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本帖最后由 HelloEE 于 2019-12-4 16:55 编辑 - T, ?2 k$ a) {6 Y/ G( Q
8 F+ U1 Y9 B, T" e$ F- d过去我国的半导体芯片是高度对外依存的产业。随着中美贸易战爆发,先有中兴被美国“封杀”,后有华为被列入“实体清单”,芯片国产替代的征程已是箭在弦上。本期我们就来分享国内企业在哪些芯片的细分市场上,最可能或已经取得突破,市场空间如何。 " S. C& G" C; o& o) g
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半导体,本义是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料(主要是硅材料)。现在多数语境中,半导体就是指半导体芯片。普通人很难理解各类半导体芯片的区别,我们通过下图来帮助大家理解其功能分类。 1数字芯片(图1中第①部分):
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稍熟悉手机配置的人对处理器、运存及内存都有一些概念,如最近发布的华为Mate 30 pro旗舰手机,入门级的配置就是麒麟990的CPU+8GB缓存(俗称运存)+128G闪存(俗称内存)。这里的CPU+缓存+闪存就构成了数字电路的最小框架,也称为最小系统。所有电子产品的主板都必须包括这三类芯片: CPU代表微处理器芯片; 缓存代表DRAM芯片; 闪存代表FLASH芯片;
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它们都属于数字芯片。其中DRAM和FLASH统称为存储芯片。 0 j8 L$ a4 i6 P9 j
2模拟芯片(图1中第②部分):
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数字和模拟是两个相对的概念。数字芯片相互之间的信息传递是图2这种脉冲式方波,高电平就代表1,低电平就代表0,整个数字电路是以二进制的形式运算的。 模拟芯片顾名思义就是处理模拟信号的芯片。模拟信号是各种连续平滑的信号,而不是脉冲式的方波信号。其实射频信号也是类似的波形,只不过一般特指频率比较高的模拟信号(300MHz以上)。 模拟芯片的作用如图1第2部分所示,包括供电、A/D、D/A、信号链(输出输出接口芯片): Ⅰ.电源芯片:各种芯片所需要的工作电压都有差别,电源芯片就是把外部输入电压转换为各种芯片需要的工作电压; Ⅱ.信号链芯片:芯片与芯片之间、板卡与板卡之间的信号交互,经常需要信号链芯片进行转换或者中继; Ⅲ.A/D、D/A转换芯片:A/D芯片即是模数转换芯片,把模拟信号采样为0101的二级制数字信号,D/A芯片即是数模转换芯片,这两款芯片是连接数字世界和模拟世界的桥梁芯片; 1 z, S0 c, F% g" v
3射频芯片(图1中第③部分):
' C4 S9 f4 z; {. U: ~% g( }射频芯片图1中没有展开,大体就是把高频的连续信号经过PA(功率放大器)及LNA(低噪声放大器)),分路(双工器+开关),并滤除杂波(滤波器),把频率变换到A/D能够处理的频带(变频器)后输出到A/D转换芯片,这系列的操作就是射频芯片的功能。 1 B* ~, M7 I. i% f$ q, f# Y5 G0 v4 N
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半导体芯片的市场有多大
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( d. e: Y0 Y, F% \7 u我们已经介绍了数字芯片、模拟芯片、射频芯片这三类主要芯片,每种类型的全球市场空间分别有多大呢?请见图4。1 R5 V* [5 J& a3 ]2 l
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目前全球半导体芯片总消费量约4500亿美元/年,数字芯片+模拟芯片+射频芯片是最重要的三类芯片,约占88%;光电芯片(用于光通信中的光模块)、传感器芯片及分立器件占余下的12%。本文主要分析前三种主要芯片类型。
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国内半导体芯片产业属于什么水平 + C' R1 t& q" y) ~# C
1数字芯片领域 D3 n! W* G1 y8 c f$ }
在微处理器芯片上,国产ARM架构的处理器已经取得了突破,华为鲲鹏处理器已经发布。相信不远的将来,基于ARM架构的IT基础设施生态将被建立起来,不再依赖英特尔的X86架构CPU,起码不会因为英特尔断供而影响到国内IT基础设施安全。( H+ h; ^$ t, X! k% r
在逻辑芯片上,FPGA(现场可编程逻辑阵列)及cpld(复杂可编程逻辑器件)基本上是被美系厂商垄断,但这类逻辑器件功能可以通过微处理器+ASIC(专用集成电路)的方式去替换,国内还有时间慢慢追赶,最重要的是取得存储芯片的突破。 存储芯片是组成最小系统的三大芯片之一,而目前国内在主流的DRAM和NAND FLASH领域的市占率为0,只有在细分的Nor FLASH赛道上有兆易创新占有一席之地。 : k( Z/ d2 B& v4 F4 f
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值得高兴的是,目前国内DRAM厂商合肥长鑫及NAND FLASH厂商长江存储都处在量产突破前夕,如进展顺利,预计未来1-2年国内存储芯片的市占率将迅速上升。
7 b; W, U/ j8 Q: p/ [, H7 c2模拟芯片领域
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模拟芯片竞争格局非常稳定,1995年的前十大厂商与2017年的前十大厂商相比,只有日系东芝和Sanyo真正掉队,其余厂商都经过各种拆分并购演变成现在的前十大,目前合并市占率58%,美系厂商占主导地位。 国内模拟芯片销售规模占比全球整体销售规模约60%,但是国产模拟芯片厂销售额的全球占比只有10%,即使是国内矽力杰+韦尔股份+圣邦股份加起来市占率都不到1%。模拟芯片国产替代之路任重道远。 3射频芯片领域
7 _2 y" n. B6 E6 J& Q受益于5G商用,未来3-5年射频芯片市场规模会持续增长,预计将从2017年的150亿美金增长到2023年的350亿美金,其中滤波器是最大的增长点。 射频芯片集中度比模拟芯片还高,属于寡头垄断格局,前五大厂商市占率大于80%,其中BAW滤波器和PA的美系厂商垄断性最强,终端厂的供应链安全风险很高。国内数得上好的也就是做手机射频开关和LNA的卓胜微、做手机PA的唯捷创芯和紫光展锐,以及隐藏实力强的华为海思,但体量还非常小,技术差距比较大。 国内卓胜微因中美贸易战原因,射频开关收入增速较快,目前全球市市占率已经上升到10%左右,射频开关的技术壁垒在射频器件中相对较低,因此突破更快。 手机每增加一个频段,大约需要增加2只滤波器。从2G到4G,使用的频段变多了,且频带宽了。5G到来后新频段增加,手机滤波器的需求将大幅增加。3G时单只手机的SAW滤波器需求约为3-6只,4G时单只手机的SAW滤波器需求约为20-40只,5G时单只手机的SAW滤波器需求至少在50只以上。SAW滤波器是4G手机时代的主流滤波器,主要覆盖2GHz以下的频段,目前国内厂商几乎没有形成份额,只有麦捷科技、德清华莹(信维通信参股企业)等公司开始在消费电子SAW滤波器领域取得一些突破。 5G对滤波器的需求增量主要体现在BAW滤波器上,因为5G的频段主要集中在2GHz以上,这个区间频段SAW滤波器的性能会显著下降,而BAW由于专利壁垒极高,基本上被博通一家垄断,国内几乎没有涉足BAW滤波器领域,即使技术上突破,商业上也很难绕过博通的专利封锁。华为被美国列入实体清单后无法采购博通的BAW滤波器,解决办法是牺牲一点体积,用LTCC滤波器替换掉BAW滤波器,未来供应链怎么演变还有待进一步观察。 PA被美系三大厂垄断了93%的份额,4G时代没掉队的唯捷创芯和紫光展锐在5G时代可能会取得突破,华为海思已经在PA领域默默研发多年,预计未来1-2年内将会实现自主可控。
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2018年中美贸易战爆发,华为被列入实体清单,核心元器件被断供。因为有中兴被断供的前车之鉴,华为已提前储备了一年的半导体芯片,利用这珍贵的一年缓冲期,做了两件事: % }0 V! E, T% k: R8 {: Q4 {9 s
1、 把海思内部培育多年的“备胎计划”转正,包括手机操作系统、各类型元器件等,并尽量在国内投片; 2、 扶持国内半导体供应商,只要国内能做出来的都开始启动,国内暂时做不了的芯片类型,进行研发支持,这部分元器件暂时先采用日韩供应商。
( k4 p( \1 p/ n* O/ U! b i) T国内晶圆代工厂直接受益于第1条,国内半导体芯片厂受益于第2条。2018年华为对美系半导体公司采购需求达110亿美元(华为总需求约210亿美元),这部分需求将逐渐转移到国内,并带动海康威视、大华股份等安防大厂及其他手机终端厂也开始转移供应链。这种转移效应一旦形成趋势,是难以逆转的。 & Z# g d: q6 u8 `
根据《中国制造2025》规划,2020年我国芯片自给率达到40%,2025年达到70%。2018年全球半导体产业营业收入4767亿美元(数据来源:Gartner),中国集成电路进口额达到3120亿美元(数据来源:海关总署),而测算中国自产芯片只有约370亿美元。假设最终只达到40%自给率,模拟+射频+存储芯片的自给空间达到680亿美元,如果出现若干5%市占率的公司,对应收入34亿美元,按照半导体芯片50-60%的毛利率,对应利润达到10亿美金以上,相应公司市值可达到400亿美元以上。未来几年,我们能否见证400亿美元市值的国产半导体公司出现呢? ! S) w* P2 ] a# Z
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