半导体指常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是半导体材料应用中最具有影响力的一种。

　　半导体主要由四个组成部分构成：集成电路、光电器件、分立器件、传感器。集成电路是半导体四大部分之一b体育，也可以称之为芯片。

　　半导体行业的产业链主要是由芯片设计、代工制造、封装测试三部分，以及产业链外部的材料，设备供应商组成。

　　当客户产生需求后，芯片设计厂商根据需求设计芯片，主要设计成：集成电路（84%）、光电器件（8.11%）、分立器件（5.11%）、传感器（2.78%）。

　　半导体材料分三种，一种是供应给代工制造厂商的材料如硅片、湿电子化学品、电子特气、靶材、CMP抛光材料、光刻胶ArF等；

　　一种是供应给封装测试厂商的材料如：封装基板、引线框架、封装树脂；以及第三代半导体如氮化镓GaN和碳化硅SiC。

　　芯片成品后会流入到通信网络、家用电器、汽车电子、消费电子、医疗电子以及军事航空电子等多个领域。

　　半导体行业具有非常高的景气度，而其中的原因之一便是半导体技术被美国“卡脖子”。

　　2020年5月，美国对华为发起史上最严厉的制裁，使得包括台积电在内的一大批采用美国技术公司的企业，不能再给华为提供芯片的设计和制造服务了。

　　关于芯片设计，最主要的一项就是EDA软件电子设计自动化服务了。在这个领域，全球70%的市场都被美国前三大巨头公司垄断（Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics）。而国产的EDA软件在设计效率和质量上都存在着明显的差异。

　　不仅如此，目前国产半导体行业几乎方方面面都被外国企业所压制，要想继续使用高尖端的产品，我国本土厂商必须站出来。

　　正是这一系列事情的发生，无疑将中国的半导体行业推向了风口浪尖，于是便大张旗鼓地开启了半导体国产替代的潮流，国内的一些半导体厂商不仅受到国家政策的大力支持，也受到了投资者的热捧。

　　随着芯片工艺要求的提升，制造难度越加复杂，一块芯片的设计需要经过大量的精密且精确的计算。而人工设计耗时耗力准确性不高的特点逐渐显现出来，EDA电子设计自动化便应运而生，它可以辅助设计者进行物理设计和功能设计，大量节约人力与时间成本，提高设计效率。

　　华大九天成立于2009年，其前身是华达集团的EDA部门，EDA领域的“国家队”。公司在2020年发布新一代模拟电路设计全流程EDA工具系统。华大九天是目前国内规模最大、产品线最完成的EDA工具提供商，国产EDA市场份额占比保持在50%以上。目前国内上市公司还没有一家EDA，其中华大九天、概伦电子创业板和科创板上市辅导完成，芯愿景从科创板已问询状态转戟转战主板。

　　存储芯片是半导体元器件中不可或缺的一部分，市场规模庞大，约占半导体总体市场的三分之一。存储芯片可以分为NAND Flash（40%）、NOR Flash（1%）、DRAM（58%）、其他（1%）。

　　DRAM是动态随机存储器，具有易失性，指的是每隔一段时间需要刷新充电一次，否则内部数据会消失，一般应用在计算机内存、手机和移动设备上。NAND Flash又称闪存，是一种非易失性存储器，被广泛应用于eMMC/EMCP、U盘、固态硬盘等市场。而NOR Flash相对于NAND来说存储密度低，写入速度慢，操作也稍微复杂一点，更多的应用在汽车电子上。

　　兆易创新2020年营收44.97亿元，其中32.83亿源于存储芯片，占比73%。在NOR Flash中，提供了涵盖市场全部范围的需求；在NAND Flash方面，公司主流工结点在19nm-38nm，其中38nm技术已成熟且量产；在DRAM项目上也在大量研发，在今年上半年有产品推出。

　　北京君正2020年营收21.56亿元，其中15.25亿源于存储芯片，占比70.3%。公司产品涵盖SRAM、DRAM、Flash等，其中最主要的是DRAM产品。公司与北京矽成在2020年合并，其DRAM产品收入位列全球第七。

　　CPU即中央处理器，是计算机的运算核心和控制核心，主要功能是处理指令、执行操作、眼球进行动作、控制时间、处理数据，相当于不能思考的大脑。CPU最主要的应用领域主要是电子计算机。

　　在CPU领域，基本上都被国外英特尔和AMD所垄断，国内能自主生产CPU的就是龙芯CPU了，其中最新的是龙芯3A5000处理器，从顶层架构，到指令功能和ABI标准等，全部自主设计，不需要国外授权，可以说是100%纯正的自研国产CPU。

　　GPU一般指图形处理器，显示芯片，是执行图像运算的微处理器，配合CPU分担运算工作。通俗来说就是显卡的核心，显卡的好坏完全取决于GPU芯片。当然，GPU芯片除了在电脑上应用，在其他电子设备，图像处理上都有应用。

　　GPU被国外三巨头垄断，分别是英特尔（63%）、英伟达（18%）、AMD（19%），其他公司微乎其微，甚至可以忽略。

　　景嘉微是国产GPU的主要参与者，也是唯一自主开发且大规模商用的企业。目前景嘉微已完成3款GPU（JM5400、JM7200、JM7201）的量产应用，覆盖军民用两大市场，打破国外产品长期垄断市场的局面。

　　MCU又称单片微型计算机或单片机，是把CPU的频率和规格适当缩减，也就是简化版的CPU。主要的应用领域有工业控制、智能家电、医疗健康、机器人控制等。(其中CPU、GPU、MCU占所有集成电路的14%)

　　兆易创新除了在存储芯片上是国产龙头，在MCU方面也是国内顶尖。2020年兆易创新在MCU上营收7.55亿元，同比2019年增长70.14%，毛利率达47.61%。而同行业中颖电子在MCU上营收9.50亿元，同比2019年增长21.66%，毛利率达41.62%。虽然在营收上兆易创新低于中颖电子，但在成长性和毛利率方面，兆易创新是当之无愧的龙头。

　　FPGA器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑阵列，能有效地解决原有的器件门电路数少较少的问题。通俗来说，可以通过编程使FPGA任何数字芯片。FPGA主要应用领域主要是通信、消费电子、汽车和数据中心

　　紫光国微持有紫光同创36.5%股份，紫光同创主营FPGA芯片，2020年FPGA收入达3.16亿元。

　　复旦微电年收入5.02亿元，其中FPGA业务收入达4.52亿元，公司目前已推出28nm工艺制程的亿门级FPGA产品。

　　DSP又称数字信号处理，是将信号以数字的方式表示并处理的理论和技术，目的是对连续模拟信号进行测量或滤波。其特点是小而精，在数字信号相关的运算时非常快速，低消耗。主要应用在通信、计算机、消费电子、军事等领域。

　　我国目前主要有2款自主研发的高性能数字信号芯片，分别是：“华睿2号”和“魂芯2号A”。其中华睿2号由中国电科14所牵头研制，国睿科技为旗下上市公司；魂芯2号A由中国电科38所完全自主设计，四创电子为旗下上市公司。

　　识别芯片主要分为触控芯片和识别芯片，触控芯片应用在智能手机、平板电脑、导航仪器、家用电器等智能终端的触摸屏以及按键的控制；指纹识别芯片应用在手机、平板电脑等3C产品的屏幕解锁方案上。

　　汇顶科技在屏幕解锁方案上，可以称得上全球龙头，几乎所有安卓阵营的手机都使用汇顶科技的指纹识别芯片，包括三星、华为、小米、OPPO、Vivo等（苹果使用人脸识别，指纹识别技术使用自家公司Authen Tec）。在汇顶科技推出屏下指纹解锁技术后，进一步巩固了全球垄断的竞争格局。

　　射频前端芯片是手机核心芯片之一，射频前端器件是移动电话的射频收发器和天线之间的功能区域，直接与天线连接，负责无线接收链路，完成天线开关调谐、低噪声放大、射频功率放大、滤波，并把处理好的信号传递给射频SoC进行下一步的变频和数字信号处理。

　　卓胜微2020年营业收入达27.92亿元，射频模组营收25.54，占比91.5%，为三星、华为、小米、vivo等移动智能终端厂商提供产品。不像其他集成电路芯片，射频前端芯片几乎完全被美国垄断，很难找到美国之外的其他货源，因此射频前端芯片也是目前最卡脖子的技术之一，华为P50因卓胜微提供的射频前端芯片不支持5G从而是非5G手机，也间接表面目前射频前端芯片技术增长空间很大。

　　集成电路分为数字芯片和模拟芯片两大类，其中数字芯片占比85%，模拟芯片占比15%。模拟芯片组成的集成电路用来处理连续变化的信息参数（如声音、光线b体育、温度等），再转化为数字信号，已进行处理和储存。射频芯片、电源管理芯片和数模信号转换器等都属于模拟芯片。

　　模拟芯片行业龙头，主营业务为高性能、高品质模拟芯片的研发和销售，其模拟芯片主要用于地洞电源、机顶盒等消费电子以及智能制造、安防设备的等工业领域。

　　LED灯的核心组件是LED发光芯片，其主要功能是把电能转化为光能，LED等是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的潜力光源。

　　光电领域的龙头，国内最大的全色系超亮度LED芯片生产企业，全球LED芯片在市占率达到了28%。在LED芯片产能过剩，市场竞争激烈时，三安光电不仅保持了LED龙头企业位置，还横向发展miniLED和化合物半导体等高端市场。

　　miniLED就是用更小的LED灯作为背光源，主要应用于液晶屏显示器的背光源。其构造和LED基本上没有太大区别，但它以更小的发光源以及更灵活的亮度控制使其可以在显示屏中带来更好的显示效果，画面感更好。

　　京东方拥有全球领先的MiniLED显示技术，实现超薄、超高亮度、超高分区的一体化解决方案，主要产品为75寸COGminiLED背光。

　　TCL科技中TCL华星于19年8月全球首发基于Mini-LED on TFT的MLED星曜产品，是全球首款采用a-Si驱动Mini-LED阵列产品，目前已经具备量产准备，具体量产时间需结合终端厂商的计划。

　　IGBT—绝缘栅双极型晶体管，可以理解为控制电路电流的装置，是一个非通即断的开关，导通时可以看做导线，断开时当做开路，特点为高速、大电流、高压。主要应用在新能源车、轨道交通、航空航天等领域。

　　公司主营为以IGBT为主的半导体芯片和模块的设计、研发、生产和销售。2020年全年营收9.63亿元，其中IGBT模块营收9.12亿元占比94.65%。斯达半导还是唯一进入全球IGBT模块业务前十的中国厂商，位居第八名。

　　MOSFET又称MOS管，作用和IGBT相似，IGBT是MOSFET+BIpolar。MOSFET的特点为高速、大电流、低压，主要应用在轨道交通、逆变器、新能源车等领域。

　　华润微在中国MOSFET市场中排名第三，仅次于英飞凌和安森美，是国内做MOSFET产品最全、范围最广的厂商之一。是国内少数能提供-100V~1500V范围内低、中、高压全系列MOSFET产品的企业。

　　功率二极管是电力电子线路最基本的组成单元，具有单向导电性，可用于电路的整流、箝位、续流，主要作用是为了防止电流反灌造成的期间损坏。功率二极管可以分为肖特基二极管、砷化镓二极管、碳化硅二极管、快恢复二极管。

　　扬杰科技在功率二极管市场排名全国第一，市占率达13.5%，在全球市场中排名第四，综合市占率达6.3%，可以算的上功率二极管国产替代先锋了。

　　晶闸管全称晶体闸流管，又称作可控硅整流器，和功率二极管一样，可以具有单向导电性，但用途较为单一，只能用于电路的整流。晶闸管可以在高电压、大电流的条件下工作。

　　捷捷微电是国内研发最早、产品最齐全的晶闸管厂家，是第一大供应商，具有高品牌知名度和市场占有率。2019年晶闸管营业收入达3.3亿人民币，亚太市场占有率为16.78%，全球市场占有率为6.06%。

　　晶振也叫晶体谐振器，就是一种能把电能和机械能相互转换的晶体，如果给它通电，它就会阐释机械振荡；如果给给它机械力，它又会产生电，这种效应叫机电效应。主要应用领域为移动设备、消费电子、通信网络、医疗电子。

　　泰晶科技主营业务便是晶体谐振器和晶体振荡器，公司2020年全年营收6.31亿元，其中晶体元器件达5.07亿，占比80.38%。公司共有17块石英晶体振荡器，通过了MTK、华为海思、紫光展锐等逾十家国内外知名应用方案商的认证。

　　在电路学里，给定电压，电容器储存电荷的能力，成为电容。电容的作用主要是旁路、去耦、滤波、储能。而其中最火的就是旁路电容的MLCC，其作用是为本地器件提供热量的储能器件，使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。

　　风华高科MLCC月产量约130亿颗，明年将投入巨资扩产，单月能拉升至200亿颗。2020年公告制造高端MLCC的祥和工业园基地项目，周期28个月，新增月产450亿颗。也就是说至2022年年中，风华高科月产能达650亿颗，和全球第五的台湾元器件厂国巨持平。

　　MEMS也叫作微电子机械系统，是一种尺寸在几毫米甚至更小的高科技装置。它被用来观察模拟物理参数的影响并产生有意义的信息发送给计算机。例如，可感测温度或湿度等物理量并转换为电信号。其优势是将电子机械系统的尺寸缩小到毫米或微米级。

　　2020年敏芯股份全年营收3.3亿元，其中MEMS传感器营收3.3亿，占比99.87%，其中包含声学传感器、压力传感器、惯性传感器。敏芯股份从2004年开始走MEMS产业之路，目前MEMS麦克风出货量在全球排名第四，毛利率（38%~39%）比肩全球行业巨头。

　　IC（芯片）设计完成后，将根据设计版图和光罩（又称光掩模版），在硅片基板上制作出电路。这其中包含硅片制造和晶圆加工两个环节。目前代工制造全球市场前五名分别是台积电半导体、三星、格芯、联电、中芯国际。其中台积电一枝独秀以53.9%的市占率排名第一，中芯国际则以4.5%市占率排名第五

　　中芯国际是内地技术最先进、配套最完善、规模最大的集成电路制造企业，目前台积电凭借先进的技术，完成7nm量产，开始5nm和3nm的研发和生产，而中芯国际目前只实现14nm级量产，与世界第一差距明显。

　　晶圆制造完成后的下一步便是进行减薄切割、焊线、封装、测试等步骤，将半导体元件结构及电气功能的确认，保证元件符合系统的需求，形成最终的芯片成品。

　　长电科技2020年营收264.64亿元，其中芯片封测263.47亿元，占比99.56%，可以说是实打实的封测龙头。（世界第一日月光公司2020营收近1100亿人民币）。目前长电科技在国内排名第一，在全球排名第三半导体。（通富微电排名全球第六、华天科技排名全球第七。）

　　硅片是制作集成电路的最重要的材料，硅材料因为储量丰富、价格低廉、性能好的特点使其成为应用最广泛的基础材料，几乎90%以上的半导体器件原材料要用到硅。我们通过对硅片进行光刻、离子注入等方法，制成各种半导体器件。

　　沪硅产业主营业务为200mm及以下半导体硅片生产加工，2020年9月份300mm硅片技术研发已经通过验收。2020年硅片营收12.27亿，占总营收的67.74%，是目前国内硅片营收最高的厂商。

　　立昂微主营业务为6-12英寸半导体硅抛光片和硅外延片，2020年硅片营收9.73亿，占总营收的64.80%，成长较快。

　　光刻胶主要应用在芯片的晶圆制造上，一块芯片的制造需要经过数十次的光刻，每一次都需要在光掩模版的电路设计涂上光刻胶，再经紫外光照射将光掩模版上的电路图形转移到硅片上，再使用除胶剂将光刻胶去除，这样的过程需要一直重复直至完成集成电路的晶圆制造。光刻胶主要用于PCB、LCD和半导体，其中半导体光刻胶技术难度最大，国产化不到5%。目前全球光刻胶供应商主要是日美，占据全球87%的市场（日本占据72%）。

　　南大光电目前主要从事先进前驱体材料、电子特气、光刻胶及配套材料三类半导体材料产品生产、研发和销售。2021年3月，南大光电表示公司自主研发的ArF光刻胶产品已成功通过客户认证，成为第一只国产被认证的ArF光刻胶，目前仅小批量生产。

　　国内目前做光刻胶的还有上海新阳和晶瑞股份，均只完成KrF光刻胶的生产，ArF光刻胶仍在研发中。（半导体光刻胶技术排名：g线光刻胶 i线光刻胶 KrF光刻胶 ArF光刻胶 EUV光刻胶，目前g线、i线逐渐淘汰，KrF需求旺盛，ArF是市场需求主流，EUV目前只有荷兰ASML能生产）

　　从芯片生产到封装，几乎每一个环节都离不开电子特气，被称之为半导体材料的“粮食”电子特气。电子特气是用于生产半导体、太阳能电池的高纯度气体，以薄膜沉积、刻蚀、掺杂、钝化、清洗为主，通俗的说就是芯片的清洗和腐蚀剂，其纯度越高，芯片的质量和新能越有保障。目前电子特气以美国空气化工集团为龙头，市占率25%，中国气体公司在全球总市占率为12%。

　　华特气体是国内特种气体国产化先行者，打破高尖端领域气体材料进口制约的民族气体厂商，是国内唯一通过ASML公司认证的气体公司。主要客户为中芯国际、台积电、华润微等优质客户。雅克科技是国内特种气体龙二，主要客户国外厂家如海力士、三星等知名企业。

　　湿电子化学品指为微电子、光电子湿法工艺制程中使用的各种电子化工材料，可分为通用化学品（超净高纯试剂）和功能性化学品（光刻胶配套试剂）。超净高纯试剂是化学试剂中对杂质含量要求最高的试剂。功能性化学品一般配合光刻胶使用。

　　江化微是专门生产适用于半导体、太阳能以及锂电池等工艺制造过程中的专用湿电子化学品，是目前国内生产规模最大、品种齐全的服务提供商。2020年总营收5.64亿元，其中超净高纯试剂3.05亿，光刻胶配套试剂2.42亿。

　　靶材在半导体制作过程的晶圆制造和芯片封装都要使用得到，芯片行业是对靶材的成分和性能要求最高的领域。靶材的作用是给芯片表面制作一个能传递信息的金属线，具体过程是：在高真空环境下分别轰击不同种类的金属溅射靶材，使靶材表面的原子一层一层地沉积在芯片表面，形成金属薄膜，然后通过各种工艺将金属薄膜刻蚀成纳米级别的金属线，与微型晶体管相连接，从而起到传递信息的作用。主要的靶材类型有：铝、铜、不锈钢、钛、镍靶等。

　　有研新材公司旗下的有研亿金是国内目前规模最大的高纯金属溅射靶材制造企业，并且是国内把猜猜乐品种最齐全，b体育产业链完整的一家公司。

　　江丰电子主要产品为各种高纯溅射靶材，主要是铝靶、钛靶、钽靶、钨钛靶等，率先打破美国、日本跨国公司的垄断格局。和有研新材相比较来说，江丰电子更专注于靶材的制造，90%的营收来源于靶材。

　　CMP抛光技术是晶圆制造的流程之一，通过化学作用和机械研磨将晶圆表面微米、纳米级的多余材料去除，从而达到晶圆表面平坦化，继而完成下一步的工艺。CMP抛光材料最主要的两种材料是抛光液和抛光垫。

　　国产龙头：安集科技（688019）（抛光液）、鼎龙股份（300054）（抛光垫）

　　安集科技目前所生产的化学抛光液技术涵盖了130nm~28nm芯片制程，主要应用于国内8英寸和12英寸的晶圆产线，与中芯国际、台积电、华润微等集成电路制造商稳定合作，是国内唯一一家化学机械抛光液供应商。

　　鼎龙股份是目前国内唯一有能力提供抛光垫的公司，公司从2019年抛光垫营收占总收入的1.09%到2020年提升至4.37%，全年抛光垫营收7942.13万元，发展迅速且空间巨大。

　　氮化镓材料是的研究和应用是半导体行业的热点，因为它和SiC、金刚石一并作为第三代半导体具有宽带隙、强原子键、高热导率、化学稳定性好的特点，在光电子、高温大功率器件等应用场景有较强的优势。目前氮化镓主要应用在LED、微电子、MOSFET以及充电器上。

　　英诺赛科在苏州建立了全球最大的第三代半导体全产业链研发生产平台，完工后将实现月产65000篇8英寸氮化镓晶圆，目前公司产品主要以消费类电子产品的快充充电器为主，是全球GaN功率器件出货量最大的企业之一。

　　碳化硅材料也属于第三代半导体，具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小的特点。目前的碳化硅较少应用于半导体行业，主要应用在功能陶瓷、高级耐火材料、磨料和冶金原料。只有高纯度的单晶才用于制作半导体，比如大功率整流器、晶体管、二极管、开关器件等。

　　露笑科技是碳化硅赛道上的新军，公司认为碳化硅是未来新能源汽车、高铁、智能电网、光伏逆变器、5G基站等基础材料之一。2020年2月公司在合肥投资建设碳化硅产业园，包括碳化硅晶体生长、衬作、外延生长等的研发生产，项目总规模预计100亿元。

　　光刻机是芯片制造的核心设备，和光刻胶一样会用在晶圆制造和封装测试中。这两者都参与进光刻这项工艺中，光刻指在硅片表面涂满胶，然后将掩膜版上的图形转移光刻胶上，将电路结复制到硅片上，这项工程得由光刻机操作。

　　上海微电子是目前国内光刻机产业的龙头企业，将于2021年年底交付SSX800光刻机，适配28nm精度。

　　刻蚀机是用于芯片的刻蚀工艺，指的是用化学和物理方法，将显影后的电路图永久和精确的留在晶圆上，并且选择性的去除硅片上不需要的材料。刻蚀工艺主要分两种，湿法刻蚀和干法刻蚀，目前主流的是干法刻蚀

　　2019年中微公司的介质刻蚀机全球领先，刻蚀机在全球市占率达1.1%，公司的5nm刻蚀机已经交付给台积电，和台积电有着稳定的合作。

　　这是目前国内半导体行业的基本分支，当然可能还有一些细小的分支没有谈及，具体每个分支的龙头个股以及世界竞争格局会在后面的个股篇详细描写，希望可以抛砖引玉，有所探讨。

　　总结来说，基本上大部分的半导体细分行业，不论是芯片设计、制造、封测还是材料和设备都是由外国国家主导市场，尤其是高尖端领域，越难的工艺对于中国来说越是短板。所以我们的当务之急就是加快半导体的研发、设计和生产，努力打造属于我们自己的“中国芯”，不再被外国企业所牵制。