关于国产半导体（设备、芯片、光刻机、蚀刻机、封装、材料等）

2021全球半导体设备市场规模创1026亿美元新高，大陆需求全球占比第一（28.9%）；但同时我国的芯片自给率低，国产替代仍有很大的空间。为了不被欧美“卡脖子”，国内政策和资金齐力支持，举国攻坚半导体尖端技术，国内半导体产业迎来黄金发展期。

半导体产业链由上至下主要经历从设计、制造、到封测三大环节，而这个过程中又需要半导体设备及材料两大关键支撑

• 设计：根据需求来设计和模拟芯片，再将设计版图移交给中游制造商。该环节轻资产且高毛利，但对人才和技术要求最高，是国内最受掣肘的环节，但也最具投资价值。
• 制造：根据设计版图，制造厂商会在硅片基板上制作出所设计的集成电路。此环节工艺复杂苛刻，因此资产重，对设备要求高，大陆的目前制程落后了3代。
• 封测：制造完成后需要经过切割、封装、测试等步骤，组装成最终成品。这个环节门槛低、毛利低、国产化程度最高，订单量严重依赖上游需求。
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• 芯片出厂后，被广泛应用至汽车、通信等领域，大大提升了人们日常生活的便利性。接下来将分三个环节来看半导体的细分领域的重点企业。

部分核心标的和国产化率数据：

一、半导体设计

从半导体终端产品的用途来看，分为四大类，其中集成电路占绝大部分（下图），分立器件还包含了IGBT和MOSFET。

集成电路

EDA软件：电子设计自动化

随着技术快速迭代，易错的人工设计早早被抛弃，取而代之的是电子设计自动化，即EDA软件。EDA是芯片最核心的技术，被称为“芯片之母”。目前垄断世界市场份额的三大巨头为Synopsys、Cadence和西门子EDA，大陆只有华大九天、概论电子、广立微等十余家EDA公司，占全球市场份额2%左右，2018年才仅0.8%，实现点对面的突破。下游终端的高景气以及我国半导体其他环节的发展为本土EDA企业崛起提供了土壤。

• 华大九天：与概伦电子、广立微均为EDA上市新股，借助资本力量加速发展，潜力巨大。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（下图）。华大九天致力于提供模拟电路设计全流程EDA工具系统，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。
• 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。
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存储芯片

存储器是全球半导体市场中占比最大的板块，技术发展较为成熟，其中最核心的存储芯片具有产品同质化、市场高度集中的特点。存储芯片的全球龙头是韩国三星，国内龙头为兆易创新，其NOR FLASH闪存芯片已成为全球第三；北京君正通过收购了北京矽成，成为新能源车发展下国内稀缺的汽车存储芯片龙头，全球第二；国科微是为数不多的全国产固态存储芯片厂商。

主要标的：兆易创新、北京君正、国科微、紫光国微、深科技、澜起科技

CPU - 中央处理器

CPU是电子设备控制与运算的核心，负责解释指令、处理数据。英特尔是全球CPU绝对龙头，占据了超80%的份额，其次是AMD。国内也有6大CPU厂商，分别是华为鲲鹏、海光（中科曙光）、兆芯、龙芯、飞腾（中国长城）、申威（军用CPU）。但大多使用的是日本ARM的指令集，并且基本上在海外生产，拥有较强自主性的厂商均未上市。目前国产CPU总体情况依然是重度依赖欧美，亟待突破。

主要标的：中科曙光、澜起科技、中国长城

GPU - 图形处理器

图像处理芯片，配合CPU分担运算工作，大多CPU自带CPU集成，因此也由INTEL，Nvidia，ADM等垄断。

景嘉微：国产GPU唯一龙头，国内唯一自主研发GPU并用于商用的企业，被称为中国版英伟达。广泛应用于军工行业，未来将打开民用市场空间。

MCU - 微控制器

是把CPU的频率与规格做适当缩减的单片机，过去名声不显，直到2020年才出现了变数。因为MCU是汽车电子控制单元（ECU）的重要组成部分，也被称之为汽车的“大脑”，被广泛用于汽车之中，每辆传统汽车平均用到70颗以上MCU，智能汽车则超300颗。2021年出现的“芯片荒”，主要就是车用MCU，因毛利率相对较低，且技术要求严格，产能易受到消费电子需求挤压。

兆易创新（MCU龙头）、中颖电子、北京君正

FPGA - 半定制专用集成电路

一种特殊的逻辑芯片,可以每隔几秒就改变芯片上的运行硬件设计，而像CPU、ASIC等芯片则在出厂的时候就已经固化，无法进行改变。因此FPGA非常灵活，具有现场可编程性，适用于人工智能驾驶等运算越来越复杂的应用场景。国际市场处于双寡头龙头，国产FPGA龙头复旦微电、安路科技已先后登录资本市场，紫光国微覆盖了高、中、低端市场应用需求，可以重点关注未来发展。

复旦微电：公司从2004年就开始进行FPGA的研发，陆续推出百万门级和千万门级 FPGA。复旦微是国内最早推出亿门级产品的厂商，填补了国产高端 FPGA的空白，目前公司基于28nm工艺制程的FPGA产品已多达数十款。

其他相关标的：安路科技、紫光国微、华润微

触控与指纹识别芯片

顾名思义，广泛应用于手机的指纹识别。龙头汇顶科技，但随着人脸识别的应用，以及消费电子市场日渐饱和，昔日的十倍大牛股已成昨日黄花。

射频前端芯片

是5G通信升级的“核芯”，芯片架构包括接收通道和发射通道两大部分，由滤波器、低噪声放大器、功率放大器、射频开关等核心元器件构成。随着华为5G的商用，国内海思、MTK（台）、紫光展锐等厂商有望挤进第一梯队，实现国产替代。不过5G不是近期热点，前两年的过度炒作使得射频芯片陆续量产也未能提振股价。

相关标的：卓胜微、韦尔股份、信维通信、麦捷科技

模拟芯片

模拟芯片有别于前面8种数字芯片。模拟芯片使用周期较长，工艺制程要求低，价格相对便宜；而数字芯片生命周期1-2年，平均成本高。因为全球产品众多，德州仪器、亚德诺等五家形成稳定的寡头垄断，目前仅有少数国内厂商拥有成熟自主模拟IC制造工艺。

相关标的：圣邦股份（龙头）、思瑞浦（高性能模拟芯片）、韦尔股份、卓胜微、华润微、闻泰科技等

其他芯片：SOC芯片：晶晨股份、瑞芯微、全志科技；安防芯片：龙头富瀚微；安全芯片：国民技术

光电子器件

• 利用半导体材料光电转换的效应特性，制成了发光二极管（LED）、miniLED。中国福建是全球主要的LED芯片产地。

相关标的：三安光电（龙头）、光迅科技、华灿光电、南大光电等

分立器件（功率半导体）

• 分为功率器件与小信号器件（占比小不讨论），功率器件又以二极管、IGBT和MOSFET为主（79%，上图）。国产渗透率IGBT

相关标的：斯达半导、新洁能、士兰微、华润微、捷捷微电、扬杰科技、晶丰明源、闻泰科技。

传感器

• 传感器是数据的采集入口，相当于物联网、智能驾驶等的“耳朵”。种类众多，主流为CMOS传感器和MEMS传感器

韦尔股份：CMOS图像传感器龙头，全球前三，通过收购影像传感器设计公司豪威和思比科成功转型。格科微同属CMOS上市公司。

纳芯微（MEMS）：产品已作为新能源汽车、工业自动化等应用的关键芯片，成功进入多个行业一线客户的供应体系并实现大规模量产。

半导体制造

• 分为硅片和晶圆加工两部分。制造工序复杂繁琐，需要使用到大量的材料及设备。材料中，硅片（晶圆）价值占比最高，其次为特种气体，再到光掩模、光刻胶等。晶圆加工中有七大步骤，需要7种设备，而半导体设备的技术壁垒高，研发难度大、周期长。因此要实现我国半导体产业链的自主可控，材料与设备都至关重要。

制造材料

1、硅片

硅片占比最大，约33%。但是技术壁垒高，国产率极低，极度依赖进口，日美占据了绝大部分市场份额。

沪硅产业：国内大硅片龙头，实现零的突破，但是产量低，近两季度才刚实现盈利。

TCL中环：半导体硅片规模大，但是占公司经营比重太低7%，企业本身很优秀；

立昂微：相比前两家，不仅盈利水平高，且半导体硅片收入过半，综合来看最优。

2、电子特种气体

电子特气几乎每个环节都要用到，且很大程度上决定最终产品性能的好坏，对气体质量要求高；同时所需气体的种类超 50种，因此被称为半导体制造的“血液”。乌克兰是全球半导体特种气体主要供应地，俄乌冲突或对半导体特种气体供应带来一定的影响。目前国产替代速度比较快。电子特气平均毛利率能达到近 50%，国内企业电子特气毛利率相对较低，约为30%-40%，相较国际巨头有一定差距，未来成长空间广阔。

华特气体：公司研发出的20种进口替代产品已实现规模化生产，也通过了ASML的产品认证，为一线厂商供货。

南大光电：自主研发的两种气体技术壁垒最高，打破了国外技术封锁和垄断。同时MO源产品作为核心原材料已成功实现了国产替代，成为全球主要生产商；还生产光刻胶。

3、光刻胶

光刻机映射到硅片表面时，需要涂上一层特殊的物质，这个物质就是“光刻胶”。日美垄断超95%，技术壁垒高，价值含量高。

晶瑞电材：国内光刻胶领域的先驱

彤程新材：在光刻胶技术布局、产能布局等方面占有优势

相关标的：雅克科技、容大感光、华懋科技、南大光电、飞凯材料

4、CMP抛光材料

CMP抛光材料国产化程度最高，部分产品技术标准已到达世界一流水平，本土公司已实现批量供货。主要材料是抛光液和抛光垫用于化学腐蚀和机械摩擦，在集成电路堆叠过程中需要不同的抛光材料，越精细堆叠的越多，因此抛光材料仍有发展空间。

安集科技：抛光液国内龙头，国内市占22%；鼎龙股份：抛光垫国内龙头，市占低，仍在放量。

5、溅射靶材

是制作薄膜的主要材料。高速荷能粒子轰击下，可通过不同的离子光束和靶材相互作用得到不同的膜系，以实现导电和阻挡的功能。超高纯金属提纯技术是核心壁垒，我国企业已在纯化研究上取得一定突破，是芯片产业链上为数不多的能够国产化的行业之一。

江丰电子：高端靶材龙头，打破美国、日本跨国公司的垄断格局，并进军设备零部件。近年收入规模维持稳健增长态势，2017-2021年营业收入由5.5亿元增至16亿元，年均复合增速 30%。

其他标的：阿石创、隆华科技、有研新材

6、高纯湿电子化学品

一种化学试剂，用于芯片的清洗、蚀刻等。难点在于纯度与杂质含量，具有极高的技术要求。目前我国湿电子化学品主要标的有晶瑞股份，江化微和上海新阳。

江化微：主营业务为超净高纯试剂、光刻胶配套试剂等湿电子化学品的研发、生产和销售。公司IPO募投项目部分产品达到G4等级。

制造设备：

晶圆制造设备根据制程可以主要分为7大类（上图），其中光刻机，刻蚀机，薄膜沉积设备为核心设备，分别占晶圆制造设备投资的30%，25%，25%。同时市场高度集中于少数欧美日本巨头企业手上。国产设备自给率较低，技术仍处于追赶状态。

1、光刻机：荷兰ASML几乎垄断了高端领域的光刻机，新出的EUV光刻机可用于试产7nm制程，价格高达1亿美元。光刻机价值量占晶圆制造设备中的30%，上海微电子有望0的突破，光刻过程中的涂胶显影机国产龙头为芯源微。

2、刻蚀机：刻蚀由海外龙头主导，国内公司保持快速增长。2021年国内的刻蚀龙头企业业务都取得较高收入增长，并在规模体量逐步接近全球前五大厂商。

北方华创：国内半导体装备龙头。ICP刻蚀机领域国内领先，金属刻蚀 8英寸打破国外垄断。同时也是氧化/扩散炉龙头，PVD龙头，覆盖的芯片制造环节广泛。

中微公司：刻蚀产品线逐步成熟，从CCP向ICP快速开拓。

3、薄膜沉积

采用物理或化学方法使物质附着于衬底材料表面的过程，PVD和CVD是主要的薄膜设备。

国产PVD龙头是北方华创，中微公司的MOCVD设备份额全球前三，拓荆科技则引领PECVD国产化，公司半导体薄膜沉积设备技术指标已达到国际厂商设备水准。三家企业共同受益国产化率提升。

4、离子注入：是非常庞大的设备，代表企业万业企业

5、抛光设备：大多未上市，略

6、检测设备：在晶圆完成后进行封装前，通过探针台和测试机的配合使用，对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试。

相关标的：精测电子、华峰测控、长川科技

7、清洗设备：去除晶圆片表面杂质，各制程前后均需使用，清洁步骤占半导体工艺所有处理步骤 1/3。

盛美上海：国内半导体清洗设备龙头，已在半导体专用设备多个细分领域实现突破，

至纯科技：提供湿法槽式清洗设备及湿法单片式清洗设备，是国内高纯工艺系统领域的龙头。

设备零部件

半导体设备厂商和晶圆厂的上游，厂商会采购一些集成度较低的零部件，以及设备模组和系统。全球零部件供应出现了瓶颈，江丰电子、万业企业等国内半导体厂商积极导入国产化零部件。

富创精密：国内半导体设备精密零部件的领军企业，已进入多家全球半导体设备龙头厂商供应链体系。

新莱应材：以高纯不锈钢为母材的高洁净应用材料，主营产品为真空腔体、管道、法兰等。

• 晶圆厂：中芯国际；
• 单晶硅设备：晶盛机电

半导体封测

• 晶圆制造完成后，需要经过切割、焊线、封装、测试等步骤，组装成最终的芯片成品。封测是我国半导体行业起步较早、国际地位和市场份额最强的环节，也是毛利率最低的，平均在20%左右，极度依赖上游设计与制造的出品需求。
• 中国大陆三大封测龙头长电科技、通富微电、华天科技分别排名全球第三、五、六名，共占前十大封测厂总营收的26%，营收增长率迅猛。而全球最大的封测公司是位于中国台湾的日月光半导体，独占市场份额27%。除了封测厂，还有一些封测材料和设备厂商。

1、封测材料：

康强电子：国内半导体封装材料龙头。

2、封测设备：

华峰测控：测试机设备龙头，已可实现国产替代。毛利80%净利45%，在电子行业十分少见。

长川科技：国产半导体测试设备综合龙头，国内为数不多的可以自主研发、生产集成电路测试设备的企业。

3、封测厂：长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技、大港 股份 、深科技等

关于六大国产CPU厂商（龙芯中科、天津飞腾、华为鲲鹏、上海兆芯)