晓晓的波浪 LV
发表于 2025-4-9 13:30:11
聊芯片行业的水平，这是一个很大很系统性的问题。芯片行业七大领域:设计、晶圆制造、封装、测试、EDA工具、半导体原材料、半导体设备。需要一个一个领域来讲。
第一部分：设计领域
芯片行业的设计领域，指的是规格制定、架构设计到tape－out的所有流程。tape out是什么，可能很多朋友不清楚，那换个说法，对于芯片设计而言，简单通俗的说，就是芯片在晶圆厂生产之前的所有流程都属于设计领域。在芯片行业，我们把仅从事芯片设计，没有其他生产、封装、测试业务的公司称之为fabless或者design house，比如国内的华为海思、紫光展锐、中兴微电子、比特大陆、寒武纪、汇顶科技、全志就是这类公司，美国的高通、博通也属于这一类型。而既有芯片业务，又有芯片晶圆制造业务的公司，我们称之为IDM（Integrated Device Manufacture，全流程生产），国内的士兰微属于这类企业，美国的英特尔，韩国的三星、海力士，意大利的意法半导体也属于这类企业。
关于全球知名的芯片设计公司，可以参考下面的图表。下面的图表是2021年全球十大IC设计公司营收排名。注意仅仅指公布财报数据的前十名，有些公司可能更高，但未公布数据。这里只统计公布财报数据的前十名。下面的数据仅指芯片设计公司，不包括台积电、格罗方德等晶圆厂，也不包括芯片原材料和半导体设备公司。
2021年全球十大芯片设计公司营业收入排名
从上面的表格，我们可以看到美国和台湾省的公司垄断前十。其中包括六家美国公司(高通、博通、英伟达、AMD、Marvell、赛灵思)，四家中国台湾省的公司(联发科、联咏、瑞昱、奇景)。具体排名方面，高通继续稳坐全球第一，主要由于手机系统单芯片、物联网芯片销售分别年增51%与63%所带动，加上射频与汽车芯片业务的多元化发展，带动2021年高通营收成长达51%。英伟达在游戏显卡与数据中心营收年增分别达64%与59%的带动下，营收排名成功超过博通，攀升至第二；博通则受惠于网络芯片、宽带通讯芯片及储存与桥接芯片业务皆有稳定的销售表现，营收年增长18%。而台湾IC设计的龙头联发科受惠于5G渗透率提升，手机产品组合销售劲增93%，营收暴增61%；联咏旗下的系统单芯片与显示驱动芯片两大产品线双双大幅成长，因产品规格提升、出货量增加且受惠于涨价效益，营收年增79%，增速为前十名之最；奇景（Himax）是2021年首次进入全球营收十强的IC设计厂商，因大尺寸与中小尺寸驱动芯片营收均显著成长，分别年增65%与87%，且驱动芯片导入车用面板有成，总营收超过15亿美元，年增74%。
以上文字讲了十大设计公司如何牛X，业绩如何大涨。下面将从芯片具体的细分领域来看看大陆企业在芯片设计的各领域与世界先进水平的差异。
如果按照芯片的功能和应用来划分，具体的领域来对比一下国内芯片设计企业和国外的差距！我们将从处理器芯片、通信芯片、存储器芯片、消费电子芯片几大领域来比较一下！
1. CPU处理器类芯片
包括手机、pad等移动端设备的处理器和台式电脑、笔记本电脑等微机处理器，以及嵌入式设备处理器。
1.1 手机处理器芯片
这一块国内和世界领先水平有较大差距。世界范围内的知名手机处理器厂商有高通、MTK（联发科），苹果和三星这两家也有自己的手机处理器芯片。而国内大部分手机厂商，比如小米、vivo、oppo都是用高通或者联发科的处理器芯片！国内手机处理器设计的主要厂商是华为海思。但由于众所周知的原因，台积电不能给海思代工芯片，所以华为的麒麟芯片现在处境很尴尬！目前其他国内公司，据我所知，只有紫光展锐研发的虎贲T7510芯片，这一款芯片采用的是台积电12纳米工艺，按照网上的说法，这一款芯片相当于高通骁龙710系列。国内手机厂商里，好像只有海信用过这款处理器芯片。看一下以下图片，从2020年第一季度到2021年第二季度全球手机处理器市占率的情况，图中的柱状图中红色部分代表华为海思，紫色部分代表紫光展锐，黄色部分代表联发科，黑色部分代表苹果公司。我们可以看到华为海思持续走低，市场份额从12%下降至3%，而联发科的市场份额由24%提升至38%，另一家大陆企业紫光展锐一直维持在5%。
2020年第一季度到2021年上半年全球主要手机处理器厂商的市场份额变化情况
1.2 微机处理器芯片
微机处理器芯片就是我们台式电脑或笔记本电脑的处理器芯片！这一块美国的英特尔是绝对的老大，从奔腾处理器到酷睿i3、i5、i7，英特尔一直领跑！这个领域能够对英特尔构成威胁的，估计只有AMD了。这一块目前国内和美国差距极大！目前国内企业有兆心在做x86的处理器，这两年好像出了一款性能等同七代英特尔产品的处理器。除此以外海光也在做微机处理器芯片，不过用的amd的zen架构，不清楚性能如何。
1.3 微处理器和微控制器
微处理器(Micro-Processor Unit，MPU)和微控制器 (Micro-Controller Unit ， MCU) 现在的界限越来越模糊，把两者一起介绍。这一领域美国的德州仪器（TI公司）、飞思卡尔，意大利的意法半导体，日本的瑞萨电子，领先这一块业务。而国内我只知道深圳的科创板上市公司芯海科技是主营这一块业务的。差距有多大，就不太清楚。
2020年全球十大MCU芯片厂商销售额排行
2. 图像处理器GPU芯片
在GPU芯片这一块国内厂商和国外大厂差距极大。大家看看自己用的笔记本电脑的显卡是哪个公司的就知道了！整个GPU图形芯片领域，包括独立显卡和集成显卡。在具体市场份额方面，英特尔得益于笔记本电脑、传统PC行业的优势，其核芯显卡市占率超过全球市场的三分之二。如果只看独立显卡，美国著名企业英伟达是这一块绝对的王者。在独显领域，英伟达GPU芯片的市占率超过80%。
2021年上半年全球GPU厂商市场份额排行
而我们国内做得比较好的景嘉微和中科曙光。但国内企业在GPU这一块和英伟达、英特尔、AMD的差距巨大，不是短时间能赶得上的。图像处理GPU这一块，国内必须要努力追赶。
2021年11月21日更新：最近从知情人士那里获知了景嘉微GPU的消息，嘿嘿 ，我不多说，你懂的 。
2022年8月17日更新：去年和今年，又成立了几家新的GPU设计公司，比如壁仞和摩尔线程，这些公司的技术骨干都是英伟达或者AMD出来的团队，听说这些公司目前产品的进程挺不错的，期待他们的产品能够缩小和英伟达、AMD的差距。
3. 通信芯片
通信是一个很大的概念，很大的范畴！各种各样的通信芯片也是五花八门！主要包括WIFI芯片、蓝牙芯片、射频芯片、modem芯片等等
3.1 手机基带芯片
提到基带大家可能都听过但是不了解具体是什么，这个东西简单来说是手机通话和上网的必备组件，也就是说没了它，手机既不能通话又不能上网，重要性不言而喻。目前基带芯片这一块，美国的高通行业领跑，台湾的联发科和韩国的三星紧随其后。国内基带芯片做得比较好的只有华为海思。但华为之前也用高通的基带芯片，现在因为众所周知的原因，台积电不给华为代工芯片，其他中国企业需要加快基带芯片的研发。
3.2 射频芯片
射频芯片被誉为模拟芯片皇冠上的明珠。射频芯片又分为射频收发芯片和射频前端芯片。而目前射频前端芯片的复杂度更高，所以我们重点关注一下射频前端芯片。射频前端芯片又包括四种功能类型的芯片：滤波器（Filter）、功率放大器（PA）、开关（Switch）、低噪声放大器（LNA）。这四种器件 2020 年市场规模占比分别为 47%、32%、13%、8%。射频前端器件的技术难度从大到小为：滤波器、功率放大器（PA）、开关、低噪声放大器（LNA）。
市场格局方面，2020年，全球射频前端芯片的市场规模已经超过200亿美元。具体企业市占率方面，我们可以看一下这张图片。
图片的横坐标是产品销售额，纵坐标是增速。在射频领域，特别是手机射频前端领域，前五大公司思佳讯、Qorvo （威讯）、Qualcomm （高通）、博通、Murata （村田）市场份额总计超过了85%。而国内的企业，我只知道江苏无锡的卓胜微和上海的芯朴科技做的射频前端芯片还不错。射频前端器件采用特殊制造工艺，且不同器件之间的工艺差别大，美日巨头以 IDM模式垄断市场，国内厂商大多是fabless模式，国内厂商需要突破设计、工艺两层壁垒。
3.3 WIFI芯片
这个领域和世界先进水平差距较大！
wifi芯片按照应用场景可以分为三大类：智能手机WiFi芯片, 物联网/工业WiFi芯片, 及家用接入网 WiFi芯片。
（1）手机WIFI芯片
各手机厂商当年推出的旗舰机型通常都会采用最新的硬件设备，WiFi芯片也不例外。三星在2019 年2月推出了第一部使用 WiFi 6 芯片的旗舰手机，随后推出的 iphone10、小米 10 以及华为 P40 等高端手机均支持 WiFi 6。此后的两年时间里，WiFi 6 迅速在手机市场中普及，从旗舰机型到中端机乃至千元机，都能见到 WiFi 6 的身影。根据来自Strategy Analytics 的报告显示，2021年全球前三大智能手机WiFi 芯片厂商分别是高通、博通和联发科，合计将占据约76%的市场份额。
2021年全球WIFI芯片厂商市场份额
目前的趋势是 WiFi 芯片会被集成在移动处理器SoC中，我们预计未来智能手机上的WiFi芯片将会进一步集成化，尤其不排除苹果及三星设计自己需要的WiFi芯片，这对独立WiFi芯片设计大厂博通相对不利。
高通是当前和下一代 WiFi 解决方案的领导者，在 WiFi 4/5 和 WiFi 6/7 上均有产品布局，目前高通 WiFi 芯片业务收入的 80%以上来自于 WiFi 6 和 WiFi 6E。2022 年3月高通推出了全球首个面向 WiFi 7 的解决方案 FastConnect 7800，基于 14纳米制程打造，提供超高速（高达 5.8 Gbps）、持续低延时（2 ms）和优质蓝牙音频。此外高通在 WiFi 6 和 WiFi 6E 的主打产品为 FastConnect 6900、6800和6700。从芯片应用来看，在智能手机WiFi 芯片业务上，高通的 FastConnect 系列产品主要与自家骁龙处理 器绑定使用，例如在骁龙 888+、骁龙 8 Gen1 和骁龙 888 处理器上都集成了 FastConnect 6900 芯片，FastConnect 6800 芯片则主要与骁龙870和骁龙865处理器搭配，而FastConnect 6700 芯片主要出现在骁龙 778G+和骁龙778G处理器上。
联发科在智能手机 WiFi 芯片的市场占有率紧随高通而后，与博通公司不相上下。2021年联发科在智能 手机 WiFi 芯片市场上的占有率在 21%左右。联发科采用了与高通类似 的策略，将WiFi芯片集成到手机处理器上。目前联发科的天玑 9000 和天玑 8000 系列均集成有支持 2x2 MIMO 和蓝牙 5.3 的 WiFi 6E 芯片，天玑 1000 和天玑 900 系列均集成有支持 2x2 MIMO 和蓝牙 5.2 的 WiFi 6 芯片，而天玑700和其他面向中低端市场的处理器SoC芯片则 主要集成了联发科的 WiFi 5 芯片。
不同于高通、联发科推行的 WiFi 芯片与处理器 SoC 芯片集成化策略，博通采用了差异化的竞争策略，采取了单芯片的策略主打高端市场。高通和联发科的WiFi芯片（CPU SoC 芯片）主要面向众多手机厂商，而博通的大客户则是苹果公司。但苹果公司的最新产品Iphone13封装了跟前代 Iphone12 一样的BCM4387 WiFi 6 芯片，这是一款较为成熟的WiFi 6 芯片，在BCM4375的基础上升级而来，在性能上仅支持 2*2 MIMO，80Hz信道。而三星Galaxy S21 Ultra是全球首款带有 WiFi 6E 芯片的智能手机，集成了博通最新的BCM4389 WiFi 6E 芯片。
（2）物联网/工业 WiFi 芯片
相较于智能手机 WiFi 芯片技术壁垒较高，设计厂商为抢占或维持市场份额往往需要投入大量的资金进行研发，紧随最新的技术规范，不断地更新产品世代，主流产品都被国外厂商垄断。例如高通、 博通和联发科三大厂商在WiFi 6尚未放量之时，已经投入巨资进行WiFi 7芯片的研发。但是物联网 WiFi 芯片对于安全性、连接稳定性、功耗以及价格等因素有着特别的要求，因此物联网端 WiFi 6 产品相对没有智能手机端来的普及，WiFi 4/5 在物联网设备上的比重仍然很高，也使得国内厂商在 物联网 WiFi 芯片上占据一席之地。
国内厂商方面乐鑫科技一枝独秀：乐鑫科技是物联网 WiFi 芯片领域的主要供应商之一， 2020 年度全球出货量市占率第一，累计出货物联网 WiFi 芯片7亿颗以上。在物联网领域，5GHz 的穿透能力不如2.4GHz，因此目前乐鑫的产品仍以 2.4GHz 频段上的 WiFi 4 和 WiFi 6 产品为主。但是 WiFi 6 可以通过 OFDMA 技术来实现物联网设备在双频段的大规模使用，动态分配带宽资源给智能设备，实现系统资源的优化。考虑到物联网 WiFi 芯片对于更低商业化成本的要求，只有 WiFi 6 技术成本大幅度下降，双频 WiFi 6 芯片才有望大量出现在物联网设备上。目前乐鑫正在研发5GHz 频段上的物联网 WiFi 6 芯片，并着手准备更高频段 6GHz的 WiFi 6E 产品线。乐鑫科技2021年的年报的数据披露，当年度乐鑫科技物联网 WiFi 芯片出货量为2.26 亿颗。
（3）家用接入网 WiFi 芯片
目前家用路由器市场处于从 WiFi 5 向 WiFi 6 过渡 的阶段，WiFi6协议高并发无线接入以及高容量传输的设计初衷非常符合家庭使用对于高带宽和低延时的需求，因此家用路由器上的 WiFi 芯片竞争格局与智能手机端类似，WiFi 6 芯片的整体渗透率要高于物联网，在产品端也是由高端路由器向中低端覆盖。我们认为 2022 年 WiFi 6 将在路由器 上加速普及，一半以上的新终端都将支持 WiFi 6。与此同时在线办公、在线教育等带来的需求大涨，使得各系统厂商积极主推 WiFi 6 产品。但是路由器 WiFi 6 芯片技术壁垒较高，目前只有少数国内外芯片厂商可以供货， 包括高通、博通、英特尔以及海思，但系统厂商使用高通和博通的主芯片居多。
目前仅高通与博通可以做到规模供货，其他厂商还还处于产量爬坡阶段。目前博通在家用路由器 WiFi 芯片上的产品矩阵主要是 SoC 芯片 （WiFi 7：BCM67263/BCM6726，WiFi 6/6E：BCM6715、BCM6753、 BCM6757、BCM6756、BCM6710）。而高通在路由器 WiFi 6 芯片上 的布局主要是 Network Pro 系列解决方案，系列中各级别的性能是依 靠核心频率来区别，在架构和核心数量上并无区别。比较高通与博通方案之间的差异点，高通的解决方案有以下优势：1.高通解决方案全系列采用 14nm 制程，稳定性和发热控制更好。2.高通四核最高主频 2.2 GHz高于博通的 1.7 GHz。
3.4蓝牙芯片
做蓝牙芯片的企业相当多，这个领域我觉得技术含量不算特别高，个人认为比WIFI芯片简单多了。国内大大小小的芯片设计公司都有在做蓝牙芯片的。
4. 存储器芯片
存储芯片是一个高度垄断的市场，全球市场基本被前三大公司占据，且近年来垄断程度逐步加剧。受全球市场寡头垄断格局影响，中国企业的议价能力极低，我国存储器芯片发展受限。
我们可以看一下这张图片，2020年全球存储器芯片的市场份额。三星、海力士、美光垄断前三。
2020年全球存储器芯片厂商市场份额
在细分领域，全球DRAM市场仍由三大巨头主导，全球NAND Flash半数市场份额由三星和铠侠占据;在NOR Flash全球市场中，我国企业兆易创新位列前三。
近年来国内厂商奋力追赶，已在部分领域实现突破，逐步缩小与国外原厂的差距，其中，兆易创新位列NOR Flash市场前三，聚辰股份在EEPROM芯片领域市占率全球第三，长江存储128层3DNAND存储芯片，直接跳过96层，加速赶超国外厂商先进技术。但在市场份额方面，由于DRAM和NAND Flash占据了存储芯片95%左右的市场份额，我国部分企业虽然在NOR flash方面有所突破，但仍未改变存储器芯片市场被韩美三巨头垄断的格局。中国的存储器芯片厂商追赶先进任重而道远。
5. 消费电子芯片领域
安防监控、机顶盒、人工智能、汽车电子、触控芯片五大板块，分开来说。
5.1 监控芯片
视频监控系统主要包括前端、后端两类设备，按监控系统分为两类四种主要芯片。
监控芯片分类
前端设备完成对视频原始图像信号的采集和处理，将图像信号转化为模拟/数字视频信号，并传输到后端设备中。后端设备包括控制、显示、储存等。SoC产品主要包括：前端ISP、前端IPCSoC芯片、后端DVRSoC芯片、后端NVRSoC芯片。
说实话，监控芯片是国内做得相当不错的芯片领域！可以说监控芯片，国内处于世界第一梯队！世界一流！目前国内安防监控企业比如，海康威视和大华。据我所知海康威视大部分的监控芯片还是用的华为海思的！另外一些新兴的芯片设计公司也在做监控芯片。世界范围内，老牌的监控芯片厂商有美国的德州仪器（TI公司）。
5.2 机顶盒芯片
这一块国内做得还不错。华为海思这一块国内最强，另外中兴微电子、福州瑞芯微、Amlogic(晶晨半导体)都在做机顶盒芯片，除了海思以外，amlogic做得最好。amlogic(晶晨半导体)是在美国硅谷成立，但现在已回大陆注册。除了大陆以外台湾的mstar之前也做得不错，但这几年业务被海思和amlogic挤压得很厉害。mstar中文名叫晨星半导体，总部在台湾新竹，已经被联发科收购。
5.3 人工智能芯片
世界范围内知名的人工智能芯片有美国的英伟达、英特尔，荷兰的恩智浦。国内知名的人工智能芯片设计企业有华为海思、寒武纪、地平线等等。现在国内做人工智能芯片的很多，字节跳动、阿里平头哥、百度、腾讯，这些互联网公司也都挤进来内卷了。但芯片行业不等同于互联网，他们玩得转互联网，但芯片行业没那么好整，我们拭目以待，看他们做出的芯片究竟怎样。说句题外话，人工智能芯片以及人工智能相关产业链在科技领域是一个热门领域，很有利于“讲故事”、“讲ppt”、炒作，对于部分公司炒高估值、炒股价，很有利，你懂的。所以挤进来做人工智能芯片的企业特别多。
5.4 汽车电子芯片
其实汽车电子芯片是一个很大的范畴，汽车电子芯片是汽车电子所有芯片的统称。前面提到的MCU芯片也在汽车电子领域有很多应用，除了MCU芯片以外，无人驾驶芯片是近几年一个比较热门的领域，但目前无人驾驶芯片落地还有些困难，各大厂商都想抢跑。除此之外，汽车电子领域的芯片还包括传感器芯片、一些模拟芯片。
在汽车电子芯片整体的格局方面，荷兰企业恩智浦、美国企业德州仪器、德国企业英飞凌、日本企业瑞萨电子、意大利的意法半导体是这一领域龙头。
2020年全球20大汽车芯片厂商营业收入排行
欧洲企业在这一领域有极大话语权。恩智浦、英飞凌、意法半导体、博世四家欧洲企业就占据全球30%的市场份额。恩智浦目是由荷兰的飞利浦发展出来的企业，2015年12月，恩智浦收购了飞思卡尔之后，开始成为汽车半导体和通用微控制器市场的领导者。美国企业以德州仪器为代表，日本企业以瑞萨电子为代表。欧美日三足鼎立。中国企业基本没有话语权。国内在汽车电子这一块我就只知道比亚迪半导体做得不错。其他没有特别有分量的公司。今年2022年上半年，其他车厂也逐渐进入到芯片设计领域。比如某蔚，也成立了芯片设计公司。不少猎头还联系了我，他们公司确实出手大方。十年经验的芯片开发工程师普遍能拿到年薪1200K以上。希望他们也好好做芯片，在汽车芯片和新能源车领域都能弯道超车。
5.5 触控芯片
这一块国内做得不错。深圳企业汇顶科技是这个领域龙头，另外台湾的mstar和敦泰科技也做得不错！据我所知，触控芯片如果不涉及指纹识别的话，本身并没有特别高的技术含金量。如果涉及指纹识别，那触控芯片难度增加不少。而近一两年，汇顶科技的触控芯片业务也受到强有力挑战。希望中国芯片企业能在挑战中成长。下面的图片是2016年和2017年触控芯片市场份额情况，数据有点老，大家将就看一下，了解一下市场格局就行。
2016-2017年全球触控芯片市场份额排行
6. 时钟芯片
这一块差距很大！美国的厂商完全领先！不同于消费电子行业，时钟芯片偏向模拟，好多产品可以卖好多年！时钟芯片主要的市场都被美国公司把持！国际知名的时钟芯片企业有美国的TI、Silicon Labs（芯科科技）、micro chip。国内的有成都天奥电子、宁波奥拉半导体、浙江赛思电子、新港海岸。
7. FPGA芯片
FPGA芯片这个领域，国内厂商和美国厂商差距极大。美国企业起步很早，全球FPGA市场由巨头Xilinx，altera两大巨头垄断，莱迪斯Lattice和Microsemi瓜分剩下大部分份额。四大厂商不仅在芯片设计垄断，而且还垄断了FPGA芯片配套的EDA软件，芯片设计和EDA工具上都形成了极强的技术封锁。Xilinx、Altera、Lattice等公司通过近9000项专利构筑了牢固的知识产权壁垒，并形成了非常强大的产业生态链，四大厂商的市场占有率达到了96%。
全球FPGA芯片市场份额
国内厂商方面，据我所知，只有紫光集团旗下的子公司紫光同创做的FPGA芯片还不错，但和美国公司的差距很大。
综合来看目前国内的芯片设计公司在世界处于什么发展水平呢？我的观点是整体落后，局部细分领域（比如监控芯片、触控芯片）世界领先！芯片设计相对于芯片生产来说，芯片设计国内与世界领先水平有较大差距，但没有像芯片生产那样大的差距，我个人观点，美国公司在设计领域处于第一梯队，台湾公司和韩国公司处于第二梯队，大陆企业的芯片设计的水平在世界范围内处于第二梯队和第三梯队之间，可以说2.5梯队。
第二部分：晶圆制造领域
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的IC产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。
晶圆制造是根据设计出的电路版图，通过炉管、湿刻、淀积、光刻、干刻、注入、退火等不同工艺流程在半导体晶圆基板上形成元器件和互联线，最终输出能够完成功能及性能实现的晶圆片。
在芯片行业，我们把仅从事晶圆制造的企业称之为foundry。
晶圆制造目前在世界上的发展情况来看，台湾的台积电在晶圆制造领域领先世界，目前属于世界第一的水平，台积电目前独一档，第一梯队，台积电之后有哪些？三星、英特尔、格罗方德、UMC（联电）、SMIC、意法半导体、PSMC（力晶）、华虹。大陆最强的中芯国际可以说属于2.5梯队，大陆第二的华虹属于第三梯队。以上芯片制造企业中，台积电、UMC、PSMC都是台湾企业，英特尔是美国公司，格罗方德本来是AMD的芯片生产部门，后来独立出来被阿联酋的资金收购，但目前格罗方德大部分工厂仍在美国。意法半导体目前应该是欧洲在芯片生产领域最高水平的公司啦!可以参考下面的表格，今年第一季度全球十大晶圆代工企业营收排名，共有七家中国企业上榜(四家中国台湾企业，三家中国大陆企业)。
2022年第一季度全球十大晶圆代工厂营业收入排行
从目前的新工艺的推进和老工艺的成熟度来看，承载中国大陆芯片生产希望的中芯国际勉强处于第二梯队，不说和台积电、三星相比，就是和台湾的UMC相比，都略有差距。而大陆芯片制造第二的华虹，目前仅仅能够量产28纳米芯片。芯片生产这一块，大陆企业追赶先进制造，任重而道远！
可以参考下面的表是部分晶圆厂不同工艺的突破时间。我们可以看到，中芯国际在28纳米的制程上都落后了UMC（联电）三年，和英特尔、台积电的差距更大。
部分晶圆代工厂的工艺制程进程
台积电目前在芯片制造，领先大陆企业的优势特别大。未来十年，大陆的芯片制造企业几乎不可能赶得上台积电，能够赶上三星都不错了！
第三部分：EDA工具
EDA是电子设计自动化的英文简称( Electronic design automation)。EDA工具是指利用计算机辅助设计软件，来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计方式。在芯片行业，我们把提供EDA工具的企业称之为EDA设计服务供应商。
目前，在EDA工具方面，EDA工具厂商的三巨头——cadence（铿腾）、synopsys（新思科技）、mentor公司垄断了绝大多数市场份额，其他EDA厂商很多都是在三巨头的阴影之下，夹缝之中求生存。这三大公司的总部都位于美国加州，其中cadence和synopsys都是美国公司，而mentor本来也是美国公司，不过现在已经被德国的西门子收购，现在改名叫西门子EDA。
而我们目前国内使用的EDA工具，几乎现在开发流程就没有使用国产的工具！国内做EDA工具最厉害的应该是华大九天，另外国微集团好像也在做EDA工具。而目前美国三巨头（synopsys、cadence、mentor）垄断了绝大部分EDA工具！以我本人经常使用的EDA工具为例吧。
（1）IC验证工具方面用的最多的是synopsys公司的vcs、cadence公司的irun；
（2）code debug用的最多的是synopsys公司的verdi，以前读书时用过mentor公司的modelsim；
（3）DFT目前用的也是mentor公司的tessent和synopsys的DFT compiler；
（4）后端PR工具目前常用的ICC和innovus分别是synopsys和cadence的工具；
（5）形式验证用的是synopsys公司的formality；
（6）STA用的是synopsys的PT；
（7）逻辑综合用的还是synopsys公司的design compiler。
因为我是做数字IC的，用的synopsys的工具多一些，模拟IC应该用cadence的工具多一些！FPGA验证都是用赛灵思的ISE和VIVADO。参考下面2020年全球芯片EDA工具厂商的市场份额。Synopsys(新思科技)、cadence、mentor(即西门子EDA)这三巨头占据了全球百分之七十的市场份额。
2020年全球芯片EDA开发工具厂商市场份额
第四部分：半导体原材料
芯片生产需要大量的原材料，比如硅晶圆、光刻胶等等。对于大家经常听说的光刻机，我们用最通俗的语言来概括它的原理，就是投影仪+单反的原理，将激光光束透射过画着线路图的掩模，将芯片线路图成比例缩小投射到涂了光刻胶的硅晶圆上，最终形成芯片的电路图。所以硅晶圆和光刻胶是芯片生产过程中非常重要的原材料。
芯片制造所需的原料有很多，其中需求量最大的当属硅晶圆。数据显示，硅晶圆在芯片制造材料中占比最高，达到37%。硅晶圆制造行业整合现象早在上世纪90年代就已经出现，经过三十年时间厮杀，目前90%的市场份额都被日韩四巨头占据。它们分别是信越化学、环球晶圆、胜高以及SK siltron。
在光刻胶领域，全球有超过87%的市场份额都被美国罗门哈斯、日本JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料这五家企业所垄断，其中美国企业占到了15%市场份额，而日本企业市场份额更是超过了75%；
美日垄断！ 2019年，日本和韩国打芯片战，禁止日本企业出口高纯度氟化氢及光阻剂等材料原材料给韩国，韩国半导体制造厂只能停工，即便不停工，使用替代原料进行风险量产，会使得到的芯片的可靠性问题受到客户们的强烈怀疑，无疑将会引起不小的业内地震。
目前国内在芯片原材料方面和国外差距较大！
第五部分：封装
芯片封装，简单点来讲就是把Foundry生产出来的集成电路裸片放到一块起承载作用的基板上，再把管脚引出来，然后固定包装成为一个整体。
封装这一块，目前国内这一块做得不错！可以说处于第一梯队！但封装这一块本身的技术含量和难度在芯片行业的各领域里是比较低的！封装国内最强就是长电了，但封装是依赖于晶圆制造的，与工艺相关！除了长电之外还有华润微、硒品等企业。参考一下2021年大陆十大封测厂商的营收排名。
第六部分：测试
个人感觉芯片行业技术难度最低的就是测试和封装。测试的话包括CP测试、FT测试等等，包括了芯片的功能测试、可靠性测试、老化测试等等。
芯片测试这一块，国内目前和国外没有什么特别的差距。国内目前的芯片测试由封测厂来完成，某些企业同时完成封装测试工作，这些企业被称为封测厂，而某些企业只进行测试工作，这类企业被称为测试厂。
第七部分：半导体设备
芯片行业的设备业务主要指的是芯片生产、封装、测试过程中需要使用的设备，比如晶圆制造过程中需要使用的光刻机、蚀刻机，测试过程中需要使用的ATE测试基台。下图是2019年世界范围内半导体设备厂商营收排名，大家可以大概看一下全球半导体设备厂商的市场占有格局情况。
2019年半导体设备厂商营业收入排行
我们来看一下各类型半导体设备国内和国外的市场格局，以及国内半导体设备厂商的产品进展。
1. 氧化扩散炉（高温炉）
芯片制造流程中，硅片表面通过氧化的方式生长一层氧化层，通过在氧化层上刻印图形和刻蚀，达到对硅衬底掺杂，激活硅片的半导体属性。而用于氧化扩散的设备被称为高温炉。目前高温炉的市场全部被外资大厂占据！其中美国企业应用材料、日本企业日立、东京电子占据了高温炉市场百分之九十的份额！我国企业只有北方华创有一款12英寸立式氧化炉投入市场应用。目前这个领域的设备未来十年想要实现国产替代，恐怕很难。
2. 光刻机
光刻机有很多类型，有EUV光刻机、ArF光刻机、KrF光刻机等。全球的光刻机市场被荷兰的ASML(阿斯麦尔)，日本的尼康、佳能这三大企业把持。其中阿斯麦尔更是光刻机领域绝对的龙头，占据了全球光刻机市场的三分之二的市场份额，几乎垄断了高端的EUV光刻机市场。而日本的尼康和佳能的光刻机主要为中低端类型。大家可以看下面的图片，2011-2017年全球光刻机出货量的情况。虽然这个数据有点老了，但市场格局并未改变，可以参考一下。
2011年-2017年主要厂商光刻机出货数量排行
国产光刻机方面，目前国产光刻机的代表企业上海微电子只能生产90纳米的光刻机。这个距离世界先进水平的阿斯麦尔太过遥远！你说未来十年能缩小多少差距？
3. 薄膜沉积设备（CVD设备）
薄膜沉积设备这一块的全球市场方面，美国企业应用材料占据了30%的市场份额，其次市占率比较高的是日本的东京电子和美国的拉姆研究。
国内企业方面，北方华创的LPCVD和沈阳拓荆的PEVCD已通过主流晶圆厂的验证，实现小批量交货。
4. 质量检测设备
半导体制造流程的检测环节分为前道检测和后道检测。其中前道检测主要分为光学测量和缺陷检测，统称质量测量。
光学测量设备和缺陷检查设备
目前质量测量设备全球主要的供应商是科磊半导体、应用材料、日本日立，三大企业的市场份额总计超过百分之七十。
质量测量设备市场份额
国产企业在质量测量设备的主要厂商是上海精测电子和上海睿励科学。其中睿励科学具备光学膜厚测量系统、光学关键尺寸和形貌测量系统，国内技术领先。
5. 刻蚀设备
刻蚀是指将硅片上未被光刻胶掩盖部分通过选择性去掉，从而将预先定义的图形转移到硅片材料层的步骤。
刻蚀机分为三类，介质刻蚀机、硅刻蚀机、金属刻蚀机。三者在市场的销售占比大概为48%、47%、5%。
三种刻蚀设备示意图
目前全球刻蚀机市场上，拉姆研究、东京电子、应用材料，这三巨头的市场份额超过90%。
另外封测厂用的ATE测试基台等设备基本都是爱德万或泰瑞达等公司的产品。爱德万是日本公司，而泰瑞达是美国公司，总部在马萨诸塞州。这一块的市场份额几乎没有国内公司的蛋糕。
第八部分：总结
对以上芯片各领域的企业做个总结。悲观的说，整个芯片行业，除了封测领域外，几乎全方面的落后，而且差距还很大。目前整个芯片行业，国内最被卡脖子的地方就是半导体设备和晶圆制造两大领域。这两大领域就是中国芯片行业命运的后劲项。EDA工具、芯片原材料、芯片设计都存在不同程度的差距，追赶道路任重而道远！
我本人只是一名芯片开发工程师，入行以来，也呆过多家公司，先后从事数字IC设计、数字IC验证、DFT、数字后端设计工作。以上回答的内容都是我作为一名芯片开发工程师对行业的认知，由于一直在芯片设计公司工作，对于芯片其他领域也有很多认识不足的地方，如有错误，欢迎指出，大家一起讨论！如果有其他问题讨论，可以发私信沟通。 |
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