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从EDA软件、设备、材料、设计看半导体产业国产化率

1、EDA:国内 EDA 企业相继上市,国产化由点向面突破


EDA 行业竞争格局高度集中,主要由 CadenceSynopsys 和西门子 EDA(原美国 Mentor Graphics,被德国西门子收购)三家美国公司垄断,2020 年占据 78%份额。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,合计份额约 15%。第三梯队的企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具,整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显的差距,仅占全球市场 7%份额。国内厂商市场竞争力弱,20年全球市场份额占比合计仅 1.6%,国内 EDA 软件自给率也仅 11.5%


全球 EDA 软件竞争格局

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我国 EDA 软件市场自给率偏低

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2、设备:下游大幅扩产,国产化率提升可期


根据中国本土主要晶圆厂设备采购情况的统计数据,我国去胶设备已基本实现国产化,刻蚀、清洗、PVD 等设备国产化率也有 10%-20%。刻蚀设备方面,中微公司介质刻蚀已经进入台积电7nm/5nm 产线,是唯一一家进入台积电产线的国产刻蚀设备生产商;北方华创在 ICP 刻蚀领域优势显著,已量产 28nm 制程以上的刻蚀设备,同时已经突破 14nm 技术,并进入中芯国际 14nm产线验证阶段。清洗设备方面,盛美上海引领国产替代,19 年全球市占率 2%,在国内企业采购份额中占比超 20%。薄膜沉积设备方面,国内厂商错位发展,拓荆科技引领 PECVD 国产化,北方华创 PVD 优势显著,中微公司的 MOCVD 设备份额全球前三,共同受益国产化率提升。当前光刻、涂胶显影设备国产化率接近 0,上海微电子、芯源微分别为国内目前唯一供应商。整体来看,在刻蚀、薄膜沉积、清洗设备等领域,国内厂商已实现“零的突破”,步入业绩放量、加速成长阶段。涂胶显影、光刻领域也有望实现“从 到 1”的突破。

国内半导体设备领域国产化情况

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3、材料:国产替代尚处早期,未来空间广阔


半导体制造环节所需用到的材料大概可分为以下 类,其中硅片在材料成本占比最大,达 33%,其次为电子特气、光掩膜版、光刻胶、抛光材料等。整体来看,我国半导体材料能力较为薄弱,硅片作为主要材料国产化率约 20%,大尺寸硅片国产化率仍处低位,ArF 光刻胶仅南大光电通过客户验证, EUV 光刻胶暂无国内厂商可量产,其他如抛光材料、湿电子化学品等国产化率也较低,国产替代空间广阔。


国内半导体材料领域国产化情况

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4、设计:细分领域突破,高端芯片国产替代任重道远


在半导体设计领域,国内企业已在部分细分领域实现从成长到引领的跨越。内存接口芯片领域,澜起科技在市场占有主要份额,发明的 DDR4 全缓冲“1+9”架构被 JEDEC 国际标准采纳,DDR5 内存缓存芯片已批量出货。AIOT 芯片领域,晶晨股份领先的 12nm 制程工艺芯片已贡献约成营收,即将流片 6nm 芯片;恒玄科技智能蓝牙音频芯片将采用 12nm 制程工艺,性能指标可对标高通、联发科等海外一线厂商。CIS 领域,韦尔突破高端,发布 0.61um200MP 的 CIS 产品,并领先布局 0.56um 小像素点产品,也在车载 CIS 领域处于全球第二的市场地位。


但在中高端逻辑芯片方面,我国仍对海外厂商极度依赖。CPU 领域,X86 架构(服务器、PCCPU 由 IntelAMD 两家厂商垄断,合计份额近 100%。国产 CPU 包括华为鲲鹏、龙芯、兆芯、海光等规模尚小,其中龙芯中科是国内极少数使用自主架构研制通用处理器的企业,早期使用MIPS 架构,后自研龙芯 LoongArch 指令系统,成为国内自主 CPU 的引领者和生态构建者。智能手机 AP 领域,中国台湾联发科、美国高通、苹果三家厂商占据行业 80%以上份额,中国大陆海思、紫光展锐亦具备供给能力,但海思受美国制裁影响,份额已由 20Q4 的 7%下滑至 21Q4 1%


芯片设计环节国产化率

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