導語：
2022年全球內建電路、分立器件、光學光電子和傳感器市場規模分别為4,799.88、340.98、437.77和222.62億美元。
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一、半導體市場規模
半導體下遊應用廣泛， 與經濟發展密切相關。 半導體（ semiconductor） 指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料， 其電阻率随着溫度的升高而升高， 可用來制作內建電路與半導體器件。半導體下遊應用廣泛， 涵蓋智能手機、PC、 汽車電子、醫療、通信技術、人工智能、物聯網、工業電子和軍事等各行各業。
從下遊需求結構看， 計算機（ 以 PC、伺服器為主） 和通訊産品（ 以智能手機為主） 構成全球半導體需求的主要需求來源，二者合計占比接近四分之三。根據 IC Insights 資料，2020 年計算機領域銷售額占半導體下遊比重為 39.7%， 通信領域銷售額占比 35.0%， 其次為消費電子與汽車電子， 分别占比 10.3%和 7.5%。
圖表 1：半導體行業下遊銷售結構
資料來源：IC Insights， 東莞證券研究所
電子資訊時代 半導體銷售額與全球經濟增長關系愈發密切， 在經濟發展中起到重要作用。 電子資訊時代， 半導體在經濟發展中扮演愈發重要的角色， 半導體銷售情況與全球經濟發展密切相關。根據 WSTS 與貨币基金組織提供的資料， 在 1987-1999 年， 全球半導體銷售額增長率與 GDP 增長率相關系數為 0.13， 而在 2000-2022 年二者相關系數提升至 0.46， 相關性大幅增強。随着下遊 PC、 伺服器、 智能手機和新能汽車等含矽量持續提升， 預計未來一段時間半導體銷售金額與經濟發展水準的相關程度有望繼續提高。
圖表 2：2000-2022 年全球半導體銷售額同比增長率、 全球 GDP 實際增長率
資料來源：WSTS， 國際貨币基金組織， 東莞證券研究所
行業銷售規模複盤：下遊創新驅動行業發展，行業規模在波動中增長。 我們對曆年半導體銷售情況進行複盤， 發現行業市場規模主要由下遊創新決定， 下遊終端銷售情況與企業産能釋放共同決定周期波動， 整體呈現出在波動中成長的特點。從 2015 年至 2022 年，全球半導體銷售規模從 3,352 億美元增長至 5,735 億美元， 年複合增速為 7.97%， 高于同期全球 GDP 增速。
2015-2018 年：智能手機仍處于快速滲透期， 受下遊智能手機、 TWS 等消費類電子需求旺盛的驅動， 全球半導體市場蓬勃發展， 市場規模從 3,352 億美元增長至 4,688 億美元，2015-2018 年複合增長率為 11.83%;
2019 年：以智能手機為代表的智能終端市場景氣度下滑， 全球半導體周期向下， 疊加國際貿易摩擦加劇， 全球半導體産業市場規模為 4,123 億美元， 同比下滑 12.05%；
2020-2022 年：随着 5G 終端規模不斷擴大、 資料中心需求增加， 以及 AIoT 等智能化場景逐漸拓展及汽車電子不斷滲透， 疊加疫情背景下對遠端辦公、 居家娛樂等需求增加，全球半導體産業規模上行， 2020 年、 2021 年和 2022 年全球半導體市場規模分别為 4,404億美元、 5,559 億美元和 5,735 億美元， 同比分别增長 6.82%、26.83%和 3.17%。
圖表 3：2015-2022 年全球半導體市場規模
資料來源：WSTS， 東莞證券研究所
半導體行業分類。 根據世界半導體貿易統計組織（ World Semiconductor Trade Statistics，WSTS） 将半導體産品細分為四大類：內建電路、 分立器件、 光電子器件和傳感器。其中， 內建電路占據行業規模的八成以上， 其細分領域包括邏輯晶片、存儲器、微處理器和模拟晶片等， 被廣泛應用于 5G 通信、 計算機、 消費電子、 網絡通信、 汽車電子、 物聯網等産業， 是絕大多數電子裝置的核心組成部分。
據 WSTS 資料， 2022 年全球內建電路、 分立器件、 光學光電子和傳感器市場規模分别為4,799.88 億美元、 340.98 億美元。437.77 億美元和 222.62 億美元， 在全球半導體行業占比分别為 82.7%、 5.9%、 7.5%和 3.8%。在上述半導體産品分布中， 內建電路是技術難度最高、 增速最快的細分産品， 是半導體行業最重要的構成部分。
圖表 4：半導體分類
資料來源：WSTS， 東莞證券研究所
圖表 5：半導體細分品類銷售額占比（2022 年）
資料來源：WSTS， 東莞證券研究所
圖表 6：半導體各細分品類 2011-2022 年市場規模變化
資料來源：WSTS， 東莞證券研究所
內建電路： 內建電路（integrated circuit， IC） 是一種微型電子器件或部件， 采用一定的工藝， 把一個電路中所需的半導體、 電阻、 電容和電感等元件及布線互連一起， 制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或媒體基片上， 然後封裝在一個管殼内， 成為具有所需電路功能的微型結構， 也叫做晶片。
根據處理信号類型的不同， 內建電路可分為數字晶片和模拟晶片。 按處理信号類型的不同， 內建電路可分為數字內建電路和模拟內建電路兩大類， 其中數字內建電路用來對離散的數字信号進行算數和邏輯運算， 包括邏輯晶片、 存儲晶片和微處理器， 是一種将元器件和連線內建于同一半導體晶片上而制成的數字邏輯電路或系統；模拟內建電路主要是指由電容、 電阻、 半導體等組成的模拟電路內建在一起用來處理模拟信号的內建電路。根據 WSTS 資料， 2020 年邏輯晶片、 存儲晶片、 微處理器和模拟晶片分别占內建電路市場規模的32.78%、 32.52%、19.29%和15.41%。
圖表 7：2020 年全球內建電路産品構成
資料來源：WSTS， 東莞證券研究所
圖表 8：模拟內建電路和數字內建電路對比
分立器件： 指具有固定單一特性和功能， 且在功能上不能再細分的半導體器件， 如二極管、 三極管、 晶閘管、 功率半導體器件（如 LDMOS、 IGBT） 等。它内部并不內建其他任何的電子元器件， 隻具有簡單的電壓電流轉換或控制功能， 而不具備電路的系統功能。相比內建電路， 分立器件的體積更大， 但在超大功率、 半導體照明等場合， 分立器件相比內建電路具有優勢。
二、半導體産業結構
半導體産業鍊情況。 從生産流程角度看， 半導體生産主要分為設計、 制造和封測三大流程， 并需要上遊的半導體裝置與材料作為支撐。以內建電路為代表的都不同産品下遊應用廣泛， 下遊創新引領的需求增長是半導體産業快速發展的核心驅動力。
圖表 15：半導體産業鍊
資料來源：盛美上海招股說明書， 東莞證券研究所
內建電路設計：指按照既定的功能要求設計出所需要的電路圖， 最終的輸出結果為掩膜版圖。大陸的內建電路設計産業發展起點較低， 但依靠着巨大的市場需求和良好的産業政策環境等有利因素，已成為全球內建電路設計産業的新生力量。從産業規模來看，大陸大陸內建電路設計行業銷售規模從 2010 年的 383.0 億元增長至 2021 年的 4,519.0 億元，年複合增長率約為 25.15%；而本土産業鍊的逐漸完善， 也為國内初創晶片設計公司提供了晶圓制造支援， 疊加産業資金與政策支援，以及海外人才回流， 大陸晶片設計公司數量快速增加。據中國半導體行業協會資料， 自 2010 年以來，大陸晶片設計公司數量大幅提升，2010 年僅為 582 家，2022 年增長至 3,243 家，2010-2022年年均複合增長率約為 15.39%。
圖表16：2010-2022 年中國晶片設計企業數量增長情況
資料來源：中國半導體行業協會， 東莞證券研究所
圖表 17：大陸內建電路設計業銷售額及同比增長率
資料來源：中國半導體行業協會， 東莞證券研究所
內建電路制造： 內建電路制造指将設計好的電路圖轉移到矽片等襯底材料上的環節， 即将電路所需要的半導體、 二極管、 電阻器和電容器等元件用一定工藝方式制作在一小塊矽片、 玻璃或陶瓷襯底上， 再用适當的工藝進行互連， 然後封裝在一個管殼内， 使整個電路的體積大大縮小， 引出線和焊接點的數目也大為減少。
從工藝流程看， 內建電路制造技術一般分為前段（Front End of Line, FEOL）和後段（Back End of Line, BEOL）。前段工藝一般是指半導體等器件的制造過程， 主要包括隔離、栅結構、源漏、接觸孔等形成工藝。後段工藝主要是指形成能将電信号傳輸到晶片各個器件的互連線， 主要包括互連線間媒體沉積、 金屬線條形成、 引出焊盤（Contact）制備工藝為分界線。
近年來， 受益中芯國際、 華虹半導體等本土晶圓代工廠崛起， 以及台積電等晶圓代工龍頭企業在中國大陸設廠， 大陸內建電路制造産業市場規模實作快速增長。據中國半導體行業協會資料， 2010 年至 2021 年， 中國大陸內建電路制造業産業規模從 409.0 億元增長至 3,176.3 億元， 2010-2021 年間複合增長率為 20.48%；其中， 中芯國際年度營收從84 億元增長至 507.57 億元， 2011-2022 年複合增長率為 17.77%。
圖表 18：中國大陸內建電路制造業銷售額及同比增長率
資料來源：中國半導體行業協會， 東莞證券研究所
圖表 19：2011-2022 年中芯國際年度營收及同比增長率
資料來源：中芯國際财報， 東莞證券研究所
行業競争格局： 台積電一家獨大， 中芯國際、 華虹半導體快速崛起。內建電路制造需要上千個步驟， 各環節之間的緊密配合與誤差控制需要大量經驗積累， 任何一個步驟的誤差都可能導緻晶片良率大幅下滑， 是以具備極高的技術門檻。除技術外， 半導體制造環節也具有極高的資金要求， 建設一座晶圓廠的資本開支需要數十億甚至上百億美元。極高的技術、 資金壁壘導緻極高的行業集中度， 目前行業呈現台積電一家獨大的競争格局，在制程工藝與市場佔有率方面保持雙重領先。
根據 Trendforce 資料，22Q4 台積電實作營收 199.62 億美元， 市場佔有率高達 58.5%， 同比提高 2.4pct， 遙遙領先其他晶圓代工廠商；内資方面，大陸半導體制造業以中芯國際和華虹半導體為代表， 近年制程技術不斷提升， 生産規模持續擴大， 實作快速崛起。2022 年第四季度，中芯國際與華虹半導體分别實作營收 16.21 億美元與 8.82 億美元， 分列全球第五、 第六位。
圖表 20：2022 年第四季度全球前十大晶圓代工廠營收排名
資料來源：Trendforce， 東莞證券研究所
注：力積電進包含晶圓代工營收；華虹集團包含華虹宏力和上海華力
內建電路封測：受益産業轉移，大陸 IC 封測産業增速高于全球平均水準。 封測行業位于半導體生産制造環節的下遊， 需要大量的裝置與人員投入， 屬于資本密集型、 人員密集型産業。與內建電路其他領域相比， 封測門檻相對較低， 是國内半導體産業鍊中技術成熟度最高、 最容易實作國産替代的領域。過去十餘年， 在半導體産業轉移、 人力資源成本優勢、 稅收優惠等因素促進下， 全球內建電路封測産能逐漸向亞太地區轉移， 大陸IC 封測業起步較早， 憑借勞動力成本優勢和廣闊的下遊市場承接了大量封測訂單轉移，是以發展較為迅速， 近年市場規模穩步增長。
近年來， 全球內建電路封測産業進入穩步發展期， 2014-2021 年行業市場規模複合增長率為 4.27%， 而大陸受益于下遊智能手機等終端應用的蓬勃發展， 封測産業增速領先全球。據中國半導體行業協會資料統計， 中國內建電路封測業年度銷售額從 2014 年的 1,256 億美元增至 2021 年的 2,763 億美元，2014-2021 年符合增長率約為 11.92%， 遠高于同期全球平均水準， 随着下遊應用持續發展以及先進封裝工藝不斷進步， 國内封測行業成長空間廣闊。
圖表 21：2014-2021 年全球內建電路封測行業市場規模及同比增長率
資料來源：Yole， 東莞證券研究所
圖表 22：2014-2021 年中國內建電路封測銷售額及同比增長率
資料來源：中國半導體行業協會， 東莞證券研究所
封測為大陸內建電路領域最具競争力環節， 共有四家廠商營收進入全球前十。 目前大陸內建電路領域整體國産自給率較低， 尤其是在半導體裝置、 材料與晶圓制造等環節，與國際領先水準差距較大， 而封測為大陸內建電路領域最具國際競争力的環節。近年來，以長電為代表的幾家國内封測龍頭企業通過自主研發和并購重組， 在先進封裝領域不斷發力， 現已具備較強的市場競争力， 有能力參與國際市場競争。據芯思想研究院資料，2022， 中國大陸有 4 家企業進入全球封測廠商前十名， 分别為長電科技、 通富微電、 華天科技和智路封測、 全年營收分列全球第 3、 第 4、 第 6 和第 7 位。
圖表 23：2022 年全球封測前十強預估排名
資料來源：芯思想研究院（ 2023 年 1 月） ， 東莞證券研究所
注：智路封測的營收包括 UTAC 和日月新半導體
大陸內建電路市場持續增長， 産業結構不斷優化。根據中國半導體行業協會資料，2010-2021 年大陸內建電路銷售額從 1,424.0 億元增長至 10,458.3 億元， 年複合增長率為 19.87%。在率先經曆全球産業轉移和多次産業并購後，內建電路封測産業成為大陸最具全球競争力的半導體細分領域，在 2016 年以前銷售額在三大環節中位列第一；近年來， 以華為海思為代表的國内 IC 設計企業快速崛起， 帶動 IC 設計産業銷售額占比快速提高， 銷售規模于 2016 年超過封測業位列第一；而中芯國際、 華虹半導體等本土晶圓廠的崛起， 也帶動大陸內建電路制造産業市場規模增長， 于 2020 年超過 IC 封測位列第二。附加值更高的內建電路設計、 制造産業占比提高， 表明大陸 IC 産業結構逐漸優化，從封測業一家獨大的模式不斷發展為 IC 設計、 制造與封測三業并舉的完整內建電路産業鍊。
圖表 24：大陸內建電路各環節銷售額
資料來源：中國半導體行業協會， 東莞證券研究所
圖表 25：大陸內建電路各環節銷售額占比
資料來源：中國半導體行業協會， 東莞證券研究所
報告全文如下