第二章 2021年中国半导体产业发展状况

第一节 发展情况

一、产业规模

2021年，虽受新冠肺炎疫情和缺芯的影响，但得益于线上办公、5G、物联网、汽车电动化和智能化等因素驱使，全球半导体市场仍保持较快的增长态势。在终端智能化需求增长及供应链本土化的带动下，我国集成电路产业亦实现了较快的增长。自2014年6月国务院发布实施《国家集成电路产业发展推进纲要》以来，我国集成电路产业政策及投融资环境不断改善，企业实力显著增强，产业规模不断增长。2010—2021年我国集成电路产业销售规模及增长率如图2-1所示。据中国半导体行业协会统计，2019年我国集成电路产业销售额为7562.3亿元，同比增长15.8%；2020年我国集成电路产业销售额为8848亿元，同比增长17%；2021年我国集成电路产业销售额为10458.3亿元，同比增长18.2%。

如图2-2所示，按照季度销售情况分析，我国集成电路产业产值在2021年下半年同比保持稳定增长。

二、产业结构

（一）产业链结构

2018—2021年，我国集成电路设计业、制造业和封装测试业均保持了增长的态势，其销售规模及增长情况如图2-3所示。2021年我国集成电路产业销售额为10458.3亿元，同比增长18.2%。其中，设计业销售额为4519亿元，同比增长19.6%；制造业销售额为3176.3亿元，同比增长24.1%；封装测试业销售额2763亿元，同比增长10.1%。

2021年我国集成电路产业链各环节季度销售情况如表2-1所示。整体来看，芯片设计业和制造业均增速显著。这主要是受新增企业数量快速增长及晶圆产能满载等因素影响，我国集成电路产业快速发展。

2012—2021年我国集成电路三业—设计业、制造业和封装测试业—销售收入及产业链占比情况如表2-2所示。设计业占产业链的比重自2012年稳步增加，从28.8%占比增加到2021年的43.2%。制造业由于生产线陆续投产，产业链占比增长至30.4%。封装测试业所占比重持续下降到26.4%。总体看来，我国集成电路产业链结构得到进一步优化，结构更加趋于合理。

2021年我国集成电路产业链结构如图2-4所示。

（二）区域分布

近年来，我国集成电路产业规模不断壮大，空间形态呈现集群式“一轴一带”分布，已经形成长江三角洲、京津环渤海地区、珠江三角洲和以西安、武汉、重庆等地为代表的中西部地区等四个产业集聚区。同时，在福建发展集成电路产业的位置优势和近年来不断出台多项集成电路产业政策等因素的作用下，福州、厦门、泉州兴建或引进了多条极具特色的生产线，逐步从珠江三角洲聚集区独立出来，形成了新的福州、厦门、泉州产业集聚区。从整体发展情况来看，长江三角洲是国内集成电路产业链最完整、综合技术水平最高的地区。其次是珠江三角洲，粤芯立足广州，成为广东唯一量产的生产线，产能不断增加，跑出发展加速度。以深圳为代表的设计业发展迅速，中芯深圳12英寸生产线正在加速投产。京津环渤海地区以北京为代表，现已形成以中芯国际、北方华创为龙头，包括设计、晶圆制造、封装测试、装备、零部件及材料等环节的完整产业链。近年来，以武汉、西安、重庆等中心城市为主的中西部地区在武汉长江存储、西安三星、润西微电子等多家企业建设或扩产的带动下，中西部集成电路产业得到快速发展。

三、进出口情况

（一）半导体产品进出口情况

1.进口情况

半导体产品包括集成电路、光电器件、传感器和分立器件，从进口额来看，2021年半导体产品进口额达到4670.93亿美元，同比上升24%。其中，集成电路总进口额4337.4亿美元，占总进口额的92.9%；光电器件、传感器、分立器件总进口额为333.53亿美元，占总进口额的7.1%。

2010—2021年我国半导体产品进口情况如图2-5所示。

2.出口情况

从出口额来看，2021年半导体产品出口规模持续增长，总额达到2040.9亿美元，同比增长34%，其中，集成电路出口额为1553.04亿美元，占总出口额的76.1%；光电器件、传感器、分立器件总计出口额达到487.9亿美元，占总进口额的23.9%。2010—2021年我国半导体产品出口情况如图2-6所示。

（二）集成电路进出口情况

1.进口情况

我国集成电路的进口量逐年增长，进口额受产品价格影响呈现出波动增长态势。2018年，集成电路进口量和金额持续增长，进口额达到3120.6亿美元，同比增长20%。2019年，我国进口集成电路4451.3亿块，同比增长6.6%；进口额3055.5亿美元，同比下降2.1%。2020年，我国集成电路进口量为5435亿块，同比增长22.1%；进口额为3500.4亿美元，同比增长14.6%。2021年，我国集成电路进口量为6355亿块，同比增长17%；进口额为4337.4亿美元，同比增长23.9%。2010—2020年我国集成电路进口情况如图2-7所示。

从进口区域看，中国台湾地区和韩国依然是中国大陆地区的主要进口区域，总计占比56%。中国台湾地区作为全球最大的代工基地和重要的封装测试基地，贡献了中国大陆地区集成电路进口额的36%。2021年，中国大陆地区自韩国共进口集成电路881.7亿美元，较上年增长29%，占比20%；自马来西亚、日本、越南和美国进口占比分别为8%、5%、4%、4%。马来西亚拥有众多芯片制造厂和封装测试厂，因此我国自马来西亚进口额较大，自日本进口的产品以处理器和存储器为主，自美国进口的产品主要是处理器。2021年我国集成电路市场进口区域结构如图2-8所示。

从进口产品类型来看，处理器及控制器、存储器在数据中心、计算机、移动终端、嵌入式等领域需求量很大，占据我国芯片进口近74.9%的市场份额。2021年，处理器及控制器的进口额仍然最大，达到2021.7亿美元，占总进口额的46.7%。存储器和放大器分列进口第二和第三位，进口额分别为1219.7亿美元和156亿美元，占总进口额的28.2%和3.6%。其他集成电路种类繁多，占进口额的21.5%。从进口数量来看，2021年进口集成电路6354.8亿块，其中处理器及控制器、存储器占进口量比例分别为24.4%和7.2%。放大器（包括晶体管、电源变压器和其他具有信号放大功能的集成电路元器件等）进口量占比为8.5%。2021年我国集成电路市场进口额结构如图2-9所示。2021年我国集成电路市场进口量结构如图2-10所示。

2.出口情况

2010—2021年，我国集成电路出口呈现波动式增长的态势。2016年，我国集成电路出口量略有下降，出口额同比下降10.8%。自2017年以来，随着国内芯片制造产能的持续增加和国产芯片质量的不断提升，国内芯片出口规模进一步增加，2018年出口额达到846.4亿美元。2019年出口集成电路2144亿块，出口额1021.9亿美元，同比增长20.69%。2020年出口集成电路2598亿块，出口额1116亿美元，同比增长9.2%。2021年我国集成电路出口规模进一步扩大，累计出口集成电路3107亿块，同比增长19.6%，出口额1537.8亿美元，同比增长37.8%。2010—2021年我国集成电路出口情况如图2-11所示。

从出口区域看，中国香港作为重要的贸易中转站，是中国内地集成电路出口占比最大的地区，出口额692亿美元，占总出口额的45%。其次是中国台湾地区和韩国，分别占中国大陆地区总出口额的14%和13%。越南和马来西亚等东南亚国家作为全球重要的集成电路封装测试基地和电子产品制造基地，也是我国集成电路的重要出口地区。2021年我国集成电路市场出口区域结构如图2-12所示。

从产品结构来看，2021年出口量最大的产品为处理器及控制器，出口量为894.8亿块，占总出口量的28.8%，出口额509.9亿美元，占总出口额的33.1%。然而，随着存储器出口单价持续增长，存储器成为国内出口产品中出口额最高的产品，2021年的出口额为757.6亿美元，占集成电路总出口额的49.3%。放大器的出口额和出口量为40.9亿美元和164.9亿块，占总额的2.7%和5.3%。2021年我国集成电路市场出口结构如表2-3所示。

四、技术发展

2021年，我国在集成电路设计、制造、封装测试、设备、材料等方面取得了一系列新进展，在技术方面与世界先进水平的差距正逐步缩小。

（一）设计业技术发展情况

目前，我国企业在应用处理器、射频芯片等移动终端芯片、数字电视芯片、智能卡芯片、人工智能芯片等专用器件市场和CMOS图像传感器、微机电系统（MEMS）麦克风传感器、指纹传感器等通用器件市场上发展较好，整体技术达到或接近世界先进水平。在移动处理器方面，海思发布5nm工艺制程的手机5G SoC芯片麒麟9000，采用8核心设计，集成多达153亿个晶体管，最高主频可达3.13GHz，产品性能已达到全球领先水平。在5G芯片方面，紫光展锐已发布旗下首款6nm EUV 5G SoC芯片T7520，继海思之后，开始向中高端通信芯片领域迈进。在人工智能芯片方面，寒武纪、地平线和百度不断发力。其中，寒武纪推出的首颗训练芯片思元290，采用台积电7nm制程工艺，集成460亿个晶体管，继续缩小与英伟达的差距。在图像传感器方面，上海韦尔半导体（豪威科技）已发布首款像素尺寸仅为0.61μm的2亿像素分辨率图像传感器OVB0B，已迈向第一梯队。我国集成电路设计业重点技术发展情况如表2-4所示。

（二）制造业技术发展情况

目前，三星和台积电是全球仅有的两家可以实现5nm芯片量产的企业。中国大陆地区企业的集成电路技术在逻辑工艺方面与三星、台积电还存在三代的差距，但也取得了快速突破。中芯南方已实现14nm工艺芯片的量产；上海华力28nm全套制程工艺（28LP/28HK/28HKC+）已实现量产，14nm研发取得重大进展。我国存储器产业进展迅速，已逐渐从技术突破阶段向产能提升阶段跃迁。长江存储基于Xtacking架构的128层TLC 3D NAND闪存正式量产，预计2022年底推出192层的3D NAND闪存样品。合肥长鑫已量产19nm工艺的DDR4内存，17nm的DDR5内存芯片计划于2022年第二季度量产。我国集成电路制造业重点技术发展情况如表2-5所示。

（三）封装测试业技术发展情况

由于我国企业进入封装测试行业时间较早、技术研发持续性较好、内资龙头企业对国外优质标的进行收购等原因，我国封装测试技术已整体达到世界先进水平，部分技术工艺处于世界领先水平。配合我国在生产成本方面的优势，封装测试成为全球集成电路产业中最先向我国进行转移的环节，也是我国集成电路产业链最具优势的领域。当前，包括中小封装厂在内的我国企业已经全面掌握传统封装技术，成本、工艺技术差异化是厂商形成市场竞争力的关键。面向先进封装技术，在芯片小型化、高密度化的发展趋势下，先进封装技术是全球主流封装测试厂商研发的核心。我国先进封装技术由长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技等企业掌握，技术覆盖WLP、Fan-Out、Flip Chip、2.5/3D等。表2-6为第十四届中国半导体创新产品和技术集成电路封装测试技术获奖项目。

（四）设备业技术发展情况

集成电路设备业是我国集成电路产业发展的薄弱环节，但在“02专项”（极大规模集成电路制造装备及成套工艺）的大力支持下，我国集成电路关键制造设备技术水平取得巨大突破，刻蚀、物理气相沉积、离子注入、化学机械抛光等十几种关键设备均通过生产线验证并实现销售。2021年，在美国加强技术和设备封锁的情况下，我国半导体设备的国产替代步伐加快，技术水平不断突破。目前，国内设备厂商28nm生产线设备批量供应，14nm生产线设备在逐步进行客户验证，部分产品达到国际先进水平，可用于5nm工艺。北方华创自主研发的14nm等离子硅刻蚀机、单片退火系统等已进入主流代工厂，多款14nm设备正在进行客户验证，多款10nm设备正在研发。中微半导体已完成3nm刻蚀机原型机的设计、制造和测试，并完成了相关工艺卡法和评估，正处于量产阶段。屹唐半导体的干法去胶机、退火设备等已达到国际先进水平，占有一定的市场份额。目前，国内半导体设备生态圈逐步完善，各类设备均有布局，根据中国国际招投标网的数据，按照设备台数计算，本土主要晶圆生产线设备国产化率约15%，长江存储设备国产化率超过20%，上海积塔半导体国产化率已达到46%。刻蚀设备、热处理设备国产化率低于20%，沉积设备、清洗设备、离子注入设备、CMP设备等国产化率低于10%，光刻设备、量测设备低于5%。

（五）材料业技术发展情况

我国集成电路材料业在“02专项”支持下成果显著。在前道制造材料方面，硅片、靶材、光刻胶、抛光液、高纯化学试剂、电子气体、掩膜版、离子源等材料均实现突破，部分材料已应用于12英寸生产线。在后道封装材料方面，引线框架、封装基板、键合丝、粘片胶等材料基本可以实现自给，且产量不断提升。由于国内先进工艺、特色工艺和存储器生产线的陆续投产，集成电路材料的市场需求持续攀升，企业技术研发力度亦不断增加。在硅片方面，上海新昇、有研半导体、天津中环等都在积极研发12英寸硅片。其中上海新昇正片已通过28nm逻辑工艺认证和长江存储3D NAND Flash认证。河北普兴、上海新傲、南京国盛等企业具备硅外延片的生产能力。在靶材方面，宁波江丰电子靶材已进入海外5nm生产线，成为全球第二大供应商。在光刻胶方面，北京科华、苏州瑞红、上海新阳和南大光电等企业技术研发取得突破。其中，苏州瑞红部分光刻胶产品已经过中电55所（全称“中国电子科技集团公司第五十五研究所”）、华润微电子和华虹宏力的工艺验证。北京科华作为唯一实现KrF光刻胶量产的企业，KrF光刻胶较上年同期增长227%。

五、市场情况

近年来，我国集成电路市场总体呈现稳步增长态势。2014年，移动互联网的暴发式增长带动我国集成电路市场需求首次突破1万亿元。2017年，在存储器价格大幅上涨和人工智能、5G、智能网联汽车、区块链等新兴市场的影响下，市场规模大幅增长，达到14250.5亿元，增速高达18.9%。2018年，受计算机和手机市场增长乏力的影响，我国市场增速较上年有所回落，达到12.5%，市场规模达到16031.8亿元。2019年，受存储器大幅降价影响，我国集成电路市场需求下降至15093.5亿元左右，同比下降约5.9%。2020年，在新基建的快速布局和汽车电动化、智能化等因素及新冠肺炎疫情驱动下，显示面板和数据中心等领域对显示驱动芯片、电源管理芯片和存储等芯片的需求剧增。2020年，我国集成电路市场需求保持8.3%的正增长。在旺盛的市场需求下，我国集成电路市场需求在2021年达到20.6%的快速增长。2010—2021年我国集成电路市场需求情况如图2-13所示。

在应用结构方面，网络通信、计算机和消费电子仍然占据主导地位，三者销售额总计占市场的78.1%。网络通信是我国集成电路产业的主要细分市场，在5G市场发展的影响下，市场占比达到36.8%。汽车电动化及智能化使得汽车半导体价值含量提升，汽车电子产品市场占比增至9.1%。2021年我国半导体市场应用结构如图2-14所示。

六、投融资情况

2019年10月22日，国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司（“大基金二期”）正式注册成立，注册资本2041.5亿元人民币，共有27位股东，包括财政部、国开金融、中国烟草等国家机关部门及国家级资金，还有地方政府背景资金、央企资金、民企资金及其他投资资金。大基金一期投资布局以制造领域为主，关注各产业链龙头，大基金二期注重在投资结构方面不断优化。据统计，大基金二期2021年总计投资超500亿元。大基金二期2021年投资15家企业，其中半导体制造企业和设计企业各3家、半导体材料和设备企业各3家、封装测试企业2家、制造软件企业1家，投资开始向支撑环节转移，投资结构不断优化。其中，在半导体设计环节，大基金二期投资了百维存储、慧智微和灿勤科技；在半导体制造环节，投资了润西微电子、中芯东方、中芯深圳；在半导体封装测试环节，投资了华天科技和东科半导体；在半导体设备方面，投资了中微半导体、至微半导体和北方华创；在半导体材料方面，投资了南大光电、派特特种气体、兴福电子；在半导体制造软件方面，投资了上扬软件。

高性能计算、模拟芯片、EDA/IP为投资机构投资芯片领域的主要赛道。美国近年来不断对我国进行技术打压，使我国半导体产业迎来新一轮发展热潮，资本市场对我国半导体企业的关注度日益提高。大基金、华登国际、英特尔投资、北极光创投、深创投、中科创星、元禾控股、中芯聚源等在半导体投融资市场活跃。据统计，2021年集成电路行业投资事件达到543宗，融资金额达到1255.99亿元。从投融资赛道来看，高性能计算、模拟芯片、EDA/IP为主要投资领域。从投融资规模看，高性能计算，激光或毫米波雷达等吸引资本能力较强。