美国商务部的华为禁令背景下,国内半导体材料之晶圆代工行业的危与机

    2019年华为和中科曙光等厂商被美国纳入“实体清单”,今年5月15日美国商务部采取对华为的禁令,全面禁令华为的全球晶圆代工来源,科技产业发展受制于人的境况进一步被放大。在这样的大环境下,做大做强自家芯片成为亟不可待的任务。然而,目前中国芯片发展存在诸多困难。

    目前国内的半导体基础材料和半导体生产设备是产业链中最薄弱的环节。半导体制造除了设备本身极具技术难度之外,各个环节设备之间的工艺以及误差校对需要漫长的经验积累。一颗芯片上至少有数亿个晶体管,我们常听的纳米单位可以理解成单个晶体管的尺寸大小。按照摩尔定律,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍。随着晶体管的尺寸越来越小,理论上相对处理器性能会有显著提升,同时功耗相对会降低。例如利用20nm的技术,集成电路产品的晶圆加工工艺步骤约1000步,在7nm时将超过1500步。芯片性能对每一步的误差极为敏感,任何一个步骤的误差放大都会带来最终芯片良率的大幅下滑。在某种程度上来说,晶圆工艺赋予芯片“生命”,晶圆工艺的发展与产业整体成长紧密相关。

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晶圆代工市场规模

    2019年全球晶圆代工市场约627亿美元,占全球半导体市场约15%,预计2023年市场规模达798亿美元,年复合增长率为4.9%。目前,全球40-65nm行业的收入占比最大,占比21%。

国内晶圆代工行业持续发展但占比仍然很低

    作为技术及资本密集型行业,晶圆代工行业集中度达到了空前的地步。自中芯国际2000年成立开始,中国大陆在半导体制造领域一直追赶,但目前差距仍然十分明显。根据最新报告统计,2019年第二季全球晶圆代工市场市占率排名前三分别为台积电、三星与格芯,台积电更是占全球几乎半数市场份额。

    目前,中国是全球最大的半导体与集成电路消费市场。数据显示,2018年中国的芯片消费量超过美洲和欧洲的总和,占全球总消费量的33%,但需要注意的是,90%的中国芯片依赖进口,国产率仅为10%左右。从2006年开始,集成电路产品超过石油成为我国最大宗进口产品,根据中国海关数据显示,2018年我国进口芯片金额达到3120.58亿美元。

国内5G建设加大对X86服务器的需求

    对于中国内服务器需求及出货量而言,我们认为中国作为5G建设最快国,服务器方面的建设也将遥遥领先,国产X86服务器在外界压力下砥砺前行。同时由于中国在该方面进度略慢于海外,故在2021年之前服务器出货量将维持高于全球增速的平台之上,之后逐步恢复,与全球的服务器增速趋同。

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数据中心的发展对服务器的要求和需求提高

    我们认为在未来随着5G对其的拉动,内部升级将不间断,5G网络带来的传输速度将会较4G网络下有质的提升,一方面促进服务器在应对存储方面呈几何倍数增长的需求,另一方面需要保持高带宽、低时延、高稳定性的要求,对于服务器而言无疑是在性能方面提出了更高的要求,主要体现在高速度的芯片运算能力、长时间的可靠运行、强大的数据吞吐能力等方面。随着物联网、人工智能的时代到来,边缘计算的快速成长带来的性能需求,将成为中长期半导体的成长驱动。数据中心对服务器的需求成为整体服务器市场出货成长的关键。预计近两年来数据中心服务器的需求将在 2020 年前完成规划,将继续维持每年二至三成的年增率,推动服务器出货量及市场的增长。

“去美国化”的压力下,国内晶圆厂邂逅历史机遇

    美国频频用芯片作为筹码来遏制中国科技产业的发展,使得我国科技产业不能自主。促进国内企业的有序发展,培养本土的核心竞争力才是实现科技强国的必由之路。中芯国际和华虹是国内重要的晶圆代工厂,两者将在市场驱动和政策鼓励上,取得更快的发展。中芯国际和华虹的发展为国内相关上下游企业提供良好的发展平台,促进我国半导体行业的整体发展。

中芯国际14nm及后续工艺预计7月月产量达9000片,预计2020年年底将扩展至每月1.5万片,为芯片领域的主力军。同时去年中芯国际引入一台7nm光刻机,有望在不久后突破技术瓶颈,为国内晶圆制造提供更先进的技术支持。5月15日,两大国家级集成电路大基金共投入160亿注资中芯国际,预计扩增5倍产能,中芯国际和其供应链上的国产半导体设备与材料迎来爆发机会,企业包括具备7nm、5nm制程部分设备与材料供应能力的江丰电子、中微公司等,和具备14nm制程部分设备供应能力的北方华创、盛美半导体。


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半导体设备

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晶圆制造设备

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