不只有集成电路 四点讲透半导体整个产业链

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有多少人跟小编一样,一直觉得半导体产业链就是集成电路产业链的。看完这篇文章,帮你彻底解决疑惑。

一、基本定义、概念与分类

半导体指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。从狭义上来讲: 微电子工业中的半导体材料主要是指:锗(Ge) 、硅(Si) 、砷化镓(GaAs)。从广义上来讲:半导体材料还包括各种氧化物半导体,有机半导体等。

  半导体分类

按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

半导体产业分类

芯片与集成电路的联系和区别

芯片一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的独立的整体。

“芯片”和“集成电路”这两个词经常混着使用,比如在大家平常讨论话题中,集成电路设计和芯片设计说的是一个意思,芯片行业、集成电路行业、IC行业往往也是一个意思。实际上,这两个词有联系,也有区别。

集成电路实体往往要以芯片的形式存在,因为狭义的集成电路,是强调电路本身,比如简单到只有五个元件连接在一起形成的相移振荡器,当它还在图纸上呈现的时候,我们也可以叫它集成电路,当我们要拿这个小集成电路来应用的时候,那它必须以独立的一块实物,或者嵌入到更大的集成电路中,依托芯片来发挥他的作用;集成电路更着重电路的设计和布局布线,芯片更强调电路的集成、生产和封装。而广义的集成电路,当涉及到行业(区别于其他行业)时,也可以包含芯片相关的各种含义。

芯片也有它独特的地方,广义上,只要是使用微细加工手段制造出来的半导体片子,都可以叫做芯片,里面并不一定有电路。比如半导体光源芯片;比如机械芯片,如MEMS陀螺仪;或者生物芯片如DNA芯片。在通讯与信息技术中,当把范围局限到硅集成电路时,芯片和集成电路的交集就是在“硅晶片上的电路”上。芯片组,则是一系列相互关联的芯片组合,它们相互依赖,组合在一起能发挥更大的作用,比如计算机里面的处理器和南北桥芯片组,手机里面的射频、基带和电源管理芯片组。

二、集成电路产业链介绍

半导体材料:硅的需求主要来自于两个方面,集成电路硅和太阳能用硅。

制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨光、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

半导体材料市场

有数据统计,2015年全球半导体 材料市场产值为434亿美元,其中,台湾为94.1亿美元,连续6年蝉联*大市场;而南韩、中国大陆、北美与欧洲都有微幅成长,日本则出现6.28%的衰退幅度。

SEMI认为,由于许多重要半导体材料供应商均为日商,因此2015年日圆汇率重贬是导致全球半导体材料市场规模衰退的一大因素。

若将晶圆生产材料与封装材料分开来看,2015年晶圆生产材料的全球市场规模为241亿美元,封装材料的市场规模则为198亿美元,分别比2014年衰退1%与2%。但值得注意的是,在封装材料部分,若将打线封装材料排除,整体封装材料市场规模是持平的。SEMI指出,这个现象显示,单价较低的铜打线封装仍持续取代金打线封装,因此对整体封装材料市场的规模造成影响。

半导体分立器件

半导体分立器件,也就是单个的半导体晶体管构成的一个电子元件,泛指二极管、三极管及半导体特殊器件。分立器件被广泛应用到消费电子、计算机及外设、网络通信,汽车电子、led显示屏等领域。

半导体分立器件现状

中国的半导体分立器件产业已经在国际市场占有举足轻重的地位并保持着持续、快速、稳定的发展。随着电子整机、消费类电子产品等市场的持续升温,半导体分立器件仍有很大的发展空间,因此,有关SIC基、GSN基以及封装等新技术新工艺的发展,新型分立器件在汽车电子、节能照明等热点领域的应用前景等成了广受关注的问题。

2016上半年,我国半导体分立器件产值2945亿只,增长7.4%。2015年1月-11月,半导体分立器件5384亿只,增长7.3%。

对于我国半导体功分立器件行业的,从产品结构分析,随着整机电子产品的体积越来越小,分立器件将向着复合型、模块化方向发展。从产品性能分析,大电流、高速、高反压功率半导体分立器件有着稳定的市场需求,由于其不易集成或集成成本太高,具有较强的不可替代性,今后仍是市场需求的主流。

  集成电路产业

▼集成电路产业流程图

▼集成电路工艺流程图

中国集成电路市场规模

2015年中国集成电路市场规模达11024亿元,同比增长6.1%,成为全球为数不多的仍能保持增长的区域市场。2015年中国集成电路市场增长的主要动力来自于汽车电子、工业控制以及通信设备等细分市场。

消费电子领域和传统家电市场产销量都基本保持稳定,在消费升级以及家电智能化趋势带动下,集成电路市场略有增长。该领域市场的主要增长动力来自于以智能手环、智能手表为代表的智能移动设备的增长,以及无人机等新兴消费电子产品的快速增长。

汽车电子是近几年全球集成电路市场的热点领域。2015年,中国汽车产量达到2450.4万辆,同比增长3.3%,其中新能源汽车产量达34万辆,同比增长330%。在汽车产销量上涨以及国产自主品牌汽车快速成长的带动下,中国汽车电子领域的集成电路市场增长32.5%,成为仅次于工业控制领域增长**快的市场。

2015年,中国集成电路产业全年销售额达到3690.8亿元,设计、制造、封测三个环节销售额分别为1325亿元、900.8亿元及1384亿元,其中设计和制造环节增速明显快于封测,占比进一步上升,产业结构更趋平衡。

虽然国内集成电路产业的增长非常迅猛,国内企业的实力也大幅度提高,但是国内集成电路市场的自主可控程度仍不容乐观。据海关统计,2015年进口集成电路3139.96亿块,同比增长10%;进口金额2307亿美元,同比增长6%。出口集成电路1827.66亿块,同比增长19.1%;出口金额693.1亿美元,同比增长13.9%。2015年进出口逆差1613.9亿美元。国内集成电路产品的自给率偏低的情况仍然没有得到明显改观,国内集成电路产业发展任务依然艰巨。

中国集成电路产业园分布

北京,集成电路设计业产值272亿美元,增速高达59.81%,设计企业约90家,只有一个小小的中关村貌似承载不了这么大的需求,于是北京市砸下40亿,开始集成电路产业空间布局,北设计、南制造,京津冀协同发展。在海淀北部,依托北大、清华、中科院、北航、北理工等大专院校的人才、智力、项目、资金的优势,建立***的集成电路设计园;在北京的南部,北京经济技术开发区建立集成电路生产制造基地;在河北正定建立集成电路封测基地,形成了京津冀协同发展的大格局。

厦门,依托的资源是台湾人才。紫光集团总投资40亿元,在厦门建设紫光科技园暨展锐大厦,总建筑面积超过40万平方米,集研发设计、产业孵化、产品展示等功能于一体的集成电路产业集聚地,并有望成为***集成电路产业基地。数据显示,目前厦门市集成电路产业已集聚近70家企业,2015年产业规模达56亿元,初步形成了覆盖“芯片研发设计、制造、封装、测试、装备与材料”等环节的完整产业链。

南京,今年6月总投资达30亿美元的德科码半导体产业园项目正式在南京经济技术开发区奠基,将建设8寸晶��厂2座、12寸晶圆厂1座,以及封装测试厂、设备再制造厂、科研设计中心和配套生活区等。此前的3月28日,总投资同为30亿美元的台积电南京项目签约落户江北新区。两大“30亿美元级”的****企业先后投资南京,在带给中国大陆*先进生产工艺的同时,也将填补南京市集成电路产业发展中的关键短板,使南京一举进入**集成电路重点城市**方阵。

四川,从2016年中国成都集成电路产业发展高峰论坛暨菁蓉港·核芯空间启动仪式上获悉,四川省集成电路和信息**产业投资基金于今年5月26日成立,可投资规模已达到100亿至120亿元之间,基金单个项目*低投资额不低于3000万元。核芯空间立足双流、覆盖成都、辐射西南,聚焦提供专业化、区域化的集成电路公共服务。

重庆,集成电路确实成了香饽饽。重庆万国半导体12英寸功率半导体芯片制造及封装测试生产基地,落户重庆两江新区水土工业开发区,该项目总投资10亿美元,预计明年下半年开始封装生产。项目的布局有助于重庆打造国家重要集成电路产业基地,促进重庆电子信息产业从笔电基地到“芯屏器核”智能终端的全产业生态链布局。

贵州,贵州与美国高通公司合作,其中重要的一项就是成立合资企业——贵州华芯通半导体技术有限公司。对于该公司的未来发展,贵安新区未来将会提供哪些支持?贵安新区管委会主任马长青在答记者问时表示,贵安新区将落实大数据产业优惠政策,在科技**、人才引进、产业发展方面给予重点支持,提供**的服务。马长青说,这次签约是一个崭新的开始,贵安新区对未来发展充满了信心,将以此为契机,建成集成电路产业园,以良好的条件吸引国内外上下游企业入驻,促进集成电路产业的发展。

合肥,龙芯国产计算机产业园项目签约仪式在合肥市政务中心举行。据悉,龙芯国产计算机产业园项目将依托“龙芯”CPU和“龙芯”服务器自主**技术,进行高性能国产计算机产业联合开发。

三、半导体LED产业链介绍

LED(Lighting EmittingDiode)即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。

LED产业应用领域

LED照明灯具里,底灯,吊灯,投射灯等装饰用,反射用途的LED照明灯具可以完全胜任于任何场合,包括美术馆,博物馆等对颜色度要求较高的场所。但是对于商场,写字楼等大规模设施来说,作为大范围照明的LED灯具虽然已经诞生,但是其指向性(LED芯片发出的光是直线,发散性不好)太高,造成大面积内设计平均的照度很困难。灯管型LED照明灯具排列过密,设计成本过高,失去节能效果。因此,现阶段装饰用途场合,LED照明灯具完全可用,大面积室内照明还不成熟。

1)信号指示应用:信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域,约占LED应用市场的4%左右。

2)显示应用 : 指示牌、广告牌、大屏幕显示等,LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%—25%,显示屏幕可分为单色和彩色。

3)照明应用:

①便携灯具:手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等;

②汽车用灯:高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等,大功率的LED已被大量用于汽车照明中。

③特殊照明:太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等;由于LED尺寸小,便于动态的亮度和颜色控制,因此比较适合用于建筑照明。

④背光照明:普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等,LED作为手机显示的背光源是LED应用*广泛的领域。

⑤投影光源:投影仪用RGB光源。

⑥普通照明:各类通用照明灯具、照明光源等分为商业照明和家居照明。

LED制造流程

LED优势及劣势分析

半导体照明市场现状

2015年,我国半导体照明产业整体规模达到4245亿元人民币,较2014年增长21%,与过去10年年均超过30%的增长率相比,增速明显下降。

2015年,我国LED外延芯片环节产值约151亿元,较2014年增长约10%,由于MOCVD设备数量的增加和产能利用率有所提高,外延片产量较2014年增加31%,芯片产量增加40%,但由于芯片价格下降近30%,致使产值增幅不及产量;LED封装环节总体发展平稳,产值达到615亿元,随着部分企业大幅扩产,产能较2014年增加30%以上,加上前期产能的释放,LED封装器件产量整体增长达50%,平均价格下降超过30%,拖累产值增长仅为19%;LED应用领域的产业规模达到3479亿元,虽然受到价格不断降低的影响,但仍然是产业链中增长*快的环节,应用整体增长率接近22%。其中LED通用照明仍然是市场发展的*主要推动力,产值达1552亿元,增长率为32.5%,渗透率超过30%,占应用市场的比重也由2014年的41%,增加到2015年的45%。虽然三大产业环节产值都实现增长,但是各环节增幅均明显下降,显示我国半导体照明产业开始整体转入中高速增长的新常态。

四、光伏产业链介绍

光伏产业,简称PV(photovoltaic)。我国76%的国土光照充沛,光能资源分布较为均匀;与水电、风电、核电等相比,太阳能发电没有任何排放和噪声,应用技术成熟,**可靠;除大规模并网发电和离网应用外,太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存,太阳能+蓄能几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。

光伏产业链

产业优势

1、永不枯竭。

2、采集太阳能的地点的地理位置要求不高;相对而言,水电站或风电站对地理位置要求则比较高。

3、建立太阳能发电站所需的时间和成本都比水电站要低。

4、使用太阳能不会造成环境污染,是理想的绿色能源。但原料开采和生产光伏产品过程中也会消耗大量能源和造成污染 。

5、适用范围广,就算一般家庭也可以利用太阳能发电。

光伏产业发展形势

2015年,全球光伏市场强劲增长,新增装机容量预计将超过50GW,同比增长16.3%,累计光伏容量超过230GW。传统市场如日本、美国、欧洲的新增装机容量将分别达到9GW、8GW和7.5GW,依然保持强劲发展势头。新兴市场不断涌现,光伏应用在东南亚、拉丁美洲诸国的发展势如破竹,印度、泰国、智利、墨西哥等国装机规模快速提升,如印度在2015年将达到2.5GW。我国光伏新增装机量将达到16.5GW,继续位居全球首位,累计装机有望超过43GW,超越德国成为全球光伏累计装机量*大的国家。

▲数据来源:中国光伏行业协会,2015年11月

尽管面临全球经济疲软、美日等国政策支撑力度下降的影响,国内外光伏市场仍将保持增长势头,预期全年光伏新增装机量将达到58GW以上。其中,美国由于ITC(税收减免)政策将在2016年底到期,将继续掀起抢装高潮,预计新增装机量将达到12GW以上,日本光伏市场虽然继续面临补贴下调压力,但光伏产品价格的持续下降将会继续推动日本市场发展,预计市场规模仍将保持在8GW以上。我国光伏市场虽然面临局部地区限电、补贴拖欠、上网标杆电价下调等问题,但相信政府将通过提升可再生能源附加、优化电站指标规模发放等破解瓶颈,而产品价格的持续下降也将抵消电价下调和限电带来的影响,预计2016年我国光伏装机在“领跑者”计划和电价下调带来的抢装驱动下,全年光伏装机市场将达到20GW以上。

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