读懂芯片设计、IP授权、EDA软件技术核心

旺材芯片 2019-07-29 10:24 次阅读
软件属于利基市场

半导体IP授权属于半导体设计的上游。IP主要分为软IP、固IP和硬IP。软IP是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的功能块,不涉及具体元件。固IP是以电路元件实现的功能模块。硬IP提供设计的最终阶段产品—掩膜。

IP授权的出现源自半导体设计行业的分工,设计公司无需对芯片每个细节进行设计,通过购买成熟可靠的IP方案,实现某个特定功能。

这种类似搭积木的开发模式,缩短了芯片开发的时间,提升了芯片的性能。全球半导体IP市场在2018年整体市场规模为49亿美元。其中ARM公司是IP领域绝对龙头,占41%市场份额。

EDA设计软件包括电路设计与仿真工具、软件、IC设计软件、PLD设计工具等。

目前EDA设计软件领域集中度较高,Synopsys、CadenceMentor秒速时时彩Graphics三巨头占据了EDA设计软件市场95%以上的市场份额,Synopsys、Cadence等公司将自己的软IP集成在设计软件中,进一步增加了用户黏性,也提高了行业壁垒。

秒速时时彩 芯片设计国内进步较快,未来潜力最大

芯片设计过程可以粗略的分为确定项目需求、系统级设计、逻辑设计、硬件设计四部分。IC设计行业中少数巨头企业占据了主导地位,其中美国IC设计行业处于领先地位。

从营收规模来看,全球前十大芯片设计公司总营收规模达到810亿美元,同比增长12%。其中博通同比增长15.6%,以217.54亿美元营收居首;高通秒速时时彩同比下降了4.4%,以164.50亿美元继续位居第二。

从地区分布来看,2018年美国在全球芯片设计领域拥有59%的市场占有率,居世界第一;中国台湾地区市场占有率约16%,居全球第二;中国大陆则拥有12%的市场占有率,位居世界第三。日本、欧洲半导体公司以IDM模式居多。

秒速时时彩 以毛利率和营收规模两个维度来看,国内芯片设计上市公司与全球前十差距仍然较大。

根据2018年ICInsights数据,2018年国内半导体设计公司销售收入约385亿美金,海思秒速时时彩和紫光展锐(均未上市)合计销售额超过了100亿美金,占国内市场规模的26%,剩余1700余家半导体设计公司产生了280亿美金的收入。

尽管差距明显,国内的芯片设计行业仍在高速成长,从过去二十年来看,国内半导体设计行业年复合增长速度超过40%,2018年的成长速度也达到了21.5%,相较于2007-2017年全球芯片市场4.4%的增长率,中国芯片市场的增长率一直在维持在20%以上。

晶圆代工:台积电一枝独秀,三星开始发力代工

秒速时时彩 2018年,全球芯片代工产业市场规模为627亿美金,同比增长5.72%。国内芯片代工产业市场规模为60.16亿美元,同比增长11.69%。预计未来三年国内增速仍将领先全球,市场份额的快速增长表明目前全球产能正向大陆转移。

秒速时时彩 从企业来看,2018年台积电以54.39%的市场占有率处于绝对领先的地位,在三星将晶圆代工部门从系统LSI业务部门中独立出来后,统计口径的改变让三星一跃成为第二。格罗方德和联华电子分列第三、第四。国内厂商中芯国际暂列第五。

从制程工艺来看,顶尖工艺(7nm+10nm)目前占据13%的市场份额,主要用于、GPU等超大规模逻辑集成电路的制造。主要用于芯片制造的14nm-28nm工艺占据了34%的市场份额;MCU秒速时时彩/MPU、模拟器件、分立器件和主要使用40nm以上工艺,占据了剩余的41%市场份额。

移动设备主导的半导体市场,更加注重功耗的降低。移动设备受锂电池续航所限,CPU功耗变得尤为重要。

2011年左右,随着智能手机渗透率的迅速提高,消费电子的重心开始从PC端向移动端倾斜,传统PC芯片巨头英特尔秒速时时彩在移动端的举步不前也导致了其制程发展在近5年放慢了脚步。

台积电、三星得益于智能手机芯片庞大出货量,在制程工艺方面拼命追赶。从2011年落后英特尔一代制程到15年赶上,最终在17年实现反超。

秒速时时彩 2019年4月台积电宣布5nm工艺已经准备就绪,将在2020年进行量产。三星则宣布2021年5nm量产,并且未来十年(2020-2030)将投资1200亿美金加强晶圆代工和系统LSI方面的竞争力。

反观此前代工市场份额第二、第三的格罗方德和联华电子均宣布暂缓10nm以下制程的研发。目前顶尖制程的竞争就只剩下台积电和三星两家。

秒速时时彩 领先厂商通过提前量产获取订单,分摊工厂折旧,进而继续研发下一代工艺,使得后进厂商在先进制程工艺上的投资低于预期回报而放弃竞争,以此扩大市场份额、形成壁垒。未来芯片代工领域马太效应会愈加明显。

封测:并购整合获得扩张,长电实力位列第一梯队

半导体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。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。

秒速时时彩 近年来,国内封测厂商借助并购潮进入了实力显著提升。2018年国内封测三巨头长电科技、华天科技、通富微电在全球行业中分别排名第三、第六、第七。

在全球封测行业市场中,中国台湾地区、中国大陆和美国占据整个封测市场81%的份额,形成了三足鼎立的格局。

在芯片制造产能向大陆转移的大趋势下,国内封测企业近水楼台,抢占了中国台湾、美国、日韩封测企业的份额。

国内企业实现了远超同行增长率的快速壮大。预计未来三年,随着中国芯片封装市场规模的提升,国内企业的销售规模和技术水平也会得到进一步提升。

半导体材料:日欧垄断,国内自给率较低

秒速时时彩 半导体材料可分为制造材料和封装材料。制造材料可以分为以下几类:硅片,靶材,CMP抛光材料、光刻胶、高纯试剂、电子特种气体、(光掩膜)。

硅片、气体、光掩模和光刻胶四种材料占整体比例67%以上,其中硅片是半导体材料的核心。

我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,高端产品市场主要被美、日、欧、韩、台湾地区等少数国际大公司垄断,国内大部分产品自给率较低,基本不足30%,主要依赖于进口。

半导体制造设备:制造产能国内转移趋势利好国产设备商

在2018年全球半导体设备市场区域分布情况中,中国市场逐步崛起:从半导体装备销售额情况看,从2014年开始,北美半导体设备投资逐年减少,日本基本维持稳定,整个半导体制造的产能转移到了韩国、中国台湾地区和中国大陆。随着众多晶圆代工厂在大陆投建,大陆设备市场增速将超过全球增速水平。

半导体制造过程复杂,涉及到的设备包括硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助检测设备等。在制造设备中,光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为核心设备,分别占晶圆制造环节的约21%、18%和18%。

光根据各细分设备市场占有率统计数据,在光刻机、PVD、刻蚀机、/扩散设备上,CR3达90%以上。

光刻机是半导体制造设备中价格占比最大,也是最关键的设备,被誉为是半导体产业皇冠上的明珠,每颗芯片诞生之初,都要经过光刻技术的锻造。光刻决定了半导体线路的精度,以及芯片功耗与性能。

以核心设备光刻机为例,荷兰公司阿斯麦(ASML.O)是全球最大的半导体光刻机设备及服务提供商,在细分领域具备垄断地位,在高端光刻机市场占据75%以上份额。

秒速时时彩 半导体设备技术难度高、研发周期长、投资金额高、依赖高级技术人员和高水平的研发手段,具备非常高的技术门槛。

秒速时时彩 目前国内厂商离全球领先企业差距较大。除中微半导体在机领域成为全球一线供应商外,其他领域在三年内达到世界领先水平的可能性较低。

国内半导体产业政策支持力度较大,但是通过产业政策支持获取的进口替代、自主可控需要经过较长时间的演进才能实现。目前半导体进口替代是国内资本市场较为火热的主题,短期估值偏高。我们建议关注细分领域内具有较强实力、市场份额有望进一步提升的标的。芯片设计:汇顶科技、紫光国微;晶圆代工:中芯国际、华虹半导体和台积电;封装测试领域:长电科技、日月光;在半导体设备方面:北方华创。

原文标题:行业 | 半导体产业链细分行业梳理

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