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文章參考自“半導(dǎo)體行業(yè)投資技術(shù)框架”，內(nèi)容包括184頁(yè)技術(shù)干貨，分半導(dǎo)體行業(yè)分析和半導(dǎo)體行業(yè)主流玩家2部分，本篇內(nèi)容主要分析半導(dǎo)體行業(yè)分析。
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根據(jù)美國(guó)加州UC Berkeley大學(xué)的理論數(shù)據(jù)，一條月產(chǎn)12英寸硅片，5萬(wàn)片的生產(chǎn)線，需要50臺(tái)光刻機(jī)，10臺(tái)大束流離子注入機(jī)，8臺(tái)中束流離子注入機(jī)，40臺(tái)付蝕機(jī)以及30臺(tái)薄膜淀積設(shè)備等，估計(jì)各類設(shè)備的總計(jì)臺(tái)(套)要超過(guò)500個(gè)。
按照摩爾定律，每隔18-24個(gè)月集成電路的技術(shù)都要進(jìn)步一代，那么相應(yīng)的上游設(shè)備商也必須每隔18-24個(gè)月推出更先進(jìn)的制造設(shè)備；50多年來(lái)，光刻機(jī)的分辨率從10微米發(fā)展到目前的10納米，整整提升了1000倍。
NAND從Planar發(fā)展到3D 64層結(jié)構(gòu)，制造設(shè)備支出增加60%；DRAM從25納米發(fā)展到14納米，制造設(shè)備支出增加40% ；晶圓代工廠加工工藝從28納米發(fā)展到7納米，制造設(shè)備支出增加100%；LCD發(fā)展到OLED技術(shù)，制造設(shè)備支出增加425%。
新晶圓制造廠從建立到生產(chǎn)的周期大概為2年；一般在第20個(gè)月的時(shí)候開(kāi)始進(jìn)行設(shè)備搬入安裝、測(cè)試、試生產(chǎn)；一條新建產(chǎn)線最大的資本支出來(lái)自于半導(dǎo)體設(shè)備，資本支出占比高達(dá)80%，廠房建設(shè)占比僅20%。
晶圓制造設(shè)備種，光刻機(jī)占比最高（30%），其次是刻蝕設(shè)備（20%），PVD（15%），CVD（10%），量測(cè)設(shè)備（10%），離子注入設(shè)備（5%）等。
晶圓制造行業(yè)一個(gè)典型的特點(diǎn)就是先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝制程掌握在少數(shù)幾個(gè)公司手中，130納米技術(shù)全球有近30個(gè)公司可以量產(chǎn)，但是到了14納米技術(shù)僅掌握在6個(gè)公司手上，未來(lái)5納米技術(shù)水平預(yù)計(jì)只有三星、臺(tái)積電、英特爾三家有能力實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；半導(dǎo)體芯片行業(yè)的三種運(yùn)作模式：IDM、Fabless和Foundry。
目前國(guó)內(nèi)晶圓代工廠的特色工藝同國(guó)外晶圓代工廠差別不大，基本能滿足國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司要求，同時(shí)也承接了大規(guī)模海外設(shè)計(jì)公司的需求。國(guó)內(nèi)晶圓代工廠難以滿足國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司對(duì)主流工藝（16nm及以下）和高性能模擬工藝的需求。
芯片設(shè)計(jì)位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最上游，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最核心的基礎(chǔ)，擁有極高的技術(shù)壁壘，需要大量的人力、物力投入，需要較長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)沉淀。一般來(lái)說(shuō)包含五個(gè)步驟：
①規(guī)格制定：確定目的、效能，對(duì)大方向做設(shè)定，最后確立實(shí)作方法，將不同功能分配成不同單元，并確立不同單元間連結(jié)方法；
②設(shè)計(jì)芯片細(xì)節(jié)：用硬體描述語(yǔ)言（HDL）描繪整體輪廓，藉由程式碼表達(dá)，接著檢查正確性并持續(xù)修改；
③畫(huà)出平面設(shè)計(jì)藍(lán)圖：通過(guò)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具確定此邏輯閘設(shè)計(jì)圖是否符合規(guī)格并修改，直到功能正確為止；
④電路布局與布線：由電子自動(dòng)化工具形成電路圖；
⑤層層光罩，疊起一顆芯片：由底層依循制造方法，逐層制作，最后產(chǎn)生期望的芯片。
隨著技術(shù)升級(jí)的成本越來(lái)越高以及對(duì)IC產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率的要求提升，促使整個(gè)產(chǎn)業(yè)逐漸向設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試分離的垂直分工模式發(fā)展。這種垂直分工的模式首先大大提升了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作效率；其次，將相對(duì)輕資產(chǎn)的設(shè)計(jì)和重資產(chǎn)的制造及封測(cè)分離有利于各個(gè)環(huán)節(jié)集中研發(fā)投入，加速技術(shù)發(fā)展，給新玩家一個(gè)進(jìn)入行業(yè)的切入點(diǎn)，例如技術(shù)水平較低的封裝檢測(cè)、設(shè)計(jì)突出的Fabless等。
IDM企業(yè)具有資源的內(nèi)部整合優(yōu)勢(shì);在IDM 企業(yè)內(nèi)部，從IC 設(shè)計(jì)到完成IC制造所需的時(shí)間較短，主要的原因是不需要進(jìn)行硅驗(yàn)證（SiliconProven），不存在工藝流程對(duì)接問(wèn)題，所以新產(chǎn)品從開(kāi)發(fā)到面市的時(shí)間較短。
大多數(shù)IDM 都有自己的IP（Intellectual Property，知識(shí)產(chǎn)權(quán)）開(kāi)發(fā)部門(mén)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研發(fā)與積累，企業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備比較充足，技術(shù)開(kāi)發(fā)能力很強(qiáng)，具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
Fabless商業(yè)模式資產(chǎn)較輕，初始投資規(guī)模小，創(chuàng)業(yè)難度相對(duì)較小，運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)較低；企業(yè)運(yùn)行費(fèi)用較低，轉(zhuǎn)型相對(duì)靈活，市場(chǎng)靈活性高；專注于設(shè)計(jì)，分工程度高，更有助于產(chǎn)品更迭，產(chǎn)品研發(fā)周期更短；Fabless的投資盈利回報(bào)率要?jiǎng)龠^(guò)IDM。
X86是微處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言指令集，指一個(gè)intel通用計(jì)算機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)縮寫(xiě)。
ARM架構(gòu)是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)能的特點(diǎn)，ARM處理器非常適用于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。
RISC-V架構(gòu)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開(kāi)放指令集架構(gòu)(ISA)，RISC-V指令集完全開(kāi)源，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于移植Unix系統(tǒng)，模塊化設(shè)計(jì)，完整工具鏈，同時(shí)有大量的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)和流片案例，得到很多芯片公司的認(rèn)可。
MIPS架構(gòu)是一種采取精簡(jiǎn)指令集（RISC）的處理器架構(gòu)，這種架構(gòu)可支持高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術(shù)和邏輯運(yùn)算采用三個(gè)操作數(shù)的形式，允許編譯器優(yōu)化復(fù)雜的表達(dá)式。
全球晶圓制造材料中硅片占比29.17%，往后分別是電子氣體，掩膜，其他材料，光刻膠配套試劑，CMP材料，光刻膠，工藝化學(xué)品，靶材，SOI。
技術(shù)同步且已實(shí)現(xiàn)批量供貨材料：靶材、封裝基板、CMP 拋光材料、濕電子化學(xué)品，引線框等部分封裝材料
部分小批量供貨材料：電子氣體、硅片、化合物半導(dǎo)體、掩模版
技術(shù)落后且未能實(shí)現(xiàn)供貨：光刻膠
硅片生產(chǎn)過(guò)程非常復(fù)雜，總體可分為兩個(gè)階段：即拉單晶硅錠（步驟一至步驟三）和切片及拋光硅晶片（步驟四）。其中較為關(guān)鍵的步驟有多晶硅錠的制造、拉晶以及硅晶片的切片拋光，這些生產(chǎn)步驟將會(huì)對(duì)最終產(chǎn)成硅片的質(zhì)量、性能、尺寸等方面產(chǎn)生重大影響。
12英寸晶圓擁有較大的晶方使用面積，得以達(dá)到效率最佳化， 12英寸晶圓相對(duì)于8英寸晶圓的可使用面積超過(guò)兩倍以上；每片晶圓可使用率是前期晶圓的2.5倍。
近年來(lái)各尺寸硅片需求總體均呈上升趨勢(shì)，而未來(lái)300mm硅片將主導(dǎo)市場(chǎng)。不斷提高的硅片產(chǎn)能，新節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)以及光刻資本投入不斷增加，半導(dǎo)體生產(chǎn)對(duì)光刻的需求進(jìn)一步提高。采用新制程新節(jié)點(diǎn)的300mm硅片在2025年之前會(huì)占到總產(chǎn)能的三分之二。
5G是指第五代移動(dòng)通信技術(shù)，它具有更高的傳輸速率、更快的反應(yīng)速度、更大的連接數(shù)量。
5G應(yīng)用要求各種工藝技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、集成以及封裝能夠滿足每一獨(dú)特情況的需求,包括以下應(yīng)用領(lǐng)域：
低功耗: 通常使用采用塑料封裝的系統(tǒng)級(jí)硅芯片解決方案；
智能手機(jī)、平板電腦和移動(dòng)設(shè)備：需要載波聚合的移動(dòng)應(yīng)用通常使用體聲波或表面聲波濾波器和多路復(fù)用器；
宏基站：LDMOS 技術(shù)一直是高功率功率放大器的關(guān)鍵技 術(shù)，但高功率氮化鎵能提供更高的性能和效率；
小基站：小基站可幫助運(yùn)營(yíng)商將區(qū)域密集化并擴(kuò)大蜂窩覆蓋范圍。小基站具有許多功率水平，可幫助用戶快速連 接和省電；
全新的高級(jí)天線系統(tǒng)：天線陣列系統(tǒng)中使用的 GaN 為運(yùn)營(yíng)商提供了靈活的可擴(kuò)展性、功率、寬帶寬等。
5G為射頻前端帶來(lái)新機(jī)會(huì)移動(dòng)手機(jī)射頻前端市場(chǎng)和WiFi連接部門(mén)預(yù)計(jì)將在2023年達(dá)到352億美元，CAGR為14%。
濾波器增長(zhǎng)主要來(lái)自高質(zhì)量的體聲波濾光片，這是5G NR所定義的超高頻范圍所需的。低噪聲放大器增長(zhǎng)來(lái)自于分集模塊的實(shí)施和手機(jī)功率放大器模塊的集成。交換機(jī)和天線調(diào)諧器增長(zhǎng)來(lái)自于采用4x4 MIMO技術(shù)的普及。
5G 標(biāo)準(zhǔn)下現(xiàn)有的移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)行統(tǒng)一，射頻前端芯片產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)被進(jìn)一步放大。5G 下單個(gè)智能手機(jī)的射頻前端芯片價(jià)值亦將繼續(xù)上升。
全球射頻前端市場(chǎng)集中度較高，前四大廠商Skyworks、Qorvo、Avago、Murata占據(jù)著全球85%的市場(chǎng)，且均是日美發(fā)達(dá)國(guó)家企業(yè)，而這也意味著國(guó)產(chǎn)射頻企業(yè)的成長(zhǎng)空間巨大。
基帶芯片的技術(shù)門(mén)檻高、研發(fā)周期長(zhǎng)、資金投入大（從開(kāi)始研發(fā)到一次流片動(dòng)則百萬(wàn)美元為單位）、競(jìng)爭(zhēng)激烈，成品稍晚一步則就會(huì)陷入步步皆輸?shù)木车?。很多廠商相繼放棄基帶業(yè)務(wù)，飛思卡爾、德州儀器、博通、英偉達(dá)都相繼放棄了基帶市場(chǎng)，愛(ài)立信則從若即若離到現(xiàn)在重新擠入陣營(yíng)，高通占據(jù)基帶芯片市場(chǎng)半壁江山。
高通在全球基帶芯片市場(chǎng)占據(jù)領(lǐng)先地位，近幾年?duì)I收占到50%以上；聯(lián)發(fā)科一直穩(wěn)居第二，在17年被三星超越?；鶐酒袌?chǎng)始終是巨頭壟斷，小公司很難介入。
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