半导体行业专题报告：半导体自主可控需求紧迫，国内产业链大发展

（报告出品方/作者：东方证券，蒯剑，马天翼，唐权喜）

1. 供应链安全可控诉求再凸显，半导体“卡脖子”环 节踏浪前行

1.1半导体产业战略地位提升，各国前所未有高度重视

主要国家半导体产业扶持政策大力推进。半导体作为科技产业底层技术、其重要性、战略性不言 而喻，半导体供应链全球化、分工化的特征也使得它在当前国际环境中扮演多重角色。俄乌冲突 再次体现出现代化战争已不再是单纯的军事战争，是科技、经济等多方面的角逐，以半导体为首 的电子产业成为各个国家针锋相对、寸步不让的又一新战场，以俄乌冲突、新冠疫情、中美贸易 战等为代表的“黑天鹅”事件或将重塑半导体供应链体系。此背景下，世界各国将半导体产业上 升到国家安全战略层面，中、美、欧、日、韩等纷纷出台大量相关政策支持产业发展。

半导体供应链步入全球化新常态。半导体作为高精尖产业，其产业链条极长、复杂性极高，因而 高度依赖全球供应链，各国发挥所长，形成分工合作模式。然而在地缘政治新常态下，企业重构 半导体供应链，给本土供应商更多机会，从而推动本国产业链的建设，也是当前的一个重要趋势。 中国作为全球第一大半导体消费国，拥有庞大的消费市场和完善的产业链生态，在迫切的终端需求以及复杂的国际形势推动下，本土半导体产业的投入力度持续增强，国产替代未来可期。

1.2 短期扰动下半导体国产替代长逻辑强化

乌克兰是全球半导体特种气体主要供应地。电子特气主要用于硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、 蚀刻、离子注入等工艺环节，所需种类超50 种。乌克兰氖气产量占据全球 70%左右，同时也是氩、氪、氙等半导体气体原材料的重要供应国。据 TECHCET 数据显示，全球约 45%-54%的半 导体级氖气由乌克兰 Ingas 和 Cryoin 两家公司供应，美国所需的氖气供应几乎全部来源于乌克兰。 俄罗斯是主要的钯供应商，满足全球约 33%的需求。钯用于传感器和新兴存储器(MRAM)制造， 并用作某些封装技术的电镀材料。短期看，俄乌冲突或对半导体特种气体供应带来一定的影响， 整体而言，考虑到 1）所有特种气体占半导体制造封测总材料成本较低，约 5%-6%，氖气占比远 小于这个数字，因而价格波动可被下游制造厂商消化；2）下游制造商原材料储备渐趋丰富，通过多元供应抵御不确定性，已有多家厂商表示其惰性气体供应链处于合理状态，我们认为俄乌冲 突单一事件给半导体产业链带来的边际影响整体可控。

长期来看，地缘政治不确定性升级，半导体供应链自主可控战略意义凸显。俄乌冲突爆发后，美 国、欧盟、日本相继对俄罗斯实施严厉制裁措施，包括半导体在内的多项高科技产品受到了严格 出口管控，随后英特尔、AMD、台积电等芯片巨头回应称将遵守新出口管制措施，对俄断供。从 中长期看，以半导体为核心的电子产业是中国产业升级的关键，也是过去数年时间中美贸易摩擦 的焦点，各国对俄的制裁凸显了掌握电子产业链自主权的紧迫性，实现半导体底层技术等关键领域安全可控迫在眉睫。

1.3 半导体自主可控诉求再凸显，“卡脖子”环节踏浪前行

半导体国产化踏浪前行，“卡脖子”环节成长属性凸显。近年来新应用、新技术驱动全球半导体 产业快速成长，与此同时，在政策以及资本的协同助力下，国内半导体产业已取得长足的进步， 根据 IC insights 数据，20 年国内 IC 需求规模 1430 亿美元，供给规模 227 亿美元，自给率约16%，较 19 年提升 1.2pct，预计 25 年有望达到近 20%。

整体来看，国内半导体产业仍存在广阔的国产替代空间，尤其设备、材料、EDA、高端芯片设计 仍为主要卡脖子环节。我们认为，在当前地缘政治不确定性升级的背景下，国内半导体产业成长 属性凸显，设计企业的崛起将拉动配套制造、封测需求，推动相关厂商积极扩产，并积极导入国产设备、材料，国内 EDA、设备、材料等上游“卡脖子”环节有望迎来黄金发展时期。

1.3.1 EDA：国内 EDA 企业相继上市，国产化由点向面突破

EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）是指利用计算机软件完成大规模集成电 路的设计、仿真、验证等流程的设计方式，融合了图形学、计算数学、微电子学，拓扑逻辑学、 材料学及人工智能等技术。对于如今上亿乃至上百亿晶体管规模的芯片，设计规模越来越大，制造工艺越来越复杂，必须依靠 EDA 工具完成电路设计、版图设计、版图验证、性能分析等工作， 降低设计成本、缩短设计周期。EDA 软件作为集成电路领域的上游基础工具，贯穿于集成电路设计、制造、封测等环节，是集成电路产业的战略基础支柱之一。

EDA 行业竞争格局高度集中，主要由 Cadence、Synopsys 和西门子 EDA（原美国 Mentor Graphics，被德国西门子收购）三家美国公司垄断，2020 年占据 78%份额。华大九天与其他几 家企业，凭借部分领域的全流程工具或在局部领域的领先优势，位列全球 EDA 行业的第二梯队， 合计份额约 15%。第三梯队的企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具，整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显的差距，仅占全球市场 7%份额。国内厂商市场竞争力弱，20年全球市场份额占比合计仅 1.6%，国内 EDA 软件自给率也仅 11.5%。

目前，国内 EDA 厂商与海外领先厂商的差距主要体现在：

1）产品布局尚不完善，未形成生态：EDA 工具众多，且不同环节的输入输出格式有所差别，软 件之间的兼容性和拓展性是 Fabless 客户必须考虑的问题。因此客户往往会选择一家厂商提供自 己需要的全部工具，而国内厂商目前以点工具为主。

2）技术、工艺更新存在时滞：EDA 公司需要借助晶圆厂积累的大量测试数据探索物理效应和工 艺实施细节的准确和高精度模型化。但目前国内厂商在先进制程的技术较薄弱，导致本土 EDA 公 司与先进工艺的结合较薄弱，限制了国内 EDA 厂商在中高端市场的竞争力。

3）其他诸如与领先设计公司、晶圆厂的信任壁垒待突破；研发团队及人才储备等方面。

国产化由点向面突破。近年来伴随国内集成电路产业的发展，国内也涌现了华大九天、 概伦电子、 广立微等一批在部分细分领域内占据一定市场份额的 EDA 企业。其中华大九天致力于提供模拟电 路设计全流程 EDA 工具系统的本土 EDA 企业，已成为国内规模大、产品线完整、综合技术实力 强的 EDA 企业；概伦电子是具备国际竞争力的大规模高精度集成电路仿真、高端半导体器件建模、 半导体参数测试解决方案厂商，围绕设计-工艺协同优化（DTCO） 方法学，自研相关 EDA 核心 技术，可有效支撑 7nm/5nm/3nm 等先进工艺节点下的大规模复杂集成电路的设计和制造。广立微属于制造类 EDA 企业，主要针对 Foundry 厂商的测试芯片设计，依托 EDA 软件、电路 IP、 WAT 测试设备三大主业专注于芯片成品率提升和电性测试快速监控技术。

EDA 企业陆续融资上市，借助资本力量加速发展。2019 年芯和半导体完成 C 轮融资；2021 年， 概伦电子 IPO 上市，华大九天、广立微 IPO 受理，国微思尔芯科创板 IPO 也进入倒计时, EDA 企 业有望借助资本力量赋能技术。当前我国 EDA 国产化率与我国集成电路产业规模及整体近 20% 的国产化率高度不匹配，下游终端的高景气以及我国半导体产业在设计、制造、封测等环节的快 速、持续性发展将为本土 EDA 企业崛起提供土壤，国产化有望实现由点向面的突破。

1.3.2 设备：下游大幅扩产，国产化率提升可期

IC 制造设备占半导体设备比例达 80%，光刻、刻蚀和沉积设备为主要组成部分。从产品结构来 看，目前供应的半导体设备主要为 IC 制造设备，其占半导体设备的比重约为 80%；在这些 IC 制 造设备中，以光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为主，据 SEMI 数据，当前这三类半导体设备分别 约占半导体设备的 24%、20%和 20%。

中国大陆占据全球半导体设备市场约四分之一，技术仍处于追赶状态。中国大陆的半导体设备需 求量大，2019年中国大陆的半导体设备市场规模占全球22%，仅次于中国台湾。中国大陆在市场 需求占据很大份额的同时，半导体设备自给率较低，技术仍处于追赶状态，先进半导体设备技术 仍由美欧日等国主导。其中美国的等离子刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、检测设备、测 试设备、表面处理设备等设备的制造技术位于世界前列；荷兰则是凭借 ASML 的高端光刻机在全 球处于领先地位；在刻蚀设备、晶圆清洗设备、涂胶显影设备等方面，日本同样极具竞争优势。

根据中国本土主要晶圆厂设备采购情况的统计数据，我国去胶设备已基本实现国产化，刻蚀、清 洗、PVD 等设备国产化率也有 10%-20%。刻蚀设备方面，中微公司介质刻蚀已经进入台积电 7nm/5nm 产线，是唯一一家进入台积电产线的国产刻蚀设备生产商；北方华创在 ICP 刻蚀领域优 势显著，已量产 28nm 制程以上的刻蚀设备，同时已经突破 14nm 技术，并进入中芯国际 14nm 产线验证阶段。清洗设备方面，盛美上海引领国产替代，19 年全球市占率 2%，在国内企业采购 份额中占比超 20%。薄膜沉积设备方面，国内厂商错位发展，拓荆科技引领 PECVD 国产化，北 方华创 PVD 优势显著，中微公司的 MOCVD 设备份额全球前三，共同受益国产化率提升。当前 光刻、涂胶显影设备国产化率接近 0，上海微电子、芯源微分别为国内目前唯一供应商。整体来 看，在刻蚀、薄膜沉积、清洗设备等领域，国内厂商已实现“零的突破”，步入业绩放量、加速 成长阶段。涂胶显影、光刻领域也有望实现“从 0 到 1”的突破。

下游制造厂商大幅扩产，积极导入国产设备，国产化率提升可期。当前半导体产业国内厂商积极 扩产，SEMI 数据显示，全球半导体制造商在 2021 年建设了 19 座全新晶圆厂，2022 年将另外建 设 10 座晶圆厂， 其中中国大陆、中国台湾地区各有 8 座晶圆厂建设项目，领先其他地区。下游 制造厂商的大幅扩产也为上游设备国产化提供土壤，相关数据显示，21 年前三季度全球半导体设备销售额达 752 亿美元，已超越 2020 年全年设备销售，同比提升 46%；其中中国大陆半导体设 备销售额占比达到 29%，占比呈持续提升之势。

1.3.3 材料：国产替代尚处早期，未来空间广阔

半导体制造环节所需用到的材料大概可分为以下 8 类，其中硅片在材料成本占比最大，达 33%， 其次为电子特气、光掩膜版、光刻胶、抛光材料等。整体来看，我国半导体材料能力较为薄弱， 硅片作为主要材料国产化率约 20%，大尺寸硅片国产化率仍处低位，ArF 光刻胶仅南大光电通过 客户验证， EUV 光刻胶暂无国内厂商可量产，其他如抛光材料、湿电子化学品等国产化率也较 低，国产替代空间广阔。

国内具备 12 英寸大硅片生产能力，大尺寸硅片国产替代空间广阔。硅片产业壁垒高，市场具有 一定的垄断性。同时国内企业进入时间较晚，国外企业占据了大部分市场份额，据 SEMI 数据， 2020年全球前五大半导体硅片厂商均为国外企业，合计占据全球87%的市场份额。国内大硅片产 业布局晚，目前仅立昂微、沪硅产业、中环股份等少数厂商实现了 12 英寸硅片的量产。预计未来 随着国内 12 英寸硅片产能的提升，硅片环节对外依赖度将逐步降低。

光刻胶：整体受制于人，国内以低端产品量产为主。目前全球半导体光刻胶市场主要被日本和美 国企业瓜分。在 g/i 线光刻胶领域，19年日本和美国企业合计市占率超 8成；在 KrF光刻胶方面， 日本企业占主导地位，美国杜邦占 11%份额；在 ArF 光刻胶方面，日本企业仍占主导地位；EUV 光刻胶则主要由日本 JSR 及 TOK 提供。国内厂商在技术积累、产能建设等方面存在差距，仅在 g/i 线、KrF 光刻胶领域有少数厂商具备量产能力，南大光电为国内首家突破高端 ArF 光刻胶的企 业，目前已通过两家客户认证，年产能 25 吨。

电子特气：国产化步伐加快，部分产品实现替代。在全球市场，空气化工、林德集团、液化空气 和大阳日酸等四大国外公司控制着全球 90%以上的市场份额，国内供给格局与全球相似，形成寡 头垄断的局面，18 年国内气体公司整体份额 12%。中国的特种气体行业经过 30 年的发展和沉淀， 国产化具备了客观条件，已有华特股份、南大光电等多家特气公司实现了部分产品进口替代，例 如，华特自主研发的 Ar/F/Ne 等 4 种混合气于 2017 年得到全球最大光刻机制造厂商 ASML 的认 证，Ar/Ne/Xe 于 2020 年也得到全球主要光刻机光源制造厂商 Gigaphoton 认证通过，具备替代进 口能力。

光掩膜版领域，除英特尔、三星、台积电三家全球最先进的晶圆制造厂所用的掩膜版自供外，其 它的掩膜版主要被美国 Photronics、日本 DNP 以及日本 Toppan 三家公司所垄断。我国掩膜版制 造主要集中在少数企业和科研院所，如无锡华润、无锡中微等少数企业能制造 0.13μm 以上 Stepper Mask，在 HTM(半透膜)、GTM(灰阶掩膜版)、PSM(先进相移掩膜)等掩膜版领域，我国 主要依赖进口。

抛光材料领域，全球抛光液和抛光垫市场长期被美国和日本企业垄断；在国内，安集科技已打破 抛光液的进口依赖局面，2018 年抛光液全球市占率 2%，鼎龙股份的抛光垫产品也在持续开拓市 场。湿电子化学品及靶材领域，国内具备一定供应能力，但国产化率仍待提升。19 年我国超净高 纯化学品 35%由欧美厂商提供，9%由中国大陆厂商提供，主要为晶瑞电材、中巨芯科技、安集 科技。靶材方面，目前国内江丰电子已可量产用于 90-7nm 半导体芯片的钽、铜、钛、铝靶材， 有研新材亦具备半导体靶材提供能力。整体来看，我国尚处半导体材料发展尚处初期，国产替代 迫在眉睫。

1.3.4 设计：细分领域突破，高端芯片国产替代任重道远

在半导体设计领域，国内企业已在部分细分领域实现从成长到引领的跨越。内存接口芯片领域， 澜起科技在市场占有主要份额，发明的 DDR4 全缓冲“1+9”架构被 JEDEC 国际标准采纳， DDR5 内存缓存芯片已批量出货。AIOT 芯片领域，晶晨股份领先的 12nm 制程工艺芯片已贡献约 4 成营收，即将流片 6nm 芯片；恒玄科技智能蓝牙音频芯片将采用 12nm 制程工艺，性能指标可 对标高通、联发科等海外一线厂商。CIS 领域，韦尔突破高端，发布 0.61um、200MP 的 CIS 产 品，并领先布局 0.56um 小像素点产品，也在车载 CIS 领域处于全球第二的市场地位。

但在中高端逻辑芯片方面，我国仍对海外厂商极度依赖。CPU 领域，X86 架构（服务器、PC） CPU 由 Intel、AMD 两家厂商垄断，合计份额近 100%。国产 CPU 包括华为鲲鹏、龙芯、兆芯、 海光等规模尚小，其中龙芯中科是国内极少数使用自主架构研制通用处理器的企业，早期使用 MIPS 架构，后自研龙芯 LoongArch 指令系统，成为国内自主 CPU 的引领者和生态构建者。智能 手机 AP 领域，中国台湾联发科、美国高通、苹果三家厂商占据行业 80%以上份额，中国大陆海 思、紫光展锐亦具备供给能力，但海思受美国制裁影响，份额已由 20Q4 的 7%下滑至 21Q4 的 1%。

传统 GPU 领域美国处于绝对垄断地位，AMD、Nvidia 两家美国厂商占据几乎全部份额，移动端 GPU 美国高通、苹果有占据近半份额。景嘉微是国内 GPU 行业极少数自主开发并已经大规模商 用的企业，已在军用、民用领域有所应用，但从技术层面来看，其在 2018 年推出的 JM7201 在显 存带宽、像素填充率、浮点性能等方面相比英伟达在 2012 年推出的 GT640 还尚有差距。

整体上，PC、服务器领域应用的 CPU、GPU 对海外依赖度很高，国内仅少数几家参与者，且技 术、生态完善度等相对国际领先水平仍有明显差距；FPGA、DSP芯片也仅在1%及以下的国产化 率；存储领域，DRAM、NAND flash 国产化率也不足 1%，国产化任重道远。（报告来源：未来智库）

2. 产业政府齐心协力，国内半导体产业迎黄金发展期

国家持续加大对于半导体产业政策扶持力度。上世纪 80年代至今，半导体产业一直是国家政策大 力鼓励、引导和扶持的重点产业，国家相关部委出台了一系列支持和引导半导体行业发展的政策 法规。中美贸易摩擦以来，我国进一步意识到半导体等关键核心技术的重要性，提出开展补链强 链专项行动，加快解决“卡脖子”难题。2020 年国家制定国家信息领域核心技术设备发展战略纲 要，力争带动集成电路、基础软件、核心元器件等薄弱环节实现根本性突破。

紧盯半导体“卡脖子”薄弱环节，夯实产业链供应链基础。2021 年《十四五国家信息化规划》出 台，强调加快集成电路关键技术攻关，推动计算芯片、存储芯片等创新，加快集成电路设计工具、 重点装备和高纯靶材等关键材料研发，持续补齐短板弱项。针对设备、材料、EDA、高端芯片设 计等主要卡脖子领域，发改委、财政部等 2022 年印发了《关于做好 2022 年享受税收优惠政策的 集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作有关要求的通知》，对于符合条件的重点集成电路 企业给予相应税收优惠，政策涵盖高性能处理器和 FPGA 芯片、存储芯片、智能传感器等设计企 业；集成电路关键原材料（靶材、光刻胶、掩膜版、封装载板、抛光垫、抛光液、8 英寸及以上 硅单晶、8 英寸及以上硅片）生产企业；EDA、IP 企业等。

除政策扶持外，大基金“直接输血”接力推动半导体产业发展。大基金一期于2014年9月成立， 共募集约 1387 亿元，共撬动社会资金超 5000 亿元。19 年大基金一期的投资期刚结束，国家便于 当年 10 月成立了大基金二期，注册资本 2041 亿元，有望撬动万亿以上资金。

从投资流向来看，制造领域成为大基金一期投资重点。一期过半资金流向了资金需求大、工艺复 杂、技术攻坚困难的芯片制造领域，投资方向集中于存储器和先进逻辑器件工艺生产线。具体来 看，集成电路制造独占 67%，设计占 17%，封测占 10%，装备材料类占 6%。大基金二期着重布 局投资半导体设备、材料等环节。二期资金明确向产业链上游设备、材料等领域倾斜，3 个方面 重点支持国产设备与材料发展：

1）将对在刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持， 培育中国大陆“应用材料”或“东电电子”的企业苗子；

2）加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备以及关键零部件的投资布局，填补国产工艺 设备空白；

3）督促制造企业提高国产装备验证及采购比例，为更多国产设备材料提供工艺验证条件。

截至目前，大基金二期已投资设备领域中微公司、北方华创、上海睿励、至微科技等，材料领域 沪硅产业、南大光电、深南电路等，设计领域紫光展锐、艾派克（纳思达子公司）等 20 余家企业。 我们认为在政府端政策、资金的双向支持下，在中国产业资本齐心，举国攻坚尖端技术的大环境 下，更多有潜力的半导体企业细分龙头有望持续受益，国内半导体产业迎来黄金发展期。（报告来源：未来智库）

3. 投资分析

我们认为在俄乌冲突背景下，地缘政治不确定性升级，半导体自主可控诉求再上新高度。当前国 内半导体产业取得长足进步，但设备、材料、EDA、高端芯片设计仍为主要卡脖子环节，国产化 踏浪前行，成长属性凸显。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。