导体成为整个信息经济的心脏,几乎所有的产业都要依赖芯片,比如汽车、家电、手机这些我们经常接触的消费品,其最重要的核心部件之一就是芯片,芯片成为一种不可或缺的东西。
目前,半导体供应链最能代表全球供应链的顶尖水平。
在这个供应链中间,美国牢牢占据着主导地位,驱动整个供应链运转。美国在半导体行业里长期处于全球领先的位置,这使得它获得了最大的利润份额。
在半导体产量上,美国在1990年占全球市场份额的37%,但到了2020年,份额从37%下降到12%,也就是说美国芯片制造这部分的产能在萎缩,但美国芯片业的总收入却在大幅飙升。它生产制造只占全球份额的12%,而它所获得的总收入却是全世界半导体这个总产业的近50%。
问题来了,为什么美国能在半导体上赚这么多钱?
我们还是从半导体的部件构成方面来剖析,半导体主要分为四部分:集成电路、分立器件、光电子器件、微型传感器。
其中集成电路占到整个市场的80%以上,集成电路按其功能又可分为三大领域,分别为逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片,其中这三个领域中间逻辑芯片是真正的战略制高点,因为它不仅占了芯片整个产业总蛋糕的42%,同时也是难度最大的环节,下文将分别介绍这三个领域。
一、逻辑芯片
逻辑芯片主要以二进制为原理,可以实现数字信号逻辑运算和操作,它们在计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面中被大量运用。
半导体作为资金与技术高度密集行业,目前已经形成深度的专业分工、细分领域高度集中的特点,逻辑IC(IC:半导体元件产品的统称)作为半导体行业的核心,自上世纪末开始,近20年来持续保持增长态势,年复合增长率(CAGR)达到8.51%。
根据美国半导体协会(SIA)公布的数据显示,2020年全球半导体产业销售额为4390亿美元,与2019年的4123亿美元相比增长了6.5%。美国半导体公司的销售额约为2080亿美元,约占全球销售额的47%。
可以说美国基本上垄断了逻辑芯片的所有板块。2020年逻辑芯片市场销售额约为1175亿美元,与2019年相比,逻辑芯片的年销售额增长了10.3%,约占全球半导体市场总值的27%。
在逻辑芯片中也分几个领域,目前的趋势是CPU、GPU、FPGA、ASIC、DSP并行发展。其中CPU是计算机的运算核心和控制核心,市场主要格局是由英特尔与后起新星AMD两家巨头掌控。
二、存储芯片
存储器在现在这个大数据爆发的时代发挥着非常重要的作用。计算机中的全部信息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。
半导体存储器是目前最主要的存储器,半导体存储芯片可分两类:一类是非易失性存储器,这一类存储器断电后数据能够存储,主要以NAND Flash为代表,常见于SSD(固态硬盘);另一类是易失性存储器,这一类存储器断电后数据不能储存,主要以DRAM为代表,常用于电脑、手机内存。除了NAND Flash和DRAM,还包含其他门类,例如Nor Flash、RRAM等。
存储器行业有个特点,市场波动较为剧烈,而且是一个强周期性行业,我们经常能看到暴涨暴跌的情况。
2021年由于全球经济复苏,DRAM和NAND等存储器缺货情况明显,上半年DRAM涨幅达20%。其中的代表企业美光三季度财报显示,实现净利润17.35亿美元,同比增长高达116%,远超分析师预期。
根据WSTS发布的半导体市场报告,2020年全球半导体市场中除了光电和分立器件,增长最大的是存储芯片,2020全年市场规模预计达到1194亿美元。
从细分产品市场销售区域格局来看,美国和中国是全球存储芯片的重要市场,占了近70%。
从产值构成来看,NAND Flash、DRAM、NOR Flash是存储器产业的核心部分。目前DRAM和NAND Flash占据了存储芯片95%以上的市场份额。
在DRAM竞争格局上,基本被韩国三星、海力士、美光三大寡头垄断市场,市占率合计达95%,可以说三分天下。
在NAND市场上,厂商相对更多,市占率排名前五的公司所占份额合计达93%。
三、模拟 IC
模拟芯片是处理模拟信号的集成电路,其产品已经遍布生活中的各个角落,无论是网络通信、消费电子、工业控制、医疗设备还是汽车电子,都会用到模拟芯片。
同时,现在许多新起的应用场景和设备,包括共享单车、AR/VR以及无人机等也都会用到模拟芯片。
模拟芯片市场的一大特点是不易受单一产业景气变动影响,因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大,其市场波动幅度也相对较小。
根据WSTS数据,2020年全球半导体行业的模拟芯片的市场规模则达到540亿美元,占比约为13%,是半导体行业中的重要组成部分。
预计在未来五年内,模拟芯片的销售量将以 6.6%的年复合增长率强劲增长。到2022 年,全球模拟芯片市场规模有望达到748亿美元。
在模拟芯片的类别中,电源管理IC、专用模拟芯片和信号转换器组件的强劲销售预计将成为未来五年模拟增长的主要推动力。
总的来说,在全球的半导体行业里美国占据着主导地位,尤其是在逻辑芯片领域,美国绝不希望其他的国家来染指逻辑芯片的设计。
我们可以看到无论是CPU、GPU以及可编程芯片,基本是被美国公司完全垄断。美国制裁华为,实际上也是想打击华为海思芯片,把中国芯片公司从最具战略意义的领域中踢开。美国担心华为会像在通信领域一样,在芯片上做大做强,进而成为强力的竞争对手。
而半导体作为信息时代的魂,是中国必须要突破的卡脖子技术,现在国家如此重视高端制造正源于此,未来半导体的国产化是绕不开的路,将催生一批极具竞争力的优秀上市企业。