亚太地区成半导体“热区”
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最大的半导体市场
亚太区域的传统半导体四强–韩国,日本,中国以及中国台湾,主导了整个亚太地区半导体上中下游的产业发展,在全球范围内有着重要的地位,而一连串的黑天鹅事件也使得亚太半导体在全球的重要性不断攀升。我们预期2030年全球半导体产值将突破1万亿美元,而亚太区半导体市场将在全球的市场占比六成。
其中,韩国将致力于AI和5G技术相关半导体产品的研究和开发;日本占据材料和市场的上游优势,努力开发中下游产业,力图复兴半导体行业;中国则在巨大需求的情况下,也在争取自身行业的发展,实现自给自足的半导体行业目标。中国台湾地区在制造业方面的龙头位置稳固,但改革的步伐也未停止,试图打造完整的半导体产业链体系,也在材料的可持续使用和绿色能源的研究上附注心力。
亚太区域在半导体的实力也能从企业总部所在地看出,在2020年全球前15的半导体企业营收中,亚太地区企业占据五席,其中三个位列前五,总收入达到总数的近一半,且亚太地区的五家公司年收入增长居于十五位中的领先水平。
主导制造,封测与原材料发展
"常态黑天鹅"事件对亚太地区产生的影响显而易见。以半导体制造为例,目前全球顶尖的芯片设计公司大多都依靠亚太地区制造商进行半导体的生产制造,其中台积电和三星公司拥有超过70%的半导体制造市场。由于建设半导体工厂的成本高昂,它们近年来成为了最先进半导体的唯一供货商。但即便如此,它们仍需要投入大量的资金和时间才能提升其生产能力,从而同步达到客户的计划和要求。中国台湾地区的半导体制造已经占全球制造业芯片的五成以上,由于中国台湾地区的半导体制造产业较为密集,因此地缘政治的动荡以及自然灾害的影响都可能会对地区的半导体制造造成影响,并由此影响全球的电子产品供应链。
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制造-韩国与中国台湾双格局
在半导体行业,新一代的制造工艺与前一代的工艺之间存在代差,且由于新建半导体厂成本巨大(高达数百亿美元),所以具备先进制造能力的公司越来越少。中国台湾在长时间的技术积累以及对人力成本、制造成本的极高要求条件下,市场份额已超过全球市场的一半。为了能在未来继续维持其地位,中国台湾也在以飞快的速度创新升级,先进的3nm工艺计划在2022年下半年实施量产。韩国在晶圆制造领域的优势和中国台湾类似,也有着长时间的积累和经验,“政府+财团”的各类政策及资产方面的支持,对制造领域的创新发展起着至关重要的作用。中国也在半导体制造奋起直追,“十四五”规划的大力政策扶持以及良好的人才引进策略都将为中国半导体业注入活力。
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封装测试-两岸领航
封装行业位于半导体产业链的末端,包含了封装与测试两个环节-封装是为了保护半导体芯片,使芯片免于外部损害,同时增强芯片的散热性能,确保电路正常工作;而测试环节是对半导体芯片的功能、性能进行测试,筛选出不合格的产品。当前封装市场正在由传统封装向先进封装发展,先进封装在提升芯片技能方面优势突出,也因此全球各大厂家在先进封装领域持续投资。
全球半导体封测市场由中国台湾和中国主导。中国台湾在实现半导体代工行业的发展后便向下游的封测领域发展,经过多年的技术积累,已站稳全球第一大封测的位置,占据市场份额44%左右。中国近年来大力发展封装产业,同时通过收购海外封测厂也跻身到了全球前列。然而,中国目前仍以传统封装为主,尽管透过并购已经获得先进封装的能力,但其总体技术与国际领先水平还有一定的差距。也因此中国先进封装占总营收比仅有25%,较全球水平低。未来,中国封测行业需要持续研发、进行国内整合,积极培养人才,向先进封测技术迈进。
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材料–日本绝对优势
在半导体材料领域,日本企业的占比超过全球市场份额的一半。半导体的材料需要大量基础科学仪器和长时间的工艺积累。此前,韩国在半导体材料领域高度依赖日本,随着2019年开始日本对韩国的材料限制措施,韩国增强了对国产化材料的研究,加紧成立新的硅片工厂,使材料的供应渠道多样化。
中国半导体材料市场规模中约占全球比重的17%11。但半导体制造环节国产材料的使用率不足15%,在先进工业制程和先进封装领域的国产化率更低,想要在材料行业取得进步,需要自主创新和研发。中国政府方面积极促进半导体材料产业发展,鼓励政策涉及减免企业税负、加大资金支持力度、建立产业研发技术体系等。
中国台湾和韩国拥有良好的半导体产业基础,但也在材料上追赶。受半导体材料自身特质的影响,其本身很难被分解,台湾致力于半导体材料的可持续发展之路,以绿色半导体材料为目标,吸引了投资,这无疑将成为未来半导体材料的发展趋势之一。
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设计–亚太处于追赶状态
亚太地区的半导体设计相对其制造来说处于全球第二梯队,全球前十大IC设计公司在2020年营收仅有中国台湾地区占据了三个席位,这得益于其起步早、充分的政策扶持以及积极的人才培养,特别是在疫情环境下有着较好的发展势头。中国台湾的半导体产业链相对完整,积极引进先进技术的同时坚持原创,科研人员在获得技术支持的同时坚持自身研发,在中下游完善的前提下,一直争取设计领域的发展。而中国在政府的扶持下,中下游产业规模逐渐明晰,在半导体行业地基稳固的基础上开始谋求上游设计的自主研发,大量扶持基金开始向设计领域倾斜,政府出面带动企业和高校联合科研,营造良好的生态环境,培养高科技人才,并且国内外开放合作,与国际前沿领域IC技术研发合作,引进人才。韩国继续秉承政府和财团联合的办法导体发展策略,投资半导体企业用于设计方面的研发,并且为企业和高校牵头,以实现人才的培养计划。韩国拥有较为完整的半导体产业链,并且是AI、云技术和电动汽车等领域的领头羊,其中下游产业的丰富经验也将为上游设计领域发展助力。
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研发支出-亚太增强谋求创新
全球半导体企业的研发支出持续增长,2020年共支出684亿美元,预计在2021年将达到714亿美元。其中,亚太地区在半导体市场中的行业份额日益加大,其投资发展的力度也逐步加强。韩国三星公司为加快了前沿逻辑工艺的开发,在2020年研发支出增加19%,而中国台湾地区的半导体制造公司也提高了24%的研发支出以帮助其IC制造业务的稳定发展。日本东京电子(TokyoElectron)拨出1350亿日元用于EUV高端设备研发,以制造更加先进的高端芯片,从而提升其在半导体市场的地位。中国如今更是奋起直追,众多中国企业加大研发支出用于芯片设计的研究。
半导体“四强”各具优势
亚太半导体"四强"分别有其自己的优势,韩国半导体产业分工明确,从设计、制造到加工等每个环节都有着非常细致的企业分工,从三星电子的龙仁和华城晶圆生产基地位于京畿道,到SK海力士的晶圆生产基地位于忠清北道,这些工厂周围密布各种配套企业,形成半导体产业基地;以存储和制造为相对优势;日本近四成半导体产品出自九州岛,在光刻胶和制造材料领域具有较大优势,东芝、日立、三菱等知名公司都在此设有生产基地,随着图像传感器、汽车用半导体等附加价值较高的电子零部件产品的发展,九州岛半导体工业近年来发展势头旺盛;而中国台湾半导体产业集群形成新竹、南部和中部三大科学园区;产业群充分发挥集群效应,带动全产业链发展,从上游的IC设计、中游的晶圆生产、下游的封装和测试以及设备、材料全领域都有布局;中国半导体产业链较为集中,分别是以上海为中心的长三角、以北京为中心的环渤海、以深圳为中心的泛珠三角和以武汉、成都为代表的中西部区域。这四个产业聚集区分别具有不同的产业链优势。长三角、珠三角地区在中国集成电路产业基础设计、制造、封测等产业链全面发展;京津冀地区的偏向集成电路设计产业;中西部地区在封测行业发展较好。
半导体逐步成为经济命脉
半导体出口在亚太四大占据重要的地位,中国台湾地区与其他三个地区相比一直保持相对较高的出口额,其次是中国,韩国和日本。中国半导体的出口额十年内的波动较大,出现了大幅度的上涨。尽管如此,中国半导体的进口额仍高于出口额且远超其余三个地区。据中国海关数据显示,2019年中国芯片的进口金额为3040亿美元,远超排名第二的原油进口额。
韩国和中国台湾两个地区的半导体行业占GDP的比重较高。韩国的半导体行业规模庞大,并在城市之间形成半导体产业城市群。中国台湾形成了较为完善的半导体产业集群,是目前为止最大半导体代工地区。日本和中国的半导体行业在GDP中的比重占比较低。日本的经济主要集中在工业和服务业领域当中,日本仅在上游半导体材料上具有巨大的优势,在其他领域上的优势不够明显。虽然中国半导体行业的发展速度加快,但是产生的效益无法在短时间内对GDP产生较大的贡献。
韩国和中国台湾两个地区的半导体行业占GDP的比重较高。韩国的半导体行业规模庞大,并在城市之间形成半导体产业城市群。中国台湾形成了较为完善的半导体产业集群,是目前为止最大半导体代工地区。日本和中国的半导体行业在GDP中的比重占比较低。日本的经济主要集中在工业和服务业领域当中,日本仅在上游半导体材料上具有巨大的优势,在其他领域上的优势不够明显。虽然中国半导体行业的发展速度加快,但是产生的效益无法在短时间内对GDP产生较大的贡献。
政府是重要推手
由发展轨迹来看,政府在推动亚太半导体产业中扮演了关键角色,确立税减免政策、人才培养计划等,巩固半导体产业链。韩国政府未来十年将与三星、SK海力士等153家韩国公司,投资510万亿韩元(约合4500亿美元),打造全球最大的半导体产业供应链,同时韩国还计划吸引更多来自国外的技术投资。日本在半导体领域针对尖端半导体也有集中投资规划,日本设置了约18亿美元的基金,计划大幅扩充扶持政策;中国台湾地区企业计划至2025年期间对半导体领域进行的投资将超过1070亿美元;而中国晶圆代工、封测以及一些IDM厂商都在积极募资扩产,国家大基金二期也在2018年获批,未来几年大基金二期300亿美元的资金将会陆续投入半导体产业。
韩国—转型综合
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以生产和制造占优势转型综合
韩国的半导体产业从设计,制造,封测一直到设备和材料都有相当的实力,形成了龙仁、化成、利川等等半导体产业城市群,支撑着韩国的半导体产业链。韩国存储产品的垄断地位,在DRAM的市场上占有率超过90%,可以说几乎占据了全球存储芯片的主导位置。
在全球半导体格局发生变化的大环境下,韩国代表性企业也正在减轻对存储产品的依赖,多方面发展半导体其他环节,比如韩国半导体企业在先进制程上加大了投资研发力度来抢夺晶圆代工市场,对旗下晶圆代工业务进行调整或重新分配,强化竞争力。在稳定发展存储产品的基础上,不断积极投资,从以存储优势闻名的半导体国家转向综合型强国发展。
韩国政府制定了“K—半导体战略”,建立起集半导体生产、原材料、零部件、设备和尖端设备、设计等为一体的高效产业集群。目标是将韩国建设成全球最大的半导体制造基地,打造稳定满足全球需求的供应基地,引领全球的半导体供应链。所以根据规划,韩国政府将为相关半导体企业减免税负,扩大金融;此外韩国政府还计划新设1万亿韩元规模的半导体设备投资基金。若能顺利执行,韩国半导体的年出口额将于2030年达到2000亿美元。
5G、人工智能时代的来临,区块链、大数据等技术快速发展及应用,催生出对高端芯片产业的海量需求。韩国半导体正在发生新的变化,也迎来了新的发展机遇。在汽车领域,韩国一直占有一定的市场份额,但韩国汽车行业制造商仍高度依赖外国生产的车载芯片。韩国虽早在十几年前推动车用芯片国产化,但仅限于技术国产化,实际生产仍高度依赖国外厂商。据韩国汽车产业协会统计,韩国IC设计公司多无自设工厂,开发的车用芯片仅2.2%委托国内业者代工生产。此外,韩国IC设计业者与实际生产的制造商在车用芯片的连结度不足,也是影响车厂采用国产车用芯片的原因之一。以韩国半导体产业结构来看,车用芯片以客制为主,车商、IC设计及代工厂必须密切合作,打造综合型半导体强国。因此,韩国在汽车半导体领域一直致力于发展新布局,如韩国公司一直计划收购汽车半导体,借助收购帮助自身技术发展。随着智能电动汽车的市场不断扩张,汽车半导体市场不断扩大,预计2024年全球汽车芯片市场规模可达655亿美元。在这一发展背景下,韩国政府希望能够提供诸多通关物流、政策和资金上的扶持。
在AI领域,韩国的ICT部将自己定位转向人工智能半导体,目前韩国正大力投资人工智能。到2029年之前,将花费大约一万亿韩元用于开发下一代AI芯片。韩国政府将AI相关的半导体分成汽车、医疗、IoT家电、机器人及公共等五大领域,针对不同系统的IC开发给予战略性支持。当前的计划是,到2022年在全国范围内生产AI芯片,并在十年内组建3000人的专家队伍,在本十年末拥有全球AI芯片市场20%的份额。
日本—涅盘重生
材料和设备是半导体产业的基石,是推动集成电路技术创新的引擎。半导体材料处于整个半导体产业链的上游环节,技术门槛高,日本企业的占比达52%左右。其中晶圆制造材料包括硅片、光掩模、光刻胶、光刻胶辅助材料、工艺化学品、电子特气、靶材、CMP抛光材料等,日本在硅晶圆、靶材料、封装材料等领域都有着卓越的优势,日本厂商均占有50%以上份额;在陶瓷基板、树脂基板、金线键合、以及半导体封装等材料方面,日本厂商的市场占有率甚至超过80%。日本凭借高端的提纯技术以及长久以来的技术、经验积累在该领域达到了其他地区和国家都无法超越的水平。日本在半导体设备和材料领域经过了多年的投入、研发、技术、人才的积累,使其在这一产业上游有着很强的话语权。
日本政府将促进研发和投资,从国家层面保障半导体供应链完善、发展成立了2000亿日元的技术开发基,在资金上助力尖端半导体的发展。为半导体企业提供完善的研究体系和环境。日本同时也开启了先进制程研发道路,出资420亿日元,联合日本三大半导体厂商共同开发2nm先进制程工艺,目标研发出2nm以下节点的半导体制造技术,并设立测试产线,研发细微电路的加工、洗净等制造技术。并且日本政府也将从国家层面出发,为这三家日本半导体厂商提供相关支持,还和台积电、英特尔等半导体大厂进行大范围的意见交换来进行研发,重振日本在先进研发方面的实力。
中国台湾—制造龙头
中国台湾地区半导体产业的实力名列世界前列,其中最强的是芯片代工。除了在代工环节实力强劲之外,在上游的IC设计、中游的晶圆生产、下游的封装和测试以及设备、材料全领域都有布局。
2020年中国台湾IC专业委外封测代工产值将突破185亿美元,同比增长超过15%。中国台湾封测厂商不断通过并购及研发投入,巩固其封测龙头的地位,现如今中国台湾的封测行业已形成较为完善的产业链发展循环,在自身稳定发展和的基础上不断创新。中国台湾地区半导体的设计领域。2020年设计行业产值8529亿新台币,同比增长23%,2021年IC设计产业产值有望成长10.9%。
中国台湾地区在材料产业发展潜力巨大,在半导体发展过程中一直注重培养本土的供应链,用材料提升良率,换掉具有毒性的半导体材料,回收材料再利用。并且在材料方面,厂商会对自己的出厂材料进行严格的检查,在此生产链条中,生产技术、检测服务、运送缺一不可。同时,中国台湾也注重材料厂商的地域性扩展,积极在各个半导体巨头企业附近建厂,缩小产业链上各环节间的距离,降低成本,以谋求更高的利润。
在物联网时代的推动下,台湾半导体厂商也在该领域有所规划。由于蓝牙和WIFI芯片至关重要,中国台湾计划提高WIFI6芯片的产量以贴合市场趋势发展。此外,在物联网带来的巨大数据存储需求市场基于下,中国台湾在新兴存储技术的方面与外部研究实验室、财团和学术合作伙伴合作,试图实现AI和ML的进内存和内存计算。中国台湾聚焦5G通讯、物联网的兴起,侧重智能生活、优质健康和可持续环境三个应用领域的发展,协助3D集成电路产业整合,打造新兴的半导体产业。在地方政府的支撑下,相关企业将投入1000亿美元资本支出,以应对5G和高速运算应用在未来数年的爆发性成长。