從2010年到2018年,設計公司數量從582家增加到1698家,數量增長近3倍。國內芯片設計公司數量世界第一,總營收卻只占全球芯片營收的13%左右。
在1698家芯片設計公司當中,50%的公司年銷售額小于1000萬人民幣,達到843家;1000-5000萬的公司數量占24%,合計為406家;而5000萬-1億的公司僅占14.19%,為241家;此外營收大于1億的公司占比為12.25%,合計為208家。
近些年,中國在集成電路領域還是取得了顯著的成績,也誕生了很多優秀國內芯片公司,這些成功的芯片公司大部分成立于10年前,目標是取代國外低端芯片產品,通過巨大的價格差距切入市場,再不斷迭代產品走向中高端。雖然很多領域差距依然巨大,但在低端芯片和某些領域已經可以做到自給自足。下面來看一張對比表:
存儲器:國內外差距較大。
目前全球存儲芯片主要有三類產品,根據銷售額大小依次為:DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。
在內存和閃存領域中,IDM 廠韓國三星和海力士擁有絕對的優勢,截止到2017年,在兩大領域合計市場份額分別為75.7%和49.1%,中國廠商競爭空間極為有限,武漢長江存儲試圖發展 3D Nand Flash(閃存)的技術,但目前僅處于 32 層閃存樣品階段,而三星、英特爾等全球龍頭企業已開始陸續量產 64 層閃存產品;在Nor flash 這個約為三四十億美元的小市場中,兆易創新是世界主要參與廠家之一,其他主流供貨廠家為臺灣旺宏,美國Cypress,美國鎂光,臺灣華邦。
移動處理器:國內外差距相對較小。
紫光展銳、華為海思等在移動處理器方面已進入全球前列。
中央處理器(CPU) :追趕難度最大的高端芯片。
英特爾幾乎壟斷了全球市場,國內相關企業約有 3-5 家,但都沒有實現商業量產,多仍然依靠申請科研項目經費和政府補貼維持運轉。
龍芯等國內 CPU 設計企業雖然能夠做出 CPU 產品,而且在單一或部分指標上可能超越國外 CPU,但由于缺乏產業生態支撐,還無法與占主導地位的產品競爭。
從龍芯(MIPS架構),海光和兆芯(X86架構,從AMD和VIA取得授權),申威(購買DEC alpha架構),再加上一些交換芯片,arm架構的處理器,中國基本上能實現整個計算機和網絡設備的全自主。
GPU:市場的產值雖然小,但是門檻極高。
GPU市場的產值雖然小,但是門檻極高,全球也就剩下AMD、NVIDIA兩家能研發高性能GPU的廠商,不論技術、人才還是專利,對AN兩家之外的公司都是嚴重的障礙。
至于國內,GPU就更差了,如果說國產CPU還能看到英特爾、AMD等領先廠商的背影,那么GPU方面可能別人領先在哪里都不確定。
DSP芯片:目前3家國際公司占據國際市場。
目前,世界上DSP芯片制造商主要有3家:德州儀器(TI)、模擬器件公司(ADI)和摩托羅拉(Motorola)公司,其中TI公司獨占鰲頭,占據絕大部分的國際市場份額,ADI和摩托羅拉公司也有一定市場。華睿、魂芯DSP芯片逐步打破國外壟斷。
FPGA:國內外技術懸殊。
具有研發投入大,生命周期長,較難在短期聚集起經濟效益,因此在國內公司層面發展較為緩慢,甚至有些領域是停滯的。
從現狀看來,雖然國產FPGA廠商一直有加大投入,但隨著Xilinx和Intel先后推出的大殺器之后,國內廠商與FPGA頭部兩家公司的差距其實正在進一步拉大。國外廠商已經在進一步加大系統整合和軟件部署能力,但我們國產FPGA還主要集中在解決基礎EDA軟件工具和豐富產品線這兩方面的工作。
EDA:國內外差距巨大。
EDA行業存在高度壟斷,Synopsys、Cadence及Mentor這3家EDA公司壟斷了國內芯片設計95%以上的市場,他們給客戶提供完整的前后端技術解決方案。國產EDA工具在整個芯片設計的過程中貢獻度幾乎為零!
國產EDA與國外主流EDA工具相較,設計原理上并無差異,但軟件性能卻存在不小差距,主要表現在對先進技術和工藝支持不足,和國外先進EDA工具之間存在“代差”。
目前,在國家及地方政府大力支持集成電路產業發展的前提下,已擁有華大九天、廣立微、芯禾科技、藍海微、九同方微、博達微、概倫電子、珂晶達、創聯智軟等EDA企業,但大部分以點工具為主,缺乏全面支撐產業發展的能力,存在產品不夠全、與先進工藝結合存在不足、人才不足等問題。
中國EDA的發展需要實現由“點”突破,向”線”、”面”發展。
模擬芯片:國內與國際差距明顯,進口替代空間巨大。
從技術到規模,國內與國際差距明顯,進口替代空間巨大。對于已實現技術突破的低端市場,考驗的是銷售能力;而對于未實現技術突破的高端產品市場,考驗的是研發能力。
功率器件:歐美日廠商領先高端產品線,國內積極布局第三代半導體材料。
功率二極管:技術門檻較低,國內廠商具有競爭力;
硅基MOSFET&IGBT:國內廠商迎頭趕上,進口替代正當時;
第三代半導體材料功率器件:國外技術領先,國內廠商處于布局階段;
歐美日廠商三足鼎立。美國功率器件處于世界領先地位,擁有一批具有全球影響力的廠商,例如TI、Fairchild、Maxim、ADI、ONSemiconductor和Vishay 等廠商。歐洲擁有Infineon、ST 和NXP 三家全球半導體大廠。日本主要有Toshiba、Renesas、Rohm、Matsushita、Fuji Electric 等。中國臺灣擁有富鼎先進、茂達、安茂、致新和沛亨等一批廠商。
中國大陸擁有吉林華微電子、蘇州固锝電子、無錫華潤華晶微電子、揚州揚杰電子等一批廠商。
CMOS:傳統三強索尼、三星、豪威。
在各應用領域的主流產品中,絕大部分采用了三巨頭的CMOS傳感器。市場熱門的手機都是采用索尼、三星與豪威科技(Omnivision,簡稱OV)的產品,這三家把持著大部分消費類電子領域CMOS傳感器的市場份額。而在汽車和安防等行業應用領域,一般都是選用安森美,OV與索尼三家的產品。
與以上幾家國際大廠相比,我國本土發展起來的CIS廠商在規模和技術上還存在一定的差距,且產品主要用于中低端消費類電子領域。
射頻器件:高端市場基本被Skyworks、Qorvo和 博通3家壟斷。
2018年,射頻芯片市場150億美元;高端市場基本被Skyworks、Qorvo和 博通3家壟斷,高通也占一席之地。
射頻器件的另一個關鍵元件——濾波器,國內外差距更大。SAW濾波器的歷史比較悠久,目前主要是日本(如Murata、TDK)和美國(如Skyworks)廠商主導。我國原先一些基站SAW的IDM供應商,例如好達電子、中電科德清華瑩等企業,近些年也積極擴產進軍終端消費類市場。
同時,中國也有卓勝微、華遠微電、開元通信、宜確等設計公司通過fabless模式切入SAW濾波器市場,并取得了不錯的進展,據悉已經進入了不少主流手機的供應鏈。然而,在BAW領域,中國廠商還需要加緊追趕 。
射頻芯片投入相對小,是很好的嘗試點和突破口,性能提高是關鍵;國內射頻芯片公司小而散,只有聯手、整合,放棄內部低端市場的競爭,才有機會挑戰國際巨頭。
WiFi、藍牙芯片:國內產品還比較低端,占據高端的都是國際大廠。
WiFi芯片,藍牙芯片,中國的FABLESS企業都有布局,都有產品,只不過產品還比較低端,占據高端的都是國際大廠。
國際大廠如英特爾、博通、Marvell等,都養了一大批研究人員,對未來幾年的技術進行研究,同時在IEEE的WiFi標準化組織里投遞研究成果,和同行PK,爭取把自己的專利寫進下一版標準中去。同時工程部門同步做實現,能在IEEE開會的時候拿出樣品做成果展示。當WiFi標準一定稿,立即推出產品。
國內做WiFi芯片的小廠根本沒有這個實力參與這個游戲,只能等WiFi新版標準發布之后,拿到文檔,仔細研究,然后研發生產。更多的時候,最新標準還無法實現,只能生產老版標準的產品。這就是低端產品和高端產品的主要差別。
激光雷達:國產沒有話語權。
在該領域,國貨幾乎沒有話語權。目前能上路的自動駕駛汽車中,凡涉及激光雷達者,使用的幾乎都是美國Velodyne的產品,其激光雷達產品是行業標配,占八成以上市場份額。
光芯片:技術壁壘最高,國內亟待突破。
光芯片在光模塊中成本占比30%-50%,高端產品中占比甚至能夠達到50%-70%。國外大廠占據高端光芯片90%以上市場份額,可以說目前被美、日廠商壟斷;國內光芯片廠商以10G 及以下產品為主,核心技術能力亟待突破。
半導體生產設備:低端制程實現國產替代,高端制程有待突破。
目前,我國半導體設備的現況是低端制程實現國產替代,高端制程有待突破,設備自給率低、需求缺口較大。關鍵設備技術壁壘高,美日技術領先。
高端電容電阻:日本做得最好。
電容和電阻是電子工業的黃金配角。中國是最大的基礎電子元件市場,一年消耗的電阻和電容,數以萬億計。但最好的消費級電容和電阻,來自日本。電容市場一年200多億美元,電阻也有百億美元量級。
所謂高端的電容電阻,最重要的是同一個批次應該盡量一致。日本這方面做得最好,國內企業差距大。國內企業的產品多屬于中低端,在工藝、材料、質量管控上,相對薄弱。
連接器:我國生產的連接器仍以中低端為主,高端需求還得不到滿足。
我國生產的連接器主要以中低端為主,高端連機器占有率比較低,但需求增速較快。目前我國連接器發展正處于生產到創造的過渡時期,對高端連接器,特別是汽車、電信與數據通信、計算機及周邊設備、工業、軍工航空等領域需求巨大,使得高端連接器市場快速增長。
晶振:中高端產品對國外依賴性強,國產化替代必要性強。
高端晶振國外依賴性強,2016年全球晶振市場,國內企業占比只有6%左右。時頻為國家經濟命脈,非常核心,國產化替代必要性強。
操作系統:隨時被“斷糧”。
普通人看到中國IT業繁榮,認為技術差距不大,實則不然。3家美國公司壟斷手機和個人電腦的操作系統。數據顯示,2017年安卓系統市場占有率達85.9%,蘋果IOS為14%。
其他系統僅有0.1%。這0.1%,基本也是美國的微軟的Windows和黑莓。沒有谷歌鋪路,智能手機不會如此普及,而中國手機廠商免費利用安卓的代價,就是隨時可能被“斷糧”。
結語:我國企業在FABLESS設計行業的布局已經展開,發展也是非常之快。主要的問題是,仍然有一些空白點需要填補,已有的產品偏向低端,需要慢慢向高端拓展。
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