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從EDA軟件、設(shè)備、材料、設(shè)計看半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化率

1、EDA:國內(nèi) EDA 企業(yè)相繼上市,國產(chǎn)化由點向面突破


EDA 行業(yè)競爭格局高度集中,主要由 Cadence、Synopsys 和西門子 EDA(原美國 Mentor Graphics,被德國西門子收購)三家美國公司壟斷,2020 年占據(jù) 78%份額。華大九天與其他幾家企業(yè),憑借部分領(lǐng)域的全流程工具或在局部領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢,位列全球 EDA 行業(yè)的第二梯隊,合計份額約 15%。第三梯隊的企業(yè)主要聚焦于某些特定領(lǐng)域或用途的點工具,整體規(guī)模和產(chǎn)品完整度與前兩大梯隊的企業(yè)存在明顯的差距,僅占全球市場 7%份額。國內(nèi)廠商市場競爭力弱,20年全球市場份額占比合計僅 1.6%,國內(nèi) EDA 軟件自給率也僅 11.5%。


全球 EDA 軟件競爭格局

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我國 EDA 軟件市場自給率偏低

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2、設(shè)備:下游大幅擴(kuò)產(chǎn),國產(chǎn)化率提升可期


根據(jù)中國本土主要晶圓廠設(shè)備采購情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù),我國去膠設(shè)備已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,刻蝕、清洗、PVD 等設(shè)備國產(chǎn)化率也有 10%-20%??涛g設(shè)備方面,中微公司介質(zhì)刻蝕已經(jīng)進(jìn)入臺積電7nm/5nm 產(chǎn)線,是唯一一家進(jìn)入臺積電產(chǎn)線的國產(chǎn)刻蝕設(shè)備生產(chǎn)商;北方華創(chuàng)在 ICP 刻蝕領(lǐng)域優(yōu)勢顯著,已量產(chǎn) 28nm 制程以上的刻蝕設(shè)備,同時已經(jīng)突破 14nm 技術(shù),并進(jìn)入中芯國際 14nm產(chǎn)線驗證階段。清洗設(shè)備方面,盛美上海引領(lǐng)國產(chǎn)替代,19 年全球市占率 2%,在國內(nèi)企業(yè)采購份額中占比超 20%。薄膜沉積設(shè)備方面,國內(nèi)廠商錯位發(fā)展,拓荊科技引領(lǐng) PECVD 國產(chǎn)化,北方華創(chuàng) PVD 優(yōu)勢顯著,中微公司的 MOCVD 設(shè)備份額全球前三,共同受益國產(chǎn)化率提升。當(dāng)前光刻、涂膠顯影設(shè)備國產(chǎn)化率接近 0,上海微電子、芯源微分別為國內(nèi)目前唯一供應(yīng)商。整體來看,在刻蝕、薄膜沉積、清洗設(shè)備等領(lǐng)域,國內(nèi)廠商已實現(xiàn)“零的突破”,步入業(yè)績放量、加速成長階段。涂膠顯影、光刻領(lǐng)域也有望實現(xiàn)“從 到 1”的突破。

國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域國產(chǎn)化情況

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3、材料:國產(chǎn)替代尚處早期,未來空間廣闊


半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)所需用到的材料大概可分為以下 類,其中硅片在材料成本占比最大,達(dá) 33%,其次為電子特氣、光掩膜版、光刻膠、拋光材料等。整體來看,我國半導(dǎo)體材料能力較為薄弱,硅片作為主要材料國產(chǎn)化率約 20%,大尺寸硅片國產(chǎn)化率仍處低位,ArF 光刻膠僅南大光電通過客戶驗證, EUV 光刻膠暫無國內(nèi)廠商可量產(chǎn),其他如拋光材料、濕電子化學(xué)品等國產(chǎn)化率也較低,國產(chǎn)替代空間廣闊。


國內(nèi)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域國產(chǎn)化情況

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4、設(shè)計:細(xì)分領(lǐng)域突破,高端芯片國產(chǎn)替代任重道遠(yuǎn)


在半導(dǎo)體設(shè)計領(lǐng)域,國內(nèi)企業(yè)已在部分細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從成長到引領(lǐng)的跨越。內(nèi)存接口芯片領(lǐng)域,瀾起科技在市場占有主要份額,發(fā)明的 DDR4 全緩沖“1+9”架構(gòu)被 JEDEC 國際標(biāo)準(zhǔn)采納,DDR5 內(nèi)存緩存芯片已批量出貨。AIOT 芯片領(lǐng)域,晶晨股份領(lǐng)先的 12nm 制程工藝芯片已貢獻(xiàn)約成營收,即將流片 6nm 芯片;恒玄科技智能藍(lán)牙音頻芯片將采用 12nm 制程工藝,性能指標(biāo)可對標(biāo)高通、聯(lián)發(fā)科等海外一線廠商。CIS 領(lǐng)域,韋爾突破高端,發(fā)布 0.61um、200MP 的 CIS 產(chǎn)品,并領(lǐng)先布局 0.56um 小像素點產(chǎn)品,也在車載 CIS 領(lǐng)域處于全球第二的市場地位。


但在中高端邏輯芯片方面,我國仍對海外廠商極度依賴。CPU 領(lǐng)域,X86 架構(gòu)(服務(wù)器、PCCPU 由 Intel、AMD 兩家廠商壟斷,合計份額近 100%。國產(chǎn) CPU 包括華為鯤鵬、龍芯、兆芯、海光等規(guī)模尚小,其中龍芯中科是國內(nèi)極少數(shù)使用自主架構(gòu)研制通用處理器的企業(yè),早期使用MIPS 架構(gòu),后自研龍芯 LoongArch 指令系統(tǒng),成為國內(nèi)自主 CPU 的引領(lǐng)者和生態(tài)構(gòu)建者。智能手機(jī) AP 領(lǐng)域,中國臺灣聯(lián)發(fā)科、美國高通、蘋果三家廠商占據(jù)行業(yè) 80%以上份額,中國大陸海思、紫光展銳亦具備供給能力,但海思受美國制裁影響,份額已由 20Q4 的 7%下滑至 21Q4 1%。


芯片設(shè)計環(huán)節(jié)國產(chǎn)化率

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