特别声明

《证券期货投资者适当性管理办法》于2017年7月1日 起正式实施，市场有风险，投资需谨慎。

内容摘自：《策略专题：从全球产业链角度，看中国半导体芯片产业国产化投资框架和机遇》

发布时间：2022/11/22

证券分析师：曲一平

证书编号：S1160522060001

联系人：陈然

联系人：夏嘉鑫

联系人：刘琦

核心观点

🔸人类社会进入第四次工业革命以来，工业和生活中的信息量呈指数型递增，如人工智能应用程序的训练数据正在爆炸式增长，半导体芯片计算力将成为21世纪大国博弈的核心技术基础。

🔸俄乌冲突爆发后，半导体领域AMD、INTEL、台积电相继宣布对俄断供。2022年10月7日美国商务部工业和安全局限制中国购买和制造高端芯片的能力。这一系列海外事件的冲击，给我国未来芯片国产化带来长期需求增长。

🔸10nm以下晶圆制造能力成为高端逻辑芯片护城河，其中中国台湾占据92%，韩国占据其余8%。中国需要在10nm以下先进制程进行技术突破，才能打造整个半导体产业进步的核心支柱。

🔸芯片设计环节面临海外垄断依然是未来最需要突破的短板方向。根据 Frost&Sullivan、Mercury Research等统计数据，国内EDA和IP自给率分别约为10%和5%。个人电脑和服务器的CPU国产化率低于1%，高性能逻辑芯片短板制约严重。FPGA和DSP芯片国产率低于5%，智能终端基带芯片持续被海外压制，国产化率低于10%。存储设备中的DRAM和NAND国产化率仅约1%和2%。

🔸半导体设备国产化率大致分为三个梯队有望阶梯提升：根据中商产业研究院数据，第一梯队大部分实现国产化，主要为去胶设备，国产化率在50%以上；第二个梯队技术上已取得突破国产化率快速增长，主要包括单品炉、清洗设备、刻蚀设备、PVD/CVD设备、氧化扩散设备、CMP设备、分选机等，国产化率在10-20%左右的水平；第三梯队尚未打破行业壁垒，主要包括光刻设备、离子注入设备、量测设备、涂胶显影设备等，国产化率大多在个位数水平。

🔸中国半导体材料的整体国产化率仍较低，中高端领域受限于技术卡脖子：综合头豹研究院、前瞻产业研究院及公司公告数据，硅片、电子气体引线框架等国产化率突破30%，湿电子化学品、CMP、靶材等突破20%，而光刻胶、掩模版、封装基板等领域不足10%。

🔸2022年地缘政治冲突升级叠加全球加息，带来全球半导体产业的调整已至末段。中国半导体行业估值已经回调至2019年初，长期投资价值已经凸显，深入布局半导体芯片产业链恰逢其时。

风险提示

🔸俄乌冲突加剧超预期风险：俄乌冲突全面扩大化可能会导致半导体产业链断裂和贸易中断；

🔸美国对华半导体政策加剧风险：美国对华半导体政策如果进一步升级，可能使中国长期在14nm以下制程开发受到瓶颈；

🔸台海局势升级对于晶圆制造冲击风险：台海局势升级可能使得台积电产能进一步迁移至美国；

🔸全球半导体技术突破不及预期风险：半导体3nm以下技术难以突破也带来产业发展放缓风险。

正文部分

1. 全球半导体复盘和中国芯片国产化需求

1.1 总论--中国芯片历史和未来

人类社会进入第四次工业革命以来，工业和生活中的信息量呈指数型递增，如人工智能应用程序的训练数据正在爆炸式增长，半导体芯片计算力将成为21世纪大国博弈的核心技术基础。对于中国芯片产业，首先对全球半导体产业进行复盘，阐述了中国半导体芯片产业国产化替代核心方向。在产业链角度，将会从半导体芯片设计、半导体设备、半导体材料、半导体制造、半导体封测等几个方向进行产业逻辑和核心参与企业的梳理。

1.2 全球半导体业发展回顾

1.2.1 40-60年代建立理论和制造基础

1947年12月，人类历史上的第一个半导体点接触式晶体管才诞生于美国贝尔实验室，开创了人类的硅文明时代。1958年9月12日，基尔比研制出世界上第一块集成电路。1958年美国政府设立了晶体管电路小型化基金，以便适应美国为赶超前苏联发射的第一颗人造卫星的需要。罗伯特•诺伊斯在基尔比的基础上发明了可商业生产的集成电路，使半导体产业由“发明时代”进入了“商用时代”。1959年，Jean Hoerni发明了平面工艺，一种叫做光学蚀刻的处理方法。1964年美国仙童半导体公司研制出第一个单片集成运算放大器μA702。1960年贝尔实验室发明的产品金氧半场效晶体管 MOSFET。1966年，来自IBM公司的Robert H. Dennard发明了DRAM动态随机存取存储器。这一系列发明搭建了集成电路核心理论和应用基础。

1.2.2 1970-2000年代全面爆发应用

在商业化结合时代，芯片的终端应用得到了突飞猛进的扩展：1971年，Intel 4004微处理器是世界上第一款商用计算机微处理器，片内集成了2250个晶体管，晶体管之间的距离是10微米，能够处理4bit的数据，每秒运算6万次，运行的频率为108KHz，1986年英特尔推出386系列处理器，又相继推出486，奔腾系列中央处理器，推动个人电脑时代来临。首款 FPGA即赛灵思 XC2064在1984年被发明，包含64 个逻辑模块，每个模块含有两个 3 输入查找表 (LUT)和一个寄存器。随后FPGA 越来越多地开始进入打造整合系统模块：高速收发器、存储器、DSP 处理单元和完整处理器。

1985年，Acorn的团队开发出了样本“ARM1”。到1980年代晚期，苹果电脑开始与艾康电脑合作开发新版的Arm核心。1996深蓝计算机是由IBM开发的象棋电脑，历史上第一个成功在标准国际象棋比赛中打败卫冕世界冠军的计算机系统。深蓝计算机是采用混合决策的方法，将通用超级计算机处理器与象棋加速器芯片相结合，成为AI芯片方向的鼻祖。

1.2.3 21世纪至今的全球半导体格局：分工与协作

目前全球半导体产业链已经形成以欧美为主设计链条，美日欧领先的制造设备供应，材料端以美日韩为核心供应商，最终在中国台湾和中国大陆进行铸造。而在最终商品消费链条中，中国承载了核心制造的角色。

半导体公司有四种类型，根据集成水平和商业模式分为：集成设备制造商（IDM）、无晶圆厂设计公司（Fabless）、晶圆制造厂和外包组装和测试公司（OSATs）。根据BCG和SIA联合报告，目前IDM约占全球半导体销售额的70%。而Fabless所占的半导体总销售额近30%。

Fabless 指的只从事芯片设计与销售，不从事生产的公司，这样的企业被称为“无厂化企业”，手机厂商中的华为、苹果和小米，再如高通和联发科均是此类。IDM 就是指既能够自行设计、也能够自行生产的芯片厂商，例如三星和英特尔。

在芯片大爆发时代全球芯片制造呈现不同线程并存的格局：根据BCG和SIA联合报告，10nm以下占比仅有2%，尤其是用于最先进的逻辑芯片（如Intel和AMD的CPU）已经进入5nm“领先节点”，并且即将在3nm形成大规模量产。而应用于分立器件、光电、传感器领域，即使是180nm的传统工艺（生产占比19%）仍然可以满足。存储芯片制程则主要在10-22nm和28-45nm区域。从未来长期角度，能够掌控10nm以下先进制程工艺的国家将获得核心竞争力。

1.2.4 回顾70-90年代日、韩、中国台湾半导体发展史

集成电路产品，从发展至今六十余年，主要集中在美国、欧洲、日本、韩国和中国台湾。其中日本、韩国、中国台湾，在20世纪70～80年代迅速超过中国大陆，这一时期值得再次回顾。

从1971年Intel推出DRAM动态存储器，标志着大规模集成电路诞生开始，此后30余年是全球大规模集成电路产业化的黄金时期，技术、资本、市场、人才各要素充分发育，最终形成了今日的世界芯片格局。1976至1979年间，日本政府主导了著名的超大规模集成电路计划，日立、三菱、富士通、东芝、NEC五家公司成立VLSL技术研究组合，集中优势人才协作攻关，打破企业技术壁垒——这场以赶超美国为目标运动成效惊人，取得了千余件专利，日本集成电路技术水平大幅提升，为80年代日本存储芯片超越美国奠下基础。

1986年，遭遇日本集成电路的围堵后，美国政府亲自迎战，发布《危机中的战略工业》报告，让日本相继签下一系列限制其集成电路发展的条例，还成立国家半导体咨询委员会，专门给美国半导体企业提供各种支持。

同一年，韩国政府联合三星、LG、现代和韩国6所大学，将4MB动态存储芯片作为国家重点项目研发，3年投入1.1亿美元，政府主动承担57%的经费，此举为90年代韩国存储芯片超越日本奠下基础。1987年，台积电成立。中国台湾当局政府成立专项开发基金，出资1亿美元占股48.3%，政要人物甚至亲自下场为台积电募集资金。此外还给予场地、税收等各种优惠，一度出现台积电税后利润反高于税前利润的奇观。

在全球产业链的融汇中，企业发展出自主创新的核心技术能力，在政府的统筹布局下，进行持续稳定且有建设性的资本投入；在与技术发源地美国的激烈角逐中，才能孵化并成长起来具有竞争力的企业；在官产研学一体的磨合中，最终催生出技术和管理的领军人物和成熟团队。

1.3 摩尔定律的瓶颈与突破

1.3.1 摩尔定律的诞生

摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈，其核心内容为：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。

假如AI算力约每3.4个月翻倍，算力需求增长速率将达到10倍/年增长，据调查机构IBS估算，16纳米制程开发费用达1亿美元，10纳米为1.74亿美元，目前主流7纳米要超过3亿美元，5纳米则约4.36亿美元，3纳米更升至6.5亿美元以上。

通用计算的总能源消耗继续呈指数增长，大约每 3 年翻一番，而世界能源生产仅呈线性增长，每年增长约2%。1个ZIPS代表每秒进行10的21次方次计算指令的话，全球计算量预计在2050年达到1000ZIPS。面对着未来三十年1000倍的计算力增长，需求正在超过摩尔定律能力范畴。

随着设备缩放接近基本物理极限，摩尔定律速率目前正在放缓。如果计算能量的指数增长不加以控制，市场动态将限制计算能力的增长，这将导致能量曲线变平（上图中的“市场动态限制”情景）。当前的 CPU 计算曲线由幂公式描述指数以 p~⅔ 为界，已经呈现增速大幅递减，如果未来科技可以将公式中的指数增加30%，则计算效率和能耗将提高100万倍。

1.3.2 摩尔定律破局方式:FinFET或GAA

为了延续摩尔定律，在3nm节点上三星电子采用GAA（GateAllAround）晶体管架构，台积电继续沿用鳍式场效电晶体（Fin－FET）架构。三星电子表示首次采用GAA技术，选择了一种使用通道更宽的纳米片（Nanosheet）的方式，相比通道较窄的纳米线（Nanowire）方式来说，可实现更高性能和更高能效。台积电则强调，3nm继续使用FinFET晶体管是综合考虑，能提供给客户最成熟的技术、最好的效能及最佳的成本。台积电的3nm相比上一代的5nm工艺，在逻辑密度上提升了1.7倍，性能提升了11%，同等性能下功耗可降低25-30%。

还有尚在研发中的光子芯片，是光电子器件的核心组成部分，从性能而言，光子芯片的计算速度较电子芯片快约1000倍，且功耗更低。从材料而言，InP、GaAS等二代化合物半导体是光子芯片更为常用的材料，侧重点在于外延设计与制备环节，而非光刻环节。

1.4 中国半导体过往发展全面回顾

1.4.1 中国半导体产业开拓篇：1956-1978曾居于世界第一阵营

这一时期国家主导的各大研究所推动我国半导体业发展居于第一阵营。1956年是中国现代科学技术发展史上具有里程碑意义的一年，党中央发出了“向科学进军”的伟大号召。1957年，北京电子管厂通过还原氧化锗拉出锗单晶，相继研制出锗点接触二极管和三极管（即晶体管）。1959年9月，天津市“601试验所”成功拉出中国首颗硅单晶；1962年，天津拉制出国内首颗砷化镓单晶（GaAs）；1966年底，在工厂范围内上海元件五厂鉴定了TTL电路产品，研制成功标志着中国已经制成了小规模集成电路。

1968年，PMOS（P型金属－氧化物半导体）电路（MOSIC），随后我国相继研制成功NMOS电路。之后，又研制成CMOS电路。1975年设计出我国第一批三种类型的1K DRAM动态随机存储器，它比美国英特尔公司研制的C1103要晚五年，但是比韩国、台湾要早四五年。1976年11月，中国科学院计算所研制成功1000万次大型电子计算机。中国半导体产业发展早期，靠着一批海归精英、苏联顾问和国内技工队伍突破各项技术，在科研攻关方面并没有落下太多。

1.4.2 调整发展篇：1978-1999重新进行引进战略

80年代是我国半导体业震荡时期：1978年10月，中国科学院成立半导体研究所。742厂从东芝引进3英寸电视机集成电路生产线。1990年，国家决定实施908工程，集中投资20多亿元，目标是在无锡华晶建成一条月产1.2万片、6英寸、0.8－1.2微米的芯片生产线。这一阶段最为核心的是“909”工程项目注册资金40亿人民币，由国务院和上海市财政按6：4出资拨款。1999年，国内第一条八英寸产线在华虹NEC建成投产。

80年代中国产生了两种争论：贸工技和技工贸。1981年至1985年间，全国就有33家单位不同程度引进生产设备，累积投资13亿。然而由于引进的大部分是淘汰设备，且没有配套的技术和管理，导致最后只有少数线真正投产。

1991年首钢与日本NEC成立合资公司。中日双方加起来的入资总额不到总投资额的1/3，其他资金基本来自境内外银行贷款，背上了沉重的利息负担。当2001年的半导体危机重创NEC时，首钢日电也立刻陷入困境。2004年首钢宣布彻底退出芯片行业。

1.4.3 全面发展期：2000到2014加大国家支持

2000年，国家发布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（俗称18号文）加大对集成电路的扶持力度。当年8月中芯国际在上海浦东新区张江开始正式打桩。2002年，龙芯一号研发成功，是一颗32位元的处理器。2004年，国内部第一条12英寸生产线在中芯国际北京厂宣告投产。2006年，武汉新芯成立，2008年开始量产提供专业的300mm晶圆代工服务。

1.4.4 快速发展期：自2014年至今全力加速追赶

2014年，《国家集成电路产业发展推进纲要》正式公布，纲要设定：到2020年，16/14nm制造工艺实现规模量产。到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平。2014年10月，国家集成电路产业投资基金正式成立。该基金重点投资集成电路芯片制造业，兼顾芯片设计、封装测试、设备和材料等产业，实施市场化运作、专业化管理。2015年，长电科技收购星科金鹏。中国封测巨头进入全球前三；在同一年中芯国际28nm量产。2019年首批25家科创板企业正式上市交易。其中，半导体企业数量达6家，包括安集科技、中微公司、澜起科技、华兴源创、睿创微纳、乐鑫科技等。

国家大基金一期主要完成产业布局，二期基金将对在刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持，推动龙头企业做大最强，形成系列化、成套化装备产品；继续填补空白，加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备以及关键零部件的投资布局，保障产业链安全。

1.5 从全球视角看中国半导体产业未来国产化方向

1.5.1 全球半导体供应链结构总览

目前高度专业化的全球供应链，各地区根据其比较优势发挥不同的作用，扮演着不同的角色。美国凭借其世界级的大学、大量的工程人才和市场驱动的创新生态系统，在研发最密集的活动中处于领先地位，例如 EDA和核心IP（美国占74%）、逻辑芯片（美国占67%）和制造设备（美国占41%）；东亚在晶圆制造领域处于最前沿，这需要由政府激励措施支持的大量资本投资，以及获得强大的基础设施和熟练的劳动力；中国在材料、制造，封装测试方面处于前列地位，而在最核心的研发密集型领域占比较低。

半导体被用于所有类型的电子设备，例如移动手机有DAO（分立器件、模拟器件，及光电器件和传感器）与逻辑芯片（包括提供增强计算能力的微处理器）和存储芯片（用于在设备上存储数字内容），大约65%的全球半导体收入来自跨多个应用程序使用的通用组件。例如在PC端逻辑芯片占比达到了64%，在工业和汽车领域对DAO器件的使用达到了63%和59%的高位。

1.5.2 中国在全球供应链中仍然是不可替代的

根据波士顿咨询（BCG）统计，如果美方推动中国的完全脱钩，美国半导体企业将失去 18% 的全球份额和 37% 的收入，同时导致一万五千到四万个高技能工作岗位流失：

1、在美国本土实现半导体产品自给自足，前期投资就高达3500-4200亿美元，同时每年新增费用50-150亿美元。

2、2中国大陆要实现半导体产品自给自足，前期投资达1750-2500亿美元，同时每年新增费用100-300亿美元。

3、欧洲要实现半导体产品自给自足，前期投资达2400-3300亿美元，同时每年新增费用250-600亿美元。

如果完全独立在一个地区打造半导体产业链需要超9000-12250亿美元的投资，每年在运营成本上将会额外增加450到1250亿美元。

目前位于美国的新晶圆厂的总体拥有成本比中国大陆、日本、韩国、中国台湾等东亚地区高出约25-50%，尤其是中国大陆的晶圆制造厂在逻辑、存储、模拟制造方面仅为美国水平的63%、66%、68%价格。其中40-70%的差异直接归因于政府的激励措施，目前美国的政府激励措施仍然远低于其他地区，劳动力成本也是核心制约。因此从长期来讲，中国半导体产业链仍将在全球占据重要一环，不会被轻易完全脱钩和独立。虽然美国对中国半导体技术制裁加码，欧盟地区继续反对和中国脱钩，这为未来国际环境提供一定积极因素。

1.5.3 加强半导体研发投入的必要性

半导体的基础研究主要是半导体基础材料和化学工艺的研究，是半导体器件的设计和制造实现技术突破和商用化的源动力。一项研究成果大约需要10到15年的时间才能达到商业化阶段，例如Extreme Ultra-Violet（EUV）技术从最初的概念到进入晶圆厂实施阶段花了将近四十年。根据BCG和SIA联合报告，基础研究一般约占半导体总研发投入的15-20％。如美国多年来一直保持在16-19％的水平。

2022年美国国会众议院审议通过《2022年美国竞争法案》旨在促进美国半导体制造业的大规模投资。其中巨额投资项目包括帮助半导体行业的约520亿美元拨款和补贴，以及加强高科技产品供应链的450亿美元。

韩国未来十年拟投资约4500亿美元，并将为本土芯片产业提供约合8.83亿美元的长期贷款，其中三星将在未来十年为芯片投资约1510亿美元，三星投资约170亿美元的美国5nm芯片工厂或在今年第三季度开建。因此从长期来看，政府加强大规模研发支持和投入是基础研究突破的核心。

1.5.4 未来中国半导体国产化突破之必要性

2022年2月俄乌冲突正式爆发。美国随即伙同盟友对俄实施了严厉的经济制裁，其中就包括半导体领域AMD、INTEL、台积电相继宣布对俄断供。尤其台积电过往是俄罗斯国防工业信息安全的关键芯片——“Elbrus”处理器的代工厂。2022年10月7日，美国商务部工业和安全局（BIS）通过《联邦公报》网站正式宣布对其出口管制措施进行一系列有针对性的更新，以限制中国购买和制造某些用于军事应用的高端芯片的能力。这一系列海外事件的冲击，给我国未来芯片国产化进程带来必要性。

1.5.5 未来中国半导体国产化突破要点启示之晶圆

20世纪80年代末和90年代，中国台湾公司开创了代工模式，如今拥有全球5大晶圆制造厂中的2家，占全球总产能的20%。尤其是在10nm以下先进逻辑芯片领域，中国台湾占据92%，韩国占据其余8%。中国未来在先进制程领域尤其是10nm以下的国产化突破，将是整个半导体产业进步的核心支柱。

1.5.6 未来中国半导体国产化突破要点启示之设计

EDA和IP行业竞争格局高度集中主要由美国公司垄断，国内EDA和IP自给率分别约为10%和5%。个人电脑和服务器的CPU国产化率低于1%，高性能逻辑芯片短板制约严重。FPGA和DSP芯片国产率低于5%，智能终端基带芯片持续被海外压制，国产化率低于10%。存储设备中的DRAM和NAND国产化率仅约1%和2%。芯片设计环节依然是未来最为核心需要突破的短板方向。

1.5.7 未来中国半导体国产化突破要点启示之设备

半导体设备国产化率大致分为三个梯队。根据中商产业研究院数据，第一梯队大部分实现国产化，主要为去胶设备，国产化率在50%以上；第二个梯队技术上已取得突破，能与国外产商竞争抗衡，国产化率快速增长，主要包括单品炉、清洗设备、刻蚀设备、PVD/CVD设备、氧化扩散设备、CMP设备、分选机等，国产化率在10-20%左右的水平；第三梯队尚未打破行业壁垒，国产化处于起步阶段，主要包括光刻设备、离子注入设备、量测设备、涂胶显影设备等，国产化率大多在个位数水平。

1.5.8 未来中国半导体国产化突破要点启示之材料

目前中国半导体材料的整体国产化率仍较低，虽然中低端的自给率近年来提升明显，但在中高端领域受限于技术积累国产化进程较慢，综合头豹研究院、前瞻产业研究院及公司公告数据，硅片、电子气体引线框架等国产化率突破30%，湿电子化学品、CMP、靶材等突破20%，而光刻胶、掩模版、封装基板等领域不足10%有待持续提升。

2. 芯片设计的灵魂-EDA和IP工具

2.1 EDA全球市场回顾

EDA 是 Electronic Design Automation 的简称，即电子设计自动化。运用 EDA 技术形成的工具称为 EDA 工具。打开芯片的封装外壳，在高倍显微镜下对其表面进行观察，将会看到无数规则摆放的器件和连线，这就是芯片的版图。设计和制造这个版图的 各个环节都需要用到相应的 EDA 工具。EDA 工具是集成电路设计、制造、封装、测试等工作的必备工具，是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。在后摩尔时代， 芯粒（Chiplet）技术已成为重要的发展方向。芯粒技术将不同工艺节点和不同材质的 芯片通过先进的集成技术（如3D 集成技术）封装集成在一起，形成一个系统芯片， 实现了一种新形式的 IP复用。这一过程需要 EDA 工具提供全面支持，促进 EDA 技术应用的延伸拓展。

2.1.1 全球EDA：美国需求最大，亚太地区增长最快

受益于先进工艺的技术迭代和众多下游领域需求的强劲驱动力，全球EDA市场规模呈现稳定上升趋势。据前瞻产业研究院援引ESD Alliance数据，全球EDA市场规模从2012年的65.36亿美元持续增长至2021年的132.75亿美元，年复合增速为8.2%。目前，全球EDA需求市场主要集中在美国，2020年美国EDA市场规模约占全球的43%。亚太地区排名第二，2020年EDA市场规模约占全球的35%。

亚太地区近年来对EDA的需求呈现快速增长态势。对比其它区域/国家，亚太地区在2015-2020年EDA市场规模年复合增长最高，为11.9%。

2.1.2 全球EDA：SIP产品应用最广，IC产品需求增长最快

EDA细分产品主要包括CAE、IC、PCB/MCM、SIP和服务，根据前瞻产业研究院援引ESD Alliance数据，目前SIP的需求最大，2020年SIP市场规模占比为31.93%。但是，SIP的2015-2020年市场规模年复合增长呈现负数，其需求呈现下降趋势。而IC产品近年需求增速最快，2015-2020年IC产品市场规模年复合增长为10.27%。

2.1.3 全球EDA：三大巨头占据全球EDA 60%以上的市场

EDA行业从上个世纪八九十年代至今，全球已经形成了Synopsys、Cadence和Siemens EDA三足鼎立之势，三大巨头合计占据了全球EDA60%以上的市场份额。其中，Synopsys全球EDA市占率第一，为32.14%;Cadence和Siemens EDA分别排名第二和第三，2020市占率分别为23.4%和14%。

2.2 EDA国产化上市公司举例：华大九天、广立微

在集成电路设计环节，EDA 工具根据模拟电路和数字电路的不同特点，分为用于模拟电路设计的 EDA 工具和用于数字电路设计的 EDA 工具。目前国内概伦电子（688206.SH）、华大九天（301269.SZ）、广立微（301095.SZ）等本土EDA企业先后上市，此外还有苏州芯禾电子科技、天津蓝海微科技、北京创联智软科技、湖北九同方微电子等。

2.2.1华大九天：发力全流程EDA 工具

华大九天模拟电路设计全流程 EDA 工具系统主要客户群体为集成电路设计企业，包括从事模拟芯片设计和大规模系统级芯片设计的企业，主要用于模拟芯片和系统级芯片中模拟电路模块的设计和验证。

模拟电路的设计从原理图设计开始。原理图包含抽象化的器件符号及连线，这些符号表示晶体管、电阻、电容等。为了确保电路工作正确，设计师需要用到电路仿真工具以模拟电路的功能、性能等，设计师根据仿真的结果不断优化电路设计。上述模拟电路设计全过程的各个环节都需要使用 EDA 工具。

自设立华大九天以来一直从事 EDA 工具软件的开发、销售及相关服务，不断积累与增强自身研发技术实力，并准确把握了行业技术发展方向，已成为目前国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力最强的EDA 工具提供商。

华大九天2022年前三季度实现营业收入4.83亿元、同比增长40.04%，归母净利润1.13亿元、同比增加46.88%。2022年前三季度毛利率88.9%，比去年同期+1.75pct；2022年前三季度净利率23.37%，比去年同期+1.09pct。

2.2.2广立微：发力EDA 软件与晶圆级电性测试设备

广立微是领先的集成电路 EDA 软件与晶圆级电性测试设备供应商，公司专注于芯片成品率提升和电性测试快速监控技术，是国内外多家大型集成电路制造与设计企业的重要合作伙伴。广立微依托软件工具授权、软件技术开发和测试机及配件三大主业，提供EDA 软件、电路 IP、WAT 测试设备以及与芯片成品率提升技术相结合的全流程解决方案，在集成电路从设计到量产的整个产品周期内实现芯片性能、成品率、稳定性的提升。

广立微利用业界领先的高效测试芯片自动设计、高速电性测试和智能数据分析的全流程平台与技术方法，为 Foundry 与Fabless 厂商提供从 EDA 软件、测试芯片设计服务、电性测试设备到数据分析等一系列产品与服务，紧密联系制造端和设计端需求，保证芯片的可制造性，在提高芯片性能、成品率、稳定性的基础上，有效加快产品面市速度。

广立微先进的解决方案已成功应用于 180nm～ 3nm 工艺技术节点。通过自主研发的EDA 软件、测试设备硬件以及成品率提升技术构成的整体解决方案，得到华虹集团、三星电子、粤芯半导体、合肥晶合、长鑫存储等亚洲主要大型集成电路制造企业，。在集成电路成品率提升领域深耕多年，产品覆盖成品率提升的全流程，包括了测试芯片的自动设计软件、晶圆级WAT 高速电性测试机及测试数据自动分析软件等。由于集成电路制造工艺愈加复杂，晶圆厂对测试样本容量、测试速度及分析结果的实时反馈提出了更高的要求，这也对行业后进者形成了一定的技术壁垒。

广立微2022年前三季度实现营业收入1.76亿元、同比增长54.99%，归母净利润0.34亿元、同比增加30.6%。2022年前三季度毛利率65.64%，比去年同期-10.7pct；2022年前三季度净利率19.21%，比去年同期-3.59pct。

2.3 半导体IP工具：西方占据主导的世界

2.3.1半导体IP的介绍

IP是集成电路知识产权模块的简称，可以定义为“经过预先设计、预先验证，具有相对独立功能，可以重复使用在SoC和复杂ASIC中的电路模块”。按照其在设计流程中的位置，IP可分为三种：软核IP、固核IP和硬核IP。

2.3.2半导体IP的全球参与者格局

根据华经产业研究院援引IBS 预测数据，半导体 IP 市场将从2018 年的 46 亿美元增长至 2027 年的 101 亿美元，年均复合增长率为 9.13％。其中处理器 IP 市场预计在 2027 年达到 62.55 亿美元，2018年为 26.20 亿美元，年均复合增长率为 10.15％；数模混合IP 市场预计在 2027 年达到 13.32 亿美元，2018 年为 7.25亿美元，年均复合增长率为6.99％；射频 IP 市场预计在2027 年达到 11.24 亿美元，2018 年为 5.42 亿美元，年均复合增长率为 8.44％。

根据电子技术设计援引IPnest数据，在前十名中，ARM依然坐稳IP第一名市场占有率高达40.4%。排名第二第三的是两家EDA厂商Synopsys和Cadence。在前十名中，由中国资本控股的Imagination和芯原分别位居第四和第七（芯原已经连续3年排名第七）的位置。纵观2016-2021年IP市场的演变，看到下列主要趋势：全球IP市场增长了59.3%，前3名供应商增长不均。在此期间，排名第二的Synopsys增长140.9%和排名第三的Cadence增长了167.2%时，排名第一的ARM仅仅增长了33.7%。市场份额信息更为重要。ARM的份额从2016年的48.1%下降到2021年的40.4%，而Synopsys从13.1%上升到19.7%（或从2016年到2021年增加50%的市场份额），Cadence也从3.4%上升到5.8%。

目前包括已在科创板上市的全球第七、国内第一的芯原股份和国内AI芯片独角兽寒武纪，还有在细分领域深耕多年的本土IP厂商，包括本土RISC-V生态引领者芯来科技、提供从0.18um到5nm全套高速混合电路IP核芯动科技、拥有完全自主知识产权的CPU、DSP、GPU和AI处理器IP的华夏芯，以及提供高速接口IP的华大九天等。

根据电子技术设计援引IPnest数据，Synopsys以2021年31.2%的市场份额在IP许可收入方面位居第一，而ARM 以 25.6% 的市场份额位居第二。Alphawave创建于2017年，现在排名第四，仅次于Cadence，这显示了高性能SerDes IP对于现代以数据为中心的应用的重要性。Alphawave是PAM4 112G SerDes的领导者，可为不同代工厂如台积电、三星和英特尔-IFS等提供7nm, 5nm和3nm的产品。

2021年版税排名显示ARM以60.8%的市场份额占据主导地位，SST和Imagination Technologies (IMG)占据第2和第3名。SST受益于微控制器的好转，因为他们配备了大部分销售的微控制器产品。IMG已经能够克服苹果几年前产生的负面影响，并重新定位为现代GPU供应商，在智能手机外的各个领域，如在汽车娱乐、智能电视或平板电脑寻找成长空间。

2.3.3芯原股份：国产半导体IP领军者

芯原股份是一家依托自主半导体 IP，为客户提供平台化、全方位、一站式芯片定制服务和半导体 IP 授权服务的企业。芯原股份已拥有高清视频、高清音频及语音、车载娱乐系统处理器、视频监控、物联网连接、数据中心等多种一站式芯片定制解决方案，以及自主可控的图形处理器IP、神经网络处理器 IP、视频处理器 IP、数字信号处理器 IP 和图像信号处理器 IP 五类处理器 IP、1,400 多个数模混合IP 和射频 IP。

在先进半导体工艺节点方面，已拥有14nm/10nm/7nm FinFET 和 28nm/22nm FD-SOI 成功流片经验，已开始进行 5nm FinFET 芯片的设计研发和新一代FD-SOI 工艺节点芯片设计预研。此外，根据 IPnest 统计，芯原是2019 年中国大陆排名第一、全球排名第七的半导体 IP 授权服务提供商。

芯原股份一站式芯片定制服务是指向客户提供平台化的芯片定制方案，并可以接受委托完成从芯片设计到晶圆制造、封装和测试的全部或部分服务环节，充分利用半导体IP 资源和研发能力，满足不同客户的芯片定制需求，帮助客户降低设计风险，缩短设计周期。其中，半导体 IP 除在一站式芯片定制服务中使用外，也可以单独对外授权。一站式芯片定制服务具体可分为两个主要环节，分别为芯片设计业务和芯量产业务。

除在一站式芯片定制业务中使用自主半导体 IP 之外，芯原股份也向客户单独提供处理器 IP、数模混合 IP 和射频 IP 等半导体IP 授权业务。半导体 IP 授权业务主要是将集成电路设计时所需用到的经过验证、可重复使用且具备特定功能的模块（即半导体IP）授权给客户使用，并提供相应的配套软件。

芯原股份2022年前三季度实现营业收入18.84亿元、同比增长23.87%，归母净利润0.33亿元、同比增加250.23%。2022年前三季度毛利率40.59%，比去年同期+3.69pct；净利率1.74%，比去年同期+3.17pct。

3.IC设计：半导体芯片的顶层架构和灵魂

3.1 CPU：半导体电路的“大脑”

CPU 是计算机的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，是计算机的核心组成部件。CPU 的本质是超大规模集成电路，用于解释计算机指令和处理计算机软件中的数据，并负责控制、调配计算机的所有软硬件资源。

按照采用的指令集，CPU 可以分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两大类，其中，复杂指令集指令丰富、寻址方式灵活，以微程序控制器为核心，指令长度可变，功能强大，复杂程序执行效率高，适用于服务器、工作站和个人计算机等领域；精简指令集指令结构简单、易于设计，具有较高的执行能效比，且低功耗、小体积，更适合智能手机、平板电脑、工业控制、网络应用、消费类电子产品等领域。

CPU 的性能增长和功能增加主要依靠处理器体系结构和微结构的改进、SoC 集成创新、先进制造工艺及先进封装水平提升、面向典型行业应用的设计优化等技术手段来实现。如Intel CPU从7nm升级至4nm，很大程度上归功于EUV光刻技术的出现。但从过去十年来看，CPU对摩尔定律的突破愈发吃力，多核心成为提升性能主流路径。

如2022年的12代酷睿处理器全系采用intel 7（10nm）i9-12900K旗舰款具备8P+8E共16核心、24线程。再如AMD新一代霄龙处理器采用Zen4架构，一个有14个型号，覆盖16核心到96核心，并且全部支持DDR5内存和PCIe5.0 SSD。新的处理器性能将会是上一代的2.8倍。

如英特尔 20A 的推出了 PowerVia 和RibbonFET 这两项全新的突破性技术，PowerVia是Intel独有的、业界首个背面电能传输网络，通过消除晶圆正面供电布线需求来优化信号传输。RibbonFET是Intel对GAA晶体管的实现，它将成为公司自2011年率先推出FinFET以来的首个全新晶体管架构。该技术加快了晶体管开关速度，同时实现与多鳍结构相同的驱动电流，但占用的空间更小。

CPU市场以x86架构为主，国际芯片设计龙头企业Intel、AMD技术领先，在市场上处于主导地位。近年来x86架构约占CPU市场份额的95%，其中Intel 产品市场占有率遥遥领先，2021年Q4达到76%；AMD市场份额快速提升，2021年Q4达到18.3%，较2020年提高8.2个百分点。移动端ARM异军突起，2021年Q4市占率为5.4%。

国内海光信息、海思半导体、龙芯中科、上海兆芯、天津飞腾、成都申威等为国产处理器研发的主要企业。其中，海光信息和上海兆芯的产品主要为x86架构；海思半导体的鲲鹏处理器和天津飞腾处理器为ARM架构；龙芯中科处理器为LoongArch架构；成都申威处理器采用SW-64架构。

3.1.2移动端：鲲鹏/飞腾处理器解决“卡脖子”难题

鲲鹏CPU性能全球领先，有望带动相关产业链。鲲鹏处理器是华为自主研发的高性能数据中心处理器，包括服务器和PC机芯片。最新研制的鲲鹏920是业界首颗64核的数据中心处理器，性能比业界主流处理器高25%、内存带宽高60%；同时把CPU、桥片、网络和磁盘控制器“4合1”，是业界集成度最高的数据中心处理器。

同时，华为通过“硬件开放、软件开源、使能合作伙伴”的策略来推动计算产业更好地发展。“硬件开放”指利用自己的硬件能力，对外提供主板、SSD、网卡、RAID卡、Atlas模组和板卡，优先支持合作伙伴发展服务器和PC等计算产品；“软件开源”指开源操作系统、数据库和AI计算框架，使能伙伴发展自己品牌的产品，并为开发者提供覆盖端、边、云的全场景开发框架。

飞腾CPU具有谱系全、性能高、生态完善、自主化程度高等特点。飞腾处理器由飞腾信息技术有限公司自主研发，目前主要包括高性能服务器CPU（飞腾腾云S系列）、高效能桌面CPU（飞腾腾锐D系列）、高端嵌入式CPU（飞腾腾珑E系列）和飞腾套片四大系列。飞腾公司聚焦国家战略需求和重大项目，是国资比例最高的国产CPU企业。

截至2022年9月底，飞腾的生态伙伴数量已经突破4600家，包括集成商合作伙伴300余家、硬件合作伙伴近1000家、软件合作伙伴3400家，当前飞腾平台设备共上市2600多款，且已经和正在适配的软件和外设超过22600款，分布在操作系统、应用软件、安全、云产品、数据库、中间件等各个领域，兼容200万级移动APP应用，构建起了国内最完善、最庞大的从端到云的信息化建设全栈生态体系。

3.1.3 海光信息：兼容x86指令集，产品生态良好

海光信息主营业务是研发、设计和销售应用于服务器、工作站等计算、存储设备中的高端处理器，主要产品包括海光通用处理器(CPU)和海光协处理器(DCU)。目前海光CPU系列产品海光一号、海光二号已经实现商业化应用,海光三号处于验证阶段,海光四号处于研发阶段;海光DCU系列产品深算一号已经实现小批量生产,深算二号处于研发阶段。海光CPU系列产品兼容x86指令集以及国际上主流操作系统和应用软件，在国内广泛应用于电信、金融、互联网、教育、交通等重要行业或领域。

海光信息2022年前三季度实现营业收入38.2亿元、同比增长180.88%，归母净利润6.52亿元、同比增长424.16%。2022年前三季度毛利率54.15%，比去年同期+1.17pct；净利率24.2%，比去年同期+13.26pct。

3.1.4 龙芯中科：CPU自主引领者

龙芯中科主营业务为处理器及配套芯片的研制、销售及服务，主要产品为处理器及配套芯片产品，研制的芯片包括龙芯1号、龙芯2号、龙芯3号三大系列处理器芯片及桥片等配套芯片；同时提供基础软硬件解决方案业务服务。目前，龙芯中科基于信息系统和工控系统两条主线开展产业生态建设，面向网络安全、办公与业务信息化、工控及物联网等领域与合作伙伴保持全面的市场合作，系列产品在电子政务、能源、交通、金融、电信、教育等行业领域已获得广泛应用。

龙芯中科一直在为研发自主CPU，并打造独立自主的信息技术体系与产业生态进行技术积累。2020年推出了自主指令系统LoongArch（龙芯架构），基于LoongArch指令系统的芯片产品龙芯3A5000已于2020年年底完成流片，并于2021年5月形成销售。且龙芯中科掌握了处理器核及相关IP核设计的核心技术，所有片内关键IP源代码均为自主编写，电路图均为自主设计，在通用CPU芯片领域实现了较大创新突破

龙芯中科2022年前三季度实现营业收入4.84亿元、同比-37.55%，归母净利润0.73亿元、同比-38.6%。2020年以来销售净利率持续提升，由6.67%升至2022年前三季度的15.1%。

3.2  GPU：技术复杂，国产化道阻且长

GPU 专为并行处理而设计，可用于各种应用，包括图形和视频渲染。GPU 最初设计用于加速 3D 图形的渲染，以其在游戏中的能力而闻名，但随着时间的推移，它们变得更加灵活和可编程，从而增强了它们的能力，这使图形程序员可以使用先进的照明和阴影技术创建更有趣的视觉效果和逼真的场景，在创意制作和人工智能 (AI) 中的使用越来越受欢迎。

3.2.1 全球GPU市场寡头垄断

Intel在PC市场份额达六成，独立显卡领域NVIDIA占比八成。当前全球GPU行业呈Intel、NVIDIA和AMD三寡头格局。根据Wccf Tech援引JPR数据， 2022年Q1，在PC领域，Intel占市场份额的60%，但较上季度回落2.4个百分点；NVIDIA份额为21%，较上季度增长1.69个百分点；AMD的市场份额为19%，较上季度增长0.7个百分点。从出货量看，NVIDIA的整体出货量增长了3.2%，而AMD和英特尔的出货量分别下降了-6.2%和-1.5%。独立显卡领域，2022年一季度Intel、NVIDIA和AMD分别占市场的4%、78%、17%。

3.2.2 景嘉微：国产GPU领军企业

景嘉微电子是国内首家成功研制国产GPU芯片并实现大规模工程应用的企业，掌握了包括芯片底层逻辑/物理设计、超大规模电路集成验证、模拟接口设计、GPU驱动程序设计等关键技术，在GPU体系结构、图形绘制高效处理算法、高速浮点运算器设计、可复用模块设计、快速大容量存储器接口设计、低功耗设计等方面有深厚的技术积累，先后研制成功JM5系列、JM7系列、JM9系列等具有自主知识产权的高性能GPU芯片。景嘉微产品涵盖集成电路设计、图形图像处理、计算与存储产品、小型雷达系统、无线通信系统、电磁频谱应用系统等方向,广泛应用于有高可靠性要求的航空、航天、航海、车载等专业领域。

景嘉微2022年前三季度实现营业收入7.29亿元、同比降低10.35%，归母净利润1.73亿元、同比降低30.6%。2022年前三季度毛利率64.82%，比去年同期+1.58pct；2022年前三季度净利率23.74%，比去年同期-6.93pct。2022年前三季度景嘉微研发费用为2.15亿万元，同比增长32.72%，成功研发了JM9系列第二款图形处理芯片。

3.3 AI芯片：人工智能的算法需求的支柱

人工智能算法与应用必须以计算机硬件作为物理载体方能运转，其效果、效率与核心计算芯片的计算能力密切相关。当前以深度学习为代表的人工智能技术对于底层芯片计算能力的需求一直在飞速增长，其增速已经大幅超过了摩尔定律的速度。

例如Google于2019年提出的EfficientNet B7的深度学习模型是七年前同类模型（AlexNet）运算需求的50倍。人工智能运算常常具有大运算量、高并发度、访存频繁的特点，且不同子领域（如视觉、语音与自然语言处理）所涉及的运算模式具有高度多样性，对于芯片的微架构、指令集、制造工艺甚至配套系统软件都提出了巨大的挑战。

日前亿欧智库发布的《2022中国人工智能芯片行业研究报告》预测，到2025年，中国人工智能核心产业市场规模将达到4000亿元人民币，至2025年化增长速度31.2%，其中基础层芯片及相关技术的市场规模约1740亿元，至2025年年化增长速度42.9%。

GPU、ASIC、FGPA、类脑芯片等四类主要的人工智能芯片及系统级智能芯片在国内进展程度各有不同，用于云端的训练、推断等大算力通用芯片发展较为落后；适用于更多垂直行业的终端应用芯片如自动驾驶、智能安防、机器人等专用芯片发展较快。

泛人工智能类芯片（可用于人工智能计算任务的各类芯片的总称）领域中的主要企业分为两类：第一类是国际集成电路设计龙头企业，包括Nvidia、Intel、AMD、Qualcomm、NXP、Broadcom、Xilinx、联发科、华为海思等等，还包括主要以进行IP授权模式经营业务的ARM、Cadence和Synopsys等公司；第二类是以寒武纪、地平线机器人、Graphcore、Wave Computing等为代表的专业人工智能芯片设计公司。英伟达一家独大全球云端训练芯片市场，TPU很难撼动英伟达GPU的垄断地位，目前英伟达的GPU+CUDA计算平台是最成熟的AI训练方案，除此之外还有第三方异构计算平台OpenCL+AMD GPU以及云计算服务商自研加速芯片这两种方案。全球云端推断芯片竞争格局方面，初期推断也采用GPU进行加速，但由于应用场景的特殊性，依据具体神经网络算法优化会带来更高的效率，FPGA/ASIC的表现可能更突出。

3.3.1 寒武纪：国产AI芯片核心领军者

寒武纪主营业务是应用于各类云服务器、边缘计算设备、终端设备中人工智能核心芯片的研发、设计和销售。寒武纪凭借领先的核心技术，较早实现了多项技术的产品化，例如推出全球首款商用终端智能处理器IP产品寒武纪1A、中国首款高峰值云端智能芯片思元100等。

寒武纪终端智能处理器产品主要以 IP 授权形式应用于智能终端设备中。智能处理器 IP 系列产品，可集成于各芯片设计厂商的 SoC 芯片产品中，广泛应用于包括智能手机、智能摄像头在内的各类智能终端。

寒武纪云端智能芯片主要以实体芯片或加速卡的形式应用于各类云服务器或数据中心中。寒武纪在完成芯片设计的一系列复杂流程后，将最终的芯片版图交付给台积电进行晶圆代工，然后委托日月光或 Amkor 等厂商完成芯片的封装测试，再由电路板厂商使用芯片生产出加速卡（即包含智能芯片的电路板），最后将加速卡销售给客户。

寒武纪以自研的 Cambricon Neuware 基础系统软件平台为基础，结合客户需求搭建定制化的应用管理平台，提供系统运维、资源调度、应用管理等功能。

寒武纪2022年前三季度实现营业收入2.64亿元、同比增长18.86%，归母净利润-9.45亿元、同比降低50.09%。2022年前三季度毛利率58.16%，比去年同期+7.41pct；净利率-372.01%，比去年同期-89pct；销售、管理、研发费用率分别18.9%、106.73%、359.01%，同比-0.67pct、-8.75pct、+42.29pct，主要系公司研发投入的增长幅度大于营业收入的增长幅度所致。

3.4 存储芯片：市场规模最大的子行业

存储芯片，又称半导体存储器，是电子系统中存储和计算数据的载体，是应用面最广、市场比例最高的集成电路基础性产品之一。存储芯片利用电能方式存储信息的半导体介质设备，通过对存储介质进行电子或电荷的充放电标记不同的存储状态实现数据存储，根据断电后存储的信息是否留存，存储芯片分为易失性存储芯片RAM（断电后数据丢失）与非易失性存储芯片ROM（断电后数据不丢失）。易失性存储芯片常见的有DRAM和SRAM；非易失性存储芯片包括Flash（闪存）和ROM（只读存储器），其中闪存芯片又分NAND Flash和NOR Flash两种。NAND Flash容量大，主要用于大容量数据存储，NOR Flash则容量较小。

3.4.1 存储芯片市场规模大，集中度较高

根据佰维存储披露，2021年全球存储器的市场规模接近1600亿美元，是半导体中规模最大的子行业，占比达到29%。其中DRAM和NAND Flash存储器合计占比超过97%。DRAM细分领域，市场供应主要集中在三星、SK海力士和美光，三大厂商2020年市场占有率分别为43%、29%和23%，合计占据约95%的市场。国内DRAM晶圆厂商主要为合肥长鑫，目前尚处于起步阶段。NAND Flash细分领域，全球具备 NAND Flash 晶圆生产能力的主要有三星、铠侠、西部数据、美光、SK 海力士、英特尔等企业，2020年上述六大晶圆厂占据了99%的市场份额。国产厂商长江存储处于起步状态，正在市场份额与技术上奋起直追。

3.4.2 兆易创新：存储芯片国产化龙头

兆易创新是国内领先的无晶圆厂半导体公司,致力于开发先进的存储器技术和IC解决方案，其核心产品线为FLASH、32位通用型MCU及智能人机交互传感器芯片及整体解决方案。

兆易创新在NOR Flash领域，市场占有率全球第三、中国第一，累计出货量近190亿颗，年出货量超28亿颗；在通用型MCU领域，提供超过37个系列、450余款型号选择，累计出货量超10亿颗；在指纹芯片领域，触控芯片全球市场排名第四；指纹芯片全球市场排名第三、中国排名第二。

2022年前三季度，兆易创新实现营业收入67.69亿元、同比增长6.94%%，归母净利润20.92亿元、同比增加26.92%。2022年前三季度毛利率48.46%，比去年同期+1.88pct；净利率30.90%，比去年同期+3.44pct。 

3.4.3 东芯股份：聚焦中小容量芯片设计

东芯半导体聚焦于中小容量NAND/NOR/DRAM芯片的设计、生产和销售,是目前国内少数可以同时提供NAND/NOR/DRAM设计工艺和产品方案的存储芯片研发设计公司。能够在中小容量闪存芯片市场与全球同行业知名公司直接竞争，并有望突破海外技术垄断。

东芯股份NAND Flash已具备2xnm制程的量产能力，并拥有向1xnm制程进一步迈进的经验积累和技术储备；NOR Flash可实现48nm制程量产。东芯股份存储芯片产品具有低功耗、高可靠性等特点，目前已获得博通、联发科、紫光展锐、中兴微等多家知名平台厂商认证，并进入三星电子、海康威视、歌尔股份、传音控股等国内外知名客户的供应链体系，被广泛应用于通讯设备、安防监控、可穿戴设备、移动终端等领域。

2022年前三季度，东芯股份实现营业收入9.48亿元、同比增长20.71%，归母净利润2.71亿元、同比增加61.27%。2022年前三季度毛利率42.23%，比去年同期+3.64pct；净利率32.59%，比去年同期+9.3pct。     

3.5 模拟芯片：应用领域广泛，国产化多点开花

模拟芯片指由电阻、电容、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号（如声音、光线、温度等）的集成电路。常见的模拟集成电路通常包括各种放大器、模拟开关、接口电路、无线及射频 IC、数据转换芯片、各类电源管理及驱动芯片等。

整机厂商想要使其产品差异化，就需要更多种类模拟芯片产品的配合；同时， 在用户体验越来越受重视的今天，电子设备的功能不断升级，对模拟芯片的性能 提出了更高的要求。例如高质量音乐播放器实现多声道、立体声、3D 环绕等多 种功能需要不同类型音频放大器的支持；LED 显示及照明产业的发展则离不开 LED 驱动技术的创新来推动；此外，能效和功耗是今天电子产品设计的关键因素。

模拟芯片产品系列丰富、功能齐全，应用场景极为广泛。以微源半导体产品的主要下游应用领域为例，涵盖了智能音箱、扫地机器人、智慧安防设备等智能家居领域；行车记录仪、电子车充、车载多媒体设备等汽车电子领域；智能手表、智能手环、电子雾化器等智能便携设备领域，智能血压计、智能血氧仪等医疗健康领域；智能电视、笔记本电脑、平板电脑、电脑显示器等屏幕显示领域；智能手机及其配套的 TWS 耳机、无线路由器、光猫等无线通讯领域。

3.4.1 国内模拟芯片产业

据IC insights数据显示，2021年全球模拟芯片市场规模达到741.31亿美元，同比增长30%，其中特殊用途模拟电路占比59.79%，通用规模拟电路占比40.21%。中国是全球最主要的模拟芯片消费市场，据研究机构弗若斯特沙利文测算，2021年中国模拟芯片市场规模2731.4亿元，占全球市场比例过半。

模拟集成电路行业起步于欧美等发达国家，多年的积累和发展使得境外厂商在技术积累、客户资源、品牌效应等方面形成了较大的领先优势。目前，模拟集成电路市场依然由境外企业主导，2021全球模拟芯片排名前十的企业为德州仪器、亚诺德（ADI）、思佳讯（Skyworks）、英飞凌、意法半导体（ST）、威讯（Qorvo）、恩智浦（NPX）、安森美、微芯等国际芯片供应商，合计占比达到68.2%，较2020年提高1.3个百分点。

国内模拟芯片产商在各细分领域多点开花。如圣邦股份以电源管理芯片为主，LD0低压差稳压芯片技术先进；希荻微专注消费电子和汽车电子领域，超级快充芯片市占率较高；艾为电子信号链占比较大，主营音频功放芯片，产品广泛用于手机、平板、智能音箱等领域。

3.4.2 圣邦股份：专注模拟芯片

圣邦股份专注于高性能、高品质模拟集成电路的研发和销售，其产品覆盖信号链和电源管理两大领域,拥有16系列千余款型号,包括运算放大器、比较器、音/视频放大器、模数/数模转换器、模拟开关、电平转换及接口电路等，广泛应用于通讯设备、消费类电子、工业控制、医疗仪器和汽车电子等领域,以及物联网、新能源和人工智能等新兴市场。

圣邦股份核心技术以及自主研发的多款产品已处于先进水平，如静态电流300nA 的微功耗运算放大器、工作电流 300nA 的超低功耗比较器等产品。产品普遍具有功耗低、抗干扰能力强、抗静电能力强、可靠性高、采用小型绿色环保封装等优点，工作温度范围一般达到工业级（-40℃~ 85℃），部分达到汽车级（-40℃~125℃）。

圣邦股份2022年前三季度实现营业收入24.12亿元、同比增长57.12%，归母净利润7.51亿元、同比增长66.4%。2022年前三季度毛利率60.06%，比去年同期+5.32pct；2022年前三季度净利率30.74%，比去年同期+1.71pct。

4.半导体设备：半导体制造的“锻铁炉”

4.1 半导体设备是半导体芯片制造和现代电子信息产业的基石

设备在半导体产业中不可或缺，从硅圆片制成半导体器件，需要数百个工艺，整个制造过程主要分为氧化/退火、光刻、刻蚀、离子注入/扩散、薄膜沉积、清洗、抛光、检测等步骤，最终目的是“在硅圆片上制作出IC电路”。半导体设备属于半导体产业链的上游核心环节之一，主要有设备包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机、探针台等。设备在半导体晶圆制造中扮演关键角色，如形成各种薄膜材料的“成膜工艺”，高度依赖薄膜沉积设备；在薄膜上形成图案并刻蚀，加工成确定形状的“光刻工艺”，则需要用到光刻机、刻蚀机等高精尖设备；在硅中掺杂微量导电性杂质的 “杂质掺杂工艺”需要离子注入设备完成。

半导体产业的发展衍生出巨大的设备需求市场。当前半导体产品的加工面积成倍缩小，复杂程度与日俱增，生产半导体产品所需的制造设备需要综合运用光学、物理、化学等科学技术，具有技术壁垒高、制造难度大及研发投入高等特点。因此，半导体设备价值普遍较高，根据中微公司公告，一条制造先进半导体产品的生产线投资中设备价值约占总投资规模的75%以上。

   根据半导体行业内“一代设备，一代工艺，一代产品”的经验，半导体产品制造要超前电子系统开发新一代工艺，而半导体设备要超前半导体产品制造开发新一代产品，按摩尔定律经验，单位平方英寸上晶体管的数目每隔18-24个月就将翻一番，相应的半导体设备精度也水涨船高，如2020年8月，台积电的5纳米产品已经进入批量生产阶段，3纳米产品在2021年面世，并于2022年进入大批量生产；2022年7月，三星首批3nm Gate-All-Around芯片正式出货。半导体产品的精细化，对半导体设备的要求水涨船高，因此半导体设备更新换代频繁。

4.1.1 半导体设备技术壁垒带来高集中度

全球半导体设备市场目前主要由国外厂商主导，行业呈现高度垄断的竞争格局。根据statista数据，应用材料（Applied Materials）、阿斯麦（ASML）、东京电子（Tokyo Electron）、泛林半导体(Lam Research)、科磊半导体(KLA)公司市占率长期处于较高水平，2020年这五家半导体公司合计市占率超过60%。

在细分领域，半导体设备高集中度特征更为明显。在技术壁垒最高的光刻机领域，阿斯麦、尼康、佳能三家公司几乎占据全部光刻机市场，其中阿斯麦占比近八成，且在高端光刻机方面处于垄断地位；刻蚀机、清洗设备、离子注入设备等领域，Top3企业的市占率超过90%；其他细分领域Top3市占率也在70%以上。

4.1.2 国内半导体设备多点开花，国产化方兴未艾

在半导体晶圆制造过程中占投资构成最重要的三类设备，即光刻、刻蚀及薄膜沉积设备中，上海微电子代表我国光刻机发展的最高水平，目前最高可实现90nm制程，但距国外光刻机巨头ASML仍有一定差距。刻蚀机是我国最具优势的半导体设备领域，中微公司和北方华创部分技术已达到国际一流水平。在薄膜沉积设备领域，国际上AMAT 独占鳌头，国内三家龙头厂商拓荆科技、北方华创和中微公司尚不存在直接竞争，共同受益国产化率提升。

在其他领域，屹唐半导体为去胶设备全球龙头；盛美单片在清洗设备领域，华海清科在CMP设备领域打破国际垄断；在涂胶显影设备，热处理设备，离子注入机设备领域逐步实现国产替代。

4.1.3 半导体市场扩产叠加国产化率提升，国内设备行业规模加速扩张

全球半导体设备市场稳步增长。根据国际半导体产业协会SEMI测算，2021年全球半导体设备总销售额达到1026亿美元，相较于2020年的712亿美元，同比增长了44%；其中，晶圆制造设备875亿美元，占比71.4%。SEMI预计2022年、2023年全球半导体设备市场将扩大至117.6、120.8亿美元，同比增长14.6%、2.8%；其中晶圆制造设备增长至1009.9、1042.7亿美元，同比增长15.4%、3.2%。

晶圆加工设备中，光刻机、刻蚀机及薄膜沉积设备占据主要市场份额。2021年全球晶圆厂设备支出为900亿美元，预计在2022年将达到990亿美元。其中，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备占比分别达到24%、20%、20%，是设备支出主要发力点。

中国是全球半导体设备主要增长极。SEMI数据显示，2021年中国半导体设备销售额达到296.2亿美元，相较于2020年的187.2亿美元，同比增长了58%。占全球半导体市场的比重由2020年的26上升至2021年的29%。

4.2 光刻机：皇冠上的明珠，各国尖端技术的结晶

光刻机的作用在于把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上，是制造芯片的核心装备，决定整个半导体生产工艺水平高低。光刻机主要由照明系统、Stage系统、镜头组、搬送系统、Alignment系统等构成，其主要性能指标有：基片尺寸范围、分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。

4.2.1 光刻技术壁垒极高

光刻系统是芯片制造过程的核心。微芯片是通过在硅晶片上逐层构建复杂的晶体管图案制成的,光刻系统本质上是一种投影系统，光线通过将要打印的图案的蓝图（称为“掩模”或“标线”）进行投射。通过在光中编码的图案，系统的光学器件会缩小并将图案聚焦到光敏硅晶片上。图案打印完成后，系统会稍微移动晶圆，并在晶圆上制作另一个副本。

4.2.1 光刻技术演变：从UV到EUV

从1984年，电子巨头飞利浦和芯片机器制造商 Advanced Semiconductor Materials International（ASMI）成立了一家新公司ASML，为不断增长的半导体市场开发光刻系统。同年ASML推出了第一个系统PAS2000步进器。1986年，PAS2500步进机被推向市场，采用了新的对齐技术。在1991年推出突破性平台PAS5500，并凭借其行业领先的生产力和分辨率吸引了ASML实现盈利所需的主要客户。2000年代，TWINSCAN和沉浸式技术为未来发展铺平道路。2010年，ASML首次发售概念性的EUV光刻系统NXW3100，从而开启EUV光刻系统的新时代。

DUV深紫外线（Deep Ultraviolet Lithography）技术由日本和荷兰独立发展，覆盖7nm及以上制程需求。DUV和EUV最大的区别在光源方案。EUV的光源波长为13.5nm，但最先进DUV的光源波只有193nm，较长的波长使DUV无法实现更高的分辨率，因此DUV只能用于制造7nm及以上制程的芯片。鉴于DUV涵盖了大部分数字芯片和几乎所有的模拟芯片。所以，完全掌握DUV技术就能在各类芯片领域有所建树。然而，随着先进制程向5nm及以下先进制程进化，EUV成为了刚需。

EUV极深紫外线（Extreme Ultraviolet Lithography）被美国从资本和技术层面全面掌控，是未来光刻技术和先进制程的核心。为了追求芯片更快的处理速度和更优的能效，需要缩短晶体管内部导电沟道的长度，而光刻设备的分辨率决定了IC的最小线宽。因此，光刻机的升级就势必要往最小分辨率水平发展。光刻机演进过程是随着光源改进和工艺创新而不断发展的。EUV作为5nm及更先进制程芯片的刚需，覆盖了手机SoC、CPU、GPU、1y工艺DRAM等多种数字芯片。

4.2.3 光刻机设备市场规模2027年有望达到19亿美元，ASML垄断高端市场

汽车、数据中心等领域高精度芯片需求激增，或将推动光刻机资本支出的增加。根据研究机构Yole数据，2020年全球光刻机市场规模约13亿美元，预计2027年规模将达到19亿美元，2020-2027年平均复合增长率约5%。ASML2021年报指出，预计到2025年全球高端、低端光刻机需求分别将达到452、313台，主要用于汽车、数据中心、工业和消费电子等领域，客户强劲的资本支出增长预计将继续，转化为预期的光刻机资本支出复合增长率为13.8%（2017-2025）。

从全球竞争来看，ASML、尼康（Nikon）、佳能（Canon）优势明显，根据智研咨询数据，2020年ASML、Nikon和Canon分别占据全球光刻机市场84%、7%、5%，合计市场份额约96%。而ASML更是垄断最高端的极紫外（EUV）光刻机市场，2020年全球共出货31台EUV，均为ASML生产。

4.2.4 上海微电子：国内光刻机星星之火

国内光刻机产业起步较晚，与海外具体差距明显。1977年，清华大学精密仪器系、中科院光电所、中国电子科技集团公司第四十五研究所（简称中电科45所）等先后投入研制光刻机。我国也时隔近十年，研制出了具有一定代表意义的光刻机——接触式光刻机GK-3型半自动光刻机。

02专项和863计划加速国产替代。2001年，国务院正式批准在“十五”期间继续实施国家高技术研究发展计划（863计划），2002年，光刻机攻关项目（分辨率为100nm 的193nmArF准分子激光器步进扫描投影光刻机的攻关项目）被列入“863 重大科技攻关计划”，由科技部和上海市共同推动成立的上海微电子装备有限公司（下简称“SMEE”）成为攻关该项目的主体承担企业，与此同时，中电科45所原分布式投影光刻机研发团队整体迁至上海参与其中。

上海微电子是国内技术最领先的光刻设备厂商，主要致力于半导体装备、泛半导体装备、高端智能装备的开发、设计、制造、销售及技术服务。公司设备广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD面板、MEMS、LED、Power Devices等制造领域。当前逐步从低端切入各个细分市场，现已成为封测龙头企业的重要供应商，同时旗下LED/MEMS/功率器件光刻机性能指标领先，国内LED光刻机市占率第一。上海微电子最先进的SSX600系列步进扫描投影光刻机，可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产，可满足IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求。

4.3 刻蚀机：技术弯道超车重要突破口

刻蚀是半导体制造工艺及微纳米制造工艺中的一个重要环节，是利用化学或物理的方法有选择性地从硅片表面去除不需要材料的工艺过程, 刻蚀机的发展对 IC 产业的推进具有重要意义。

刻蚀系统由传输模块（Transfer Module）、金属刻蚀工艺模块（Metal Etch Process Module）、去胶模块（Strip Process Module）、冷却模块（Cooling station）、电源柜（Remote AC Power Rack）和控制柜（Control Rack）等组成，其中金属刻蚀工艺模块用于进行金属刻蚀工艺，去胶模块用于去除金属刻蚀后的残余光刻胶和残余腐蚀性气体，冷却模块用于为晶圆降温，传输模块用于把硅片安全而准确地传送到指定工位，电源柜用于为系统提供电源，控制柜用于协调调度各个模块的运转。

随着国际上高端量产芯片从 14 纳米到 10 纳米阶段向 7 纳米、5 纳米甚至更小的方向发展，当前市场普遍使用的沉浸式光刻机受光波长的限制，关键尺寸无法满足要求，必须采用多重模板工艺，利用刻蚀工艺实现更小的尺寸，使得刻蚀技术及相关设备的重要性进一步提升。

4.3.1 干法刻蚀为当前主流，其中以等离子体干法80刻蚀为主导

刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀，湿法刻蚀各向异性较差，侧壁容易产生横向刻蚀造成刻蚀偏差，通常用于工艺尺寸较大的应用，或用于干法刻蚀后清洗残留物等。为解决湿法刻蚀存在的问题，研究人员推出干法刻蚀，通过在放置线圈的真空室和反应腔室内产生交变磁场，可实现对等离子体能量和离子密度的独立控制，等离子体在磁场作用下冲撞硅片，达到高速低损伤、各向异性的刻蚀目的。其优点是：各向异性好，可控性、重复性、灵活性好，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高，易实现自动化，缺点是：成本高，设备复杂。

目前干法刻蚀占比超过90%，常见的干法刻蚀设备有 ICP（Inductively Coupled Plasma）刻蚀机、CCP（Capacitive coupled plasma）刻蚀机。

4.3.2  NAND闪存已进入3D时代，刻蚀工艺精益求精

芯片线宽的缩小及新制造工艺的采用（如多重模板工艺），对刻蚀技术的精确度和重复性要求更高，其中20纳米工艺需要的刻蚀步骤约为50次，而10纳米工艺和7纳米工艺所需刻蚀步骤则超过100次。刻蚀技术需要在各向异性、选择比、深宽比、均匀性、刻蚀速率、刻蚀偏差、残留物、等离子体引起的敏感器件损伤、颗粒沾污等指标上满足更高的要求，刻蚀设备随之更新进步。

当前集成电路2D存储器件的线宽已接近物理极限，64 层 3D NAND 闪存已进入大生产，96 层和 128 层闪存正处于研发中。3D NAND 层数的增加要求刻蚀技术实现更高的深宽比。刻蚀要在氧化硅和氮化硅一对的叠层结构上，加工 40：1 到 60：1的极深孔或极深的沟槽。

4.3.3 刻蚀机市场规模稳步增长，海外巨头处于垄断地位

2022年全球刻蚀设备市场规模有望突破180亿美元，介质刻蚀比重低于金属刻蚀。根据Gartner数据，2020年介质刻蚀、金属刻蚀市场规模分别为60、76亿元。Gartner预计2022年，二者将分别升至84、100亿美元，总市场规模突破180亿美元。主要用于金属及硅刻蚀的ICP刻蚀设备，占比略高于主要用于介质刻蚀的CCP设备。由于随着线宽控制和精度要求提升，所沉积薄膜变薄，结构也更加脆弱，对于“软刻蚀”的要求提升，ICP应用更为广泛。2020年CCP、ICP刻蚀设备的市场规模分别为48、76亿元，占比分别为39%、61%。

泛林半导体（拉姆研究）、东京电子、应用材料三大巨头垄断市场，国内市场中微公司、北方华创取得较大突破。刻蚀工艺复杂、技术壁垒高，早期进入市场的泛林半导体、东京电子、应用材料等凭借领先的技术工艺及客户资源，短期内较难被其他竞争对手超越。据Gartner统计，2020年上述三大厂商合计占有全球干法刻蚀设备领域90.24%的市场份额，市场格局高度集中，寡头垄断现状较难打破。但从国内市场看，中微公司、北方华创、屹唐半导体等国内产商占招投标份额的四分之一。

4.3.4 中微公司：刻蚀设备技术国内领先

中微半导体设备股份有限公司主要从事高端半导体设备及泛半导体设备的研发、生产和销售，涉足半导体集成电路制造、先进封装、LED 外延片生产、功率器件、MEMS 制造以及其他微观工艺的高端设备领域。

在逻辑集成电路制造环节，中微半导体已开发出 5 纳米及更先进刻蚀设备用于若干关键步骤的加工，其开发的 12 英寸高端刻蚀设备已运用在国内外知名客户 65 纳米到 5 纳米及更先进的芯片生产线上。目前正在开发新一代刻蚀设备和包括大马士革在内的刻蚀工艺，能够涵盖 5 纳米以下更多刻蚀需求和更多不同关键应用的设备。在 3D NAND 芯片制造环节，中微公司的电容性等离子体刻蚀设备可应用于 64 层、128 层及更高层数 NAND 的量产，且正在开发新一代能够涵盖 200 层以上极高深宽比的关键刻蚀应用以及其他关键刻蚀应用的刻蚀设备和工艺。

2022 年前三季度，中微公司实现营业收入30.43亿元，同比增长 46.81%，毛利率45.51%，实现归属于上市公司股东净利润 7.93亿元，同比增长46.34%。

4.3.5 北方华创：国内半导体设备“航空母舰”

北方华创主要从事半导体基础产品的研发、生产、销售和技术服务，是国内主流高端半导体设备供应商，也是重要的高精密电子元器件生产基地。北方华创具备工艺覆盖广、多工艺整合的技术协同优势，掌握刻蚀技术、薄膜沉积技术、氧化/扩散技术、清洗技术、晶体生长技术、精密气体计量及控制技术，以及高真空、高压、高温热处理技术和高精密电子元器件工艺技术等核心技术，形成了多元化、跨领域的核心技术体系。

在刻蚀方面，北方华创形成了对硅、介质、化合物半导体、金属等多种材料的刻蚀能力，刻蚀设备具备28nm工艺，已进入主流芯片代工厂。

2022年前三季度，北方华创实现营业收入100.12亿元，同比增长62.19%，毛利率43.98%，实现归属于上市公司股东净利润16.86亿元，同比增长 156.13%。

4.4 镀膜设备：技术壁垒偏弱，价值较高，国产化具备性价比

薄膜沉积是芯片制造的核心工艺环节。薄膜沉积技术是以各类适当化学反应源在外加能量（包括热、光、等离子体等）的驱动下激活，将由此形成的原子、离子、活性反应基团等在衬底表面进行吸附，并在适当的位置发生化学反应或聚结，渐渐形成几纳米至几微米不等厚度的金属、介质、或半导体材料薄膜。芯片是微型结构体，其内部结构是 3D 立体式形态，衬底之上的微米或纳米级薄膜构成了制作电路的功能材料层。

薄膜沉积设备主要负责各个步骤当中的介质层与金属层的沉积，包括 CVD（化学气相沉积）设备、PVD（物理气相沉积）设备/电镀设备和 ALD（原子层沉积）设备

化学气相沉积（CVD）是通过化学反应的方式，利用加热、等离子或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术，是一种通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积薄膜的工艺，可应用于绝缘薄膜、硬掩模层以及金属膜层的沉积。

物理气相沉积（PVD）是一种物理气相反应生长法。沉积过程是在真空或低气压气体放电条件下，即在低温等离子体中进行的。涂层的物质源是固态物质，经过“蒸发或溅射”后，在零件表面生成与基材性能完全不同的新的固体物质涂层。

原子层沉积（ALD）可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在基底表面的方法。

从原理上说，ALD 是通过化学反应得到生成物，但在沉积反应原理、沉积反应条件的要求和沉积层的质量上都与传统的 CVD 不同。

4.4.1 镀膜设备市场五年有望“翻一番”，PECVD成主流

据华经情报网统计，2020年全球半导体薄膜沉积设备市场规模达172亿美元，预计全球半导体薄膜沉积设备市场规模在2025年将从2020年的172亿美元扩大至340亿美元，复合年增速近18.6%。由于高效能DRAM、AMOLED显示屏以及安装太阳能电站等新兴应用需求的增加是核心驱动力。

不同制造工艺需要不同的薄膜沉积设备，具体包括 PECVD、溅射 PVD、ALD、 LPCVD 等。根据观研报告网 2020 年数据显示，PECVD 设备在总设备中市占率最高为 33%、溅射 PVD 为 19%、ALD 和管式 CVD 均为 12%；SACVD 是较新兴的设备类型，属其他薄膜沉积设备类目下，占比较小。整体而言，PECVD 正成为化学气相沉积的主流技术，未来市占率水平有望进一步提升。

4.4.2 镀膜设备竞争格局：应用材料优势明显

从全球市场份额来看，薄膜沉积设备行业呈现出高度垄断的竞争局面，行业基本由应用材料（AMAT）、ASM、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）等国际巨头垄断。

ALD 设备市场：根据拓荆科技公告，龙头东京电子（TEL）和先晶半导体（ASMI）分别占据了31%和 29%的市场份额，剩下40%的份额由其他厂商占据；PVD设备市场：应用材料（AMAT）基本垄断了PVD 市场，占87%的比重，处于绝对龙头地位；CVD设备市场：应用材料（AMAT）全球占比约为32%，连同泛林半导体（Lam）的28%和 TEL 的19%，三大厂商占据了全球约七成市场份额。

4.4.3 国内镀膜设备市场广阔

PVD设备市场增速超20%，2014年我国PVD镀膜服务行业产值为26.85亿元，随着PVD镀膜技术水平的不断提升，下游需求市场稳步发展，至2021年我国PVD镀膜服务产值增长至103.6亿元，2014-2021年期间CAGR为21%。

CVD设备稳步发展，国内目前薄膜沉积设备整体市场规模表现为快速增长趋势， 2021年市场规模达33亿美元左右，同比增长6.45%。随着国际局势持续趋紧，半导体设备整体国产化趋势加速，CVD有望受益规模迎来较快增长。

镀膜设备国产化取得突破。北方华创、沈阳拓荆等公司正在不断突破，北方华创的28nm Hardmask PVD设备，实现了我国PVD设备零的突破和技术跨越，已经被指定为28nm制程工艺的Baseline机台，率先进入国际供应链体系。

4.4.4 拓荆科技：原有产品验证顺利，新产品持续导入

拓荆科技主要从事高端半导体专用设备的研发、生产、销售与技术服务，产品主要应用于集成电路晶圆制造,以及TSV封装、光波导、Micro-LED、OLED显示等高端技术领域。原有 PECVD 设备中，PF-300T 产品已广泛应用于国内晶圆制造产线，NF-300H(六站式)在DRAM 领域实现首台产业化应用；ALD 反应腔通过现有客户验收，PE-ALD 在逻辑芯片领域实现产业化应用；Thermal-ALD 设备也已完成产品开发并取得客户订单。新研发TS-300（多边形高产能平台）、基于高产能平台的热处理原子层沉积（Thermal-ALD）、高密度等离子增强化学气相沉（HDPCVD）设备和紫外线固化处理（UV Cure）设备等新品亮相HDPCVD 系列出货进行产业化验证，TS-300 已取得现有及新客户订单，UV 设备已出货至客户端进行产业验证并取得订单。

2022 年前三季度拓荆科技实现营收9.92亿元，yoy+165.19%。18-20年归母净利润始终为负，21 年开始扭亏为盈，至 22 年前三季度归母净利润达 2.37亿元（去年同期仅为0.58亿元），超过 21 年全年0.67 亿元的归母净利润。

4.5 检测设备：晶圆制造流程重要保障

半导体检测设备是芯片良率控制的关键，分为：（1）前道量测设备（工艺流程控制设备）和（2）后道测试设备（自动检测设备ATE）。前道量测设备主要用于晶圆加工环节，目的是检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计的要求或者存在影响良率的缺陷，属于物理性的检测；后道测试设备主要是用在晶圆加工之后、封装测试环节内，目的是检查芯片的性能是否符合要求，属于电性能的检测。

4.5.1 全球和国内半导体检测设备市场高增长，中国市场增速领先

当前全球半导体检测和量测设备市场保持高速增长态势。根据中商情报网数据，2020年全球市场规模达到76.5亿美元，2016-2020年年均复合增长率为12.6%。从细分市场看，检测设备占比为 62.6%，量测设备占比为 33.5%。国内方面，2020年中国半导体检测设备市场规模21亿美元，占全球的比重为27.5%。2016年至2020年，2016-2020年国内半导体检测设备市场规模扩大两倍，年均复合增长率为31.6%。

4.5.2 国外设备巨头垄断市场，国产化率偏低

全球半导体检测和量测设备市场呈现国外设备巨头垄断格局。根据中商情报网援引VLSI Research数据，全球市场中，2020年科磊半导体市占率超过50%，应用材料、日立、雷泰光电、创新科技等前五大公司合计市场份额占比超过了 82.4%，市场集中度较高。中国市场中，科磊半导体达到58.4%，呈一家独大格局，前五大公司合计市场份额占比达到78.1%，本土企业市场份额较低。

4.5.3 长川科技：测试机有望成为业绩增长的“主力军”

长川科技是国内半导体后道检测设备的领头人，业务聚焦测试机、探针台、分选机及AOI光检设备，目前已基本实现半导体后道检测设备品类全覆盖。近年来长川科技业绩整体向好，测试机有望成为业绩增长“主力军”。

长川科技的产品覆盖测试机、探针台和分选机三大半导体后道检测设备主要板块，同时于2019年收购新加坡STI开拓了AOI光学检测设备产品线，进一步提升国际竞争力，力争成为国际领先的集成电路检测设备企业。

中美贸易摩擦爆发以来，在国产替代加速背景下，长川科技收入增速加快，由2018年的2.16亿元增长至2021年的15.11亿元，复合增长率为91.25%，测试机的营收占比逐渐提高，由19年的24.8%增长至21年的32.37%、22H1的40.29%，未来测试机有望成为业绩增长的“主力军”；公司归母净利润由18年的0.36亿元增长至21年的2.18亿元，复合增长率为81.55%。整体费用率水平下降明显，其中研发费用率以较平稳的速度下降，目前基本维持在22%左右。

4.5.4 华峰测控：注重创新，业绩确定性增长

华峰测控在研发方面投入较大，近年来成果显著，STS8200成熟机型实现了模拟测试机的国产替代，并开拓了IGBT、SiC和GaN等功率器件测试系统。新机型STS8300成功进入SOC测试赛道，打破海外垄断，打开40亿美元成长空间，并进入加速放量阶段，业绩确定性增长。

STS8300已经对较为复杂的电源管理类SoC进行量产测试，成功切入SOC测试赛道。2008年华峰测控开发了能将所有测试模块装在测试头中的STS8300平台，数字通道能力显著提高，作为SoC测试的入门级产品，主要面向PMIC和功率类SoC测试，可同时满足FT和CP的测试需求。

2017-2021年，华峰测控营业总收入从1.49亿元增长至2021年的8.78亿元，CAGR达55.80%，对应归母净利润从0.53亿元增至4.39亿元，华峰测控CAGR达69.65%。其中，2021年受行业高景气度和半导体设备国产替代趋势加强的影响，营业总收入和归母净利率的同比增速均达到了120%左右。

4.6 清洗设备：保障芯片的良率及性能

清洗是贯穿半导体产业链的重要工艺环节，用于去除半导体硅片制造、晶圆制造和封装测试每个步骤中可能存在的杂质，避免杂质影响芯片良率和芯片产品性能。目前，随着芯片制造工艺先进程度的持续提升，对晶圆表面污染物的控制要求不断提高，每一步光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后，都需要一步清洗工序。

4.6.1 清洗工艺以湿法清洗为主，辅助以干法清洗

清洗工艺主要分为湿法清洗和干法清洗两类。湿法清洗主要是依靠物理和化学试剂的作用。干法清洗主要类型是等离子清洗，等离子清洗的机理是依靠处于“等离子态”的物质的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。

目前硅片清洗工艺中，湿法清洗为主流方案，占整个清洗制程90%以上。实际的半导体产线上通常是以湿法清洗为主，少量特定步骤采用干法清洗相结合的方式互补所短，构建半导体制造的清洗方案。

在湿法清洗工艺路线下，目前主流的清洗设备主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备和批式旋转喷淋清洗设备等，其中单片清洗设备市场份额占比最高。湿法清洗工艺路线下主流的清洗设备存在先进程度的区分，主要体现在可清洗颗粒大小，金属污染，腐蚀均一性以及干燥技术等标准。

4.6.2  DNS占据清洗设备主要市场，国产化稳步推进

随着芯片制程工艺技术节点的不断提高，对每一步骤晶圆表面的污染物和残留物的要求日益提升。根据中商情报网援引Gatner数据，2020年全球半导体清洗设备市场规模为25.39亿美元，受全球半导体行业景气度下行影响，同比下降16.72%，预计到2024年，全球半导体清洗设备市场规模将增至 31.93 亿美元。全球半导体清洗设备仍由DNS和TEL主导，两家市场份额占比达77%，头部垄断效应显著。其次分别为Lam、SEMES、盛美，占比分别为12%、5%、3%。

目前有三家国内厂商在湿法工艺设备端提供中高阶湿法制程设备，分别是至纯科技、北方华创和盛美，国内厂商的市场占比在逐年上升中。相比于其他半导体设备，清洗设备的技术门槛较低，未来五年有望率先实现全面国产化。

4.6.3 盛美半导体：清洗设备奋起直追

盛美半导体集研发、设计、制造、销售于一体，主要产品包括半导体清洗设备、半导体电镀设备和先进封装湿法设备等，通过自主研发的单片兆声波清洗技术、单片槽式组合清洗技术、电镀技术、无应力抛光技术和立式炉管技术等，向全球晶圆制造、先进封装及其他客户提供定制化的设备及工艺解决方案。成功研发出全球首创的SAPS/TEBO兆声波清洗技术和Tahoe单片槽式组合清洗技术,可应用于28nm及以下技术节点的晶圆清洗领域。盛美半导体收入规模快速增长。2019、2020 、2021实现营业总收入分别为7.57 亿元、10.07亿元16.21亿元，分别同比增37.52%、33.13%和60.88%，规模快速增长。

4.7 离子注入设备：不可或缺的掺杂技术

离子注入机是一个非常庞大的设备，包含了几个子系统：气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和最重要的射线系统。采用离子注入机时，首先将需要掺杂的导电型杂质导入电弧室内，通过放电使之离子化。离子被电场加速后，通过磁体质量分析器，选择出需要的离子种类和电荷种类，进一步被加速由硅圆片的表面注入。由于离子以束的形式照射，为了实现对硅圆片的全面注入，需要进行离子束扫描及硅圆片移动。因为注入时会造成硅晶体的物理损伤，因此，为了离子注入后的活性化以及损伤的恢复，必须进行热处理。 

离子注入机分为低加速型、中加速型和高加速型两大类。通常，低、中加速型在几十keV以下，用于浅扩散层制造。与之相对，高加速型从数百keV到MeV级，用于深扩散层制造。

当前离子注入工艺以“离子注入＋退火法”为技术中心。杂质导入是为了在半导体基板内形成pn结所必不可少的技术，这些杂质元素通过热扩散法或离子注入法导入硅中。热扩散法是使杂质原子在热激活状态下向硅中扩散，这种扩散现象是由高浓度侧向低浓度侧的物质迁移。离子注入法是使离子化的各种元素在高加速电压下碰撞Si基板，使其物理式地侵入Si中。在此过程中，由于离子通过部分的硅单晶受到破坏，因此离子注入后需要退火进行回复。当前杂质导入由古典的热扩散法转变为以“离子注入＋退火法”为技术中心，除了后者控制性好以及属于低温过程外，对导入的杂质原子数量还可以计数。

4.7.1 离子注入设备产业景气度回升可期，美国企业形成垄断

全球半导体设备产业景气度回升，预计未来离子注入设备市场将迎来扩张。根据华经产业研究院测算，2020年全球离子注入机市场规模为21.4亿元，同比增长16%；其中，中国离子注入机市场规模为44.53亿元，同比增长53%，增速显著快于全球。分机型看，当前大束流离子注入机为主流，占据市场超过60%的份额，中低束流离子注入机和高能离子注入机所占市场份额较少。

在离子注入机市场，美国公司垄断绝大部分市场份额，应用材料(AMAT)占据了约70%的市场份额，亚舍立(Axcelis)占据了约20%的市场份额。日本也拥有日新、日本真空、住友重工等离子注入机知名厂商。

4.7.2 万业企业：收购上海凯世通，进军离子注入行业

中国大陆拥有凯世通和中科信两家离子注入机行业的龙头企业，凯世通在光伏离子注入机方面遥遥领先。上海凯世通半导体股份公司是一家以离子束技术为核心的集科研、制造于一体的高科技企业，主要研制、生产、再制造和销售高端离子注入机，重点应用于光伏太阳能电池，新型平板显示，和半导体集成电路领域。2018年,万业企业成功收购上海凯世通半导体股份有限公司,正式进入离子注入机领域。 

iPV-6000第四代光伏离子注入设备2019年上市，除了具备iPV-3000的特性外，优化了真空系统效率和传送稳定性，提升了离子源引出束流密度，是目前市场上极高产能的光伏离子注入机设备。iPV-6000沿用IPV-3000的双源系统，并可兼容磷烷和固态磷作为掺杂源。能量5-15KeV, 均匀性<4cm2/ma，产能6000WPH。

万业企业2022年前三季度实现营业收入2.50亿元、同比下降61.29%，归母净利润0.53亿元、同比下降82.82%。2022年前三季度毛利率47.63%，比去年同期-8.59pct；2022年前三季度净利率17.03%，比去年同期-15.81pct。

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