作者：上海市经济和信息化委员会
出版社：电子工业出版社
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2018年上海集成电路产业发展研究报告试读：
前言
2018年是世界上第一块集成电路（IC）诞生60周年。集成电路是一座伟大的基石，在这座基石上，派生出诸如PC、互联网、智能手机、数字图像、云计算、大数据、人工智能等许多具有划时代意义的科技创新的迭层。
在2017年集成电路产业展现出一派繁荣景象之后，又迎来了2018年集成电路产业蓬勃发展的态势。一年一度，上海市经济和信息化委员会又组织上海市集成电路行业协会编写了《2018年上海集成电路产业发展研究报告》，对2017年至2018年初期国内外集成电路产业发展状况进行阶段性的回顾、分析、总结和展望，以供产业主管部门领导、企事业单位同仁和业内外关心产业发展的朋友们阅读和参考。《2018年上海集成电路产业发展研究报告》（以下简称《报告》）共七章。第一、二、三章分别回顾了2017年以来，全球、国内和上海集成电路市场、产业、投资、技术和产品的发展态势。第四章重点描述了电子信息制造业中15类电子信息产品的市场走势。第五章对近年来国内外集成电路知识产权发展状况进行了评估。第六章对推动上海集成电路产业发展的政策措施、园区建设、公共服务平台和节能环保举措进行了评述。最后，第七章对2018—2020年全球、我国和上海集成电路产业发展进行了展望和预测。
在《报告》编写过程中，尽管我们力争收集更多的信息和数据，但是实际上集成电路产业表现得非常丰富多彩，因此《报告》还有许多信息和数据未能收集到位，加上我们工作经验不多，缺漏、错误之处在所难免。在此，我们除了先致以诚挚的歉意之外，也会尽可能想方设法地予以弥补。
最后，借助于《报告》出版发行的机会，我们谨向产业相关领导、企事业单位同仁及关心产业发展的朋友们，致以诚挚的感谢和热忱的问候！《2018年上海集成电路产业发展研究报告》编写组2018年6月30日2017年，世界经济增速明显提升，全球半导体产业又一次进入繁荣期。2017年，全球半导体市场增速达到了2010年以来的最大值21.6%，市场规模也创历史新高，达到4122亿美元。预测2018年，全球半导体市场将继续增长9.5%，市场规模将突破4510亿美元。世界半导体技术也将从10nm推进到7nm的全新节点。2018年全球半导体产业将延续2017年的繁荣景象。第一节2017年全球半导体市场和半导体产业发展的基本情况
一、全球经济好转，电子系统产品市场增长带动了全球半导体市场快速发展
2017年12月，联合国在纽约总部发布的《2018年世界经济形势与展望》指出，2017年全球经济增长速度达到3%，是自2011年以来增长最快的一年。其中，美国经济增长出现向好的趋势，各项基本面指标也持续改善。中国对全球经济增长的贡献最多，约占1/3。一直以来，中国经济在全球范围内始终保持“最优生”的表现，成绩亮眼。
同时，《世界经济黄皮书：2018年世界经济形势分析与预测》一书指出，预计2018年世界GDP总量增长率约为3.5%，美国经济增速或将下降至2.0%左右，而我国经济增速将保持在6.5%以上。
根据著名市场调研机构IC Insights的分析，全球经济增长状况是影响全球半导体市场起伏的最主要因素。图1.1展示了1992—2017年全球GDP总量增速和全球半导体市场增长率的关系。2016年，全球GDP总量增速为2.5%，全球半导体市场增速仅为2.0%;2017全球GDP总量增速上升到3.0%，全球半导体市场增速迅速提升到22%。图1.1 全球半导体市场与全球GDP总量增长的关系
全球集成电路（IC）市场是全球半导体市场的最主要组成部分。在一般情况下，IC市场占半导体整体市场的85%上下。全球IC市场的景气度除了取决于全球GDP总量增速之外，还与全球电子系统市场的发展紧密相关。根据IC Insights的报道，2017年以来全球电子系统，如物联网（IoT）、人工智能（AI）、汽车电子、智能手机、数据中心服务器和云计算、虚拟现实和增强现实（AR/VR）及可穿戴设备等逐步成熟和发展，驱动了IC市场的加速发展。在图1.2中，IC Insights给出了1992—2017年全球电子系统和IC市场增速的相关曲线。2016年，全球电子系统产品增速为2%，驱动集成电路产业实现了4%的增长；2017年，全球电子系统产品增速为3%，带动了集成电路20%以上的大幅增长。图1.2 1992—2017年全球电子系统和IC市场增速的相关曲线
根据IC Insights的统计，2017年全球电子系统的产值规模为1.49T美元（14900亿美元），其各领域的分布如图1.3所示。图1.3 2017年全球电子系统各领域销售份额的分布资料来源：IC Insights。
另外，IC Insights还对2016—2021年全球电子系统各领域的年均复合增长率进行了分析和预测，如图1.4所示。在此期间，PC不再是半导体的杀手级应用，取而代之的是许多新的应用领域不断涌现，其中包括汽车半导体市场，这是多年来半导体产业的强劲市场。图1.4 2016—2021年全球电子系统各领域的年均复合增长率资料来源：IC Insights。
根据 IC Insights 的预测，到2021年车用电子系统的销售额将以5.4%的年均复合增长率（CAGR）成长。这一增长态势来自市场对于车用电子系统的需求日益增加，市场越来越关注自动驾驶、车对车（V2V）和车对基础设施（V2I）通信，以及车载安全性、便利性和环保功能，对于电动汽车（EV）的需求也日益突出。
2017年，车用IC的销售量将增加22%,2018年将继续增长16%。近年来，车用IC在全球电子系统中的占有率一直在稳步上升，预计这一增长态势将延续至2021年。届时，车用电子产品将在全球电子系统市场销售额中占9.8%。
二、2017年全球半导体市场规模
进入2018年后，世界各著名市场调研机构分别发布了对2017年全球半导体市场规模的统计数据和对2018年的预测，如表1.1所示。表1.1 世界著名市场调研机构对2017年全球半导体市场规模的统计数据和对2018年的预测资料来源：根据2018年年初各市场调研机构发布的数据整理，2018.3。
由于2017年全球半导体市场持续走高，因而各家市场调研机构不得不多次上修对全球半导体市场的预测数字。2018年1—3月，各家市场调研机构纷纷发布了关于2017年全球半导体市场规模和增长率的最终数字。其中 SIA（美国半导体协会）、WSTS（世界半导体贸易统计组织）、IC Insights（集成电路行业观察）和Gartner（高德纳）4家机构最具权威性和代表性。比较各家市场调研机构发布的数据，可以发现这4家机构的数据比以往各年有很大的一致性，这正是这些机构在2017年不断修正的结果。
1.SIA（美国半导体协会）
SIA代表着美国半导体制造、设计和研究部门的领导者。2018年2月5日，SIA发布信息， 2017年全球半导体市场销售总额突破4122亿美元，成为全球半导体市场首次突破4000亿美元大关的里程碑。与2016年相比，增长21.6%。尤其是2017年12月和第四季度全球半导体市场表现十分抢眼。2017年12月，全球半导体市场销售额达到380亿美元，与2016年同月相比增长22.5%。2017年第四季度，全球半导体市场销售额合计为1140亿美元，与2016年同期相比也增长了22.5%。2017年12月和第四季度的市场销售规模都双双成为全球半导体产业有史以来的最高纪录。
同时SIA指出，在2017年各类半导体产品中，存储器销售额最高达到1240亿美元，增长幅度最大达到61.5%，其中DRAM销售大增76.8%,NAND Flash也大增47.5%。销售额排名第二和第三的分别为逻辑芯片和微处理器芯片，它们的销售规模分别为1022亿美元和639亿美元。
2.WSTS（世界半导体贸易统计组织）
WSTS对于2017年全球半导体市场发展态势的看法和统计数据与SIA基本相同，对于2018年全球半导体市场规模的预测为4510亿美元，在2017年的基础上继续增长9.5%。
3.IC Insights（集成电路行业观察）
IC Insights每季度甚至每月都出版最新版的McClean Report（麦克林报告），及时报道全球半导体市场及产业的动态和走势。IC Insights于2018年1月发布报告称，2017年全球半导体市场规模为4120亿美元，年增率为22.0%，这比其2017年中期预测的增长16%还多了6个百分点。对于2017年全球半导体产品出货数量增长率也由2017年中期预测的11%上修为14%。根据 IC Insights统计，2017年全球DRAM的平均售价（ASP）上升了77%,NAND Flash平均售价（ASP）上升了38%，致使2017年全球存储器市场规模同比增长58%，预期2018年全球存储器市场继续增长11%。
IC Insights认为，若在2017年全球半导体市场中，除去存储器部分，则半导体市场仅增长9%，还不到包括存储器部分整体市场增长率22.0%的一半。
4.Gartner（高德纳）
Gartner认为，自2016年下半年起有利于全球半导体市场复苏和景气的因素不断浮现，并在2017年持续发酵。随着数据中心服务器、固态硬盘（SSD）、物联网（IoT）、汽车电子和可穿戴式设备等发展带来的商机快速崛起，带动整体半导体市场被看好。随着 DRAM 和 NAND Flash供不应求和大幅涨价，促进全球存储器市场同比上升64%，并使其占整体半导体市场的份额达到31%。因而在2017年，Gartner 一再上修对2017年全球半导体市场规模的预测。2018年1月初，Gartner发布2017年全球半导体市场规模为4197亿美元，增长率达到22.2%。展望2018年全球半导体市场规模为4511亿美元，比2017年继续上升7.5%，其中比2017年增加195亿美元的增量，将仍然来自存储器部分，而其余100多亿美元的增量将主要来自模拟芯片和逻辑芯片等。
三、2017年全球半导体器件产品的出货数量
根据IC Insights 2018年1月25日发布的《McClean Report》报告，2017年全球半导体器件产品的出货总量为9862亿颗，其中，集成电路为2860亿颗，占半导体器件总量的29%，光电子/敏感器件/分立器件（O-S-D）为700.2亿颗，占半导体器件总量的71%。与2016年相比，全球集成电路和光电子/敏感芯片/分立器件（O-S-D）出货量均增长了9.0%。表1.2列出了1980—2018年全球集成电路和光电子/敏感器件/分立器件（O-S-D）的出货数量。可见，到2018年，全球半导体器件产品的出货总量将突破1万亿颗的大关，成为全球半导体产业发展的又一个里程碑。表1.2 1980—2018年全球半导体器件产品的出货数量资料来源：根据IC Insights数据整理，2018.4。
在表1.2涉及的近40年的时间跨度中，全球半导体器件的出货总量从1980年的441亿颗提升到2018年的10570亿颗，在此期间的年均复合增长率为9.1%。2004—2007年，全球半导体器件出货总量分别突破了4000亿、5000亿和6000亿颗大关。2008—2009年，由于受全球经济危机的影响，半导体器件出货总量出现了大幅度的衰退。但在2010年涌现了近40年中半导体器件出货总量的最大增长率，达到25%。而2017年增长9%，也是近40年中难得的一年。
图1.5展示了2016年全球半导体器件细分市场出货数量的分布。可见集成电路的出货量占29%，其中，模拟电路（Analog）数量最多，占出货总量的15%，标准逻辑电路（Std Logic）占6%，存储器（Memory）占5%，微处理器（Microcomponent）占3%。光电子器件/敏感器件/分立器件的出货量占71%，其中光电子器件（Opto）占半导体器件出货量总量的25%，敏感器件（Sensor/Actuatar）占2%，分立器件（Discretes）的出货数量最大，占44%。图1.5 2016年全球半导体器件细分市场出货数量的分布资料来源：IC Insights。
四、2017年全球各主要地区半导体市场规模
根据WSTS在2018年2月28日发布的2016—2018年全球各主要地区半导体市场规模的统计数据（见表1.3）,2017年全球各主要地区的半导体市场均有增长。其中，美国半导体市场增长35%，成为全球半导体市场增长最快的地区；欧洲增长17.1%；日本增长13.3%；亚太地区增长19.4%。其中，中国大陆地区的集成电路产业规模为802亿美元（5411.3亿元），增长率为24.8%，对亚太地区半导体市场增长做出了很大的贡献。表1.3 2016—2018年全球各国家/地区半导体市场规模资料来源：WSTS,2018.2.28。
根据WSTS的预测，到2018年美国半导体市场仍有16.8%的增长，欧洲和日本的增长率都保持在6.6%左右，亚太地区的平均增长率将降至7.7%，但中国大陆地区仍将保持20%以上的增速，中国大陆地区将成为2018年全球半导体市场增速最大的地区。
五、2017年全球半导体市场的产品结构
2018年，著名市场调研机构WSTS发布了2016—2018年全球半导体市场产品结构的分析数据，如表1.4所示。从表4中可以看出，2017年各大类半导体产品包括半导体分立器件、半导体光电器件、半导体敏感器件及集成电路的销售规模都呈现增长的态势。
半导体分立器件的增长动力主要来源于新型功率器件的市场需求。半导体光电器件在经历了2016年负增长3.8%之后，2017年又呈现出8.8%的正增长。近年来，由于物联网、汽车电子、人工智能、指纹识别、人脸识别等应用市场日益扩大，以半导体敏感器件为基础的各种智能传感器需求旺盛，带动了半导体敏感器件（Sensors）在最近几年持续增长。在2016年增长了22.7%以后， 2017年又持续增长16.2%。
在2017年各大类半导体产品中，集成电路的增长幅度最大，达到24%。其中存储器（包括DRAM和NAND Flash）市场的增长最为突出。自2016年下半年以来，DRAM和NAND Flash市场需求陡升，供货短缺，价格暴涨，致使存储器市场规模高达1240亿美元，增长幅度达到61.5%，成为集成电路中增长最突出的部分。2017年，逻辑电路和模拟电路都有两位数的增长，微处理器的市场增长率由负转正，2017年也有5.5%的增长率。
展望2018年，各类半导体产品继续保持增长态势，集成电路维持在9.5%的适度增长率，其中存储器的增长率回落是最主要的因素。表1.4 2016—2018年全球半导体市场产品结构资料来源：WSTS,2018.2.28。
六、2017年全球前10大半导体厂商排名
2018年1月，著名市场调研机构Gartner（高德纳）发布了2017年全球前10大半导体厂商排名，如表1.5所示。根据Gartner的报告，2017年全球半导体产业销售规模为4197亿美元，同比增长22.2%。产业销售额增长的主要原因是存储器市场需求旺盛，产能紧张，价格飙升，从而带动存储器大厂销售额和净利率大幅提升。其中三星的销售额同比增长52.6%,SK海力士同比增长79%，美光同比增长78.1%，东芝同比增长29.2%。西部数据同比增长120.2%。由于以上5家存储器厂商进入全球前10大半导体厂商排名，从根本上改变了全球前10大半导体厂商排名的格局。表1.5 2017年全球前10大半导体厂商排名续表资料来源：Gartner,2018.2。
分析表1.5中数据可以看出，三星终于在2017年荣登全球前10大半导体厂商排名的榜首。2017年，英特尔从其垄断了25年的首席宝座上跌落下来，屈居第二位。同样由于存储器市场的原因，SK海力士从2016年的第四位上升到2017年的第三位。美光也上升很快，由2016年的第六位上升到2017年的第四位。西部数据在2016年时没有进入全球前十位，而在2017年一跃上升到第九位。
在2017年前10大半导体厂商排名中后退的厂商主要有：英特尔由2016年的第一位后退到2017年的第二位。高通由2016年的第三位后退到2017年的第四位。博通由2016年的第五位后退到2017年的第六位。恩智浦由2016年的第九位后退到2017年的第十位。原处于2016年第十位的联发科在2017年跌出了前十位的排名。
从地区分布来看，在2017年全球前10大半导体厂商排名中，美国有5家厂商上榜，韩国有2家，新加坡、日本及欧洲各1家。
从厂商的企业类型来看，IDM型厂商有8家，Fabless型厂商有2家（高通和博通）。但是同样属于Fabless的英伟达（Nvidia）在2017年的营收为92.28亿美元，不知何故尚未列入前10大半导体厂商排名（如果排入，可以排第九位）。
2017年，全球前10大半导体厂商的合计营收为2453.02亿美元，比2016年全球前10大半导体厂商的合计营收1857.78亿美元增长了32.0%，而2017年全球前10大半导体厂商的合计营收占全球半导体市场份额的58.4%。第二节2017年全球半导体产业的资本投入、研发经费投入和晶圆产能的扩张
一、2017年全球半导体产业的资本投入
根据IC Insights 2017年11月“The McClean Report”发布的数据，2017年全球半导体产业的资本投入上升到908亿美元，比2016年的673亿美元大幅增长35%。在IC Insights调研跟踪全球半导体市场和产业发展的37年中，也从未遇到过如2017年那样全球半导体产业资本投入的大幅增长。表1.6列出了2011—2017年各年全球半导体产业资本投入和增长率。由此可见，2011年受2010年全球半导体市场的鼓舞，全球半导体厂商的资本投入增长了22.7%。2013年和2016年则分别受2012年和2015年全球半导体市场低迷的影响，资本投入不但没有增加，反而出现了小幅衰退。2017年全球半导体市场繁荣，激励了资本投入大幅度增长35%。表1.6 2011—2017年各年全球半导体产业的资本投入和增长率资料来源：根据IC Insights历年数据整理，2018.2。
2017年全球半导体产业资本支出最大的10家半导体厂商排名如表1.7所示。分析其中的数据可以看到，这10家厂商合计资本投入为690亿美元，占2017年全球半导体产业总资本投入的76%。其中，三星的资本投入最大，达到了260亿美元的惊人地步。在2017年11月以前，三星一直计划2017年资本投入额为125亿美元，但到12月，三星突然宣布增加当年资本投入至260亿美元，这比原计划翻了一倍还多，比2016年资本支出113亿美元增长了130%。表1.7 2017年全球资本支出最大的10家半导体厂商排名资料来源：根据IC Insights数据整理，2017.12。
2017年，还有2家半导体厂商资本投入增长20%以上，一家是英特尔，同比增长25%；另一家是格罗方德，同比增长33%。英特尔每年发展新技术产能的巨大开支，使其资本投入一直保持在高位。格罗方德在2016年因产能节制严重，资本投入大减62%。2017年格罗方德决定跳过10nm技术节点，直接挑战7nm 技术。可以想象其2017年的绝大多数的资本投入将用于采购新设备和新技术开发。
在2017年全球前10大投资支出的半导体厂商中，有5家是存储器厂商。从2014年到2016年上半年，全球存储器市场疲软，致使三星和SK海力士在2016年的资本投入分别削减了13%和14%。到2017年存储器市场状况有了根本转变，除了三星大幅度增加资本投入之外，SK 海力士也有16%的增长。另一家存储器厂商美光，2016年其资本投入增长28%，但在2016年年底收购中国台湾华亚科技之后，2017年反倒削减资本支出13%。东芝和西部数据均对2017年资本投入保持3%的稳步增长，主要用于扩张3D NAND Flash产能。
我国大陆地区的中芯国际（SMIC）在2016年资本投入大增87%，增幅居各大厂商之首，不过在2017年其资本投入反而缩减12%。我国台湾的联电，在2016年资本投入增长50%后，2017年缩减30%。
图1.6显示了三星从2010年到2017年各年的半导体资本投入情况。从2010年起，三星每年的半导体投资都超过了10亿美元。2016年的投资支出已高达113亿美元，而到2017年12月出人意料地抬升到260亿美元。根据IC Insights的估计，三星260亿美元的半导体投资支出将主要用于以下方面：
● 3D NAND Flash为140亿美元，主要用于韩国平泽工厂的大规模产能扩展；
● DRAM为70亿美元，主要用于DRAM制程提升和扩产，以及补充工艺提升过程中的产能损失；
● 晶圆代工及其他为50亿美元，主要用于10nm的产能建设。图1.6 2010—2017年历年三星半导体的资本投入资料来源：IC Insights Company reports,2017.11。
三星如此扩大资本投入，将会对全球半导体产业造成影响。而首当其冲的是3D NAND Flash市场。显而易见，未来全球3D NAND Flash将可能因为三星大规模扩充产能而造成产量过剩。虽然这个产量过剩并非由三星一家所造成，而是三星带给其他厂商，包括 SK 海力士、美光、东芝和英特尔等厂商的压力，有利于三星提高对全球存储器市场的掌控能力。当然，这也将阻止中国大陆地区在DRAM和3D NAND Flash等产品领域的新创公司进入市场。
表1.8展示了2010—2017年全球半导体产业“10亿美元投资俱乐部”的成员名单。2013年最少，只有8家，2016年增至11家，2017年又达到15家。自2016年下半年以来，在全球半导体市场日益高涨形势的鼓舞下，加入“10亿美元投资俱乐部”的成员显著增加。英飞凌（Infineon）和瑞萨（Renesas）两家出于快速提升汽车半导体市场地位的“雄心壮志”,2017年在阔别了数年之后又重新加入了“俱乐部”。中国台湾地区的南亚科技（Nanya）和欧洲的意法半导体（ST）也是这样的情况。
中国大陆地区的中芯国际（SMIC）已连续3年成为“俱乐部”的成员，可以相信今后2～3年内中国大陆地区将会有更多的新建晶圆制造企业拔地而起，中国大陆地区还会有更多的企业加入“俱乐部”的成员名单。
在2017年“俱乐部”的15家成员名单中，有5家是IDM厂商，有6家是存储器厂商，还有4家是纯晶圆代工厂商。表1.8 2010—2017年全球半导体产业“10亿美元投资俱乐部”的成员名单资料来源：IC Insights,2017.3。
根据IC Insights的分析数据，2017年全球半导体资本投入在各大类产品领域的分布和增长速率如表1.9所示。晶圆代工领域的资本投入占据份额最大，达到28%，但2017年投资增速仅为4%。而在 DRAM/SRAM，以及 Flash/非挥发存储器领域的投资增速最快，在2017年各达到了53%和33%。这与2017年存储器市场飙升相关。DRAM/SRAM和Flash/非挥发存储器两个领域的资本投入相加，就占到半导体产品领域总投资的40%。近年来，随着高性能计算、智能设备和人工智能的快速发展，高端MPU/MCU的市场需求也日益彰显。2017年，全球在此领域的资本投入提升了16%，投资份额也占到14%。2017年以来，汽车电子、物联网和功率驱动等领域需求日益旺盛，全球对于模拟芯片市场重新回暖，资本投入也提升了21%。逻辑芯片受整体半导体市场的带动， 2017年资本投入也增长了11%，但仅占投资总额的9%。表1.9 2017年全球半导体产品领域的资本投入
二、2017年全球半导体产业的研发支出
据IC Insights的统计数据，2017年全球半导体产业研发支出总额为589亿美元，比2016年的565亿美元增长4.2%。其中全球前10大半导体厂商的研发经费支出为359亿美元，比2016年的340亿美元增长6.0%，占当年全球半导体产业研发支出总额的60%左右。2017年全球前10大半导体厂商研发经费支出情况如表1.10所示。表1.10 2017年全球前10大半导体厂商研发经费支出情况续表资料来源：Company reports,IC Insights' strategic Reviews database,2018.1。
英特尔的研发支出为130.98亿美元，占全球前10大半导体厂商研发支出的36%，在行业中继续保持首位，比2016年增长3%，低于2001年以来平均8%的增长率。尽管如此，英特尔2017年的研发支出仍超过了排在其下面的4家厂商（高通、博通、三星和东芝）研发支出的总和。考虑到开发半导体新技术成本的不断增加，英特尔在过去20年间的研发支出与销售收入比例大幅攀升。2017年，英特尔的研发支出占销售收入的比例为21.2%，虽然低于2015年的24.0%，但显著高于2010年的16.4%、2005年的14.5%、2000年的16.0%和1995年的9.3%。
高通是全球最大的IC设计公司（Fabless）,2017年高通研发支出排名在第2位，但研发支出数额比2016年下降了4%，这是在2016下降7%之后的又一次下降。排名第3位的是博通，其研发支出比2016年上升了4%。三星2016年和2017年研发支出分别上升了4%和19%，尽管三星2017年研发支出同比增长19%，但是其研发支出与其当年销售收入规模相比是低的。在2016年占6.5%，在2017年下降至5.2%。2017年，三星的DRAM和NAND Flash强劲增长，半导体销售收入同比增长49%，但其研发支出基本上保持原位。
排名第5位的东芝和排名第6位的台积电在2017年的研发支出数额基本相同。东芝的2017年研发支出下降了7%，而台积电为力超晶圆代工的竞争对手，如三星和格罗方德，2017年研发支出增长20%。
在表1.10中，排名后几位的分别是联发科、美光、英伟达和SK海力士。英伟达的研发支出从2016年的第11位上升至2017年的第9位，取代了2016年排名第9位的恩智浦，研发支出也比2016年增长了23%，是2017年全球半导体行业研发经费支出上升幅度最大的厂商。SK海力士仍处于第10位。
就全球半导体行业而言，2017年共有18家半导体厂商的研发投入超过了10亿美元，除了表1.10中的10家厂商之外，其余8家分别是恩智浦（NXP）、德州仪器（TI）、意法半导体（ST）、超微（AMD）、瑞萨（Renesas）、索尼（Sony）、模拟器件（ADI）和环球晶圆（Global Foundries）。
三、2017年全球晶圆产能规模和晶圆产能扩张
IC Insights的全球晶圆产能报告显示，2017年全球晶圆月产能为1790万片/月（等效于8英寸晶圆，以下相同），比2016年增长7%。2017年12月世界各地区拥有的晶圆产能规模如表1.11所示。其中，中国台湾地区的晶圆产能规模最大，达到400万片/月。韩国其次，拥有360万片/月，日本为310万片/月，美国为240万片/月，中国大陆地区为200万片/月。欧洲最少，仅为110万片/月。表1.11 2017年12月世界各地区拥有的晶圆产能规模（等效于8英寸晶圆）资料来源：IC Insights《Global Wafer Capacity 2018—2022》。
到2017年年底，世界各地区晶圆产能按加工特征尺寸分类所占的比例如表1.12所示。对于＜20nm的晶圆产能所占比例，韩国、日本和美国最高，在韩国＜20nm 的晶圆产能占比最高，占了韩国晶圆总产能的61%，这正与韩国三星和 SK 海力士是全球最大的两家存储器制造厂商相关。而日本和美国＜20nm的晶圆产能主要用于制造逻辑芯片和微处理器。对于≥0.2μm晶圆产能所占的比例，欧洲最高，占了晶圆总产能的51%。这是因为欧洲的半导体厂商更注重于发展模拟芯片、新型功率器件和传感器等产品。在中国大陆地区，＜28nm的晶圆产能占了晶圆总产能的35%，这主要是在华投资的外资晶圆制造厂商的贡献，如三星（西安）和 SK 海力（无锡）等，而本土晶圆制造厂商的先进技术的主体还处于28～65nm范围。
对于全球晶圆产能整体而言，用于加工＜20nm的比例最高，占32%。近年来全球晶圆产能比例持续向更小特征尺寸方向推进，这正反映了晶圆制造技术的持续提升。而其他特征尺寸的晶圆产能比例也反映了集成电路市场多元化的需要。表1.12 2017年世界各地区特征尺寸晶圆产能占各地区晶圆总产能的比例注：以上数字均等效于8英寸晶圆进行比较。资料来源：IC Insights。
近年来，全球晶圆产能越来越显示出集中的趋势。图1.7显示了2017年12月全球晶圆产能集中于少数几家晶圆制造厂商的情况。处于领导地位的最大的5家晶圆制造厂商，占了全球产能的51%。而前25家晶圆制造厂商也只占全球晶圆产能的89%。而相对于2009年，前5家最大的晶圆制造厂商仅占全球晶圆总产能的36%，前25家晶圆制造厂商才占全球晶圆总产能的78%左右。图1.7 2017年12月全球晶圆制造厂商对晶圆产能的占有率资料来源：IC Insights《Global Wafer Capacity 2018—2022》。
IC Insights发布的《2018—2022年全球晶圆产能报告》也给出了1998—2019年每年全球晶圆产能的增长率，如图1.8所示。在经过2017年增长7%之后，2018年和2019年全球晶圆产能都将继续增长8%。在这两年中，众多的DRAM和3D NAND Flash生产线导入是晶圆产能增加的主导因素。图1.8 全球晶圆产能的增长趋势（等效于8英寸晶圆）资料来源：IC Insights《Global Wafer Capacity 2018—2022》。
而在图1.9中，更具体地给出了1998—2019年每年全球晶圆产能增减的数量。可见，在2017年全球晶圆的年产能增加730万片（等效于8英寸晶圆，下同）,2018年和2019年将各增加1730万片和1810万片。图1.9 1998—2019年全球晶圆产能增量的变化（等效于8英寸晶圆）资料来源：IC Insights《Global Wafer Capacity 2018—2022》。
四、全球半导体设备市场
根据SEMI世界晶圆厂预测报告显示的数据，2017年全球半导体设备的销售规模达到历史最高值570亿美元，比2016年增长了38%。预计2018年将继续增长9%，达到620亿美元。到2019年再增长5%，达到650亿美元。从2016—2019年实现连续4年的正增长。SEMI世界晶圆厂预测报告中对于2011—2019年全球半导体设备市场销售规模的统计和预测数据如图1.10所示。图1.10 2011—2019年全球半导体设备市场的销售规模及增长率资料来源：SEMI《World Fab Forecast Report》,2018.2.28。
2017年，全球半导体设备市场高涨的原因在于全球芯片需求旺盛，存储器价位飙升及激烈竞争推动晶圆厂设备投资额达到高位。许多厂商用于新的晶圆厂建设和购置设备的投资都超过了历史纪录。英特尔、美光、东芝（包括西部数据）及格罗方德在2017年和2018年都增加了对晶圆厂的投资。韩国的三星更是掀起了新一波投资浪潮，2017年其设备投资从原计划的80亿美元增加到180亿美元，同比增长128%。SK海力士的设备支出也增加了70%，达到55亿美元，也创历史新高。三星和 SK 海力士购置的设备大部分都用在韩国，还有一部分用于它们在中国大陆地区和美国的生产工厂。预计2018年三星和SK海力士仍旧会维持在高额投资的水平上。
SEMI的另一份报告指出，全球2017年晶圆加工设备的市场规模为450亿美元，比2016年增长37.5%；晶圆加工前端部分，包括Fab设施设备、晶圆制造辅助设备和掩膜设备为26亿美元，同比增长45.8%；封装设备为38亿美元，同比增长25.8%；半导体测试设备达到45亿美元，同比增长22%。
2015—2018年全球各地区的半导体设备市场规模如表1.13所示。由此可见，2017年韩国首次成为全球最大的设备市场，连续5年排名榜首的中国台湾地区现排名第二位，中国大陆地区升居第三位。2017年，除了世界其他地区（主要是东南亚）之外，其他地区的设备市场都有增长。韩国以133%的增速领先全球。其次是欧洲，增长率为57.2%，日本的增长率也达到了30%。根据SEMI的预测，2018年中国大陆地区的设备销售增长率将最高，达到49.2%，销售规模为113.3亿美元。2018年，韩国、中国大陆地区和中国台湾地区将保持世界前3位的市场排名。到2019年，中国大陆地区将继续增长45%。从2017年起的3年中，中国大陆地区有近20条12英寸及8英寸晶圆生产线需要安装晶圆制造设备。表1.13 2015—2018年全球各地区半导体设备市场规模*注：本表数据是SEMI在2017年12月的预测数据。资料来源：SEMI,2018.2。
根据市场调研机构Information Network的报道，2016年和2017年全球前7大半导体设备厂商的设备市场份额如图1.11所示。在该图中，各设备厂商的销售份额仅包括半导体设备本身，不包括售后服务、备品备件及汇率的变化等。应用材料（Applied Material）仍然是半导体设备行业的“老大”，其市场份额从2016年的28.8%变化到2017年的27.0%，下降了1.8个百分点。泛林（Lam Research）的市场份额从2016年的19.4%上升到2017年的20.9%，增加了1.5个百分点。东京电子（Tokyo Electron）在2017年市场份额增加最大，达到2.1个百分点，从2016年的17.4%升至2017年的19.5%。阿斯玛尔（ASML）在2017年由于10台以上EUV光刻机出货，其2017年的市场份额比2016年增加了0.6个百分点。科林（KLA Tencor）是全球占有统治地位的工艺检测设备的供应商，其2017年市场份额与2016年基本持平，仅增加0.1个百分点。近年来，科林的竞争对手也日益增多，如应原材料、日立高新及其他几家从事工艺检测设备的厂商，如纳米计量（Nanometrics）、诺瓦测量仪器（Nova Measuring Instruments）和鲁道夫科技（Rudolph Tech）等。图1.11 2017年全球前7大半导体设备供应商的市场份额及其与2016年相比市场份额的变化
2017年全球半导体设备行业还有两个热题：一是EUV（极紫外）光刻设备显著推进，二是8英寸（200mm）晶圆制造设备市场重新回暖。
1.EUV（极紫外）光刻设备显著推进
2017年，姗姗来迟的EUV光刻机终于进入了量产阶段。根据市场调研机构Information Network的报告Sub-100nm Lithography:Market Analysis and Strategic Issues,ASML从事EUV光刻机的研制已是第12个年头了，甚于“十年磨一剑”。如今，ASML在集成电路芯片制造领域的光刻机市场份额达到85.4%。而日本佳能（Canon）和尼康（Nikon）仅分别占4.3%和10.3%。
随着半导体制程技术的递升，工艺加工成本也越来越高，如今能负担得起10nm 以下最新制程研发的基本上只剩英特尔、三星、台积电和格罗方德4家。这几家厂商对采购EUV光刻机的计划最为迫切，因为接下来几代制程技术EUV光刻系统是技术的核心。因此，英特尔、三星和台积电都曾对ASML投资，以支持EUV光刻设备研发，并希望取得EUV设备的优先权。英特尔计划在2019年进入7nm领域，三星将在2018年利用EUV光刻实现7nm技术，台积电已经加快了7nm技术的研发步伐，在2018年第二季度进入量产。格罗方德也将在2018年年底生产7nm芯片。
最近，ASML宣布在2017年已出货了10台EUV系统，2018年将再出货20～22台，最近出货的EUV系统拥有或至少可支持每小时生产125片晶圆所需的250W激光光源系统。这些EUV系统将首先用于制造微处理器等逻辑芯片，随后再应用于DRAM芯片的制造，而现今的3D NDND闪存芯片已经不适用于EUV光刻。
ASML的目标是到2020年，将其250W光源所能达到的每小时145片晶圆的吞吐量进一步提高到每小时155片。ASML 企业策略和营销负责人也表示，该公司已经具有实验室可行的375W光源。同时也表示，ASML 目前正在计划将 EUV 系统的正常运行时间从现在的75%提高到90%以上。
对于EUV的用户而言，他们希望在2018年年底或2019年年初量产第二代7nm制程时，首先采用EUV系统来制作接触孔和通孔来代替原来采用193nm ArF浸没式光刻系统采用的15次掩膜层数，以缩短加工周期和制造成本。如果将EUV光刻系统用于5nm制程的话，用于EUV的光致抗蚀剂在减少感光量方面还需要继续努力，即感光量应该22从目前的30mJ/cm减至20mJ/cm。
2017年，ASML的销售收入（包括10台EUV光刻系统和其他100多台光刻设备）达到90.5亿欧元（约合110.4亿美元），比2016年增长33%，实现利润21.2亿欧元（约合31.2亿美元）。在2017年第四季度，ASML还意外接到了10台以上的EUV光刻设备的订单。目前ASML等待出货的EUV光刻设备共28台。
2.8英寸（200mm）晶圆制造设备市场重新回暖
在过去两年中，由于传统的MCU、电源管理（PMIC）、指纹识别、显示驱动及新型功率器件等芯片需求激增，8英寸晶圆产能出现严重短缺。据多家市场调研机构预测，直至2018年全球8英寸晶圆的出货量不会有明显增加，因此，2018年已成为8英寸晶圆产能紧张的第三年。
当前，8英寸晶圆的工艺技术从3μm到65μm，特征尺寸的跨度很大。在这些成熟的技术节点上，晶圆厂商可以提供诸如模拟、混合信号、BCD、非挥发存储器嵌入式SoC、MEMS、射频（RF）和功率驱动等多种特殊（特色）工艺类型。因此，继续发展8英寸晶圆生产开始变得更具战略意义。
根据IC Insights报告提供的数据，2017年全球纯晶圆代工业营业收入按特征尺寸的分布如表1.14所示。以8英寸晶圆为主力担当的90nm到＞0.18μm晶圆代工的市场份额，已占纯晶圆代工整体市场的35%。表1.14 2017年全球纯晶圆代工营业收入按特征尺寸的分布资料来源：Company Reports,IC Insight。
这为全球半导体设备制造业又一次带来巨大的商机，就连美国的应用材料公司也建议考虑重启8英寸晶圆设备的供应。
全球8英寸晶圆制造设备市场重新回暖也给我国大陆地区半导体设备制造业提供了前所未有的商机。近年来，在国家科技重大专项02专项（极大规模集成电路重大装备和成套工艺专项）和各级地方政府的鼓励发展集成电路装备技术创新项目的大力支持下，我国12英寸和8英寸晶圆制造设备、先进封装设备和半导体材料加工设备等领域的研发和产业化都取得了卓著的业绩。在8英寸晶圆制造设备方面，除了晶圆前道光刻机尚须进一步改进外，我国已基本具备了8英寸晶圆制造整线设备的配套能力和先进封装主要设备的供货能力，可以借助于全球8英寸设备回暖的商机，大显身手。
五、全球半导体材料市场（一）2017年全球半导体材料市场
据SEMI（国际半导体设备材料协会）公布的数据，2017年全球半导体材料市场规模为469.3亿美元，比2016年增长9.6%。预计2018年全球半导体材料市场规模将进一步扩展至496.5亿美元，比2017年继续增长5.8%。
2005—2017年各年全球半导体材料市场的销售规模和增长率如图1.12所示。
2015年全球半导体材料市场出现了-1.0%的负增长，其原因可归结为全球半导体市场低迷，全球多数地区半导体市场增长缓慢甚至萎缩。2016年全球半导体市场有所恢复，全球半导体材料市场出现了2.4%的增长。2017年全球半导体市场大幅增长20%以上，全球半导体材料市场规模增长9.6%。图1.12 2005—2017年各年全球半导体材料市场的销售规模和增长率（二）2017年全球半导体材料市场的地区分布
2016—2017年全球半导体材料市场的地区分布如表1.15所示。2017年全球各地区半导体材料市场占全球半导体材料市场的份额如图1.13所示。2017年，中国台湾地区仍然是全球最大的半导体材料市场，占全球半导体材料市场份额的21.9%，其次是韩国，占16.0%。这与这个两地区的晶圆产能各居全球第一位及第二位相关。近年来，随着我国大陆地区集成电路产业持续快速发展，我国大陆地区的半导体材料市场上升最快，2016年及2017年分别增长7.3%和12%。表1.15 2016—2017年全球半导体材料市场的地区分布
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