作者 | 格隆匯 科創大胖龍
數據支持 | 勾股大數據
編者按：當前，中國經濟進入調結構轉型關鍵期，過去的鋼筋水泥無法帶來自主產業發展的主導權，中興缺芯之痛，讓國人不禁唏噓，偌大的國家，居然連所有人都在使用的芯片都造不出來。與近鄰韓國相比，我們在半導體行業落後了30年，80年代的韓國重金砸研發，搞出了記憶體芯片，這兩年經濟復甦，記憶體芯片價格翻番漲，韓國人從我們身上賺取了百億美金利潤，還有高通、博通、英特爾他們。每年，我們進口的芯片價值2000億美金，和進口石油的規模差不多，這每年的2000億美金進口額，是中國現代化的冤罪殺機，是我們“鋼筋水泥”粗放式發展的帶來的苦果。
慶幸，政府與產業界人士已然決心改變現狀。大基金二期已經成立，國內半導體產業正煥發出從未有之勃勃生機。半導體領域的創新創業正如火如荼展開，是挑戰也是機遇。
值難得的歷史性投資機遇之際，有幸與各位分享半導體的“那點事”。
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晶體管的誕生點亮集成電路
在1947年12月23日，在美國貝爾實驗室中，肖克萊（William Shockley）、巴丁（John Bardeen）和布拉頓（Walter Brattain）組成的研究小組，巴丁和布拉頓把兩根觸絲放在鍺半導體晶片的表面上時。“電壓增益100，功率增益40…… 實驗演示日期1947年12月23日下午。”
布拉頓安耐心中的激動，記錄下這歷史的一刻。世界上第一隻具備放大功能的晶體管誕生了。
從20世紀50代起，晶體管的出現開始逐漸替代真空電子管，人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件，來代替體積大、功率消耗大的電子管了。
晶體管的發明可以說是20世紀最重要的發明，也同時為之後集成電路的發明打下了“堅實的基礎”，人類開始逐步踏入了飛速發展的電子時代。
1956年，肖克利、巴丁、布拉頓三人，因發明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎。
隨著晶體管的在電子器件中的數量需求越來越多，晶體管之間的布線變得十分的複雜。同時在冷戰時代的背景下，美國和蘇聯在航空上的競爭愈演愈烈，美國迫切的希望將各種設備小型化和集中化和蘇聯一決高下。
此時“集成電路”在德州儀器TI和仙童的鬥爭中誕生
1955年，晶體管之父肖克利離開了貝爾實驗室，在美國山景城建立了肖克利實驗室，並且招攬到了八名蓋世之才。由於後期和肖克利不和，八名天才離開肖克利的實驗室並建立的著名的仙童半導體公司（Fairchild），而這八個人也就是傳奇的“八叛逆”，其中包括提出摩爾定律的摩爾和風險投資巨頭KPCB的創始人克萊納等,Intel和AMD公司也是從中誕生出來的。
1958年7月24日，基爾比在工作筆記上寫到：“由很多器件組成的極小的微型電路是可以在一塊晶片上製作出來的。由電阻、電容、二極管和三極管組成的電路可以被集成在一塊晶片上。之後基爾比不斷嘗試，在同年的８月28日，基爾比就完成了集成電路這一嘗試。
於此同時，1959年１月底，仙童半導體的諾伊斯也有了集成電路的想法。諾伊斯曾是肖克利公司的技術負責人，仙童半導體著名的“叛逆八人幫”領袖。他的想法基於仙童創始人霍尼(Jean Hoerni)的平面工藝(Planner Process)和矽晶片上的擴散技術，同年2月提交了集成電路的專利申請書，但是強調了仙童的集成電路使用平面工藝來製造集成電路的。
在德州儀器的基爾比和仙童的諾伊斯幾乎同時申請了集成電路的專利。TI公司和仙童公司進入了一個長達十年的專利訴訟之旅。最後法庭將集成電路的發明權授予了基爾比，內部連線技術專利授予了諾伊斯。
1966年，雙方達成協議，承認對方享有部分集成電路發明專利權，其他任何生產集成電路的廠商，都要從TI和仙童取得授權。
人類開始順著摩爾定律，在集成電路的道理上前行著，一步步的不斷提升晶體管的集成度。
而如今物理的極限已經開始讓我們思考摩爾定律的極限在哪裡？
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全球半導體產業的大遷移
在摩爾定律提出之後，全球半導體行業需求受到電視、PC電腦和手機等各類電子產品的需求推動下，產量持續的攀升著。
半導體行業在經歷長期發展以後，其下遊的應用領域十分廣泛，並且製作工序和技術的更新速度快。半導體產業經歷了兩次大規模性的全球產業轉移，從美國到日本，再從美日轉向韓台。
起源：美國，垂直整合模式（IDM模式）
半導體最初由美國發明製造，採用的是IDM(Integrated DeviceManufacturer，垂直器件製造）模式，即IC設計，製造，封裝和測試等所有芯片生產環節都由一家公司獨立完成。Intel公司可以說是典型的代表之一。
第一次大遷移：美國向日本轉移，裝配轉移
1970s，美國將裝配產業轉移到日本，日本從裝配的技術開始全方面的學習美國的半導體技術，在美國的大力支持下。在1980s電子產業從家電進入到了PC時代，對於DRAM的需求迅速的提升，日本把握機會快速的反超了美國。誕生出了SONY，東芝等廠商。
第二次大遷移：美日向韓國、台灣地區轉移，設計+晶圓代工模式產生
1990s，由於日本經濟泡沫，缺乏持續投資的動力，存儲產業開始轉向了韓國；台灣地區也抓住機會開啟了晶圓代工（Foundry）模式，幫助設計公司（Fabless）解決巨額投資晶圓製造產線的問題。IC設計和製造環節開始獨立開來，設計公司不用在考慮昂貴的晶圓製造線的問題，而晶圓代工產專心的建設芯片代工廠，兩者之間配合十分的完美。
半導體行業模型的改變是市場自有發展的結果，充分的調動全球的資源進行了合理的配置。
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產業鏈分工明確
集成電路就是之前說講述的，將晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然後封裝在一個管殼內形成所需的相應功能。
其中集成電路就是我們通常所說的IC（integrated circuit）行業佔據整個半導體市場的80%以上，所以一般我們也就將半導體行業認為是集成電路產業。
經過市場長期的發展，集成電路已經形成了清晰的產業鏈。
上遊產業鏈：主要為原材料供應、設備的支撐型產業。
核心產業鏈：其中包括芯片的設計、製造和封裝測試，也是最為半導體最為關注的一個環節。從全球產業鏈分布而言，芯片設計、晶圓製造和封裝測試的收入約佔產業鏈整體銷售收入的 27%、 51%和 22%。
下遊產業鏈：包含各個領域對於芯片的需求，包括通訊、消費電子和汽車電子等等。
核心產業鏈中最為關鍵的三大環節就是芯片設計、芯片製造和封裝測試
1）芯片設計：這個就相當於建築中的畫設計圖，需要精確的設計出邏輯、模塊、門電路關係，布局布線。相當於要考慮如何在納米級別的空間中設計各層的結構將保證大樓可以合理的運行。
2）芯片製造：在拿到芯片設計的設計圖時，此時芯片製造發揮的作用就是講設計圖給現實化，開始根據設計圖建造大樓。由於芯片生產過程極其複雜，工序繁瑣，工藝要求極高，必須做到零差錯，生產過程中不能受到外界的任何干擾。並且半導體設備非常昂貴，一座全新的晶圓廠的投入在十億到百億不等。
3）封裝測試：晶圓工廠加工完畢後，送到專門的封裝測試公司，進行切割封裝，成品測試。將產品送回至芯片設計產品客戶的手中。
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中國：半導體第三次大轉移的目的地
根據前兩次半導體大轉移的趨勢來看，每一次的轉移都是離不開兩點重要的要素：
1、人力成本的驅動。韓國和台灣地區最初都是從芯片代工產業開始滲透，當時韓國和台灣地區的人力成本遠遠低於日本地區。目前中國大陸的人力市場也是遠優於韓國和台灣地區。
2、電子行業新興終端市場的興起。日本家電市場的興起促生了日本半導體業繁榮的時代，PC個人電腦的風靡將DRAM生產和晶圓代工帶到了韓國和台灣地區。而智能手機的市場興起給中國大陸地區的發展帶來了絕佳的機會。
半導體技術的轉移往往伴隨著一定的滯後性。勞動密集型的環節往往轉移的最快並且差距最小，像IC封測技術；而一些知識密集型的環節往往技術轉移需要長時間來進行追趕，比如IC設計和IC製造環節。
無論是從電子行業終端的需求市場，還是從半導體整個行業來看的。中國目前正在積極的承接著半導體行業的趨勢的大轉移。
從下遊的終端市場來看：
中國半導體需求急劇上升，主要受益於智能手機終端的興起，大陸智能手機品牌在全球出貨的份額持續上升。2018年大陸品牌的智能手機出貨量達7.15億部，而全球智能手機出貨量為14.4億部。大陸智能手機品牌的市場份額已經從2013年的31%提升到了2018年的50%，並且大陸品牌的手機的海外出貨量仍然呈現一個較為強勢的增長，尤其是在東南和新興國家仍處於飛速上升的趨勢，中國大陸已經成為全球智能手機最重要的生產地並且相關手機供應鏈配套齊全。
從需求來看：
中國已經成為全球最重要的半導體消費市場。18年中國消費的半導體價值已經達到1500億美元，佔全球總量的34%，遠超過了美國、歐洲和日本，成為全球最大的市場。從成長性來看，中國半導體市場同比增速持續高於全球。今年1月份中國半導體市場的同比增速略超20%，創下歷史新高，且高出全球半導體市場增速將近7個百分點。
中國未來已經成為晶圓廠建設熱地。根據SEMI預測，2017～2020年全球將有78座新的晶圓廠投入營運。中國大陸2017-2020年將有接近30座新的晶圓廠投入營運，投資額為620億美元，投資額佔全球晶圓廠投資額的28%，比韓國晶圓廠建設總投資額低10億元。
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國產化芯片加速奔跑
我國集成電路產業自給率不足，芯片產品高度依賴進口。我國作為全第一大的半導體消費市場，但由於芯片水準長期發展首先，導致我國芯片產業對外嚴重依賴，尤其是在高端芯片領域上幾乎全部依賴於進口。
2018年我國集成電路自給率也僅僅為13.0%，在過去發展的十年呈現一個極度緩慢上升的態度。在電子需求端和勞動力等多方面的帶動下，中國目前正處於半導體第三次大轉移的黃金發展階段。
特別是核心芯片自給率極低。我國計算機系統中的CPUMPU、通用電子統中的FPGA/EPLD和DSP、通信裝備中的嵌入式MPU和DSP等各類芯片的國產化率極地，急需國內廠商支持發展。
中國半導體發展類似於“台灣地區+韓國”的雙軌道發展版本。
1、首先學習台灣模式，大量的引入晶圓代工，同時實施“晶圓代工+封裝測試”的戰略增強產業鏈整體黏性。
2、學習韓國儲存發展模型，由國家大基金引導，大力幫助中國儲存行業發展，類似於當年韓國的三大財團聯合模式，在逆周期中不斷投資，利用自身雄厚的資金後盾。
整體來看半導體行業向中國開始了第三次轉移，中國半導體產業也正在從勞動密集型向著資本密集型開始轉變。
最後附上芯片各環節的掘金名單，希望中國半導體廠商抓住機會，早日實現彎道超車。
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