单片机市场研究报告

看点：从半导体的功能分类全面介绍全球半导体基本发展现状。最近几年， 半导体产业风起云涌。 一方面， 中国半导体异军突起， 另一方面， 全球产业面临超级周期，加上人工智能等新兴应用的崛起，中美科技摩擦频发，全球半导体现状如何？全球半导体的机会又将如何？本期的智能内参，我们推荐来自国信证券的报告， 从半导体的功能分类全面介绍全球半导体基本发展现状。 半导体的前世今生1、半导体历史沿革芯片是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。自从 1958 年德州仪器发明出世界上第一块集成电路以来，集成电路迅猛发展，历史上大致从西从东形成转移。 从上世纪 50 年代发展至今，集成电路大体经历了三次产业变迁， 分别是： 在美国发明起源——在日本加速发展——在韩国台湾分化发展。▲全球半导体产业三次变迁历程纵贯全球半导体产业发展的时间轴，可以划分出七大时间节点： 20 世纪 40-50 年代晶体管时代及 IC的诞生； 60 年代集成电路制造进入量产阶段， IC 进入了商用阶段； 70 年代个人计算机出现，大规模集成电路进入民用领域； 80 年代 PC 普及， 整个行业基本都在围绕 PC 发展； 90 年代 PC 进入成熟阶段； 21 世纪前 10 年互联网大范围推广， 网络泡沫和移动通讯时代来临， 消费电子取代 PC 成为半导体产业新驱动因素； 2010 年至今大数据时代到来，半导体产业经历了增速放缓逐步进入成熟。▲ 全球半导体产业发展历程2、半导体的产业链全景半导体是许多工业整机设备的核心， 普遍应用于计算机、 消费类电子、 网络通信、 汽车电子等核心领域。 半导体主要分为四部分： 集成电路、 分立器件、 光电子器件、 微型传感器，其中集成电路按其功能可分为微处理器、逻辑 IC、存储器、模拟电路。 其中集成电路占到整个市场的 80%以上， 可按其功能分为计算类、 储存类和模拟类集成电路。把整个半导体生产流程简化了看，我们可得出下图，芯片在出厂前主要经历了设计、制造阶段、封测，最后流向终端产品领域。▲半导体生产流程半导体产业链庞大而复杂，可以分为上游支撑产业链，包括半导体设备、材料、生产环境；中游核心产业链，包括 IC 设计、 IC 制造、 IC 封装测试；下游需求产业链，覆盖汽车电子、消费电子、通信、计算机。从产业链分布的公司来看：美国、日本、欧洲、台湾公司形成对上中游核心产业全覆盖，依靠技术自主可控垄断半导体产业。▲半导体产业链全景图从全球集成电路市场看，随着 PC 应用市场萎缩， 4G 手机市场逐渐饱和，全球集成电路市场的增长步伐放缓，但 2018 年全球集成电路销售额仍保持了 15.94%的增长，达到 4779.36 亿美元。从 1999 年到2018 年，全球半导体销售额从 1494 亿美元增长至了 4779.36 亿美元，年复合增长率为 6.31%。据 Gartner 公司的数据显示，三星电子和苹果仍然是 2018 年两大半导体芯片买家，占全球市场总量的17.9%，与上一年相比下降了 1.6%。受出货量和平均销售价格增长的推动，英特尔去年的半导体营收较 2017年增长了 13.8%。此外，其他主要内存芯片厂商去年的表现也较为强劲，包括 SK 海力士和美光。计算类 IC——硬核科技的代表计算类芯片也称逻辑电路，是一种离散信号的传递和处理，以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路， 它们在计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面中被大量运用。逻辑电路可以分为标准化和非标准化两大类。纵观全球半导体，作为资金与技术高度密集行业，半导体目前形成深化的专业分工、细分领域高度集中的特点，逻辑 IC 作为半导体行业的核心，自上世纪末开始，近 20 年来持续保持增长态势， CAGR 达到8.51%， 2018 年逻辑 IC 市场规模达到新高 1093 亿美金，约占全球半导体市场总值的四分之一。 ▲1999—2018 全球逻辑 IC 销量及增速(亿美元， %)目前世界范围内主流标准化逻辑电路有四种： CPU、 GPU、 ASIC、 FPGA。由于西方国家电子信息化拥有先发优势，形成了对革命性产品的垄断，逻辑 IC 行业形成了较高市场准入门槛，四个主流领域多被欧美发达国家的电子巨头所控制。1、 CPUCPU 从 1971 年发展至今已经有四十七年的历史了，提起 CPU 不得不说 Intel 公司的发展史就是 CPU的发展简史。英特尔公司最早有三位创始人：罗伯特·诺宜斯、高登·摩尔、安迪·葛洛夫。集成电路技术的发展一直遵循摩尔定律，高登·摩尔就是摩尔定律创始人。CPU 是一块超大规模的集成电路，是计算机的运算核心和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 CPU 的结构主要包括控制单元、运算器、高速缓存器、动态随机存取存储器四个部分，分别对应控制、运算、高速数据交换存储、短暂存储四个用途。多年来，随着电子信息技术发展， CPU 在集成电路领域仍保持强大的竞争优势，源于 CPU 诸多优势，其一 CPU 是通用类计算芯片，能适应不同应用场景，包括手机、汽车、工业制造、计算机等。其二性能上稳定性好、运算能力突出、功耗适中、开发周期相对较短、成本较低。CPU 可分为桌面 CPU 和移动 CPU 两大类。桌面 CPU 行业目前形成传统霸主英特尔与后起之秀 AMD两强争霸的局面。工艺制程方面，目前 CPU 顶级的工艺制程为 14nm， 正在向 10nm 推进。 AMD 通过多年研发投入，从不同等级产品的核心数、基频、主频、缓存、工艺制程等多项技术参数上看已经不落后于 Intel， 但缺陷也是明显的， AMD 产品工作主频往往产生较高发热量，功耗过大，反映了 AMD 追求低成本工艺制作与 Intel追求极致工艺制作的较大差距。应用领域上， CPU 作为任何电子终端产品的核心部件，被大规模应用在个人 PC、平板电脑、大型服务器、商用无人机、移动设备上。移动 CPU 领域呈现一超多强的局面，美国高通公司一直在高端移动处理器市场中占据垄统治地位，至今这种优势依旧难以打破。其竞争对手主要包括美国苹果电脑、台湾联发科和韩国三星电子。2、 GPU由于 CPU 的架构中需要大量的空间去放置存储单元和控制单元，相比之下计算单元只占据了很小的一部分，所以它在大规模并行计算能力上极受限制，而更擅长于逻辑控制。但是随着人们对更大规模与更快处理速度的需求增加， CPU 无法满足，因此诞生了 GPU。GPU 是图形处理器，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器，拥有很强的浮点运算能力。它与 CPU 有明显区别：一是相比于 CPU串行计算， GPU 是并行计算，同时使用大量运算器解决计算问题的过程，有效提高计算机系统计算速度和处理能力，它的基本思想是用多个处理器来共同求解同一问题，即将被求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算。二是 GPU 的结构中没有控制器，所以 GPU 无法单独工作，必须由 CPU 进行控制调用才能工作， GPU 更适合简单大量的处理类型统一的数据。虽然 GPU 是为了图像处理而生的，但是我们通过对 GPU 微架构示意图观察，认为 GPU 在结构上并没有专门为图像服务的部件，只是对 CPU 的结构进行了优化与调整，所以 GPU 也可以称为专用 CPU。谈到 GPU，可能首先想到的是 NVIDIA，这是一颗 GPU 领域的璀璨明星， NVIDIA 成立于 1993 年，由黄仁勋等三人创办，从 1995 年开始推出自己的显卡 NV1 和 NV2，但并不成功，真正让 NVIDIA 崭露头角的是 1997 年推出的 RIVA128，这款显卡像素填充率为 100 Mpiexl/s，支持微软的 Direct 3D 标准，在能效上超越了 3Dfx 的 Voodoo 和 ATI 的 Rage Pro，加上价格低廉获得了很多整机厂的青睐，随后 NVIDIA 乘胜推出了 RIVA TNT 及 GeForce 256，彻底将 3Dfx 和 S3 这些昔日的霸主抛在身后，此时唯一能与之相争的只有 ATI 的 Radeon， ATI 的Radeon 系列与 NVIDIA 的 GeForce 系列的对抗直到 2006 年才罢场， AMD成功收购 ATI，独立 GPU 市场形成 NVIDIA 和 AMD 两大巨头的格局。从产品上来看，两家公司 GPU 特点和优势完全不同，这缘于研发思路存在差异：NVIDIA 产品特点主要有四点：一是设计思路归于高性能、低功耗；二是性能强大，经常垄断高端旗舰级市场，高端 N 卡占据优势比较明显；三是支持 PhysX、 TXAA、 FXAA 等多个技术；四是驱动程序完善。AMD 的产品特点在于：一是芯片单一性能突出，功耗普遍较大；二是主打入门级的产品，性价比高，覆盖中低端市场；三是支持 AMD Eyefinity 宽屏技术；四是挖矿性能相当突出。总之， N 卡主要有低功耗、驱动成熟、追求极致性能，产品线完善等优势， A 卡则主要是性价比相对更高，计算能力强，绘图、挖矿更有优势，画质较好，但高端产品线较少。3、ASIC近年随着以比特币为代表的虚拟货币市场的火爆， 催生了一大批生产“挖掘”虚拟货币设备的矿机厂商，相较于我们常见的 CPU、 GPU 等通用型芯片来说， ASIC 芯片的计算能力和计算效率都直接根据特定的需要进行定制，所以其可以实现体积小、功耗低、高可靠性、保密性强、计算性能高、计算效率高等优势，特别适合矿机这种对芯片算力要求高、功耗要求小的特定应用领域。缺点是 ASIC 不同于 GPU 和FPGA 的灵活性，定制化的 ASIC 一旦制造完成将不能更改设计要求高、初期成本高、开发周期长。由于挖矿属于边缘应用领域， AI 仍是 ASIC 的主要应用领域，随着人工智能时代到来，传统的神经网络算法在通用芯片(CPU 、 GPU)上效率不高，功耗比较大，因此从芯片的设计角度来说，通用型往往意味着更高的成本。为了提升效率，降低功耗， ASIC 应运而生。目前从全球范围来看，基于人工智能方向的ASIC 领域并未出现“一家独大”的局面，反而呈现出国内外电子科技巨头、科研院所和国内初创型公司互相竞争的格局，国外以 Google、 IBM、 Intel、斯坦福大学为首，国内有中星微电子、寒武纪科技、启英泰伦。4、FPGA通用处理器的摩尔定律已入暮年，而机器学习和 Web 服务的规模却在指数级增长。人们使用定制硬件来加速常见的计算任务，然而日新月异的行业又要求这些定制的硬件可被重新编程来执行新类型的计算任务。 FPGA 正是一种硬件可重构的体系结构，常年来被用作高计算领域专用芯片(ASIC)的小批量替代品。FPGA 指现场可编程门阵列，它是在 PAL、 GAL、 CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA 能部分替代 ASIC 是有原因的，一是 FPGA 并行运算，二是硬件结构可变，三是运行中可更修改。FPGA 的核心优势，主要有五个方面：可编程灵活度高、并行运算效率高、开发周期较短、稳定性好、长期维护。全球 FPGA 市场被国外四大巨头 Xilinx(赛灵思)， Altera(阿尔特拉已被英特尔收购)、 Lattice(莱迪思)、 Microsemi(美高森美)垄断。 从产品上看，赛灵思公司多年来保持 FPGA 行业霸主地位，源于产品超强的竞争力，一是赛灵思 FPGA在集成上不断突破，工艺制程一直保持领先，芯片效率高、功耗小。二是产品定位于高端市场，应用领域覆盖汽车、数据中心、消费类电子、高性能计算、医疗、有线通信等附加值高的行业。三是技术专利数量庞大，形成了抵御同业对手的天然壁垒。5、DSP除了以上四种主要标准化电路，非标准化逻辑电路也在各种应用领域被大量应用， DSP 是应用领域比较广泛的一种。区别于 FPGA 适用于系统高速取样速率、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。适合于高速采样频率下，特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。 DSP，也称数字信号处理器，适用于系统较低取样速率、低数据率、多条件操作、处理复杂的多算法任务、使用 C 语言编程、系统使用浮点。适合于较低采样速率下多条件进程、特别是复杂的多算法任务。 DSP 是由通用计算机中的 CPU 演变而来的，和工业控制计算机相比， DSP 这种单片机具有多重优势：一是系统结构简单，使用方便，实现模块化；二是可靠性高，可保持长时间无故障工作；三是处理功能强，速度快；四是控制功能强；五是环境适应能力强。DSP 凭借卓越的性能，在图形图像处理，语音处理，信号处理等通信领域起到越来越重要的作用，被广泛应用于移动通信、电机控制、汽车毫米波雷达图像处理、测量仪表等领域。目前，全球范围内上生产 DSP 的大型厂商包括德州仪器、亚德诺半导体、恩智浦半导体。▲DSP 主要公司介绍依据 DSP 主流厂商产品的特点，可以预计未来 DSP 技术将向以下几个方面继续发展与更新：一是DSP 芯核集成度越来越高，通过缩小 DSP 芯片尺寸，实现了 DSP 系统级的集成电路；二是为了面向复杂应用领域，可编程 DSP 芯片将成为未来主导；三是定点 DSP 仍占据主流，随着 DSP 定点运算器件成本的不断低，能耗越来越小的优势日渐明显，未来定点 DSP 芯片仍将是市场的主角。总体上来看，通过对多种计算类芯片全方位对比，计算类芯片经过几十年的发展， CPU 不再一枝独秀，多种新应用领域对复杂计算产生强大需求，由此产生专注于图像处理的芯片 GPU；可以灵活编程，大幅缩短开发周期的芯片 FPGA；进行了定制设计优化，在特定应用场景下功耗及量产成本较低的 ASIC 芯片；以及融合数字信号处理算法，专用于数字信号处理领域的 DSP 芯片等都得到了广泛的应用与快速的发展。目前，计算类芯片已经形成了以 CPU、 GPU、 FPGA、 ASIC、 DSP 并行发展的新趋势，可以预见，随着未来 5G 通讯、传感器(MEMS)、可穿戴设备、物联网、工业机器人、 VR/AR 以及人工智能等新兴领域市场的发展扩大，对计算类芯片性能、技术、能耗等方面的需求将继续驱动各种计算类芯片在技术上得到更加快速的发展。存储 IC——现代信息技术的基石存储器可以说是大数据时代的基石。存储器就类似于钢铁之于现代工业，是名副其实的电子行业“原材料”。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。从大类上看，存储器可以分为光学存储器、半导体存储器、磁性存储器。半导体存储器是目前最主要的存储器类别， 以断电后存储数据是否丢失为标准， 半导体存储芯片可分两类：一类是非易失性存储器，这一类存储器断电后数据能够存储，主要以 NAND Flash 为代表，常见于 SSD(固态硬盘)；另一类是易失性存储器，这一类存储器断电后数据不能储存，主要以 DRAM 为代表，常用于电脑、手机内存。除了 NAND Flash 和 DRAM，还包含其他门类，例如 Nor Flash、 SRAM、 RRAM、 MRAM、 FRAM 等 。▲存储器的分类 存储器行业属于强周期性行业，从历史表现上看，存储器行业总是处于交替出现的涨跌循环之中。存储器行业的波动剧烈，其产业周期强于电子市场及电子元器件市场整体的周期性，暴涨暴跌的情况可谓常态。从产值构成来看， DRAM、 NAND Flash、 NOR Flash 是存储器产业的核心部分。这缘于一方面性能不断提升的手机操作系统及日益丰富的应用软件极大地依赖于手机嵌入式闪存的容量；另一方面，万物互联等新技术的涌现推动数据量的急速膨胀。受益于上述两因素， 2018 年全球半导体营收去年达 4779.36 亿美元，主要贡献来自于存储芯片。存储芯片占半导体总营收的比重从 2017 年的 31%上升至了 2018 年的 34.8%，占比最大。 CAGR 明显高于集成电路整体市场 CAGR，从存储芯片内部结构看， DRAM 占比 57.1%， NAND Flash 占比 39.49%， NOR Flash占比 3.41%。1、DRAM在半导体科技极为发达的台湾，内存和显存被统称为记忆体，即动态随机存取记忆体(DRAM)， DRAM是最常见的存储器，只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。DRAM 是相对于 SRAM 而产生的， SRAM(静态随机存储器)是随机访问存储器的一种， 这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。 SARM 的优势是访问速度快、功耗非常低，缺陷是单位存储密度不足，成本较高， 因而不适合用于更高储存密度低成本的应用，如 PC 内存。 DRAM 除了兼具SRAM 特点外还拥有非常高的密度，单位体积的容量较高，因此成本较低，几乎适用于任何带有计算平台的个人消费类或工业设备，从笔记本电脑和台式电脑到智能手机和许多其他类型的电子产品等。随着 CPU 性能的不断提高，终端产品内存也需要逐步升级，高性能的内存搭配高性能的 CPU 才能最大的发挥它的价值与优势， DRAM 发展到现在已历经了五代，从第一代 SDRAM，到如今的第五代 DDR4SDRAM。 DRAM 沿着传输速率更大，总线计时器更多，预读取量更大，数据传送速率更快，供电电压更小的方向发展。从行业上看，早期计算机应用占了整个 DRAM 产业高达 90%份额， 2016 年开始伴随大容量智能手机崛起，手机逐渐取代 PC 成为 DRAM 产业的主流，同时云服务器 DRAM 需求涌现的带动是功不可没的推手，包括 Facebook、 Google、 Amazon、腾讯、阿里巴巴等不断扩充网路存储系统，对于云存储、云计算的需求提升，都带动服务器 DRAM 需求起飞，目前 DRAM 行业一直被美韩三大存储器公司垄断，三星、海力士、美光占据了全球市场的 95%以上。▲主要 DRAM 存储器公司DRAM 节点尺寸目前是由器件上最小的半间距来定义的，美光 DRAM 基于字线，三星和 SK 海力士则基于主动晶体管，美光科技、 三星和 SK 海力士作为 DRAM 市场的主导厂商，这三家公司拥有各自的工艺节点。由于解决了这些技术节点问题，美韩三大厂商凭借领先的工艺水平拉开了与其它存储器厂商的差距。2、 NAND FlashNAND Flash 是 Flash 存储器中最重要的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。 NAND Flash 存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。Flash 的内部由金属氧化层、半导体、场效晶体管(MOSFET)构成，里面有个悬浮门(Floating Gate)，是真正存储数据的单元。数据在 Flash 内存单元中是以电荷(electrical charge) 形式存储的。存储电荷的多少，取决于图中的控制门(Control gate)所被施加的电压，它控制的是向存储单元中冲入电荷还是使其释放电荷。而数据的表示，以所存储的电荷的电压是否超过一个特定的阈值 Vth 来表示。对于 NAND Flash 的写入(编程)，就是控制 Control Gate 去充电(对 Control Gate 加压)，使得悬浮门存储的电荷够多，超过阈值Vth，就表示 0。对于 NAND Flash 的擦除(Erase)，就是对悬浮门放电，低于阀值 Vth，就表示 1。NAND FLASH 内部依靠存储颗粒实现存储，里面存放数据的最小单位叫 cell。每个储存单元内储存 1 个信息位(bit)，称为单阶储存单元(SLC)， SLC 闪存的优点是传输速度更快，功率消耗更低和储存单元的寿命更长，成本也就更高。每个储存单元内储存 2 个 bit，称为多阶储存单元(MLC)，与 SLC 相比，MLC 成本较低，其传输速度较慢，功率消耗较高和储存单元的寿命较低。每个储存单元内储存 3 个 bit 称为三阶储存单元(TLC)，存储的数据密度相对 MLC 和 SLC 更大，所以价格也就更便宜，但使用寿命和性能也就更低。由于存储数据量的不用，导致 SSD 从可擦写次数、读取时间、编程时间、擦写时间存在差异。从工艺上看， NAND Flash 可以分为 2D 工艺和 3D 工艺，传统的 2D 工艺类似于“一张纸”，但“一张纸”的容量是有瓶颈的，三星、英特尔、美光、东芝四家闪存大厂为了满足大容量终端需求，均开始研发多层闪存(3D NAND Flash)，英特尔和美光引入市场的 3D Xpoint 是自 NAND Flash 推出以来，最具突破性的一项存储技术，它通过单层存储器堆叠突破了 2D NAND 存储芯片容量的极限，大幅提升了存储器容量，因此技术 3D NAND 具备了四个优势：一是比 2D NAND Flash 快 1000 倍；二是成本只有 DRAM 的一半；三是使用寿命是 2D NAND 的 1000 倍；四是密度是传统存储的 10 倍。除了传统存储巨头三星电子、 SK 海力士、美光科技，东芝和西部数据也是 NAND FLASH 领域不可忽视的重要力量。▲主要 NAND FLASH 公司应用领域看， NAND-FLASH 广泛应用于固态硬盘(SSD)， 固态硬盘按照存放数据最小单位 bit 来划分主要可以分为 SLC-SSD、 MLC-SSD 和 TLC-SSD 三类。 SLC-SSD 具有高速写入，低出错率，长耐久度特性，主要针对军工、企业级存储。 MLC-SSD 和 TLC-SSD 固态硬盘的应用主要针对消费级存储，有着 2倍、 3 倍容量于 SLC-SSD， 同时具备低成本优势，适合 USB 闪盘，手机等。▲NAND FLASH 主要应用领域整体上来看， DRAM 和 NAND FLASH 占据了存储芯片市场 96%以上的份额， NOR Flash 由于存储容量小，应用领域偏重于代码存储，在消费级存储应用上已出现被 NAND 闪存替代的趋势，目前仅应用于功能性手机，机顶盒、网络设备、工业生产线控制上。由于存储行业终端用户的 IT 需求往往是综合计算、网络、存储三方面，广泛分布于所有对数据存储有需求的各行各业，涵盖了国民经济的大部分领域，市场规模和发展潜力巨大。公司层面，由于未来以 DRAM 和 NAND FLASH 为主导的存储器行业趋势仍将延续，海外存储器巨头三星电子、 SK 海力士、美光科技、西部数据、东芝凭借三个先发优势：国家资本支持，数量庞大的技术专利，对下游终端行业多年的渗透，控制了中高端存储器市场，未来仍将继续角逐存储器行业。模拟 IC---通信、 5G 等新兴技术产业发展急先锋信号可分为模拟信号和数字信号。现实中一切的信号，包括光热力声电等都属于模拟信号，例如麦克风能将声音的大小转换成电压的大小， 可得到一个连续的电压变化，这种连续的信号称为模拟信号，用来处理模拟信号的集成电路称为模拟芯片。模拟芯片产品已经遍布生活中的各个角落， 无论是网络通信、 消费电子、 工业控制、 医疗设备还是汽车电子， 都会用到模拟芯片，同时，现在的许多新兴应用，包括共享单车、 AR/VR 无人机等也都会用到模拟芯片。▲全球模拟芯片应用领域份额模拟芯片作为电子产品的重要组成部分， 市场需求随着各类电子产品的快速发展而不断扩大。模拟产品生命周期较长， 可达 10 年之久， 同时， 模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响，因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大，市场波动幅度也相对较小。根据 WSTS 统计， 2017 年全球模拟芯片销售额为 527 亿美金，约占半导体总体规模的 12.8%。据 ICInsights 预测，在未来五年内，模拟芯片的销售量预计将在主要集成电路细分市场中增长最为强劲，以 6.6%的年复合增长率快速增长。预计到2022 年，全球模拟芯片市场规模可达到 748 亿美元。模拟芯片是预测中增长最快的主要产品类别，电源管理 IC，专用模拟芯片和信号转换器组件的强劲销售预计将成为未来五年模拟增长的主要推动力。1、射频器件 射频器件是无线连接的核心，凡是需要无线连接的地方必备射频器件，进入了 5G 时代，其背后牵动的价值尤为重要。通常情况下，一部手机主板使用的射频芯片占整个线路面板的 30%--40%。随着智能手机迭代加快，射频芯片也将迎来新一波高峰。目前，全球约 95%的市场被控制在欧美厂商手中，甚至没有一家亚洲厂商能进入产业顶尖行列。在物联网应用推动下，未来全球无线连接数量将成倍的增长。 同时，未来由 4G+，5G，物联网等对射频器件的爆发性需求会加速它的发展。归结起来，射频器件主要三大细分领域为射频滤波器、射频开关、 PA 芯片(功率放大器芯片)。射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分，追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力，也是芯片设计研发的主要方向。▲射频前端结构示意图从已有数据看来， 滤波器是射频前端市场中最大的业务板块，其市场规模将从 2016 年的 52 亿美元增长至 2022年的 163亿美元。滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求，以及多载波聚合(CA)对更多的体声波(BAW)滤波器的需求。功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)是射频前端市场中第二大的业务板块，由于新型天线的出现和增长，低噪声放大器市场将稳步发展。开关是射频前端市场中第三大的业务板块，其市场规模将从 2016 年的 10 亿美元增长至 2022 年的 20亿美元。该市场将主要由天线开关业务驱动而增长。2、AD/DA(模数/数模)相关产品近年来，数字技术，特别是计算机技术飞速发展与普及，在现代军事和商用控制、通信等领域有着广泛的应用。为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象都是模拟量，如温度、压力、位移、图像等，需要将这些模拟信号转换成数字信号才能使计算机或者数字仪表识别、处理这些信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。由此，就需要能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路，即模数和数模转换器。A/D 是模拟量到数字量的转换，依靠的是模数转换器(Analog to Digital Converter)，简称 ADC。 D/A 是数字量到模拟量的转换，依靠的是数模转换器(Digital to Analog Converter)，简称 DAC。它们的道理是完全一样的，只是转换方向不同。如今的电子产品中， 数模芯片几乎无处不在。数模芯片主要用在汽车专用模拟芯片中，近年来自动驾驶与电动汽车技术发展，都是汽车模拟芯片市场的增长保障。 目前生产 AD/DA 的主要厂家有 ADI、 TI、BB、 PHILIP、 MOTOROLA 等。▲数模转换器结构示意图得益于目前 4G、 5G 通信的建设， 移动基站的部署等行业因素推动， 移动通信终端和便携式移动互联设备的增长等等推动， 通信与消费电子领域仍然是信号转换模拟芯片的最大终端应用市场。同时，汽车电子也成为继网络通信领域之后带动数模芯片市场增长的另一大领域。全球AD/DA 转换中高端市场主要由ADI、 TI 等美国厂商占据，我们从上文分析 TI 和 ADI 等大型模拟芯片厂商近年的运营情况看来，其对汽车电子应用市场相关领域的投入是支持这些公司不断壮大的支撑。我国目前在部分品种芯片的研发和生产方面已经具备基本的自给自足的能力，但芯片的设计和生产工艺与美国相比，仍存在整体差距，尤其是在高端核心芯片，比如高速数模转换芯片、射频芯片等方面，对外依赖度较高。在 5G 时代，对器件标准提出了更高要求，而同时 5G 时代有望加速发展的物联网则对数模中低端器件的需求全面提升。我们认为， 5G 高端需求在数模转换器件领域有望实现突破， 而国内厂商则有望在中低端器件的需求中，探索出该领域升级和突破的新思路。3、 电源管理产品如今，我们的生活中随处可看到电子设备的激增，从收音机到电视机、智能手机、无人机、智能手表或者电动汽车，对电子设备的需求正影响和惠及不同的市场，尤其是电力管理设备。事实上，任何电子设备都需要电源管理装置。 作为电子设备的关键部件，电源管理芯片担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责，其性能的优劣对于整机系统性能具有重要意义。 因此，电源管理产品市场的发展遵循最终用户需求的大趋势也非常明显。 2017 年全球模拟芯片销售情况中， 电源管理芯片占模拟芯片销售份额接近三成， 并持续保持增长态势。对于电源管理芯片而言，其主要的应用领域包括汽车、通信、工业、消费类、计算等方面。据 IC insights的统计数据显示， 2017 年模拟市场的总销售额为 545 亿美元，其中电源管理芯片占比接近三成，并持续保持增长态势。据 Yole 预测， 电源 IC 将从多个关键终端市场获益，到 2023 年电源 IC 市场规模将增长至 227亿美元， 2017~2023 年期间的复合年增长率(CAGR)将达 4.6%。通信市场占据了最主要的市场份额，尤其是即将到来的 5G 大规模布局， 将进一步提升通信领域电源管理芯片的需求。 同时， 汽车电气化以及工业 4.0 升级， 也将成为电源管理芯片的助推剂。 相对而言，消费类及计算方面应用需求变化并不显著。进入 2018 年，全球电源管理芯片领域也表现的非常活跃。先是，微控制器领域的有力竞争者 Renesas(瑞萨)收购了 Intersil，后者的产品组合包括稳压器和其他模拟产品。通过收购， Renesas 获得了原本缺乏的电源管理、接口和栅极驱动器产品组合。而后，苹果与 Dialog 也达成6 亿美元交易， Dialog 将授权其电源管理技术、转移部分资产以及输送 300 名研发工程师给苹果。自此，苹果也具备了电源芯片开发能力，后续产品也将搭载自主产品。海外厂商，如美国、日本厂商，仍然占据着移动通信器件的垄断地位，全球数模转换中高端市场主要由 ADI 和 TI 等美国厂商占据，国内厂商在相关领域的研制仍处在低阶阶段，未来将会存在相关公司研发、扩展和资本合作，这个阶段将会带给优秀公司高速成长的机会。 综合看来，伴随着全球科技、经济、军事等领域的快速发展，模拟芯片市场正迎来新的爆发期。尤其是其中的射频关键器件、 AD/DA 数模/模数转换器将成为 5G 产业发展带来的关键突破点。 同时，全球各大厂商的并购、重组等利用各种资源对产业链进行整合和提升，为行业的发展提供更多元化的发展思路。 智东西认为，全球半导体行业步入超级周期、同时面临中美科技摩擦、中国集成电路产业扶持政策力度加大等多因素叠加，前景向好。半导体是信息产业的明珠，具备技术密集、资本密集特性和劳务密集型三个特点，是信息产业根本所在。近些年来以来，由于人工智能、可折叠手机等新兴应用的崛起，全球半导体行业进入超级周期。而且，最近随着中美科技摩擦频发，美方对中国投资及核心技术获取施加限制，中国半导体行业正处于产业升级的历史窗口期。

前言智能芯片的分类有很多，一般智能芯片就相当于一个单片机，负责处理收集到的感应信号，再通过电器开关驱动电力马达，将指令传递给传动系统来完成初始要达到的效果。那么智能芯片发展前景会是怎样的呢?近年来，AI厚积薄发，因深度学习获得突破，创业和投资的情绪高涨，全球科技巨头如谷歌、微软、苹果、IBM、Facebook、英特尔等都砸入巨额投资，将人工智能视为下一个技术引爆点，包括欧、美、日本与中国大陆等国纷纷将人工智能技术纳入国家蓝图，人工智能显然已成为各国、各科技企业竞争的下一个战场。一、AI芯片发展现状1.中国智能芯片市场广阔2016年，我国固定互联网宽带接入用户29721万户，比上年增加3774万户，其中固定互联网光纤宽带接入用户22766万户，比上年增加7941万户;移动宽带用户94075万户，增加23464万户。移动互联网接入流量93.6亿G，比上年增长123.7%。互联网上网人数7.31亿人，增加4299万人，其中手机上网人数6.95亿人，增加7550万人。互联网普及率达到53.2%，其中农村地区互联网普及率达到33.1%。软件和信息技术服务业完成软件业务收入48511亿元，比上年增长14.9%。通过对智能芯片市场前景分析，2016年全球人工智能公司已突破1000家，跨越13个子门类，融资金额高达48亿美元。整体来看，AI产业不论是行业规模、还是吸金能力都在飞速扩张中。根据金准人工智能专家预测的数据：未来五年人工智能的年复合增速36%，预计2020年将达到700亿美元。随着大数据的发展，计算能力的提升，人工智能近两年迎来了新一轮的爆发。2016年人工智能芯片市场规模达到6亿美金，预计到2022年将达到60亿美金，年复合增长率达到46.7%，增长迅猛，发展空间巨大。从云端芯片来看，目前GPU占据云端人工智能主导市场，占人工智能芯片市场份额的35%。人工智能（AI）与芯片发展趋势，被认为是中美贸易摩擦的关键原因之一，不过根据最新发布的全球AI芯片公司排名显示，在全球前24名的AI芯片公司名单中，美国公司依然独霸该行业。中国公司虽占有6席，表现最佳的华为却仅排名第12位，再次为中国业界亮起警讯。金准人工智能专家根据市场研究公司Compass Intelligence近日以公司表现、产品表现、市场表现以及独特市场等四大指针，评比出全球前24名AI芯片企业，美国企业共囊括14家，其中辉达（Nvidia）、英特尔（Intel）与IBM雄踞前3强。中国企业部分，有华为海思（12名）、Imagination（15名）、瑞芯微（20名）、芯原（21名）、寒武纪（23位）以及地平线（24名）等入榜。通过对智能芯片市场前景分析，从全部GPU市场来看，英特尔目前占了71%，英伟达占了16%，AMD占了13%。但从分立式GPU市场来看，英伟达占了71%，AMD占了29%。因此英伟达在分立式GPU市场产品中占有占有绝对的优势，其产品广泛应用于数据中心的人工智能训练。中国人工智能市场份额年增速高达50%，远超全球平均水平的19.7%。随着相关知识产权的不断开放和技术的不断积累，未来我国在人工智能芯片领域的发展速度有望大幅提高。国内已经有部分企业在沿人工智能产业链进行布局，在核心芯片、大数据、生物识别、物联网、安防等领域，国内公司均已顺利切入并取得一定突破进展。2.中国智能芯片依赖进口中国企业入榜家数虽为全球第二，但没有一家挤进全球前10。此前，美国政府上月宣布，禁止该国公司在7年内向中国通信设备大厂中兴通讯销售芯片等产品，该份榜单此时出炉再次引发众多讨论与担忧。评论文章不禁表示：中国芯片要崛起还有多远？为从制造大国变身制造强国，中国政府于2015年宣布了“中国制造2025”计划，其重中之重就是推动半导体发展，美国政府屡屡抨击该计划是中国力挺其企业收购美国半导体公司，以获得美国尖端科技的工具。金准数据显示，自2013年以来，中国每年需要进口超过2千亿美元的芯片，已连续多年超越石油位居进口品项之霸，2017年更达到历史新高的2,601亿美元，由此可见，中国芯片高度依赖进口的危机。金准人工智能专家分析指出，目前中国的芯片产品，主要集中在电源、逻辑、存储、MCU、半导体分立器件等中低端产品。在高度要求稳定性和可靠性的通讯、工业、医疗以及国防军事和航空航天的应用方面，中国国产芯片远远落后于国际水平。尤其在高速光通信接口、大规模FPGA、高速高精度ADC╱DAC等核心领域的高技术含量的关键器件，仍完全依赖美国供货商。3.中国政府百亿资金力挺产业因此稍早美国对中兴祭出7年禁售令，不啻为一严重警讯，且也激起中国官方与企业对半导体产业的加速投入热潮。4月26日，中国国家主席习近平到武汉视察武汉新芯集成电路制造有限公司时表示，要加快在芯片技术上取得重大突破。随后即有消息传出，国家集成电路产业投资基金（俗称大基金）已接近完成1,200亿元人民币的二期募资，预计该笔资金将有更大比例的金额投入芯片设计等环节。本月初又有消息指，中国政府今年已安排近百亿元资金，将主要投入半导体、新材料、工业互联网等领域。另外，4月下旬，中国互联网巨头阿里巴巴先是宣布正在研发一款超级AI芯片，紧接着又宣布全资收购一家大规模量产芯片的科技公司。此外，中国科学院则是在本月初发布中国首款云端AI芯片：寒武纪MLU100云端智能芯片。为避免重蹈中兴覆辙，降低对国外芯片产品依赖，中国大陆正加速半导体布局。二、人工智能专用芯片的主要驱动因素为展望人工智能芯片领域的发展前景，金准人工智能专家主要分析了人工智能芯片的驱动因素、行业格局和发展轨迹。金准人工智能专家还将回顾从一般应用到神经网络应用对计算性能要求的转变，以及这种转变对高性能计算提出了何种挑战。基于此，很多创业公司都在寻找创新方法，提出针对人工智能算法而优化的新架构。然后金准人工智能专家将评估巨头们在云端技术中的主导地位，同时也将评估那些分别以云计算和边缘计算为切入点的优秀创业公司。大部分行业巨头还是倾向把精力聚焦在云服务上，而创业者们则多选择关注边缘计算。最后金准人工智能专家将探讨新的前沿技术包括类脑芯片和量子计算等，以探索新兴技术带来的人工智能芯片架构改变的可能性。目前越来越多的企业借助人工智能为业务赋能，这将会持续推动人工智能芯片的发展。这些新的人工智能应用将大多建立在基础设施层的解决方案上。包括云端，终端设备和混合环境。同时这些新的应用（如：无人驾驶等）会产生更多的数据。不仅是新的应用，随着IoT技术和5G网络的发展，预计会有更多的数据产生。而与其他机器学习的算法不同，与深度学习相关的算法，其能力会随着训练数据的增多而提高。鉴于未来的应用场景会更加复杂，人工智能需要实现自动编程。但是现有的处理器最初并不是为人工智能算法而设计的，因此需要开发新的为人工智能算法而优化的硬件。三、人工智能主导的对算力的需求如何推动趋势发展以上金准人工智能专家分析了人工智能的驱动因素。接下来，金准人工智能专家将探讨由人工智能主导的对算力的需求将如何推动这些趋势：（1）未来基于深度学习的神经网络算法的训练将会依赖更大量的数据集；（2）这将会导致对计算性能的要求从一般应用转向基于神经网络的应用，即增加对高性能计算的需求；（3）深度学习算法既是计算密集型的，又是内存密集型的，对处理器的性能要求极高。因此，一些创业公司研发新的人工智能优化芯片将会加速人工智能在各个领域的应用。深度学习将持续推动神经网络算法训练。人工智能算法的优化需要越来越多的数据集。对计算性能的要求将会从一般应用转向基于神经网络的应用。深度学习算法既是计算密集型的，又是内存密集型的。提高处理器的性能可以通过以下几种方式：矩阵乘法。神经网络的量化图像处理AI芯片，可以说是深度学习的专用芯片，具备在很高的内在并行度、大量的浮点计算能力以及矩阵预算的能力，算法、算力、数据，是它三个核心的元素。在相同的精度下，与传统的通用CPU相比，它的处理速度更快、所需的服务器更少、功耗更低。一个简单的显性例子是，AI芯片下的处理能力每秒能够达到5700张图片，而如今所用的CPU则每秒仅能识别140张图片。一些新的方法专注于图像处理和稀疏矩阵的特性，强调计算时输入和输出的通信。以及在内存架构中针对人工智能算法的优化和芯片的大规模并行计算能力。对芯片的选择取决取决于应用场景：即用于训练还是推断，云端还是终端亦或是两者的混合。行业巨头正在尝试不同的方案。延迟和场景化是边缘计算的关键驱动因素。展望未来，我们更可能会看到联合学习——一个多层次的基础设施，学习不仅发生在云端也发生在终端。人工智能芯片领域，可以分为面向云端数据中心的芯片和面向终端的嵌入式人工智能芯片两大门类。而英伟达的GPU已经成为在云端服务器的霸主，金准数据显示，世界上目前约有3000多家AI初创公司，大部分都采用了英伟达提供的硬件平台。在端方面，英伟达推出了16nm的AI芯片XAVIER、自动驾驶平台DRIVEPX，并且开源了DLA深度学习加速器项目。凭借着巨大的优势，英伟达的股价已经从2016年初的30美元，飙升至如今的255美元，飞升了八倍之多。这将会推动ASIC、FPGA和其他新兴类型的芯片组产量的增加。四、AI专用芯片中国正齐头赶上虽然在通用芯片领域中国已经失去先发优势，但是对于AI芯片，我们看到了不同的市场面貌。目前， 主要用于底层运算的芯片，从行业上来讲，大概有三个方向：第一个方向是以英伟达为代表的GPU方案，很多企业正在使用的通用芯片；第二个是FPGA方案，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现；第三个是自研集成电路，比如像深鉴、寒武纪、地平线这些公司，他们都在自己做一些专用的人工智能芯片，用来做深入学习的训练或运算。GPU的运算架构恰好适合于深度学习大量的并行计算，因此迅速进入了AI市场，FPGA的特点在于和硬件结合比较紧密，编程比较灵活，底层配置和构建比较灵活。但从开发难度、架构难度到功耗、成本和运算成本等角度，这两种方式都有弊端。所以最理想的方式，就是自研一种真正适合人工智能运算的专有芯片。当然，专有芯片研发周期长、成本大，比起GPU等通用芯片，专有芯片的研发尚处于早期，竞争格局也尚未明朗。竞争格局不明朗，对于中国来说，就意味着机会。1. 国家政策利好第一是产业政策，中国的产业园或者说产业政策本来就有聚焦效应，这对于芯片产业的发展来说非常重要；第二是资本市场支持，芯片作为国家核心科技战略很难去美国上市，国家未来一定会让其在A股上市，对于收入、利润满足不了现有A股上市标准的，将会有一系列改革，这是必然趋势，现在国家已经有指导意见但还没有细则；第三，国家有可能从补贴的角度给予芯片创业项目支持。2. 新兴技术领域中国并未落后近几年在人工智能、无人驾驶、VR／AR等新兴技术领域，中国并未落后，最为典型的就是人工智能领域，中美的差距不是特别大，并不像工业时代。3. 人工智能设备的本地化计算趋势是自研芯片的机会过去人工智能设备都是云端运算，但是云端识别在运算速度、网络占用、交互体验等方面都有很大的弊端，比如智能音箱简单的唤醒功能需要将信息上传至服务器，经过云端处理之后再返回至本地机器人，一旦网络出现问题，整个交互体验都会受到影响。因此，未来本地化运算将是人工智能发展的趋势之一，未来如果每台终端都有一个本地化的计算芯片，体验会更好。4. 通用芯片大厂的路径依赖，为自研芯片的发展创造了时间和空间移动互联网时代英特尔转型移动端芯片是失败的，巨头多年巨额的研发支出，很难被摒弃。芯片的竞争本质上是运行速度和成本的竞争。通用与专用，GPU、FPGA、ASIC三个技术路线如何实现分工和接替，是接下来AI芯片市场的一个焦点。总结基于人工智能的发展趋势，金准人工智能专家认为基于软件算法的技术创新类项目未来竞争壁垒会进一步降低，而硬件技术的创新比软件算法创新更具壁垒，同时在大厂路径依赖的情况下，某些领域创业公司反而更快、更有优势。但是，芯片研发周期性很长，研发成功率低，是一个资金密集型和人力密集型行业。作为门槛较高的领域，要实现国产芯片的赶超，做芯片的创业公司对团队和投资人都有一定要求。首先需要团队背景过硬，团队本身有强大的技术、资源等光环，只有这样的团队才更容易获得资本的支持。目前发展比较好的深鉴科技、寒武纪都是这样的团队。二是投资者需要了解行业。芯片投资是高风险、高回报的，芯片创业不像做企业服务，3个月产品就能上线，半年之后产生数据，芯片的研发就需要三到五年，芯片的投资也是长期的而不是短期的，这是跟其很多行业都不同的投资逻辑。作为投资人，必须懂芯片，才能了解为什么在天使阶段就有高估值，才了解行业规律愿意承担投资的风险，在早期参与进去并且保证创业团队不会因为资金问题而无法坚持。目前我国已经在政策层面多次出台相关文件，将人工智能作为重点布局领。AI芯片是AI行业发展的必然路径，行业驱动因素较为明显。虽然目前英伟达在GPU上获得了较高的地位，但随着技术的演进以及前端芯片的打开，未来行业格局仍有可能有较大的改变。基于芯片的强需求性，以及目前芯片运行速度和成本均无法满足现有需求的现状，星河互联会重点关注AI芯片领域。

产业生态逐步完善，IC设计阵营海思半导体“独大”格局明显，IC制造集中度较高经过多年的发展，通过培育本土半导体企业和国外招商引进国际跨国公司，国内逐渐形成了覆盖设计、制造、封测以及配套的设备和材料等各个环节的全产业链半导体生态。大陆涌现了一批优质的企业，包括华为海思、紫光展锐、兆易创新、汇顶科技等芯片设计公司，以中芯国际、华虹半导体、华力微电子为代表的晶圆制造企业，以及长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技等芯片封测企业。从“2017年国内十大集成电路设计企业”来看，销售额排名第一的依然是海思半导体，2017年的销售额高达361亿元；清华紫光展锐以110亿元的销售额位居第二；之后依次是中兴微电子（76亿元）、华大半导体（52.1亿元）、智芯微电子（44.9亿元）等。在前十名中，只有排名第十的北京中星微电子是新入榜企业；而海思半导体在IC设计市场所拉开的优势差距，相对制造、封测市场，“独大”的格局十分明显。不过，2017年，中国集成电路TOP10市场份额仅38%，市场处于起步期。在集成电路设计市场，三星（中国）半导体的表现最为亮眼，2017年的销售额高达274.4亿元，在“2017年国内十大集成电路制造企业”榜单中排名第一；中芯国际2017年的销售额为201.5亿元，排名第二；而其余上榜企业中，只有排名第三和第四的SK海力士、英特尔半导体（大连）销售额超过了100亿元，分别为130.6亿元和121.5亿元；排名第九的武汉新芯是新入榜企业。2017年，集成电路制造TOP10企业市场份额达70%，集中度较高。IC封测市场梯队同样明显。在“2017年国内十大集成电路封测企业”的榜单中，江苏新潮科技、南通华达微电子分别以242.6亿元、198.8亿元的销售额分列一、二，与其余上榜企业拉开差距。值得一提的是，与2016年的十大封测企业相比，2017年并无变化；2017年，集中电路测试市场TOP10市场份额达45%。我国集成电路产业发展受制，芯片解密、反向研究为重要突破口芯片产业一直是中国半导体行业当中增长速度最快的市场，近几年随着智能手机的普及和4G的推广，我国对于芯片的需求量日渐增加。但由于核心技术不强和知识产权等方面的限制，这些年我国芯片主要依赖进口的局面依然改观不大。虽然在芯片设计、芯片制造等方面，国内企业发展迅速，但同时也面临许多困境，专利技术、资金等确实仍制约着我国集成电路产业的发展。芯片解密、利用反向研究技术，可以协助国内芯片企业加快攻破技术壁垒，早日冲破发展困境。首先，高端芯片进口率大，导致我国国产手机厂商的利润率已经被国外芯片厂商牵制。如全球最大的手机厂商高通，其专利许可费被业界称为“高通税”，是按照整机售价的5%来计费，而不是按照其提供的芯片来计，也就是说对和高通毫无关系的显示器、电池、软件等部分甚至手机营销费用和利润，高通也要收费。这在一定程度上导致我国国产手机利润低薄。面对这种困境，只有实现高端芯片国产化，才能提高国内厂商的利润率，把握市场主动权。其次，专利技术问题仍是亟需解决的一大难题。正如高通在手机芯片和无线通信设备方面处于支配地位一样，当前全球集成电路产业竞争格局，正逐渐由寡头垄断转变为寡头联盟，联盟之外的企业很难进入，而专利共享、技术共享也造就了各种小圈子。在这种情况下，中国企业仅靠一己之力进行自主研发来占有一席之地越来越困难。因此，充分发挥单片机解密技术的作用，积极引进国外高端芯片技术进行分析研究，并通过二次开发和“微创新”进行本土化改进，也是本土芯片产业提升技术实力的一条捷径。最后，国内高端芯片产业的发展不能缺少国家政策和资金的扶持。高端芯片的缺失让中国的通信、军事机密安全受到极大的威胁，在国内芯片产业发展落后的背景下，国家从2014年开始就加大了对集成电路产业的支持力度——《国家集成电路产业发展推进纲要》推出，与同年9月份1200亿元的集成电路产业发展基金正式成立，让中国的芯片设计、研发、制造产业获得了新一轮的发展机遇。有了国家对自主研发的资金支持以及单片机解密的技术支持，为国内芯片研发企业的发展提供了大量动力，但从长远来看，中国芯片发展仍然有很长的路要走，芯片解密公司同样任重道远。以上数据和分析来自前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国芯片行业市场需求与投资规划分析报告》。更多深度行业分析尽在【前瞻经济学人APP】，还可以与500+经济学家/资深行业研究员交流互动！

看点：从半导体的功能分类全面介绍全球半导体基本发展现状。最近几年， 半导体产业风起云涌。 一方面， 中国半导体异军突起， 另一方面， 全球产业面临超级周期，加上人工智能等新兴应用的崛起，中美科技摩擦频发，全球半导体现状如何？全球半导体的机会又将如何？本期的智能内参，我们推荐来自国信证券的报告， 从半导体的功能分类全面介绍全球半导体基本发展现状。 如果想收藏本文的报告（探究全球半导体行业巨擘），可以在智东西头条号回复关键词“nc372”获取。半导体的前世今生1、半导体历史沿革芯片是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。自从 1958 年德州仪器发明出世界上第一块集成电路以来，集成电路迅猛发展，历史上大致从西从东形成转移。 从上世纪 50 年代发展至今，集成电路大体经历了三次产业变迁， 分别是： 在美国发明起源——在日本加速发展——在韩国台湾分化发展。▲全球半导体产业三次变迁历程纵贯全球半导体产业发展的时间轴，可以划分出七大时间节点： 20 世纪 40-50 年代晶体管时代及 IC的诞生； 60 年代集成电路制造进入量产阶段， IC 进入了商用阶段； 70 年代个人计算机出现，大规模集成电路进入民用领域； 80 年代 PC 普及， 整个行业基本都在围绕 PC 发展； 90 年代 PC 进入成熟阶段； 21 世纪前 10 年互联网大范围推广， 网络泡沫和移动通讯时代来临， 消费电子取代 PC 成为半导体产业新驱动因素； 2010 年至今大数据时代到来，半导体产业经历了增速放缓逐步进入成熟。▲ 全球半导体产业发展历程2、半导体的产业链全景半导体是许多工业整机设备的核心， 普遍应用于计算机、 消费类电子、 网络通信、 汽车电子等核心领域。 半导体主要分为四部分： 集成电路、 分立器件、 光电子器件、 微型传感器，其中集成电路按其功能可分为微处理器、逻辑 IC、存储器、模拟电路。 其中集成电路占到整个市场的 80%以上， 可按其功能分为计算类、 储存类和模拟类集成电路。把整个半导体生产流程简化了看，我们可得出下图，芯片在出厂前主要经历了设计、制造阶段、封测，最后流向终端产品领域。▲半导体生产流程半导体产业链庞大而复杂，可以分为上游支撑产业链，包括半导体设备、材料、生产环境；中游核心产业链，包括 IC 设计、 IC 制造、 IC 封装测试；下游需求产业链，覆盖汽车电子、消费电子、通信、计算机。从产业链分布的公司来看：美国、日本、欧洲、台湾公司形成对上中游核心产业全覆盖，依靠技术自主可控垄断半导体产业。▲半导体产业链全景图从全球集成电路市场看，随着 PC 应用市场萎缩， 4G 手机市场逐渐饱和，全球集成电路市场的增长步伐放缓，但 2018 年全球集成电路销售额仍保持了 15.94%的增长，达到 4779.36 亿美元。从 1999 年到2018 年，全球半导体销售额从 1494 亿美元增长至了 4779.36 亿美元，年复合增长率为 6.31%。据 Gartner 公司的数据显示，三星电子和苹果仍然是 2018 年两大半导体芯片买家，占全球市场总量的17.9%，与上一年相比下降了 1.6%。受出货量和平均销售价格增长的推动，英特尔去年的半导体营收较 2017年增长了 13.8%。此外，其他主要内存芯片厂商去年的表现也较为强劲，包括 SK 海力士和美光。计算类 IC——硬核科技的代表计算类芯片也称逻辑电路，是一种离散信号的传递和处理，以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路, 它们在计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面中被大量运用。逻辑电路可以分为标准化和非标准化两大类。纵观全球半导体，作为资金与技术高度密集行业，半导体目前形成深化的专业分工、细分领域高度集中的特点，逻辑 IC 作为半导体行业的核心，自上世纪末开始，近 20 年来持续保持增长态势， CAGR 达到8.51%， 2018 年逻辑 IC 市场规模达到新高 1093 亿美金，约占全球半导体市场总值的四分之一。 ▲1999—2018 全球逻辑 IC 销量及增速（亿美元， %）目前世界范围内主流标准化逻辑电路有四种： CPU、 GPU、 ASIC、 FPGA。由于西方国家电子信息化拥有先发优势，形成了对革命性产品的垄断，逻辑 IC 行业形成了较高市场准入门槛，四个主流领域多被欧美发达国家的电子巨头所控制。▲全球大型逻辑 IC 公司分类1、 CPUCPU 从 1971 年发展至今已经有四十七年的历史了，提起 CPU 不得不说 Intel 公司的发展史就是 CPU的发展简史。英特尔公司最早有三位创始人：罗伯特·诺宜斯、高登·摩尔、安迪·葛洛夫。集成电路技术的发展一直遵循摩尔定律，高登·摩尔就是摩尔定律创始人。CPU 是一块超大规模的集成电路，是计算机的运算核心和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 CPU 的结构主要包括控制单元、运算器、高速缓存器、动态随机存取存储器四个部分，分别对应控制、运算、高速数据交换存储、短暂存储四个用途。▲CPU 微架构示意图多年来，随着电子信息技术发展， CPU 在集成电路领域仍保持强大的竞争优势，源于 CPU 诸多优势，其一 CPU 是通用类计算芯片，能适应不同应用场景，包括手机、汽车、工业制造、计算机等。其二性能上稳定性好、运算能力突出、功耗适中、开发周期相对较短、成本较低。CPU 可分为桌面 CPU 和移动 CPU 两大类。桌面 CPU 行业目前形成传统霸主英特尔与后起之秀 AMD两强争霸的局面。▲主要 CPU 公司介绍工艺制程方面，目前 CPU 顶级的工艺制程为 14nm, 正在向 10nm 推进。 AMD 通过多年研发投入，从不同等级产品的核心数、基频、主频、缓存、工艺制程等多项技术参数上看已经不落后于 Intel, 但缺陷也是明显的， AMD 产品工作主频往往产生较高发热量，功耗过大，反映了 AMD 追求低成本工艺制作与 Intel追求极致工艺制作的较大差距。应用领域上， CPU 作为任何电子终端产品的核心部件，被大规模应用在个人 PC、平板电脑、大型服务器、商用无人机、移动设备上。▲CPU 主要应用领域移动 CPU 领域呈现一超多强的局面，美国高通公司一直在高端移动处理器市场中占据垄统治地位，至今这种优势依旧难以打破。其竞争对手主要包括美国苹果电脑、台湾联发科和韩国三星电子。▲主要移动 CPU 公司介绍2、 GPU由于 CPU 的架构中需要大量的空间去放置存储单元和控制单元，相比之下计算单元只占据了很小的一部分，所以它在大规模并行计算能力上极受限制，而更擅长于逻辑控制。但是随着人们对更大规模与更快处理速度的需求增加， CPU 无法满足，因此诞生了 GPU。GPU 是图形处理器，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上图像运算工作的微处理器，拥有很强的浮点运算能力。它与 CPU 有明显区别：一是相比于 CPU串行计算， GPU 是并行计算，同时使用大量运算器解决计算问题的过程，有效提高计算机系统计算速度和处理能力，它的基本思想是用多个处理器来共同求解同一问题，即将被求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算。二是 GPU 的结构中没有控制器，所以 GPU 无法单独工作，必须由 CPU 进行控制调用才能工作， GPU 更适合简单大量的处理类型统一的数据。▲GPU 可以解决的问题以及应用领域虽然 GPU 是为了图像处理而生的，但是我们通过对 GPU 微架构示意图观察，认为 GPU 在结构上并没有专门为图像服务的部件，只是对 CPU 的结构进行了优化与调整，所以 GPU 也可以称为专用 CPU。▲GPU 微架构示意图谈到 GPU，可能首先想到的是 NVIDIA，这是一颗 GPU 领域的璀璨明星， NVIDIA 成立于 1993 年，由黄仁勋等三人创办，从 1995 年开始推出自己的显卡 NV1 和 NV2，但并不成功，真正让 NVIDIA 崭露头角的是 1997 年推出的 RIVA128，这款显卡像素填充率为 100 Mpiexl/s，支持微软的 Direct 3D 标准，在能效上超越了 3Dfx 的 Voodoo 和 ATI 的 Rage Pro，加上价格低廉获得了很多整机厂的青睐，随后 NVIDIA 乘胜推出了 RIVA TNT 及 GeForce 256，彻底将 3Dfx 和 S3 这些昔日的霸主抛在身后，此时唯一能与之相争的只有 ATI 的 Radeon， ATI 的Radeon 系列与 NVIDIA 的 GeForce 系列的对抗直到 2006 年才罢场， AMD成功收购 ATI，独立 GPU 市场形成 NVIDIA 和 AMD 两大巨头的格局。从产品上来看，两家公司 GPU 特点和优势完全不同,这缘于研发思路存在差异：NVIDIA 产品特点主要有四点：一是设计思路归于高性能、低功耗；二是性能强大，经常垄断高端旗舰级市场，高端 N 卡占据优势比较明显；三是支持 PhysX、 TXAA、 FXAA 等多个技术；四是驱动程序完善。AMD 的产品特点在于：一是芯片单一性能突出，功耗普遍较大；二是主打入门级的产品，性价比高，覆盖中低端市场；三是支持 AMD Eyefinity 宽屏技术；四是挖矿性能相当突出。总之， N 卡主要有低功耗、驱动成熟、追求极致性能，产品线完善等优势， A 卡则主要是性价比相对更高，计算能力强，绘图、挖矿更有优势，画质较好，但高端产品线较少。3、ASIC近年随着以比特币为代表的虚拟货币市场的火爆， 催生了一大批生产“挖掘”虚拟货币设备的矿机厂商，相较于我们常见的 CPU、 GPU 等通用型芯片来说， ASIC 芯片的计算能力和计算效率都直接根据特定的需要进行定制，所以其可以实现体积小、功耗低、高可靠性、保密性强、计算性能高、计算效率高等优势，特别适合矿机这种对芯片算力要求高、功耗要求小的特定应用领域。缺点是 ASIC 不同于 GPU 和FPGA 的灵活性，定制化的 ASIC 一旦制造完成将不能更改设计要求高、初期成本高、开发周期长。▲比特大陆蚂蚁矿机 S15以及ASIC 矿机芯片由于挖矿属于边缘应用领域， AI 仍是 ASIC 的主要应用领域，随着人工智能时代到来，传统的神经网络算法在通用芯片(CPU 、 GPU)上效率不高，功耗比较大，因此从芯片的设计角度来说，通用型往往意味着更高的成本。为了提升效率，降低功耗， ASIC 应运而生。目前从全球范围来看，基于人工智能方向的ASIC 领域并未出现“一家独大”的局面，反而呈现出国内外电子科技巨头、科研院所和国内初创型公司互相竞争的格局，国外以 Google、 IBM、 Intel、斯坦福大学为首，国内有中星微电子、寒武纪科技、启英泰伦。4、FPGA通用处理器的摩尔定律已入暮年，而机器学习和 Web 服务的规模却在指数级增长。人们使用定制硬件来加速常见的计算任务，然而日新月异的行业又要求这些定制的硬件可被重新编程来执行新类型的计算任务。 FPGA 正是一种硬件可重构的体系结构，常年来被用作高计算领域专用芯片（ASIC）的小批量替代品。FPGA 指现场可编程门阵列，它是在 PAL、 GAL、 CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。▲FPGA 内部结构图FPGA 能部分替代 ASIC 是有原因的，一是 FPGA 并行运算，二是硬件结构可变，三是运行中可更修改。▲FPGA 可小批量替代 ASIC 的原因FPGA 的核心优势，主要有五个方面：可编程灵活度高、并行运算效率高、开发周期较短、稳定性好、长期维护。全球 FPGA 市场被国外四大巨头 Xilinx（赛灵思）， Altera（阿尔特拉已被英特尔收购）、 Lattice（莱迪思）、 Microsemi(美高森美)垄断。 从产品上看，赛灵思公司多年来保持 FPGA 行业霸主地位，源于产品超强的竞争力，一是赛灵思 FPGA在集成上不断突破，工艺制程一直保持领先，芯片效率高、功耗小。二是产品定位于高端市场，应用领域覆盖汽车、数据中心、消费类电子、高性能计算、医疗、有线通信等附加值高的行业。三是技术专利数量庞大，形成了抵御同业对手的天然壁垒。5、DSP除了以上四种主要标准化电路，非标准化逻辑电路也在各种应用领域被大量应用， DSP 是应用领域比较广泛的一种。区别于 FPGA 适用于系统高速取样速率、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。适合于高速采样频率下，特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。 DSP，也称数字信号处理器，适用于系统较低取样速率、低数据率、多条件操作、处理复杂的多算法任务、使用 C 语言编程、系统使用浮点。适合于较低采样速率下多条件进程、特别是复杂的多算法任务。 DSP 是由通用计算机中的 CPU 演变而来的，和工业控制计算机相比， DSP 这种单片机具有多重优势：一是系统结构简单，使用方便，实现模块化；二是可靠性高，可保持长时间无故障工作；三是处理功能强，速度快；四是控制功能强；五是环境适应能力强。▲DSP 内部结构图DSP 凭借卓越的性能，在图形图像处理，语音处理，信号处理等通信领域起到越来越重要的作用，被广泛应用于移动通信、电机控制、汽车毫米波雷达图像处理、测量仪表等领域。▲DSP 重要应用领域目前，全球范围内上生产 DSP 的大型厂商包括德州仪器、亚德诺半导体、恩智浦半导体。▲DSP 主要公司介绍依据 DSP 主流厂商产品的特点，可以预计未来 DSP 技术将向以下几个方面继续发展与更新：一是DSP 芯核集成度越来越高，通过缩小 DSP 芯片尺寸，实现了 DSP 系统级的集成电路；二是为了面向复杂应用领域，可编程 DSP 芯片将成为未来主导；三是定点 DSP 仍占据主流，随着 DSP 定点运算器件成本的不断低，能耗越来越小的优势日渐明显，未来定点 DSP 芯片仍将是市场的主角。总体上来看，通过对多种计算类芯片全方位对比，计算类芯片经过几十年的发展， CPU 不再一枝独秀，多种新应用领域对复杂计算产生强大需求，由此产生专注于图像处理的芯片 GPU；可以灵活编程，大幅缩短开发周期的芯片 FPGA；进行了定制设计优化，在特定应用场景下功耗及量产成本较低的 ASIC 芯片；以及融合数字信号处理算法，专用于数字信号处理领域的 DSP 芯片等都得到了广泛的应用与快速的发展。目前，计算类芯片已经形成了以 CPU、 GPU、 FPGA、 ASIC、 DSP 并行发展的新趋势，可以预见，随着未来 5G 通讯、传感器（MEMS）、可穿戴设备、物联网、工业机器人、 VR/AR 以及人工智能等新兴领域市场的发展扩大，对计算类芯片性能、技术、能耗等方面的需求将继续驱动各种计算类芯片在技术上得到更加快速的发展。存储 IC——现代信息技术的基石存储器可以说是大数据时代的基石。存储器就类似于钢铁之于现代工业，是名副其实的电子行业“原材料”。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。从大类上看，存储器可以分为光学存储器、半导体存储器、磁性存储器。半导体存储器是目前最主要的存储器类别， 以断电后存储数据是否丢失为标准， 半导体存储芯片可分两类：一类是非易失性存储器，这一类存储器断电后数据能够存储，主要以 NAND Flash 为代表，常见于 SSD（固态硬盘)；另一类是易失性存储器，这一类存储器断电后数据不能储存，主要以 DRAM 为代表，常用于电脑、手机内存。除了 NAND Flash 和 DRAM，还包含其他门类，例如 Nor Flash、 SRAM、 RRAM、 MRAM、 FRAM 等 。▲存储器的分类 存储器行业属于强周期性行业，从历史表现上看，存储器行业总是处于交替出现的涨跌循环之中。存储器行业的波动剧烈，其产业周期强于电子市场及电子元器件市场整体的周期性，暴涨暴跌的情况可谓常态。从产值构成来看， DRAM、 NAND Flash、 NOR Flash 是存储器产业的核心部分。这缘于一方面性能不断提升的手机操作系统及日益丰富的应用软件极大地依赖于手机嵌入式闪存的容量；另一方面，万物互联等新技术的涌现推动数据量的急速膨胀。▲主要存储器产品受益于上述两因素， 2018 年全球半导体营收去年达 4779.36 亿美元，主要贡献来自于存储芯片。存储芯片占半导体总营收的比重从 2017 年的 31%上升至了 2018 年的 34.8%，占比最大。 CAGR 明显高于集成电路整体市场 CAGR，从存储芯片内部结构看， DRAM 占比 57.1%， NAND Flash 占比 39.49%， NOR Flash占比 3.41%。1、DRAM在半导体科技极为发达的台湾，内存和显存被统称为记忆体，即动态随机存取记忆体(DRAM)， DRAM是最常见的存储器，只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。DRAM 是相对于 SRAM 而产生的， SRAM（静态随机存储器)是随机访问存储器的一种, 这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。 SARM 的优势是访问速度快、功耗非常低，缺陷是单位存储密度不足，成本较高, 因而不适合用于更高储存密度低成本的应用，如 PC 内存。 DRAM 除了兼具SRAM 特点外还拥有非常高的密度，单位体积的容量较高，因此成本较低，几乎适用于任何带有计算平台的个人消费类或工业设备，从笔记本电脑和台式电脑到智能手机和许多其他类型的电子产品等。▲SRAM和DRAM 内部结构图随着 CPU 性能的不断提高，终端产品内存也需要逐步升级，高性能的内存搭配高性能的 CPU 才能最大的发挥它的价值与优势， DRAM 发展到现在已历经了五代，从第一代 SDRAM，到如今的第五代 DDR4SDRAM。 DRAM 沿着传输速率更大，总线计时器更多，预读取量更大，数据传送速率更快，供电电压更小的方向发展。▲SRAM、 DRAM、 SDRAM、 DDR3、 DDR4 参数对比▲DRAM 传输速度跟随 CPU 性能提升不断提高从行业上看，早期计算机应用占了整个 DRAM 产业高达 90%份额， 2016 年开始伴随大容量智能手机崛起，手机逐渐取代 PC 成为 DRAM 产业的主流，同时云服务器 DRAM 需求涌现的带动是功不可没的推手，包括 Facebook、 Google、 Amazon、腾讯、阿里巴巴等不断扩充网路存储系统，对于云存储、云计算的 需求提升，都带动服务器 DRAM 需求起飞，目前 DRAM 行业一直被美韩三大存储器公司垄断,三星、海力士、美光占据了全球市场的 95%以上。▲主要 DRAM 存储器公司DRAM 节点尺寸目前是由器件上最小的半间距来定义的，美光 DRAM 基于字线，三星和 SK 海力士则基于主动晶体管，美光科技、 三星和 SK 海力士作为 DRAM 市场的主导厂商，这三家公司拥有各自的工艺节点。由于解决了这些技术节点问题，美韩三大厂商凭借领先的工艺水平拉开了与其它存储器厂商的差距。2、 NAND FlashNAND Flash 是 Flash 存储器中最重要的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。 NAND Flash 存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。Flash 的内部由金属氧化层、半导体、场效晶体管(MOSFET)构成，里面有个悬浮门(Floating Gate)，是真正存储数据的单元。数据在 Flash 内存单元中是以电荷(electrical charge) 形式存储的。存储电荷的多少，取决于图中的控制门（Control gate）所被施加的电压，它控制的是向存储单元中冲入电荷还是使其释放电荷。而数据的表示，以所存储的电荷的电压是否超过一个特定的阈值 Vth 来表示。对于 NAND Flash 的写入（编程)，就是控制 Control Gate 去充电（对 Control Gate 加压），使得悬浮门存储的电荷够多，超过阈值Vth，就表示 0。对于 NAND Flash 的擦除(Erase)，就是对悬浮门放电，低于阀值 Vth，就表示 1。▲Flash 的内部存储结构▲NAND Flash 架构图NAND FLASH 内部依靠存储颗粒实现存储，里面存放数据的最小单位叫 cell。每个储存单元内储存 1 个信息位（bit），称为单阶储存单元（SLC）， SLC 闪存的优点是传输速度更快，功率消耗更低和储存单元的寿命更长，成本也就更高。每个储存单元内储存 2 个 bit，称为多阶储存单元（MLC），与 SLC 相比，MLC 成本较低，其传输速度较慢，功率消耗较高和储存单元的寿命较低。每个储存单元内储存 3 个 bit 称为三阶储存单元（TLC），存储的数据密度相对 MLC 和 SLC 更大，所以价格也就更便宜，但使用寿命和性能也就更低。由于存储数据量的不用，导致 SSD 从可擦写次数、读取时间、编程时间、擦写时间存在差异。▲闪存芯片存储原理▲SLC、 MLC、 TLC 性能对比从工艺上看， NAND Flash 可以分为 2D 工艺和 3D 工艺，传统的 2D 工艺类似于“一张纸”，但“一张纸”的容量是有瓶颈的，三星、英特尔、美光、东芝四家闪存大厂为了满足大容量终端需求，均开始研发多层闪存（3D NAND Flash），英特尔和美光引入市场的 3D Xpoint 是自 NAND Flash 推出以来，最具突破性的一项存储技术，它通过单层存储器堆叠突破了 2D NAND 存储芯片容量的极限，大幅提升了存储器容量，因此技术 3D NAND 具备了四个优势：一是比 2D NAND Flash 快 1000 倍；二是成本只有 DRAM 的一半；三是使用寿命是 2D NAND 的 1000 倍；四是密度是传统存储的 10 倍。除了传统存储巨头三星电子、 SK 海力士、美光科技，东芝和西部数据也是 NAND FLASH 领域不可忽视的重要力量。▲主要 NAND FLASH 公司应用领域看， NAND-FLASH 广泛应用于固态硬盘(SSD), 固态硬盘按照存放数据最小单位 bit 来划分主要可以分为 SLC-SSD、 MLC-SSD 和 TLC-SSD 三类。 SLC-SSD 具有高速写入，低出错率，长耐久度特性，主要针对军工、企业级存储。 MLC-SSD 和 TLC-SSD 固态硬盘的应用主要针对消费级存储，有着 2倍、 3 倍容量于 SLC-SSD， 同时具备低成本优势，适合 USB 闪盘，手机等。▲NAND FLASH 主要应用领域整体上来看， DRAM 和 NAND FLASH 占据了存储芯片市场 96%以上的份额， NOR Flash 由于存储容量小，应用领域偏重于代码存储，在消费级存储应用上已出现被 NAND 闪存替代的趋势，目前仅应用于功能性手机，机顶盒、网络设备、工业生产线控制上。由于存储行业终端用户的 IT 需求往往是综合计算、网络、存储三方面，广泛分布于所有对数据存储有需求的各行各业，涵盖了国民经济的大部分领域，市场规模和发展潜力巨大。公司层面，由于未来以 DRAM 和 NAND FLASH 为主导的存储器行业趋势仍将延续，海外存储器巨头三星电子、 SK 海力士、美光科技、西部数据、东芝凭借三个先发优势：国家资本支持，数量庞大的技术专利，对下游终端行业多年的渗透，控制了中高端存储器市场，未来仍将继续角逐存储器行业。模拟 IC---通信、 5G 等新兴技术产业发展急先锋信号可分为模拟信号和数字信号。现实中一切的信号，包括光热力声电等都属于模拟信号，例如麦克风能将声音的大小转换成电压的大小， 可得到一个连续的电压变化，这种连续的信号称为模拟信号，用来处理模拟信号的集成电路称为模拟芯片。模拟芯片产品已经遍布生活中的各个角落， 无论是网络通信、 消费电子、 工业控制、 医疗设备还是汽车电子， 都会用到模拟芯片，同时，现在的许多新兴应用，包括共享单车、 AR/VR 无人机等也都会用到模拟芯片。▲全球模拟芯片应用领域份额模拟芯片作为电子产品的重要组成部分， 市场需求随着各类电子产品的快速发展而不断扩大。模拟产品生命周期较长， 可达 10 年之久， 同时， 模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响，因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大，市场波动幅度也相对较小。根据 WSTS 统计， 2017 年全球模拟芯片销售额为 527 亿美金，约占半导体总体规模的 12.8％。据 ICInsights 预测，在未来五年内，模拟芯片的销售量预计将在主要集成电路细分市场中增长最为强劲，以 6.6％的年复合增长率快速增长。预计到2022 年，全球模拟芯片市场规模可达到 748 亿美元。模拟芯片是预测中增长最快的主要产品类别，电源管理 IC，专用模拟芯片和信号转换器组件的强劲销售预计将成为未来五年模拟增长的主要推动力。1、射频器件 射频器件是无线连接的核心，凡是需要无线连接的地方必备射频器件，进入了 5G 时代，其背后牵动的价值尤为重要。通常情况下，一部手机主板使用的射频芯片占整个线路面板的 30%--40%。随着智能手机迭代加快，射频芯片也将迎来新一波高峰。目前，全球约 95%的市场被控制在欧美厂商手中，甚至没有一家亚洲厂商能进入产业顶尖行列。在物联网应用推动下，未来全球无线连接数量将成倍的增长。 同时，未来由 4G+，5G，物联网等对射频器件的爆发性需求会加速它的发展。归结起来，射频器件主要三大细分领域为射频滤波器、射频开关、 PA 芯片（功率放大器芯片）。射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分，追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力，也是芯片设计研发的主要方向。▲射频前端结构示意图从已有数据看来， 滤波器是射频前端市场中最大的业务板块，其市场规模将从 2016 年的 52 亿美元增长至 2022年的 163亿美元。滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求，以及多载波聚合（CA）对更多的体声波（BAW）滤波器的需求。功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）是射频前端市场中第二大的业务板块，由于新型天线的出 现和增长，低噪声放大器市场将稳步发展。开关是射频前端市场中第三大的业务板块，其市场规模将从 2016 年的 10 亿美元增长至 2022 年的 20亿美元。该市场将主要由天线开关业务驱动而增长。2、AD/DA(模数/数模)相关产品近年来，数字技术，特别是计算机技术飞速发展与普及，在现代军事和商用控制、通信等领域有着广泛的应用。为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象都是模拟量，如温度、压力、位移、图像等，需要将这些模拟信号转换成数字信号才能使计算机或者数字仪表识别、处理这些信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。由此，就需要能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路，即模数和数模转换器。A/D 是模拟量到数字量的转换，依靠的是模数转换器（Analog to Digital Converter），简称 ADC。 D/A 是数字量到模拟量的转换，依靠的是数模转换器（Digital to Analog Converter），简称 DAC。它们的道理是完全一样的，只是转换方向不同。如今的电子产品中， 数模芯片几乎无处不在。数模芯片主要用在汽车专用模拟芯片中，近年来自动驾驶与电动汽车技术发展，都是汽车模拟芯片市场的增长保障。 目前生产 AD/DA 的主要厂家有 ADI、 TI、BB、 PHILIP、 MOTOROLA 等。▲数模转换器结构示意图得益于目前 4G、 5G 通信的建设， 移动基站的部署等行业因素推动， 移动通信终端和便携式移动互联设备的增长等等推动， 通信与消费电子领域仍然是信号转换模拟芯片的最大终端应用市场。同时，汽车电子也成为继网络通信领域之后带动数模芯片市场增长的另一大领域。全球AD/DA 转换中高端市场主要由ADI、 TI 等美国厂商占据，我们从上文分析 TI 和 ADI 等大型模拟芯片厂商近年的运营情况看来，其对汽车电子应用市场相关领域的投入是支持这些公司不断壮大的支撑。我国目前在部分品种芯片的研发和生产方面已经具备基本的自给自足的能力，但芯片的设计和生产工艺与美国相比，仍存在整体差距，尤其是在高端核心芯片，比如高速数模转换芯片、射频芯片等方面，对外依赖度较高。在 5G 时代，对器件标准提出了更高要求，而同时 5G 时代有望加速发展的物联网则对数模中低端器件的需求全面提升。我们认为， 5G 高端需求在数模转换器件领域有望实现突破， 而国内厂商则有望在中低端器件的需求中，探索出该领域升级和突破的新思路。3、 电源管理产品如今，我们的生活中随处可看到电子设备的激增，从收音机到电视机、智能手机、无人机、智能手表或者电动汽车，对电子设备的需求正影响和惠及不同的市场，尤其是电力管理设备。事实上，任何电子设备都需要电源管理装置。 作为电子设备的关键部件，电源管理芯片担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责，其性能的优劣对于整机系统性能具有重要意义。 因此，电源管理产品市场的发展遵循最终用户需求的大趋势也非常明显。 2017 年全球模拟芯片销售情况中， 电源管理芯片占模拟芯片销售份额接近三成， 并持续保持增长态势。对于电源管理芯片而言，其主要的应用领域包括汽车、通信、工业、消费类、计算等方面。据 IC insights的统计数据显示， 2017 年模拟市场的总销售额为 545 亿美元，其中电源管理芯片占比接近三成，并持续保持增长态势。据 Yole 预测， 电源 IC 将从多个关键终端市场获益，到 2023 年电源 IC 市场规模将增长至 227亿美元， 2017~2023 年期间的复合年增长率（CAGR）将达 4.6%。通信市场占据了最主要的市场份额，尤其是即将到来的 5G 大规模布局， 将进一步提升通信领域电源管理芯片的需求。 同时， 汽车电气化以及工业 4.0 升级， 也将成为电源管理芯片的助推剂。 相对而言，消费类及计算方面应用需求变化并不显著。进入 2018 年，全球电源管理芯片领域也表现的非常活跃。先是，微控制器领域的有力竞争者 Renesas（瑞萨）收购了 Intersil，后者的产品组合包括稳压器和其他模拟产品。通过收购， Renesas 获得了原本缺乏的电源管理、接口和栅极驱动器产品组合。而后，苹果与 Dialog 也达成6 亿美元交易， Dialog 将授权其 电源管理技术、转移部分资产以及输送 300 名研发工程师给苹果。自此，苹果也具备了电源芯片开发能力，后续产品也将搭载自主产品。海外厂商，如美国、日本厂商，仍然占据着移动通信器件的垄断地位，全球数模转换中高端市场主要由 ADI 和 TI 等美国厂商占据，国内厂商在相关领域的研制仍处在低阶阶段，未来将会存在相关公司研发、扩展和资本合作，这个阶段将会带给优秀公司高速成长的机会。 综合看来，伴随着全球科技、经济、军事等领域的快速发展，模拟芯片市场正迎来新的爆发期。尤其是其中的射频关键器件、 AD/DA 数模/模数转换器将成为 5G 产业发展带来的关键突破点。 同时，全球各大厂商的并购、重组等利用各种资源对产业链进行整合和提升，为行业的发展提供更多元化的发展思路。智东西认为，全球半导体行业步入超级周期、同时面临中美科技摩擦、中国集成电路产业扶持政策力度加大等多因素叠加，前景向好。半导体是信息产业的明珠，具备技术密集、资本密集特性和劳务密集型三个特点，是信息产业根本所在。近些年来以来，由于人工智能、可折叠手机等新兴应用的崛起，全球半导体行业进入超级周期。而且，最近随着中美科技摩擦频发，美方对中国投资及核心技术获取施加限制，中国半导体行业正处于产业升级的历史窗口期。

中兴被禁在全球芯片市场掀起的波澜，并不次于博通高通数月来风波不断的世纪并购。广阔的应用前景，核心的产业地位，芯片制造商的明争暗斗从未停息。在技术革新、资本驱动和国家战略的簇拥下，全球芯片市场格局几经洗牌。手握利剑的巨头们明争暗斗，而虎视眈眈的后来者们也从未停止追赶的步伐。01没完的并购为哪般高通刚从博通的收购战中走出来，如今又陷入被前董事长私有化的风波。据CNBC报道，今年3月被免去高通董事长职务的Paul Jacobs卷土重来，正与战略投资者和主权财富基金进行谈判，寻求未来两个月买下高通。私有化传闻曝出后，ARM方面向CNET网站澄清，称公司和Paul Jacobs并未就任何可能收购高通的问题展开讨论。言下之意是，ARM并不打算参与高通私有化。ARM不参与收购高通的逻辑，或许可以从其业务背景来解释。ARM致力于芯片架构研发，包括高通、三星、苹果、联发科等在内的全球千余家移动芯片制造商都是它的客户。换句话说，处在芯片产业上游的ARM不只是与高通合作，它同时也为高通的其他竞争对手提供芯片设计。如果参与私有化，可能会危及ARM与其他芯片制造商的关系。并购成为芯片市场绕不来的关键词。就在上个月，美国外国投资委员会以国家安全为由，否决了博通收购高通的计划。2017年，博通计划斥资1600亿美元收购博通，交易一旦成功，新公司将成为全球无线通讯芯片领域的绝对霸主，在全球芯片市场也将与英特尔、三星形成三足鼎立的格局。事实上，芯片业并购、抱团取暖之风已经持续了很长一段时间。上述收购案中的两家主角，此前都经历了大手笔的并购。2015年，安华高科技斥资370亿美元收购博通。2016年10月，高通宣布以470亿美元收购恩智浦，并刷新了当时芯片领域并购交易规模的最高纪录。长期以来，迫于增长放缓、成本上涨等压力，芯片制造商就通过并购的方式，一方面获取新技术，另一方面削减制造、销售和开发等成本。今年3月2日，芯片制造商微芯宣布，将以每股68.78美元、总计83.5亿美元的价格，现金收购美高森美。Gartner的数据显示，微芯在全球8位单片机（一种集成芯片）付运量排名第一，美高森美则在航天、国防、通信、数据中心等领域有不错业绩，这次交易将增强微芯在计算机、通信等领域的实力。业内人士认为，此类收购将帮助收购方扩大业务范围，获取新技术，甚至在一定程度上打击竞争对手。例如，英特尔收购阿尔特拉公司则获取了后者的FPGA技术，从而可以在数据中心阻击ARM公司。国际芯片产业协会还预计，接下来十年，芯片产业很有可能从横向整合进入到上下游垂直整合阶段。整合从横向到纵向，芯片厂商综合实力越来越强，产业集中度也将越来越高。02谁在掌控产业链从Note7跌倒到S8爬起，三星只用了不到一年时间。凭借亮眼的芯片业务表现，三星早在去年“太子”尚未脱险，便已冲破迷雾。任何一家科技巨头遭遇种种风波后，未必能像三星一样活得越来越好。三星的翻身也成为窥见芯片业务的剖面。1974年，三星电子进入芯片市场后，一直以存储芯片为主攻方向。20世纪80年代，三星电子以日本索尼公司为目标，积极研发存储器，在韩国政府1982 年发表《半导体工业扶持计划》和《半导体扶植具体计划》的背景下，高薪聘请大量日本、美国工程师，1993年以后，在存储器市场，三星无论是技术研发还是市场占比，均已经居于领导地位。客户设备和供应链对芯片的需求，推高了DRAM和NAND存储芯片的价格，扩大了三星的利润空间。超越英特尔，三星距离全球芯片业的老大越来越近。IC Insights数据显示，1993年，三星在全球芯片市场仅排名第七。2006年三星已经排名第二，但和英特尔仍然存在很大差距。而在2007年苹果iPhone问世之后，智能手机的快速普及让三星获得追赶机会。主攻存储芯片的三星逐渐获得比主攻PC的英特尔更大的市场营收。三星也存短板。在移动芯片市场，高通与联发科则占据主导。安兔兔公布的《2016年热门手机芯片品牌分部》报告显示，其中高通以57.41%占据榜首，联发科与三星分别以20.49%和12.33%分列第二三位。这主要是因为，虽然三星在内存和闪存芯片方面有绝对优势，但是在系统级芯片方面则远未达到抗衡高通、联发科的地步。市场仍在有限的巨头手中。据统计，2017年全球芯片产值超过3900亿美元，但其中近50%的销售额被前十大芯片制造商瓜分。目前而言，美日韩欧等国企业在芯片市场占据绝对的垄断地位。数据显示，仅美国英特尔和韩国三星电子公司在全球芯片市场份额中的占比就超过了五分之一。在存储芯片领域垄断更甚，三星电子、海力士、英特尔、美光科技以及东芝半导体等五家美日韩半导体企业，几乎占据了全球95%左右的存储器市场。全球前十大芯片制造商均分布在上述地区。尽管如此，在芯片制造的第一梯队，竞争依然激烈。1965年，英特尔公司创始人之一的摩尔就预测，集成电路上可容纳的元器件的数目，每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这一定律揭示了芯片领域技术革新的速度之快。事实上，近半个世纪来，全球芯片产业已经经历了两次重大的产业转移。第一次发生在20世纪70年代末，从美国转移到了日本，造就了富士通、日立、东芝、NEC等世界顶级的芯片制造商；第二次在20世纪80年代末，韩国与我国台湾成为芯片行业的主力，继美国、日本之后，韩国成为世界第三个半导体产业中心。除了体量巨大，完善的产业链同样让垄断形势难以打破。全球芯片产业链主要有两种模式，一种是IDM整合元件制造商模式，即一家公司覆盖集成电路全产业链，另一种是垂直分工模式，即设计、制造和封测分别由不同厂商完成。而诸如英特尔、三星、德州仪器、东芝、意法半导体等全球芯片前20大制造商中，大部分是IDM模式，这意味着，行业巨头们在整条产业链上都占有绝对的控制权。而采取垂直分工模式的企业，则在产业链的某一环节拥有领先技术。例如荷兰的ASML公司生产的光刻机在芯片制造环节具备绝对优势。不仅如此，近年来连番掀起的并购浪潮，一定程度上使寡头垄断的格局得到进一步强化。03他们会后来居上吗？在全球芯片业整合大潮下，意图在芯片市场分一杯羹的新兴企业面临着巨大压力。芯片产业更新换代速度很快，且产业门槛较高，属于高投入、高研发，但是回报较慢。根据欧盟委员会发布的数据，在2016年至2017年期间，英特尔在研发方面的投入约150亿美元，紧随其后的三星电子则投入了143亿美元，分别高居全球2500家公司的三、四名。制造工厂的投入也十分惊人，由于工艺要求非常苛刻，工厂的建设成本同样让多数企业难以承受。公开资料显示，台积电的FAB 14十二英寸晶圆厂投资规模超过116亿美元。技术上的差距则更为明显。以晶圆代工技术为例，全球领先的台积电晶圆代工技术达到7纳米级，而中国最大的芯片代工公司的中芯国际只能达到28纳米级。为摆脱国际巨头的垄断地位，多个国家提出了芯片产业发展计划，通过国家政策扶持的方式，帮助本土企业追赶。2009年，巴西全国先进电子技术研究中心芯片设计所在南方城市阿雷格里港成立,成为拉美地区首家政府支持的芯片研发中心，迄今已在建立了7家IC设计中心。印度也在加紧制订芯片制造战略，2015年，印度政府宣布投资100亿美元打造两个芯片工厂。同时，印度通信与信息技术部还与英特尔公司谈判，英特尔将在印度建立测试工厂；另一家未透露名称的公司也在与印度政府接触，该公司有兴趣在印度建立晶圆工厂。当前，全球芯片产业面临新一轮变革。一方面，全球市场格局加快调整，投资规模迅速攀升，市场份额加速向优势企业集中。另一方面，移动智能终端及芯片呈爆发式增长，云计算、物联网、大数据等新业态快速发展，芯片制造技术演进出现新趋势。新形势下，新兴企业的发展也将迎来难得的机遇。

最近几年， 半导体产业风起云涌。 一方面， 中国半导体异军突起， 另一方面， 全球产业面临超级周期，加上人工智能等新兴应用的崛起，中美科技摩擦频发，全球半导体现状如何？全球半导体的机会又将如何？本期的智能内参，我们推荐来自国信证券的报告， 从半导体的功能分类全面介绍全球半导体基本发展现状。一、半导体的前世今生1、半导体历史沿革芯片是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。自从 1958 年德州仪器发明出世界上第一块集成电路以来，集成电路迅猛发展，历史上大致从西从东形成转移。 从上世纪 50 年代发展至今，集成电路大体经历了三次产业变迁， 分别是： 在美国发明起源——在日本加速发展——在韩国台湾分化发展。▲全球半导体产业三次变迁历程纵贯全球半导体产业发展的时间轴，可以划分出七大时间节点： 20 世纪 40-50 年代晶体管时代及 IC的诞生； 60 年代集成电路制造进入量产阶段， IC 进入了商用阶段； 70 年代个人计算机出现，大规模集成电路进入民用领域； 80 年代 PC 普及， 整个行业基本都在围绕 PC 发展； 90 年代 PC 进入成熟阶段； 21 世纪前 10 年互联网大范围推广， 网络泡沫和移动通讯时代来临， 消费电子取代 PC 成为半导体产业新驱动因素； 2010 年至今大数据时代到来，半导体产业经历了增速放缓逐步进入成熟。▲ 全球半导体产业发展历程2、半导体的产业链全景半导体是许多工业整机设备的核心， 普遍应用于计算机、 消费类电子、 网络通信、 汽车电子等核心领域。 半导体主要分为四部分： 集成电路、 分立器件、 光电子器件、 微型传感器，其中集成电路按其功能可分为微处理器、逻辑 IC、存储器、模拟电路。 其中集成电路占到整个市场的 80%以上， 可按其功能分为计算类、 储存类和模拟类集成电路。把整个半导体生产流程简化了看，我们可得出下图，芯片在出厂前主要经历了设计、制造阶段、封测，最后流向终端产品领域。▲半导体生产流程半导体产业链庞大而复杂，可以分为上游支撑产业链，包括半导体设备、材料、生产环境；中游核心产业链，包括 IC 设计、 IC 制造、 IC 封装测试；下游需求产业链，覆盖汽车电子、消费电子、通信、计算机。从产业链分布的公司来看：美国、日本、欧洲、台湾公司形成对上中游核心产业全覆盖，依靠技术自主可控垄断半导体产业。▲半导体产业链全景图从全球集成电路市场看，随着 PC 应用市场萎缩， 4G 手机市场逐渐饱和，全球集成电路市场的增长步伐放缓，但 2018 年全球集成电路销售额仍保持了 15.94%的增长，达到 4779.36 亿美元。从 1999 年到2018 年，全球半导体销售额从 1494 亿美元增长至了 4779.36 亿美元，年复合增长率为 6.31%。据 Gartner 公司的数据显示，三星电子和苹果仍然是 2018 年两大半导体芯片买家，占全球市场总量的17.9%，与上一年相比下降了 1.6%。受出货量和平均销售价格增长的推动，英特尔去年的半导体营收较 2017年增长了 13.8%。此外，其他主要内存芯片厂商去年的表现也较为强劲，包括 SK 海力士和美光。二、 计算类 IC——硬核科技的代表计算类芯片也称逻辑电路，是一种离散信号的传递和处理，以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路, 它们在计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面中被大量运用。逻辑电路可以分为标准化和非标准化两大类。纵观全球半导体，作为资金与技术高度密集行业，半导体目前形成深化的专业分工、细分领域高度集中的特点，逻辑 IC 作为半导体行业的核心，自上世纪末开始，近 20 年来持续保持增长态势， CAGR 达到8.51%， 2018 年逻辑 IC 市场规模达到新高 1093 亿美金，约占全球半导体市场总值的四分之一。▲1999—2018 全球逻辑 IC 销量及增速（亿美元， %）目前世界范围内主流标准化逻辑电路有四种： CPU、 GPU、 ASIC、 FPGA。由于西方国家电子信息化拥有先发优势，形成了对革命性产品的垄断，逻辑 IC 行业形成了较高市场准入门槛，四个主流领域多被欧美发达国家的电子巨头所控制。▲全球大型逻辑 IC 公司分类1、 CPUCPU 从 1971 年发展至今已经有四十七年的历史了，提起 CPU 不得不说 Intel 公司的发展史就是 CPU的发展简史。英特尔公司最早有三位创始人：罗伯特·诺宜斯、高登·摩尔、安迪·葛洛夫。集成电路技术的发展一直遵循摩尔定律，高登·摩尔就是摩尔定律创始人。CPU 是一块超大规模的集成电路，是计算机的运算核心和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 CPU 的结构主要包括控制单元、运算器、高速缓存器、动态随机存取存储器四个部分，分别对应控制、运算、高速数据交换存储、短暂存储四个用途。▲CPU 微架构示意图多年来，随着电子信息技术发展， CPU 在集成电路领域仍保持强大的竞争优势，源于 CPU 诸多优势，其一 CPU 是通用类计算芯片，能适应不同应用场景，包括手机、汽车、工业制造、计算机等。其二性能上稳定性好、运算能力突出、功耗适中、开发周期相对较短、成本较低。CPU 可分为桌面 CPU 和移动 CPU 两大类。桌面 CPU 行业目前形成传统霸主英特尔与后起之秀 AMD两强争霸的局面。▲主要 CPU 公司介绍工艺制程方面，目前 CPU 顶级的工艺制程为 14nm, 正在向 10nm 推进。 AMD 通过多年研发投入，从不同等级产品的核心数、基频、主频、缓存、工艺制程等多项技术参数上看已经不落后于 Intel, 但缺陷也是明显的， AMD 产品工作主频往往产生较高发热量，功耗过大，反映了 AMD 追求低成本工艺制作与 Intel追求极致工艺制作的较大差距。应用领域上， CPU 作为任何电子终端产品的核心部件，被大规模应用在个人 PC、平板电脑、大型服务器、商用无人机、移动设备上。▲CPU 主要应用领域移动 CPU 领域呈现一超多强的局面，美国高通公司一直在高端移动处理器市场中占据垄统治地位，至今这种优势依旧难以打破。其竞争对手主要包括美国苹果电脑、台湾联发科和韩国三星电子。▲主要移动 CPU 公司介绍2、 GPU由于 CPU 的架构中需要大量的空间去放置存储单元和控制单元，相比之下计算单元只占据了很小的一部分，所以它在大规模并行计算能力上极受限制，而更擅长于逻辑控制。但是随着人们对更大规模与更快处理速度的需求增加， CPU 无法满足，因此诞生了 GPU。GPU 是图形处理器，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上图像运算工作的微处理器，拥有很强的浮点运算能力。它与 CPU 有明显区别：一是相比于 CPU串行计算， GPU 是并行计算，同时使用大量运算器解决计算问题的过程，有效提高计算机系统计算速度和处理能力，它的基本思想是用多个处理器来共同求解同一问题，即将被求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算。二是 GPU 的结构中没有控制器，所以 GPU 无法单独工作，必须由 CPU 进行控制调用才能工作， GPU 更适合简单大量的处理类型统一的数据。▲GPU 可以解决的问题以及应用领域虽然 GPU 是为了图像处理而生的，但是我们通过对 GPU 微架构示意图观察，认为 GPU 在结构上并没有专门为图像服务的部件，只是对 CPU 的结构进行了优化与调整，所以 GPU 也可以称为专用 CPU。▲GPU 微架构示意图谈到 GPU，可能首先想到的是 NVIDIA，这是一颗 GPU 领域的璀璨明星， NVIDIA 成立于 1993 年，由黄仁勋等三人创办，从 1995 年开始推出自己的显卡 NV1 和 NV2，但并不成功，真正让 NVIDIA 崭露头角的是 1997 年推出的 RIVA128，这款显卡像素填充率为 100 Mpiexl/s，支持微软的 Direct 3D 标准，在能效上超越了 3Dfx 的 Voodoo 和 ATI 的 Rage Pro，加上价格低廉获得了很多整机厂的青睐，随后 NVIDIA 乘胜推出了 RIVA TNT 及 GeForce 256，彻底将 3Dfx 和 S3 这些昔日的霸主抛在身后，此时唯一能与之相争的只有 ATI 的 Radeon， ATI 的Radeon 系列与 NVIDIA 的 GeForce 系列的对抗直到 2006 年才罢场， AMD成功收购 ATI，独立 GPU 市场形成 NVIDIA 和 AMD 两大巨头的格局。从产品上来看，两家公司 GPU 特点和优势完全不同,这缘于研发思路存在差异：NVIDIA 产品特点主要有四点：一是设计思路归于高性能、低功耗；二是性能强大，经常垄断高端旗舰级市场，高端 N 卡占据优势比较明显；三是支持 PhysX、 TXAA、 FXAA 等多个技术；四是驱动程序完善。AMD 的产品特点在于：一是芯片单一性能突出，功耗普遍较大；二是主打入门级的产品，性价比高，覆盖中低端市场；三是支持 AMD Eyefinity 宽屏技术；四是挖矿性能相当突出。总之， N 卡主要有低功耗、驱动成熟、追求极致性能，产品线完善等优势， A 卡则主要是性价比相对更高，计算能力强，绘图、挖矿更有优势，画质较好，但高端产品线较少。3、ASIC近年随着以比特币为代表的虚拟货币市场的火爆， 催生了一大批生产“挖掘”虚拟货币设备的矿机厂商，相较于我们常见的 CPU、 GPU 等通用型芯片来说， ASIC 芯片的计算能力和计算效率都直接根据特定的需要进行定制，所以其可以实现体积小、功耗低、高可靠性、保密性强、计算性能高、计算效率高等优势，特别适合矿机这种对芯片算力要求高、功耗要求小的特定应用领域。缺点是 ASIC 不同于 GPU 和FPGA 的灵活性，定制化的 ASIC 一旦制造完成将不能更改设计要求高、初期成本高、开发周期长。▲比特大陆蚂蚁矿机 S15以及ASIC 矿机芯片由于挖矿属于边缘应用领域， AI 仍是 ASIC 的主要应用领域，随着人工智能时代到来，传统的神经网络算法在通用芯片(CPU 、 GPU)上效率不高，功耗比较大，因此从芯片的设计角度来说，通用型往往意味着更高的成本。为了提升效率，降低功耗， ASIC 应运而生。目前从全球范围来看，基于人工智能方向的ASIC 领域并未出现“一家独大”的局面，反而呈现出国内外电子科技巨头、科研院所和国内初创型公司互相竞争的格局，国外以 Google、 IBM、 Intel、斯坦福大学为首，国内有中星微电子、寒武纪科技、启英泰伦。4、FPGA通用处理器的摩尔定律已入暮年，而机器学习和 Web 服务的规模却在指数级增长。人们使用定制硬件来加速常见的计算任务，然而日新月异的行业又要求这些定制的硬件可被重新编程来执行新类型的计算任务。 FPGA 正是一种硬件可重构的体系结构，常年来被用作高计算领域专用芯片（ASIC）的小批量替代品。FPGA 指现场可编程门阵列，它是在 PAL、 GAL、 CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。▲FPGA 内部结构图FPGA 能部分替代 ASIC 是有原因的，一是 FPGA 并行运算，二是硬件结构可变，三是运行中可更修改。▲FPGA 可小批量替代 ASIC 的原因FPGA 的核心优势，主要有五个方面：可编程灵活度高、并行运算效率高、开发周期较短、稳定性好、长期维护。全球 FPGA 市场被国外四大巨头 Xilinx（赛灵思）， Altera（阿尔特拉已被英特尔收购）、 Lattice（莱迪思）、 Microsemi(美高森美)垄断。从产品上看，赛灵思公司多年来保持 FPGA 行业霸主地位，源于产品超强的竞争力，一是赛灵思 FPGA在集成上不断突破，工艺制程一直保持领先，芯片效率高、功耗小。二是产品定位于高端市场，应用领域覆盖汽车、数据中心、消费类电子、高性能计算、医疗、有线通信等附加值高的行业。三是技术专利数量庞大，形成了抵御同业对手的天然壁垒。5、DSP除了以上四种主要标准化电路，非标准化逻辑电路也在各种应用领域被大量应用， DSP 是应用领域比较广泛的一种。区别于 FPGA 适用于系统高速取样速率、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。适合于高速采样频率下，特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。 DSP，也称数字信号处理器，适用于系统较低取样速率、低数据率、多条件操作、处理复杂的多算法任务、使用 C 语言编程、系统使用浮点。适合于较低采样速率下多条件进程、特别是复杂的多算法任务。 DSP 是由通用计算机中的 CPU 演变而来的，和工业控制计算机相比， DSP 这种单片机具有多重优势：一是系统结构简单，使用方便，实现模块化；二是可靠性高，可保持长时间无故障工作；三是处理功能强，速度快；四是控制功能强；五是环境适应能力强。▲DSP 内部结构图DSP 凭借卓越的性能，在图形图像处理，语音处理，信号处理等通信领域起到越来越重要的作用，被广泛应用于移动通信、电机控制、汽车毫米波雷达图像处理、测量仪表等领域。▲DSP 重要应用领域目前，全球范围内上生产 DSP 的大型厂商包括德州仪器、亚德诺半导体、恩智浦半导体。▲DSP 主要公司介绍依据 DSP 主流厂商产品的特点，可以预计未来 DSP 技术将向以下几个方面继续发展与更新：一是DSP 芯核集成度越来越高，通过缩小 DSP 芯片尺寸，实现了 DSP 系统级的集成电路；二是为了面向复杂应用领域，可编程 DSP 芯片将成为未来主导；三是定点 DSP 仍占据主流，随着 DSP 定点运算器件成本的不断低，能耗越来越小的优势日渐明显，未来定点 DSP 芯片仍将是市场的主角。总体上来看，通过对多种计算类芯片全方位对比，计算类芯片经过几十年的发展， CPU 不再一枝独秀，多种新应用领域对复杂计算产生强大需求，由此产生专注于图像处理的芯片 GPU；可以灵活编程，大幅缩短开发周期的芯片 FPGA；进行了定制设计优化，在特定应用场景下功耗及量产成本较低的 ASIC 芯片；以及融合数字信号处理算法，专用于数字信号处理领域的 DSP 芯片等都得到了广泛的应用与快速的发展。目前，计算类芯片已经形成了以 CPU、 GPU、 FPGA、 ASIC、 DSP 并行发展的新趋势，可以预见，随着未来 5G 通讯、传感器（MEMS）、可穿戴设备、物联网、工业机器人、 VR/AR 以及人工智能等新兴领域市场的发展扩大，对计算类芯片性能、技术、能耗等方面的需求将继续驱动各种计算类芯片在技术上得到更加快速的发展。三、 存储 IC——现代信息技术的基石存储器可以说是大数据时代的基石。存储器就类似于钢铁之于现代工业，是名副其实的电子行业“原材料”。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。从大类上看，存储器可以分为光学存储器、半导体存储器、磁性存储器。半导体存储器是目前最主要的存储器类别， 以断电后存储数据是否丢失为标准， 半导体存储芯片可分两类：一类是非易失性存储器，这一类存储器断电后数据能够存储，主要以 NAND Flash 为代表，常见于 SSD（固态硬盘)；另一类是易失性存储器，这一类存储器断电后数据不能储存，主要以 DRAM 为代表，常用于电脑、手机内存。除了 NAND Flash 和 DRAM，还包含其他门类，例如 Nor Flash、 SRAM、 RRAM、 MRAM、 FRAM 等 。▲存储器的分类存储器行业属于强周期性行业，从历史表现上看，存储器行业总是处于交替出现的涨跌循环之中。存储器行业的波动剧烈，其产业周期强于电子市场及电子元器件市场整体的周期性，暴涨暴跌的情况可谓常态。从产值构成来看， DRAM、 NAND Flash、 NOR Flash 是存储器产业的核心部分。这缘于一方面性能不断提升的手机操作系统及日益丰富的应用软件极大地依赖于手机嵌入式闪存的容量；另一方面，万物互联等新技术的涌现推动数据量的急速膨胀。▲主要存储器产品受益于上述两因素， 2018 年全球半导体营收去年达 4779.36 亿美元，主要贡献来自于存储芯片。存储芯片占半导体总营收的比重从 2017 年的 31%上升至了 2018 年的 34.8%，占比最大。 CAGR 明显高于集成电路整体市场 CAGR，从存储芯片内部结构看， DRAM 占比 57.1%， NAND Flash 占比 39.49%， NOR Flash占比 3.41%。1、DRAM在半导体科技极为发达的台湾，内存和显存被统称为记忆体，即动态随机存取记忆体(DRAM)， DRAM是最常见的存储器，只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。DRAM 是相对于 SRAM 而产生的， SRAM（静态随机存储器)是随机访问存储器的一种, 这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。 SARM 的优势是访问速度快、功耗非常低，缺陷是单位存储密度不足，成本较高, 因而不适合用于更高储存密度低成本的应用，如 PC 内存。 DRAM 除了兼具SRAM 特点外还拥有非常高的密度，单位体积的容量较高，因此成本较低，几乎适用于任何带有计算平台的个人消费类或工业设备，从笔记本电脑和台式电脑到智能手机和许多其他类型的电子产品等。▲SRAM和DRAM 内部结构图随着 CPU 性能的不断提高，终端产品内存也需要逐步升级，高性能的内存搭配高性能的 CPU 才能最大的发挥它的价值与优势， DRAM 发展到现在已历经了五代，从第一代 SDRAM，到如今的第五代 DDR4SDRAM。 DRAM 沿着传输速率更大，总线计时器更多，预读取量更大，数据传送速率更快，供电电压更小的方向发展。▲SRAM、 DRAM、 SDRAM、 DDR3、 DDR4 参数对比▲DRAM 传输速度跟随 CPU 性能提升不断提高从行业上看，早期计算机应用占了整个 DRAM 产业高达 90%份额， 2016 年开始伴随大容量智能手机崛起，手机逐渐取代 PC 成为 DRAM 产业的主流，同时云服务器 DRAM 需求涌现的带动是功不可没的推手，包括 Facebook、 Google、 Amazon、腾讯、阿里巴巴等不断扩充网路存储系统，对于云存储、云计算的 需求提升，都带动服务器 DRAM 需求起飞，目前 DRAM 行业一直被美韩三大存储器公司垄断,三星、海力士、美光占据了全球市场的 95%以上。▲主要 DRAM 存储器公司DRAM 节点尺寸目前是由器件上最小的半间距来定义的，美光 DRAM 基于字线，三星和 SK 海力士则基于主动晶体管，美光科技、 三星和 SK 海力士作为 DRAM 市场的主导厂商，这三家公司拥有各自的工艺节点。由于解决了这些技术节点问题，美韩三大厂商凭借领先的工艺水平拉开了与其它存储器厂商的差距。2、 NAND FlashNAND Flash 是 Flash 存储器中最重要的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。 NAND Flash 存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。Flash 的内部由金属氧化层、半导体、场效晶体管(MOSFET)构成，里面有个悬浮门(Floating Gate)，是真正存储数据的单元。数据在 Flash 内存单元中是以电荷(electrical charge) 形式存储的。存储电荷的多少，取决于图中的控制门（Control gate）所被施加的电压，它控制的是向存储单元中冲入电荷还是使其释放电荷。而数据的表示，以所存储的电荷的电压是否超过一个特定的阈值 Vth 来表示。对于 NAND Flash 的写入（编程)，就是控制 Control Gate 去充电（对 Control Gate 加压），使得悬浮门存储的电荷够多，超过阈值Vth，就表示 0。对于 NAND Flash 的擦除(Erase)，就是对悬浮门放电，低于阀值 Vth，就表示 1。▲Flash 的内部存储结构▲NAND Flash 架构图NAND FLASH 内部依靠存储颗粒实现存储，里面存放数据的最小单位叫 cell。每个储存单元内储存 1个信息位（bit），称为单阶储存单元（SLC）， SLC 闪存的优点是传输速度更快，功率消耗更低和储存单元的寿命更长，成本也就更高。每个储存单元内储存 2 个 bit，称为多阶储存单元（MLC），与 SLC 相比，MLC 成本较低，其传输速度较慢，功率消耗较高和储存单元的寿命较低。每个储存单元内储存 3 个 bit 称为三阶储存单元（TLC），存储的数据密度相对 MLC 和 SLC 更大，所以价格也就更便宜，但使用寿命和性能也就更低。由于存储数据量的不用，导致 SSD 从可擦写次数、读取时间、编程时间、擦写时间存在差异。▲闪存芯片存储原理▲SLC、 MLC、 TLC 性能对比从工艺上看， NAND Flash 可以分为 2D 工艺和 3D 工艺，传统的 2D 工艺类似于“一张纸”，但“一张纸”的容量是有瓶颈的，三星、英特尔、美光、东芝四家闪存大厂为了满足大容量终端需求，均开始研发多层闪存（3D NAND Flash），英特尔和美光引入市场的 3D Xpoint 是自 NAND Flash 推出以来，最具突破性的一项存储技术，它通过单层存储器堆叠突破了 2D NAND 存储芯片容量的极限，大幅提升了存储器容量，因此技术 3D NAND 具备了四个优势：一是比 2D NAND Flash 快 1000 倍；二是成本只有 DRAM 的一半；三是使用寿命是 2D NAND 的 1000 倍；四是密度是传统存储的 10 倍。除了传统存储巨头三星电子、 SK 海力士、美光科技，东芝和西部数据也是 NAND FLASH 领域不可忽视的重要力量。▲主要 NAND FLASH 公司应用领域看， NAND-FLASH 广泛应用于固态硬盘(SSD), 固态硬盘按照存放数据最小单位 bit 来划分主要可以分为 SLC-SSD、 MLC-SSD 和 TLC-SSD 三类。 SLC-SSD 具有高速写入，低出错率，长耐久度特性，主要针对军工、企业级存储。 MLC-SSD 和 TLC-SSD 固态硬盘的应用主要针对消费级存储，有着 2倍、 3 倍容量于 SLC-SSD， 同时具备低成本优势，适合 USB 闪盘，手机等。▲NAND FLASH 主要应用领域整体上来看， DRAM 和 NAND FLASH 占据了存储芯片市场 96%以上的份额， NOR Flash 由于存储容量小，应用领域偏重于代码存储，在消费级存储应用上已出现被 NAND 闪存替代的趋势，目前仅应用于功能性手机，机顶盒、网络设备、工业生产线控制上。由于存储行业终端用户的 IT 需求往往是综合计算、网络、存储三方面，广泛分布于所有对数据存储有需求的各行各业，涵盖了国民经济的大部分领域，市场规模和发展潜力巨大。公司层面，由于未来以 DRAM 和 NAND FLASH 为主导的存储器行业趋势仍将延续，海外存储器巨头三星电子、 SK 海力士、美光科技、西部数据、东芝凭借三个先发优势：国家资本支持，数量庞大的技术专利，对下游终端行业多年的渗透，控制了中高端存储器市场，未来仍将继续角逐存储器行业。四、 模拟 IC—通信、 5G 等新兴技术产业发展急先锋信号可分为模拟信号和数字信号。现实中一切的信号，包括光热力声电等都属于模拟信号，例如麦克风能将声音的大小转换成电压的大小， 可得到一个连续的电压变化，这种连续的信号称为模拟信号，用来处理模拟信号的集成电路称为模拟芯片。模拟芯片产品已经遍布生活中的各个角落， 无论是网络通信、 消费电子、 工业控制、 医疗设备还是汽车电子， 都会用到模拟芯片，同时，现在的许多新兴应用，包括共享单车、 AR/VR 无人机等也都会用到模拟芯片。▲全球模拟芯片应用领域份额模拟芯片作为电子产品的重要组成部分， 市场需求随着各类电子产品的快速发展而不断扩大。模拟产品生命周期较长， 可达 10 年之久， 同时， 模拟芯片市场不易受单一产业景气变动影响，因此价格波动远没有存储芯片和逻辑电路等数字芯片的变化大，市场波动幅度也相对较小。根据 WSTS 统计， 2017 年全球模拟芯片销售额为 527 亿美金，约占半导体总体规模的 12.8％。据 ICInsights 预测，在未来五年内，模拟芯片的销售量预计将在主要集成电路细分市场中增长最为强劲，以 6.6％的年复合增长率快速增长。预计到2022 年，全球模拟芯片市场规模可达到 748 亿美元。模拟芯片是预测中增长最快的主要产品类别，电源管理 IC，专用模拟芯片和信号转换器组件的强劲销售预计将成为未来五年模拟增长的主要推动力。1、射频器件射频器件是无线连接的核心，凡是需要无线连接的地方必备射频器件，进入了 5G 时代，其背后牵动的价值尤为重要。通常情况下，一部手机主板使用的射频芯片占整个线路面板的 30%–40%。随着智能手机迭代加快，射频芯片也将迎来新一波高峰。目前，全球约 95%的市场被控制在欧美厂商手中，甚至没有一家亚洲厂商能进入产业顶尖行列。在物联网应用推动下，未来全球无线连接数量将成倍的增长。 同时，未来由 4G+，5G，物联网等对射频器件的爆发性需求会加速它的发展。归结起来，射频器件主要三大细分领域为射频滤波器、射频开关、 PA 芯片（功率放大器芯片）。射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分，追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力，也是芯片设计研发的主要方向。▲射频前端结构示意图从已有数据看来， 滤波器是射频前端市场中最大的业务板块，其市场规模将从 2016 年的 52 亿美元增长至 2022年的 163亿美元。滤波器市场的驱动力来自于新型天线对额外滤波的需求，以及多载波聚合（CA）对更多的体声波（BAW）滤波器的需求。功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）是射频前端市场中第二大的业务板块，由于新型天线的出现和增长，低噪声放大器市场将稳步发展。开关是射频前端市场中第三大的业务板块，其市场规模将从 2016 年的 10 亿美元增长至 2022 年的 20亿美元。该市场将主要由天线开关业务驱动而增长。2、AD/DA(模数/数模)相关产品近年来，数字技术，特别是计算机技术飞速发展与普及，在现代军事和商用控制、通信等领域有着广泛的应用。为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象都是模拟量，如温度、压力、位移、图像等，需要将这些模拟信号转换成数字信号才能使计算机或者数字仪表识别、处理这些信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。由此，就需要能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路，即模数和数模转换器。A/D 是模拟量到数字量的转换，依靠的是模数转换器（Analog to Digital Converter），简称 ADC。 D/A 是数字量到模拟量的转换，依靠的是数模转换器（Digital to Analog Converter），简称 DAC。它们的道理是完全一样的，只是转换方向不同。如今的电子产品中， 数模芯片几乎无处不在。数模芯片主要用在汽车专用模拟芯片中，近年来自动驾驶与电动汽车技术发展，都是汽车模拟芯片市场的增长保障。 目前生产 AD/DA 的主要厂家有 ADI、 TI、BB、 PHILIP、 MOTOROLA 等。▲数模转换器结构示意图得益于目前 4G、 5G 通信的建设， 移动基站的部署等行业因素推动， 移动通信终端和便携式移动互联设备的增长等等推动， 通信与消费电子领域仍然是信号转换模拟芯片的最大终端应用市场。同时，汽车电子也成为继网络通信领域之后带动数模芯片市场增长的另一大领域。全球AD/DA 转换中高端市场主要由ADI、 TI 等美国厂商占据，我们从上文分析 TI 和 ADI 等大型模拟芯片厂商近年的运营情况看来，其对汽车电子应用市场相关领域的投入是支持这些公司不断壮大的支撑。我国目前在部分品种芯片的研发和生产方面已经具备基本的自给自足的能力，但芯片的设计和生产工艺与美国相比，仍存在整体差距，尤其是在高端核心芯片，比如高速数模转换芯片、射频芯片等方面，对外依赖度较高。在 5G 时代，对器件标准提出了更高要求，而同时 5G 时代有望加速发展的物联网则对数模中低端器件的需求全面提升。我们认为， 5G 高端需求在数模转换器件领域有望实现突破， 而国内厂商则有望在中低端器件的需求中，探索出该领域升级和突破的新思路。3、 电源管理产品如今，我们的生活中随处可看到电子设备的激增，从收音机到电视机、智能手机、无人机、智能手表或者电动汽车，对电子设备的需求正影响和惠及不同的市场，尤其是电力管理设备。事实上，任何电子设备都需要电源管理装置。 作为电子设备的关键部件，电源管理芯片担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责，其性能的优劣对于整机系统性能具有重要意义。 因此，电源管理产品市场的发展遵循最终用户需求的大趋势也非常明显。 2017 年全球模拟芯片销售情况中， 电源管理芯片占模拟芯片销售份额接近三成， 并持续保持增长态势。对于电源管理芯片而言，其主要的应用领域包括汽车、通信、工业、消费类、计算等方面。据 IC insights的统计数据显示， 2017 年模拟市场的总销售额为 545 亿美元，其中电源管理芯片占比接近三成，并持续保持增长态势。据 Yole 预测， 电源 IC 将从多个关键终端市场获益，到 2023 年电源 IC 市场规模将增长至 227亿美元， 2017~2023 年期间的复合年增长率（CAGR）将达 4.6%。通信市场占据了最主要的市场份额，尤其是即将到来的 5G 大规模布局， 将进一步提升通信领域电源管理芯片的需求。 同时， 汽车电气化以及工业 4.0 升级， 也将成为电源管理芯片的助推剂。 相对而言，消费类及计算方面应用需求变化并不显著。进入 2018 年，全球电源管理芯片领域也表现的非常活跃。先是，微控制器领域的有力竞争者 Renesas（瑞萨）收购了 Intersil，后者的产品组合包括稳压器和其他模拟产品。通过收购， Renesas 获得了原本缺乏的电源管理、接口和栅极驱动器产品组合。而后，苹果与 Dialog 也达成6 亿美元交易， Dialog 将授权其电源管理技术、转移部分资产以及输送 300 名研发工程师给苹果。自此，苹果也具备了电源芯片开发能力，后续产品也将搭载自主产品。海外厂商，如美国、日本厂商，仍然占据着移动通信器件的垄断地位，全球数模转换中高端市场主要由 ADI 和 TI 等美国厂商占据，国内厂商在相关领域的研制仍处在低阶阶段，未来将会存在相关公司研发、扩展和资本合作，这个阶段将会带给优秀公司高速成长的机会。 综合看来，伴随着全球科技、经济、军事等领域的快速发展，模拟芯片市场正迎来新的爆发期。尤其是其中的射频关键器件、 AD/DA 数模/模数转换器将成为 5G 产业发展带来的关键突破点。 同时，全球各大厂商的并购、重组等利用各种资源对产业链进行整合和提升，为行业的发展提供更多元化的发展思路。 智东西认为，全球半导体行业步入超级周期、同时面临中美科技摩擦、中国集成电路产业扶持政策力度加大等多因素叠加，前景向好。半导体是信息产业的明珠，具备技术密集、资本密集特性和劳务密集型三个特点，是信息产业根本所在。近些年来以来，由于人工智能、可折叠手机等新兴应用的崛起，全球半导体行业进入超级周期。而且，最近随着中美科技摩擦频发，美方对中国投资及核心技术获取施加限制，中国半导体行业正处于产业升级的历史窗口期。智能内参权威数据·专业解读 读懂智能行业必看的报告

过去几年，中国MCU市场一直持续增长。据isuppli Research研究报告，预计2018年全年，MCU市场增长率将达到15%，出货量为53亿美元，其中32位MCU市场份额持续增大，期内复合增长率已经接近10%。但有关研究报告还指出,全球8大MCU企业没有中国的企业，中国大陆和中国台湾MCU企业在中国市场各有10%的份额。2017年STM32峰会信息显示，2017年ST中国通用MCU市场营收在其全球市场占比36%，从2017年开始一直保持27%的年复合增长率，以物联网、可穿戴、智能手机、智能楼宇和表计以及电动汽车和无人机等新型应用，是拉动MCU快速增长重要引擎。为什么说MCU需求将迎来爆发式增长？本质在于万物互联终端节点的信息处理需求。物联网时代以前信息的交互靠的是人与物。而物联网时代则催生了物和物（即物联网的每个终端节点之间）的交互需求，无论是工业物联网（设备与产品之间）、车联网（车与车之间）还是智能家居（家居产品之间），人不会主动输入信号，需要终端节点自身去进行信息的感知、处理与交互。因此我们认为其中涉及的三个环节：1）感知（传感器）；2）智能处理(MCUCPU)；3）交互（无线通信）；都将迎来爆发式需求增长！MCU作为信息处理芯片正是智能终端节点核心所在。目前市场上ST占据了大部分的市场份额，但因为ST不论是供货还是价格上的问题，都让一些客户望而却步，替换款层出不穷，而目前市场主打替换款新唐的003以及芯圣的003，两款各占优势，此前芯圣大动作出新版本003P又刚好可以满足低功耗和高集成度这两点，在更大程度上解决客户问题，对于更多有需要的广大客户来说未免不是一个好的替换机会。电商的本质是服务,商务的核心业务是经营与管理。好多芯ic商城荟聚众多精品电子芯片并上线服务，商城平台主要特点：“线上快捷交易配单+线下实体供应交货”，两全其美的垂直发展概念，是国内领先而专业的电子商务平台。好多芯顺应历史潮流,本着服务优先、以人为本的理念,真正启用电子商务技术来经营管理,降低经营成本,改造传统业务模式,提高企业效益和市场竞争能力。通过互联网做到信息资源实时共享,降低供应链内部的成本费用,增加供应链的柔性,有效地降低供应链上企业的库存水平,提高了顾客服务水平。除开大中型企业采购需求，事实上在中国，每年约有6,000亿人民币的元器件需求来自于中小客户，而这些需求因为零散的分布在电子行业各个领域的中小企业中，从而让大型分销商无法为他们提供服务。好多芯商城坚持认为：未来分销商除了原有的服务之外，会将供应和用户的需求做到更精准的匹配，从而为各自节约时间。好多芯商城文化：使命：“为电子产业提供透明高效的互联网服务！”愿景：“成为广大用户耳熟能详的，ic买家的首选商业平台！”好多心团队价值观：进取：适应变化，积极上进创新：突破自我，持续学习合作：我为人人，甘于奉献正值：诚实守信，勇于承担电子应用细分市场上，好多芯坚持与终端客户零距离接触呼应市场需求，努力以客户为本，最终实现双赢。如今，好多芯商城作为电子新兴电商企业，很荣幸的能够和上海芯圣电子股份有限公司携手，成为其独家代理，一起进取，共同创造价值，为广大客户提供最舒适的用户体验。上海芯圣电子股份有限公司成立于2009年，是国家级高新技术企业，是集成电路设计企业。公司致力于单片机及单片机集成芯片的研发设计。公司的核心管理团队由一批拥有单片机和半导体行业20多年经验的资深工程师和高级管理人员组成，研发人员占比50%以上，本科及以上学历占比75%以上，团队整体呈现年轻化，高学历化趋势。好多芯相信，和芯圣这样具有专业知识和创新力，在集成电路行业处于领跑地位的公司合作，我们一定能够将两者的优势点相合，令用户们更为满意我们的服务。好多芯将会与芯圣一起：增强信息对称性、提高与客户的互动、完善服务体系、改变人们传统的消费习惯、提升企业竞争力。此外，我们也已经在积极和其他公司及厂商联络洽谈，并已有一定合作意向。在之后一段时间内将会陆续有其他多家商户加入好多芯，为用户提供更广泛的选择，提升好多芯的服务质量和用户的购物心情。千里之行，始于足下。好多芯相信，梦想终会在努力与汗水中开花结果，在通往未来的路上，我们一起前行。

报告要点：本土 IC 设计亟待成长，精选赛道享双重红利功率器件传统应用需求稳定，新兴领域为行业赋能半导体制造是电子行业底部支柱，国产化趋势持续向好消费电子:关注智能手机与可穿戴的投资机会1. IC 设计：多领域快速崛起，国产替代空间广阔1.1 国产替代逻辑不变，看好国产 IC 百花齐放中美贸易摩擦与华为禁令影响下，芯片加速国产化进程刻不容缓。美国商务部于 2020 年 5 月 15 日升级对华为禁令，受禁令影响华为自研芯片已无法代工流片，而 自 2018 年中兴事件以来，美方的一系列行为均彰显其对国产半导体产业打压的决 心。IC 设计作为半导体核心环节之一，国产替代进程刻不容缓。我们认为未来半导 体国产替代逻辑不变，在国家政策支持与产业链去美化共振下，国产 IC 设计厂商将 进入快速成长通道。加大研发进入成长快车道，Fabless 推动国产 IC 设计百花齐放。国内 IC 设计公司 大多采取 Fabless 模式，投资回报周期短，便于轻资产、小规模的设计公司进入。对 于采用 Fabless 的 IC 设计厂商而言，最重要的成本即研发成本，高研发投入有利于 IC 设计公司紧跟下游创新需求，保持强竞争力。看好国内 IC 细分行业龙头凭借领先 市场份额获得收益，加大研发投入将发挥强者恒强效应，走上成长快车道。1.2 计算芯片：国产化、5G 数字化仍为未来明确方向2020 年我国进入 5G 新基建大规模部署阶段，将全面开启 5G 数字化转型。据赛迪 智库发布的《5G 终端产业白皮书》数据显示，我国预计将建成 5G 基站 653-816 万 座，截至 2020 年 9 月底，我国累计建设 5G 基站 69 万座，预计 2020 年 5G 基站带 动直接投资约 2600 亿元，2019-2026 年间全国 5G 基站累计直接拉动投资将超过 2.6 万亿元人民币。作为新型基础设施，5G 将推动智能家居、工业互联以及车联网等多个领域市场规模提升。5G 建设周期进入高峰期+国产替代进程加速，国产厂商发展空间广阔。据三大运营 商公布数据，类比 4G 基站历史建设周期，我们预测未来三年将会是 5G 基站建设的 高峰期，因此我们认为 2021 年随着 5G 建设的深入，“5G+”应用会不断渗透，将带 动半导体产业发展。而在中美摩擦的大背景下，国产替代进程将不断加速，伴随华为 产业链回迁，国产厂商将迎来历史发展机遇。计算芯片作为终端产品的核心芯片，将优先受益行业技术发展，迎来量价齐升。如数 字化催生服务器需求拉动 CPU、GPU（景嘉微）等芯片增长；5G+AI 推动人工智能 芯片 FPGA（紫光国微）、ASIC（寒武纪）不断发展；AIoT 推动下游市场如智能家 居、智能安防等市场发展，应用处理器 APU（全志科技、瑞芯微、晶晨股份、富瀚 微）厂商迎发展契机。1.2.1 服务器：5G 带动服务器市场需求强劲服务器是计算产业的基础产品，为全球计算产业提供强大的算力支持，也是推动数 字经济的重要载体。据《鲲鹏计算产业白皮书》数据显示，2023 年全球服务器市场 空间将达到 1121.3 亿美元，5 年复合增长率 3.7%。其中，中国服务器市场空间 339.7 亿美元，5 年复合增长率 12.4%，占比超过全球市场的 30%。从需求侧看，未来增 量主要为 5G 带来的数据增长将推动数据中心数量、服务器出货量不断增加。1.2.2 人工智能领域：商业化加速，AI 计算芯片迎发展机遇人工智能技术核心是算法。以算法为基础向外延伸，形成了依托于各类算法的技术， 最终将技术应用在各个领域中。当前人工智能技术已经步入商业化的阶段，并为各行 业的生态带来了三方面的变革：人力变革（改变用工成本）、企业变革（改变企业运 营模式）和行业变革（改变行业的产业链）。据德勤咨询预测，全球人工智能市场的 复合年均增长率为 26.2%，并预期将在 2020 年达到 6800 亿人民币的规模。中国人 工智能市场的复合年均增长率为 44.5%，预计在 2020 年达到 710 亿人民币的规模。1.2.3 嵌入式 IoT：下游渗透率提升，应用处理器前景广阔2020 作为 5G 商业元年，5G、AI、物联网等技术快速发展，我们认为 2021 年其下游应用将会越来越场景化和多样化，5G 的商用将驱动物联网的应用与落地，AI 的发 展也将使智能技术渗透到人们的生活当中：智能家居、智能安防、智慧城市等将全面 兴起。据 IDC 预测全球将构建万亿规模计算产业空间。中国作为全球第二大经济体， 近年来 AI、物联网、5G、边缘计算等技术创新接近甚至领先全球。因此在行业飞速 发展以及国产替代进程加速双重背景下，国产应用处理器（APU）厂商将迎来历史 发展机遇。趋势一：物联网时代，APU 应用多点开花。趋势二：中美贸易战加速 RISC-V 生态成熟。1.3 连接芯片：把握 IoT 时代新机遇在 5G 等新兴技术推动下，2021 年物联网行业有望快速成长。根据 IoT Analytics 数 据，2019 年全球联网终端节点数量达到 194 亿个，其中 IoT 物联网节点达 83 亿台， Non-IoT 联网节点达 111 亿台。受新冠疫情影响，2020 年物联网增速放缓，下游渗 透率不及预期，上半年智能家居、智能音箱等产品出货量受到冲击，而伴随海内外疫 情逐步缓解，产业链库存消化，基本面改善，我们预计 2021 年将延续物联网行情， Wi-Fi 与蓝牙等无线连接芯片迎来新机遇。1.3.1 Wi-Fi MCU：万物互联风口到来，Wi-Fi MCU 大有可为1.3.2 BLE SoC：智能音频风口，蓝牙 SoC 迎风起1.4 存储芯片：关注 NOR Flash 涨价行情半导体各分支中，最重要的方向莫过于存储器，其应用领域广泛，几乎所有常见的电 子设备都需要使用存储器。根据 WSTS 估计，2019-2021 年半导体存储器的市场规 模分别为 1064、1224、1361 亿美元，为半导体近年来增速最快的子行业。2021 存 储器市场将继续发展，年增速为 11.2%，并将为投资者带来较多投资机会。市场规模上来看： DRAM 和 NAND Flash 是最主流的半导体存储器，市场规模占比超过 95%，价 格受需求与供给的影响呈现较为明显的周期性，2019 年下半年价格下落至低点 后企稳回升，目前在服务器等下游需求的刺激下，价格正处于向上反弹的阶段。 NOR Flash 是除 DRAM 和 NAND Flash 之外最大规模的利基型存储，其市场曾 随着功能手机的消亡而逐步萎缩，目前凭借着其“芯片内执行”的特点在物联网、 TWS 耳机、5G、车载等领域广泛应用，市场规模整逐步恢复，到 2025 年市场 规模有望超过 40 亿美元。1.4.1 NOR Flash 短期需求旺盛，长期增长动力足1.4.2 服务器与智能手机齐发力，DRAM 2021 年迎涨价周期1.4.3 产品扩容迅速，NAND 单价将下降1.5 模拟芯片：国产替代市场空间广阔1.5.1 模拟芯片市场规模大，国内企业成长空间广阔半导体领域中，模拟芯片是不可忽视的组成部分，2020 年半导体领域市场规模达到 4259.66 亿美元，其中模拟芯片贡献了 508.08 亿美元，这一数字将预计将在 2021 年达到 538.09 亿，增速为 5.9%。观察历史数据可以发现，模拟芯片市场的变化波 动率比半导体整体市场更小，说明模拟芯片市场的需求增长更稳定。从区域占比角度看，中国市场占全球的比例超过 1/3，中国是全球模拟芯片市场规模 最大的区域。面对如此广阔的市场空间，国内模拟芯片企业的规模却普遍偏小。截止目前，国内营 收规模达到 10 亿人民币的模拟芯片企业寥寥无几。在 2019 年，全球营收排名第一 的德州仪器的营业额已超过 100 亿美元，同年大陆最大的模拟 IC 企业圣邦股份营收 额刚超过 1 亿美元，仅为德州仪器的 1%。此外，国内本土公司相关产品的年营收合 计不足 50 亿人民币，占全球市场份额的比例不到 2%，国内自给率不超过 5%。国产替代的历史进程下，本土模拟企业成长空间巨大。在中美贸易摩擦的背景下，中 国正掀起了国产替代的潮流，国内相关企业正迎来历史的发展机遇：正常情况下，下 游厂商会选择更成熟的海外厂商作为供应商，相对落后的国内厂商无法通过“获得客 户→盈利→继续研发提高产品性能”的循环获得成长；而在国产替代的趋势下，下游 客户有更强烈的意愿培植国内供应商，因此这些企业将迎来历史的发展机遇。展望未 来，国内有望走出数家可站在全球舞台上的模拟 IC 企业，在当前时间节点下，国内 的模拟芯片企业将具有较大的投资价值。1.5.2 种类多且杂，应用多且广1.5.3 竞争格局：海外龙头领先，本土企业迎头追赶1.6 分立器件：功率器件传统应用需求稳定，新兴领域为行业赋能1.6.1 半导体功率器件是最重要的细分产品，进口替代是行业发展主题半导体产品可划分为集成电路、分立器件和其他类，其中半导体功率器件是分立器 件的重要部分，主要包括二极管、三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT 等多类产品。集成电路是把多种基础电路元件整合在一个小型晶片上然后封装起来形成具有多功 能的单元，主要实现对信息的处理、存储和转换；分立器件是指具有单一功能的电路 基本元件，主要实现电能的处理与变换。功率器件技术发展受下游需求驱动，从性能、结构、材料等方面改良迭代以应对更广 的应用场景。早期二极管、三极管主要应用于工业和电力系统；晶闸管实现可控性改 良；功率 MOSFET 和 IGBT 等器件实现高频率、低损耗性能大幅提升；超结 MOSFET 打破传统“硅限”以满足大功率和高频化的应用需求；在硅基器件逐渐开发到极限，开 始使用第三代半导体材料 SiC、GaN 替代硅材。功率器件应用领域极其广泛，新兴应用领域是行业增长点。功率器件与用电息息相 关，几乎用于所有电力电子制造业，包括计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、 工业电子等领域。行业未来看点在于新能源汽车/充电桩、智能装备制造、物联网、 可再生能源发电等新兴应用领域所带来的巨量需求缺口。国内功率半导体市场规模达千亿元，全球前十企业垄断 60%的市场。根据 IHS Markit 数据显示，2019 年全球功率半导体市场规模约 404 亿美元，中国市场规模约 144 亿 美元。功率半导体又可分为功率 IC 和功率器件及模块，其中根据 Omdia 统计，2019 年功率分立器件及模块市场规模在 210 亿美元，整体占功率半导体市场一半左右。 功率分立器件及模块市场，排名前十的公司除被闻泰科技收购的安世半导体外均是海外企业，其中龙头英飞凌独占 19%的份额，前十合计占比 58.3%，马太效应明显。中国功率半导体市场中电源管理 IC、MOSFET 和 IGBT 是最主要的产品，分别占 2018 年中国功率半导体总市场的 60.98%、20.21%与 13.92%。其中功率 MOSFET 和 IGBT 是增速最快的细分产品，2016-2018 年复合增速分别为 15%和 12%。功率 MOSFET 和 IGBT 市场增速快，下游应用中新能源汽车是主要驱动力。根据 Yole 数据预测，IGBT 和 MOSFET 在新能源车和工业控制领域增速最快，预计 2023 年新能源车领域市场空间达 37 亿美元，工业领域达 25 亿美元。得益于工业自动化 中伺服电机变频器，电动汽车电动机用逆变器及充电桩相关设施的蓬勃发展，汽车和 工业市场将成为功率半导体行业增速最快的两个细分领域，年复合增长率将达到 8.2% 和 3.8%。1.6.2 百亿增量市场助力行业发展，宽禁带材料丰富技术延伸方向（1）新能源汽车有望带来百亿级增量市场（2）配套基础设施充电桩与新能源车协同发展（3）可再生能源发电对高可靠性国产功率器件需求有望增大（4）为满足更多新兴领域性能需求，宽禁带半导体材料加速产业化1.6.3 国内功率器件行业进入黄金期，龙头企业优先受益在市场需求、政策、人才、资金和技术多因素催化下，国内功率半导体行业未来 3-5 年有望进入黄金发展期。从技术追赶难度、产业化布局进度、外部因素冲击等多角度 分析，功率半导体都是未来可预见的国产替代进度最快的细分领域之一。在外部环境 冲击相对较小的情况下，技术差距缩短+产能扩张为进口替代趋势保驾护航。目前国 产功率器件在中低端产品上替代进度很快，未来将会持续向中、高端领域延伸。整个功率器件行业有四个主要发展趋势： 行业集中度提升，内生+外延式发展趋势。目前，分立器件行业海外头部厂商占 全球一半的市场且格局稳定，国内行业格局处于体量小、数量多且分散、技术和 产品布局单一。国内行业发展必然趋势是少数具备核心竞争优势的企业通过持 续技术积累和自主创新扩大产品知名度和市场占有率，并向制造和封装端延伸 。 除新市场高增速外，国内企业有望受益于潜在的巨大于进口替代空间。近几年 我国在中低端领域发展迅速，中高端产品市场尚未打开，未来国内行业内优秀企 业将凭借地缘、技术和成本等方面的优势获得更多的发展机会。 产品性能需求驱动模块化、集成化发展。分立器件行业发展受需求驱动，为解决 更高电能转换效率、稳定性、高压大功率及复杂度需求，组装模块化和集成化成 为技术发展主流趋势，设计难度更高。 新兴宽禁带材料处于产业化初期，国内追赶难度相对较小。以 SiC、GaN 为代 表的宽禁带材料具有突破传统硅材器件性能极限的优势，具有极强的战略性和 前瞻性。技术壁垒在材料的制备，国内外技术差距在不断缩小。2.半导体制造：经济转型之引擎，新基建之支柱整个集成电路产业链大致可分为三个环节：设计、制造和封装测试。设计环节主要是 对下游具体领域需求提供解决方案，随着 5G、AIOT 时代到来，将会衍生出更多新 兴应用。制造和封测环节是将解决方案具体落实成实物芯片的基础，也是支撑整个电 子计算机行业大生态的底部核心支柱。2.1 代工篇：成熟工艺需求旺盛，先进制程打开国产代工上升空间2.1.1 新兴应用驱动下，半导体将迈入新一轮高景气成长周期半导体行业存在周期性，主要受两个因素影响，宏观经济和技术革新。1）宏观经济 变化影响人们消费能力和意愿，通过下游市场需求影响整个行业景气度；2）技术革 新通过刺激下游消费意愿甚至强制改变市场格局。代工企业和行业发展联系紧密，将充分享受新兴市场初期高速增长红利。以 2020 年 为锚，5G 商用化、数据中心、物联网、智慧城市、汽车电子等一系列新技术及市场 需求做驱动，半导体将迈入新一轮高景气成长周期。晶圆代工行业竞争激烈，且马太效应明显。世界排名前十的厂商占据了九成以上的市 场份额，目前世界知名代工企业有台积电、三星、联华电子、格罗方德、中芯国际、 华虹半导体等。2020 年疫情导致众多产业受到冲击，然受惠于远距办公与教学的新生活常态，加上 5G 智能手机渗透率提升，以及相关基础建设需求强劲的带动，使全球半导体产业逆 势上扬，预估 2020 年全球晶圆代工产值达 726 亿美元，增速 18.77%。经统计部分晶圆代工厂产能和产能利用率情况，从 2019 年 Q1 开始产能利用率触底 反弹，整体保持在 90%以上高位，各企业在积极推进扩产计划。从接单状况来看， 半导体代工产能吃紧趋势预计至少延续到 2021H1，14nm 以下先进制程方面，台积电与三星现阶段产能近乎满载，28nm 以上制程在 CIS、SDDI、RF 射频、TV 芯片、 WiFi、蓝芽、TWS 等众多需求支撑，加上 WiFi 6、AI Memory 异质整合等新兴应用 助力，产能亦有日益紧缺的趋势。2.1.2 先进制程拓宽国产代工能力，未来有望承接更多国内客户需求经过长期的工艺竞技，先进制程向龙头集中。具有 14nm 及以下节点量产能力的玩 家目前只剩下台积电、三星、英特尔、格罗方德、联华电子和中芯国际。由于先进制 程研发的高投入，格罗方德、联华电子均已宣布停止 14nm 以后先进制程的研发，目 前仅余中芯国际一家先进制程追赶者。中芯国际代表大陆代工技术最高水平，对比国际龙头台积电尚存巨大差距。中芯国 际是国内首家提供 28nm Poly-SiON 和 HKMG 先进制程的晶圆代工企业，28nm HKC+已于 2018 年下半年正式量产，14nmFinFET 于 2019 年第三季度实现量产且 良率达到业界量产水平，第二代先进工艺技术“N+1”正在做客户产品验证，已进行小量试产。而台积电 5nm 制程在 20Q3 开始贡献营收，计划到 2022 年实现 3nm 量 产，整体领先中芯国际 3 代制程工艺节点。先进工艺市场规模增长迅速，有望成为公司未来业绩增长点。据 IHS Markit 预测， 未来成熟工艺市场规模保持在 400 亿美元左右，而先进工艺市场规模预计以 16.5% 的年复合增速增长，产值占比 2025 年有望提升至 50%以上。先进制程的突破且良率达到业内量产水平，意味着国产晶圆代工业务渠道口径拓宽， 以及具备承接更多高端芯片设计订单的能力。目前中芯国际 14nm 应用主要是智能 手机 AP/SoC、安防、机顶盒和矿机 ASIC 方面，未来会向高性能运算、汽车电子、 物联网、显卡等领域拓展。2.1.3 万物互联时代到来，特色工艺有望迎来新增长不是所有产品都需要先进制程，成熟制程下游市场相对稳定且盈利性更好。40-110nm 对应的是 CIS、图像传感器、NOR Flash、WiFi 蓝牙射频芯片等；130-350nm 主要 对应的是 eNVM、电源管理、中低端 CIS、高压控制芯片。根据中芯国际季报数据， 电源管理+特殊性存储+CIS 合计市场规模约 800 亿美元，蓝牙市场规模约 40 亿美 元，指纹识别和高压驱动芯片市场规模 70 亿美元。40/45nm 节点主要对应物联网相关产品，随着智能家居、智能支付终端、可穿戴设备等物联网领域的迅速发展，IoT 无线通信芯片领域迎来良好的发展时期。55/65nm 节点主要对应 Nor Flash 存储，随着 AMOLED、TDDI、汽车电子、TWS 耳机市场 快速发展，NOR Flash 需求旺盛，。2.2 设备篇：扩产与国产化趋势共振，设备企业迎来最佳成长期2.2.1 设备行业周期受产能和技术迭代驱动，晶圆处理设备市场空间巨大全球半导体设备总市值大概 600 亿美元，支撑全球上万亿的电子软硬件大生态。设 备对整个半导体行业来说有放大和支撑作用，确立了整个产业可达到的硬性尺寸标 准边际值。半导体设备对行业周期变化敏感，行业周期性变化必然伴随产能的增减和产品技术 的迭代。工艺变革对应设备技术的迭代，产能变化对应设备数量需求的变化，新一轮 增长周期有望带动设备需求。1）技术迭代：尺缩和 3D 结构化是先进集成电路发展的主要趋势，对应的是线宽和 深宽比两个重要指标，为实现器件微观结构的加工制造，设备端需不断开发新技术以及改良已有技术。2）产能变化：中国大陆地区晶圆制造产能增速最快，根据 SEMI 数据统计，2020 年 月产能达 400 万片，2021 年将达 460 万片。以中芯国际、华虹半导体、长江存储和 长鑫存储为首的晶圆制造企业产能正在有序建设中，未来两年进入新产线建设高峰， 直接对应设备数量需求的大幅度增长。除中国大陆地区，其他地区晶圆制造厂应对新 兴需求和升级也在扩产，整体半导体设备需求量趋势向上。晶圆处理领域需求约占设备总市场 80%，折合市场空间达 500 亿美元，封装和测试 类设备占 15%，其余是厂务、光罩等设备。晶圆制造过程中，从前道到后道会经过 上千道加工工序，涉及到的设备种类主要分 9 类，细分又可以划出 100-120 种不同 的机台，具体种类上电路和存储制造约有 40%的差异。2.2.2 国产半导体设备大环境向好，处于“0-1”向“1-n”阶段过渡期1）供给端全球半导体设备供应链被海外龙头把控，美国占 40%，日本占 10%，欧洲占 20%。海外设备供应商业务成熟且市场地位稳定，商业模式多是在细分领域处于寡头垄断 地位，同时还布局多个业务实行平台化展开。根据 SEMI统计，预计 2020年中国半导体设备市场为 149.2亿美元，同比增长16%， 自给率上升至 23%，尚有巨大替换空间。2019 年国产半导体设备为 173 亿元，集成 电路和光伏细分领域增长较快，2019 年国产集成电路设备为 67 亿元。集成电路设 备作为占比最大的细分市场，国产化率很低，重度依赖进口为我国依靠半导体产业作 为产业升级的新引擎埋下隐患。华为制裁升级已经初窥端倪，国产半导体设备实现国 产替代势在必行。通过外延并购和自主研发，目前我国自研装备品种覆盖率达 40%，总体水平达到 28nm，部分进入 14/7nm，开始进入海内外市场销售。9 大类半导体设备国内企业均 有布局，细分领域存在 1-2 个龙头公司。国家大力支持半导体产业发展，在政策、资金、人才都实施相应鼓励方案，外围生态 环境大幅度改善，同时国产设备龙头公司也逐步从初期核心技术突破到经验积累与 技术升级的拐点。改善 1：逐渐从早期最艰难的核心技术突破“0-1”阶段向盈利逐 渐改善的“1-n”阶段转换。改善 2：早期晶圆制造厂商不愿承担更大风险去引入不 成熟的国产供应商进入产线，下游设备厂商开发进度缓慢、缺少量产数据反馈等问题。 目前国内晶圆厂和设备公司积极合作，形成缩短技术开发周期、减轻研发支出压力等 双向互利良性格局。2）需求端国产半导体设备需求主要受三个因素影响：1）中国大陆建厂扩产洪峰期已至；2）美 国制裁政策催化下国内制造企业基于安全考虑加快国产替代速度；3）国产半导体设 备企业产品已逐步获得客户认知，部分龙头技术以追赶上国际主流水平。根据不完全统计，国内在建的集成电路、功率器件和先进封装产线有 14 条，规划 中的产线有 13 条。在短期，国内供应商将受益于产线建设潮，而在长期，将受益 于技术进步和自身产品竞争力的提高。2.3 材料篇：中国大陆产能逐步释放，半导体材料预计进入长期上行空间2.3.1 半导体材料主要受晶圆制造产能和行业景气度变化影响2.3.2 晶圆制造材料细分领域低端已能自给，高端尚待突破2.3.3 半导体材料遵循长期增长逻辑，静待高端产品突破分享红利半导体材料特点有产品种类多、认证周期长、客户粘性大、配方开发难度高但生命 周期长。晶圆制造大概会涉及到 600 多步加工单元，使用材料种类多达 10000 种，在加工过程中，任何一类材料质量不合格所导致的化学或物理污染和缺陷都可 能造成某一批次或多类产品良率降低，甚至直接报废，造成巨额损失。因此半导体 材料供应商认证壁垒极高，且一旦确定通常不会轻易更换合作对象。作为晶圆制造的日常耗材，大陆逐步承接半导体制造产能，国产材料市场需求扩容。5G、AIOT、汽车电子等多种新兴领域支撑行业景气度和长期市场需求，一旦国产材 料公司产品达到认证标准，在国产替代趋势下有望享受长期增长红利。2.4 封装测试篇：后摩尔时代，先进封装技术是未来主要发展方向2.4.1 我国 IC 封测已处于世界先进，下一步是“量变”向“质变”转化根据中国半导体行业协会统计，2019 年中国半导体封装测试产值达 2350 亿元，同 比+7%，占半导体行业销售总额 31%。封装测试产值持续增长的同时占比逐渐下降， 封测作为我国半导体产业最早重点发展的环节起到了产业带头作用，在技术和规模 上已经达到世界前列，并且与制造、设计环节产值分配比逐渐趋于合理。根据芯思想数据统计，2019 年世界前十大半导体封测公司主要集中在中国台湾和大 陆地区，合计占比达 90%以上。日月光收购矽品后合计市占率达 30.5%，大陆封测 龙头企业长电科技、华天科技和通富微电总占比约 20.1%。国内传统封装种类与产能规模达到世界第一，高端技术覆盖率已达到 90%。在国家 资金、政策支持下，国内 IC 封测市场内资企业保持领先地位，前三内资龙头企业合计占比 27.1%。大陆 IC 封测产能逐年增长，2019 年达 2375.6 亿块，同比增长 9.3%。 2008 年前国内封测技术还处于低端水平，随着技术逐步追赶，目前国内龙头企业先 进封装技术已进入世界第一梯队，基本实现自主可控。我国封测行业未来发展方向将由“量的增长”向“质的提升”转化。中国 IC 封测环 节，经过几年的外延并购+内生自主创新结合，在传统封测领域已经企稳，在先进封 装领域处于技术布局不断完善的阶段。后续随着国内代工企业成长以及 5G+AIOT 带 来的多样化需求，国内封测企业在高级封测的技术经验积累会逐步完善。封装测试作为芯片从设计->制造->投入市场前的最后一个环节，与半导体行业景气 度相关性极高。2020 年上半年景气度受疫情遏制，下半年中国作为全球率先恢复的 地区，行业回暖并逐步修复疫情造成的影响。作为行业景气度变化先行指标，北美半 导体设备出货额月度同比自年中开始大幅度上行，预期行业景气度明年大幅回暖，封 测行业有望受益。2.4.2 后摩尔时代，先进封装是一种有效的低成本、提高性能可行方案集成电路尺寸微缩趋势将持续到 2030 年后，但是物理极限接近导致技术难度和研发 投入剧增，节点推进所带来的经济效益减弱。根据台积电披露，开发一款芯片的费用， 7nm 节点需要 2.97 亿美元， 5nm 节点需要 5.4 亿美元，3nm 工艺预期高达 10 亿 美元。高投入和深壁垒限制了工艺制程的推进速度和性价比，未来主要有四种技术优 化方向。 结构 3D 化，将晶体管结构从平面向三维转化，也是目前晶圆代工及制造企业重 点开发的技术。 采用新架构，优化指令集，增大 L2 和 L3 的缓存，优化向量处理器等，提升芯 片的性能。 开发新的软件应用生态结构，使用先进的机器学习、数据分析以及 VR 与 AR 渲 染帮助程序更易于使用。 先进封装技术，使用更多的前道工艺技术，而成本投入远小于先进制程的花费。传统封测技术壁垒低、同业竞争激烈，利润提高空间非常小，未来附加值更高的先进 封装将是企业的业绩增长动力。先进封装技术的引入是前道和后道环节的界定逐渐 模糊，先进封装涉及前道晶圆制造所用技术与设备，资本支出类似于“晶圆制造”， 涉及加工有晶圆研磨薄化、重布线、凸块制作（Bumping）及 3D-TSV 等制程，需 要用到刻蚀、沉积等设备。根据 Yole 统计，2019 年全球先进封装晶圆数量约 2900 万片，预计 2025 年达到 4300 万片，整体年复合增速为 7%，个别细分如 3D 堆积增 速高达 25%。先进封装技术具有极高的发展潜力，纯封装测试企业、代工厂以及 IDM 等纷纷加码 先进封装技术的研发和应用。先进封装技术是目前除推进前道晶圆制造技术外高性 价比、高可行性的发展方向，随着各领域龙头的加入，先进封装技术是未来行业发展 主流趋势。3.消费电子：2021 年有望延续景气周期消费升级是近年的主旋律，多元化的电子产业可以丰富人们的生活和带动消费的升 级。从消费电子的领域来看，技术创新是推动整个科技行业进步的主要力量。从智能 手机的出现与发展，到可穿戴智能终端的出现，我国的部分企业在创新中逐渐成为行 业的巨擘。参与相关产业链，让下游终端市场带动产业链向大陆迁移，创新与整合成 为了我国供应商提升份额的关键。我们认为，智能手机所带来的无线充电、快充、摄 像头升级，和可穿戴设备将成为 2021 年消费电子领域更值得关注的赛道。智能手机方面，经过近几年的创新研发，智能手机摄像头、快充和无线充电都取得了 突破性的技术进步。相应的产成品陆续推出，后置摄像头数目增多，apple watch、 三星 S 系列手机等已有无线充电功能，各个品牌的手机充电器功率也在快速增长。 我们统计了京东上手机热销排行中最受欢迎的部分手机机型，发现： 摄像头：通过数据看到，随着上市时间的推移，越新、越高端的机型后置摄像头 配备的越多，同时前后置的像素也在随着技术升级而逐步增加。随着多媒体产品 的创新升级和对美的追求，现代人对于手机摄影要求也越来越高。为了使智能手 机可以拍摄出接近单反相机的效果，追求人像大光圈、光学变焦、广角微距等功 能，各种不同类型的多摄手机纷纷涌现。 快充：通过统计手机数据发现，发售时间越靠后的是手机快充功率越大。像华为、 小米这类国产手机，其高端机型的充电效率也要高于中低端机型。5G 时代的到 来，使得智能手机功能越来越多，随之耗电量也越来越大，解决续航需求的有效 方案之一就是提高充电功率，即快充。 无线充电：从统计的热销手机数据中可以看出，价位较低的中低端手机型号，基 本没有配备无线充电。而价格较高的苹果、华为、三星等的高配旗舰机型，已经 陆续配备上了无线充电和反向无线充电技术。同时，技术配备也呈现出一定的时 间特性，越晚发售的新机型，配备无线充电的概率就越大，而且部分充电效率也 有提升。到目前为止，无线充电还没有完全普及。但是其作为未来重要的消费电 子潮流，近几年的创新发展速度也是非常可观的，对应的产品生产也在稳步推进。3.1 无线充电：下一个千亿市场的赛道万物互联时代下，作为未来消费电子升级的潮流，无线充电产业发展前景广阔。从高 端智能手机的无线充电器配备，到部分麦当劳、星巴克、海底捞在门店提供无线充电 服务，无线充电产业越来越吸引着业界的广泛关注。无线充电技术可以称得上未来智 慧城市发展进程中的一部分。无线充电手机以其更加便携、高效等特点，带来了时间 成本和空间成本节约。用户能在办公、休闲、吃饭时轻松实现手机充电，这种随放随 充的特点有助于实现碎片化时间的利用。经历十余年技术突破和创新发展，无线充电产业链如今已初具规模。2008 年年底， 无线充电联盟 WPC 的成立，拉开了消费电子无线充电发展的序幕。作为全球首个无 线充电标准组织，WPC 推出了基于电磁感应原理的 Qi 无线充电标准。从第一台无 线充电手机 palm pre，到 vivo 2020 年发布的 APEX2020，相关企业在无线充电技 术领域不断突破，11 年的时间里把功率从 5W 提升到了 60W。部分国产高端旗舰手 机无线充电功率已经超过了普通有线充电，呈现出超越快充功率的发展态势。近几年来，搭载无线充电功能的各种品牌手机陆续发布，市场步入技术成果加快转换、 产品规模化量产稳步推出的阶段。支持 Qi 标准的无线充电方式在多个高端机型上已 有一定的出货量。而未来随着相关技术的进一步完善，材料成本的降低，其出货量也 将会有更大的提升。3.1.1 无线充电产业发展前景广阔，产业规模和渗透率逐年增长3.1.2 无线充电产业链：国产企业在中下游环节中占比较大无线充电技术利用近场感应，由无线充电器将能量传输到需要充电的设备。由于无线 充电器与充电设备之间通过电感耦合来传送能量，因此无需电线连接，也无需导电接口外露，就可以轻松实现充电过程。无线充电技术可以分为四种：电场耦合方式、电磁感应方式、无线电波方式和磁共振 方式。这四种技术在实际运用时，各有优缺点。根据以上特性，可以发现电磁感应充电方式更适合应用在智能手机、手表等适合小功 率无线充电的产品上。而磁场共振适用于新能源汽车等远距离大功率充电设备。在目前的智能手机市场中，运用较为广泛的是电磁感应方式（Qi 标准）。其感应耦合 电能传输系统的基本原理如下图所示。下面的线圈 L1 为发射器线圈，上面的线圈 L2 为接收器线圈，两个线圈共同构成一 个电磁耦合感应器。当电能输入到 L1 线圈时，就会产生绿色箭头所示的磁场效应， L2 感应到了空间中的磁场变化，从而在线圈内部产生电流。这样一套无线电能传输 系统就构建完成了。无线充电产品分为发射端模组和接收端模组两部分。发射端负责转换并发射电能， 接收端负责接收和传输电能给充电设备。发射端模组在充电过程扮演着无线充电器 的角色，而接收端模组对应的是带有无线充电功能的产品，包括智能手机、智能手表 等等。 接收端上下游产业链分为芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造、系统集成。 而发射端分为：芯片、线圈模组、方案设计。在智能手机市场整体同期减少 1.3%的情况下，无线充电在 2019 年继续向前发展， 发射端和接收端设备的批发出货量同比增长 27%。根据 Strategy Analytics 统计，在 2019 年供应商出货近 3.37 亿台发射端设备。而接 收端方面， 2019 年全球出货量大约为 1.27 亿台，较 2018 年的 8100 万台增长近 57%。无线充电从产业链角度主要划分为五个环节：方案设计、电源芯片、磁性材料、传输 线圈以及模组制造。方案设计和电源芯片环节技术壁垒高、利润高，基本被国外企业 垄断。磁性材料和传输线圈环节技术壁垒相对较低，国内外厂商都参与其中。模组制 造环节技术壁垒和利润最低，主要参与者为国内厂商。如下图所示，以产业链上下游分组的话，利润主要集中于上游的发射端，方案设计和电源芯片分别占 32%和 28%。在无线充电产业链这五个不同的环节里，国内厂商均有涉足，并占有一定的市场份额。 主要厂商统计如下表所示：3.2 快充：将进入快速发展期3.2.1 有线快充技术沉淀，市场机遇彰显快充根植于手机续航需求，宽屏幕、高分辨率与高响应速度等方面进步使得手机耗电 与日俱增，而人们对于手机的使用频率不断提高，手机快速续航的需求提高。而现有技术条件下电池容量扩充受限，一方面，短期内难以出现革命性的电池高容量量产技 术。另一方面，由于手机本身便携性的要求，电池体积的扩充受到限制。因此快速充 电成为满足耗电需求的有效解决方案。快充主要是通过提高电流或电压的方式缩短充电时间。现有的技术主要采用高压低 电流和低压高电流快充模式，高压高电流虽然能极大提高充电功率，但受到安全性与 技术的限制，暂未得到大范围商用。随着近年来元部件与快充技术的不断升级发展， 高压高电流快充模式或能在可预见的未来得到实现。国产手机充电功率已突破百瓦，快充迎来新发展阶段。小米 10 至尊纪念版搭载 120W 快充技术，其创新性地使用石墨作为基底加快锂离子交换速度。IQOO 120W 快充技 术通过改良后的双电荷泵并联、6C 电芯和阵列极耳降低内阻，缓解机身发热。OPPO 也通过技术改进实现了更高功率 125W 超级快充。手机主要品牌新发布产品均配备快充，快充成为手机行业新潮流。苹果自 2017 年 iPhone 8 上市以来后续所有机型都支持 USB PD 快充，充电功率达 18W。华为 2016 年 11 月上市的 Mate 9 搭载私有 FCP 协议，后续快充 SCP 协议的进展也成为华为 机型的优势卖点。OPPO 一直主打快充技术，自 2014 年 OPPO Find 7 发布以来智 能手机搭载的快充技术功率和安全性不断进步。vivo 从双引擎闪充更迭至最新的 120W 超级快充技术，快充一直也是旗下手机的主打卖点之一。小米手机 2016 年推 出小米 6 支持 USB PD 3.0 PPS 充电，小米 9 开始推出半私有 Charge Turbo 快充， 2020 年推出 120W 闪充。3.2.2 快充协议兼容性提高，推动普及发展快充初期发展快充方案百花齐放，这导致了不同型号手机和充电器之间的兼容性问 题。手机内集成电源管理 IC 与充电器内专用识别 IC 需要相互识别认证并“握手”， 才能激活快充功能。由于快充技术相互独立，搭载不同快充技术的手机需要配备特定 的充电设备，这对于第三方充电头厂商生产及消费者使用都有着极大不便。USB PD 协议较大程度地整合了主流快充技术，对快充方案兼容发展有着巨大影响。USB PD 是目前通用性最高的公共协议之一，2017 年 USB-IF 协会发布 USB PD3.0 的重要更新 PPS，规范整合了高压低电流、低压高电流两种充电模式，实现了对高 通 QC4.0/3.0、联发科 PE3.0/2.0、华为、OPPO 等方案的收编，具有非常好的兼容 性。快充协议逐渐走向兼容，新快充技术兼容性成为重要考虑。主流快充技术逐渐实现 对 USB PD 协议的兼容，如高通从 QC4.0 技术开始兼容 USB PD 协议并向下兼容 QC 协议；三星 Super Fast Charging 技术兼容 PD3.0，PPS 协议成为三星手机未来 旗舰的快充标配方案。第三方厂商芯片研发，有望解决快充协议兼容性问题。多家国内电源 IC 芯片公司通 过快充芯片开发，支持多种协议标准，同时应用于丰富细分领域。3.2.3 快充市场规模预测2021 年全球快充市场预计达到 3000 亿元，市场空间广阔。受到世界经济复苏及 iPhone 取消标配充电头的积极影响，第三方厂商将迎来较大发展机遇。3.2.4 快充高速发展，惠及产业链上下游技术提供商快充产业链上游为协议方案，中游为控制芯片、USB 接口、被动元件，下游为代工 厂。GaN 功率芯片氮化镓快充渗透手机配件市场，市场容量有望迅速扩大。氮化镓快充将逐渐被各主 流手机厂商作为手机出厂的标准配件，市场规模可观。根据研究机构 Yole Dé velopement 数据，2022 年全球 GaN 功率元件产业规模将成长到 4.6 亿美元，年复 合成长率高达 79%。 英诺赛科：第三代半导体电力电子器件研发与生产的高科技企业，主要产品 包括 30V-650V 氮化镓功率器件，已建成中国首条 8 英寸硅基氮化镓外延 与芯片大规模量产生产线。 富满电子：目前有可搭配 GaN 的中高功率（即≥65W）主控芯片，与 OPPO 协作研发 GaN 充电器产品。协议芯片 芯海科技：自主研发 17 年，集感知、计算、控制于一体的全信号链芯片设 计企业，合作伙伴覆盖华为、小米、vivo、魅族等手机品牌。 智融科技：OPPO 授权的首批两家快充协议芯片原厂之一，USB PD 产品 支持协议齐全、小体积高性价比，快充解决方案功率范围广。电源管理芯片电源管理芯片研发难度较大，国内市场以进口产品为主，国内厂商市场占有率较低。 根据前瞻产业研究院数据，中国电源管理芯片市场规模自 2012 至 2018 年年复合增 速达 7.95%，预估 2020 年市场规模增长至 860 亿元。 圣邦股份：模拟 IC 类产品国产替代的领军企业，2019 年打入华为供应链， 电源管理类产品占公司营收比重接近 70%。收购的钰泰半导体目前已推出 PD20W 全协议方案等。 芯朋微：专注开发电源管理集成电路，实现进口替代，目前在产电源管理芯 片共计超过 500 个型号，应用领域广泛。 富满电子：电源管理和 LED 驱动芯片领军者，掌握 IC 设计、封装、测试等 重要环节技术，产业链较为完备。USB PD 代工厂随着苹果、三星等主流手机品牌厂商快充技术支持 USB PD 协议，USB PD 充电器 代工厂迎来巨大发展机遇。据充电头网统计，超过 80%的 USB PD 快充工厂分布在 粤港澳大湾区，全球超过一半的充电器出自这里。 领益智造：2019 年收购充电器龙头赛尔康，赛尔康专注智能手机充电头配 件领域，客户覆盖苹果、华为、vivo、OPPO 等全球主流手机品牌。 奥海科技：业务覆盖国内国际市场，客户包括小米、华为等国产一线品牌。 产品包括网易 18W USB PD 充电器、苏宁极物 18W USB PD 快充充电器 等。GaN 快充代工厂 安克创新：国内营收规模最大的出海消费电子品牌企业之一。2018 年全球 首发采用 GaN 元件的小体积充电器 PowerPort Atom PD1，PD 快充产品 功率跨度广，且率先针对 iPhone12 推出 20W 迷你 PD 快充充电器抢占市 场。 福瑞康：销售体系覆盖全球，代工小米 65W 氮化镓充电器。 光宝科技：代工 realme 真我 65W 氮化镓快充充电器、OPPO原装65W 氮 化镓充电器。3.3 光学市场依然值得期待光学摄像头总体市场规模不断增长，技术不断升级，其中重要驱动力来源在于手机 摄像头的需求增势迅猛。手机配置的摄像头数量和像素不断提升：数量的增加的动力 主要来自于①前置单摄向前置双摄的过渡和②低端手机向“后置四摄”方案的过渡。 像素提升的主要动力则来自于：①主摄从 24M-48M-64M-108M（三星和小米）的演 变和②中低像素摄像头数量的增加。3.3.1 像素发展技术突破，多摄方案引领产品在手机摄像头领域的发展中，主要的衡量指标为单相机的像素、摄像头的种类、摄像 头的个数、及手机系统算法对图像的处理能力。目前，根据各个厂商的技术积累的快 速突破，伴随着像素技术的飞速提升，多种像素规格及摄像头种类、结合手机后期图 像处理，为提升手机拍照质量提供了更多的解决方案。在手机摄像头双摄到多摄方案的推行过程中，各大手机厂商的摄像头数量自 2016 年 以来维持着一年增长一颗的趋势。无论是双摄方案，还是多摄方案，提升手机拍照质 量都已不再是简单同类摄像头的叠加，而是通过每颗摄像头不同的功能定位，针对人 们生活中对拍照的不同使用场景，而发展出应用在不同场景中的摄像头组合。在摄像头的应用场景发展中，主要有光学变焦，弱光拍摄质量，及三维重建等应用场 景。在三摄到四射的发展中，主要驱动因素为不同焦段的组合，从微距到远距实现光 学变焦的功能。随着摄像头个数的逐步增加到 5 摄，厂商有望在单产品中覆盖包含 三维重建等的所有功能。旗舰机作为最先进技术的最先采用者，引领高端技术及市场的发展。随着 2019 年以 来手机像素技术的突破，不同功能摄像头的组合应用探索的完善，手机行业聚集度的 不断提升，目前苹果、三星、华为、OPPO、VIVO、小米几大厂商的旗舰机作为行业 先驱探索者，引领手机市场摄像趋势的发展。在安卓机系列中，像素技术发展迅速，像素及摄像头种类领衔发展。三星和小米的最 高像素突破了 1 亿大关，三星的总像素数量达到了 2.08 亿。华为、OPPO、VIVO 的 总像素数量也在 1.4 亿左右，且华为的新品 P40 Pro Plus 中，更是采用了 7 个摄像 头的配置。另外，华为和三星采用了 TOF 深感摄像头，随着 3D 各种应用在生活中 的普及，有可能促成智能手机的新一次革命。旗舰机作为技术发展和市场的探索者，也将会引领中低端手机的发展趋势。在摄像 头数量和像素上，中低端手机也会随着市场的需求，技术的完善，和成本的降低而发 展出越来越多的应用多摄方案。在深感镜头中，也将重复功能机到智能机发展过程。 根据深感镜头的技术发展，更多的相关应用开发，逐渐全面应用到高中低端的手机上， 并根据不同的场景需求搭配不同功能的深感镜头。根据发展趋势，多摄镜头的全面发 展势不可挡，且 3D 趋势将进一步推动拍照质量的发展，促进光学创新。中低端市场迅速发展，行业规模高速扩张摄像头参数成为了旗舰机在市场上的主要突破因素，引领了手机市场的消费潮流。我们统计了 2020 年 7 月以来每个价格区间内最热销五款手机的价格与摄像头参数。 根据不同价位产品配置，我们可观察到目前市场的主流趋势。根据价格在 500 到 5000 元的手机统计，我们可以发现高像素多摄像头已经成为全 价位手机标配。随着高像素以及多摄像头为消费侧重点关注的指标，根据各价位销量 最好的手机型号统计，摄像头数目已经达到了平均 4.57 颗摄像头。全球手机市场本身已经是一个非常成熟的市场，全球年出货量在 14 亿左右，今年前 半年受疫情影响，但总体市场依旧比较稳定。在手机市场中，虽然中高低端的市场分 布不同，但高中低端的摄像头数量多摄趋势在 2020 年乃至 2021 年已经逐步稳定。我们预期在 2020 年底，假设维持目前得这一代摄像头数目，有望在今年出货量达到 63.98 亿颗。3.3.2 车载摄像头市场空间广阔传感器促进智能驾驶，摄像头汽车领域发展广阔CMOS 传感器应用中，发展速度最快的领域是汽车端。目前包含摄像头和雷达等汽 车传感器已经广泛安装在倒车影像及防碰撞等系统上。随着新车标配 ADAS 和自动 驾驶的发展，作为汽车的眼睛，传感器将为汽车导入更多的外界信息。在目前的解 决方案中，主要包含雷达和图像传感器两大类，车辆通过摄像头传感器、雷达和激 光雷达组成不同场景的解决方案。在使用场景中，摄像头具备最广泛的解决方案。在汽车的前部及后部解决方案中，主 要以雷达和摄像头的组合兼顾距离与广度，在侧部的解决方案中，以摄像头为主提供 环绕视角的监控。在探测原理上，摄像头主要通过采集外部信息并进行图像识别，雷 达通过发射和接收相应波段，分析折返时间并测算距离。在使用领域方面，车道保持 辅助，定速巡航，盲点检测，泊车辅助，远光灯辅助，信号识别等功能都可以通过摄 像头来实现，有些功能只能通过摄像头来实现。在使用场景方面，无论是现在还是未 来，摄像机都具备最为广阔的解决方案。目前自动驾驶环境感知的技术路线主要有两种。一种是以特斯拉为代表的以视觉主 导的多传感器融合方案，另一种是谷歌 Waymo 为代表的以低成本激光雷达为主导 的方案。在目前的使用趋势中，大多数企业采取“摄像头+雷达+超声波雷达”的解决 方案，多种方案的组合使用促进了汽车领域传感器市场的整体发展。其中摄像模组的 年复合增长率为最高的 53%，每增加一个摄像头，就需要增加一块 CMOS 传感器， 所以汽车领域将成为 CMOS 传感器发展最快的领域。ADAS 初步实践，概念车需求巨大在乘用车市场中，根据 ADAS 系统不同功能的需要，摄像头主要有前摄、后摄、 环视、侧视和内视等应用场景。其中前摄、后摄、环视和侧视已经逐渐尝试应用在 驾驶辅助系统中，各个汽车厂商及自动驾驶算法公司根据不同类型车载摄像头的搭 配进行相应 ADAS 系统的研发。在目前的量产车型中，特斯拉和小鹏汽车作为新造车势力的代表企业率先引领自动 驾驶的市场化应用。特斯拉的 AutoPilot 系统配备了 8 个摄像头，分别是 3 目前视摄 像头，4 个环视摄像头及 1 个后视摄像头，达到 L2.5 自动驾驶级别，可在驾驶员预 备接管条件下，于部分特定路段中进行自动驾驶。小鹏 P7 则总共搭载了 14 个摄像 头，包括 4 个前视摄像头，4 个环视摄像头，4 个侧向增强感知摄像头，1 个后视摄 像头和 1 个室内监控摄像头，P7 率先达到 L3 自动驾驶级别，可在驾驶员预备接管 条件下实现自动驾驶。摄像头伴随着 ADAS 及自动驾驶的进一步发展，未来可能需要 15-20 个摄像头。在 自动驾驶的发展中，传统车商如宝马、奔驰等已经采用 L2 级别自动驾驶系统，小鹏 及奥迪率先迈入 L3 级别，谷歌 Waymo 则直接进行定位于 L4 或者 L5 自动驾驶级别 的研发。在自动驾驶图像传感器的发展中，前摄以 1-3 目为主，比较先进车型或者需 要空间距离信息的车型需要以 3 目为主。侧向感知摄像头需要 2-4 目，后视摄像头 需要 1 目，环视需要 4 目广角摄像头，室内驾驶员监测需要 1-2 目摄像头。另外在 其他领域的一些配置中，如观察乘客或者乘客下车的状态需要 1 目摄像头，行车记 录仪需要 1 目摄像头。每一辆车少则需要 10 个摄像头，多则像 Waymo 或者小鹏的 配置可能在 15-20 个摄像头。无论中长期市场，伴随汽车市场发展，车载摄像头市场有望成长成为与手机摄像头 相当的市场。全球汽车年产量大概稳定在 9000 万-9500 万之间，在中短期内假设每 辆车需要 10 个摄像头，整个市场规模一年可以达到 9亿-10 亿的数量，在长期的发 展中，假设每辆汽车需要配备 15-20 个摄像头，整个市场规模每年可达到 15 亿-20 亿的数量。根据汽车图像传感器的 4-5 美金的平均售价，整个市场规模可以达到上百 亿美金，有望发展成为与手机图像传感器市场规模相当的市场。3.3.3 产业链简析：国产公司在多领域均处于国际前列水平从结构上看，摄像头主要包括镜头、音圈马达、图像传感器、红外截止滤光片等器件。 其中图像传感器的价值量最高，占整颗镜头价值量的一半以上，其次分别是光学镜头、模组、音圈马达和红外截止滤光片。不同部件的价值量受摄像头数量和像素影响不同：图像传感器的价值量受像素变化 影响较为明显，红外截止滤光片与摄像头数量关联更为紧密，镜头及模组的价值量 则与摄像头数量及像素均有联系。根据 Yole 数据，受益于手机摄像头、车载摄像头及其他领域的市场规模的增长，全 球手机摄像头市场规模将从 271 亿美元增长到 457 亿美元，CAGR 达 9.1% ，且 摄像头各组件到整体都有望迎来高速增长期，行业景气度持续提升。在不同的摄像头配件中，国内厂商均有所涉足，并占有一定的市场份额。主要厂商信 息统计如下表：图像传感器在图像传感器领域，主要的厂商有索尼、三星、豪威、SK 海力士、安森美等，其中 索尼、三星以及国内厂商豪威科技处于市场领先地位。 索尼：CMOS 图像传感器领域市场占有率最大的厂商，在高端 CMOS 图像传 感器市场保持较为显著的技术优势。 三星：CMOS图像传感器行业主要研发与生产企业之一,借助自有品牌智能手机、 平板电脑和其他消费电子设备的市场知名度和占有率,三星在 CMOS 领域处于 领先地位。 豪威科技：韦尔股份旗下的豪威科技长期以来致力于 CMOS 图像传感器的研发、 生产和销售，2019 年豪威科技突破 48M 技术发布 OV48B 产品；2020 年一季 度发布了48M的OV48C以及旗下首款6400万像素0.8微米图像传感器OV64C； 2020 年 4 月 29 日，豪威科技再次发布的 64M 产品 OV64B，这是业内目前仅 有的一款 0.7 微米小像素。伴随国产手机厂商崛起，豪威有望迎来快速发展。光学镜头：光学镜头行业集中度较高，行业前五大市场份额总计超过百分之 60%，大立光是手 机第一大光学镜头供应商，其次是舜宇光学。国内光学镜头厂商从中低端镜头入手开 始参与市场竞争，并不断替代国外厂商镜头，形成了目前中低端镜头市场参与者众多， 竞争较为充分的现状。其中，国内领先的厂商有瑞声科技、联合光电以及联创电子等。 大立光：光学镜头的领头羊，2018 年市占率高达 35%。 舜宇光学：第二大光学镜头厂商，手机摄像头与手机摄像模组市占率则排全球第 二 瑞声科技：全球知名的精密制造龙头企业，在光学镜头领域布局很久；专有的 WLG 晶圆级光学玻璃镜片量产技术已逐渐成熟。 联合光电：致力于为市场提供高端光学镜头产品及解决方案，其玻塑混合高端手 机镜头的研发制造能力得到一线手机品牌的认可，已具备较为明显的竞争优势。 2018 年，在 20 倍、30 倍及以上高端变焦产品约占据全球总销量的 77.8%。 联创电子：国内少数以光学镜头及影像模组、触控显示器件为主营业务的光电子 领先企 业，同时也是国内少数有能力研发制造 G+P 镜头的光学公司之一。模组：国内外生产摄像头模组的企业众多，主要分布在中国大陆、台湾、日本、韩国。根据 客户群和模组厂商的技术、资金实力，LG-Inotek、索尼、舜宇光学、欧菲科技、三星 电机、丘钛、信利、东聚等为第一阵营，其他模组厂为第二阵营。总体来说摄像头模 组厂商较多，市场比较分散。在国内微摄像头模组领域，具备单摄像头模组量产能力的厂商较多。双摄像头模组技 术壁垒有所提升，能大规模量产供货的厂商包括欧菲光、舜宇和立景创新。升级到多 摄像头模组后，大规模量产的技术壁垒则更高，已实现量产和供货的国内厂商主要为 欧菲光、舜宇和立景创新。 欧菲光：摄像头模组出货量位列全球第一。凭借自主开发的 AA 对焦工艺、高自 动化水平的产线和大规模量产能力，已成为行业内的双摄和多摄模组的主流供 应商。 舜宇光学：手机摄像模组市占率则排全球第二。10 倍光学变焦手机摄像模组的 研发已完成；5 倍光学变焦手机模组、超大像面手机摄像模组及超大光圈手机摄 像模组已实现量产。 丘钛科技：在智能手机摄像头模组具有行业一流生产能力。4000 万像素、4800 万像素和 6400 万像素的超高像素单摄模块，以及一体式三摄模块均已陆续大批 量生产。音圈马达：全球较为领先的音圈马达厂商为阿尔卑斯、TDK、日本三美和韩国磁化，而国内目前 尚无以音圈马达为主营业务的上市公司，尚未上市的主要国内厂商有皓泽、中蓝、新 思考等。未来国内生产音圈马达的厂商集中度或进一步提升，部分实力相对较弱的马 达厂商可能会被淘汰出局。另外，全球排名第三也是国内最大的 EEPROM 芯片研发生产企业聚辰股份的主要产 品包括音圈马达驱动芯片，此类芯片主要用于控制音圈马达来实现自动聚焦功能，另 外，聚辰股份的音圈马达驱动芯片产品主要应用于智能手机摄像头领域。红外截止滤光片：红外截止滤光片生产企业主要集中在日本、韩国、我国大陆和台湾地区，国际实力较 强的公司有田中技研、奥托仑、唯亚威通讯等，国内厂商除了水晶光电和五方光电外， 还有少数具备一定竞争实力的中小企业，行业竞争较为激烈。 水晶光电：一家实力雄厚的光电企业，核心业务板块处于所在细分行业的领先地 位，在全球光学元器件领域拥有技术领先、装备档次较高、产能规模最大的生产 基地。 五方光电：已成为全球主要红外截止滤光片生产商，具有较高的市场占有率和品 牌知名度，2018 年五方光电红外截止滤光片市占率达到 16.13%。3.4 TWS：技术突破功能升级，TWS 拐点已至3.4.1 疫情之下，TWS 出货量仍有增长TWS 是 True Wireless Stereo 的缩写，即真正无线立体声。从传统有线耳机到无线 耳机再到真无线耳机，耳机无线化发展趋势明显，而通过内置智能 SoC 芯片，耳机 也逐渐实现智能化。2016 年 9 月，苹果公司发布第一代 AirPods，成为 TWS 智能 耳机技术的引领者，随后 TWS 耳机逐渐开始风靡。根据前瞻产业研究院数据，2016- 2019 年 TWS 耳机出货量分别为 918 万/2000 万/4600 万/10800 万副，每年销量都 呈现翻番的趋势。虽受疫情冲击影响，2020Q1 TWS 耳机销量略有下滑，但二季度 快速复苏，出货量增长 18%，预计 2020 全年出货量将超 2 亿副。行业当前渗透率低，未来发展空间巨大。根据 Counterpoint Research 以及 IDC统计数据，2018 年智能手机出货量达 14.049 亿部，TWS 行业渗透率（=TWS 耳机出 货量/智能手机出货量）仅为 3.27%，截至 2019 年智能手机出货量达 13.71 亿部， TWS 耳机行业渗透率也快速增长至 9.41%，但目前行业整体渗透率仍较低，不到 10%，仍有较大的发展空间，未来随着 TWS 耳机各项性能的不断改善以及核心技术 成熟后销售价格进一步降低等变化都将会促使渗透率进一步增长，继续保持高增长 趋势3.4.2 技术突破功能升级，TWS 销量不断提高在 2017 到 2018 年间，各芯片厂商重点解决的是蓝牙断连、高功耗等 TWS 耳机的 基础问题，以实现耳机与手机的稳定连接。随着蓝牙 5.0 的普及以及技术的逐步成 熟，TWS 耳机逐渐向多功能化、智能化发展。对耳连接的稳定（双路传输方案）、蓝 牙低功耗以及主动降噪（ANC）成为 TWS 耳机的主要卖点。而安卓端在突破苹果技 术专利后，市占率开始逐步提升。对耳连接技术对耳连接（双路传输）技术是 TWS 耳机的基础。传统蓝牙无线耳机保留了耳机间的 有线连接，而 TWS 耳机则进一步的取消了耳机间的线缆，实现双耳同步播放，做到 了真正的无线连接，目前仅有苹果等少数厂商能够实现这一技术。苹果于 2016 年率 先推出第一代 AirPods 耳机引领市场潮流，同时也卡位其监听（Snoopy）模式。监 听模式具体是指当手机端发送蓝牙信号连接到主耳机时，副耳机通过蓝牙监听主耳 机与手机间的连接实现同步接收。在苹果卡位监听模式后，安卓厂商只能选择由手机到主耳机，再由主耳机转发副耳 机的解决方案，相比于 AirPods，安卓 TWS 耳机连接稳定性较差，延迟度高，产品 使用体验感差，因此市场发展缓慢。而在近些年，随着高通以及恒玄科技等音频芯片 厂商纷纷推出优化方案，安卓 TWS 耳机使用体验得到优化，市场发展明显提升。主动降噪（ANC）在降噪方面，主动降噪（ANC）问题一直是音频厂商致力于解决难题。苹果于 2019 年推出 AirPods Pro，其最大的提升就是增加主动降噪功能。主动降噪基于声波相位 抵消的原理，能够将相位差为 180 度的波或相互反转的波叠加抵消。目前主动降噪 方法有前馈 ANC、反馈 ANC 以及混合 ANC 等。前馈 ANC 将用于捕获噪声的麦克风放在耳机外侧，主要使用 DSP 及其他 ANC 处理 单元将噪声信号映射到用户在耳机内部实际听到的频率来响应。而反馈 ANC 与前馈 相反，将麦克风放置在耳机内，能够让其捕获的噪声更准确地反映佩戴者听到的噪声。 混合ANC 集成二者优点，安置内外部两个麦克风，可获得最佳噪声衰减频率覆盖率。 目前，各厂商主要通过在芯片端集成主动降噪算法，如恒玄科技的 BES2300 就搭载 了自适应主动降噪技术。全球 TWS 耳机供应商主要分为苹果以及安卓系 TWS 耳机两大阵营。其中，据 Counterpoint Research、Strategy Analytics 统计，苹果 AirPods 系列 2016-2019 出货量分别为 918 万、1500 万、3500 万、6100 万，安卓系 TWS 耳机出货量 2016- 2019 出货量分别为 0、500 万、1100 万、6800 万。分品牌来看，苹果处行业龙头地位。根据 Counterpoint Research 统计，在出货量上， 2019 第二季度、2020 第二季度苹果 Airpods 系列市占率分别为 53%、35%，紧随 其后的安卓系 TWS 耳机中出货量第一的占比分别为 8%、10%，远低于苹果。目前， 苹果 Airpods 市占率有所下降但仍处于行业领先地位，安卓系 TWS 随着供应商厂家 陆续解决技术问题及改善性能，安卓系 TWS 耳机成长前景巨大、有望实现追赶。安卓系 TWS 耳机有望赶超。IDC 统计数据显示，截至 2020 年上半年，中国无线耳 机出货量达 4256 万台，同比增长 24%，其中，TWS 耳机占比 64%，同比增长 49%。 苹果占比 18.10%排第一，其次是华为占比达 10.10%，一方面是因为主控芯片厂商 解决基本技术问题，另一方面也是因为推出不同价位产品实现全覆盖。可见，安卓系TWS 耳机增长势头明显，有望凭借高性价比实现后发赶超。3.4.3 中低端售价不断降低，未来或将随盒附赠成手机标配安卓端 TWS 带动中低端市场发展。随着安卓端 TWS 耳机的技术突破，市占率不断 提高，TWS 耳机也逐渐向中低端市场渗透。相较于千元以上的苹果 Airpods，安卓 产品覆盖面更广，从 100 元-1000 元以上竞争激烈。TWS 耳机市场由苹果引爆，经 过数年发展，千元以上的 AirPods 在中高端市场占据极高市占率，而中低端市场则无 产品覆盖，我们预计随着安卓产品的渗透率不断提高，未来 TWS 耳机中低端市场将 成为主要增量。TWS 耳机下游需求逐渐恢复，安卓系 TWS 耳机增长强劲。安卓系 TWS 耳机天猫 平台 1-9 月份销量分别为 22.43 万、16.49 万、24.92 万、22.89 万、22.28 万、40.49、 23.89、35.03 万、56.92 万，疫情对其影响逐渐减弱，长期来看增长趋势明显。我们预计 2021 年，TWS 苹果与安卓共振市场将会纷纷迎来新一轮增长。苹果在最 新款手机中取消 inbox 耳机，同时预计明年春季将会推出两款新型 AirPods 耳机，覆 盖中端与高端市场。从历史来看，苹果每一次新款 AirPods 的推出都会引起 TWS 市 场销量提升，因此 2021 年苹果端市场出货量值得期待。安卓端来看，安卓手机市场 约是苹果手机 6 倍，而目前 TWS 苹果与安卓约为 4:6 的销量，TWS 安卓市场空间 依然巨大，因此合理预计 2021 年 TWS 安卓端市场将会保持高增长态势。3.5 智能手表：疫情凸显差异化定位，成为可穿戴第二增长点3.5.1 疫情之下表现优异，销量逆势上涨虽受疫情冲击，智能手表出货量稳定增长。据 IDC 数据显示，全球可穿戴设备 2020 年出货量约 4 亿件，其中 2020 智能手表预计出货量约为 9100 万，占可穿戴市场 23.1%。据 Strategy Analytics 报告显示， 2020 年第一季度智能手表出货量为 1370 万块，第二季度出货量为 2830 万块，相较去年同期增速明显。下半年伴随新款智能 手表等产品的推出，叠加疫情缓解、消费电子旺季等因素，智能手表销量将继续高增 长。Apple Watch 独揽智能手表半壁江山。2014 年 9 月，苹果在秋季新品发布会上首次 公布了 Apple Watch，并于 2015 年正式上市。至此以来，Apple Watch 一直处于不 断升级更新阶段。借助核心研发技术的优势及 iPhone 产品带来的用户粘性使得 Apple Watch 获得了远超其他同类产品的市场地位，据 Counterpoint 数据显示，2020 年上半年， 苹果以 51.4%的份额占据智能手表市场首位，佳明占比为 9.4%位居第二位，华为以 8.3%的占比位居第三位。3.5.2 产品升级改善，未来有望持续放量续航增强、医疗定位、开拓低端市场、开拓老年人市场为智能手表未来发展的主要增 长点。传统手表以计时为主要功能，后发展为装饰功能为主。智能手表在传统手表的 基础上附加更多功能，并且电池续航时长、功能创新、增强独立性和改善设计等方面 不断完善。 增大电池容量，源头处增强续航。以苹果公司为例，公司推出的 6 代产品一直 在探索智能手表的电池容量与手表的大小及重量上的平衡点，在保持用户使用 的舒适度的同时尽可能研发体积小、重量轻、容量大的电池配件，第一代 Apple Watch Series 1 的电池容量只有 246mAh，通过不断地研发探索，最新一代 Apple Watch Series 6 的电池容量已达到 303.8mAh。 不断加强“医疗产品”定位，丰富健康和运动功能。现阶段“医疗产品”成为智 能手表的定位方向，解决了早期智能手表功能与智能手机相似的问题。与智能手 机最大的不同之处就是智能手表紧贴人的皮肤，因此可以借助手表上的传感器， 监测心率、心电、血压、血氧指标，健康也就成了智能手表最主要的产品定位功 能。智能手表不仅可以将收集的用户数据通过智能算法分析出用户的身体健康 状态，进一步指导用户健康生活，还可以监测用户的运动量，如跑步、游泳、登 山等活动，并通过算法分析，帮助用户科学运动。 低廉产品增强企业竞争力。目前各厂商研发的智能手表在外形和功能方面 差异不明显，因此目前智能手表行业的竞争主要以价格竞争为主，利润空间 不断缩小。小米于 2019 年 11 月发布首款智能手表定价 1299 元，使得智 能手表撕下“奢饰品”标签，成为行业内标志性事件。价格的降低将增加智 能手表的销量，也会加速智能手表行业成熟。据 IDC 预测，2021 年全球智能手表出货量将达到 1.1 亿块。在疫情冲击下，智能手 表差异化属性定位凸显，同时伴随相关功能逐步升级完善，我们预计 2021 年智能手 表将会是 TWS 耳机外消费电子的第二主要增长点。篇幅所限，剩余内容详见报告原文。……（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源/作者：国元证券）如需完整报告请登录【未来智库官网】。

电机(俗称"马达")是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。高效节能电机是指通用标准型电机具有高效率的电机，一般采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能和机械能的损耗，提高输出效率。与通用标准型电机相比，高效节能电机的节能效果显著，一般情况下效率可平均提高4%左右。国内外电机行业现状分析调研从目前我国电机行业的整体看，基本可以做到供需平衡，但是从局部看，我国中低端电机存在一定的过剩，而在高端方面则处于供不应求的状态。预计未来几年，随着市场整合的加深、技术的提高，我国对高端产品的的依赖程度将会逐渐降低。2018年度行业产销平稳增长;个别企业亏损严重，导致行业利润总额大幅下降;出口产销量与收入增长幅度收窄;2018年原材料价格虽有所松动,但仍处在高位震荡，成本不断增长，挤兑了企业盈利空间;应收应付账款全年高位运行，流动资金吃紧;行业平均综合经济效益指数下降。2019年中小型电机行业延续了2018年的变化趋势。随着劳动力以及能源等生产要素价格的上升，制造行业企业生产成本不断攀升。电机冲片的加工一般使用单片冲槽法，其工作量占电机制造总工时的25%左右。并且，由于在传统生产方式下，生产信息收集不及时、流转不畅，生产过程的监控、记录不精细，造成生产管理滞后、产品质量控制成本较高。目前，国外先进的电机企业已实现自动化的生产流程，建立了完善的信息交换系统与智能管理平台，生产效率与管理水平得到了有效提升。例如，国外先进企业的冲片生产已广泛使用单片机、可编程逻辑控制器等自动化冲制方式，但国内电机生产企业的冲制过程仍较多采用单片冲制和人工进出料为主。为提高生产效率、降低事故率、降低产品质量控制成本，提高生产线的数字化、信息化水平、实现自动化生产，是电机企业未来不可逆转的趋势。想要了解更多行业专业分析请点击中研普华产业研究院出版的《2020年中国 高效节能电机市场产业现状分析与投资评估预测报告》。2017-2020年电机节能状况综合分析第一节 电机节能效果分析一、工业节能电机的本体节能稀土永磁材料的磁性能优异，它经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场，用来代替传统电机的电励磁场。稀土永磁电机效率高、结构简单，体积小、重量轻，既可达到传统励磁电机所无法比拟的高性能(如超高效、超高速、超高响应速度)，又可制成能满足特定运行要求的特种电机，如电梯曳引电机、汽车专用电机等。稀土永磁电机与电力电子技术、微机控制技术相结合，更将电机传动系统的性能提高到了一个崭新的水平。在工业领域，作为驱动用的稀土永磁电机主要有异步起动高效永磁同步电动机、变频供电的永磁同步电动机等。二、变频调速节能应用变频技术最早的目的主要是为了调速控制。随着电力电子技术和控制技术的高速发展，变频调速已经能获得高精度的转速转矩控制，达到直流调速系统的调节精度。笼型感应电动机比直流电机系统结构简单、重量轻、价格低、无换向器，运行可靠;控制电路比直流调速系统简单、易于维修;特别是对于特大容量和极高转速的负载，由于直流电动机换向器的换向能力限制了其容量和转速，而交流电动机则不受限制。因此特大容量且对传动装置控制要求很高的传动，如大型钢板轧机、矿井卷扬机、聚乙烯压机等;再如转速极高的传动装置，如在化工和食品行业的离心机、高速搅拌机和高速磨头等，其动态性能要求较高，这些场合都以采用交流变频调速为宜。除满足传动控制的调速要求外，变频调速技术还可用于节能。目前用得最多的是对风机、泵类负载设备的调速节能。一方面是因为风机、泵类系统约?肖耗了工业电动机用电的40%;另一方面是由于风机、泵类负载的转矩与转速的平方成正比，在选型裕量过大和需减少风量(流量)时，变频调速的节能效果尤为显著;另外，在使用风机泵类设备的大部分场合，对变频调速的控制精度，动态性能要求不高，变频器的成本相对较低，控制较简单，便于推广。三、电机系统节能电机系统节能通常是指从电机起动开关开始直至拖动的装置产出产品(流体)时能量的最终消耗。它包括电机起动开关、供电馈线、电机速度控制装置、电动机、联轴器(或其他联结方式如齿轮联结、皮带联结、蜗轮蜗杆联结等)、拖动装置(泵、风机或压缩机等)、拖动装置产出的产品(一般为液体和气态流体)、输送管线、终端负载等。所以，电机系统节能是指整个系统效率的提高，它不仅追求电机本体效率和拖动装置效率的最优化，还要求系统各单元与系统整体效率的最优化。图表：拖动环节图资料来源：公开资料整理第二节 2017-2020年全球电机产品强制性能效标准研究一、美国1992年，美国国会通过了EPACT法令，该法令对电机的最低效率值作出了规定，并要求从1997年10月24日起，凡是在美国销售的通用电机，都必须达到最新制定的最低效率指标，即EPACT效率指标。EPACT所规定的效率指标为当时美国主要电机制造商所生产的高效电机效率指标的平均值。2001年，美国能源效率联盟(CEE)与美国电气制造商协会(NEMA)联合制定的超高效率电机标准，称为NEMAPremium标准。该标准的启动性能要求与EPACT一致，其效率指标基本上发映了目前美国市场上超高效率电机的平均水平，较EPACT指标提高了1一3个百分点，损耗较EPACT指标下降了20%左右。目前NEMAPremium标准多用于电力公司为鼓励用户购置超高效率电机时，给予补贴的一个参照标准，NEMAPremium电机被推荐使用在年运行>2000小时、负荷率>75%的场合。NEMA开展的NEMAPremium计划是一个行业自愿的协议，NEMA成员签署这一协议并在达到标准后才能使用NEMAPremium标识 ，非成员单位需要付一定费用后才 可使用此标识。EPACT规定电机效率 的测定采用美国电机与电子工程师学会 的电机效率试 验方法标准 IEEE112一B。二、欧盟欧盟在上世纪90年代中期开始对电机节能进行调研和政策制定土作。1999年，欧盟委员会交通能源局与欧洲电机和电力电子制造商协会(CE-MEP)就电动机分级计划达成了自愿协议(简称EU一CEMEP协议)，该协议对电机的效率水平进行了分级，即eff3一低效率(Lowefficiency)电机，eff2-改善(Improvedefficiency)电机，effl一高效率(Highefficiency)电机。在2006年后，禁止生产和流通eff3级电动机。该协议还规定制造商应在产品铭牌和样本数据表上列出效率档次的标识以及效率数值，以便于用户选用和识别，这也构成欧盟电机EuPs指令最早的能效参数。EU-CEMEP协议由CEMEP成员单位自愿签约后执行，并欢迎非成员的制造商、进口商和零售商参加。目前参加的包括德国西门子、瑞士ABB,英国BrookCromton、法国Leroy一Somer等36家制造公司，覆盖了欧洲80%的产量。丹麦对于购置电机效率高于最低标准的用户，由能源署每kW补贴100或250丹麦克郎，前者用于新厂购置电机，后者用于更换老电机;荷兰则除了购置补贴外，另还给予税收优惠;英国则通过减免气候变化税和实施“提高投资补贴计划”来促进高效率电机等节能产品的市场转化，政府还由环境、食品和农村事务部(DEFRA)组织实施一市场转化计划，在互联网上积极介绍包括高效率电机在内的节能产品，提供这些产品的信息、节能方案和设计方法等。三、加拿大加拿大标准协会与加拿大电机行业协会在1991年制订了一个推荐性的电机最低能效标准，此标准的效率指标较稍后的美国EPACT指标略低。由于能源问题的重要性，在1992年加拿大议会也通过了能源效率法令(EEACT)，其中包括了电机的最低能效标准，其电机效率指标和美国EPACT指标相同，并规定该标准在1997年开始正式生效。此标准根据法律规定强制实施，所以高效率电机得到了迅速的推广。四、澳大利亚澳大利亚政府为节约能源和保护环境，自1999年起开始对家用电器和工业设备，实施强制性能效标准计划(Mandadoryenergyefficiencyperformancestandards)或称MEPS计划，由澳大利亚政府下属温室气体办公室会同澳大利亚标准委员会进行管理。澳大利亚已将电机纳人MEPS范围，其电机强制性标准于2001年10月批准生效，标准号为AS/NZS1359.5，需要在澳洲和新西兰生产和进口的电机均需达到或超过此标准所规定的最低效率指标。该标准可用2种试验方法进行试验，因此规定了2套指标:一套为方法A的指标，对应于美国IEEE112一B方法;另一套为B方法的指标，对应于IEC34-2，其指标数值与欧盟EU一CEMEP的Eff2基本相同。该标准除规定了强制性的最低标准外，还规定了高效率电机指标，为推荐性标准，并鼓励用户采用。其数值与欧盟EU一CEMEP的Effl及美国的EPACT相近。