半导体行业产业链上游包括 EDA 软件、IP 委托和委外设计服务、制造设备和材料；中游包括集成电路设计、晶圆制造和封装测试；下游为终端系统厂商，主要应用行业包括移动通信、数据中心、汽车电子、计算机和工业应用等。

半导体器件按照国际通用产品标准可分为四类：集成电路、分立器件、传感器和光电器件。

集成电路按照处理信号可分为数字芯片和模拟芯片，其中数字芯片按照使用功能分为存储芯片、逻辑芯片和微控制器 MCU。分立器件主要为功率器件，包括 IGBT、MOSFET、二极管和晶闸管等产品。

半导体产业链中游企业按经营模式可分为垂直整合模式（IDM）、晶圆代工模式（Foundry）和无晶圆厂模式（Fabless）。

全球半导体行业销售收入在 2023-2024 年有望先降后升。根据 SIA 数据，2022 年全球半导体行业销售收入为 5740 亿美元，实现同比增长 3.20%。而根据 SIA 转引的 WSTS 预测，2023 年全球半导体行业销售收入为 5150 亿美元，同比下降 10.0%，系消费电子需求疲软，芯片厂商库存过剩。2024 年在行业清库存和 AI 数据中心、汽车电子等行业需求拉动的共同作用下，销售收入有望回升。从 2022 年下游半导体器件销售收入看，逻辑、存储和模拟芯片是前三大产品，合计市场份额达 69%。

国内半导体产业链自给率低。从全球半导体产业链区域占比看，美国、欧洲等国家区域具有多数份额，国内仅在产业链中游的晶圆制造和封装测试占有一定比例。但在上游 EDA&IP、设备、高端制造材料等供应链环节仍无法满足自给，存在“受制于人”情况。

美日荷联合发布对华出口管制条例，设备和芯片端制裁力度最大。自 2022 年 10 月 7 日美国商务部公布 BIS 条例以来，美日荷相继发布对华出口管制措施，主要限制范围在于国内薄弱的先进制程芯片和相关制造设备。上游设备、制造材料和 EDA&IP 等存在“卡脖子”风险的领域是芯片制造的基础，国内仍要依靠美日荷进口。当前国际环境下上述领域已成为供应链高风险环节，国产替代愈发迫切。

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半导体设备

2024 年全球半导体设备销售额有望回升。根据 SEMI 在 2023 年 9 月发布的《世界晶圆厂预测报告》：2023 年全球晶圆厂设备支出将由 2022 年的 995 亿美元下滑至 840 亿美元，同比下降 16%，主要系消费电子需求转弱叠加芯片库存，晶圆厂放缓设备采购节奏。展望2024 年行业完成去库存，AIGC、汽车电子等行业拉动需求端，全球晶圆厂设备支出有望回升至 970 亿美元，较 2023 年同比增长 15%。

半导体设备是高技术门槛&高附加值行业。前道晶圆加工的主要工序包括光刻、刻蚀和薄膜沉积等，其特点是对晶圆加工精度要求极高，通常在几十至几百纳米；并且部分工序需要多次进行，对设备产能效率要求高。上述原因也导致用于前道晶圆加工的半导体设备价格高昂，一条产能 1 万片/月的 12 英寸晶圆产线设备投资额在数十亿元。

根据中微公司 2022 年业绩说明会，薄膜沉积设备、刻蚀机和光刻机约占半导体设备价值量的 22%、22%和 17%。根据摩尔定律：芯片中的晶体管数目，约每两年增加一倍。未来在晶圆制造向更先进制程节点转变趋势下，对设备的投资额将会大幅增加。同时逻辑芯片制程中两重模板、四重模板等工艺需求增加，存储芯片向三维结构转变都会显著增加对薄膜沉积、刻蚀等工序的需求。未来薄膜沉积、刻蚀价值占比或将进一步提升。

全球半导体设备市场被美日荷垄断。半导体设备行业是高壁垒行业，AMAT（应用材料）、ASML、LAM（泛林半导体）、TEL（东京电子）、KLA（科磊半导体）等公司起步较早，在技术和工艺上积累深厚，占据了全球主要市场份额。近年来北方华创、中微公司和盛美上海等国产厂商在热处理、薄膜沉积、刻蚀和清洗等领域已取得较大突破，客户端进展顺利。

而涂胶显影和过程控制设备属于国产设备薄弱环节，在目前国际形势下“补短板”需求迫切。根据芯源微公告，公司已在 2022 年底发布可用于 28nm 节点的第三代浸没式机型，有望迎来“0-1 突破”后的放量阶段。目前光刻机国产化率几乎为零，上海微电子是目前最有望打破光刻机进口垄断的国产公司，目前公司官网已推出光刻精度在 90nm 的 ArF 光刻机，并正在开展 28nm 浸没式光刻机的研发工作。

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半导体材料

根据 SEMI 公布数据，2023 年全球半导体材料市场下滑至 667 亿美元。其中晶圆制造材料和封装材料市场分别为 415 亿美元和 252 亿美元，分别同比下滑 7.0%和 10.1%。

材料特点是多而杂，需要逐一突破。硅材料、工艺化学品、光掩膜是晶圆制造材料前三大品类，市场份额分别约占 33%、14%和 12.9%。其中 CMP 抛光材料、光刻胶和电子气体等是国产薄弱环节，具有对应不同工艺的多个细分品类，造成国产突破难度大，需要长时间的积累和逐一攻克。封装材料市场中，主要材料有封装基板、引线框架、键合导线和密封胶等。

我们整理了硅材料、特气、光刻胶和CMP抛光材料等晶圆制造材料领域的国内外主要企业，整体来看晶圆制造材料市场中美日企业占垄断地位，国产份额仍处于较低水平，且材料细分品类较多、突破难度较大。未来的材料国产突破会是一场长时间的攻坚战，需要晶圆厂与上游材料厂商的密切合作与反馈试错。

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EDA&IP

EDA 工具是“芯片之母”，是连接设计和制造两个环节的纽带和桥梁。百亿级美元的 EDA市场支撑了千亿级美元的半导体市场发展。EDA 工具主要分为三类，可用于晶圆厂工艺平台开发（开发 IP 模块）、fabless 厂电路设计和晶圆厂制造测试环节。

EDA 工具根据模拟电路和数字电路的不同特点，分为用于模拟电路设计的 EDA 工具和用于数字电路设计的 EDA 工具。以模拟电路为例，电路设计流程包括原理图编辑、电路仿真、版图编辑、物理验证、寄生参数提取、可靠性分析等环节。而数字电路设计流程包括前端功能设计、前端验证、逻辑综合、时序分析、布局布线、版图验证和后端仿真等环节。

国内 EDA 工具市场规模在百亿级。根据 SEMI 数据和 ESDA 的预测，预计 2023 年全球EDA 工具市场规模约为 85 亿美元，2024 年市场规模稳步增长至 87 亿美元。根据中国半导体行业协会数据，2022 年中国 EDA/IP 工具市场规模约为 115 亿元，约占全球市场的19%。目前国内半导体产业中晶圆制造占大头，未来伴随产业链进一步完善，IC 设计企业的增加将带动 EDA 工具市场成长。

从 EDA 工具竞争格局看，市场被欧美企业占据。Synopsys、Cadence 和 Siemens EDA 是全球三强，合计占 2022 年全球份额的 74%。其中以 Synopsys、Cadence 的产品体系最为健全，而 Siemens EDA 在部分环节较为优秀。同时 EDA 工具中通常内嵌 IP 模块，方便IC 设计企业使用，二者构成更坚固壁垒。而从中国市场看，华大九天、概伦电子和广立微只占到 2022 年中国市场 11%的份额。

如果把集成电路设计比作搭积木，IP 则是其中的积木块。半导体 IP 授权业务是将集成电路设计中可重复使用且具备特定功能的 IP 模块授权给客户使用，并提供相应的配套软件。在芯片向先进制程节点演进过程中，芯片单位面积内晶体管数量大幅上升，增加 IC 设计复杂度，为提升 IC 设计效率、降低成本，会使用更多的 IP 种类。以 28nm 芯片为例，会使用到50 个数字 IP 和 37 个数模混合 IP。根据 IP Nest 数据，2022 年全球 IP 市场规模为 66.8 亿美元，其中应用于处理器的 IP 占比约为 50%。

2023 年全球 IP 市场中 ARM 份额超 40%。根据 IP Nest 数据，2023 年全球 IP 市场 TOP3为 ARM、Synopsys 和 Cadence。其中 ARM 总部位于英国，2016 年被日本软银收购，其在中国的最大客户是 ARM 中国。而 Synopsys 和 Cadence 同时也是 EDA 工具公司。国产公司中芯原股份占 2023 年全球份额的 1.9%。

IP 种类覆盖度是对 IP 企业技术能力和未来空间的重要考证因素。从覆盖度看，IP 领域 TOP3的 ARM、Synopsys 和 Cadence 的 IP 种类已覆盖大多数半导体器件。而芯原公司是国内唯一一家进入全球 IP 市场 TOP10 的中国公司，目前旗下 IP 种类已能覆盖大多数半导体器件类型。

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