整体看,中国芯片产业在国家政策的支持下取得了显著进步,尽管仍面临诸多挑战,但在高端芯片技术研发和成熟芯片领域均取得了重要进展。
作者 | 郭一鸣
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1、美国芯片产品不再安全、不再可靠
财联社报道,12月3日,中国互联网协会、中国汽车工业协会、中国半导体行业协会、中国通信企业协会等发布声明,指出美国芯片产品不再安全、不再可靠,呼吁国内企业审慎选择采购美国芯片。
实际上,就在此前一天(当地时间12月2日),美国拜登政府发布了最新的对华半导体出口管制措施,将136家中国实体列入所谓“实体清单”。美国商务部工业与安全局发布的文件显示,这些中国实体涵盖北方华创、拓荆科技、凯世通、盛美半导体、中科飞测、华海清科、芯源微等半导体制造设备相关公司,南大光电、新昇半导体等半导体材料公司,华大九天等EDA(电子设计自动化)公司,闻泰科技等芯片公司,以及中国科学院微电子研究所、建广资本和智路资本等单位和投资机构。
尽管美国政府以及一些美媒卖力夸大它的效果,但事实已经反复证明,这样的打压既不可能吓倒、更阻止不了中国科技产业的发展进步。相反,随着国家政策的大力支持、资金的持续投入以及企业加大自主研发以及国际合作的加强,在降低对芯片“去美化”的过程中,国产芯片或迎来新的发展契机。
2、国内芯片技术迎来突破
众所周知,芯片的制作过程包括设计、晶片制作、封装和测试等环节,其中晶片制作尤为复杂。《2024-2030年中国芯片技术发展潜力分析报告》中总结了国内外芯片技术的发展现状,其中在具体的技术突破方面,国产芯片取得了一定的成绩。
比如,国产光芯片领域取得了显著进展。例如,源杰科技作为国产光芯片的领军企业,专注于高速率光芯片的研发与制造,其产品涵盖DFB、EML以及硅光芯片,100G光芯片处于客户验证测试阶段,有望成为国内率先实现突破的企业;在AI芯片领域,国产AI芯片市场也在快速增长。
据Gartner数据,全球AI芯片市场规模预计在2027年达到1194亿美元,而中国市场预计在2025年达到1979亿元人民币。尽管如此,目前国产AI芯片品牌在国内市场的出货量仅占10%,但随着美国对华出口管制的升级(目前市场上主流 AI 芯片A100、H100、A800、H800、L40S等均在限制范围之内,无法对华出口),国产AI芯片迎来了历史机遇期。此外,我国半导体设备行业也取得了显著进展。
2024年,中国半导体设备厂商在去胶、清洗、刻蚀设备方面国产化率较高,整体国产化率已达35%,预计在2025年提升至50%,并初步摆脱对美日荷半导体设备的依赖。
3、国内芯片发展存在诸多瓶颈
不过,尽管我国芯片迎来巨大发展,但目前为止,国内自主批量生产最先进的芯片还存在诸多瓶颈。比如,在设计工具领域,电子设计自动化(EDA)软件是完成复杂芯片设计的关键工具。中国的EDA软件虽可满足模拟设计和物联网应用的需求,但在高端领域不足,市场仍被美国三大公司垄断,三者在中国市场的占有率达90%;晶圆加工领域,硅晶圆的加工至关重要,硅需从砂中提取、精炼至99.9999999%的纯度后熔化成单晶锭,再切成薄片并抛光至纳米级光滑度,以达到制造芯片的标准。
然而,制造此类高精度抛光设备仍是瓶颈,目前仍依赖美国和德国的供应;光刻胶供方面,制造密度小于20纳米的高端芯片需使用“极紫外”光刻胶,而这一市场主要被受严格出口管制的日本公司垄断。中国企业虽能生产出应用于汽车和消费电子等芯片的中低端光刻胶,但这些产品不足以支持尖端器件的制造;而在光刻设备方面,光敏晶圆将通过光刻机进行加工,该设备通过一系列掩模透射光以生成微观电路图案。
荷兰公司ASML制造的最先进光刻机拥有超过10万个零部件,造价高达数亿美元。自2022年以来,该设备在美国领导的出口申请流程中被默认为“拒绝”状态。尽管中国制造了大量中低端芯片,但仍无法复制生产最先进器件所需的复杂光刻设备。
4、国内芯片产业链和投资机遇
整体看,中国芯片产业在国家政策的支持下取得了显著进步,尽管仍面临诸多挑战,但在高端芯片技术研发和成熟芯片领域均取得了重要进展。在二级市场方面,随着芯片行业的发展,其产业链各方面得到市场持续的聚焦和资金的关注。
国产芯片行业的上游主要包括半导体材料和制造设备。半导体材料涵盖了硅晶圆、光刻胶、溅射靶材等关键原材料,而制造设备则包括光刻机、刻蚀机、清洗设备等。其中硅晶圆作为芯片制造的基础,国内硅晶圆生产技术已逐步追赶国际水平,部分产品可满足 12 英寸晶圆的生产需求。光刻胶方面,国内光刻胶市场正快速发展,尽管在高端光刻胶领域与国际先进水平仍有差距,但已在部分细分市场取得突破;溅射靶材方面,国内溅射靶材市场规模不断扩大,技术日益成熟,部分产品已能替代进口;而制造设备方面,尽管国产半导体设备在技术上取得了一定的进展,但在高端设备领域,如极紫外(EUV)光刻机,国内仍依赖进口。
上市公司当中,隆基绿能为硅片龙头企业;电子特气龙头企业有凯美特气、杭氧股份、和远气体;掩膜版龙头企业有菲利华、清溢光电;光刻胶及配套试剂涉及鼎龙股份、南大光电、彤程新材等;而靶材方向上,江丰电子、有研新材等首当其冲;
中游环节包括芯片的设计与制造,是产业链中技术密集度最高的部分。其中芯片设计方面,国内芯片设计企业数量快速增长,尤其在 AI 芯片、通信芯片等新兴领域表现活跃。设计能力在不断提升,但与国际巨头相比仍有差距;晶圆制造方面,国内晶圆制造能力持续增强,部分企业已具备 28 纳米及以下工艺的生产能力。然而,先进制程技术仍受制于国际领先企业;而封装测试作为产业链中的重要环节,国内封装测试行业已形成较为完整的产业体系,技术水平和产能规模均居世界前列。
上市公司当中,韦尔股份、澜起科技、卓胜微等为设计龙头;中微公司、长川科技、芯源微、张江高科等均为制造龙头企业;
芯片下游应用领域广泛,包括消费电子、汽车电子、信息通讯、人工智能、物联网、医疗、工业、军工等。具体看,消费电子忠,智能手机、电脑等消费电子产品对芯片需求量大,推动了芯片技术的不断进步和创新;而汽车电子方面,随着汽车智能化、电动化的发展,汽车电子对芯片的需求日益增长,特别是在自动驾驶、智能座舱等领域。在人工智能领域,AI 芯片作为 AI 技术发展的核心,国内企业在该领域取得了显著进展,部分产品已在智能语音、图像识别等方面实现应用;物联网技术的快速发展带动了对低功耗、高性能芯片的需求,为芯片行业带来了新的增长点;其他领域方面,医疗、工业、军工等专业领域对芯片性能有特殊要求,国产芯片在这些领域的应用也在不断拓展。
技术突破的重点公司
最后,以下为一些完成了国产替代或在国产替代方面取得重要进展的A股芯片上市公司:
1. 中芯国际(688981):作为中国内地技术最先进、配套最完善、规模最大的跨国经营的集成电路制造企业集团,在晶圆代工领域占据重要地位。其不断提升制程工艺水平,在一定程度上实现了部分芯片制造环节的国产替代,为国内芯片产业的发展提供了重要支持。
2. 北方华创(002371):半导体高端装备龙头,其半导体设备产品涵盖范围广泛,在蚀刻设备、PVD/CVD 设备、氧化/扩散设备、清洁设备等许多关键工艺领域均取得了技术突破,打破了外国巨头的垄断,成为中国主流的半导体设备供应商。
3. 300**:国内射频开关龙头企业,全球排名第五的射频开关公司。其射频前端芯片产品包括射频开关、射频低噪声放大器和射频滤波器等,实现了射频开关领域的国内替代,相关产品已应用于三星、小米、华为等终端制造商。
4. 600***:是存储芯片、MCU 芯片龙头企业,在存储芯片等领域不断进行技术研发和产品升级,逐步实现了国产替代,减少了对国外存储芯片的依赖。
5. 300***:专注于模拟芯片的研发和销售,在电源管理芯片、信号链芯片等领域具备较强的技术实力和市场竞争力,部分产品已经能够替代国外同类产品,为国内电子设备制造商提供了可靠的芯片解决方案。
6.603***:在指纹识别芯片领域技术领先,其指纹芯片曾全球第一,不断推出具有创新性的指纹识别技术和产品,在该领域实现了较高程度的国产替代。
7. 300***:国内 GPU 领军企业,其自主研发的 GPU 芯片在性能和可靠性方面不断提升,为我国国防、航空航天等领域的图形处理需求提供了国产解决方案。
8. 688***:半导体硅片领域知名龙头公司,其半导体硅片产品的质量和产能不断提升,为国内半导体芯片制造企业提供了关键的原材料支持,在一定程度上缓解了我国半导体硅片依赖进口的局面。
9. 688***:其已量产和在研的以太网交换机芯片集成了自主研发的以太网物理层芯片,是集成式交换机芯片,覆盖 48 口及以下的交换机市场,在商用领域具有一定的稀缺性和国产替代优势。
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