中国高端芯片行业深度调研及投资前景预测报告
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中国高端芯片行业深度调研及投资前景预测报告

  • 产品概述

  高端芯片是指那些在性能、功耗、成本等方面都达到或超过国际领先水平的集成电路产品。这类芯片通常具有更高的计算能力、更低的功耗和更小的尺寸,大范围的应用于如智能手机、电脑、平板等电子设备中。例如,手机触屏需要有触控芯片,储存信息需要有存储芯片,实现通信功能要有基带芯片、射频芯片、蓝牙芯片,想要拍出好看的照片就需要GPU。一部手机里的芯片加起来都要有100多颗。此外,高端芯片制造的产业组织特征也表现为“小院”式的市场之间的竞争模式,这种模式在某些特定的程度上源于其一直以来的研发合作传统。目前,提升国产芯片的技术能力和产业链条的高端突破慢慢的变成了行业关注的核心议题。

  根据WSTS分类标准,半导体芯片主要可分为四大类:集成电路、分立器件、传感器和光电子器件。其中,集成电路占比达80%以上,并可进一步细分为存储器、逻辑器件、微处理器和模拟器件。另外,从应用场景来看,高端芯片也可以被分为航天级芯片、车规级芯片、工业级芯片和商业级芯片。不同的应用场景对芯片的性能要求不一样,比如温度范围、精度、连续无故障运行时间(寿命)等。

  高端芯片行业的发展历史可以追溯至20世纪60年代,随着集成电路技术的诞生和摩尔定律的提出,该行业逐步开启其快速地发展的时代。早期,高端芯片主要使用在于军事、航空航天等高科技领域,如1971年英特尔推出的世界上第一款微处理器4004,标志着个人计算机时代的开始。进入80年代,以IBM PC为代表的个人计算机市场爆发式增长,推动了包括CPU在内的高端芯片技术迅速迭代升级。同时,数字信号处理器(DSP)和图形处理器(GPU)等特殊应用集成电路(ASIC)的研发与应用,为通信、消费电子等行业注入了强大动力。

  进入21世纪,尤其是在2000年后,随着移动网络、智能手机和平板电脑市场的崛起,对高性能、低功耗芯片的需求愈发强烈,ARM架构处理器在移动电子设备领域占据主导地位,而高通、苹果等公司也在这一时期推出了众多引领潮流的移动芯片产品。2010年前后,云计算和大数据的兴起催生了数据中心领域的巨大变革,这进一步刺激了服务器和数据中心用高端芯片的技术创新。英伟达在此阶段通过CUDA平台成功推动GPU在并行计算中的广泛应用,使其在人工智能训练和高性能计算领域崭露头角。近年来,自2015年起,全世界内围绕先进制程节点的竞争愈演愈烈,台积电、三星等晶圆代工厂商不断刷新工艺极限,相继实现了7纳米、5纳米甚至更小制程的量产。同时,量子计算、神经拟态计算等前沿技术的探索也为未来高端芯片开辟了新的发展趋势。此外,在中美贸易摩擦和技术竞争的大背景下,各国政府及企业纷纷加大对半导体产业的投入,力求实现核心技术自主可控,这也促使高端芯片行业的战略地位逐步提升,并在全世界内引发了新一轮的产业布局与竞赛。

  改写:高端芯片的上游原材料最重要的包含晶圆制造材料和封装材料。这些半导体材料具备特殊的半导体性能,其导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率范围约在1mΩ·cm至1GΩ·cm之间,并且其导电率通常会随着温度的升高而增强。此外,半导体材料还具备热敏性、光敏性和掺杂性等特点,这些特性使其成为晶圆制造和后道封装过程中的关键材料。对于下游应用行业来说,随着中国消费者购买力的提升、信息技术的进步和数字化的经济的迅猛发展,对半导体产品的需求持续增长,使得中国逐步成为全世界最大的单一半导体销售市场。因此,无论是在电子设备、通信设施、计算机设备、汽车电子、医疗设施等行业,还是在军事、航空航天等领域,不能离开高端芯片的应用。

  据钛媒体2023年10月的报道,美国商务部发布了针对中国的新一轮出口管制措施,其中明确禁止向中国出售更加尖端的人工智能芯片产品。这一政策不仅涵盖了英伟达公司的A800和H800系列芯片,预计也将对英特尔公司和AMD公司的相关高性能芯片销售产生约束效应,旨在抑制包括人工智能在内的前沿技术在中国境内的逐步发展与应用。

  2023年11月,英伟达发布了其截至2023年10月29日的2024财年第三季度财务报告,该季度内公司实现了创纪录的单季营收181.2亿美元。在这部分收入中,数据中心业务表现尤为抢眼,贡献了高达145.1亿美元的营收,环比增长达到41%,同比增长更是达到了惊人的279%,占据了总营收的绝大部分比例,即大约80%。同一时期,英伟达推出了搭载最新一代NVIDIA H200 TensorCore GPU的旗舰级产品——NVIDIA HGX™ H200系统,以及GH200 Grace Hopper超级芯片。这一系列举措和成果有力地体现了全世界内行业平台正从通用计算向加速计算及生成式AI领域的广泛转型趋势。高端芯片技术的持续创新与应用成为了推动英伟达业绩飙升的核心要素和战略重点。

  2021年,我国集成电路(IC)产量占全球1865亿美元IC市场的16.7%,这一比例较10年前提升了4.5个百分点,而且预计将从2021年开始以平均每年0.9个百分点的速度增长,到2026年达到21.2%。然而,根据中国国家统计局公布的数据,2023年前两个月,我国芯片累计生产数量为3241.9亿块,同比下滑了11.6%,同比减少了352亿块。同时,我们也要看到,尽管我国芯片产量持续增长,但高端芯片的产销情况仍有待提升。例如,2022年我国国产芯片的出售的收益仅占国内市场需求的41.4%。有必要注意一下的是,在芯片自主化趋势的持续推动下,以及跨行业企业纷纷投身半导体产业的潮流中,终端应用厂商也热情参加其中,共同促进了中国半导体集成电路行业的生态整合与发展。尤其是在最近的一两年间,我国在高端芯片领域取得了令人鼓舞的进展,国产14nm及28nm芯片的量产工作取得重大突破,这预示着我国芯片产业升级换代的“芯”希望正逐步照进现实。

  高端芯片行业政策最重要的包含国家层面的规划和指导,以及地方政府的配套政策。国家层面,中国政府已经出台了一系列的政策来支持高端芯片行业的发展,包括《国家集成电路产业高质量发展规划》、《“十三五”国家战略性新兴起的产业发展规划》等。这些政策旨在通过资金支持、税收优惠、人才引进等方式,推动我国高端芯片产业的发展。地方政府也积极响应,出台了一系列的配套政策,如设立专项基金、提供土地资源、优化行政审批流程等,以进一步推动高端芯片产业的发展。

  尖端芯片的设计和制造涉及到精密复杂的工艺技术和研发投入,尤其是7纳米及以下制程的高端芯片,全球范围内能够独立研发和生产的企业屈指可数,核心技术主要被国际巨头垄断,这使得后来者难以在短期内突破。其次,产业链条长且高度全球化,从原材料供应、设备采购到最终成品制造,任何一个环节出现问题都可能导致整个供应链中断或效率降低。尤其对于中国等国家而言,关键设备和EDA软件的对外依赖度较高,严重影响了高端芯片产业的自主可控性。

  高昂的研发成本和漫长的回报周期也是该行业的一大难题。高端芯片的研发往往需要投入巨额资金,且由于技术更新换代速度极快,企业必须不断追加投资以保持竞争力,同时新产品的市场接受度和技术迭代风险亦为行业发展带来了不确定性。此外,人才短缺也是一个突出的问题。高端芯片设计与制造涉及多学科交叉,对专业人才的知识结构和实践经验要求极高,而全球范围内此类高端人才的竞争十分激烈,如何吸引和培养人才成为制约产业高质量发展的重要因素。另外,国际贸易环境复杂多变,各国政府出于安全和战略考量,频繁出台相关管制政策,如美国针对特定国家的技术出口限制等,增加了高端芯片行业的市场准入难度和国际合作的不确定性,给行业长期稳定发展带来不小压力。

  高端芯片行业作为全球科技产业的核心驱动力,其发展前景广阔且充满活力。随着人工智能、物联网、5G通信、云计算、智能汽车等新兴产业的迅猛发展,市场对高性能、低功耗、高集成度和智能化的高端芯片需求持续攀升,为该行业带来了巨大的增长空间。在技术层面,纳米级制程节点的不断突破以及新材料、新架构的应用创新,将推动高端芯片性能进一步提升,同时降低能耗和成本,满足未来多元化应用场景的需求。此外,异构计算、3D封装、Chiplet(芯粒)等前沿技术的发展也为高端芯片设计与制造提供了新的发展方向。

  政策支持方面,各国政府高度重视集成电路产业高质量发展,出台了一系列鼓励科技创新、资金扶持及人才培养的政策,尤其我国将集成电路产业列为战略新兴产业,并提出“中国芯”计划,旨在实现关键核心技术自主可控,这无疑为国内高端芯片行业发展注入了强大动力。市场需求上,数字化转型浪潮下,各行各业对数据处理能力、实时响应速度以及安全性等方面的要求日益严苛,为高端芯片提供了广泛的应用场景和商业机遇。尤其是数据中心、边缘计算、自动驾驶、机器人技术等领域,对高端芯片有着强劲且持久的需求。综上所述,尽管高端芯片行业面临技术和市场竞争等诸多挑战,但凭借其在技术创新、政策支持和市场需求等方面的显著优势,未来发展前景总体向好,将持续引领全球科学技术进步和产业升级的步伐。返回搜狐,查看更多

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