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集成电路产业链

日期: 2019-07-26
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  来源:ittbank   

  集成电路作为半导体产业的核心,市场份额达83%,由于其技术复杂性,产业结构高度专业化。随着产业规模的迅速扩张,产业竞争加剧,分工模式进一步细化。目前市场产业链为IC设计、IC制造和IC封装测试。

  • 在核心环节中,IC设计处于产业链上游,IC制造为中游环节,IC封装为下游环节。

  • 全球集成电路产业的产业转移,由封装测试环节转移到制造环节,产业链里的每个环节由此而分工明确。

  • 由原来的IDM为主逐渐转变为Fabless+Foundry+OSAT。

【科普】集成电路产业链

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▲全球半导体产业链收入构成占比图

1设计:细分领域具备亮点,核心关键领域设计能力不足从应用类别(如:手机到汽车)到芯片项目(如:处理器到FPGA),国内在高端关键芯片自给率几近为0,仍高度仰赖美国企业;

2设备:自给率低,需求缺口较大,当前在中端设备实现突破,初步产业链成套布局,但高端制程/产品仍需攻克。中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%,在关键领域如:沉积、刻蚀、离子注入、检测等,仍高度仰赖美国企业;

3材料:在靶材等领域已经比肩国际水平,但在光刻胶等高端领域仍需较长时间实现国产替代。全球半导体材料市场规模443 亿美金,晶圆制造材料供应中国占比10%以下,部分封装材料供应占比在30%以上。在部分细分领域上比肩国际领先,高端领域仍未实现突破;

4制造:全球市场集中,台积电占据60%的份额,受贸易战影响相对较低。大陆跻身第二集团,全球产能扩充集中在大陆地区。代工业呈现非常明显的头部效应,在全球前十大代工厂商中,台积电一家占据了60%的市场份额。此行业较不受贸易战影响;

5封测:最先能实现自主可控的领域。封测行业国内企业整体实力不俗,在世界拥有较强竞争力,长电+华天+通富三家17 年全球整体市占率达19%,美国主要的竞争对手仅为Amkor。此行业较不受贸易战影响。

一、设计

  按地域来看,当前全球IC 设计仍以美国为主导,中国大陆是重要参与者。2017 年美国IC设计公司占据了全球约53%的最大份额,IC Insight 预计,新博通将总部全部搬到美国后这一份额将攀升至69%左右。台湾地区IC 设计公司在2017 年的总销售额中占16%,与2010年持平。联发科、联咏和瑞昱去年的IC 销售额都超过了10 亿美元,而且都跻身全球前二十大IC 设计公司之列。欧洲IC 设计企业只占了全球市场份额的2%,日韩地区Fabless 模式并不流行。

  与非美国海外地区相比,中国公司表现突出。世界前50 fabless IC 设计公司中,中国公司数量明显上涨,从2009 年1 家增加至2017 年10 家,呈现迅速追赶之势。2017 年全球前十大Fabless IC 厂商中,美国占据7 席,包括高通、英伟达、苹果、AMD、Marvell、博通、赛灵思;中国台湾地区联发科上榜,大陆地区海思和紫光上榜,分别排名第7 和第10。


2017 年全球前十大Fables s IC 设计厂商(百万美元)

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  然而,尽管大陆地区海思和紫光上榜,但可以看到的是,高通、博通和美满电子在中国区营收占比达50%以上,国内高端 IC 设计能力严重不足。可以看出,国内对于美国公司在核心芯片设计领域的依赖程度较高。

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  自中美贸易战打响后,通过“中兴事件”和“华为事件”我们可以清晰的看到,核心的高端通用型芯片领域,国内的设计公司可提供的产品几乎为0。

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  大陆高端通用芯片与国外先进水平差距主要体现在四个方面:

  1)移动处理器的国内外差距相对较小。

  紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列。

  2)中央处理器(CPU) 是追赶难度最大的高端芯片。

  英特尔几乎垄断了全球市场,国内相关企业约有 3-5 家,但都没有实现商业量产,多仍然依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。龙芯等国内 CPU 设计企业虽然能够做出 CPU 产品,而且在单一或部分指标上可能超越国外 CPU,但由于缺乏产业生态支撑,还无法与占主导地位的产品竞争。

  3)存储器国内外差距同样较大。

  目前全球存储芯片主要有三类产品,根据销售额大小依次为:DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。在内存和闪存领域中,IDM 厂韩国三星和海力士拥有绝对的优势,截止到2017年,在两大领域合计市场份额分别为75.7%和49.1%,中国厂商竞争空间极为有限,武汉长江存储试图发展 3D Nand Flash(闪存)的技术,但目前仅处于 32 层闪存样品阶段,而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产 64 层闪存产品;在Nor flash 这个约为三四十亿美元的小市场中,兆易创新是世界主要参与厂家之一,其他主流供货厂家为台湾旺宏,美国Cypress,美国美光,台湾华邦。

  4)FPGA、AD/DA 等高端通用型芯片,国内外技术悬殊。

  这些领域由于都是属于通用型芯片,具有研发投入大,生命周期长,较难在短期聚集起经济效益,因此在国内公司层面发展较为缓慢,甚至有些领域是停滞的。

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  总的来看,芯片设计的上市公司,都是在细分领域的国内最强。比如2017 年汇顶科技在指纹识别芯片领域超越FPC 成为全球安卓阵营最大指纹IC 提供商,成为国产设计芯片在消费电子细分领域少有的全球第一。士兰微从集成电路芯片设计业务开始,逐步搭建了芯片制造平台,并已将技术和制造平台延伸至功率器件、功率模块和MEMS 传感器的封装领域。但与国际半导体大厂相比,不管是高端芯片设计能力,还是规模、盈利水平等方面仍有非常大的追赶空间。

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二、设备


  目前,我国半导体设备的现况是低端制程实现国产替代,高端制程有待突破,设备自给率低、需求缺口较大。

  关键设备技术壁垒高,美日技术领先,CR10 份额接近80%,呈现寡头垄断局面。半导体设备处于产业链上游,贯穿半导体生产的各个环节。按照工艺流程可以分为四大板块——晶圆制造设备、测试设备、封装设备、前端相关设备。其中晶圆制造设备占据了中国市场70%的份额。再具体来说,晶圆制造设备根据制程可以主要分为8 大类,其中光刻机、刻蚀机和 薄膜沉积设备这三大类设备占据大部分的半导体设备市场。同时设备市场高度集中,光刻机、CVD 设备、刻蚀机、PVD 设备的产出均集中于少数欧美日本巨头企业手上。

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  中国半导体设备国产化率低,本土半导体设备厂商市占率仅占全球份额的1-2%。

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  关键设备在先进制程上仍未实现突破。目前世界集成电路设备研发水平处于12 英寸7nm,生产水平则已经达到12 英寸14nm;而中国设备研发水平还处于12 英寸14nm,生产水平为12 英寸65-28nm,总的来看国产设备在先进制程上与国内先进水平有2-6 年时间差;具体来看65/55/40/28nm 光刻机、40/28nm 的化学机械抛光机国产化率依然为0,28nm化学气相沉积设备、快速退火设备、国产化率很低。



三、材料
半导体材料发展历程



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  • Si:主要应用于集成电路的晶圆片和功率器件;

  • GaAs主要应用于大功率发光电子器件和射频器件;

  • GaN主要应用于光电器件和微波通信器件;

  • SiC主要应用于功率器件


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  细分领域已经实现弯道超车,核心领域仍未实现突破,半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。晶圆制造材料中,硅片机硅基材料最高占比31%,其次依次为光掩模版14%、光刻胶5%及其光刻胶配套试剂7%。封装材料中,封装基板占比最高,为40%,其次依次为引线框架16%,陶瓷基板11%,键合线15%。

  日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。各细分领域主要玩家有:硅片——Shin-Etsu、Sumco,光刻胶——TOK、Shipley,电子气体——Air Liquid、Praxair,CMP——DOW、3M,引线架构——住友金属,键合线——田中贵金属、封装基板——松下电工,塑封料——住友电木。

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  (1)靶材、封装基板、CMP 等,我国技术已经比肩国际先进水平的、实现大批量供货、可以立刻实现国产化。已经实现国产化的半导体材料典例——靶材。

  (2)硅片、电子气体、掩模板等,技术比肩国际、但仍未大批量供货的产品。

  (3)光刻胶,技术仍未实现突破,仍需要较长时间实现国产替代。



四、制造

  晶圆制造环节作为半导体产业链中至关重要的工序,制造工艺高低直接影响半导体产业先进程度。过去二十年内国内晶圆制造环节发展较为滞后,未来在国家政策和大基金的支持之下有望进行快速追赶,将有效提振整个半导体行业链的技术密度。

  半导体制造在半导体产业链里具有卡口地位。制造是产业链里的核心环节,地位的重要性不言而喻。统计行业里各个环节的价值量,制造环节的价值量最大,同时毛利率也处于行业较高水平,因为Fabless+Foundry+OSAT 的模式成为趋势,Foundry 在整个产业链中的重要程度也逐步提升,可以这么认为,Foundry 是一个卡口,产能的输出都由制造企业所掌控。

  代工业呈现非常明显的头部效应 根据IC Insights 的数据显示,在全球前十大代工厂商中,台积电一家占据了超过一半的市场份额,2017 年前八家市场份额接近90%,同时代工主要集中在东亚地区,美国很少有此类型的公司,这也和产业转移和产业分工有关。我们认为,中国大陆通过资本投资和人才集聚,是有可能在未来十年实现代工超越的。


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  “中国制造”要从下游往上游延伸,在技术转移路线上,半导体制造是“中国制造”尚未攻克的技术堡垒。中国是个“制造大国”,但“中国制造”主要都是整机产品,在最上游的“芯片制造”领域,中国还和国际领先水平有很大差距。在从下游的制造向“芯片制造”转移过程中,一定要涌现出一批技术领先的晶圆代工企业。在芯片贸易战打响之时,美国对我国制造业技术封锁和打压首当其冲,我们在努力传承“两弹一星”精神,自力更生艰苦创业的同时,如何处理与台湾地区先进企业台积电、联电之间的关系也会对后续发展产生较大的蝴蝶效应。

五、封测

  当前大陆地区半导体产业在封测行业影响力为最强,市场占有率十分优秀,龙头企业长电科技/通富微电/华天科技/晶方科技市场规模不断提升,对比台湾地区公司,大陆封测行业整体增长潜力已不落下风,台湾地区知名IC 设计公司联发科、联咏、瑞昱等企业已经将本地封测订单逐步转向大陆同业公司。封测行业呈现出台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态,其中长电科技/通富微电/华天科技已通过资本并购运作,市场占有率跻身全球前十(长电科技市场规模位列全球第三),先进封装技术水平和海外龙头企业基本同步,BGA、WLP、SiP 等先进封装技术均能顺利量产。

  封测行业我国大陆企业整体实力不俗,在世界拥有较强竞争力,美国主要的竞争对手为Amkor 公司,在华业务营收占比约为18%,封测行业美国市场份额一般,前十大封测厂商中,仅有Amkor 公司一家,应该说贸易战对封测整体行业影响较小,从短中长期而言,Amkor 公司业务取代的可能性较高。

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  封测行业位于半导体产业链末端,其附加价值较低,劳动密集度高,进入技术壁垒较低,封测龙头日月光每年的研发费用占收入比例约为4%左右,远低于半导体IC 设计、设备和制造的世界龙头公司。随着晶圆代工厂台积电向下游封测行业扩张,也会对传统封测企业会构成较大的威胁。

  2017-2018 年以后,大陆地区封测(OSAT)业者将维持快速成长,目前长电科技/通富微电已经能够提供高阶、高毛利产品,未来的3-5 年内,大陆地区的封测企CAGR增长率将持续超越全球同业。

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发布时间: 2018 - 09 - 07
氯化钇化学式YCl3。分子量 195.26。有光泽的白色叶状晶体。其一水合物为无色晶体,160℃失去1分子水。其六水合物为无色或略带红色 晶体,相对密度2.1818,100℃失去5分子水。溶于水、乙醇、吡啶。以往报道显示一定浓度的氯化钇可引起人淋巴细胞DNA分子损伤和对成纤维细胞生长有抑制作用,但也有报道认为氯化钇对红细胞膜无损伤作用,表明氯化钇对不同细胞作用有差异。人皮肤的表皮细胞最易与环境中的氯化钇直接接触,但氯化钇对表皮细胞的影响报道较少。  氯化钇的用途是什么?  1. 氯化钇可用于制备树脂表面复合涂层。如 一种从废弃荧光粉中回收稀土元素 钇并制备树脂表面复合镀层的方法,包括以下步骤:  a、利用筛分法将破碎后的荧光粉与杂质分离开,通过20目、60目、100目、200目网筛逐步筛分后,收集200目筛下物,筛下物占未筛前粉体重量的99.9%以上;  b、将步骤a得到的筛下物加入到酸和双氧水混合液中,反应一段时间,然后进行过滤,滤液中含有稀土元素;  c、将步骤b得到的滤液采用磷系萃取剂进行萃取,分三级萃取后,萃取液中只含有稀土元素;  d、将步骤c得到的含有稀土元素的萃取液用盐酸进行反萃,反萃液中为稀土元素钇,如果萃取液中还含有稀土铕,则稀土铕在萃余液中;  e、将步骤d得到的反萃液加入氨水进行中和至溶液刚有少量白色沉淀产生,溶液主要成份为氯化钇,将氯化钇溶液蒸发浓缩或蒸干再配制成一定浓度后,逐滴加入到配有分散剂的碳酸氢铵溶液中,生成前驱体;  f、将步骤e得到的前驱体过滤、烘干后,进行煅烧,研磨后得到纳米氧化钇粉末;  g、将步骤f得到的纳米氧化钇粉末加入至配有分散剂的电镀液中制成复合电镀 液,电镀至树脂表面。  2. 氯化钇对人表皮细胞作用:钇为稀有元素,在低浓度对表皮细胞体外增殖无影响。氯化钇对紫外线诱导表皮细胞凋亡有一定影响,研究结果显示加入低浓度氯化钇 0....
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发布时间: 2018 - 09 - 07
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发布时间: 2018 - 09 - 07
1、抛光粉粒径多大?  粒径是这个行业划分抛光粉规格的标准,粒径指的是抛光粉颗粒的直径,单位为μ,常见的抛光粉粒径从0.6——3.2不等,常用的是1.0——2.0之间,根据经验可大概判断粒径小的适合做平磨用,如1.0,1.2,1.4;粒径大的适合做扫光如1.6,1.8,2.0等,最终还是要根据客户的使用习惯来定。粒径跟切削力成正比关系,粒径越大切削力越强,反之越小。每家抛光粉都有几种粒径,但粒径分布的均匀度就需要生产水平把控了,生产水平高可以尽可能的提高标准粒径所占比重,减小最大和最小粒径的范围以及占比。比方说有些产品标号是1.2,但实际上1.2的颗粒只占整体的百分之三十或者更少,其他颗粒参差不齐,甚至最小0.6,最大5.6,所以导致良率下降划伤增多的情况。  2、抛光粉的悬浮性怎样?  很多客户习惯性的把悬浮性作为判断抛光粉品质好坏的依据,所谓悬浮性就是抛光粉兑水搅拌均匀以后,抛光液中粉的沉淀时间长短,沉淀的快说明悬浮性不好,如果沉淀的慢则说明悬浮性好。这种观点有问题,应当根据分散效果判断悬浮性,即当抛光液静置超过两小时后产生沉淀现象,在略加搅拌的情况下是否立即恢复原来的悬浮效果,而不是产生沉淀物结块搅拌不开的情况。很多抛光粉厂家习惯通过添加悬浮剂的方式改善悬浮性,但是如果悬浮剂加的过多或者匹配不好,容易出现结胶(抛光粉凝聚)和腐蚀手的情况。我们对悬浮性非常重视,既要保证悬浮性,又要保证安全和不结胶,做了大量的实验验证。另外水质对悬浮性的影响也比较明显,纯水和自来水兑出来的抛光液对比起来非常明显,建议使用过滤装置或者用纯水兑抛光粉。(每个盖板厂都有纯水生产装置,因为超声波清洗剂需要用到纯水)  3、抛光粉的消耗大不大(耐不耐用?)  这个问题也比较常见,有些厂家会反应用品牌A的抛光粉,一台机器一个班只需要添加0.5KG,用品牌B 就需要0.7甚至更多。首先需要搞...
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发布时间: 2018 - 09 - 07
镍氢(MH-Ni)电池自1989年商业化以来,其负极材料主要是LaNi5型储氢合金。随着镍氢电池制备技术的不断提升以及性能的极大提高,其应用领域更加广泛,对电池材料性能的要求也越来越高,特别是与电池能量密度密切相关的电极材料的容量性能。电池的容量主要是由电池正、负极的容量确定的,但正极氢氧化亚镍的容量提高已经有限,因此人们就把研究重点放在了负极储氢合金的研究上面。LaNi5型储氢负极合金的实际最大容量(350 mAh g–1)已经接近其理论值(372 mAh g–1),进一步提高相当困难,因此,必需研究开发具有更高容量的新型储氢合金。近年来,高容量La-Mg-Ni系储氢合金(理论容量超过400 mAh g–1,实际最大容量390 mAh g–1)的研究获得了许多有价值的成果,已产业化并应用于制造低自放电镍氢电池和某些高容量镍氢电池。但La-Mg-Ni合金的制备工艺成本高或工艺过程复杂,主要原因在于:合金中必需含有的活泼金属元素Mg的蒸汽压高,易挥发,使得高温熔炼合金的成分难以控制,同时挥发的微细镁粉易燃易爆而存在安全隐患。国内主要使用高价值的氦气作为保护气制备La-Mg-Ni合金,日本采用熔炼La-Ni合金然后扩散Mg的二次制备工艺技术。为了解决La-Mg-Ni基储氢合金制备工艺存在的问题,包头稀土研究院储氢材料项目组经过多次试验研究发现,用Y元素替代La-Mg-Ni基储氢合金中的Mg元素,获得了同样高容量的La-Y-Ni储氢合金,可直接用真空感应熔炼法制备。2014年以来,开发的A2B7型La-Y-Ni储氢合金经合理的成分优化后实际放电容量可达到390 mAh g–1,气相储氢量可达到1.49 wt%(相应的电化学容量为399 mAh g–1),与La-Mg-Ni基储氢合金的容量相当,而且由于不含活泼的Mg元素,循环寿命更好。该系列合金已申报8项国家发...
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