在日常生活中，我們常常會(huì)看到新聞里提到芯片、半導(dǎo)體、集成電路之類的名詞，不是某某制程芯片掌握在個(gè)別企業(yè)手里，就是某某企業(yè)取得了突破，攻克了卡脖子技術(shù)，聽上去不明覺厲，但實(shí)則是云里霧里。那么半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)到底是怎樣的一個(gè)分類呢？今天我們就來(lái)聊一聊。

半導(dǎo)體、集成電路與芯片

所謂半導(dǎo)體，就是我們初中物理學(xué)過(guò)的，在常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，且導(dǎo)電性可控的材料。運(yùn)用半導(dǎo)體材料的特點(diǎn)，就能夠制作出通過(guò)一個(gè)端口的電壓或電流控制另一個(gè)端口電壓或電流的半導(dǎo)體器件——晶體管。然后，把晶體管與電阻、電容以及其他無(wú)源器件的元件相互連接，就形成了一個(gè)集成電路。而芯片的本質(zhì)是就在半導(dǎo)體襯底上（也被稱作“晶圓”）制作能實(shí)現(xiàn)一系列特定功能的集成電路。

不同功能的集成電路，元器件的數(shù)量以及組合方式并不相同，這就涉及到了制造工藝，單位面積上集成的晶體管數(shù)量越多，晶體管柵極的線寬越小，功耗越低，也就是所謂的制程越先進(jìn)。目前，業(yè)界普遍將28納米作為成熟制程和先進(jìn)制程的分水嶺，28納米及以上為成熟制程，28納米以下則為先進(jìn)制程。我國(guó)在成熟工藝市場(chǎng)擁有了一定的話語(yǔ)權(quán)和地位，但在全球市場(chǎng)中占比還不是很高，而在先進(jìn)制程中，我國(guó)還有很多卡脖子技術(shù)需要突破。

當(dāng)然，并不是越先進(jìn)的制程越好，制程越先進(jìn)代表成本越高，不良率也就越高，5G基站、汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、軍工裝備等大多數(shù)行業(yè)的需求還是成熟工藝。只有手機(jī)、電腦等電子科技產(chǎn)品，對(duì)于先進(jìn)制程的芯片才有更多需求。

芯片制造流程

芯片的制造主要包括IC設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝和測(cè)試等一系列工序，類似于樂(lè)高玩具，按照設(shè)計(jì)圖一步步地對(duì)各部件進(jìn)行分層安裝。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)圖譜

從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上中下游來(lái)看，主要分為上游支持、中游制造、下游應(yīng)用。

首先是上游支持，主要分為設(shè)計(jì)、材料、設(shè)備三部分。

半導(dǎo)體設(shè)計(jì)全球需求大約有200億美元，包括電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）130億美元，知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）70億美元；

半導(dǎo)體材料全球需求大約有700億美元，其中制造材料450億美元，封測(cè)材料250億美元；

半導(dǎo)體設(shè)備全球需求大約有1055億美元，包括制造設(shè)備900億美元，封裝設(shè)備75億美元，測(cè)試設(shè)備80億美元。

其次是中游制造，主要分為集成電路設(shè)計(jì)制造（芯片制造）、其他器件、制造代工、封測(cè)。

集成電路制造主要包括模擬芯片、邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片、汽車芯片（比較重要，單獨(dú)拿出來(lái)）、微處理器，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總規(guī)模約5000億人民幣；

其他器件主要包括光電器件、分立器件、傳感器；

制造代工分為晶圓代工和化合物代工；

最后是下游應(yīng)用，這些大家都熟悉，包括消費(fèi)電子、人工智能、汽車電子、移動(dòng)通信等。

模擬芯片、邏輯芯片與存儲(chǔ)芯片

芯片從大方向來(lái)分，主要分為數(shù)字芯片和模擬芯片，數(shù)字芯片又包括邏輯芯片，存儲(chǔ)芯片、微處理器。其中，經(jīng)常談到的是模擬芯片、邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片。

首先是模擬芯片，主要包括信號(hào)鏈芯片和電源管理芯片。

什么叫模擬？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把自然界的物理信息，比如光，磁場(chǎng)，溫度，聲音等，轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，讓數(shù)字芯片得以使用。跟數(shù)字芯片相比，模擬芯片下游應(yīng)用場(chǎng)景更多，也更豐富，包括有消費(fèi)電子，工業(yè)，汽車，通信等等方面。也正是因?yàn)榉N類多、應(yīng)用廣，模擬芯片需求的波動(dòng)性也更小，不容易受到單一產(chǎn)業(yè)需求的影響，是半導(dǎo)體領(lǐng)域中穩(wěn)定且確定性強(qiáng)的細(xì)分賽道。

從壁壘方面看，模擬芯片以成熟制程為主，技術(shù)門檻不高、需求繁雜，每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)都可大可小，并且需要單獨(dú)的研發(fā)投入，因此先發(fā)優(yōu)勢(shì)顯得尤為重要。目前，模擬芯片國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到了12%，屬于細(xì)分領(lǐng)域中國(guó)產(chǎn)化率較高的環(huán)節(jié)。

接下來(lái)是邏輯芯片，主要包括CPU、GPU、ASIC、FPGA四大類。

CPU又叫中央處理器，是計(jì)算機(jī)的大腦，主要執(zhí)行分析，判斷和運(yùn)算功能。服務(wù)器、工作站、移動(dòng)終端、嵌入式設(shè)備、都是重要的應(yīng)用市場(chǎng)目前。全球CPU行業(yè)是被Inter和AMD兩家壟斷，國(guó)有芯片在PC中市占率約為1%，在服務(wù)器中約占2%，都還非常小，而且主要都應(yīng)用于政務(wù)系統(tǒng)中，在企業(yè)系統(tǒng)和消費(fèi)系統(tǒng)中，并沒(méi)有太多應(yīng)用，這也是未來(lái)國(guó)產(chǎn)CPU需要彌補(bǔ)的空白。

GPU是圖形處理器，也是顯卡的計(jì)算核心，主要用來(lái)解決圖形渲染問(wèn)題，允許大量數(shù)據(jù)的并行計(jì)算。CPU具有更多的分支判斷和邏輯判斷硬件，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也極為復(fù)雜，因此具有很強(qiáng)的通用性，可以用來(lái)處理不同類型的數(shù)據(jù)，包括密碼破解、chatGPT等領(lǐng)域。目前，全球GPU市場(chǎng)由NVIDIA，AMD，Inter三家壟斷，市場(chǎng)份額接近100%，國(guó)內(nèi)有一家龍頭，但產(chǎn)品主要還面向軍用領(lǐng)域。

ASIC，叫作專用集成電路，強(qiáng)調(diào)的是專用性，根據(jù)客戶需求，把CPU，GPU，存儲(chǔ)器，藍(lán)牙，WIFI等多個(gè)集成電路組合到一塊芯片上，使得整機(jī)電路優(yōu)化。ASIC最重要的應(yīng)用場(chǎng)景，就是智能手機(jī)，比如華為海思的麒麟芯片。ASIC在手機(jī)中也包括三種芯片，一種叫AP，主要是CPU加上音視頻功能，第二種叫BP，主要是通信模塊，負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的協(xié)議處理，做的最好的是高通，其次是聯(lián)發(fā)科和三星，第三種叫CP，主要來(lái)處理一些AP無(wú)法處理的，或者效率低下的工作。

FPGA，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，是在ASIC的基礎(chǔ)上演變出來(lái)的，在一定程度上克服了ASIC設(shè)計(jì)復(fù)雜，生產(chǎn)中失敗風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題。它的特點(diǎn)就是可以現(xiàn)場(chǎng)編程，并且可以反復(fù)使用，這一點(diǎn)是CPU，GPU，ASIC都不具備的。國(guó)內(nèi)FPGA市場(chǎng)被幾家美國(guó)企業(yè)壟斷，排名第一的賽靈思，在今年被AMD收購(gòu)，排名第二的阿爾特拉在早年被英特爾收購(gòu)，國(guó)內(nèi)也有幾家做FPGA的企業(yè)，在低端市場(chǎng)正在與國(guó)際巨頭縮小差距，但在高端市場(chǎng)仍有較大差距。

最后是存儲(chǔ)芯片，顧名思義是用來(lái)執(zhí)行存儲(chǔ)功能，把需要保存的東西保存下來(lái)，比如我們電腦中的硬盤，內(nèi)存、CPU中的高速緩存等都會(huì)用到。

在存儲(chǔ)芯片中，目前DRAM和NAND FLASH的需求量最大，DRAM占據(jù)了53%的存儲(chǔ)器市場(chǎng)，NAND FLASH能占到45%，兩者合起來(lái)達(dá)到了98%，是最重要的兩類存儲(chǔ)芯片。

其中，全球DRAM產(chǎn)品主要被三星、SK海力士、鎂光三家壟斷，三家合計(jì)市場(chǎng)份額占到94%，三星為業(yè)內(nèi)最高水平，國(guó)內(nèi)也有幾家做DRAM的公司，但在制程工藝上與三巨頭相比還有很大差距。

至于NAND FLASH市場(chǎng)，目前基本也是被三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、SK海力士、鎂光等公司壟斷，CR5達(dá)到了90%以上。在這個(gè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的龍頭是長(zhǎng)江存儲(chǔ)和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)，近年來(lái)跟國(guó)外巨頭之間的差距在不斷縮小，甚至在細(xì)分領(lǐng)域有所超越。

與邏輯芯片不同，存儲(chǔ)芯片更看重穩(wěn)定性，并非制程越先進(jìn)越好，之前有廠家做過(guò)測(cè)試，在做到15nm工藝后，閃存的可靠性就會(huì)斷崖式下跌，所以現(xiàn)在存儲(chǔ)芯片主要的發(fā)展方向是在存儲(chǔ)容量上，也就是增加堆疊層數(shù)上，堆疊的層數(shù)越多，存儲(chǔ)容量就越高，這一塊兒也就給了國(guó)內(nèi)企業(yè)彎道超車的機(jī)會(huì)。

但是同樣地，技術(shù)要求不高代表著同質(zhì)化嚴(yán)重，也就容易造成價(jià)格戰(zhàn)，也具備明顯的周期屬性。當(dāng)行業(yè)需求旺盛，處于上行周期時(shí)，大家就都會(huì)增加資本開支，產(chǎn)能過(guò)剩，引發(fā)價(jià)格戰(zhàn)。隨后就是行業(yè)利潤(rùn)整體下滑，甚至有企業(yè)出現(xiàn)虧損，出現(xiàn)減產(chǎn)，重新回歸供需平衡。