新周期或?qū)砼R ，半導(dǎo)體轉(zhuǎn)向何方？
作者：麻省理工科技評論APP 來源：
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導(dǎo)語半導(dǎo)體作為20世紀最重要的底層技術(shù)之一，是信息技術(shù)、材料技術(shù)、能源技術(shù)的“基石”，對全球科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文核心觀點：1）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著技術(shù)范式的發(fā)展而（升級）變遷，而技術(shù)的突破則非常依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破。2）半導(dǎo)體行業(yè)與宏觀
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半導(dǎo)體作為20世紀最重要的底層技術(shù)之一，是信息技術(shù)、材料技術(shù)、能源技術(shù)的“基石”，對全球科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。1）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著技術(shù)范式的發(fā)展而（升級）變遷，而技術(shù)的突破則非常依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破。2）半導(dǎo)體行業(yè)與宏觀經(jīng)濟相關(guān)度較高，一旦出現(xiàn)“經(jīng)濟/金融危機”“地緣沖突”“自然災(zāi)害”等外部沖擊，企業(yè)就有極大概率遭受重創(chuàng)，陷入“停滯”。3）大國博弈加速關(guān)鍵性核心產(chǎn)業(yè)的競爭，在政策支撐下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升至國家戰(zhàn)略層面，進而獲得更多的資源傾斜。4）在“后摩爾時代”，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的選擇方向一是繼續(xù)延續(xù)摩爾定律，如研發(fā)新的材料和采用新的設(shè)計/封裝工藝；二是“另辟蹊徑”，超越摩爾定律尋找新的技術(shù)，如光子技術(shù)、量子技術(shù)等。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史與驅(qū)動因素全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史簡述自20世紀50年代以來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至今已經(jīng)歷了四個主要的發(fā)展階段，分別是：1950年-1970年（產(chǎn)業(yè)崛起期），1970年-1990年（產(chǎn)業(yè)遷移期Ⅰ），1990年-2010年（產(chǎn)業(yè)遷移Ⅱ+分工優(yōu)化期），2011年-至今（產(chǎn)業(yè)遷移Ⅲ+分化期）。在此過程中，得益于技術(shù)的擴散與進步疊加，及各國資源稟賦和政策支撐，美國→日本→韓國、中國臺灣→中國大陸先后登上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“舞臺”，并逐漸成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最重要的市場。技術(shù)突破和市場需求引致半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起。第二次世界大戰(zhàn)之后，全球進入新一輪的和平周期。但二戰(zhàn)仍引發(fā)了全球各國對于先進的軍事、醫(yī)學(xué)、核能技術(shù)的關(guān)注。尤其是在“美蘇冷戰(zhàn)”的大背景下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受到了重視。1948年6月，貝爾實驗室發(fā)布了點接觸晶體管。2年后，威廉·肖克利的研究小組制成了第一只結(jié)型晶體管，使得后來的晶體管和芯片的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。在美國國防部和美國宇航局的訂單支持下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始在美國走向“繁榮”。數(shù)據(jù)顯示，截至1953年，美國共計生產(chǎn)了100萬個晶體管。此后三年（1954～1956年），美國市場上共銷售了1700萬個鍺晶體管和1100萬個硅晶體管，總價值為5500萬美元。20世紀70年代，美國企業(yè)掌握了全球半導(dǎo)體市場的主導(dǎo)權(quán)，德州儀器（TI）、仙童半導(dǎo)體（Fairchild）、摩托羅拉（Motorola）、英特爾（Intel）等知名企業(yè)均在此時脫穎而出。與此同時，憑借芯片技術(shù)（美國軍用芯片市場占比高達80%以上）美國的軍事裝備在冷戰(zhàn)期間對比蘇聯(lián)有了很大的優(yōu)勢。憑借在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的絕對領(lǐng)先，美國經(jīng)濟長期處于繁榮之中。在本土大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的同時，基于經(jīng)濟性的考慮，美國也在將低附加值的技術(shù)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)進行遷移，而作為美國的盟友，日本得到了美國的大力扶持——軍需訂單和先進技術(shù)，日本在第二輪半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中成為了“主角”。尤其是20世紀六七十年代，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著日本經(jīng)濟的黃金年代一同發(fā)展。除了勞動力優(yōu)勢之外，日本發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的方式與美國大相徑庭——產(chǎn)業(yè)政策和政府支撐。不過，由于日美貿(mào)易的長期逆差，美國對日政策由扶持轉(zhuǎn)為遏制。于是，在美國的強壓下，日美簽訂“廣場協(xié)議”，旨在通過“推高日元，貶值美元”以緩解美國的貿(mào)易逆差。結(jié)果是，日元在短時間內(nèi)大幅度升值，日本產(chǎn)品的國際價格競爭力喪失，導(dǎo)致以出口為導(dǎo)向的日本經(jīng)濟受到了嚴重打擊，日本經(jīng)濟在90年代基本陷入停滯。伴隨著日本經(jīng)濟泡沫破裂，日本政府對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的直接支援逐漸減少，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因而也開始發(fā)生第二輪遷移，韓國和中國臺灣受益。與此同時，半導(dǎo)體廠商從 IDM 模式向“設(shè)計+制造+封裝”的全球分工模式轉(zhuǎn)變，催生代工廠商大量興起，以臺積電為首的廠商抓住了半導(dǎo)體行業(yè)垂直分工轉(zhuǎn)型機遇，開啟了晶圓代工（Foundry）模式。20世紀90年代，韓國開始“逆周期”投資，通過技術(shù)引進和產(chǎn)業(yè)政策，韓國政府和韓國企業(yè)開始在 DRAM 領(lǐng)域進行擴張：1993年，韓國政府制定《21世紀電子發(fā)展規(guī)劃》；1年后，韓國政府頒布《半導(dǎo)體芯片保護法》，以法律的形式來保護韓國半導(dǎo)體芯片的技術(shù)創(chuàng)新。1996-1999年，韓國三星采取“反周期定律”，逆勢投資存儲器。彼時，日本的日立、NEC、三菱等公司不堪重負，存儲部門均被母公司剝離。雪上加霜的是，1997年的亞洲金融危機加速了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進入衰退，內(nèi)存價格大跌，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遭受了沉重的打擊，日本內(nèi)存根本無法與韓國競爭（韓元貶值），于是日本各大電子巨頭紛紛放棄了內(nèi)存產(chǎn)線。通過長期引進外部技術(shù)，培養(yǎng)新型技術(shù)人才，以及憑借著中國相對廉價的勞動力和豐富的資源，中國開始大量承接低端組裝和制造業(yè)務(wù)，世界優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)也不約而同地聚集到中國來，搶占著市場份額；另一方面，國內(nèi)市場需求的爆發(fā)式增長，也推動我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展：2010年后，隨著國內(nèi)PC互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)時代的展開，消費電子產(chǎn)業(yè)帶來了大量的消費需求；2015年，我國成為手機銷量第一大國，此后手機、電腦等產(chǎn)品的出貨量長期穩(wěn)居世界第一；2019年，我國成為全球第一大消費電子生產(chǎn)國和消費國。同時，下游市場的發(fā)展帶動了半導(dǎo)體上游產(chǎn)業(yè)。據(jù)SEMI的《年終總半導(dǎo)體設(shè)備預(yù)測報告》顯示：截至2021年年底，中國大陸運營/計劃合計73座晶圓廠，僅次于日本、美國和中國臺灣。總之，通過復(fù)盤半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)史，我們可以得出以下幾個結(jié)論：結(jié)論1：技術(shù)層面。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)伴隨著技術(shù)范式的發(fā)展而（升級）變遷，而技術(shù)的突破則非常依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破。再者，人力資本始終是創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心推動力，基礎(chǔ)科研端諸多人才的投入往往是破局之本。結(jié)論2：企業(yè)層面。市場需求刺激新技術(shù)擴散。同時，伴隨著經(jīng)濟層面上的規(guī)模效應(yīng)出現(xiàn)，推動企業(yè)進入擴張期。結(jié)論3：產(chǎn)業(yè)層面。半導(dǎo)體行業(yè)與宏觀經(jīng)濟相關(guān)度較高，一旦出現(xiàn)“經(jīng)濟/金融危機”“地緣沖突”“自然災(zāi)害”等外部沖擊，企業(yè)就有極大概率遭受重創(chuàng)，陷入“停滯”，危機過后，市場復(fù)蘇強反彈。結(jié)論4：國家層面。大國博弈加速關(guān)鍵性核心產(chǎn)業(yè)的競爭，在政策支撐下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升至國家戰(zhàn)略層面，進而獲得更多的資源傾斜——產(chǎn)業(yè)政策、稅收政策、金融政策等，因而從政策層面也可以觀察到未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向和發(fā)展趨勢。在此，我們也可以基于上述規(guī)律來觀察一下中國半導(dǎo)體這十年。1）2013年-2016年 ：“市場需求+政策引導(dǎo)”，大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)順勢崛起2013年，中國半導(dǎo)體進口超過石油進口額，此后幾年，在政策、市場、技術(shù)的驅(qū)動下，呈現(xiàn)高增長趨勢。其中，除了2010-2015年間智能手機和5G通信的大規(guī)模商業(yè)化所帶來的移動互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟拉動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展外，還有兩大戰(zhàn)略/政策支撐了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速崛起：一是2014年6月《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》正式發(fā)布?！毒V要》的出臺意味著政府下定決心推動集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)自主可控；二是2015年中國發(fā)布《中國制造2025》、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導(dǎo)意見以及“國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”相繼組織實施，為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了長期發(fā)展方向。2）2016年-至今：經(jīng)濟增長放緩，“科技競爭”+“保護主義”白熱化2016年3月7日，美國商務(wù)部網(wǎng)站公布，中國電信設(shè)備供應(yīng)商“中興通信”因涉嫌違反美國對伊朗的出口管制法律，因此將其列入了“實體清單”，并執(zhí)行限制出口措施。此后，密集的科技管控政策向中國襲來：技術(shù)出口管制、投資審查限制、人才交流限制、實體名單......以上種種措施起到了兩個方面的作用，一是加速了科技保護和島鏈化經(jīng)濟，二是更加堅定了中國走自主創(chuàng)新的決心，于是，中國再次發(fā)揮制度優(yōu)勢：2019年，大基金二期成立，在大基金的引導(dǎo)帶動下，國內(nèi)集成電路行業(yè)投融資環(huán)境明顯改善。同年1月，中央深改委審議通過了《在上海證券交易所設(shè)立科創(chuàng)板并試點注冊制總體實施方案》、《關(guān)于在上海證券交易所設(shè)立科創(chuàng)板并試點注冊制的實施意見》，科創(chuàng)板正式提上日程，并于2019年7月22日開市。2020年以來，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進入調(diào)整周期：一方面，疫情催動了暫時性的消費電子的爆發(fā)，但同時也加速了經(jīng)濟下行，因而在疫情結(jié)束后，消費需求加速減弱，消費電子產(chǎn)業(yè)也進入了新的一輪主動去庫存周期；另一方面，疫情反復(fù)引發(fā)了2022年的“供應(yīng)鏈危機”，導(dǎo)致工業(yè)級、車規(guī)級半導(dǎo)體供不應(yīng)求，進一步遏制了汽車行業(yè)和部分高端制造業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈及國內(nèi)投融資情況半導(dǎo)體可分為集成電路（IC）、光電子器件、分立器件、和傳感器，占比分別為84.22%、7.41%、5.10%、3.26%（2021年）。
邏輯電路和存儲器的市場占比仍占據(jù)IC市場一半以上的份額，仍將是未來的主流產(chǎn)品。例如，2021年集成電路銷售額4630億美元，占半導(dǎo)體銷售額（5559億美元）的83.3%。其中，邏輯電路銷售額1548億美元，占30.8%；存儲器銷售額1538 億美元，占27.7%。 據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為10458.3億元，其中，設(shè)計業(yè)銷售額為4519億元，占比為43.21%；制造業(yè)銷售額為3176.3億元，占比為30.37%；封裝測試銷售額2763億元，占比為26.42%。上游：支撐性產(chǎn)業(yè)——材料/設(shè)備材料端。半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中細分領(lǐng)域最多的環(huán)節(jié)，市值超過600億美元。其中，中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模約 119 億美元，占比全球材料市場比重約 18%。不過，由于我國缺乏專業(yè)人才、材料研究起步晚，行業(yè)進入壁壘高，因而在核心材料和技術(shù)暫時落后。例如，大陸企業(yè)在封裝基板（國產(chǎn)化率<10%）、陶瓷封裝（國產(chǎn)化率10%）、芯片粘結(jié)材料（國產(chǎn)化率<10%）方面與國際領(lǐng)先企業(yè)差距依然較大，提升國產(chǎn)化率迫在眉睫。設(shè)備端。半導(dǎo)體設(shè)備貫穿整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，尤其是在晶圓加工中，設(shè)備投入占比極大，占總設(shè)備投入的 80%左右。目前，國際前五的半導(dǎo)體設(shè)備公司銷售額占全球設(shè)備市場規(guī)模超過 70%。其中，營收超過100億美元的企業(yè)共有四家，分別為美國應(yīng)用材料（AMAT）、荷蘭阿斯麥（ASML）、美國泛林（Lam Research）以及日本東京電子（TEL）。反觀中國本土的半導(dǎo)體設(shè)備則占比較小，目前國內(nèi)大概有將近20個半導(dǎo)體前道設(shè)備公司，未來國產(chǎn)設(shè)備發(fā)展空間廣闊。設(shè)計方面。芯片設(shè)計公司主要分為三種：無晶圓廠的公司（Fabless）、集成設(shè)備制造商（IDM）和EDA/IP提供商。據(jù)IC Insights統(tǒng)計，2022年全球IC設(shè)計行業(yè)整體營收達到2154億美元。其中，美國IC設(shè)計領(lǐng)域規(guī)模最大，市場份額達63%，營收超過1300億美元；中國臺灣位列第二，市場占有率達18%，營收接近400億美元；中國大陸位列第三，市場份額約為15%。IC 設(shè)計企業(yè)屬于輕資產(chǎn)，作為產(chǎn)業(yè)龍頭主營業(yè)務(wù)貼近并引領(lǐng)市場終端需求。從公司層面來看，全球十大設(shè)計公司之中有6家美國公司，3家中國臺灣公司，只有1家中國大陸公司——韋爾半導(dǎo)體，這也反映了中國大陸的設(shè)計公司的現(xiàn)狀——數(shù)量眾多且產(chǎn)品種類繁多，企業(yè)總體規(guī)模偏小，且公司的產(chǎn)值及產(chǎn)品相對分散。制造方面。半導(dǎo)體制造行業(yè)是受研發(fā)和技術(shù)驅(qū)動的行業(yè)，對人才和技術(shù)極為看重。同時，半導(dǎo)體制造廠商需要持續(xù)不斷投入工藝制程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的研發(fā)，且半導(dǎo)體制造企業(yè)是重資產(chǎn)企業(yè)，需要資本的大力支持。封（裝）測（試）是半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)鏈的最后一個環(huán)節(jié)。2004 年至今，我國半導(dǎo)體封測行業(yè)一直保持高速發(fā)展，年復(fù)合增長率為 15.8%，規(guī)模和技術(shù)上已經(jīng)不落后于世界大廠。而從技術(shù)趨勢來看，隨著電子產(chǎn)品進一步朝向小型化與多功能的發(fā)展，芯片尺寸越來越小，輸出、入腳數(shù)大幅增加，為了“延續(xù)摩爾定律”，3D封裝、硅穿孔（TSV）、扇形封裝(FO WLP/PLP)、微間距焊線技術(shù)，以及系統(tǒng)封裝(SiP）等技術(shù)相繼受到關(guān)注。簡言之，半導(dǎo)體中游產(chǎn)業(yè)鏈三個環(huán)節(jié)中，設(shè)計對技術(shù)積累與人才要求最高；制造對資本投入要求高；封裝產(chǎn)業(yè)對對人工成本最為敏感。因此，設(shè)計和制造的附加值最高，封測的利潤附加值最低。近3年中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投融資情況一級市場方面。縱觀2019-2022年，中國半導(dǎo)體投融資數(shù)量和投融資規(guī)模均處于持續(xù)增長之中，尤其是2020-2021年，數(shù)量和規(guī)模劇增（數(shù)量增長185%，規(guī)模244%）。不過，自2021 年底以來，全球經(jīng)濟情況惡化，通脹不斷走高，下游需求開始萎靡，全球半導(dǎo)體廠商庫存開始升高，全球半導(dǎo)體行業(yè)走入新一輪下行周期。據(jù)集微網(wǎng)統(tǒng)計，2022年“芯融資”融資事件超680起，規(guī)模超1170億元，相比2021年超1100億元的融資規(guī)模增速明顯放緩，但整體熱度仍在。從產(chǎn)業(yè)鏈分布來看，一級市場投資重心轉(zhuǎn)向大市場、大賽道和可預(yù)期商業(yè)落地的項目，設(shè)備/材料、CPU/GPU、汽車芯片等領(lǐng)域收獲多個10億級融資，以往備受追捧的芯片設(shè)計環(huán)節(jié)則意外“遇冷”，大項目扎堆的景象不再。如粵芯半導(dǎo)體和先導(dǎo)薄膜均以45億元的融資規(guī)模并列2022年半導(dǎo)體一級市場投融資TOP榜榜首。而從輪次來看，A輪占比38%，B輪占比17%，市場越發(fā)偏向早期投資。二級市場方面。2022年成為半導(dǎo)體二級市場投資豐年，眾多半導(dǎo)體企業(yè)開啟IPO。其中，A股科創(chuàng)板迎來了124家公司，半導(dǎo)體企業(yè)就有40家。從市值看，市值超100億的有廣立微、有研硅、思特威、東微半導(dǎo)、唯捷創(chuàng)芯等26家企業(yè)，占比超50%；市值超300億的有海光、華大九天、天岳、龍芯、納芯微等5家公司。投資機構(gòu)動向來看。對比幾家專業(yè)半導(dǎo)體投資機構(gòu)（依據(jù)集微網(wǎng)TOP20隨機選?。┑墓_數(shù)據(jù)可以看到，相較于2021年，2022年半導(dǎo)體投融資市場，EDA/IP兩大領(lǐng)域的投資力度較大，芯片設(shè)計公司無論是投資金額還是投資數(shù)量上，都是資本青睞的對象。究其原因在于在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片設(shè)計公司投入成本較小，回報周期較短，而且市場空間大，在行業(yè)高速發(fā)展期天然的受資本歡迎。另一方面，半導(dǎo)體設(shè)備的關(guān)注度也在上。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與投資思考短期：下半年調(diào)整結(jié)束，或?qū)⒂瓉韽?fù)蘇2022年，行業(yè)發(fā)展進入調(diào)整期。由于通貨膨脹、地緣政治和經(jīng)濟下滑等因素，全球下游應(yīng)用市場增長乏力，尤其是受消費電子產(chǎn)品需求下滑，致消費級應(yīng)用芯片的庫存較高，各大廠商進入主動降庫存階段。同時，下游去庫存也帶動了中游制造企業(yè)進行減產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，2022年第三季度全球半導(dǎo)體平均月數(shù)上升到4.16個月，國內(nèi)廠商的平均庫存月數(shù)上升到8.62個月，均超過常見的4個月庫存水位線。基于此，WSTS 預(yù)測，2023 年半導(dǎo)體市場規(guī)模將同比減少4.1％，降至5566億美元。預(yù)計以中國為中心的亞太地區(qū)作為全球最大半導(dǎo)體市場，將出現(xiàn)7.5％的負增長。不過，系統(tǒng)性的去庫存周期阻擋不了個別領(lǐng)域的需求熱情，汽車半導(dǎo)體依然是備受關(guān)注的業(yè)務(wù)板塊。2023年，汽車芯片大概率仍將缺貨漲價，車用 MCU市場將面臨需求擴大局面。同時，伴隨著人工智能的異軍突起，GPU和光模塊逐漸被市場關(guān)注。同時，考慮到數(shù)據(jù)中心的需求，存儲器有望在2023年下半年恢復(fù)。中期：AI、AR、AD等產(chǎn)業(yè)需求廣大盡管當前宏觀經(jīng)濟局勢不夠樂觀，但從科技史或經(jīng)濟史的角度來看，具備基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性的產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了周期波動后，仍會進入一個新的繁榮期。因此，未來幾年隨著5G/6G通信、人工智能、智能穿戴設(shè)備和自動駕駛汽車等各類新興領(lǐng)域的發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體上仍將保持穩(wěn)定增長。信息領(lǐng)域。人工智能、云計算和5G/6G通信。隨著以GPT為代表的AI大模型的發(fā)展，新一輪人工智能浪潮再度來臨，大模型的工作原理是在大規(guī)模無標注數(shù)據(jù)上進行訓(xùn)練，學(xué)習(xí)出一種特征和規(guī)則，然后做出一系列“決策”，因此，就其本質(zhì)而言仍屬于“大力出奇跡”（“大算力+強算法”）的結(jié)果，而這就需要大量的AI算力芯片。另一方面，近年來，國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)廠商為了滿足日益增長的云業(yè)務(wù)以及隨之產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)存儲、運算等需求，都加大了對數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器以及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的投資。能源領(lǐng)域。縱觀歷史，每一次的能源革命，都為人類帶來了翻天覆地的變化，可以說從文明到生命，每一個驚人的變化后面都有對能源的使用。以光伏技術(shù)為例，光伏逆變器需要能經(jīng)受更高的工作電壓、更大的工作電流、更高的功率密度以及更高的工作溫度的材料，碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體器件性能優(yōu)異，適配光伏逆變器。空間領(lǐng)域。伴隨著人工智能和新能源車的發(fā)展，新能源汽車正在向著智能化和綠色化的方向演進，為此，低耗能、高能量密度的電池，AI芯片，中高壓（SiC）功率器件均將受到拉升。 例如，SiC 在中高端車上應(yīng)用是大勢所趨，多家國際碳化硅大廠公布接到碳化硅大單，英飛凌宣布獲得 222 億元碳化硅設(shè)計定點。生命領(lǐng)域。盡管全球已經(jīng)走出疫情的陰霾，但疫情帶來的“疤痕效應(yīng)”是實實在在的，隨著人們更加關(guān)注自身健康（心電、血氧、睡眠）的需求，將催生更加輕便、智能的可穿戴設(shè)備的發(fā)展，進而拉動如傳感器、智能芯片的發(fā)展。自 1965 年摩爾提出摩爾定律至今，在歷經(jīng)了60年的行業(yè)洗禮后，摩爾定律逐漸式微——晶體管尺寸越來越小時，“量子隧穿”效應(yīng)顯現(xiàn)，因而半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受到了物理學(xué)的限制，“后摩爾時代”隨之到來。在“后摩爾時代”，要想在芯片上繼續(xù)進步，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的選擇方向無非是兩種：一是繼續(xù)延續(xù)摩爾定律，如研發(fā)新的材料和采用新的設(shè)計/封裝工藝；二是“另辟蹊徑”，超越摩爾定律尋找新的技術(shù)，如光子技術(shù)、量子技術(shù)等。首先，先進制程仍是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)趨勢的重點之一。技術(shù)端來看，先進制程可以大幅提升芯片性能，且屬于稀缺資源，一旦先行研發(fā)成功將獲得溢價和先發(fā)優(yōu)勢。當前，圍繞先進制程的大戰(zhàn)正愈演愈烈。市場端來看，未來將由5G和AI奏響市場主旋律，這也要求芯片制程的提高——從14nm走向5nm（3nm、2nm）。不過，由于制程發(fā)展面臨成本和物理瓶頸，大概率不會是將來發(fā)展的重中之重。其次，半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)底層基礎(chǔ)，第三/四代半導(dǎo)體(碳化硅、氧化鎵等)在高速、高頻、大功率等應(yīng)用場景相較于硅基半導(dǎo)體具有顯著優(yōu)勢。此外，新型器件中碳基器件(石墨烯、碳納米管等)、柔性器件等也極有可能獲得長足的發(fā)展。最后，除了注重半導(dǎo)體制程和材料設(shè)備外，后摩爾時代也需要加強對前沿技術(shù)的投入。首先，是新型存儲/存算一體。當前主流的存儲器技術(shù)中，DRAM雖然速度快，但功耗大、容量低、成本高，且斷電無法保存數(shù)據(jù)，使用場景受限；NAND Flash讀寫速度低，存儲密度明顯受限于工藝制程。因此，為了突破DRAM、NAND Flash等傳統(tǒng)存儲器的局限，使存儲單元提升算力，消除不必要的數(shù)據(jù)搬移延遲和功耗并降低成本，新型存儲器技術(shù)逐漸進入大眾視野。新型存儲技術(shù)可主要分為相變存儲器(PCM)、磁變存儲器（MRAM）、阻變存儲器（ReRAM）以及鐵電存儲器（FRAM）。以億鑄科技推出基于ReRAM研發(fā)的“全數(shù)字存算一體”技術(shù)為例。通過阻值器件的存儲記憶特性，利用基礎(chǔ)物理定律和原理完成海量的AI計算；通過存算一體的架構(gòu)，可以節(jié)省把數(shù)據(jù)從內(nèi)存單元逐層搬遷到計算單元的環(huán)節(jié)，從而得以節(jié)省因為數(shù)據(jù)搬遷而產(chǎn)生的大量衍生成本，這此類方式也符合國家對于碳中和、碳達峰的技術(shù)發(fā)展路線，改變了傳統(tǒng)AI運算數(shù)據(jù)量需要帶來巨大能耗的現(xiàn)狀。再看磁變存儲器(MRAM)領(lǐng)域，中科創(chuàng)星投資的致真存儲深耕自旋存儲芯片領(lǐng)域近十年，目前團隊自主研發(fā)完成的國內(nèi)首個先進制程下具備高隧穿磁阻效應(yīng)的磁隧道結(jié)的MRAM核心器件，能夠滿足工業(yè)類、消費類、人工智能、高可靠芯片領(lǐng)域、以及車規(guī)電子等場景下的存儲芯片應(yīng)用需求。再者，是先進封裝，典型如chiplet。Chiplet又稱“小芯片”或“芯粒”，它是一種功能電路塊，就是將一個功能豐富且面積較大的芯片裸片拆分成多個芯粒，并將這些具有特定功能的芯粒通過先進封裝的形式組合在一起，最終形成一個系統(tǒng)芯片。與傳統(tǒng)的SoC方案相比，Chiplet模式具有設(shè)計靈活性、成本低、上市周期短三方面優(yōu)勢。例如，奇異摩爾是國內(nèi)首批專注于2.5D及3DIC Chiplet產(chǎn)品及設(shè)計服務(wù)的公司，基于面向下一代計算體系架構(gòu)，提供全球領(lǐng)先的2.5D及3DIC Chiplet異構(gòu)集成通用產(chǎn)品和全鏈路服務(wù)，其中包含高性能通用底座base die、高速接口芯粒IO Die、Chiplet軟件設(shè)計平臺等產(chǎn)品，涵蓋高算力芯片客戶所需的高速通信接口、分布式近存、高效電源網(wǎng)絡(luò)等功能在內(nèi)，主要應(yīng)用于下一代數(shù)據(jù)中心、自動駕駛、元宇宙等快速增長市場。再比如，原粒半導(dǎo)體提供的高能效、低成本的通用AI Chiplet組件與工具鏈，允許客戶根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求靈活、快速配置出不同規(guī)格AI芯片，支持多芯片互聯(lián)拓展算力以滿足超大規(guī)模多模態(tài)模型的推理及邊緣端訓(xùn)練微調(diào)需求，為多模態(tài)大模型部署提供了靈活的算力支持。總之，通過Chiplet方案，我國不僅可以彌補先進制程技術(shù)落后的短板，還將為國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尋找到“彎道超車”的新機遇。光子計算，是指使用激光或二極管產(chǎn)生的光子進行計算，在此過程中，數(shù)據(jù)通常被表示為激光束的振幅或相位的變化，其突出優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：超低延遲：采用光作為傳輸信息媒質(zhì)的新型計算技術(shù)，光子為玻色子，具有超低延遲和抗電磁干擾等特性。高通量：光具有天然的并行處理能力以及成熟的波分復(fù)用技術(shù)，從而使數(shù)據(jù)處理能力和容量及帶寬大幅度提升，單通道數(shù)據(jù)傳輸>1TB/s。高能效比：無電熱效應(yīng)，光計算功耗低至0.01pJ運算，功耗是同算力電子芯片的1/100。換言之，相同功耗下，光子器件比電子器件快數(shù)百倍。模擬光計算最典型的一個例子就是傅立葉運算，在圖像處理等領(lǐng)域需要運用傅立葉變換相關(guān)的計算，如卷積計算。對模擬光計算而言，基于光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的矩陣運算是中短期可實現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路徑，切實解決AI算力需求與摩爾定律失效之間的矛盾。數(shù)字光計算是利用光和光學(xué)器件組合形成經(jīng)典的邏輯門，構(gòu)建類似傳統(tǒng)數(shù)字電子計算原理的計算系統(tǒng)，通過復(fù)雜的邏輯門組合操作實現(xiàn)計算。以曦智科技于2021年發(fā)布的光計算處理器PACE（Photonic Arithmetic Computing Engine，光計算引擎）為例。該系統(tǒng)在物理層面主要包括光芯片和電芯片，兩塊芯片由3D倒裝堆疊的方式封裝在一起；在功能層面主要包括信號輸入、信號處理和信號輸出三大部分。這種芯片可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，能做人工智能或大數(shù)據(jù)相關(guān)的機器學(xué)習(xí)運算，應(yīng)用場景包括自動駕駛、互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、金融等各個方面。另一項前沿計算便是量子計算，即將量子力學(xué)、線性代數(shù)和計算機理論結(jié)合，利用量子疊加、量子糾纏等特性進行計算，在傳統(tǒng)計算無法解決的問題上實現(xiàn)突破。據(jù) IDC 估計，預(yù)計到2027年僅量子計算即可達到164億美元量子，醫(yī)藥、能源、化學(xué)、交通、銀行和金融行業(yè)或可在十幾年內(nèi)采用量子計算。我們認為，未來中美科技競爭將更趨激烈，科技管制等極端情況不可不重視，尤其是面向先進計算和半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，中國大陸可能遭受全面限制。在此背景下，我國需要加速提升半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主、安全、可控能力，這也意味著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要從基礎(chǔ)研究到材料設(shè)備，再到前沿科技都需要強鏈補鏈。根據(jù)我們對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史的歸納來看，一方面，未來萬億產(chǎn)業(yè)的支撐政策仍將會持續(xù)出臺，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和前沿方向的創(chuàng)業(yè)仍值得期待；另一方面，市場需求仍未飽和，“疤痕效應(yīng)”緩慢愈合之后，未來本土半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)將能承接更多本土需求，實現(xiàn)份額提升。作為硬科技理念的提出者和硬科技投資的實踐者，中科創(chuàng)星始終相信硬科技改變世界。成立至今，中科創(chuàng)星已在半導(dǎo)體領(lǐng)域投資超過150家硬科技企業(yè)，涵蓋半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體設(shè)備、芯片設(shè)計、先進封裝、功率器件、光學(xué)器件等諸多領(lǐng)域。未來，伴隨著硬科技冠軍企業(yè)的茁壯成長，中國科技產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)必將愈發(fā)強大。參考資料：1.2023半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究報告.中科創(chuàng)星行研部2.瞭望｜光子芯片，能否讓中國“換道超車”？.米磊3.《芯片改變世界》.機械工業(yè)出版社.錢綱常
4.半導(dǎo)體行業(yè)研究.國金證券5.2023年全球半導(dǎo)體市場.WSTS6.2022年“芯融資”全景圖：事件超680起，規(guī)模超1170億元.愛集微 (*以下僅為部分被投企業(yè))拜安傳感｜本源量子｜博萃循環(huán)｜博動醫(yī)學(xué)博雅新材｜傳世生物｜大衡天成｜大禹智芯恩力動力｜復(fù)享光學(xué)｜國科天迅｜驥翀氫能馭勢科技｜聚時科技｜鯤游光電｜雷神智能立德紅外｜魯汶儀器｜奇芯光電｜天科合達瑞萊智慧｜瑞識科技｜賽富樂斯｜賽思電子深信生物｜時識科技｜四象科技｜唐晶量子天擎航天｜微納星空｜無雙醫(yī)療｜曦智科技長光衛(wèi)星｜盟維科技｜中儲國能｜ 芯長征 中科凡語｜中科海鈉｜中科航星｜中科慧遠中科天塔｜中科微光｜中科微精｜中科微至中科聞歌｜中科物棲｜中科宇航｜中科馭數(shù)卓翼智能｜金藏膜｜科凱生命科學(xué)｜夢之墨矽典微｜光舟半導(dǎo)體｜果栗自動化｜中科富海彗晶新材料｜睿芯微電子｜瑤芯微電子芯翼信息｜橙科微電子｜源杰半導(dǎo)體
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