集成电路产业是一个国家的战略性基础产业,全球主要国家都加大力度发展集成电路产业,抢占国际竞争制高点。从全球范围来看,美国、日本、韩国、中国台湾、欧洲等国家和地区在全球集成电路产业竞争格局中占据重要地位,其中美国集成电路产业占据全球一半以上的市场份额。我国集成电路产业迅速发展,在芯片设计环节已开始进入世界领先行列,在封装测试环节有望率先实现全面国产替代,但在制造环节与先进水平相比还有较大差距。从国内集成电路产业竞争格局来看,我国集成电路产业主要集中在上海、广东、江苏、北京等省市,其中北京在集成电路设计、集成电路设备制造等领域具有较强竞争力。京津冀集成电路产业发展基础良好,三地依托各自资源优势和重大产业项目,在产业链不、价值链同环节形成比较优势,为京津冀集成电路产业协同发展奠定良好基础。
一、国内外集成电路产业发展现状
集成电路产业链主要包括集成电路设计、集成电路制造、集成电路封装测试三个主要环节,同时每个环节配套不同的制造设备和生产原材料等辅助环节。
(一)全球集成电路产业竞争格局
在全球集成电路产业竞争格局中,美国、日本、韩国、中国台湾、欧洲等国家和地区占据重要地位,其中美国集成电路产业占据全球1/2以上的市场份额。近年来,我国集成电路产业迅速发展,逐步形成了覆盖设计、制造、封装测试以及设备和材料等全产业链半导体生态,涌现出华为海思、紫光展锐、中芯国际、华虹半导体、长电科技、华天科技等一批具有较强国内外竞争力的龙头企业,在芯片设计环节已开始步入进入世界领先行列,在封装测试环节有望率先实现全面国产替代,但在制造环节与先进水平还有较大差距。
从产业链细分环节来看,在集成电路设计产业领域,美国、中国台湾、中国大陆处于领先地位;在集成电路制造产业领域,中国台湾、韩国、阿联酋等国家和地区具有较强竞争优势;在集成电路封装测试产业领域,中国台湾、美国、中国大陆占据全球主要市场份额;在集成电路材料与设备制造产业领域,美国、日本、荷兰等国家处于垄断地位。
表2 2018年全球IC设计前十企业
排名 | 企业 | 2018年营收(亿美元) | 主营芯片类型 | 国家/地区 |
1 | Broadcom(博通) | 217.54 | 模拟芯片,逻辑芯片 | 美国 |
2 | Qualcomm(高通) | 164.5 | 逻辑芯片,模拟芯片 | 美国 |
3 | Nvidia(英伟达) | 117.16 | 逻辑芯片 | 美国 |
4 | Media Tek(联发科) | 78.94 | 逻辑芯片 | 中国台湾 |
5 | Hisilicon(华为海思) | 75.73 | 逻辑芯片,模拟芯片 | 中国大陆 |
6 | AMD(超微) | 64.75 | 逻辑芯片 | 美国 |
7 | Marvell(美满电子) | 29.31 | 逻辑芯片 | 美国 |
8 | Xilinx(赛灵思) | 29.04 | 逻辑芯片 | 美国 |
9 | Novatek(联咏) | 18.18 | 逻辑芯片 | 中国台湾 |
10 | Realtek(瑞昱) | 15.19 | 逻辑芯片 | 中国台湾 |
资料来源:智研咨询整理。
表3 2019年第三季全球前十大晶圆代工厂营收排名
排名 | 公司名称 | 营业收入(亿美元) | 市场占有率 | 国家/地区 |
1 | 台积电 | 91.52 | 50.5% | 中国台湾 |
2 | 三星 | 33.52 | 18.5% | 韩国 |
3 | 格罗方德 | 15.05 | 8.3% | 阿联酋 |
4 | 联电 | 12.09 | 6.7% | 中国台湾 |
5 | 中芯国际 | 7.99 | 4.4% | 中国大陆 |
6 | 高塔半导体 | 3.12 | 1.7% | 以色列 |
7 | 华虹半导体 | 2.38 | 1.3% | 中国大陆 |
8 | 世界先进 | 2.29 | 1.3% | 中国台湾 |
9 | 力积电 | 2.27 | 1.3% | 中国台湾 |
10 | 东部高科 | 1.46 | 0.8% | 韩国 |
资料来源:拓墣产业研究院。
表4 2018年全球半导体设备制造商系统及服务收入排名
排名 | 公司 | 2018年营收(亿美元) | 全球市场占有率 | 国家 |
1 | 应用材料 | 140.16 | 17.27% | 美国 |
2 | 奥斯迈尔 | 127.72 | 15.74% | 荷兰 |
3 | 东京电子 | 109.15 | 13.45% | 日本 |
4 | 泛林半导体 | 108.71 | 13.40% | 美国 |
5 | 科天半导体 | 42.1 | 5.19% | 美国 |
数据来源:SEMI(国际半导体产业协会)。
表5 全球半导体材料与设备制造细分环节市场占有率
| 光刻 | 刻蚀 | PVD | CVD | 氧化/扩散 |
第一 | ASML (奥斯迈尔,荷兰) | LAM (泛林半导体,美国) | AMAT (应用材料,美国) | AMAT (应用材料,美国) | Hitachi (日立,日本) |
第二 | Nikon (尼康,日本) | TEL (泰科电子,瑞士) | Evatec (瑞士) | TEL (泰科电子,瑞士) | TEL (泰科电子,瑞士) |
第三 | Canon (佳能,日本) | AMAT (应用材料,美国) | Ulvac (爱发科,日本) | LAM (泛林半导体,美国) | ASM (德国) |
前三市占率 | 92.80% | 90.50% | 96.20% | 70% | 94.80% |
资料来源:智研咨询整理。
(二)我国集成电路产业竞争格局
从全国竞争格局来看,我国集成电路产业主要集中在上海、广东、江苏、北京等省市,而上海、深圳、北京、苏州、西安等城市则占据重要地位,其中北京在集成电路设计、集成电路设备制造领域具有较强竞争力。
从产业链环节来看,在集成电路设计产业领域,深圳、上海、北京领跑全国产业发展;在集成电路制造产业领域,西安、大连、上海、无锡竞争优势明显;在集成电路封测产业领域,江苏省具有绝对竞争优势;在集成电路材料与设备制造产业领域,上海、北京、宁波等地竞争优势明显。
表6 2018年中国IC设计前十企业
排名 | 企业 | 2018年营收(亿元) | 市场占有率 | 主营芯片类型 | 所在地 |
1 | 海思半导体 | 503 | 20.0% | 逻辑芯片,模拟芯片 | 深圳 |
2 | 紫光展锐 | 110 | 4.4% | 逻辑芯片,模拟芯片 | 北京(海淀) |
3 | 北京豪威 | 100 | 4.0% | CMOS | 北京(亦庄) |
4 | 中兴微电子 | 61 | 2.4% | 逻辑芯片,模拟芯片 | 深圳 |
5 | 华大半导体 | 60 | 2.4% | 逻辑芯片 | 上海 |
6 | 汇顶科技 | 32 | 1.3% | 模拟芯片 | 深圳 |
7 | 北京硅成 | 26.5 | 1.1% | 存储芯片 | 北京(亦庄) |
8 | 格科微 | 26.3 | 1.0% | CMOS | 上海 |
9 | 紫光国微 | 23.5 | 0.9% | 逻辑芯片,模拟芯片 | 北京(海淀) |
10 | 兆易创新 | 23 | 0.9% | 存储芯片 | 北京(海淀) |
资料来源:智研咨询整理。
表7 2018年国内十大集成电路制造企业
排名 | 企业名称 | 所在城市 | 所在省份 |
1 | 三星(中国)半导体有限公司 | 西安 | 陕西 |
2 | 英特尔半导体(大连)有限公司 | 大连 | 辽宁 |
3 | 中芯国际集成电路制造有限公司 | 上海 | 上海 |
4 | SK海力士半导体(中国)有限公司 | 无锡 | 江苏 |
5 | 上海华虹(集团)有限公司 | 上海 | 上海 |
6 | 华润微电子有限公司 | 无锡 | 江苏 |
7 | 台积电(中国)有限公司 | 上海 | 上海 |
8 | 和舰芯片制造(苏州)股份有限公司 | 苏州 | 江苏 |
9 | 西安微电子技术研究所 | 西安 | 陕西 |
10 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 武汉 | 湖北 |
数据来源:根据“2019世界半导体大会暨第十七届中国半导体市场年会”公布数据整理。
表8 2018年国内十大集成电路封装测试企业
排名 | 企业名称 | 所在城市 | 所在省份 |
1 | 江苏新潮科技集团有限公司 | 无锡 | 江苏 |
2 | 南通华达微电子集团有限公司 | 南通 | 江苏 |
3 | 天水华天电子集团 | 天水 | 甘肃 |
4 | 恩智浦半导体(上海)有限公司 | 上海 | 上海 |
5 | 威讯联合半导体(北京)有限公司 | 北京 | 北京 |
6 | 三星电子(苏州)半导体有限公司 | 苏州 | 江苏 |
7 | 全讯射频科技(无锡)有限公司 | 无锡 | 江苏 |
8 | 安靠封装测试(上海)有限公司 | 上海 | 上海 |
9 | 海太半导体(无锡)有限公司 | 无锡 | 江苏 |
10 | 晟碟半导体(上海)有限公司 | 上海 | 上海 |
数据来源:根据“2019世界半导体大会暨第十七届中国半导体市场年会”公布数据整理。
表9 2018年中国半导体设备五强企业名单
序号 | 企业名称 | 所在城市 | 所在省份 |
1 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 上海 | 上海 |
2 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 北京 | 北京 |
3 | 中电科电子装备集团有限公司 | 北京 | 北京 |
4 | 盛美半导体设备(上海)有限公司 | 上海 | 上海 |
5 | 沈阳芯源微电子设备股份有限公司 | 沈阳 | 辽宁 |
数据来源:根据“2019世界半导体大会暨第十七届中国半导体市场年会”公布数据整理。
表10 2018年中国半导体材料十强企业名单
排名 | 企业名称 | 所在城市 | 所在省份 |
1 | 宁波康强电子股份有限公司 | 宁波 | 浙江 |
2 | 浙江金瑞泓科技股份有限公司 | 宁波 | 浙江 |
3 | 深南电路股份有限公司 | 深圳 | 广东 |
4 | 南京国盛电子有限公司 | 南京 | 江苏 |
5 | 上海新傲科技股份有限公司 | 上海 | 上海 |
6 | 有研半导体材料有限公司 | 北京 | 北京 |
7 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 邯郸 | 河北 |
8 | 北京达博有色金属焊料有限公司 | 北京 | 北京 |
9 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 宁波 | 浙江 |
10 | 有研亿金新材料有限公司 | 北京 | 北京 |
数据来源:根据“2019世界半导体大会暨第十七届中国半导体市场年会”公布数据整理。
二、京津冀集成电路产业协同发展基础
(一)北京芯片设计环节竞争优势明显,近六成集成电路企业集中在海淀区
产业规模位居全国前三。2000年以来,北京集成电路产业进入快速发展阶段,经过十多年的发展,初步建立起相对完备的产业链。2016年,北京集成电路产业实现销售收入570亿元,约占全国的13%,位列全国第三。2018年,北京集成电路产量达到137.5亿块。
设计业处于国内领先水平。2018年北京集成电路设计业实现销售收入657.2亿元,跃升至全国第二位(深圳758亿元),占全产业链的67.8%。近年来北京集成电路设计业在产业链中的比重逐年提高,在通信芯片、存储器、物联网以及北斗导航、智能电网、图像传感器、12英寸先进逻辑工艺、12英寸28纳米核心集成电路装备等多个领域保持国内领先,在非硅基集成电路器件、人工智能芯片、区块链专用芯片等新兴前沿领域引领全球。
海淀区集聚了全市一半以上的集成电路企业。2018年,中关村示范区共有105家集成电路企业,主要分布在海淀、朝阳、亦庄、丰台等区。各区依托入区龙头企业,形成各具特色的比较优势。
海淀区集成电路企业数量最多,占全市的比重达到58%,产业领域主要集中在集成电路设计环节,集聚了紫光展锐、北京君正、兆易创新、威豪科技等一批具有国际影响力和自主知识产权的集成电路设计龙头企业,占据全市芯片设计产值的45%、全国集成电路设计业总产值的1/10。其中中关村集成电路设计园是北京重要的集成电路设计产业园区,集聚了比特大陆、兆易创新、兆芯等数十家头部企业,园区年产值240亿元,占全市集成电路设计产业的42%,未来将打造成为以芯片设计、基础软件、物联网、云计算、智能硬件为主体的泛集成电路设计园。
亦庄开发区以中芯国际(北京)、北方华创为龙头,集聚了晶圆制造、封装测试、装备、零部件、材料等相关企业百余家,产业规模占到全市的1/2;其中中芯国际(北京)生产线是我国目前12英寸集成电路规模最大、技术最先进的生产线。朝阳区依托中关村电子城科技园,集聚了中电华大、兆维电子、华芯通半导体等一批行业龙头企业,逐渐形成集成电路、5G、新一代信息技术等产业集群。丰台区拥有中电科电子装备集团、北京元六鸿远电子科技公司等一批龙头企业,并依托国家软件与集成电路公共服务平台——“智能硬件双创平台(网络工坊)”等创新孵化平台,加速培育集成电路企业。
(二)天津集成电路产业链条相对完备,主要集中在滨海新区
产业链条相对完备,产业链各环节发展较为均衡。近年来,天津加快实施重大项目建设,引进和培育了展讯通信、唯捷创芯、杭州国芯等一批国内集成电路设计龙头企业,中芯国际、中环股份、诺思科技等知名芯片制造业,恩智浦半导体、金海通、双竞科技等重点封装测试企业,以及中环半导体、中电46所、华海清科等材料与设备制造企业。目前全市拥有集成电路企业百余家,初步形成IC设计、芯片制造、封装测试三业并举,新型半导体材料与高端设备支撑配套共同发展的相对完整的产业链格局。2018年天津集成电路产量为16.3亿块。
以重点产业项目为带动,在64核通用处理器、28纳米多核智能手机芯片等部分细分领域和产品达到行业领先水平。以飞腾CPU、展讯28纳米手机核心芯片等重大示范项目为依托,不断完善产业链条,扩大产业规模,涌现出一批先进技术和特色产品,在细分行业领域达到全国乃至全球领先水平。
重点产业载体和服务平台加快建设。从空间分布来看,天津集成电路产业主要集中在滨海新区、西青区、津南区等区,初步形成滨海新区龙头带动,西青区、津南区等配套支撑的发展格局。以现有科技资源和产业项目为依托,逐步形成天津大学国家大学科技园、天津国家现代服务业集成电路设计产业化基地、天津高新区国家软件及服务外包产业基地、展讯科技园、清华紫光集成电路产业园等一批重点产业园区和天津集成电路设计中心、滨海新区集成电路设计服务中心等公共服务平台。
(三)河北集成电路产业:产业发展处于起步阶段,在专用集成电路设计、基础材料领域形成特色优势
集成电路产业形成一定基础,在专用集成电路设计、基础材料领域形成特色优势。河北拥有一批半导体领域一流科研机构和优势企业,专用集成电路设计、基础材料特色突出,在国内具有一定竞争优势。2018年河北集成电路产量为1268.2万块。
石家庄、邯郸、保定、廊坊等地产业基础较好,特色优势突出。石家庄集成电路科研资源丰富,拥有通信软件与专用集成电路设计国家工程研究中心、高密度集成电路封装技术国家地方联合工程实验室等一批国家和省市级集成电路研究机构,在通信芯片、射频芯片等专用集成电路设计、封装技术、专用材料等方面具有较强研究基础和竞争优势。依托中船重工(邯郸)派瑞特种气体公司等企业,邯郸在集成电路用特种气体生产方面形成特色竞争优势。保定依托太赫兹国际科技产业园,积极开展太赫兹芯片、太赫兹辐射源与探测器、太赫兹和亚太赫兹人体安检仪等产品的设计和生产制造。廊坊依托中科院半导体研究所廊坊基地,在砷化镓、氮化镓等高性能半导体材料研究方面不断积累竞争优势。
(四)京津冀集成电路产业协同发展取得积极成效,跨区域产业链合作框架初步构建
近年来,京津冀三地围绕集成电路产业协同联动发展,积极开展跨区域产业合作的顶层设计,陆续搭建了一批跨区域产业对接合作平台,推动集成电路产业要素跨区域流动和对接合作。比如,北京打造的中关村集成电路设计园在规划设计之初就立足三地各自产业基础和优势,谋划跨区域产业链合作,在产业定位上将形成以芯片设计、基础软件、物联网、云计算、智能硬件为主体的泛集成电路设计园,与北京经济技术开发区的制造基地,河北石家庄封装测试产业基地形成“设计-制造-封测”产业链协同发展格局。2016年底,由中关村发展集团、石家庄、正定多方出资共建石家庄(正定)中关村集成电路产业基地,将构建集成电路设计、制造和封装测试及装备制造全产业链。
京津冀集成电路产业协同发展尚处于起步阶段,产业对接合作的深度和层次有待提升。总体上看,目前京津冀集成电路产业协同发展尚处于起步阶段,与长三角、珠三角等区域的协调发展相比,北京与津冀产业合作项目规模小、竞争力不强。比如,在天津集成电路重点企业项目中,展讯通信、中芯国际、金海通等具有较强行业影响力的龙头企业均来自上海,国芯为杭州国芯在天津设立的分支机构;河北专用集成电路设计研发所依托单位之一——河北华讯方舟太赫兹技术公司为深圳华讯方舟科技公司在河北设立的分支机构。从协同发展的模式来看,京津冀集成电路产业现有合作方式多表现为北京集成电路企业或科研机构在津冀设立分支机构,尚未形成真正意义上的产业链协同、供应链协同。