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重磅!2023年我国半导体出资深度剖析与展望

阅读量: 217次 发布时间:2023-06-18 02:14:16

  商场下滑等动乱,半导体A股上市公司2022年成果喜忧参半。据集微网不完全统计,到4月27日,在A股170家披露了2022年度成果陈述的公司中,仅有65.88%的公司完结营收增加;而盈余方面,有88家公司归母净利润呈现同比下降,占比高达51.76%,逾越5成。半导体上市公司市值改变相同反映出职业动乱,2022年前四个月各细分范畴上市公司市值均急速下滑,随后大幅动摇。2023年开端,ChatGPT热度暴增,带动算力芯片、存储、光

  2022年世界形势加重恶化,美国对华出口操控晋级,瞄准半导体先进核算与先进制作工业链。8月,美国总统拜登签署了《芯片与科学法案》,计划为美国半导体工业供应约527亿美元的补助,首要面向制作与封测厂的制作,以及先进制程、先进封装等先进技能的开展。一起特别指出:承受补助的公司不能在我国以及其他美国关心区域扩产先进芯片的产能,现已规划的扩产计划必须向美国商务部报备,扩产被裁定为违约的公司需求停产或许退回补助。10月,美国商务部工业安全局发布半导体出口操控新规,新增对大算力芯片、超级核算机、先进工艺制作设备以及相关软件的出口操控,关于上游运用美国技能出产产品的操控规划进一步扩展,并关于有美国产品或美国人参加的活动加强操控。

  2022年半导体职业一级商场投融资事情数量与投融资金额都较2021年下降,据企手刺数据,上一年全年完结约989起投融资买卖,融资规划约1,114亿元人民币。2022年消费电子商场下滑,全球智能手机出货量创2013年以来新低,估计消费电子商场挨近底部,2023年高端机型将首要复苏,2024年手机销量将全面康复增加,带动相关芯片需求反弹。与之相反,2022年新能源轿车商场火爆,轿车芯片求过于供,2022年全球因芯片缺少减产了450万辆轿车,当时轿车芯片需求依然旺盛,国产轿车芯片也在逐步完结代替。

  ChatGPT自2022年11月30日发布后敏捷火爆全球,仅用5天时刻用户量便破百万,推出2个月后用户量破亿,访问量从1830万增加到6.72亿,成为史上用户增加快度最快的消费级运用程序。

  历代GPT的参数量呈现指数级增加,ChatGPT的总算力耗费约为3640PF-days,GPT4在ChatGPT的根底上增加了图画、视频等交互信息类型,内容容量扩展到2.5万字,所需的算力将远大于单纯的文字交互。OpenAI首席执行官Sam Altman表明:GPT-5估计将在2024年末至2025年发布,它的参数量将为GPT-3的100倍,需求的核算量为GPT-3的200-400倍。跟着ChatGPT用户和运用规划的持续扩展,将直接带来巨大的算力需求。

  而强壮的算力离不开硬件支撑,ChatGPT将直接带动供应算力的服务器需求以及保证服务器能高效发挥作用的交流机和光模块需求,其间的中心芯片将触及CPU、GPU、AI芯片、交流芯片、光模块光芯片与电芯片。

  信创即信息技能运用立异工业,信创工业是一条规划巨大、体系完好的工业链,是新基建的重要组成部分,也是我国经济开展的重要抓手。信创工业有4个最首要的中心部分,别离是根底硬件、根底软件、运用软件以及信息安全。简单用一句话来归纳,即在整个IT技能工业里完结自主可控、国产代替。

  2020年党政单位首要发动IT根底软硬件国产代替,八大要害职业亦紧随其后。2019年工信部要求全国党政职业从底层服务器到中间件、操作体系、数据库、终端等进行全面国产替换,方针2020年、2021年别离完结30%和50%的国产代替,并在2022年完结全面国产代替。其间根底硬件依旧是信创招投标的重中之重,占比达44%。

  芯片是ICT 工业柱石,首要分为集成电路(CPU、GPU、FPGAASIC、存储芯片、MCU电源办理芯片等)、功率芯片(IGBTMOSFET等)、光电子芯片(激光器芯片、光勘探器芯片等)以及传感器芯片(MEMS、指纹识别芯片等)四类。现在,从核算机职业视角来看,重视度最高的芯片首要是集成电路中的CPU、GPU、存储芯片以及交流机芯片等算力相关范畴。

  ARM架构服务器CPU因为其低功耗的特色,近年来越来越遭到全球各大云服务厂商喜爱,亚马逊、谷歌、阿里、腾讯等厂商纷繁将ARM架构服务器CPU引进其数据中心计划。以AWS Graviton 2为例,Intelx86每小时云服务本钱要比依据ARM服务器的云服务本钱高近40%。尽管现在数据中心服务器依然以X86为主,跟着AWS、华为和Ampere等厂商的快速成长,ARM CPU在数据中心的商场比例正在加快进步,估计2025年ARM CPU在数据中心占比将达22%。

  RISC-V兼具技能、趋势和社会三大价值,未来十年有巨大的开展潜力,其架构的灵活功能够和Chiplet的可扩展性有高度符合,有望成为未来数据中心核算的强力计划。据RISC-V基金会猜测,全球到2025年选用RISC-V架构的处理器将打破800亿颗,IoT、AI和机器学习是要点发力范畴。此外跟着平头哥赛昉科技、芯来科技等国内企业发力工业链各个环节,我国的RISC-V生态构建也已初见成效。

  交流机作为各品种型网络终端互联互通的要害设备,广泛运用于消费级商场、企业级商场、工业商场和云服务商商场,交流芯片是交流机的中心部件之一,担任交流机底层数据包的交流转发。

  交流芯片由海外厂商肯定主导,2020年我国商用以太网交流芯片商场中CR3厂商均为境外品牌,大陆厂商盛科通讯市占率为1.6%。

  光芯片与电芯片是光模块最中心的芯片,两者占光模块价值量近70%。光芯片可分为激光器芯片和勘探器芯片,其间激光器芯片首要用于发射信号,将电信号转化为光信号;勘探器芯片首要用于接纳信号,将光信号转化为电信号。电芯片是光通讯体系中担任电信号处理的芯片,首要作用为驱动光信号、进步光信号效能、电信号处理等。

  2021年25G光芯片的国产化率约20%,25G以上光芯片的国产化率约5%,仍以海外光芯片厂商为主。

  电芯片国产化率低于光芯片,国内只要少量供货商进入25G及以下速率的电芯片产品,25G以上基本无国内玩家。其间DSP难度最高,国产简直为0,其余电芯片国产化率在5%左右。

  DPU,因数据中心而生的“第三颗主力芯片”,数据中心是DPU现在最首要的运用场景,估计未来用于数据中心的DPU数量将到达和数据中心服务器平等量级。DPU职业商场集中度较高。依据头豹研究院数据,2020年国内DPU商场中,世界三大巨子英伟达博通、Intel的比例别离到达55%、36%、9%。

  得益于数据中心晋级和边际核算、新能源轿车、IoT、工业物联网等工业的开展所带来的需求增加,我国 DPU 工业商场规划呈现逐年增加的趋势,估计我国 DPU商场将迎来快速增加。依据赛迪参谋数据,2020年我国DPU工业商场规划达3.9亿元,估计到2025年我国DPU工业商场规划将逾越565.9亿元,期间CAGR高达170.6%。

  跟着更大的数据量处理需求和数据中心的开展,AI根底设施硬件中的芯片逐步呈现国产代替。数字芯片中的摩尔线程引领国内GPU职业开展,赛昉科技推进RISC-V生态开展,此芯科技打造高功能ARM CPU,长瑞光电是国内抢先的VCSEL光芯片IDM企业,橙科微完结了DSP电芯片的国产代替,中科海网完结了新一代DPU解决计划,篆芯是国内稀缺的交流机芯片供货商,京微齐力持续打造国产FPGA芯片标杆。

  设备和资料是半导体工业链的要害上游,跟着半导体制作商场的增加而增加。2022年以来外部环境对国内半导体的监管日益加强,美日荷先后对半导体出口进行操控,成果上来看半导体职业世界设备厂商周期下行,但我国设备厂商逆势上行。国内半导体板块全体23年Q1成果承压,半导体设备板块成果体现亮眼。

  当时半导体设备的国产化率还十分低,而我国大陆半导体制作占全球比重很高,因而半导体设备还有很大的国产代替空间。另一方面国内方针大力扶持,在此布景下国内晶圆厂有望加大国产半导体设备、资料的运用规划,国产代替也正在加快进行中。

  第三代半导体的快速增加也带来了相关设备出资的窗口。衬底和外延占有三代半价值量制高点,相应的衬造设备和外延成长设备具有出资价值。

  长晶炉是现在SiC单晶、硅片制备的首要设备,具有较高的技能壁垒。获益于下流SiC工业和光伏职业的需求旺盛,长晶炉制作厂商在手订单丰满,新签订单也仍坚持较高水平。

  刻蚀设备作为半导体设备的中坚力量,有望首要完结国产代替。跟着半导体制程的微缩和结构的复杂化,半导体刻蚀设备的品种和技能难度递加。从国内商场来看,刻蚀机尤其是介质刻蚀机,是我国最具优势的半导体设备范畴,也是国产代替占比最高的重要半导体设备之一。

  第三代半导体是以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体资料,具有高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射才能强等优胜功能,是支撑新能源轿车、光伏储能、高速轨交、才智电网、新一代移动通讯等工业持续开展的要点中心资料。

  碳化硅衬底资料是碳化硅工业链中最具价值的一环。碳化硅器材制作进程可分为衬底加工、外延成长、器材规划、制作、封装等环节,工业链存在较为显着的价值量倒挂现象,其间衬造技能壁垒最高、价值量最大。在碳化硅工业链中,碳化硅衬底约占碳化硅器材本钱的47%,而关于硅基器材来说,晶圆制作占有 50%的本钱,硅片衬底仅占有7%的本钱。

  碳化硅衬底的中心壁垒在于晶体成长,缺点操控难度极高。在现在干流的工艺中,PVT法现在依然存在必定的局限性。该工艺是在一个封闭体系中完结的长晶进程,其监测和操控都具有十分高的难度,这也导致现在的碳化硅晶体很难长厚,良率也一向停滞不前。因而,现在碳化硅的长晶道路仍在不断迭代,业界首要在两种新的长晶道路上进行研制打破。

  一种道路是高温化学气相堆积法(HTCVD),最早是在1995年由瑞典林雪平大学的Kordina提出,并已由Nol完结4英寸衬底的量产。这种办法运用气态的高纯碳源和硅源完结碳化硅晶体成长,成长进程中能够持续通入气体,因而能够完结更高的长晶厚度和更精准的碳硅比操控,一起成长速度也高出PVT法一个量级。

  另一种道路是液相法(LPE),可是与硅职业不同的是,碳化硅只要在适当苛刻的高温高压条件下才或许呈现液态,因而现在碳化硅液相法运用的并不是碳化硅溶液,而是在硅溶液中通过金属助溶剂溶解碳从而长出晶体,但金属助溶剂的运用会导致晶体残留金属杂质,不能用于后续器材的制作,因而液相法现在还处在开展前期。

  现在,全球碳化硅衬底正面对极度的求过于供。事实上,咱们以为这也是特斯拉不得不寻求削减碳化硅用量的直接原因。假如依照1片6寸衬底供应2辆新能源轿车来核算,那么2022年特斯拉130万辆的产销就需求65万片6寸碳化硅衬底,同期全球碳化硅衬底产能不过80-100万片;假如考虑到一部分衬底只能用来做工规级产品,那么现在全球产能也只能牵强满意特斯拉一家车企的需求;而特斯拉计划2030年完结2000万辆的年产能,适当于1000万片的衬底需求,这需求全球衬底产能扩展10倍以上。

  即便考虑到单车碳化硅用量或许的削减,依据云岫本钱测算,到2027年,全球车载碳化硅衬底需求量仍会打破650万片,其间我国商场需求也将打破240万片,当时产能仍有6倍缺口。

  氮化镓资料具有高开关频率、低导通电阻、小尺度等优势,能够完结更高的体系功率、更少的功率损耗和更小的模块体积,在功率器材范畴相较硅资料优势显着。最早,氮化镓资料大规划用于消费电子快充,现在正在向轿车、数据中心、光伏储能等范畴浸透,未来商场将持续安稳增加。

  国内氮化镓职业持续高速增加,2026年有望完结千亿商场规划。现在国内创业公司许多、职业集中度相对涣散,可是以英诺赛科为代表的GaN IDM公司优势显着,不只能够广泛掩盖不同的下流运用场景并自主把握工艺和产能保证,未来也将持续进步商场比例。

  IC载板占高阶倒装芯片封装本钱的70%以上,是封装最大的本钱端。其间,ABF载板技能壁垒最高,面向CPU、GPU、FPGA、ASIC等算力芯片,2021年全球ABF载板供应缺口达30%,估计产能还将吃紧至2026年。跟着高功能、高算力芯片需求高企,FC-BGA 已成为IC载板职业规划最大、增速最快的细分范畴。据Prismark猜测,2026年ABF载板商场规划将到达121亿美元;而当时,全球ABF载板产能集中于我国台湾、日本和韩国,国产化率简直为零。

  尽管外部环境对国内半导体的监管日益加强,但近年来国内呈现了许多半导体设备优秀企业,中微公司、北方华创、邑文科技、磐石立异都是开展敏捷的半导体设备公司,其间邑文科技主营碳化硅自研薄膜、刻蚀设备,磐石立异主营新式半导体资料单、多晶长晶设备。

  资料范畴近年来呈现了一批优秀企业,超芯星、铭镓半导体、汉骅半导体都是开展敏捷的第三代半导体公司,宏芯气体、追光科技在各自范畴都已占有抢先身位,科睿斯、新菲新资料在封装资料范畴堆集深沉、优势显着。

  2022年全球新能源轿车销量增加63.6%,到达1065万辆;我国新能源轿车销量增加95.5%,到达688.4万辆,我国新能源轿车销量占全球近65%,在厂商销量榜上,我国品牌占有干流。

  2022年我国轿车出口总量打破300万辆,逾越德国的261万辆,成为仅次于日本的世界第二大乘用车出口国,我国轿车品牌在世界商场上也完结了量价齐升。2023年1-4月我国轿车出口总量达137万辆,初次逾越轿车第一大出口国日本,商场纷繁猜测,我国本年有望成为全球最大轿车出口国。这给国产轿车芯片供应了膏壤,轿车芯片国产化率将持续进步。

  模仿芯片产品品类是竞赛的要害要素。全球最大的两家模仿芯片厂商TIADI产品品种有几万种,而国内龙头厂商不到2000种。模仿芯片的验证周期长且要求苛刻,研制投入大,品类拓宽困难,壁垒十分高,可是一旦能够构成良性循环,未来的收入和毛利增加都是十分确认的。所以咱们能够看到二级商场车规芯片公司如斯达半导体、纳芯微等,市盈率都十分高,其间心仍是具有很深的护城河以及职业有极大的幻想空间。

  电源办理芯片有宽广的存量商场,我国商场约占全球商场的三分之一。电源办理芯片在电动轿车上运用广泛,在高档驾驭辅佐体系(ADAS)、三电动力体系、车身电子及照明体系以及信息文娱与仪表盘等大模块中都用到许多的电源办理芯片。跟着轿车电动化、智能化开展,单车电源办理芯片的数量和价值量进一步上升,Yole猜测轿车将是电源办理芯片增速最快的赛道。此外国内外闻名大厂体量上间隔显着,国内格式不决,电源办理草创公司也值得重视。

  跟着新能源、电动轿车商场迸发式增加,功率半导体持续求过于供,2023年Q2的IGBT货期仍在39-54周。为优化下流运用,功率半导体产品不断向高功率密度与低损耗开展。

  国内外IGBT技能仍存在间隔,英飞凌已在大规划运用第七代技能,而国内第七代技能刚刚起步,大多数厂商还在运用第四代技能。这也使得当时新能源用IGBT国产化率依然较低,只要10%,而光伏逆变器头部厂商中我国厂商较多,未来跟着国产IGBT功能进步,国产化率会逐步进步。

  碳化硅资料禁带宽度更大,在击穿电场强度、饱满电子漂移速率、热导率以及抗辐射等要害参数方面有显着优势。因而,碳化硅是制作高温、高频、大功率半导体器材的抱负资料,具有高功率、开关速度快等功能优势,能大幅下降产品能耗、进步能量转化功率并缩小产品体积,完美符合碳中和年代的运用需求。

  在新能源轿车范畴,碳化硅器材首要用于主驱逆变器、OBC、DC/DC和充电桩。2017年,特斯拉首要在其Model 3车型上运用碳化硅器材,以简化供电网络、削减逆变体积和分量、下降损耗并进步轿车续航。在特斯拉的带领下,国内外各大车企纷繁发布碳化硅上车计划,新能源轿车逐步成为碳化硅器材最大的终端运用商场。

  全球碳化硅器材商场长期以来一向由海外巨子主导。依据Yole的数据,2021年全球碳化硅功率器材商场比例由海外巨子意法半导体、Wolfspeed、罗姆、英飞凌、三菱电机安森美等厂商独占,全球TOP 6占有了99%的商场比例。国内创业公司许多,可是一起具有强壮技能实力、制作产能支撑、衬底保供才能的企业十分稀缺,现在头部公司均测验向IDM形式转型。

  车规级BMS芯片,是各电源办理芯片玩家活跃布局的重要方向。该类芯片需求BCD高压工艺,以及通过AEC-Q100和ASIL D认证,技能壁垒极高。现在特斯拉、小鹏等新能源车企仍广泛选用TI、ADI等海外厂商的BMS芯片,全球BMS芯片商场我国内玩家比例缺乏10%,商场还存在巨大的国产代替空间。国内上市公司纳芯微、凹凸电子等体现出色,未来将持续向轿车中更高端的范畴打破。

  跟着新能源轿车渠道晋级到800V,光伏体系晋级到1500V,阻隔芯片作为高压场景的必要芯片,商场需求不断进步。磁隔因可靠性更高,抗干扰才能更强,安全性更高,将得到更广泛的运用。

  车载以太网正成为新一代的轿车通讯网络,传统的CAN总线 Mb/s,而车载以太网的通讯速率能够到达1000 Mb/s以上。车载以太网的高速率能够习惯智能轿车的通讯要求,高传输速率对传输许多传感器数据和中控数据协助十分大,以太网芯片需求随之增加,车载以太网逐步成为车厂的一致。现在博通、满意科技、瑞昱等国外大厂占有首要商场比例。

  车联网是未来确认性的开展方向,近年来我国车联网商场坚持30%的高速增加,浸透率逐步上升。跟着车联网扶持方针的落地以及端、管、云相关技能的老练,2030年完结智能网联轿车在高速公路广泛运用,在部分城市道路规划化运用。车联网配套的数据服务和新商业形式也将立异落地。

  国内轿车通讯的开展遵照“车-云通讯首要落地,车-路云通讯等候路侧单元配套基建落地爆量”的途径。现在干流的车云通讯需求首要由T BOX满意,商场规划大且涣散,没有构成安稳格式。CV2X生态在构建中,从工业链的视点看,国内具有车联网终端才能的厂商较多,可是具有自主研制出产CV2X基带芯片的厂商仅华为、展锐、中兴和宸芯四家,具有国产CV2X芯片才能的草创公司值得重视。

  轿车传感器品种繁复。在图画传感器上,轿车智能化推进轿车CIS商场规划敏捷扩张。比较于手机CIS,轿车CIS寻求更高的安稳性、安全性,具有更高的技能壁垒、单价和更长的运用寿命,估计到2025年,车规级CIS仍有三倍的产能缺口。

  近年来,激光雷达加快上车,估计2025年全球激光雷达商场规划将到达135亿美元,在激光雷达的结构中,激光器和勘探器是要害部件。激光器有EEL、VCSEL、光纤激光器三类首要计划,勘探器的干流计划是APD,该计划具有低勘探噪声、中长测距的优势。

  毫米波雷达现在仍是轿车传感器的一大热门。跟着未来自动驾驭的要求更高,需求输入的信息更多,4D毫米波成像会具有更大的需求和商场空间。

  磁传感器在轿车中的要害方位发挥巨大作用,现在芯片占有磁传感器60%以上本钱,供货商以国外厂商为主,仍有很大的国产代替空间。

  MEMS传感器在车内运用广泛,IDM厂商具有老练的CMOS、MEMS工艺以及专业的测验设备,在芯片交货和品控上更具优势,是现在MEMS传感器厂商的干流形式。

  自动驾驭芯片是智能轿车的大脑,异构SoC会成为自动驾驭芯片架构干流。SoC芯片包含CPU、GPU、XPU及其他功能模块,芯片厂商力求不断加强中心IP自研才能以进步竞赛力。

  智能座舱现在已成为顾客购车的重要考量,手机芯片厂商因为具有迭代速度快、AI功能强的优势,快速主导智能座舱SoC芯片商场。

  现在,国内的轿车MCU厂商市占率还十分低,全球车规级MCU芯片由海外厂商主导,商场存在巨大的国产代替空间。

  轿车芯片相关标的,SoC如芯砺智能、爱芯元智、地平线都是头部厂商,辉曦智能、欧冶半导体具有业界抢先的智能操控和驾驭的解决计划;激光雷达芯片中长瑞光电、映讯芯光开展敏捷;信号链芯片中线易解决计划齐备;电源办理芯片中凹凸科技堆集深沉,先发优势显着;SiC中长飞先进、超芯星体现优异。

  云岫本钱关于2023年我国半导体出资有如下观念:首要,AI硬件根底设施和信创工业将培养出国产数据中心芯片巨子,ChatGPT迸发带动数据中心加快晋级,推进高功能GPU、CPU、光模块芯片、交流机芯片需求敏捷攀升;第二,半导体设备/资料、模仿芯片等范畴需求高端国产代替,美国对华半导体设备出口操控方针晋级,为国产半导体设备/资料企业带来严峻应战和机会;第三,智能轿车是我国半导体巨大供应链机会,轿车智能化已成为新能源开展的必要趋势,而芯片是轿车智能化的中心。

  在新冠疫情、俄乌抵触、美元加息、下流商场分解、消费电子需求疲软等归纳要素叠加下,2022年半导体职业进入下行周期,全球半导体商场遭受了严峻的应战。但是,以智能手机为代表的下流通讯商场和以PC为代表的下流核算机商场,需求均在一季度触底,随同轿车电子、数据中心等场景的增量需求,半导体职业有望完结微弱反弹。通过22年的大幅回撤调整,现在半导体企业估值已进入底部区间,在商场逐步康复理性的进程中,最佳的半导体企业出资时点将会呈现。

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