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文章參考自“半導(dǎo)體行業(yè)投資技術(shù)框架”，內(nèi)容包括184頁技術(shù)干貨，分半導(dǎo)體行業(yè)分析和半導(dǎo)體行業(yè)主流玩家2部分，本篇內(nèi)容主要分析半導(dǎo)體行業(yè)分析。

完整下載：半導(dǎo)體行業(yè)投資技術(shù)框架

根據(jù)美國加州UC Berkeley大學(xué)的理論數(shù)據(jù)，一條月產(chǎn)12英寸硅片，5萬片的生產(chǎn)線，需要50臺光刻機(jī)，10臺大束流離子注入機(jī)，8臺中束流離子注入機(jī)，40臺付蝕機(jī)以及30臺薄膜淀積設(shè)備等，估計(jì)各類設(shè)備的總計(jì)臺(套)要超過500個。

1、半導(dǎo)體設(shè)備：

按照摩爾定律，每隔18-24個月集成電路的技術(shù)都要進(jìn)步一代，那么相應(yīng)的上游設(shè)備商也必須每隔18-24個月推出更先進(jìn)的制造設(shè)備；50多年來，光刻機(jī)的分辨率從10微米發(fā)展到目前的10納米，整整提升了1000倍。

NAND從Planar發(fā)展到3D 64層結(jié)構(gòu)，制造設(shè)備支出增加60%；DRAM從25納米發(fā)展到14納米，制造設(shè)備支出增加40% ；晶圓代工廠加工工藝從28納米發(fā)展到7納米，制造設(shè)備支出增加100%；LCD發(fā)展到OLED技術(shù)，制造設(shè)備支出增加425%。

新晶圓制造廠從建立到生產(chǎn)的周期大概為2年；一般在第20個月的時候開始進(jìn)行設(shè)備搬入安裝、測試、試生產(chǎn)；一條新建產(chǎn)線最大的資本支出來自于半導(dǎo)體設(shè)備，資本支出占比高達(dá)80%，廠房建設(shè)占比僅20%。

晶圓制造設(shè)備種，光刻機(jī)占比最高（30%），其次是刻蝕設(shè)備（20%），PVD（15%），CVD（10%），量測設(shè)備（10%），離子注入設(shè)備（5%）等。

2、半導(dǎo)體制造

晶圓制造行業(yè)一個典型的特點(diǎn)就是先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝制程掌握在少數(shù)幾個公司手中，130納米技術(shù)全球有近30個公司可以量產(chǎn)，但是到了14納米技術(shù)僅掌握在6個公司手上，未來5納米技術(shù)水平預(yù)計(jì)只有三星、臺積電、英特爾三家有能力實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；半導(dǎo)體芯片行業(yè)的三種運(yùn)作模式：IDM、Fabless和Foundry。

目前國內(nèi)晶圓代工廠的特色工藝同國外晶圓代工廠差別不大，基本能滿足國內(nèi)設(shè)計(jì)公司要求，同時也承接了大規(guī)模海外設(shè)計(jì)公司的需求。國內(nèi)晶圓代工廠難以滿足國內(nèi)設(shè)計(jì)公司對主流工藝（16nm及以下）和高性能模擬工藝的需求。

3、半導(dǎo)體設(shè)計(jì)

芯片設(shè)計(jì)位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最上游，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最核心的基礎(chǔ)，擁有極高的技術(shù)壁壘，需要大量的人力、物力投入，需要較長時間的技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)沉淀。一般來說包含五個步驟：

①規(guī)格制定：確定目的、效能，對大方向做設(shè)定，最后確立實(shí)作方法，將不同功能分配成不同單元，并確立不同單元間連結(jié)方法；
②設(shè)計(jì)芯片細(xì)節(jié)：用硬體描述語言（HDL）描繪整體輪廓，藉由程式碼表達(dá)，接著檢查正確性并持續(xù)修改；
③畫出平面設(shè)計(jì)藍(lán)圖：通過電子設(shè)計(jì)自動化工具確定此邏輯閘設(shè)計(jì)圖是否符合規(guī)格并修改，直到功能正確為止；
④電路布局與布線：由電子自動化工具形成電路圖；
⑤層層光罩，疊起一顆芯片：由底層依循制造方法，逐層制作，最后產(chǎn)生期望的芯片。

隨著技術(shù)升級的成本越來越高以及對IC產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率的要求提升，促使整個產(chǎn)業(yè)逐漸向設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試分離的垂直分工模式發(fā)展。這種垂直分工的模式首先大大提升了整個產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作效率；其次，將相對輕資產(chǎn)的設(shè)計(jì)和重資產(chǎn)的制造及封測分離有利于各個環(huán)節(jié)集中研發(fā)投入，加速技術(shù)發(fā)展，給新玩家一個進(jìn)入行業(yè)的切入點(diǎn)，例如技術(shù)水平較低的封裝檢測、設(shè)計(jì)突出的Fabless等。

IDM企業(yè)具有資源的內(nèi)部整合優(yōu)勢;在IDM 企業(yè)內(nèi)部，從IC 設(shè)計(jì)到完成IC制造所需的時間較短，主要的原因是不需要進(jìn)行硅驗(yàn)證（SiliconProven），不存在工藝流程對接問題，所以新產(chǎn)品從開發(fā)到面市的時間較短。

大多數(shù)IDM 都有自己的IP（Intellectual Property，知識產(chǎn)權(quán)）開發(fā)部門，經(jīng)過長期的研發(fā)與積累，企業(yè)技術(shù)儲備比較充足，技術(shù)開發(fā)能力很強(qiáng)，具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

Fabless商業(yè)模式資產(chǎn)較輕，初始投資規(guī)模小，創(chuàng)業(yè)難度相對較小，運(yùn)營風(fēng)險較低；企業(yè)運(yùn)行費(fèi)用較低，轉(zhuǎn)型相對靈活，市場靈活性高；專注于設(shè)計(jì)，分工程度高，更有助于產(chǎn)品更迭，產(chǎn)品研發(fā)周期更短；Fabless的投資盈利回報率要勝過IDM。

X86是微處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語言指令集，指一個intel通用計(jì)算機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)編號縮寫。

ARM架構(gòu)是一個32位精簡指令集處理器架構(gòu)，其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于節(jié)能的特點(diǎn)，ARM處理器非常適用于移動通訊領(lǐng)域，符合其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為低耗電的特性。

RISC-V架構(gòu)是基于精簡指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)(ISA)，RISC-V指令集完全開源，設(shè)計(jì)簡單，易于移植Unix系統(tǒng)，模塊化設(shè)計(jì)，完整工具鏈，同時有大量的開源實(shí)現(xiàn)和流片案例，得到很多芯片公司的認(rèn)可。

MIPS架構(gòu)是一種采取精簡指令集（RISC）的處理器架構(gòu)，這種架構(gòu)可支持高級語言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術(shù)和邏輯運(yùn)算采用三個操作數(shù)的形式，允許編譯器優(yōu)化復(fù)雜的表達(dá)式。

4、半導(dǎo)體材料

全球晶圓制造材料中硅片占比29.17%，往后分別是電子氣體，掩膜，其他材料，光刻膠配套試劑，CMP材料，光刻膠，工藝化學(xué)品，靶材，SOI。

技術(shù)同步且已實(shí)現(xiàn)批量供貨材料：靶材、封裝基板、CMP 拋光材料、濕電子化學(xué)品，引線框等部分封裝材料
部分小批量供貨材料：電子氣體、硅片、化合物半導(dǎo)體、掩模版
技術(shù)落后且未能實(shí)現(xiàn)供貨：光刻膠

硅片生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，總體可分為兩個階段：即拉單晶硅錠（步驟一至步驟三）和切片及拋光硅晶片（步驟四）。其中較為關(guān)鍵的步驟有多晶硅錠的制造、拉晶以及硅晶片的切片拋光，這些生產(chǎn)步驟將會對最終產(chǎn)成硅片的質(zhì)量、性能、尺寸等方面產(chǎn)生重大影響。

12英寸晶圓擁有較大的晶方使用面積，得以達(dá)到效率最佳化， 12英寸晶圓相對于8英寸晶圓的可使用面積超過兩倍以上；每片晶圓可使用率是前期晶圓的2.5倍。

近年來各尺寸硅片需求總體均呈上升趨勢，而未來300mm硅片將主導(dǎo)市場。不斷提高的硅片產(chǎn)能，新節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)以及光刻資本投入不斷增加，半導(dǎo)體生產(chǎn)對光刻的需求進(jìn)一步提高。采用新制程新節(jié)點(diǎn)的300mm硅片在2025年之前會占到總產(chǎn)能的三分之二。

5、5G半導(dǎo)體芯片

5G是指第五代移動通信技術(shù)，它具有更高的傳輸速率、更快的反應(yīng)速度、更大的連接數(shù)量。

5G應(yīng)用要求各種工藝技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、集成以及封裝能夠滿足每一獨(dú)特情況的需求,包括以下應(yīng)用領(lǐng)域：

低功耗: 通常使用采用塑料封裝的系統(tǒng)級硅芯片解決方案；
智能手機(jī)、平板電腦和移動設(shè)備：需要載波聚合的移動應(yīng)用通常使用體聲波或表面聲波濾波器和多路復(fù)用器；
宏基站：LDMOS 技術(shù)一直是高功率功率放大器的關(guān)鍵技術(shù)，但高功率氮化鎵能提供更高的性能和效率；
小基站：小基站可幫助運(yùn)營商將區(qū)域密集化并擴(kuò)大蜂窩覆蓋范圍。小基站具有許多功率水平，可幫助用戶快速連接和省電；
全新的高級天線系統(tǒng)：天線陣列系統(tǒng)中使用的 GaN 為運(yùn)營商提供了靈活的可擴(kuò)展性、功率、寬帶寬等。

5G為射頻前端帶來新機(jī)會移動手機(jī)射頻前端市場和WiFi連接部門預(yù)計(jì)將在2023年達(dá)到352億美元，CAGR為14%。

濾波器增長主要來自高質(zhì)量的體聲波濾光片，這是5G NR所定義的超高頻范圍所需的。低噪聲放大器增長來自于分集模塊的實(shí)施和手機(jī)功率放大器模塊的集成。交換機(jī)和天線調(diào)諧器增長來自于采用4x4 MIMO技術(shù)的普及。

5G 標(biāo)準(zhǔn)下現(xiàn)有的移動通信、物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)行統(tǒng)一，射頻前端芯片產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域會被進(jìn)一步放大。5G 下單個智能手機(jī)的射頻前端芯片價值亦將繼續(xù)上升。

全球射頻前端市場集中度較高，前四大廠商Skyworks、Qorvo、Avago、Murata占據(jù)著全球85%的市場，且均是日美發(fā)達(dá)國家企業(yè)，而這也意味著國產(chǎn)射頻企業(yè)的成長空間巨大。

基帶芯片的技術(shù)門檻高、研發(fā)周期長、資金投入大（從開始研發(fā)到一次流片動則百萬美元為單位）、競爭激烈，成品稍晚一步則就會陷入步步皆輸?shù)木车?。很多廠商相繼放棄基帶業(yè)務(wù)，飛思卡爾、德州儀器、博通、英偉達(dá)都相繼放棄了基帶市場，愛立信則從若即若離到現(xiàn)在重新擠入陣營，高通占據(jù)基帶芯片市場半壁江山。