一文看懂2018全球半導體市場資料|半導體行業觀察
特別緻謝
本文中引用資料來自IC Insights網站和中國半導體行業協會積體電路設計分會魏少軍教授的公開分享。
本文主要分三個環節：
1. 全球半導體2018資料分析
2. 中國半導體投資創業機會
3. 晶片設計演化歷史和趨勢
“晶片國產化”是國家未來長期重要發展戰略。十九大報告提出，我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段，正處在轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的攻關期。半導體行業正加快轉型升級步伐，呈現出諸多新的趨勢和變化。
近幾年全球半導體領域發生了多起併購，其中不乏中國資本的參與，積體電路產業向中國大陸轉移已成業界共識。預計今年全球積體電路市場規模將達到5000億美元，作為全球規模最大、增速最快的中國積體電路市場規模也將達到2萬億元人民幣。
隨著中國積體電路產業發展取得長足進步，產業鏈框架搭建基本完成，產業結構不斷完善，產業氛圍也更加濃厚。圍繞儲存器晶片、化合物半導體、人工智慧、物聯網等相關的產業叢集紛紛落地。中國半導體產業強勢崛起將會帶動更多商機，同時本土裝置及材料廠商也會在這波發展浪潮中同步受益。
01
首先，我想給大家介紹電子產業和半導體產業在全球GDP裡面的地位。
2017年，全球GDP總額約為83萬億美金，其中電子相關的產業貢獻約1.5萬億美金，大概佔全球GDP的1.8%。這個比例跟我們平時的感覺比較像，一個年收入100萬的家庭，一年大概花費1-2萬購買各種電子裝置，包括手機、電腦、電視、電冰箱等。未來，隨著我們在電子裝置上花費越來越多，這個比例將會越來越大，這也是電子產業和半導體產業的增長速度一直快於全球GDP增長速度的原因之一。
電子產業裡面半導體產業佔比約為1/3，2017年半導體產業總值約為4300多億美金，2018年產值 4700億 美金。半導體產業總值從1996年的1400多億美金增長到今天的不到5000億美金，年複合增長率平均在 6% 左右。
而5000億美金的半導體銷售額中的1/3要花在成本上。主要包括兩部分，其中資本支出包括買裝置和建廠每年大概花費1100億美金；另外購買生產晶片的原材料在2016年花費400億美金，2017年花費481億美金，2018年預計為500億美金。
超過4700億美金的半導體銷售額主要來自哪些企業呢？
我們看一下全球前15大半導體公司，其中最大的半導體廠商三星在整個銷售額中佔比約為20%，2018年的產值預計為800多億美金，第2名英特爾約為700億美金。英特爾佔據半導體榜首的位置大概二三十年的時間，直到2017年才被三星超過，2018年由於記憶體漲價的原因英特爾落後三星比較多。
據統計，全球前15名的半導體廠商大概佔整個行業的80%，所以半導體是一個集中度非常高的行業。 當前，全球前15大半導體廠商裡面沒有一家中國公司，所以我們追趕的路還很長。 如果按照應用劃分，5000億美金的銷售額中1000多億是儲存產品，其中DRAM記憶體就貢獻了1100億美金，NAND快閃記憶體銷售額大概為600多億美金，接下來是數字晶片、模擬晶片等。
2018世界前10大半導體廠商的門檻大概在120億美金左右，中國華為海思有望進入2019年全球前10大半導體廠商。如果從增長率的角度看，2018年主要的增長還是來自儲存產品，儲存公司不管是三星、SK海力士還是美光，其增長速度都遠超行業平均增速，包括東芝還能實現高成長也是因為儲存，上半年很多數字貨幣、人工智慧公司會買東芝顯示卡做加速，所以其上半年增速比較快，但下半年增速就慢下來了。
全球儲存市場份額是怎麼劃分的呢？1400億美金的市場中DRAM和Flash佔了大部分。從增長率上看，經過2017年的瘋狂增長以後，2018年的速度仍然很快。 值得注意的是，這一波的增長主要是來自於漲價，而不是來自於出貨量的大幅度提升。 所以近幾年半導體的高速成長裡，部分原因是漲價造成的泡沫。從儲存應用上看，主要還是電腦和通訊市場，最直觀的感受是我們的手機從最早的10多G儲存到了今天200多G，硬碟產品也慢慢地被SSD產品所替代。
看完銷售再看資本支出，這個指標是很重要預測未來2~3年半導體產業景氣程度的預警。 從2017年開始，半導體行業的資本支出開始快速地上升， 全球前5大半導體公司2018年的資本支出比2017年增加了16%，而2017年的資本支出已經比2017年年初預期高了35%。全球前3大半導體廠商（三星、英特爾、臺積電）中的三星2017年的資本支出達到了250億美金，2018年也達到了200多億美金，這個數字是非常嚇人的，要知道中國大陸的半導體銷售額才300多億美金，全部銷售額拿出來給三星做資本支出和原材料採購可能都不夠。資本支出裡面終於有了中國大陸廠商，就是中芯國際。中芯國際每年大概會花20多億美金的資本去建新廠和購置新裝置。目前全球半導體產業的資本支出也是非常集中的，前5大廠商就佔了整個資本支出的65%左右，三星一家大概佔20%-25%。
投資這麼大,廠商得到了什麼呢？投資多的公司，如英特爾、三星、臺積電的工藝發展速度非常快，投資少的公司自然開發進度就會慢，想追上這些先進的工藝並不容易。當前中國半導體的資本支出已經等於歐洲、日本的總和。2014年，中國半導體資本支出大概不到它們的1/4。 四年後的2018年，中國的支出已經超過了歐洲和日本的總和。 所以，中國半導體的投資速度在增長，整個產業也在進行轉移。
因為中國半導體的資本支出不斷上升，中國的晶片製造生產總值也在不斷地提升，從2012年的約80億美金增長到2017年的180億美金，預計未來五年的增速會在13%左右，大概是全球半導體產業增速的 3倍左右 ，是全球GDP增速的6倍左右。
除了購買裝置和材料，半導體廠商的資本支出中很大一部分是去做研發，這也是一個非常集中的領域，全球前80名廠商大概每年投入360億美金做研發，而2017年整個產業的資本投入也才約為600億美金，所以研發也是一個頭部效應非常集中的領域。2000年之後，半導體產業的研發投資和總產值之間的比例一直在10%到15%之間波動，現在的比值是在13%。中國國內廠商的營收數額相對比較少，研發投入佔比的平均值超過20%，甚至更高一點。全球前10大半導體廠商中最多的是英特爾，2017年大概投130多億美金做研發。高通和博通兩家公司投入30多億美金，佔它們營收的20%左右。三星和臺積電都是研發效率非常高的公司，三星2017年只有5.2%的營收投入到研發，但是它的工藝水平和技術水平都是領先的。臺積電2017年投入的比例在8%左右，但它是全球最先把7奈米量產的公司，比三星快了大概一年的時間。
以上是全球半導體產業的整體情況，接下來看一下跟我們關係最大的晶圓代工和晶片設計這兩個細分領域。晶片設計是創業最主要的發生地，在探討晶片設計之前一定要看晶圓代工，因為晶圓代工更像一個晶片設計行業的提前量指示器。
2017年，晶圓代工市場最大的公司是臺積電，大概佔了整個行業的52%，營收達到了320多億美金，全行業產值約為616億美金。2018年，代工產業增長得很快，整體產值增長了超過42億美金，增長率約為9%。其中90%的增長來自於中國市場，預計這個數字在未來幾年仍然會保持非常高，甚至可能超過100%，也就意味著除了中國市場之外的晶圓代工產值在下降，整個的晶片設計產業在向中國集聚，因為晶片設計產業是晶圓代工廠的客戶，隨著客戶量增加，晶圓代工的銷售額也會不斷地上升。
從中國區域的晶圓代工佔比也可以看出這個趨勢，中國的晶圓代工銷售額佔全球的比例從2015年的11%增加到2016年的19%。其中，臺積電仍然是一家獨大，佔了一半的份額，中芯國際在中國市場的份額也比較大，在20%左右。接下來是UMC、格羅方德、華虹華力等大家非常熟悉的晶圓代工廠。
從全球晶圓代工的出貨情況看， 全球每年大概銷售2億張等效8吋晶圓。 其中，落後節點和成熟節點基本已經穩定，不斷在增長的是20奈米以下的先進節點，從6吋、8吋、12吋晶圓的分佈來看，12吋的比例越來越高。
接下里看我們最熟悉的晶片設計市場。晶片設計公司就是Fabless和傳統的IDM。雖然IDM的營收更高，但是IDM的增長比較慢，到2016年其實基本上沒有增長，從1700億美金到2000億美金左右，2017年由於記憶體價格增長出現了大幅提升。如果忽略記憶體漲價因素，IDM歷年的營收基本是持平的。而Fabless從早期只有70多億美金成長到2017年的1000億美金，其成長速度遠遠高於整個半導體行業。因為Fabless的資產更輕，沒有重資產和生產的束縛，所以Fabless公司看到機會的時候 更加容易抓住機會。
Fabless模式其實是在1987年臺積電成立以後才開始發揚光大，光刻機這樣的生產設施讓Fabless公司的活力被激發出來。過去三十年中只有兩三年Fabless公司的成長速度是低於整個產業的，而且更多是因為漲價等額外因素干擾，其他大部分的時間裡，Fabless公司的成長更快，這就是為什麼這麼多優秀的人才投入到了Fabless公司當中。我們提到過晶圓代工的增長比較快，9%左右的增長速度和Fabless公司的增長速度類似，因為它們幾乎是完全同步的。當Fabless公司銷售上升時，自然需要給晶圓代工下更多的訂單，所以這兩個領域的成長在過去十年左右的時間裡都更快，而且未來增速仍然會保持在整個半導體產業增速的兩倍左右。回顧一下之前的幾個數字： 全球的GDP增速大概是2%左右；全球的半導體增速大概是4%左右；Foundry和Fabless的增速大概是9%左右。
半導體裡面有很多的細分，包括儲存器、數字晶片、通訊晶片等。目前創業非常火熱的幾個領域，首先是模擬，模擬的全球市場約為500多億美金，也是一個頭部效應非常集中的領域，前10大公司佔了59%，但不同於數字晶片的集中，一款數字晶片的銷售額是10億美金甚至更高的收入，小公司很難去競爭。模擬晶片領域的德州儀器有100多億美金的營收，但這個收入是由幾千甚至是幾萬種產品合在一起拼出來的，相對而言，細分領域創業的成功率會更高，模擬的特點就是一個碎片化、小而全的市場。然後是汽車，汽車晶片是最近幾年增長非常快，未來也會非常火熱的市場。2018年汽車晶片產業增長率約為18%，過去幾年都在10%以上，年複合增長率在15%左右。現在每輛車的半導體晶片成本大概要540美金，這個數字還會不斷地上升。今年的CES上汽車電子的內容越來越多，晶片廠商、傳統車廠、新興車廠包括家電廠商都在努力擠進這個市場。確實，未來對無人駕駛電動汽車的想象空間非常大，需要的電子晶片部件會越來越多，有資料顯示其數量可以達到3-5倍以上。不光是整車的數量在增長，每個車裡面的電子零部件的數量同樣也在增長。
02
下面，我想聊一下個人在中國半導體投資和創業中看到的一些機會。
總體歸納，中國半導體現在的情況：既是最好的時候也是最壞的時候。中國國內有大量的電子加工製造業，但是在晶片方面又有很多的短板。
2018年，中國進口3121億美金的晶片，而全球的市場總額也就是4700億美金，中國進口了大概2/3，算上出口的846億美金， 逆差高達2274億美金 。而且，這已經是中國連續六年進口半導體超過2000億美金，這是一個巨大的市場機會，這就是為什麼各種投資都在往中國湧入。
中國晶片自主提供的比例非常低，除了通訊裝置裡因為海思和紫光展銳兩個大公司存在有超過10%的比例之外，其他領域的自給率都非常的低，甚至很多的領域都是接近0%，這是一個觸目驚心的數字。
中國國內的晶片設計行業也在不斷地追趕，從過去的二十年來看，成長的速度是非常快的，年複合增長速度超過40%，2018年的成長速度也達到了32%，因為基數太小了，所以一直到去年都是高速增長，現在的市場規模也就是380億美金左右。相較於2007-2017年全球晶片市場4.4%的增長率，中國晶片市場的增長率一直在維持在30%以上，眾多研究機構預測這樣的增長率還會再持續5-10年。
從晶片企業的數量來看，中國國內的晶片企業在2016年有一個非常大的躍升，從700多家一下子跳到了1300家，2018年的官方統計資料已經到了1700家，實際的企業數量比這個數字還要更多一些，因為有一些小型企業是沒有去半導體行業協會註冊的。這麼多的企業只做了380億美金的銷售額，這是一個非常可憐的數字，如果去掉華為海思和紫光展銳兩家公司加起來的大概100億美金，再去掉其他前十大公司加起來的50億美金，可能剩下來的2000家企業只做了不到200億美金的生意。
從地域分佈來看，深圳、北京、上海是最大的三個城市。深圳主要是由海思一家獨大，再加上其他的公司；北京、上海相對來說比較平均，公司的數量會更多；二線城市也在追趕，杭州、無錫、西安、南京、合肥、重慶這些城市都在大力地發展積體電路產業。
從晶片企業的銷售資料上看，中國超過1億人民幣銷售額的晶片公司其實只有208家，也就是說 90%公司的銷售額其實連1億人民幣都不到 。從人員的角度看，超過100人的公司有150多家， 90%的公司是少於100人的 ，超過1000人的大型公司在中國只有98家，數量非常的小。相較於國外的高通3萬人，英特爾10萬人，臺灣的臺積電6萬人，中國大陸的從業人員數量還遠遠不夠。整個行業設計人員的數量大概在16萬左右，人均產值在20萬美金多一點。如果中國未來晶片設計的數量和營收要成長五倍、十倍，那需要的人才在這幾年內怎麼補足呢？
如果把這些銷售額細分成八個領域，其中消費模擬和計算機的增長是比較快的。有人說中國的晶片創業現在已經是一片紅海，甚至是血海，這一點我是非常不同意的。 因為我們的銷售只是我們需求的大概10%左右，還有90%的市場等著我們去開拓，哪裡有紅海？
個人認為，現在和未來十年左右，還會有 三個比較大的因素 拉動整個晶片行業的發展。
第一是中國現在扮演著一個 山腰樞紐 的地位，連線著第一世界發達國家和第三世界，大量的電子產品的製造是在中國完成的，雖然iPhone的設計是在美國，但是絕大多數是在中國生產出來，然後再銷往全球各地。以後，大量的電子裝置如智慧汽車都會在中國進行這樣的生產，這是巨大的機會，對中國的晶片產業來說是近水樓臺先得月。
第二個是中國現在在做的 一帶一路 ，覆蓋著全新的20億消費群體，這些群體以前太窮買不起電子產品。過去十年，中國的各種援助讓他們穿上了衣服和鞋，解決了溫飽問題。未來的十年，他們會走跟我們過去一樣的路，需要家電、手機、消費電子等各種我們今天已經習以為常的東西，這些一定會是從低價、高性價比的產品開始切入。
第三個是AI技術帶來的 實時翻譯 ，一旦這樣的解決方案在每個人的手機（也可能是可穿戴裝置）上實現，全球的人才可以自由地流動，你可以選擇任何一個你想生活的地方去生活，語言不會成為問題。這個時候，貼近市場就會變成一個吸引全球人才的重要因素，這些人才也會帶來整個產業的提升。
今天， 全球前12大的智慧手機生產商已經有9家在中國 ，未來的智慧汽車，我認為的趨勢也會是這樣。今年的CES上有兩種聲音，一種聲音說未來智慧汽車是由傳統車廠慢慢變化而來的；另一種聲音說智慧汽車就像智慧手機，傳統車廠在裡面沒有位置，會淪為代工廠，品牌設計會有新興的廠商，就像今天的蘋果、三星、華為、OPPO、vivo和小米在傳統的手機市場上其實沒有太多的聲音。
總體來講，我的觀點是未來十年是中國晶片的黃金十年。一方面，我們現在已經看到了需求，有足夠的市場等著我們去填補；另外一方面，一帶一路和其他因素都會為全球經濟增長和技術演進帶來新的需求，會進一步加大晶片的需求。這個時候，就看我們能不能抓住機會，誰能夠抓住機會了。
在此分享一位朋友發給我，我非常喜歡的一段話：中興事件以後，國家開始重視半導體行業。我們在網際網路行業已經取得了不錯的進展，有自己的Google——百度，我們有騰訊，跟美國處於一樣的位置。但是在晶片行業我們卻完全沒有能夠跟美國的英特爾、高通、博通相匹敵的企業。未來，這樣的公司一定有機會出現。這樣的公司會以什麼樣的形式出現呢？是不是可以完全照抄或者是完全跟著美國公司的發展腳步，亦步亦趨就能夠實現？我認為肯定不是這樣，新的時代一定有新的方式。
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去年在ICCAD上，我們通過追溯積體電路誕生60年來不同商業模式的變化，來探尋新方式的答案。相關閱讀： 《ICCAD2018 張競揚：十年再造一個TI》
晶片設計1.0：系統公司做晶片
最早出現出現的晶片設計都是誕生在系統公司，因為內部產品需要，所以自己定義和設計晶片。這個模式的好處很明顯，內部需求明確，晶片研發出來就有市場，內部合作信任度高，晶片和系統協作，效能容易提升。
但是隨著時間的推移，問題也很快暴露，這樣的協作體系往往是一榮俱榮，一損俱損的多米諾骨牌，而且更危險的是，一旦晶片出問題，垮掉的往往不單是晶片部門，而是整個系統公司。
一代晶片的效能比市場水平低了10%，影響系統整機10%銷量，往往利潤會減半，下一代晶片得到的研發經費也會減少很多，第二代產品再差20%，銷量和晶片研發投入互相影響，惡性迴圈，晶片出貨上不去，系統成本下不來，3~5代產品迭代以後，不光是晶片失去競爭力，往往因為採用內部二流的晶片，系統整機也被一併拖沉。
隨著行業分工的不斷成熟，大部分系統公司都放棄了晶片部門，轉為採購市面上最有競爭力的晶片；而半導體行業內部的專業分工細化，臺積電開創的純晶圓代工模式，更是讓Fabless公司獲得爆發性增長。
晶片設計2.0：獨立公司做晶片
晶片行業進入2.0時代，絕大多數的晶片公司都是專注在晶片本身；相比系統公司主導晶片設計的模式， 獨立晶片公司放棄了一個“富爸爸”，得到了整個世界。
眾做周知，在公開晶片市場上，第一名的晶片公司基本上可以收割 50%以上的份額 ， 60~80%的利潤 ，而巨大的利潤又可以投入到下一代產品的研發，維持最好的團隊，保持這樣的市場統治力。
通過自然選擇，優勝劣汰，活下來的獨立晶片公司都在自己的領域有很強的市場地位；但這個模式在最近的5年也遇到挑戰，面對來自3個維度的擠壓， 成本、時間、複雜度 。
晶片設計3.0：生態鏈加速做晶片
理想的晶片設計3.0模式，可能不是一個單體公司，而是一個 利益股權共享 的晶片加速生態鏈共生體系，每個晶片公司是特種部隊，精確打擊，單點突破；而生態鏈作為航空母艦，五角大樓，提供全面支援。
分餅的方式，決定了餅能做多大 ，每個獨立晶片公司的股東和核心員工都應該高度重合，通過利益的一致繫結，團結一心，提升內部效率；通過上下游產業鏈的交叉持股，提升公司的銷售和供應鏈能力，快速搶佔市場；
晶片的核心是技術，沒有之一 ，作為獨立晶片公司，最應該投入時間的是， 專注打造自己的長板 。面對全球市場的正面攻擊，利用生態鏈補齊自己的短板，而不是花時間做的麻雀雖小五臟俱全；
最後， 獨立自主很重要 ，股權是公司最重要的資源，晶片技術領先，持續投入需要全球市場的利潤，晶片公司需要高效利用股權、資本、政策等多重紅利，維持自身的優勢。
過去20年，阿里巴巴賦能了平臺上的電商，提供流量、物流、支付這些基礎設施，讓電商專注在產品本身，一個個人，一個家庭，一個小作坊都擁有了匹敵世界500強的銷售、物流、信用能力，在電商這個碎片化的市場上做到了我們以前不敢想象的“多、快、好、省”，原來商家需要做好整個公司才能成功，現在簡化成了只需要做好產品本身，對接阿里巴巴的基礎設施就成功了。
摩爾精英今天在半導體行業做的也是一樣， 通過我們的設計服務、流片封測、人才企業服務，也是希望賦能晶片公司，讓晶片創業者可以專注技術，無後顧之憂地揮灑夢想，擁有和全球領先公司一爭高下的底氣和實力。
分享：張競揚，摩爾精英創始人兼CEO，摩爾創投創始合夥人。本文根據張競揚2019年1月在San Jose的分享速記整理。