半导体行业的重要性！

　　自20世纪50年代以来，半导体已经成为众多工业设备的核心，广泛应用于计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、军事设备等行业。据美国半导体业协会统计，2020年全球半导体行业总产值约占全球工业增加值的2%，超越了G7国家中的法国、加拿大、意大利三国当年的本国工业总增加值1。在全球新一轮的科技、产业信息化革命中，先进的半导体技术已经成为各国主要的竞争焦点。

　　在国家大力倡导发展半导体行业的时代背景下，半导体产业链各个赛道受到各级投资人的持续关注。2020—2021年间，中国半导体产业总融资交易数量近2,000起。仅2021年就有19家半导体相关企业在科创板成功上市，占当年科创板上市企业数量的12%。近年来，中国国内半导体产业融资事件主要发生在A/B轮的早期投资，且大部分集中于芯片设计环节。在半导体行业地位日益凸显的大环境下，相关产业链赛道热度将持续高涨。

　　半导体产业链概览

　　半导体产业链可以分为基础研究、设计、生产制造三个大流程。基础研究聚焦科学、工程学等相关命题展开，是科技创新的源泉。而半导体设计和制造流程则可以进一步细分为EDA/IP、芯片设计、工具设备、材料、晶圆制造、封装测试六个产业环节。

　　整个半导体产业链呈现出产业链长、核心节点众多、产业分工明确、区域垄断严重的特点。半导体产业链环节众多，各个环节均有较高的投资要求及技术难度，促使行业分工日趋专业化。此外，由于发展水平不一、产业专长不同，各个区域、国家在产业链上具有鲜明的优势，产业链上超过50个核心技术节点由单一区域保有超过65%的全球市占率，全产业链有着高度区域垄断的特性。

　　摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔在上个世纪60年代提出的，其主要内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，每隔约18—24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。过去的半个多世纪，半导体行业遵循着摩尔定律向着先进制程发展。

　　而近年来，随着制程工艺接近物理尺寸极限，且持续追求先进制程的成本节节攀升，摩尔定律面临着极大挑战。芯片尺寸的不断缩小会导致包括量子隧穿在内的多种量子效应，引发晶体管漏电等各类问题，使晶体管特性难以控制。同时，随着制程的优化，新制程仅芯片设计成本就从28nm的5千万美元攀升到5nm的5.4亿美元。按照这个趋势，单纯靠提升芯片制程工艺已经无法满足行业发展需求，半导体行业将进入“后摩尔时代”。

　　在“后摩尔时代”，半导体行业将通过单芯片设计优化及多芯片堆积来提升整体算力。单芯片层面，厂商有望通过新兴芯片设计模式及系统算法优化来实现芯片性能提升。同时，先进封装技术的发展有望实现异质集成，从而解决计算单元堆积带来的高功耗、散热难等问题，帮助半导体行业实现多芯片集成，提升整体算力。这些技术革新将直接推动芯片设计、EDA/IP、封装测试等环节的关键技术突破，同时带动上下游全产业链的变革。

　　第三类半导体材料

　　多年来，硅（Si）在半导体材料中占据绝对的统治地位，是半导体行业中使用最为广泛的材料。然而随着半导体应用领域的扩大及科技的进步，传统硅基材料已经无法满足包括5G、快充在内的一些特殊产业在高温、强辐射、大功率环境下对半导体的性能要求。

　　碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三类半导体材料将以其优越的性能及碳排优势在未来的半导体材料中占有一席之地。第三类半导体材料宽禁带的特点使其具有高击穿磁场、高导热率、高电子密度等特性，从而比传统硅基半导体材料更加适应高电压、高温、强辐射的工作环境。同时，第三类半导体相比硅器件能大量减少能量损失，缩小装备体积，能帮助下游产业实现“碳中和”发展目标。近年来，SiC和GaN已经在新能源汽车、5G、数据中心等领域取得发展。随着这些新兴行业的发展，第三类半导体材料将成为半导体材料中最具发展潜力的领域之一，并随之带来产业链上特定场景的芯片原材料处理、芯片设计、EDA/IP等环节的技术突破，以及全产业链相关厂商的发展。

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　　产业链分布趋势

　　半导体产业链一直以全球化、分工专业化而著称，各区域分别在半导体产业链的不同环节上占据着至关重要的地位。其中美国在高端设备、芯片设计、EDA/IP等环节占据主导，东亚地区走在晶圆制造前沿，而中国大陆则在封装测试环节举足轻重。全球范围内没有哪个国家能完全自给，然而随着近年来一系列国际贸易冲突和地缘政治矛盾，各个国家均逐步转向半导体产业链的自主化道路。

　　2020年中国半导体前端设备市场销售规模约为164亿美元，未来五年平均复合增长率约为2.1%，其增长主要由持续扩张的新增产能驱动。半导体前端设备种类较多，其中以沉积、刻蚀、光刻及过程控制（缺陷检测）等设备为重点。

　　从技术演进角度而言，先进制程以及更为复杂的异构芯片均会持续推动高端前端设备需求增长，而第三类半导体的持续渗透将带动其所特需的前端设备，如MOCVD、离子注入等设备的需求增长。而半导体产业链本地化、自主化的趋势更将进一步推动全系列前端设备的需求增长。

　　对中国市场而言，半导体产业链在本地化及自主化的同时亦追求前端生产设备的国产替代，以自研技术突破日益加剧的技术及出口限制。国内企业近年来在前端设备研发及商业化方面取得较大突破，研发重点聚焦于沉积、刻蚀、清洗等环节的重点设备。

　　沉积设备：2021年沉积设备国产化率已达到15%左右，有望在未来五年内进一步提升至30%。国内领先企业较多以CVD作为主要产品线，在28nm及以上成熟制程已实现稳定出货，而针对14nm及以下先进制程的沉积设备（尤以ALD为主）正成为下一阶段研发重点。

　　刻蚀设备：由存储芯片堆叠层数增加及逻辑芯片日益提升的先进制程带来的工艺变化正推动刻蚀设备需求的快速增长。而在国内市场，刻蚀设备的国产化率已然达到20%，且有望在未来五年内进一步提升至35%。在刻蚀设备领域，本土厂商的设备性能已具备与海外领先企业抗衡的能力，且在本土半导体厂商用户已实现较大突破，本土刻蚀设备领先厂商目前已可提供较为丰富的产品组合，而新兴刻蚀设备企业依旧具备较大发展空间，在新材料（如SiC）或新芯片类型所特需的刻蚀设备利基市场实现突破。

　　清洗设备：先进制程所需的刻蚀工艺步骤数量不断提升，使生产过程中所需的清洗时间及清洗步骤数量均有显著上升，带动清洗设备市场需求不断增长。清洗设备领域的国产化率在2021年已达到20%左右，且在未来五年可进一步提升至35%，本土厂商针对8英寸晶圆已可提供媲美国际领先水平的清洗设备，并将在未来五年内逐步拓展12英寸晶圆设备的能力。

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