摘要:近期半导体行业大动作频频。8月31日,芯片龙头华虹公司披露重组预案,拟购华力微97.4988% 股权并募资;中芯国际也筹划以发行人民币普通股的方式购买公司控股子公司中芯北方的少数股权。根据Wind数据,截至8月底,半导体上市公司中有并购重组事件的已经达到130
近期半导体行业大动作频频。8月31日,芯片龙头华虹公司披露重组预案,拟购华力微97.4988% 股权并募资;中芯国际也筹划以发行人民币普通股的方式购买公司控股子公司中芯北方的少数股权。根据Wind数据,截至8月底,半导体上市公司中有并购重组事件的已经达到130余例,集中于设备、材料、设计三大环节,尤其是在刻蚀设备、光刻胶、碳化硅等赛道。
今天我们来梳理一下半导体产业链,为大家清晰地展示一下整个行业的发展全貌。
基本概念
半导体是常温下导电性能介于导体(如铜、铝)与绝缘体(如玻璃、橡胶)之间的一类材料,核心特征是导电能力可通过掺杂、温度、光照等条件调控,是现代电子信息产业的基石。
数据来源:行行查 | 行业研究数据库 www.hanghangcha.com
半导体可以分为集成电路、分立器件、传感器和光电器件四大类,其中集成电路占比超过80%,是半导体行业的核心部分。集成电路又可进一步细分为模拟电路、逻辑电路、微处理器和存储器等子类别。
半导体生产流程
半导体(芯片)的生产流程分为前道工艺和后道工艺:
(1)前道工艺
扩散:将特定杂质通过高温等方式引入硅片,改变硅片特定区域的电学特性,常用到硅片和特种气体等材料 。薄膜沉积:在硅片表面沉积一层或多层薄膜,形成晶体管、电容等器件结构,会用到特种气体、CMP 抛光垫等材料。光刻:利用光刻胶和光罩,将芯片设计图案转移到硅片上,光刻胶掩膜(光罩)、光刻胶显影液等是重要耗材。刻蚀:通过化学或物理方法,将光刻后多余的薄膜材料去除,以形成精确的器件结构,需用到特种气体、刻蚀液等 。离子注入:把特定离子加速注入到硅片特定区域,进一步精确控制半导体电学性能,期间会使用特种气体和清洗液。CMP(化学机械抛光):对硅片表面进行平坦化处理,保证后续工艺的精度和质量,CMP 材料是主要耗材。金属化:在硅片上沉积金属薄膜,形成电路的互连线,实现器件之间的电气连接,涉及靶材、特种气体等材料。前道工艺中,检验及清洗贯穿其中,确保硅片及器件质量 。半导体产业链可分为上游支撑、中游制造、下游应用三大环节。上游支撑含半导体材料与设备,材料有单晶片、光掩膜等,设备包括单晶炉、光刻机等,为生产提供基础;中游制造是核心,涵盖设计、制造、封测,产出集成电路与分立器件,像模拟电路、微处理器等;下游应用场景广泛,涉及PC、医疗、汽车等领域,产品丰富,如计算机里的MPU、通讯中的嵌入式MPU等。
(1) 半导体材料:
硅片:它是芯片制造的基础载体,主流为单晶硅片。凭借硅材料稳定的物理化学性质,经过提纯、拉晶、切片等复杂工艺制成。其尺寸、纯度、平整度等指标,直接关乎芯片的生产效率与性能表现,是半导体产业关键的基础材料。光刻胶:光刻胶是光刻工艺的核心材料,光照后会发生特定化学变化,实现图案精准转移。按曝光波长可分为g线、i线、KrF、ArF等类型,技术门槛高,尤其高端光刻胶,对分辨率、灵敏度等性能要求严苛,制约着芯片制程的先进程度。光掩膜:光掩膜如同光刻的 “底片”,承载芯片设计图案。通过电子束曝光等技术将图案制作于石英玻璃基板,光刻时引导光线投射到硅片,决定光刻精度,其质量优劣直接影响芯片最终制造的精细度与良品率。电子特种气体:电子特种气体在薄膜沉积、刻蚀等多制程环节发挥关键作用,如用于沉积薄膜的硅烷、刻蚀的氯气等。对纯度和稳定性要求极高,杂质会严重影响芯片性能,且不同制程需适配不同气体,是芯片制造的 “粮草”。抛光材料:抛光材料主要用于化学机械抛光(CMP),包含抛光液与抛光垫。通过化学和机械协同作用,使硅片或芯片表面平坦化,保证后续工艺顺利进行,对提升芯片集成度和良品率意义重大。湿电子化学品:湿电子化学品用于芯片制造的清洗、蚀刻等环节,像硫酸、双氧水等。其纯度和洁净度是关键,直接影响芯片良率,随着芯片制程微缩,对其杂质和颗粒控制要求愈发严格。溅射靶材:溅射靶材在物理气相沉积中,为硅片表面沉积金属薄膜提供原材料,用于构建芯片金属互连线路等结构。靶材的纯度、密度等特性,决定了薄膜质量,进而影响芯片电气性能。封装材料:封装材料用于芯片封装,起到保护、电气连接、散热等作用。包括封装基板、塑封料等,不同封装形式对材料性能要求不同,其质量关乎芯片的可靠性和使用寿命。(2) 半导体设备
光刻机:光刻工艺的核心设备,通过光线将光掩膜版上的图案转移到晶圆上。按光源波长可分为可见光、紫外光、深紫外光及极紫外光等类型,其精度直接决定芯片的最小线宽,技术难度极高,是半导体制造的关键瓶颈。刻蚀设备:用于去除晶圆表面多余的材料,以形成芯片的复杂结构。主要有 CCP 刻蚀设备、ICP 刻蚀设备以及深硅刻蚀设备等,在逻辑、存储等诸多领域广泛应用,全球市场主要被美国泛林半导体、日本东京电子等企业占据。薄膜沉积设备:在晶圆表面沉积各种薄膜,如导电层、绝缘层等。包括 PECVD、PVD、ALD 等多种类型,其中 PECVD 是占比最高的设备类型,不同的沉积技术适用于不同的工艺需求,对芯片的性能和可靠性至关重要。清洗设备:贯穿晶圆制造的重要工艺环节,主要目的是去除晶圆表面的杂质,避免影响芯片良率和性能。随着芯片制程不断缩小,对清洗设备的要求也越来越高,全球市场中日本 DNS 公司占据较大份额。测试设备:包括测试机、探针台和分选机等,测试机用于检测芯片的功能和性能,探针台和分选机则配合测试机实现批量自动化测试,在芯片设计验证、晶圆制造阶段的 CP 测试以及封装测试阶段的 FT 测试中都起着关键作用。(3) 半导体设计
半导体设计(芯片设计)是半导体中游的核心环节,负责将电路功能需求转化为可制造的芯片方案,是定义芯片性能、功能的关键步骤。设计人员通过架构设计,搭建整体框架,再推进电路设计、版图设计,随后通过仿真验证确保功能与性能达标,最终将设计方案提供给晶圆厂生产。该环节高度依赖EDA工具,对设计团队的技术积累要求高,直接影响芯片的功耗、算力与成本。
(4) 晶圆制造
晶圆制造以硅片(晶圆)为基础,通过数十甚至上百道精密工艺,将芯片设计方案转化为物理电路,是连接设计与封测的关键步骤。流程始于晶圆预处理,随后依次进行薄膜沉积(构建电路层)、光刻(转移设计图案)、刻蚀(形成电路结构)、离子注入(调整半导体电学特性)、清洗(去除杂质)等核心工艺,部分步骤需反复进行以构建多层复杂电路。整个过程对环境洁净度、温度湿度控制要求极高,依赖光刻机、刻蚀机等精密设备,以及高纯度半导体材料。
(5) 封装测试
芯片封装测试是半导体制造后道核心环节。封装通过贴片、引线键合、模塑等工艺,为芯片提供物理保护、电气互连及散热通道,提升环境适应性与可靠性,主流技术包括DIP、QFP、BGA及先进的Chiplet技术。测试分为晶圆级测试(CP)与成品级测试(FT),借助专业设备检测芯片电学性能、功能完整性及稳定性,筛选不合格品,保障交付质量。
全球半导体市场规模从2016年开始呈现波动上升的态势,行业具有明显的周期性特征。据Gartner预测2025年全球半导体收入将增长超过10%,突破7,000亿美元大关。今年8月初,世界半导体贸易组织(WSTS)宣布2025年1-6月全球半导体市场规模达到3,460亿美元,同比增长18.9%,并将全年市场规模预测上调至7,280亿美元。
根据世界集成电路协会(WICA)数据,2025年,中国半导体行业市场规模预计将达到2115亿美元,同比增长约14%。
今年7月,国际半导体产业协会(SEMI)最新预测说,2025年全球半导体制造设备的销售额预计会比去年增长7.4%,达到1255亿美元。
根据SEMI报告显示,2024年中国大陆以35%的同比增速成为全球半导体设备市场增长的最大驱动力,销售额达496亿美元,中国大陆占全球市场的比重从2023年的34%提升至42%,持续保持全球最大的半导体设备市场的定位。
根据国际半导体产业协会(SEMI)统计数据,从市场规模来看,2017年至2024年全球半导体材料市场规模整体呈上升趋势,虽然2023年出现明显回落,降至约650亿美元,但2024年市场规模回升至约670亿美元。
中国半导体材料市场规模在2017年至2024年间整体呈现持续增长趋势。根据SEMI统计数据,2024年中国大陆半导体材料市场规模为134.6亿美元,同比增长2.85%。
一、半导体设备
全球龙头:
ASML(荷兰):极紫外光刻机(EUV)全球垄断,7nm 以下制程核心设备供应商。
应用材料(Applied Materials)(美国):覆盖刻蚀、薄膜沉积、离子注入等全流程设备,全球最大半导体设备商。
泛林集团(Lam Research)(美国):刻蚀设备全球市占率超 50%,3nm 制程关键设备供应商。
东京电子(Tokyo Electron)(日本):涂胶显影、热处理设备全球领先,覆盖逻辑与存储芯片制造。
科磊(KLA)(美国):检测量测设备全球市占率超 50%,14nm 以下制程良率保障核心企业。
中国代表
北方华创:全球第六大设备商,刻蚀、薄膜沉积设备国产替代主力,28nm 设备量产。
中微公司(AMEC):5nm 刻蚀设备进入台积电供应链,国产刻蚀技术标杆。
上海微电子(SMEE):28nm 浸没式光刻机量产,国产光刻机 “卡脖子” 突破者。
盛美半导体:清洗设备全球独创 SAPS/TEBO 技术,14nm 节点客户验证通过。
至纯科技:高纯清洗设备国内市占率超 30%,覆盖中芯国际、华虹等头部代工厂。
二、半导体材料
全球龙头
信越化学(Shin-Etsu)(日本):光刻胶、硅片全球市占率第一,高端材料垄断者。
SUMCO(日本):12 英寸硅片全球市占率第二,供应台积电、三星等头部代工厂。
JSR(日本):ArF 光刻胶全球市占率超 30%,7nm 制程关键材料供应商。
默克(Merck KGaA)(德国):电子特气、CMP 材料全球领先,覆盖逻辑与存储芯片制造。
住友化学(Sumitomo Chemical)(日本):先进封装材料、光刻胶全球市占率前五。
中国代表
沪硅产业:12 英寸硅片国内市占率超 60%,2024 年产能达 60 万片 / 月,替代进口主力。
安集科技:化学机械抛光(CMP)液国内市占率超 40%,中芯国际、长江存储核心供应商。
南大光电:ArF 光刻胶通过中芯国际验证,28nm 节点量产,国产替代先锋。
江丰电子:靶材全球市占率超 10%,存储芯片用超高纯金属靶材国产唯一供应商。
鼎龙股份:CMP 抛光垫国内市占率超 50%,覆盖 14nm-28nm 制程,技术对标陶氏化学。
天岳先进:8 英寸碳化硅衬底全球市占率 22.8%(第二),英飞凌、博世战略合作伙伴。
三安光电:氮化镓(GaN)外延片产能国内第一,车规级 SiC MOSFET 量产。
三、半导体设计
全球龙头
英伟达(NVIDIA):AI 芯片全球市占率超 80%,H100/H200 主导大模型训练市场。
高通(Qualcomm):5G 基带芯片全球市占率超 60%,智能手机处理器核心供应商。
博通(Broadcom):网络通信芯片全球市占率超 40%,数据中心光模块核心供应商。
AMD:CPU/GPU 性能对标英特尔、英伟达,EPYC 服务器芯片市占率快速提升。
联发科(MediaTek):中低端手机处理器全球市占率超 50%,5G 芯片出货量第一。
中国代表
华为海思(HiSilicon):麒麟系列手机处理器全球领先,昇腾 AI 芯片适配国产大模型。
紫光展锐(Unisoc):5G 通信芯片全球出货量第三,物联网模组核心供应商。
兆易创新:NOR Flash 全球市占率第三,国产替代主力,MCU 芯片车规级认证通过。
韦尔股份:图像传感器(CIS)全球市占率第三,手机 / 汽车摄像头核心供应商。
地平线:自动驾驶芯片征程 5 系列算力达 128TOPS,比亚迪、长安等车企前装量产。
寒武纪:思元 590 AI 芯片算力 256TOPS,字节跳动、阿里等互联网巨头批量采购。
四、晶圆加工(代工厂)
全球龙头
台积电(TSMC):全球市占率超 55%,3nm 制程量产,苹果、英伟达独家代工伙伴。
三星(Samsung Foundry):存储 + 逻辑芯片双布局,3nm GAA 技术对标台积电。
英特尔(Intel Foundry):IDM 模式转型,10nm 以下工艺代工开放,争夺 AI 芯片产能。
联电(UMC):成熟制程全球市占率第二,车规级芯片代工龙头。
格芯(GlobalFoundries):特色工艺(RF、eNVM)全球领先,汽车电子代工主力。
中国代表
中芯国际(SMIC):中国大陆最大代工厂,14nm 量产,28nm 产能占全球 15%。
华虹集团:特色工艺(IGBT、MCU)全球领先,无锡 12 英寸厂产能 9.45 万片 / 月。
晶合集成:显示驱动芯片代工全球市占率超30%,合肥 12 英寸厂聚焦 DDI/CIS。
粤芯半导体:粤港澳大湾区唯一 12 英寸厂,车规级功率器件代工主力。
积塔半导体:汽车芯片特色工艺平台,2025 年产能达30万片/月(8英寸等效)。
五、封装测试
全球龙头
日月光(ASE):全球最大封测厂,系统级封装(SiP)技术垄断高端市场。
安靠(Amkor):全球第二大封测厂,存储芯片封装市占率超30%。
长电科技(JCET):全球第三大封测厂,4nm Chiplet 封装技术进入台积电供应链。
通富微电:AMD 处理器封装独家合作伙伴,28nm 以下先进封装产能国内领先。
华天科技:全球第五大封测厂,射频芯片封装市占率超 20%,覆盖 5G 基站需求。
中国代表
长电科技: 4nm Chiplet 封装技术突破,国产 AI 芯片核心封测商。
通富微电:AMD处理器封装独家合作伙伴,28nm 以下先进封装产能国内领先。
华天科技:射频芯片封装市占率超20%,5G 基站、汽车电子核心供应商。
智路封测:全球第七大封测厂,存储芯片封装技术国内领先,承接美光、铠侠订单。
太极实业:HBM 封装技术突破,16层堆叠工艺供应英伟达 H200 显卡,国产存储封测黑马。
深科技:存储芯片封测国内市占率超 15%,长江存储、长鑫存储核心合作伙伴。
六、全球半导体产品代表企业:
英伟达(美国):AI芯片领域绝对龙头企业,GPU并行计算架构适合 AI 训练推理,CUDA软件生态强大。
三星(韩国):存储芯片技术领先,HBM3E等产品优势明显,同时具备先进制程芯片制造能力。
台积电(中国台湾):芯片制造领域的龙头,最早量产 7nm、5nm工艺,3nm工艺已大规模量产。
SK海力士(韩国):全球第二大DRAM制造商,HBM业务发展强劲,微细化工艺技术行业领先。
博通(美国):全球领先的基础设施技术企业,在通信领域的芯片技术优势明显,产品应用广泛。
国内半导体产品企业:
中芯国际(上海):中国大陆技术最先进的芯片制造企业,成熟制程与先进逻辑工艺兼具,主导高端芯片国产化。
韦尔股份(上海):全球前三的 CIS 供应商,手机 CIS 市场份额领先,汽车电子领域拓展迅速。
长电科技(江阴):全球第三大封测企业,拥有先进封装技术,为高通、苹果等提供高端封装服务。
兆易创新(北京):中国最大的 NOR Flash 和 MCU 供应商,NOR Flash 设计全球前三,车规级 MCU 优势明显。
澜起科技(上海):全球内存接口芯片龙头,DDR5 内存接口芯片技术领先,受益于 AI 服务器需求增长。
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来源:行行查