在日常生活中，我們常常會看到新聞里提到芯片、半導(dǎo)體、集成電路之類的名詞，不是某某制程芯片掌握在個別企業(yè)手里，就是某某企業(yè)取得了突破，攻克了卡脖子技術(shù)，聽上去不明覺厲，但實則是云里霧里。那么半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)到底是怎樣的一個分類呢？今天我們就來聊一聊。

半導(dǎo)體、集成電路與芯片

所謂半導(dǎo)體，就是我們初中物理學(xué)過的，在常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，且導(dǎo)電性可控的材料。運用半導(dǎo)體材料的特點，就能夠制作出通過一個端口的電壓或電流控制另一個端口電壓或電流的半導(dǎo)體器件——晶體管。然后，把晶體管與電阻、電容以及其他無源器件的元件相互連接，就形成了一個集成電路。而芯片的本質(zhì)是就在半導(dǎo)體襯底上（也被稱作“晶圓”）制作能實現(xiàn)一系列特定功能的集成電路。

不同功能的集成電路，元器件的數(shù)量以及組合方式并不相同，這就涉及到了制造工藝，單位面積上集成的晶體管數(shù)量越多，晶體管柵極的線寬越小，功耗越低，也就是所謂的制程越先進。目前，業(yè)界普遍將28納米作為成熟制程和先進制程的分水嶺，28納米及以上為成熟制程，28納米以下則為先進制程。我國在成熟工藝市場擁有了一定的話語權(quán)和地位，但在全球市場中占比還不是很高，而在先進制程中，我國還有很多卡脖子技術(shù)需要突破。

當(dāng)然，并不是越先進的制程越好，制程越先進代表成本越高，不良率也就越高，5G基站、汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、軍工裝備等大多數(shù)行業(yè)的需求還是成熟工藝。只有手機、電腦等電子科技產(chǎn)品，對于先進制程的芯片才有更多需求。

芯片制造流程

芯片的制造主要包括IC設(shè)計、晶圓制造、封裝和測試等一系列工序，類似于樂高玩具，按照設(shè)計圖一步步地對各部件進行分層安裝。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)圖譜

從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上中下游來看，主要分為上游支持、中游制造、下游應(yīng)用。

首先是上游支持，主要分為設(shè)計、材料、設(shè)備三部分。

半導(dǎo)體設(shè)計全球需求大約有200億美元，包括電子設(shè)計自動化（EDA）130億美元，知識產(chǎn)權(quán)（IP）70億美元；

半導(dǎo)體材料全球需求大約有700億美元，其中制造材料450億美元，封測材料250億美元；

半導(dǎo)體設(shè)備全球需求大約有1055億美元，包括制造設(shè)備900億美元，封裝設(shè)備75億美元，測試設(shè)備80億美元。

其次是中游制造，主要分為集成電路設(shè)計制造（芯片制造）、其他器件、制造代工、封測。

集成電路制造主要包括模擬芯片、邏輯芯片、存儲芯片、汽車芯片（比較重要，單獨拿出來）、微處理器，國內(nèi)市場總規(guī)模約5000億人民幣；

其他器件主要包括光電器件、分立器件、傳感器；

制造代工分為晶圓代工和化合物代工；

最后是下游應(yīng)用，這些大家都熟悉，包括消費電子、人工智能、汽車電子、移動通信等。

模擬芯片、邏輯芯片與存儲芯片

芯片從大方向來分，主要分為數(shù)字芯片和模擬芯片，數(shù)字芯片又包括邏輯芯片，存儲芯片、微處理器。其中，經(jīng)常談到的是模擬芯片、邏輯芯片、存儲芯片。

首先是模擬芯片，主要包括信號鏈芯片和電源管理芯片。

什么叫模擬？簡單來說就是把自然界的物理信息，比如光，磁場，溫度，聲音等，轉(zhuǎn)換為可識別的數(shù)字信號，讓數(shù)字芯片得以使用。跟數(shù)字芯片相比，模擬芯片下游應(yīng)用場景更多，也更豐富，包括有消費電子，工業(yè)，汽車，通信等等方面。也正是因為種類多、應(yīng)用廣，模擬芯片需求的波動性也更小，不容易受到單一產(chǎn)業(yè)需求的影響，是半導(dǎo)體領(lǐng)域中穩(wěn)定且確定性強的細分賽道。

從壁壘方面看，模擬芯片以成熟制程為主，技術(shù)門檻不高、需求繁雜，每個細分市場都可大可小，并且需要單獨的研發(fā)投入，因此先發(fā)優(yōu)勢顯得尤為重要。目前，模擬芯片國產(chǎn)化率達到了12%，屬于細分領(lǐng)域中國產(chǎn)化率較高的環(huán)節(jié)。

接下來是邏輯芯片，主要包括CPU、GPU、ASIC、FPGA四大類。

CPU又叫中央處理器，是計算機的大腦，主要執(zhí)行分析，判斷和運算功能。服務(wù)器、工作站、移動終端、嵌入式設(shè)備、都是重要的應(yīng)用市場目前。全球CPU行業(yè)是被Inter和AMD兩家壟斷，國有芯片在PC中市占率約為1%，在服務(wù)器中約占2%，都還非常小，而且主要都應(yīng)用于政務(wù)系統(tǒng)中，在企業(yè)系統(tǒng)和消費系統(tǒng)中，并沒有太多應(yīng)用，這也是未來國產(chǎn)CPU需要彌補的空白。

GPU是圖形處理器，也是顯卡的計算核心，主要用來解決圖形渲染問題，允許大量數(shù)據(jù)的并行計算。CPU具有更多的分支判斷和邏輯判斷硬件，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也極為復(fù)雜，因此具有很強的通用性，可以用來處理不同類型的數(shù)據(jù)，包括密碼破解、chatGPT等領(lǐng)域。目前，全球GPU市場由NVIDIA，AMD，Inter三家壟斷，市場份額接近100%，國內(nèi)有一家龍頭，但產(chǎn)品主要還面向軍用領(lǐng)域。

ASIC，叫作專用集成電路，強調(diào)的是專用性，根據(jù)客戶需求，把CPU，GPU，存儲器，藍牙，WIFI等多個集成電路組合到一塊芯片上，使得整機電路優(yōu)化。ASIC最重要的應(yīng)用場景，就是智能手機，比如華為海思的麒麟芯片。ASIC在手機中也包括三種芯片，一種叫AP，主要是CPU加上音視頻功能，第二種叫BP，主要是通信模塊，負責(zé)無線信號的協(xié)議處理，做的最好的是高通，其次是聯(lián)發(fā)科和三星，第三種叫CP，主要來處理一些AP無法處理的，或者效率低下的工作。

FPGA，即現(xiàn)場可編程門陣列，是在ASIC的基礎(chǔ)上演變出來的，在一定程度上克服了ASIC設(shè)計復(fù)雜，生產(chǎn)中失敗風(fēng)險高的問題。它的特點就是可以現(xiàn)場編程，并且可以反復(fù)使用，這一點是CPU，GPU，ASIC都不具備的。國內(nèi)FPGA市場被幾家美國企業(yè)壟斷，排名第一的賽靈思，在今年被AMD收購，排名第二的阿爾特拉在早年被英特爾收購，國內(nèi)也有幾家做FPGA的企業(yè)，在低端市場正在與國際巨頭縮小差距，但在高端市場仍有較大差距。

最后是存儲芯片，顧名思義是用來執(zhí)行存儲功能，把需要保存的東西保存下來，比如我們電腦中的硬盤，內(nèi)存、CPU中的高速緩存等都會用到。

在存儲芯片中，目前DRAM和NAND FLASH的需求量最大，DRAM占據(jù)了53%的存儲器市場，NAND FLASH能占到45%，兩者合起來達到了98%，是最重要的兩類存儲芯片。

其中，全球DRAM產(chǎn)品主要被三星、SK海力士、鎂光三家壟斷，三家合計市場份額占到94%，三星為業(yè)內(nèi)最高水平，國內(nèi)也有幾家做DRAM的公司，但在制程工藝上與三巨頭相比還有很大差距。

至于NAND FLASH市場，目前基本也是被三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、SK海力士、鎂光等公司壟斷，CR5達到了90%以上。在這個領(lǐng)域，國內(nèi)的龍頭是長江存儲和長鑫存儲，近年來跟國外巨頭之間的差距在不斷縮小，甚至在細分領(lǐng)域有所超越。

與邏輯芯片不同，存儲芯片更看重穩(wěn)定性，并非制程越先進越好，之前有廠家做過測試，在做到15nm工藝后，閃存的可靠性就會斷崖式下跌，所以現(xiàn)在存儲芯片主要的發(fā)展方向是在存儲容量上，也就是增加堆疊層數(shù)上，堆疊的層數(shù)越多，存儲容量就越高，這一塊兒也就給了國內(nèi)企業(yè)彎道超車的機會。

但是同樣地，技術(shù)要求不高代表著同質(zhì)化嚴重，也就容易造成價格戰(zhàn)，也具備明顯的周期屬性。當(dāng)行業(yè)需求旺盛，處于上行周期時，大家就都會增加資本開支，產(chǎn)能過剩，引發(fā)價格戰(zhàn)。隨后就是行業(yè)利潤整體下滑，甚至有企業(yè)出現(xiàn)虧損，出現(xiàn)減產(chǎn)，重新回歸供需平衡。