用大尺寸車載顯示屏，取消絕大部分機械按鍵， 標志著智能座艙進入電子化時代。3.0階段（2022-2027）：理想L9開創(chuàng)智能化交互模式，采用五塊大屏，即HUD+安全駕駛 交互屏+中控屏+副駕屏+后艙娛樂屏，并且擁有6音區(qū)、3D ToF傳感器及21個揚聲器等，實現三維交互，此后智能座艙發(fā)展 聚焦于人機交互的智能體驗。
2、智能駕駛：目前發(fā)展受限，時機尚未成熟，2025后有望突破約束得以發(fā)展。
短期內，智能駕駛無法成為智能電車發(fā)展重點的主要原因：①缺少芯片代工：雖然我國有先進制程的設計能力和封測能力， 但先進制程的生產制造水平落后，缺少掌握先進工藝的芯片代工廠，高性能芯片供給受約束。②缺少算法算力：盡管以地平 線、海思為代表的國產芯片廠商具備大算力優(yōu)勢，但整體來看，仍難以滿足由傳感器數量提升帶來的爆發(fā)式增長的算力需求。 ③缺少法律法規(guī)：當前我國自動駕駛相關法律法規(guī)尚不完善，其商業(yè)化應用將面臨法律挑戰(zhàn)。
預測九：芯片去庫存繼續(xù)推進，周期拐點已至
在我們的半導體研究框架中，短期看庫存周期，中期看創(chuàng)新周期，長期看國產替代。
典型的庫存周期可分為四個階段：①主動去庫存（量價齊跌）：晶圓廠產能供過于求，全行業(yè)芯片庫存達到高點，以手機和 家電為代表的下游需求緊縮，于是降價以去庫存，消費芯片呈現出量價齊跌狀態(tài)。②被動去庫存（量跌價平/升）：隨需求復 蘇，庫存繼續(xù)減少，價格保持，隨后逐步漲至正常利潤線水平。③主動補庫存（量價齊升）：需求增加的速度高于供給增長， 庫存持續(xù)下行，庫存去完后供需平衡，廠商擴大供給，進入補庫存階段，量價齊升，處于盈利最佳狀態(tài)。④被動補庫存（量 升價平/跌）：需求相對平穩(wěn)，而廠商為了應付未來可能的需求，繼續(xù)增加產量，存在供給慣性，導致供給側產能過剩。
預測十： 國產化5.0推進，建立中國半導體生態(tài)系統(tǒng)
通過梳理國內半導體行業(yè)國產替代的發(fā)展脈絡，可以分為五個階段，2023年國產化將從4.0向5.0推進：
1、國產化1.0（芯片設計）：2019年以信創(chuàng)軟件（操作系統(tǒng)）和芯片設計（數字芯片、模擬芯片）幾大類為主
2019年5月，限制華為終端的上游芯片供應，目的是卡住芯片下游成品，直接刺激了對國產模擬芯片、國產射頻芯片、國產 存儲芯片、國產CMOS芯片的傾斜采購，這是第一步。
2、國產化2.0 （晶圓制造）：2020年以晶圓代工和周邊產業(yè)鏈，主要以中芯國際、封測鏈、設備鏈為主
2020年9月，限制海思設計的上游晶圓代工鏈，目的是卡住芯片中游代工。由于全球晶圓廠都嚴重依賴美國的半導體設備 （PVD、刻蝕機、離子注入機等），海思只能轉移到備胎代工鏈，直接帶動了中芯國際等國產晶圓廠和封測廠的加速發(fā)展。
3、國產化3.0（設備材料） ：2021年以晶圓廠上游的半導體設備和材料鏈為主，比如前道核心設備和黃光區(qū)芯片材料
2020年12月，中芯國際進入實體名單，限制的是芯片上游半導體供應鏈，本質是卡住芯片上游設備。想要實現供應鏈安全， 必須做到對半導體設備和半導體材料的逐步突破，由于DUV不受美國管轄，此階段的關鍵是針對刻蝕等美系技術的替代。
4、國產化4.0（設備零部件、EDA/IP、材料上游） ：2022年以零部件和EDA為主，進入到國產鏈條的深水區(qū)，最底層的替代
2022年8月，美國發(fā)布芯片法案，對國內先進制程的發(fā)展進行封鎖。想要實現產業(yè)自主可控，必須進入國產鏈條的深水區(qū)，實 現從根技術到葉技術的全方位覆蓋。因此，底層的半導體設備逐漸實現1-10的放量，芯片材料逐漸實現0-1的突破，EDA/IP登 陸資本市場，成為全新品類，最底層的設備零部件也將迎來歷史性發(fā)展。
5、國產化5.0（中國半導體生態(tài)系統(tǒng)）：2023年以后，將以建立產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)強供需聯(lián)系、打通內循環(huán)為主要替代目標
我國半導體產業(yè)全而不強，半導體產業(yè)鏈的幾乎每一個環(huán)節(jié)都有中國企業(yè)，但是整體處于落后位置。由于產業(yè)鏈上下游的中 國企業(yè)缺乏深度聯(lián)系，單個企業(yè)的進步很容易受美國制裁影響。因此，培育良好的產業(yè)生態(tài)，實現全自主制造，打通內循環(huán)， 依托國內的市場優(yōu)勢，實現半導體產業(yè)鏈的不斷升級，將成為國內半導體行業(yè)國產化5.0的重要目標。
報告節(jié)選：
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