美国半导体行业揭露重磅报告，中国半导体行业发展状况怎么样 ？

5G、人工智能、连网技术、新能源等底层技术的不断成熟驱动下游应用的电动化、智能化不断发展，从而持续推动全球半导体行业稳步增长。预计至2025年，全球半导体行业市场规模将达6300亿美元。伴随着技术的进步，消费电子、通讯、汽车、工业等各领域将迎来行业转型，进一步扩大对半导体的总需求量。

伴随着数字化转型和“双碳”目标的确立，以及疫情常态化、半导体行业进入后摩尔时代，这一系列变化将对半导体行业带来哪些变革?当前产业内有哪些技术趋势与芯片设计开发者需求变化?带着这些问题，集微网有幸邀请了新思科技全球资深副总裁兼中国董事长葛群先生，通过数字化转型根技术提供者的视角，一起寻找中国半导体产业的未来发展轨迹。

半导体产业作为现代信息技术产业的基础，已成为社会发展和国民经济的基础性、战略性和先导性产业，是现代日常生活和未来科技进步必不可少的重要组成部分;伴随着全球科技逐渐进步，全球范围内半导体产业规模基本都保持着持续扩张态势。根据全球半导体贸易组织发布的数据显示，2013年至2019年，全球半导体产业规模从3056亿美元增长至4121亿美元、除2019年因中美摩擦及部分半导体产品因周期因素大幅降价，其余时间均保持稳定增长。

5月5日，美国半导体行业协会(SIA)发布了2020年版本的Factbook，报告用比较详实的数据展示了美国半导体行业的实力和前景。

具体来看，这份报告总共五个部分：

一、全球总份额。20世纪80年代，因受到日本冲击，美国半导体行业的全球市场份额曾经遭遇大幅下降。但到1997年，美国以超过50%的全球市场份额重新获得了领导地位，这一地位至今仍在继续。到2021年，美国半导体公司的全球市场总份额为46%，为全球最高，韩国为21%，欧洲和日本为9%，中国台湾地区为8%，中国大陆为7%。总部位于美国的半导体公司的销售额从2001年的711亿美元增长到2021年的2575亿美元，复合年增长率为6.65%。

二、制造环节。美国本土的半导体制造环节大部分都由美国公司完成。数据显示，2021年，美国79.8%的半导体晶圆制造能力来自总部位于美国的公司。总部位于亚太地区的半导体公司占美国本土产能的9.5%，从报告显示，美国的半导体产业链从研发、设计到制造基本都在美国本土完成。其中，总部在美国的半导体公司把前端制造的43%放在了本土，不过，美国半导体制造占全球的总份额在过去8年中下降了10%以上。总部位于美国的半导体公司在全球各区域的份额占比，从美国芯片出口的占比来看，中国依然是它们最大的市场，占比高达49.9%。三、出口。2021年，美国半导体出口总额高达620亿美元，这在美国出口中排名第五，仅次于成品油、飞机、原油和天然气。在所有电子产品出口中，半导体占美国出口的最大份额。而随着原油与飞机出口的下滑，预计2022年美国的半导体产业出口将进一步攀升。四，研发和支出。2021年，包括fabless公司在内的美国半导体公司的研发和资本支出总额为906亿美元。其中研发方面的投资总额为502亿美元，过去二十年，复合年增长率约为5.9%。平摊到每名员工的总投资(以研发、新厂房和设备总投资衡量)增长到创纪录的206000美元。就研发支出占销售额的百分比(18%)而言，美国半导体行业仅次于制药和生物技术行业，这遥遥领先中国大陆的7.6%，也领先于中国台湾的11%。

从产业链的角度看，半导体产业链涉及材料、设备等支撑性行业，芯片设计、晶圆制造和封测行业，半导体产品终端应用行业等。以集成电路为代表的半导体产品应用领域广泛，下游应用行业的需求增长是半导体产业快速发展的核心驱动力力。半导体专用设备是半导体产业的技术先导者，芯片设计、晶圆制造和封装测试等需在设备技术允许的范围内设计和制造，设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。

随着半导体产品的加工面积成倍缩小带来加工难度不断扩大，未来生产半导体产品的制造设备将越来越精细化，价值或持续上升。根据SEMI数据，预计2022年全球半导体设备市场规模有望达到1013.1亿美元(年初预测为761亿美元)，20-22年CAGR为19.29%。

半导体芯片生产主要分为IC设计、IC制造、IC封测三大环节。IC设计主要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定，并根据设计图制作掩模以供后续光刻步骤使用。IC制造实现芯片电路图从掩模上转移至硅片上，并实现预定的芯片功能，包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。IC封测完成对芯片的封装和性能、功能测试，是产品交付前的最后工序。

“中国是全球唯一拥有联合国产业分类中所列全部工业门类的国家，具备了最强的系统能力。在最大的市场需求及系统能力支撑下，以往根据现有芯片功能去设计终端系统的方式转变为根据终端系统要求去定义芯片功能，在这种需求越来越无法满足的情况下，很多系统和互联网公司就走上了自研芯片的道路。”葛群表示，“背后的逻辑是差异化的需求，促使系统厂商通过自己实现芯片，来巩固其对终端市场的把握能力。”

无论是芯片创业者，还是跨界造芯者，产品上市时间都是芯片开发者们最大的挑战。与此同时，随着芯片制造工艺演进和系统级架构的改变，芯片设计的规模和复杂度都呈几何级增长。葛群指出，作为芯片设计的基石，新思科技等EDA及IP提供商将在这种转变中发挥越来越重要的作用。

“例如新思科技推出的解决方案就是把芯片设计思路抽象化，将底层细节和经验都归并至工具形成一个设计方法学，芯片设计工程师可以使用高级硬件描述语言编写代码来实现芯片功能，功能验证后再通过逻辑综合工具将硬件描述语言转换成逻辑电路图，最后进入制造环节。这极大地提升了芯片设计的效率，引发了芯片设计行业的流程变革。”他表示，“新思科技一直在引领芯片设计从抽象描述变成具体实践的工具创新，未来将进一步提高芯片设计的抽象层次，用更高层的语言描述系统和芯片并将之后变成芯片，以解决系统级的复杂度，这就是我们提出的‘SysMoore’的概念，从更高的维度来思考解决半导体行业挑战的设计方法学。”

新思科技的目标是，一方面通过融合设计工具以及芯片全生命周期管理平台，解决对于不同工艺尤其是硅工艺的建模和抽象难题，使得人类能更好地利用不同工艺，尤其先进工艺进行创新。另一方面充分利用AI、云、大数据等技术，让EDA的算法变得更强大，增强EDA性能，降低芯片设计门槛，能够让更多的人参与到芯片设计当中来。

那么问题来了，在新需求下，系统厂商、芯片厂商和EDA厂商，未来谁将能主导芯片的设计?

随着中国制造2025和新基建的进一步推进，越来越多传统制造业将转型为智能制造、智慧工厂，中国由信息化向智能化跨越转型，5G、云计算、大数据、物联网、人工智能等下游应用领域高速成长，为集成电路产业带来了强劲的发展动力。

然而，受限于当前中美科技环境以及全球疫情引发的反全球化浪潮等趋势，供应链的不确定性可能成为常态，中国科技企业近来更频频遭遇“卡脖子”的绊脚石，走独立自主的建设道路将成为以半导体产业为首的国内科技产业未来的主要趋势。

国内半导体行业现状

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，用来连通电路，主要的应用场景就是芯片，大部分的电子产品，如计算机、智能手机等或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。如今随着科技发展，5G、新能源车、快充等应用爆发之后，半导体也被应用到了这些新兴行业之中，是国内最近政策重点布局的方向。

半导体产业链大致可以划分为上游、中游和下游。

上游包括半导体材料、生产设备、EDA、IP核。

EDA，即电子设计自动化(Electronics Design Automation)，包括电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具等。

IP核(Intellectual Property Core)提供已经完成逻辑设计或物理设计的芯片功能模块，通过授权允许客户将其集成在其芯片设计中，通过流片形成最终的芯片产品。

中游包括设计、制造、封测三大环节。

下游主要为半导体应用，例如PC、医疗、电子、通信、物联网、信息安全、汽车、新能源、工业等。

半导体主要由四个组成部分组成：集成电路，光电器件，分立器件，传感器。根据全球半导体贸易统计组织(WSTS)的数据，2018年全球半导体(含分立器件、光电子、传感器、集成电路)市场规模高达4687.8亿美元，2019年市场规模接近5000亿美元，整个半导体产业中集成电路(IC)占83%，占比最大，因此通常将半导体和集成电路等价。

当前全球集成电路设计仍以美国为主导，美国IC设计公司占据了全球约68%的最大份额，台湾地区IC 设计公司占16%，欧洲IC 设计企业只占了全球市场份额的2%，日韩地区Fabless模式并不流行。国内对于美国公司在核心芯片设计领域的依赖程度较高。