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芯片行业调研分析报告

2020年芯片行业调研分析报告

2020年

1.行业技术特点分析

我国CPU芯片是IT国产化一直以来的短板,同时是IT系统中极为关键的成本点,长期受制于海外巨头。

龙芯、飞腾、兆芯等多年来持续努力取得了长足的进步但相比国际厂商仍然差距较大,近些年受政策压力和市场倒逼影响,海外巨头对国内厂商的技术开放更为深入,从此次合作亦可见一斑。

考虑到此次授权的是较为先进的下一代芯片,若本土化成功,将大幅缩小国产CPU和海外的差距,或将倒逼海外厂商降价。

自主可控和国产化加速推进,我国IT厂商尽享政策红利。

自棱镜门事件以来,我国政府对自主可控的重视提升到前所未有的高度,政策和市场上大力支持国产厂商,倒逼海外巨头技术换市场。

近年来的国内IT厂商和海外巨头合作频次和深度均是前所未有,我国的自主可控进程持续加速,国产IT厂商最大受益。

此次最为直接受益的是中科曙光,其他相关国产化标的推荐同有科技、中国软件、卫士通、东方通、同有科技、超图软件、浪潮信息、神州信息,建议关注长城电脑、太极股份、浪潮软件。

2.行业定义及分类分析

2.1芯片行业定义

芯片行业市场调查分析报告显示，芯片指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。

2.2芯片行业分类

　　芯片可以从不同的角度分类。

低级的分类从材料开始，中级的分类从电路集成着手，中高级分类着眼芯片功能，最高的分类应该是芯片设计方式。

从低到高，我尽量集中精力讲讲中高级以上的东西。

　　第一分类：

半导体材料。

　　芯片的两大材料为Silicon与Germanium。

Si芯片最广泛，它具有很好的高温工作性能。

Ge芯片在理想温度下具有更好的导电性。

不过，技术方向却是把Si和Ge合成在一起组成SiGe芯片，两者的优点体现于单一芯片上。

　　第二分类：

集成电路工作原理。

　　芯片上的集成电路可以是CMOS，或者是TTL。

两者的差异在于工作原理。

一般来说，CMOS耗电低，TTL速度快。

　　第三分类：

芯片加工技术

　　进入了Sub-Micron"次微米"时代的半导体工业突飞猛进，越过了半微米，四分一微米，等等门槛，到达了"深次微米"的意境。

然后，0.18微米芯片，0.13微米芯片，又迅速被抛到后面了。

以0.13微米芯片为基础的电子产品甚至还没传到消费者手里，90纳米，或，0.09微米技术已经如火如荼了。

最新一代的INTEL，XILINX，NATIONAL等公司的芯片就是建立在0.09微米技术上的，这边的新产品刚上生产线，那边的研究部门已经在作0.065微米了。

　　第四分类：

工作方式

　　芯片的工作方式有两种：

Analog和Digital。

处理声，光，无线信号等物理现象的是Analog芯片。

用半导体来控制电压高低用以代表1和0，并以此进行逻辑计算的是Digital芯片。

　　第五分类：

功能

　　这个分类方法应该是最复杂，也是最常用。

有三大芯片功能种类：

处理器，记忆，特定功能。

3.竞争分析

芯片，英文为Chip;芯片组为Chipset。

芯片一般是指集成电路的载体，也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果，通常是一个可以立即使用的独立的整体。

3.1市场竞争朝中高端延伸

全球智能手机芯片市场竞争越来越激烈，“寡头竞争”趋势已十分明显。

当能够生存下来的手机芯片大厂都拥有了每年数亿颗的出货量，同时具备了强大开发实力之后，市场竞争的表现形式与此前也有所不同。

如果说“群雄争霸”时期，厂商的竞争焦点更多集中于低端市场，“寡头”间的碰撞则不断朝中高端市场延伸。

“现在手机芯片厂商普遍开始重视高端市场，只有抢占高端市场，才有可能享受更高的利润。

”Gartner研究总监盛陵海表示。

高通公司的旗舰型产品骁龙820在2016年取得了不俗的成绩，7月份刚刚发布该系列的新款骁龙821，不到一个月有关下一代骁龙830的消息又浮出水面。

据称，骁龙830的核心代号为MSM8998，将会采用三星的10nm制程工艺，同时集成更为先进的LTECat.16网络调解器，理论上的下行速度达到1Gbps，产品有可能于2017年正式推上市场。

不仅高通在持续强化旗舰产品的品牌效力，展讯通信在今年2月份的MWC展会上正式推出SC9860之后，也一直在重点宣传这款64位8核的LTE芯片。

展讯通信首席执行官李力游表示：

“可以看到，展讯之前的产品一直面向中低端市场，而现在我们将向中高端市场发力。

”

联发科方面，根据华强电子产业研究所研究总监潘九堂的微博分析，2016年第二季度在中国大陆市场上，联发科的4G芯片出货量首次超过高通。

这主要归功于联发科Helio系列中端产品，在线上和线下品牌中都取得了不俗的成绩。

3.2专用定制芯片

　　这些功能特性的出现还只是个开始。

芯片行业市场调查分析报告显示，对于芯片性能提升放缓，硬件厂商的主要应对方式是打造定制芯片来处理特定任务。

这类芯片处理任务的速度比长久以来被称作PC和智能手机的“大脑”的通用型芯片要快速得多。

Gartner研究副总裁马克·洪指出，它们能够应用于人工智能、机器视觉、音频处理等任务。

例如，凭借图像和显示功能的改进，苹果及其竞争对手正在迈向3D未来——以虚拟现实为形式的3D视频和3D播放。

其它的专用芯片则使能无人驾驶汽车的机器视觉以及驱动苹果Siri、微软Cortana、亚马逊Alexa等虚拟助手的深度学习AI。

正如马克·洪所说的，这些专用芯片是“异构计算”趋势的一部分，该趋势是指用途不同的设备由不同的芯片所驱动。

举例来说，在苹果上周的发布会上，该公司着重介绍了3款新芯片：

iPhone7的A10、AppleWatchSeries2经过改良的S1芯片以及AirPod无线耳机的W1芯片。

换言之，苹果布局了一个由采用定制芯片的设备组成的生态系统，各个定制芯片针对不同的任务。

这是超越芯片本身的一种异构计算形式，在设备层面明显可见。

并非只有苹果在走这条路。

英特尔一直在大举展开并购，已经吞并了多家致力于研究视觉、人工智能、服务器和物联网的芯片公司。

通过这些进展，苹果和英特尔将技术交到开发者手中，后者将得以打造未来的必备功能，从3D界面和室内地图，到可催生新型人机交互方式的人工智能。

4.产业布局

几年前，国务院印发了《国家集成电路产业发展推进纲要》，要求充分发挥国内市场优势，努力实现集成电路产业跨越式发展。

两年间，我国的芯片产业取得了长足的发展。

2015年中国集成电路企业全年销售额达到3690.8亿元，以海思手机芯片、兆芯桌面CPU为代表的中国芯片实现了全产业链的市场化规模投放。

其中，有哪些经验可以汲取，中国芯片业能否实现对Intel、AMD等巨头的对抗，在《纲要》发布两周年之际，让我们来仔细看一看。

众所周知，操作系统和CPU芯片是现代互联网支撑下的高科技业的发展根基，其重要性无与伦比。

一直以来，无论是操作系统还是CPU芯片的设计制造，都被美国为首的发达国家垄断，并经常被当作贸易制裁、出口禁运等手段的谈判筹码。

这给我国的高性能服务器、超级计算机、智能手机等行业带来了极大困扰，甚至会影响到政务、银行等核心行业的平稳运行及安全。

如果说石油是现代工业的血液，那么芯片就是“中国智造”的灵魂，是发展“互联网+”必不可少的因素。

数据显示，自2013年开始，我国每年进口的芯片价值超过2000亿美元，已经超过石油，成为最大宗的进口产品。

毫无疑问，一旦芯片这个根基出了问题，即使BAT这样的互联网霸主，也会变得不堪一击。

芯片和操作系统，是相互促进的两极，是“互联网+”这个皇冠上最璀璨的两颗明珠。

那么，操作系统初步解决了自主可控问题之后，作为国内唯一运行在X86架构上的中国芯片，能否一飞冲天呢?

4.1中国芯片之现状 实验室产物之殇

长久以来，中国芯片行业一直在走一条荆棘遍布的弯路：

企图在所有环节实现完全的自主，从设计、流片到量产成型，从BIOS到操作系统，甚至连应用软件都要包打天下。

这样的思路在一些垂直行业中也许可以实现，但需要付出的代价太大。

结果事实如何?

由于这些行业的操作系统不同，芯片架构与PC的X86架构完全不通用，大大限制了中国之芯的后续发展。

正如《纲要》指出的那样，只有充分发挥国内市场优势，激发企业活力和创造力，带动产业链协同可持续发展，中国芯片业才能真正腾飞。

兆芯就走出了这样的跨越式发展之路：

从一开始，兆芯就采用了计算机通用的X86架构，从底层与现有的计算机生态系统完全兼容，无论Windows操作系统还是Office办公软件，都可以在兆芯上飞速运行。

这就从根本上具备了对Intel、AMD等现有芯片巨头实现替代的可能性。

4.2兆芯平台联想开天6100台式机

从实验室可行到成功商业化，是个巨大的挑战。

假设我们投入巨大的资源，制造一台主流技术水平的计算机，在实验室中运行，但如果这台计算机不能顺利商业化，不能在商业公司实现量产，那这台计算机就是毫无意义的。

因此，兆芯在生态系统建设方面投入了巨大精力。

在上级政府的支持下，兆芯运用商业力量推动产业链合作，吸收联想、清华同方、长城等成为合作伙伴，以商业量产的标准来要求芯片的技术参数和配套环境。

到2015年底，兆芯芯片已经达到联想、同方、长城等公司的量产标准，通过了CCC认证和节能环保认证，平均无故障时间指标超过10万小时，在软硬件成熟度、系统安全等级方面达到国际水平。

4.3中国芯片之未来市场推动生态发展

无论在哪个国家，政府扶持都是核心产业跨越化发展的必要手段。

就像韩国以举国之力扶持三星电子、现代汽车一样，中国的芯片产业要想实现跨越式发展目标，当然还离不开政府的扶持。

但如何衡量扶持效果，以最小的投入获得最大效果，才是需要讨论的课题。

《2012-2016年中国LED芯片行业发展现状及投资前景分析报告》显示，芯片行业是个需要巨额投入的产业。

2014年，Intel全年的研发投入高达115亿美元，比中国芯片业全行业的投入之和还要高几倍。

要想跟这样的巨头竞争，充分而长期的资金投入，是个必要条件。

资金从哪里来?

过去，中国芯片的研发很大程度上依赖政府的直接投入。

但实际上，这是个低效的扶植途径，不但效果无法衡量，而且无法杜绝科研资金浪费情况。

相对而言，通过扶持已经形成产业规模的芯片化商业公司，在政府采购、产品准入、行业标准等方面向国产芯片倾斜，是个不错的市场化扶持思路。

以兆芯PC为例，因为量产经济规模较小，兆芯PC每台成本比成熟的Intel芯片PC略高。

如政府率先采购积极推广国产芯片整机，将很快形成可观的经济规模，从而抹平这个价格差距。

当联想、同方等整机厂商基于兆芯CPU的整机形成一定数量的销售规模时，国产化产品就真正具备了完全市场化的竞争能力，便可以更好的满足政府和企业的采购需求。

芯片的发展可以带动整个产业链的升级换代，通过上下游整合，把国产PC的生态链成本极大降低。

就像京东方液晶屏生产线的发展，带动了整个国产手机产业的升级换代一样，在芯片上的投入也可以达到类似效果。

作为世界领先的综合实力大国，中国与美国等发达国家的关系既有竞争也有合作。

目前的国际环境来看合作是主流，但经常会出现高科技芯片禁运等不和谐音符。

芯片已经成为中国信息化强国战略的核心，只有得到政策的大力扶植，走有中国特色的跨越式发展道路，才能在未来的世界竞争中占据主动地位。

5.行业市场分析

前全球最大的芯片企业台积电占有该市场的份额高达57%，三星意欲提升芯片市场份额必然会对台积电产生巨大的冲击。

从芯片产业全流程角度来看，国内企业在封测领域以及部分数字芯片设计上不落后于国外厂商。

以下对中国芯片行业分析。

中国芯片行业分析，2001-2016年间，我国芯片市场规模由1260亿元增加至约12000亿元，占全球市场份额的将近60%，产业销售额扩大超过23倍，由188亿元扩大至4336亿元。

2018-2023年语音芯片行业深度分析及“十三五”发展规划指导报告表明，2001-2016年间，我国芯片产业与市场复合增长率分别为38.4%和15.1%。

在全球芯片市场不景气的背景下，中国市场占全球市场的比重在不断上升。

5.1中国芯片销售额占全球比重

芯片产业是一个中国的“弱势产业”，大部分芯片还需要进口。

不过，正是因为如此，所以成长空间巨大。

单单是进口替代，就能够搞出几千亿上万亿的产业来，更不要说，未来的物联网和5G产业，对于芯片的需求，更会成长出很多新的产业形态，芯片的需求每年都还在成长。

现从三大市场来了解中国芯片行业分析。

5.2周期性波动向上，市场规模超4000亿美元

半导体是电子产品的核心，信息产业的基石。

半导体行业因具有下游应用广泛、生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险大等特点，产业链从集成化到垂直化分工越来越明确，并经历了两次空间上的产业转移。

中国芯片行业分析，全球半导体行业大致以4-6年为一个周期，景气周期与宏观经济、下游应用需求以及自身产能库存等因素密切相关。

2017半导体产业市场规模突破4000亿美元，存储芯片是主要动力。

5.3供需变化涨价蔓延，创新应用驱动景气周期持续

中国芯片行业分析，半导体本轮涨价的根本原因为供需变化，并沿产业链传导，涨价是否持续还是看供需，NAND随着产能释放价格有所降低，DRAM、硅片产能仍吃紧涨价有望持续。

展望未来，随着物联网、区块链、汽车电子、5G、AR/VR及AI等多项创新应用发展，半导体行业有望保持高景气度。

6.行业发展趋势分析

芯片被誉为“现代工业粮食”，是物联网、大数据、云计算等新一代信息产业的基石。

中国虽有着全球最大的半导体市场，但集成电路设计企业的主流产品仍然集中在中低端，与国外企业差距巨大。

以下对中国芯片发展趋势分析。

2018-2023年中国核心芯片行业市场深度分析及投资战略研究报告表明，2001-2016年间，我国芯片市场规模由1260亿元增加至约12000亿元，占全球市场份额的将近60%，产业销售额扩大超过23倍，由188亿元扩大至4336亿元。

2001-2016年间，我国芯片产业与市场复合增长率分别为38.4%和15.1%。

在全球芯片市场不景气的背景下，中国市场占全球市场的比重在不断上升。

芯片设计位于半导体产业的最上游，是半导体产业最核心的基础，拥有极高的技术壁垒，需要大量的人力、物力投入，需要较长时间的技术积累和经验沉淀。

我国芯片设计业的产品范围已经涵盖了几乎所有门类，且部分产品已拥有了一定的市场规模，但我国芯片产品总体上仍然处于中低端，在高端市场上还无法与国外产品展开竞争。

现从三大趋势来分析中国芯片发展趋势。

8.1器件特征尺寸减小

随着信息技术与材料工程技术的发展，芯片器件的特征尺寸将逐步实现物理极限的突破，呈现出物理尺寸逐渐减小、性能和稳定性逐渐增加的发展趋势，未来将可能出现从微米到纳米再到亚纳米、超纳米的尺寸等级。

中国芯片发展趋势分析，这种集成器件的体积减小将使得电路的集成度更高，制造工艺更加复杂，同时对于芯片质量的需求也越来越高，将极大地推动便携式智能设备的发展和推广。

据国际半导体技术发展协会估计，未来特征尺寸为22mm的CMOS电路以及实际栅长为9mm的MPU将会实现。

3.2新材料和新器件的出现

中国芯片发展趋势分析，未来随着芯片特征尺寸的不断减小，芯片的集成度越来越高，同时体积也越来越小，对材料的性能要求也在不断提升，这种芯片的性能突破将迫使新材料和新器件的不断涌现，也必将极大地提升集成芯片的技术水平，当下人们普遍认为铁电存储器将是在DRAM之后的下一代半导体存储器件。

4.3系统集成芯片

中国芯片发展趋势分析，系统集成芯片也叫SOC，该技术得到了国内外专家的大力支持，并且很多研究机构已经开始着手研究SOC技术的应用项目。

SOC技术将微处理器、模拟IP核、数字IP核以及片外存储器控制接口等功能集于一身，使得电路系统设计兼具稳定性和低功耗的特点，解决了很多传统集成电路中面临的主要问题，在未来必将引发一场以芯片为特色的电子信息产业化革命。

中国芯片发展趋势分析，芯片还关系到重要的国防领域，导弹，卫星，电子雷达，战机也要用到大量的高级芯片，落后的芯片技术将限制中国的高科技武器的发展。

随着芯片市场整体的下滑，以及中国芯片市场的强势，让越来越多的芯片企业更加愿意在中国市场有更深入的投入。