2020年中国5G芯片行业运行报告:芯片进口困境的破局之路「图」

一、5G芯片行业概况

1、全球5G芯片行业发展历程分析

2008年NASA最早提出5G概念,并于2014年发展全球的5G项目,带动了对5G芯片的需求。5G芯片经历了2016年之前的早期研发阶段,2016-2018年逐步推进试用,并于2019年开启商用,目前已经进入商用发展阶段。

全球5G芯片发展历程

全球5G芯片发展历程

资料来源:华经产业研究院整理/

2、中国5G芯片行业生命周期发展阶段分析

依托行业不同生命阶段关键因素的发展特征对行业的成熟度进行综合判定和分析,目前我国5G芯片处在行业成长中期。2015年以来5G发展政策频繁出台,促进了5G基站及下游手机和互联网汽车等应用领域的发展。中美贸易摩擦持续升级,倒逼我国5G芯片产业链向上游延伸,提升竞争力。2019年6月6日,5G进入商用化发展阶段,新基建5G的发展,加快推进基础设施的建设完善。5G芯片国内重视程度的提升,促进国内相关领域的投资布局,入局企业增加,向快速成长期发展,5G芯片的技术突破及商用化发展将促进行业快速迈进高速成长阶段。

5G手机芯片行业生命周期发展阶段分析

5G手机芯片行业生命周期发展阶段分析

资料来源:公开资料整理

3、中国5G芯片行业产业链

5G芯片产业链上游分为设计、制造、封装及测试环节,中游芯片产品主要有基带芯片、射频芯片与AP芯片,5G芯片下游应用领域主要有电信通信设备、智能手机/平板、互联网设备、互联网汽车以及宽带接入网关。

5G芯片行业产业链示意图

5G芯片行业产业链示意图

资料来源:公开资料整理

4、芯片制造工艺流程简介

芯片的制造过程可概分为晶圆处理工序、晶圆针测工序、构装工序、测试工序等几个步骤。其中晶圆处理工序和晶圆针测工序为前道工序,而构装工序、测试工序为后道工序。

芯片制造工艺流程

芯片制造工艺流程

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2020-2025年中国5G芯片行业市场调研分析及投资战略规划报告

二、中国芯片需求空间巨大

2020年第二季度全球智能手机销量下滑了20.4%,总计2.95亿台。在排名前五的智能手机厂商中,三星遭遇最大幅度销量下滑,苹果智能手机销量基本与去年持平,而华为智能手机距离全球第一的宝座仅有一步之遥。

三星智能手机第二季度销量约为 5500 万台,同比下降27.1%。即便三星旗舰机型S系列在市场上表现优异,总体上也不可能改变其智能手机销量下滑的现状。苹果智能手机第二季度销量为 3800 万台,同比下降0.4%。而华为本季度智能手机销量总计 5400 万台,同比下降了6.8%。华为虽然在海外市场的表现不如人意,但其国内的市场占有率却扩大了;加上率先推出了5G手机,目前华为第二季度在国内市场的占有率已经高达42.6%。

2020年第二季度智能手机销量全球排名

2020年第二季度智能手机销量全球排名

数据来源:公开资料整理

随着智能手机的不断普及,中国智能手机出货量同比增速持续放缓,2018年中国智能手机出货量仅390万台,同比下降15.4%。2019年5G手机开始逐渐普及,新一轮的手机需求开始逐渐释放。疫情影响下,2020年1-8月中国智能手机出货量仅1.96亿台,同比下降18.5%,疫情对手机行业冲击比较明显。

2015-2020年8月中国智能手机出货量统计

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资料来源:公开资料整理

2020年上半年国内市场占比情况来看,华为占比最大,占比达40%。可以设想在未来,华为高端手机因为芯片的问题减少出货量的情况下,苹果、OPPO、小米、vivo手机品牌的市场占比会有所提升。

2020年上半年国内手机市场主要品牌市场份额占比情况

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资料来源:公开资料整理

目前华为主流智能机主要是搭载麒麟 990和985的5G芯片,这些芯片的制造工艺需达到7nm级别。中芯国际2019年Q2季度财报显示14nm工艺已进入量产,与华为需要的7nm级别芯片来说,国产替代的差距还是很大。

华为主要智能手机搭载芯片情况

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资料来源:公开资料整理

三、芯片重点企业分析

芯片行业的企业分两种模式,分别为IDM模式和Fabless模式。IDM模式生产步骤包括芯片的设计、生产、封装和检测所有流程。而Fabless模式就是无精圆厂的芯片设计企业,专注于芯片的设计研发和销售,而实物产品的晶圆制造、封装测试等环节外包给代工厂完成。目前全球只有英特尔、三星等少数几家企业可以独立完成设计、制造和封测所有程序。以华为、高通、联发科(中国台湾)为代表的大部分芯片企业均为Fabless模式运营。

芯片行业企业发展模式对比

芯片行业企业发展模式对比

资料来源:公开资料整理

据数据显示,联发科在2020年第二季度所占有的智能手机芯片市场份额首次超过了高通,成功夺得榜首。联发科以38.3%的市场份额险胜高通的37.8%,而第三名则是华为旗下的海思麒麟芯片,占据了21.8%的市场份额,与前两者差距较大。

2020年Q2全球智能手机芯片市场份额分布

2020年Q2全球智能手机芯片市场份额分布

资料来源:公开资料整理

晶圆代工业头部集中效应明显。当前第一梯队为台积电和三星,他们基本垄断了先进工艺节点,并领先行业。数据显示,2019年,台积电晶圆代工市场份额超过一半,达52.7%;其次,三星市场份额占17.8%;此外,其他企业市场份额均在10%以下。

2019年全球晶圆代工市场份额分布情况

2019年全球晶圆代工市场份额分布情况

资料来源:公开资料整理

高科技的飞速发展给人们的生活带来了便捷,手机,电脑,这些电子产品与生活密切相关。其实,很多高新科技的成功运用,在很大程度上离不开芯片。在一定程度上来讲,芯片的存在让许多高新科技应用到现实生活中成为可能。

2020年全球芯片行业代表企业2020年全球芯片行业代表企业

资料来源:华经产业研究院整理

四、芯片进口困境的破局之路

根据海关总署数据,2019年中国芯片进口总额为3040亿美元,同比下降2.6%,在四年来首次下降。原因一方面是中美贸易冲突,导致的芯片少供与断供,另一方面是国产替代的加速。

2016-2019年中国芯片进口额情况

2016-2019年中国芯片进口额情况

资料来源:公开资料整理

从2019年8月美国商务部禁止“美国公司”向华为出售美国制造的芯片;到2020年5月禁止“国内外企业”向华为出售由美国设备制造的“定制芯片”,再到2020年8月17日禁止“任何企业”向华为出售任何“用到美国生产技术”的芯片 (无论定制与否)。但在制裁措施步步紧逼的同时,美国政府在2019年5月21日颁发了一个90天的临时许可证,允许华为向美国企业在“切换供应商”的期间与华为展开业务往来,随后还不断延长这个许可证的时间。这表明特朗普制裁华为的策略主要是切断现金流,通过缓冲期将华为彻底排除出美国通信业务市场,以胁迫中国企业,谋取其政府连任的可能性。

但是目前来看特朗普的选情由于国内外种种问题造成的负面影响依然不妙。截止至9月15日,特朗普的民调支持率为43%左右,落后拜登7个百分点。按选举人票来计算目前明显/倾向于支持拜登的共有222票,而特朗普仅为125票,也就是说拜登要想达到胜选的270票比特朗普容易的多。但是依然有191张选举人票悬而未决,如果特朗普想要连任就必须在中立州中争取145张选举人票,而拜登仅需要48张。

9月18日美国大选候选人支持度情况

9月18日美国大选候选人支持度情况

资料来源:RealClearPolitics,华经产业研究院整理

美国有六个重要的摇摆州,分别是威斯康星州、佛罗里达州、亚利桑那州、密歇根州、北卡罗纳州和宾夕法尼亚州。而在目前悬而未决的摇摆州当中,拜登在密歇根,威斯康星,宾夕法尼亚,俄亥俄,佛罗里达具有不小优势,而特朗普目前仅在得克萨斯,佐治亚,南卡罗来纳,密苏里有暂时优势。特别是2016年帮助特朗普胜选的北部“铁锈带”此次由于黑人事件的影响转向民主党,因此特朗普要想复制2016年的奇迹困难很大。但是这并不代表拜登已经稳操胜券,一方面是拜登的健康状况和相对消极的竞选策略给特朗普留下了巨大空间,另一方面在美国历史中总统连任是大概率事件,特朗普可以利用在位优势,通过调整政策来吸引选民。

尽管拜登承诺“一旦当选,便将停止与中国的贸易战”的口号,但是美国对于华为的制裁措施基本达到顶点,特朗普和拜登在遏制中国的大方向是一致的,只不过双方会在如何遏制我们的过程手段有一些区别。虽然拜登上台很可能在针对华为的禁令方面有所放松,但是绝不会全面解禁,美国肯定不会给台积电颁发对华为供应芯片许可证,因为这意味着华为可以继续保持自己世界领先的芯片设计能力。而是通过给高通这样的美国企业颁发供货许可证,将华为彻底改造为依赖美国成品芯片的企业,从而达到限制中国芯片技术发展的目的。

五、国产芯片的研发进程

半导体芯片制造是一个资本壁垒和技术壁垒非常高的行业,投入高、周期长、风险大。在美国宣布针对华为的制裁案后,Intel首先宣布停止对华为提供CPU,随后不久,软银宣布暂时停止对华为提供ARM的技术支持。这两家半导体巨头停止对华为的产品及技术授权造成华为重要产品如服务器、交换机、通信设备以及消费电子的手持终端产品及关键技术断供。而根据海关总署的数据,中国集成电路进口额首破2万亿人民币,并且连续数年位居国家进口种类的首位,超越了石油进口总额。而目前国内集成电路国产芯片仅能满足不到四分之一,其余全部仰赖进口,距离国家倡导的自主可控,仍有一段差距。另外就是生产高端芯片的核心设备光刻机,国产光刻机离国际一流水平存在相当差距,2009年上海微电子的90纳米光刻机研制成功(核心部件进口),而荷兰阿斯麦公司能够生产具备7nm工艺级别的光刻机,但是产能有限,2019年全年产量仅为40台左右,其中一台被中芯国际购得,将极大推动我国半导体设备的发展。

2010-2019年我国集成电路供需情况对比

2010-2019年我国集成电路供需情况对比

资料来源:公开信息整理

具体到细分市场来看,国内在数字芯片设计的实力,已经逐渐提升到相当的水平,但在生产制造方面,高阶制程仍较多依赖国际大厂。2008-2018年间中国大陆半导体产量年复合成长率达到15%,产值突破200亿美元。但是这些数字当中其实包含了中国台湾的台积电、美国英特尔、韩国三星、SK海力士等大型半导体厂商在我国大陆生产的贡献值。除了华为海思之外,还有展讯、晨星半导体、联咏科技、瑞昱半导体等等,目前主打中低端市场,产品应用于电视、便携式电子产品等领域,但是生产的多数产品依然无法满足制造业需求。

国内集成电路市场需求金额中,28纳米及以下IC产品已经占据市场份额的55%。而目前无论是芯片设计行业,还是芯片制造行业,我国目前能够提供28纳米技术解决方案的企业寥寥无几。目前国内在芯片制造领域的领先的中芯国际具备28纳米工艺,14纳米的生产线已经进入研发阶段,但是美国、韩国、台湾已具备10纳米的加工能力,最近几个月台积电刚刚上线了7纳米工艺生产线,故而在更先进的制程工艺上国内企业还有很长的一段路要走。

而在应用较广的中央处理器CPU和图形处理器GPU方面,我国已经涌现出一批如龙芯、申威等优秀的中央处理器,已经大量应用在关键基础设施以及重要单位的计算机系统中。而长沙景嘉微电子是国内当前唯一成功自主研发国产化图形处理芯片并进行产业化的企业,国内中船重工集团709所及716所也在研制国产GPU。但总体而言,在人才、技术和专利障碍上,国产GPU与国际领先厂商仍存在不小的差距,消费级GPU的研发依然需要时间。

半导体产业属于高度技术及资金密集产业,故而更需要国家政策倾斜、人才培养、资金补贴,更重要的是长期投入,而不能期待短期获利。一般投资人从投资回报的角度来看,投资门槛太高,风险性过大,所以必须靠政府主导。

2019年华为研发费用就达到1317亿元,十年内华为研发费用总计超过6000亿元,但是西方半导体产业的发展历史已经超过60年,而华为的研发也仅将我国手机芯片的国产率提高到了20%。目前国家集成电路投资基金筹资在千亿元规模,用于集成电路产业建设的地方资金总金额超过了5000亿元人民币。但这种规模仍显不足,与国外公司对比,仅英特尔、ARM、三星这类公司其自身每年投入研发费用就达上百亿美元,政府财政支持及企业研发投入仍需进一步加大。发展芯片半导体产业没有捷径可走,需要政府、企业、高校、相关从业人员等各方力量长期共同努力,才有希望摆脱该行业受制于人的局面。

2017-2019年华为公司的研发费用走势图

2017-2019年华为公司的研发费用走势图

资料来源:公司年报,华经产业研究院整理

我国核心芯片国产率

我国核心芯片国产率

资料来源:北京市半导体协会,华经产业研究院整理

华经产业研究院对中国5G芯片行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2019-2025年中国5G芯片行业市场全景调研及投资战略研究报告》。

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责任编辑:高峰_HN
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