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智能硬件

中國芯片:萬億市場增長下求生之路

艾瑞咨詢 2019-04-08

摘要 隨著中國GDP增速回升,經濟增長狀況穩定,消費市場逐漸擴大。

????【CPS中安網 cps.com.cn】?隨著中國GDP增速回升,經濟增長狀況穩定,消費市場逐漸擴大。同時隨著手機產量提高,可穿戴設備、VR、無人機以及人工智能等市場的緩緩打開,國內芯片產業的潛力也在逐漸增大。然而我國芯片產品結構處于中低端,高端產品嚴重依賴進口。在核心技術仍被歐美等發達國家控制的情況下,中國自主芯片的發展之路仍困難重重,但表現也不乏亮點。

  一、行業現狀背景

  我國芯片自給率目前仍然較低,核心芯片缺乏,高端技術長期被國外廠商控制,芯片已成為中國第一大進口商品,嚴重威脅國家安全戰略。

  根據中國半導體協會與國家統計局統計,中國芯片產量增速自2013至2017,在波動中達到平均15%,年產量也從903億塊增長至1565億塊,但總體來看,中國芯片供給市場仍大量依靠國外進口。2015年芯片進口額超2000億美元,超越了原油和大宗商品,成為中國第一大進口商品。2017年更是達到了2601億美元。

  2016年3月,中興通信涉嫌違反美國對伊朗的出口管制政策,美國商務部對中興實施出口限制,禁止美國元器件供應商向中興出口元器件、軟件、設備等技術產品。2018年4月,美國商務部稱中興因未履行和解協定部分協議,將繼續履行禁令7年,直至8月中興簽署協議支付4億美元保證金之后才能解除禁令。中興事件的發生更令社會各界認識到芯片核心科技自主性的重要程度。

  目前芯片行業長期被國外控制,根據IC Insights數據顯示,我國自給率僅為為10.4%,除了移動通信終端和核心網絡設備領域有部分芯片產品占有率超過10%外,其余在如計算機系統中的服務器、個人電腦、工業應用的微處理器,半導體儲存器,高清/智能電視顯示處理器部分國產芯片占有率幾乎為0%,此現狀更是對未來國家安全增加了風險因素,嚴重影響了國家安全戰略布局。

  二、政策背景:政策鼓勵大力發展芯片行業

  芯片產業是整個信息產業的核心部件和基石,也是國家信息安全的最后一道屏障,芯片高度依賴進口使得整個國家安全受到嚴重威脅。因此,近年來國家出臺了一系列鼓勵扶持政策,為芯片行業建立了優良的政策環境,促進芯片行業自主創新,改善擺脫依賴別國的窘境。

  2018年《政府工作報告》,提出要加快制造強國建設。推動芯片、第五代移動通信、飛機發動機、新能源汽車、新材料等產業發展,實施重大短板專項工程,發展工業互聯網平臺,創造制造2025示范區。2018年3月國家財政部《關于集成電路有關企業所得稅政策》,為部分企業減免所得稅,鼓勵新建芯片生產企業,優化產業結構。2018年4月,工信部印發《2018年工業通信業標準化工作要點》,大力推進重點領域標準化建設,深入推進軍民通用標準試點工作。

  在國家整體相關政策的帶動下,各個省市出臺了適合本地經濟、地理環境的芯片產業相關政策,為各省市的芯片產業發展指明方向。十三五期間,各省出臺了在此期間發展芯片行業的具體政策,政策中明確指出了各省到2020年的重點發展目標。安徽省作為全國芯片產業發展的重要區域,提出到2021年,全省芯片產業規模力爭達到1000億元,芯片產業鏈相關企業達到300家,芯片設計、制造、封裝和測試、裝備和材料龍頭企業分別達到2—3家;芯片設計業產業規模達到150億元;建成3—5條8英寸或12英寸晶圓生產線,芯片制造業產業規模超過500億元;封裝測試業產業規模超過300億元;裝備和材料業產業規模超過50億元等具體發展目標。

  另外,浙江省于2017年4月,發布了《浙江省新材料產業發展“十三五”規劃》,規劃中明確指出浙江省在芯片篇產業發展中要提高材料成品率和性能一致性,實現產業化和規模應用,打造特色優勢產業鏈,形成芯片與半導體器件應用產業鏈等具體要求。

  三、中國芯片產業市場現狀:我國芯片產業市場高速增長

  根據中國半導體行業協會統計,自2013年至2017年間, 在政策的推動下,5年內我國芯片銷售額2509億元增長至5411億元,2017年,實現了翻番的擴張。我國芯片市場總體實現21.2%的年均復合增長率,至2017年,行業整體增速達到近年的新高度,達到了24.8%。市場進入了高速發展期。

  四、芯片行業產業鏈

  芯片制造大致有5個主要環節,生產流程是以電路設計為主導,由芯片設計公司設計出芯片,然后委托芯片制造廠生產晶圓,再委托封裝廠進行芯片封裝、測試。

  1、亮點:產業鏈下游封裝測試

  我國封測產業高端化發展,通過內生發展+并購,實現技術上完成國產替代,是產業中最具競爭力環節

  基于我國在成本以及貼近消費市場等方面的優勢,近年來全球半導體廠商紛紛將封測廠轉移到中國,國內封測產業已經具備規模和技術基礎,與業內領先企業技術差距逐漸縮小,基本已逐漸掌握最先進的技術,當前國內封測產業呈現外商獨資、中外合資和內資三足鼎立的局面,長電科技、華天科技、通富微電等內資企業已進入全球封測企業前20名,并通過海外收購或兼并重組等方式不斷參與到國際競爭中,先進封裝產能得到大幅提升。

  2、亮點:產業鏈上游芯片設計

  IP(知識產權)依賴度仍較高,但自主芯片設計近年實現快速發展

  芯片是電子信息產業的基石,而芯片設計作為芯片產業鏈上游,是最具創新的重要環節,具有高投入、高風險、高產出的特點。

  根據中國硅知識產權交易中心統計,2013年中國IP核市場規模約為2億美元,約占全球市場份額的10%,不過需求嚴重依賴外部供給,85%以上為國外供應商提供。根據Gartner統計,全球66%的營收集中在全球前三大IP供應商處。其中ARM公司毋庸置疑是全球IP核龍頭企業,市占率為高達43.2%。我國在芯片設計市場,仍處于較弱的地位。

  而近年來我國芯片設計領域異軍突起,根據中國半導體行業協會統計,截止2017年,中國芯片銷售額為5412億元,同比增長23.1%。其中,設計環節貢獻同比增長26%,銷售額為2074億元,是三個細分領域里增長最快的。我國目前芯片設計主要服務于通信領域,通信芯片銷售額占2018芯片設計總銷售額近50%,同比增速45%,在中國的十大芯片設計公司中,四家分布在珠三角,三家分布在長三角,京津冀地區擁有其余三家。

  諸多中小型芯片設計公司是帶動中國芯片設計產業成長的重要原因之一,IC Insights顯示中國芯片設計公司從2000的98家快速增加至2014年664家,直到目前中國芯片設計公司超過1000家。全球前五十大供應商排行榜2009年只有海思一家公司上榜,而目前已增至九家,分別為海思、展訊、大唐、南瑞智芯、中國華大、中興、瑞芯、銳迪科、全志。華為海思作為國內芯片設計的龍頭企業,海思半導體的移動智能終端芯片全面應用于華為的整機產品,整體性能比肩國際的同類產品水平。與此同時,海思通過獨立運作的商業模式,將逐步實現對外運營,供應非華為手機,發展成為一家專業、全球性的芯片供應商。

  3、困境:產業鏈中游芯片制造

  晶圓制造是規模經濟,具有投資大、回報慢的特點,我國與國際技術水平差距較大,發展存在天然門檻

  國內先進制程落后相差兩代以上:半導體晶圓制造集中度提升,只有巨頭才能不斷地研發推動技術的向前發展。世界芯片產業28-14nm工藝節點成熟,14/10nm制程已進入批量生產,Intel、三星和臺積電均宣布已經實現了10nm芯片量產,并且準備繼續投資建設7nm和5nm生產線。而國內28nm工藝僅在2015年實現量產,且仍以28nm以上為主。

  相較于芯片產業鏈中設計業不斷利好政策出臺,晶圓制造環節由于資本支出高,回報周期長受到忽視,導致市場占有率不斷下滑,與國際先進水平差距不斷拉大。雖然大陸最大芯片代工廠中芯國際宣布將于2019年6月投產14nmFinFET,我國自主芯片制造仍然有很長的路要走。

  目前中國在研發的投入比例仍處于較低水平。根據中國半導體行業協會統計,2016年,芯片制造行業整體的研發投入約為應收的3.7%,處于行業內較低水平,一定程度上阻礙了行業發展。并且芯片制造對環境清潔程度,污染控制水平、材料純度有著較高的要求,我國在這些技術方面仍處在起步階段,很難短時間內提升到國際先進水平。

  五、未來趨勢

  人工智能芯片將登上舞臺,產業應用前景廣泛,并可促進各行業結構調整、更新換代。

  北京是人工智能芯片發展最活躍的城市,超半數的資源均聚集于此。傳統科研單位如清華大學、微軟亞洲研究院、中科院計算所實力雄厚。新興互聯網頭部玩家如京東、百度、小米也在加速研究開發人工智能芯片。

  根據艾瑞預測,2021年人工智能芯片市場規模達近百億美元,處于較低水平;2016年,我國人工智能芯片市場規模約為20億元,全球人工智能芯片市場均尚屬于萌芽階段。相關人工智能標準也仍在發展中,還未形成國際通用的智能生態標準,我國在此領域雖起步較晚,但并未被發達國家拉開較大差距。

  隨著5G時代的到來和AI產業的蓬勃發展,人工智能芯片領域將會是值得關注的新興賽道。人工智能芯片將作為核心硬件,配合以算法為核心的軟件系統,搭載于智能移動終端。將此套技術應用于醫療健康與汽車領域,可引領藥物研發、疾病監測、醫學影像及無人駕駛方面的產業結構調整與更新。


責任編輯:yxshi


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