从2018全球市场数据看科创板上的半导体产业

综合科技
半导体行业观察
张竞扬
2019-02-21 · 08:42
[ 亿欧导读 ] ​“芯片国产化”是国家未来长期重要发展战略。十九大报告提出,我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。半导体行业正加快转型升级步伐,呈现出诸多新的趋势和变化。
芯片,半导体,半导体投资,摩尔精英,阿里巴巴,芯片,科创板 图片来自“123rf.com.cn”

【编者按】作为科创板重点支持领域,集成电路乃至半导体产业的发展一直广受各界人士关注。下文从全球半导体2018数据分析,中国半导体投资创业机会,芯片设计演化历史和趋势等角度展开分析,深入的介绍了过去一年该领域的发展状况。

本文来源半导体行业观察,作者张竞扬,经亿欧编辑,供行业人士参考。


近几年全球半导体领域发生了多起并购,其中不乏中国资本的参与,集成电路产业向中国大陆转移已成业界共识。预计今年全球集成电路市场规模将达到5000亿美元,作为全球规模最大、增速最快的中国集成电路市场规模也将达到2万亿元人民币。

随着中国集成电路产业发展取得长足进步,产业链框架搭建基本完成,产业结构不断完善,产业氛围也更加浓厚。围绕存储器芯片、化合物半导体、人工智能、物联网等相关的产业集群纷纷落地。中国半导体产业强势崛起将会带动更多商机,同时本土设备及材料厂商也会在这波发展浪潮中同步受益。

全球半导体2018数据分析

首先,我想给大家介绍电子产业和半导体产业在全球GDP里面的地位。

2017年,全球GDP总额约为83万亿美金,其中电子相关的产业贡献约1.5万亿美金,大概占全球GDP的1.8%。这个比例跟我们平时的感觉比较像,一个年收入100万的家庭,一年大概花费1-2万购买各种电子设备,包括手机、电脑、电视、电冰箱等。未来,随着我们在电子设备上花费越来越多,这个比例将会越来越大,这也是电子产业和半导体产业的增长速度一直快于全球GDP增长速度的原因之一。

电子产业里面半导体产业占比约为1/3,2017年半导体产业总值约为4300多亿美金,2018年产值4700亿美金。半导体产业总值从1996年的1400多亿美金增长到今天的不到5000亿美金,年复合增长率平均在6%左右。

而5000亿美金的半导体销售额中的1/3要花在成本上。主要包括两部分,其中资本支出包括买设备和建厂每年大概花费1100亿美金;另外购买生产芯片的原材料在2016年花费400亿美金,2017年花费481亿美金,2018年预计为500亿美金。

超过4700亿美金的半导体销售额主要来自哪些企业呢?

我们看一下全球前15大半导体公司,其中最大的半导体厂商三星在整个销售额中占比约为20%,2018年的产值预计为800多亿美金,第2名英特尔约为700亿美金。英特尔占据半导体榜首的位置大概二三十年的时间,直到2017年才被三星超过,2018年由于内存涨价的原因英特尔落后三星比较多。

据统计,全球前15名的半导体厂商大概占整个行业的80%,所以半导体是一个集中度非常高的行业。当前,全球前15大半导体厂商里面没有一家中国公司,所以我们追赶的路还很长。如果按照应用划分,5000亿美金的销售额中1000多亿是存储产品,其中DRAM内存就贡献了1100亿美金,NAND闪存销售额大概为600多亿美金,接下来是数字芯片、模拟芯片等。

2018世界前10大半导体厂商的门槛大概在120亿美金左右,中国华为海思有望进入2019年全球前10大半导体厂商。如果从增长率的角度看,2018年主要的增长还是来自存储产品,存储公司不管是三星、SK海力士还是美光,其增长速度都远超行业平均增速,包括东芝还能实现高成长也是因为存储,上半年很多数字货币、人工智能公司会买东芝显卡做加速,所以其上半年增速比较快,但下半年增速就慢下来了。

全球存储市场份额是怎么划分的呢?1400亿美金的市场中DRAM和Flash占了大部分。从增长率上看,经过2017年的疯狂增长以后,2018年的速度仍然很快。值得注意的是,这一波的增长主要是来自于涨价,而不是来自于出货量的大幅度提升。所以近几年半导体的高速成长里,部分原因是涨价造成的泡沫。从储存应用上看,主要还是电脑和通信市场,最直观的感受是我们的手机从最早的10多G存储到了今天200多G,硬盘产品也慢慢地被SSD产品所替代。

看完销售再看资本支出,这个指标是很重要预测未来2~3年半导体产业景气程度的预警。从2017年开始,半导体行业的资本支出开始快速地上升,全球前5大半导体公司2018年的资本支出比2017年增加了16%,而2017年的资本支出已经比2017年年初预期高了35%。全球前3大半导体厂商(三星、英特尔、台积电)中的三星2017年的资本支出达到了250亿美金,2018年也达到了200多亿美金,这个数字是非常吓人的,要知道中国大陆的半导体销售额才300多亿美金,全部销售额拿出来给三星做资本支出和原材料采购可能都不够。资本支出里面终于有了中国大陆厂商,就是中芯国际。中芯国际每年大概会花20多亿美金的资本去建新厂和购置新设备。目前全球半导体产业的资本支出也是非常集中的,前5大厂商就占了整个资本支出的65%左右,三星一家大概占20%-25%。

投资这么大,厂商得到了什么呢?投资多的公司,如英特尔、三星、台积电的工艺发展速度非常快,投资少的公司自然开发进度就会慢,想追上这些先进的工艺并不容易。当前中国半导体的资本支出已经等于欧洲、日本的总和。2014年,中国半导体资本支出大概不到它们的1/4。四年后的2018年,中国的支出已经超过了欧洲和日本的总和。所以,中国半导体的投资速度在增长,整个产业也在进行转移。

因为中国半导体的资本支出不断上升,中国的芯片制造生产总值也在不断地提升,从2012年的约80亿美金增长到2017年的180亿美金,预计未来五年的增速会在13%左右,大概是全球半导体产业增速的3倍左右,是全球GDP增速的6倍左右。

除了购买设备和材料,半导体厂商的资本支出中很大一部分是去做研发,这也是一个非常集中的领域,全球前80名厂商大概每年投入360亿美金做研发,而2017年整个产业的资本投入也才约为600亿美金,所以研发也是一个头部效应非常集中的领域。2000年之后,半导体产业的研发投资和总产值之间的比例一直在10%到15%之间波动,现在的比值是在13%。中国国内厂商的营收数额相对比较少,研发投入占比的平均值超过20%,甚至更高一点。全球前10大半导体厂商中最多的是英特尔,2017年大概投130多亿美金做研发。高通和博通两家公司投入30多亿美金,占它们营收的20%左右。三星和台积电都是研发效率非常高的公司,三星2017年只有5.2%的营收投入到研发,但是它的工艺水平和技术水平都是领先的。台积电2017年投入的比例在8%左右,但它是全球最先把7纳米量产的公司,比三星快了大概一年的时间。

以上是全球半导体产业的整体情况,接下来看一下跟我们关系最大的晶圆代工和芯片设计这两个细分领域。芯片设计是创业最主要的发生地,在探讨芯片设计之前一定要看晶圆代工,因为晶圆代工更像一个芯片设计行业的提前量指示器。

2017年,晶圆代工市场最大的公司是台积电,大概占了整个行业的52%,营收达到了320多亿美金,全行业产值约为616亿美金。2018年,代工产业增长得很快,整体产值增长了超过42亿美金,增长率约为9%。其中90%的增长来自于中国市场,预计这个数字在未来几年仍然会保持非常高,甚至可能超过100%,也就意味着除了中国市场之外的晶圆代工产值在下降,整个的芯片设计产业在向中国集聚,因为芯片设计产业是晶圆代工厂的客户,随着客户量增加,晶圆代工的销售额也会不断地上升。

从中国区域的晶圆代工占比也可以看出这个趋势,中国的晶圆代工销售额占全球的比例从2015年的11%增加到2016年的19%。其中,台积电仍然是一家独大,占了一半的份额,中芯国际在中国市场的份额也比较大,在20%左右。接下来是UMC、格罗方德、华虹华力等大家非常熟悉的晶圆代工厂。

从全球晶圆代工的出货情况看,全球每年大概销售2亿张等效8吋晶圆。其中,落后节点和成熟节点基本已经稳定,不断在增长的是20纳米以下的先进节点,从6吋、8吋、12吋晶圆的分布来看,12吋的比例越来越高。

接下里看我们最熟悉的芯片设计市场。芯片设计公司就是Fabless和传统的IDM。虽然IDM的营收更高,但是IDM的增长比较慢,到2016年其实基本上没有增长,从1700亿美金到2000亿美金左右,2017年由于内存价格增长出现了大幅提升。如果忽略内存涨价因素,IDM历年的营收基本是持平的。而Fabless从早期只有70多亿美金成长到2017年的1000亿美金,其成长速度远远高于整个半导体行业。因为Fabless的资产更轻,没有重资产和生产的束缚,所以Fabless公司看到机会的时候更加容易抓住机会。

Fabless模式其实是在1987年台积电成立以后才开始发扬光大,光刻机这样的生产设施让Fabless公司的活力被激发出来。过去三十年中只有两三年Fabless公司的成长速度是低于整个产业的,而且更多是因为涨价等额外因素干扰,其他大部分的时间里,Fabless公司的成长更快,这就是为什么这么多优秀的人才投入到了Fabless公司当中。我们提到过晶圆代工的增长比较快,9%左右的增长速度和Fabless公司的增长速度类似,因为它们几乎是完全同步的。当Fabless公司销售上升时,自然需要给晶圆代工下更多的订单,所以这两个领域的成长在过去十年左右的时间里都更快,而且未来增速仍然会保持在整个半导体产业增速的两倍左右。回顾一下之前的几个数字:全球的GDP增速大概是2%左右;全球的半导体增速大概是4%左右;Foundry和Fabless的增速大概是9%左右。

半导体里面有很多的细分,包括存储器、数字芯片、通信芯片等。目前创业非常火热的几个领域,首先是模拟,模拟的全球市场约为500多亿美金,也是一个头部效应非常集中的领域,前10大公司占了59%,但不同于数字芯片的集中,一款数字芯片的销售额是10亿美金甚至更高的收入,小公司很难去竞争。模拟芯片领域的德州仪器有100多亿美金的营收,但这个收入是由几千甚至是几万种产品合在一起拼出来的,相对而言,细分领域创业的成功率会更高,模拟的特点就是一个碎片化、小而全的市场。然后是汽车,汽车芯片是最近几年增长非常快,未来也会非常火热的市场。2018年汽车芯片产业增长率约为18%,过去几年都在10%以上,年复合增长率在15%左右。现在每辆车的半导体芯片成本大概要540美金,这个数字还会不断地上升。今年的CES上汽车电子的内容越来越多,芯片厂商、传统车厂、新兴车厂包括家电厂商都在努力挤进这个市场。确实,未来对无人驾驶电动汽车的想象空间非常大,需要的电子芯片部件会越来越多,有数据显示其数量可以达到3-5倍以上。不光是整车的数量在增长,每个车里面的电子零部件的数量同样也在增长。

中国半导体投资创业机会

下面,我想聊一下个人在中国半导体投资和创业中看到的一些机会。

总体归纳,中国半导体现在的情况:既是最好的时候也是最坏的时候。中国国内有大量的电子加工制造业,但是在芯片方面又有很多的短板。

2018年,中国进口3121亿美金的芯片,而全球的市场总额也就是4700亿美金,中国进口了大概2/3,算上出口的846亿美金,逆差高达2274亿美金。而且,这已经是中国连续六年进口半导体超过2000亿美金,这是一个巨大的市场机会,这就是为什么各种投资都在往中国涌入。

中国芯片自主提供的比例非常低,除了通信设备里因为海思和紫光展锐两个大公司存在有超过10%的比例之外,其他领域的自给率都非常的低,甚至很多的领域都是接近0%,这是一个触目惊心的数字。

中国国内的芯片设计行业也在不断地追赶,从过去的二十年来看,成长的速度是非常快的,年复合增长速度超过40%,2018年的成长速度也达到了32%,因为基数太小了,所以一直到去年都是高速增长,现在的市场规模也就是380亿美金左右。相较于2007-2017年全球芯片市场4.4%的增长率,中国芯片市场的增长率一直在维持在30%以上,众多研究机构预测这样的增长率还会再持续5-10年。

从芯片企业的数量来看,中国国内的芯片企业在2016年有一个非常大的跃升,从700多家一下子跳到了1300家,2018年的官方统计数据已经到了1700家,实际的企业数量比这个数字还要更多一些,因为有一些小型企业是没有去半导体行业协会注册的。这么多的企业只做了380亿美金的销售额,这是一个非常可怜的数字,如果去掉华为海思和紫光展锐两家公司加起来的大概100亿美金,再去掉其他前十大公司加起来的50亿美金,可能剩下来的2000家企业只做了不到200亿美金的生意。

从地域分布来看,深圳、北京、上海是最大的三个城市。深圳主要是由海思一家独大,再加上其他的公司;北京、上海相对来说比较平均,公司的数量会更多;二线城市也在追赶,杭州、无锡、西安、南京、合肥、重庆这些城市都在大力地发展集成电路产业。

从芯片企业的销售数据上看,中国超过1亿人民币销售额的芯片公司其实只有208家,也就是说90%公司的销售额其实连1亿人民币都不到。从人员的角度看,超过100人的公司有150多家,90%的公司是少于100人的,超过1000人的大型公司在中国只有98家,数量非常的小。相较于国外的高通3万人,英特尔10万人,台湾的台积电6万人,中国大陆的从业人员数量还远远不够。整个行业设计人员的数量大概在16万左右,人均产值在20万美金多一点。如果中国未来芯片设计的数量和营收要成长五倍、十倍,那需要的人才在这几年内怎么补足呢?

如果把这些销售额细分成八个领域,其中消费模拟和计算机的增长是比较快的。有人说中国的芯片创业现在已经是一片红海,甚至是血海,这一点我是非常不同意的。因为我们的销售只是我们需求的大概10%左右,还有90%的市场等着我们去开拓,哪里有红海?

个人认为,现在和未来十年左右,还会有三个比较大的因素拉动整个芯片行业的发展。

第一是中国现在扮演着一个山腰枢纽的地位,连接着第一世界发达国家和第三世界,大量的电子产品的制造是在中国完成的,虽然iPhone的设计是在美国,但是绝大多数是在中国生产出来,然后再销往全球各地。以后,大量的电子设备如智能汽车都会在中国进行这样的生产,这是巨大的机会,对中国的芯片产业来说是近水楼台先得月。

第二个是中国现在在做的一带一路,覆盖着全新的20亿消费群体,这些群体以前太穷买不起电子产品。过去十年,中国的各种援助让他们穿上了衣服和鞋,解决了温饱问题。未来的十年,他们会走跟我们过去一样的路,需要家电、手机、消费电子等各种我们今天已经习以为常的东西,这些一定会是从低价、高性价比的产品开始切入。

第三个是AI技术带来的实时翻译,一旦这样的解决方案在每个人的手机(也可能是可穿戴设备)上实现,全球的人才可以自由地流动,你可以选择任何一个你想生活的地方去生活,语言不会成为问题。这个时候,贴近市场就会变成一个吸引全球人才的重要因素,这些人才也会带来整个产业的提升。

今天,全球前12大的智能手机生产商已经有9家在中国,未来的智能汽车,我认为的趋势也会是这样。今年的CES上有两种声音,一种声音说未来智能汽车是由传统车厂慢慢变化而来的;另一种声音说智能汽车就像智能手机,传统车厂在里面没有位置,会沦为代工厂,品牌设计会有新兴的厂商,就像今天的苹果、三星、华为、OPPO、vivo和小米在传统的手机市场上其实没有太多的声音。

总体来讲,我的观点是未来十年是中国芯片的黄金十年。一方面,我们现在已经看到了需求,有足够的市场等着我们去填补;另外一方面,一带一路和其他因素都会为全球经济增长和技术演进带来新的需求,会进一步加大芯片的需求。这个时候,就看我们能不能抓住机会,谁能够抓住机会了。

在此分享一位朋友发给我,我非常喜欢的一段话:中兴事件以后,国家开始重视半导体行业。我们在互联网行业已经取得了不错的进展,有自己的Google——百度,我们有腾讯,跟美国处于一样的位置。但是在芯片行业我们却完全没有能够跟美国的英特尔、高通、博通相匹敌的企业。未来,这样的公司一定有机会出现。这样的公司会以什么样的形式出现呢?是不是可以完全照抄或者是完全跟着美国公司的发展脚步,亦步亦趋就能够实现?我认为肯定不是这样,新的时代一定有新的方式。

芯片设计演化历史和趋势

去年在ICCAD上,我们通过追溯集成电路诞生60年来不同商业模式的变化,来探寻新方式的答案。相关阅读:《ICCAD2018 张竞扬:十年再造一个TI》

芯片设计1.0:系统公司做芯片

最早出现出现的芯片设计都是诞生在系统公司,因为内部产品需要,所以自己定义和设计芯片。这个模式的好处很明显,内部需求明确,芯片研发出来就有市场,内部合作信任度高,芯片和系统协作,性能容易提升。

但是随着时间的推移,问题也很快暴露,这样的协作体系往往是一荣俱荣,一损俱损的多米诺骨牌,而且更危险的是,一旦芯片出问题,垮掉的往往不单是芯片部门,而是整个系统公司。

一代芯片的性能比市场水平低了10%,影响系统整机10%销量,往往利润会减半,下一代芯片得到的研发经费也会减少很多,第二代产品再差20%,销量和芯片研发投入互相影响,恶性循环,芯片出货上不去,系统成本下不来,3~5代产品迭代以后,不光是芯片失去竞争力,往往因为采用内部二流的芯片,系统整机也被一并拖沉。

随着行业分工的不断成熟,大部分系统公司都放弃了芯片部门,转为采购市面上最有竞争力的芯片;而半导体行业内部的专业分工细化,台积电开创的纯晶圆代工模式,更是让Fabless公司获得爆发性增长。

芯片设计2.0:独立公司做芯片

芯片行业进入2.0时代,绝大多数的芯片公司都是专注在芯片本身;相比系统公司主导芯片设计的模式,独立芯片公司放弃了一个“富爸爸”,得到了整个世界。

众做周知,在公开芯片市场上,第一名的芯片公司基本上可以收割50%以上的份额,60~80%的利润,而巨大的利润又可以投入到下一代产品的研发,维持最好的团队,保持这样的市场统治力。

通过自然选择,优胜劣汰,活下来的独立芯片公司都在自己的领域有很强的市场地位;但这个模式在最近的5年也遇到挑战,面对来自3个维度的挤压,成本、时间、复杂度。

芯片设计3.0:生态链加速做芯片

理想的芯片设计3.0模式,可能不是一个单体公司,而是一个利益股权共享的芯片加速生态链共生体系,每个芯片公司是特种部队,精确打击,单点突破;而生态链作为航空母舰,五角大楼,提供全面支持。

分饼的方式,决定了饼能做多大,每个独立芯片公司的股东和核心员工都应该高度重合,通过利益的一致绑定,团结一心,提升内部效率;通过上下游产业链的交叉持股,提升公司的销售和供应链能力,快速抢占市场;

芯片的核心是技术,没有之一,作为独立芯片公司,最应该投入时间的是,专注打造自己的长板。面对全球市场的正面攻击,利用生态链补齐自己的短板,而不是花时间做的麻雀虽小五脏俱全;

最后,独立自主很重要,股权是公司最重要的资源,芯片技术领先,持续投入需要全球市场的利润,芯片公司需要高效利用股权、资本、政策等多重红利,维持自身的优势。

过去20年,阿里巴巴赋能了平台上的电商,提供流量、物流、支付这些基础设施,让电商专注在产品本身,一个个人,一个家庭,一个小作坊都拥有了匹敌世界500强的销售、物流、信用能力,在电商这个碎片化的市场上做到了我们以前不敢想象的“多、快、好、省”,原来商家需要做好整个公司才能成功,现在简化成了只需要做好产品本身,对接阿里巴巴的基础设施就成功了。

摩尔精英今天在半导体行业做的也是一样,通过我们的设计服务、流片封测、人才企业服务,也是希望赋能芯片公司,让芯片创业者可以专注技术,无后顾之忧地挥洒梦想,拥有和全球领先公司一争高下的底气和实力。

分享:张竞扬,摩尔精英创始人兼CEO,摩尔创投创始合伙人。本文根据张竞扬2019年1月在San Jose的分享速记整理。

本文已标注来源和出处,版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们。

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