全球半導體產業市場現狀分析

半導體是數字經濟的基石，對全球信息科技產一業的發展至關重要。此

篇報告作為我們中觀科技產業系列專題報告的開篇，我們將從宏觀到

中觀，通過復盤全球半導體產業的發展歷程，對我們基于供給和需求

視角的全球半導體產業分析框架進行詳細闡釋，對全球半導體產業的

成長性、周期性進行觀察總結和實證分析，對全球半導體產業價值鏈

分布、全球市場現狀與特征，以及中國大陸半導體產業現狀與問題進

行詳細歸納。通過與美國等海外地區對比，發現中國大陸半導體產業

鏈的不足；通過對全球產業趨勢的分析，來理解當下中國半導體產業

的發展機遇。

分析框架：全球半導體產業供給端由企業主導，需求端由下游應用領

域主導，供給、需求和貿易共同創造了銷售市場，需求波動向上傳導

的時間差造成了企業和渠道商的庫存。企業的邊際盈利能力變化傳導

到二級市場，與其他因素交織共同影響了股價波動。在整個框架中，

技術是根因，技術迭代降低制造成本并創造下游電子設備需求，促進

信息科技產業持續繁榮發展。復盤歷史：全球半導體產業從上世紀四

五十年代在美國起源后開始蓬勃發展，在成長過程中歷經了從美國到

日木，從日木到韓國和中國臺灣，以及再到中國大陸的三次產業區域

轉移。在此過程中，全球半導體產業分工不斷細化，從IDM到Fabless,

純晶圓代工模式出現。同時，全球半導體市場下游歷經多輪增長周期，

從1976年的約29億美元成長202倍到2022年的5832億美元,下

游已經滲入到消費電子、計算機、通信、汽車、工業等多個應用領域，

成為信息科技產業和數字經濟的基石。

成長與周期：全球半導體產業經過幾十年的發展，已經從快速增長的

成長行業轉變為漸進式增長的成熟行業，成長性逐漸變弱，周期性不

斷增強。全球半導體產業格局集中度不斷提升，頭部企業成長速度放

緩但盈利能力變強。周期性方面，我們從長期、中期和短期三個維度

進行拆解：（1）在長期維度上，全球半導體產業主要受技術迭代因

素影響，呈現出約10年左右的產品周期，宏觀經濟波動對這一特征

進行加強；（2）在中期維度上，全球半導體產業主要受企業資本開

支驅動，表現出約3至4年的產能周期；（3）在短期維度上，半導

體銷售市場短期供需錯配導致企業庫存波動，呈現出約3至6個季度

的庫存周期。產業鏈：全球半導體產業鏈包括設計、制造、封測三大

核心環節，和基礎技術研發、半導體設備、半導體材料三大支撐環節，

以及多種下游應用領域。在價值量分布上，呈現出“設計＞晶圓制造

＞設備〉封測〉材料”的特征。在區域分布上，主要與各區域生產要

素優勢類型有關：（1）設計、設備等研發密集型環節，主要由美國、

歐洲等區域主導；（2）材料和晶圓制造等資本開支密集型環節，主

要由歐美以外地區主導；（3）封裝測試等資木開支和勞動力密集型

環節，主要由中國大陸主導。

市場結構：分地區來看，亞太地區在全球半導體銷售額中超過60%,

而中國大陸在亞太市場份額最高，2021年以1877億美元銷售額成

為全球半導體產品最大消費地區。從供給端來看，美國在全球半導體

市場供應端占據接近一半份額。分產品來看，集成電路占半導體產品

銷售額的比重維持在80%以上，其中邏輯IC和存儲IC比重最高，

MCU份額呈下降趨勢。分下游應用來看，計算機和通信是主要應用

領域，不同類型的半導體產品在下游應用領域的占比有所區別。中國

大陸現狀：中國大隨半導體產業起步較晚，目前在全球市場份額第一

且仍保持上升趨勢。中國大陸在供給端較為薄弱，IC產值雖然快速

增長，但自給率水平仍然不高。去除大陸之外廠商在內地的晶圓廠貢

獻的產值，中國本土廠商對市場的供給比例2021年僅為6.6%左右。

此外，從進出口的角度看，中國大陸半導體產品貿易逆差仍在擴大，

進口高端芯片、出口低端芯片現象仍然顯著，半導體產品在整體進口

金額占比也屢創新高。

海內外對比：從產業投資力度來看，半導體產業較為依賴研發投入，

在全行業中研發支出占收入比重最高。分地區對比，美國在全球主要

國家和地區中研發投入最高，中國大陸最低。對比中外半導體企業，

中國大陸半導體產業鏈各環節龍頭公司與海外龍頭公司相比在收入

規模與盈利水平等方面仍然存在一定的差距。產業趨勢：（1）長期

來看，量子隧穿效應導致的物理極限和先進制程工藝成本陡增等因素

致使集成電路沿摩爾定律發展的經驗規律迎來瓶頸，臺積電先進制程

的新工藝收入占比提升速度不及前代、滲透速度或將減緩。集成電路

進入后摩爾時代后，技術迭代速度放緩，中國有望通過先進封裝和

Chiplet等技術實現加速追趕。（2）中期來看，2020年新冠疫情大

流行對全球半導體市場造成了先緊后松的局面，加劇了市場需求波動,

是指集成電路芯片，因此絕大多數時候，芯片、集成電路、IC等術

語可以混用。

091：半導體和集成電路定義電，

2.2.產品類型：芯片功能向集成化趨勢發展

半導體產品類型繁多，通常按照WSTS統計數據，分為集成電路、

分立器件、光電子器件、傳感器共4大類，1）集成電路，即通常所

稱的芯片，英文簡稱IC或Chip,占據半導體銷售額的絕大部分，主

要包括模擬芯片和數字芯片。模擬芯片，主要是指由電阻、電容、晶

體管等組成的模擬電路集成在一起用來處理連續函數形式模擬信號

的集成電路，主要包括以放大器、比較器、接口IC等為代表的信號

鏈類芯片，和以驅動IC、交直流轉換（AC/DC、DC/DC、DC/AC等）、

充電/電池管理IC等為代表的電源管理類芯片。

數字芯片，是對離散的數字信號進行算術和邏輯運算的集成電路，其

基本組成單位為邏輯門電路，包括邏輯芯片、微處理器和存儲芯片三

大類。（1）邏輯芯片，廣義上可以是所有采用邏輯門的大規模集成

電路，這里主要是指僅包含邏輯運算能力的集成電路，包括以CPU、

GPU為代表的通用計算芯片、專用芯片（ASIC等）和FPGA等。

（2）存儲芯片，主要承擔數據存儲功能，包括易失性存儲和非易失

性存儲，易失性存儲主要以隨機存取器RAM為主，使用量最大的為

動態隨機存儲DRAM；非易失性存儲較為常見的是NORFIash與

NANDFIashoNORFIash的讀取速度較快，被廣泛用十代碼存儲的

主要器件，NANDFIash則在高容量時具有成本優勢，是目前SSD固

態硬盤的主要存儲介質。（3）微處理器（MPU）,主要是指將計算、

存儲等多種功能封裝成一個芯片之上的微控制單元（MCU）。

圖4:常見數字芯片示例

GPUDPU

DRAM內存條NANDFlash硬盤MCU

2）分立器件，是相對于集成電路而言的半導體另一大產品分支。分

立器件早于集成電路出現，至今仍然被廣泛地應用在消費電子、計算

機、通信、汽車電子等廣泛領域。分立器件可分為普通二極管、三極

管、以電容/電阻/電感為代表的三大被動元件，和占據分立器件主要

地位的功率器件。功率半導體分為功率IC和功率器件，功率IC主要

以電源管理類模擬IC為主，功率器件主要包括功率二極管、晶管、

功率晶體管等類型。其中，功率晶體管還可細分為雙極結型晶體管

（BT）、結型場效應晶體管（FET）、金屬-氧化物半導體場效應晶

體管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等多種類型，主

要用于放大器、大功率半導體開關和逆變器等場景。

3）光電子器件，主要是指利用光子■電子轉換效應（光電效應）設計

的功能器件，可大致分為光電導器件、光器件、發光器件和受光器件。

光電導器件包括光電阻、光電二極管、光電三極管等，其中光電二極

管是構成CCD和CMOS圖傳感器的基本單元。光器件是利用光效

應進行工作的半導體器件，主要包括光電池、光電測與光電控制器件

等。發光器件，主要包括發光二極管（ED）和半導體光器。ED按化

學性質又分有機發光二極管OED和無機發光二極管ED,最初用于

儀器儀表的指示性照明，后來用作文字或數字顯示，近些年又發展出

mini?ED和micro-ED等新技術。半導體光器，也稱光二極管（D）,

可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種類型，主要用作光通信、

光存儲、光陀螺、光卬、測距以及雷達等領域。半導體光器可以按照

材料、波長、功率、發方式等多種維度分類，其中VSCE光器得益

于3D結構光（蘋果FacelD采用的方案）和iDAR等下游應用場景

的拓展而在近幾年市場規模快速發展。受光器件，即接受光信號轉換

為電信號的光電器件，主要包括圖傳感器、紅外接收器、光電倍增管

等產品，在下游應用產品中通常與發光器件集成在一起使用。

4）半導體傳感器，是指利用半導體材料物理、化學、生物特性制成

的傳感器，按照信號感知方式，可以分為溫度傳感器、度傳感器、力

傳感器等多種類型。傳感器作為數字世界的眼耳口鼻，在幾乎所有行

業都有著廣泛的應用場景。除以上分類外，半導體產品還有多種分類

維度，例如按照下游需求場景可分為民用級（消費級）、汽車級（車

規級）、工業級、軍工級和航天級等。半導體產品向功能集成化趨勢

發展。隨著智能手機、智能手表、TWS耳機等下游消費電子應用對

芯片性能、功能和集成度的要求越來越高，半導體產品功能集成化發

展成為重要趨勢，出現了諸如片上系統芯片（SoC）、芯片（RF）、

電源管理芯片（PMIC）等將傳統單一半導體芯片的多種功能模化集

成化的芯片類型。例如高通驍龍8Gen1SoC集成了CPU、GPU、ISP、

5GRF等多種數字和模擬芯片模，恩智浦PMIC芯片集成了多種模擬

電路功能。

圖8:思智浦PMIC芯片架構圖

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OTP

1xHighVoltage

BUCKcontrolier

IxLowVonageLDO

cv

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ocOTP2xReset

srcIntedsceManagement

uCRCOutput

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u.

2.3.研究框架：基于供給與需求視角的產業分析框架

供給端：供給端由企業主導，企'業的供給能力主要由不同階段的固有

產能和產線整體的產能利用率決定，其他戾定供給能力的因素還包括

庫存水平、上游原材料供應情況等。產能主要由企業資本開支決策、

國家或地IX的產業引導政策等因素決定。常見的產業政策類型包括國

民經濟計劃（包括指令性計劃和指導性計劃）、產業結構調整計劃、

產業扶持計劃、財政投融資等。當產能利用率持續高企，甚至長時間

以最高水平運行時，或者企業判斷未來較長時間內需求端較為旺盛時,

會增加資本支出預算，升級改造舊產線或新建產線，以提升未來產能。

需求端：半導體產品的下游需求包括消費電子、計算機/服務器、汽

車、工業等多個領域，但各領域最下游的應用端多由個人消費者主導。

需求端的影響因素包括宏觀經濟、政治、區域文化、產業政策、產品

迭代等因素，其中產業政策多為消費類政策，產品迭代主要由消費者

和系統集成商共同推動，而技術進步是產品迭代的根本因素。

銷售市場：供給、需求和貿易共同創造了銷售市場，同時市場供需的

變化也會及時向上反饋給供給和需求，起到一定的調節作用。例如：

產品銷量較好，企業庫存水位下降，將會提升產線稼動率，以增加庫

存補給；產品價格下降，將會對價格感型人群的消費決策產生較大的

影響，進而影響總需求。社會庫存：供給端的企業通常有直銷和經銷

兩種銷售模式，直銷模式下企業直接將產品銷售給客戶，經銷模式下

企業通過層層經銷商將產品銷售給客戶。經銷商（或者稱渠道商、貿

易商、流通企業等）可以促進產品流通效率、分擔企業庫存風險，同

時獲取部分利潤。因此整個供給端庫存，可以分為生產廠商庫存和流

通企業庫存（也稱渠道庫存），二者共同構成了總的社會庫存。二級

市場：銷售市場上整體行業的銷售額和利潤，由規模大小不等的企業

共同貢獻，企業的邊際盈利變化與資本市場對企業值水平的判斷，共

同影響了企業股價走勢，同時各企業股價變化疊加其權重因子共同決

定了行業指數的波動周期。另外，企業盈利能力和值的變化，同時也

在一定程度上影響企業投資決策，進而影響到產能端的資本開支節奏。

技術因素：隨著科技的發展和知識產權制度的建立，技術也作為相對

獨立的要素投入生產，成為第四大生產要素。對于半導體產業而言，

制造端的技術進步最為重要。隨著制程節點按照摩爾定律演進，性能

更高、功耗更小、更加輕巧的芯片使下游各類應用成為現實，新產品

不斷涌現，產品迭代促進了消費需求，維持整個產業不斷成長。

2.4.發展特征：產業區域轉移與分工模式細化

1）從電子管到晶體管，半導體產業的起源。19世紀60年代后期開

始的第二次工業革命，使人類進入了電時代。電時代以電子設備為載

體，電路則是電子設備的核心。1904年美國弗萊明發明了具有整流

和波兩種作用真空電子二極管，1907年美國福雷斯特制造出的第一

只真空電子三極管，成為后來無線電發機和接收機的核心部件。自此，

人們可以使用真空電子管構建電子設備的電路系統，并在1946年成

功研發出人類歷史上第一臺基于電子真空管的數字積分計算機

（ENIAC）,每秒可執行5000次加法運算。僅1年后的1947年12

月，美國貝爾實驗室由肖克利、巴丁和布拉頓組成的固體物理小組成

功研發出點接觸型錯三極管，是世界上第一個晶體管，人類自此進入

晶體管電路時代。

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2）從晶體管到集成也路，半導體產業的大發展。晶體管的發明開創

了微電子學的先河，很快受到市場青睞。1954年，貝爾實驗室發明

第一臺晶體管計算機。1957年，舊M開始銷售使用了3000個銘晶

體管的608計算機，這是世界上第一種投入商用的計算機，同年，

被譽為半導體產業，，西點軍校，，的仙童半導體在硅谷創立，奠定了美國

硅谷的發展基礎。1958年9月，德州儀器的基爾比發明了第一款基

于錯晶體管的集成電路，標志著集成電路的誕生。1959年7月，仙

童公司的諾伊斯申請了基于硅平面工藝的集成電路專利，奠定了集成

電路大批量產的技術基礎，半導體產業自此開始快速發展：1965年，

摩爾在當年第35期《電子》雜志上發表了著名的“摩爾定律”；1968、

1969年，摩爾、諾伊斯和桑德斯相繼離開仙童半導體，分別創立了

英特爾和AMD,并開了兩家公司數十年競爭史；1971年英特爾推出

第一款商用處理器此到4004,1978年推出X86芯片鼻祖lntel8086,

并在1981年被舊M用于第一款個人電舊M5150H,取得了巨大的

商業成功。而后隨著小型計算機步入千家萬戶、晶圓代工模式創新發

展和微納制程節點不斷突破，半導體產業不斷發展壯大。

3）半導體產業的三次區域遷移：美國―日本-韓國&中國臺灣T中

國大陸。半導體產業在美國起源后，伴隨地緣政治、地區產業政策、

制造模式變革等多種因素，經歷了三次產業重心的轉移。（1）1950

年代到1960年代，半導體產業在美國本土起源并蓬勃發展。最初晶

體管產品在美國僅被用于軍事用途，后來德州儀器發明IC,計算機

成本不斷下降、性能不斷提升，集成電路規模不斷提升，1967年

DRAM和NVSM開始作為計算機的核心存儲器問世，美國硅谷引領

半導體產業的發展。（2）第一次轉移，從創新國美國到日本。1976

年3月，日本政府以富士通、日立、三菱、NEC和東芝五家公司為

核心，合日本工業技術研究員、電子綜合研究所和計算機綜合研究所

共同實'超大規模集成電路研究計劃”（VSI）,該計劃取得了巨大成

功，日本超越美國、一躍成為世界第一的DRAM大國，半導體主要

市場從美國轉移至日本。但70年代末，美國在半導體設計、設備、

材料等上游環節仍然保持著較大的技術領先實力。（3）第二次轉移，

從日本到韓國和中國臺灣。1969年，韓國電子工業振興法及電子工

業振興8年計劃的出臺為擴大電子產品的生產確立了強有力的政府

支援體制。此后，三電子、G、現代電子開始致力于半導體產品的生

產。70年代美國、日本的半導體公司在韓國建立了存儲芯片組裝廠，

由此奠定了韓國半導體產業的發展基礎。1974年，三收了韓國半導

體公司50%的股份，初步進入半導體行業;1977年收剩余50%股份，

同時收當時在韓國市場處于領先地位的仙童半導體子公司，獲得其芯

片加工技術，在半導體行業逐漸贏得一席之地。1983年，韓國政府

對外發布“進軍SI領域（DRAM）的計劃”，通過四年時間掌握了

256KDRAM技術，并通過向日本大量進口高性能制造設備，快速壯

大半導體產業，最終三在16MDRAM市場超過H本。而與此同時，

半導體產業市場規模的壯大，為產業鏈環節分工細化下基礎，1987

年張忠謀從德州儀器離開后在中國臺灣創立了臺積電，推動半導體產

業由IDM模式向晶圓代工模式的轉變。全球半導體產業重心從E本

逐漸轉移到韓國和中國臺灣。（4）第三次轉移，從韓國、中國臺灣

向中國大陸轉移。2001年后，隨著加入世貿組織，中國大陸逐漸深

度參與到全球產業中。半導體下游應用從臺式機逐漸拓展到筆記本電、

手機等各類電子設備，終端產品更加復雜多樣。美國、日本、韓國等

地區逐漸把勞動力密集型的封裝、測試等環節轉移到中國大陸。中國

大陸半導體產業經歷了低端組裝和制造承送、長期的技術引進和消化

吸收、高端人才培育等較長時間周期，逐步完成了原始積累，并以國

家戰略及產業政策為驅動力，推動半導體全產業鏈高速發展。

4）從到晶圓代工，半導體產業鏈走向細化分工。最初，半導體廠商

均為垂直整合制造商（IDM）,即自己完成設計、制造、封裝測試等

所有環節。隨著1987年臺積電設立6英寸晶圓代工廠，中國臺灣地

區率先進入半導體產業專業分工階段，并開始承接以美國半導體公司

為主的全球半導體產品廠商的委托制造業務，半導體產業形成了以美

國為主的負責設計的Fabless廠商，和以中國臺灣為主的負責制造

Foundry廠商進行分工作的局面。中國臺灣憑借專業代工，成為世界

半導體的晶圓生產基地。

2.5.從宏觀總量到中觀產業：半導體是數字經濟的基石

2.5.1.數字經濟：傳統P的數字化部分，比重高、增長快

數字經濟是以數字化的知識和信息為關鍵生產要素，以數字技術創新

為核心驅動力，以現代信息網絡為重要載體，通過數字技術與實體經

濟深度融合，不斷提高傳統產業數字化、智能化水平，加速重構經濟

發展與政府治理模式的新型經濟形態。

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根據信通院白皮書，2021年全球47個主要經濟體數字經濟規模為

38.1萬億美元，較2020年增長5.1萬億美元，數字經濟占GDP比

重為45.0%,較2020年提升1個百分點c2021年全球數字經濟在

第一產業滲透率為8.6%,在第二產業滲透率為24.3%,在第三產業

滲透率為46.3%。在增速上，數字經濟成為全球經濟增長的主要動力

之一，2021年全球47個經濟體數字經濟同比名義增長15.6%,高

于同期GDP名義增速2.5個百分點，有效支撐全球經濟持續復蘇。

數字經濟包括數字產業化、產業數字化和數字化治理三大部分。數字

產業化，即信息通信產業，具體包括傳統GDP結構中第二產業下面

的電子信息制造業，和第三產業下血的電信業、軟件和信息技術服務

業、互網行業等；產業數字化，即傳統產業由于應用數字技術所帶來

的生產數量和生產效率提升，其新增產出構成數字經濟的重要組成部

分；數字化治理，包括治理模式創新，利用數字技術完善治理體系，

提升綜合治理能力等。產業數字化依然是全球數字經濟發展的主導力

量，數字技術加速向傳統產業滲透。根據信通院數據，2021年全球

47個主要經濟體數字產業化規模為5.7萬億美元，占數字經濟比重

為15%,占GDP比重為6.8%,產業數字化規模為32.4萬億美元，

占數字經濟比重為85%,占GDP比重約為38.2%。盡管產業數字化

占比較高，但傳統產業的數字化轉型的核心支撐仍然是信息科技產業。

2.5.2.信息科技產業：數字經濟的重要支撐和組成部分

美國信息科技產業增加值在P中百分比接近中國2倍。美國經濟分

析局將“信息通信技術生產行業”在傳統的產業劃分框架外單列，2021

年美國“信息通信技術生產行業”增加值占其GDP比重約為7.6%。中

國國家統計局將“信息傳、軟件和信息技術服務業”列示在第三產業下

面，2021年中國“信息傳、軟件和信息技術服務業”占GDP比重約為

3.9%o我們忽略可能存在的細微統計口徑差異，將以上數據理解為

兩國“信息科技產業”占GDP比重，可以發現美國科技行業在GDP的

百分比約為中國的1.95倍。

圖16:2021年中國和美國科技行業主要大美行業增加值占GDP比立

■美國

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美國制造業中信息設備比重超過中國2倍。信息科技產業包括硬件、

軟件和互網應用等，硬件屬于制造業。根據美國經濟分析局數據，

2021年“計算機和電子產品”行業增加值約占美國制造業的13.4%,

在美國制造業中排名第2o中國國家統計局2020年發布了最新版投

入產出表，“通信設備、計算機和其他電子設備”行業增加值約占制造

業的6.6%,在中國制造業中排名第6。忽略統計口徑可能帶來的微

小差異，美國信息設備在制造業比重約為中國的2.03倍。

2.5.3.半導體：信息科技產業的核心硬件

半導體產品應用廣泛，下游包括消費電子、計算機與服務器、通信和

物網、汽車、工業、、軍事與航空航天等多個應用領域，是信息科技

產業的核心硬件，也是數字經濟的基石。

根據Wind二級行業分類標準，分別測算中國和美國2021年半導體

和其他二級行業的收入與凈利潤在總量中的比重。2021年，美國半

導體行業收入占比約為1.9%,凈利潤占比約為3.9%；中國半導體行

業收入占比約為1.2%,凈利潤整體虧損約7億元。我們將“半導體與

半導體生產設備，，，以及“電信服務”、“技術硬件與設備”、“體”和“軟件

與服務”等泛TMT行業作為信息科技產業，美國上市公司中，2021

年信息科技產業收入占比19.1%,凈利潤占比約為26.9%,凈利率

約為16.1%；中國上市公司中，2021年信息科技產業收入占比約為

11.0%,凈利潤占比約為3.3%,凈利率約為1.1%。

3.全球半導體產業的成長性與周期性

自上世紀60年代以來，在宏觀、技術、產業政策、供需關系等多種

因素的影響下，全球半導體產業在波動中增長，呈現出螺旋式上升趨

勢，表現出一定的周期性和成長性。成長性主要包括需求成長、供給

成長、產品結構成長三個層次：需求成長即銷售端市場規模不斷增大;

供給成長與需求相互耦合，企業產能跟隨市場需求不斷提升；產品結

構成長，即由于技術升級推動產品迭代，隨著時間推移，原有的高端

產品將逐漸下沉成為中低端產品，而原有的低端產品則被淘汰，整體

上產品結構持續優化成長。周期性方面，我們將從長期、中期、短期

三個維度拆解為：由技術迭代驅動的產品周期，由供給端企業資本支

出驅動的產能周期，和由銷售端短期供需錯配驅動的庫存周期。

3.1.成長性：復盤，溯因，歸納

3.1.1.下游終端更迭推動上游半導體持續增長

全球半導體歷經半個多世紀的發展，已成長為年銷售額約5500億美

元的重要支柱產業。根據美國半導體會統計數據，自1976年以來,

全球半導體市場銷售金額從最初的約29億美元成長為2022年的

5832億美元，增長了約202倍，年均復合增速達到12.2%,遠高于

全球GDP同時期約3.1%的年均增速水平。我們根據下游電子產品

應用市場在不同時期的興衰更迭，大致上劃分為6個成長周期：1)

1980年前，半導體產業萌芽期。半導體產品下游應用以收機、電視

機、早期商用電等民用產品和其他軍用產品為主。此階段半導體產業

蓬勃發展，1976年至1980年間全球半導體銷售額年均復合增速達

35.9%o2)1981至1990年，家用電器時代。1980年代,以電視機、

洗衣機為代表的家用電器產品開始走進千家萬戶，催生上游半導體產

品銷售額以年均20.5%復合增速快速增長。3)1991年至2000年,

臺式機時代。90年代改進后的微軟Windows視窗操作系統大獲成功,

引發計算機革命，推翻了大型計算機的“統治地位”，使個人電成為計

算機世界的新中心。全球半導體銷售額在此期間CAGR達到15.6%,

繼續保持高速增長。

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4)2001年至2008年，功能手機和筆記本電時代。2000年科技互

網后，半導體銷售額從2000年的2011億美元收縮至2002年的1383

億美元，下跌幅度達31.2%。此后功能手機、筆記本電、MP3等消

費電子產品的興起帶動半導體產業逐漸復蘇回暖，該階段半導體產業

增速約為8.2%。5)2009年至2014年，智能手機時代。這一階段，

蘋果發明智能手機，疊加全球3G/4G網絡接替升級，移動互網步入

高速時代、接入流量快速增長，半導體產品充分受益下游消費電子和

通信設備需求，年均成長8.7%。6)2015年至今，5G網絡更新換代，

物網與人工智能技術推動智能手機以外的下游應用場景不斷涌現，汽

車智能化、電動化推動半導體用量不斷提升。2015年至2022年，

全球半導體銷售額CAGR約為8.1%o

3.12從“強成長、弱周期”到“強周期、弱成長”

整體上看，全球半導體產業從“強成長、弱周期”走向“強周期、弱成長”,

產'也成熟度不斷提升。從萌芽到成熟，全球半導體產業經歷了1980

年前的爆發期和1980至2000年間的高速成長期后，增速下降至

2000至2020年間的8%左右，從高速成長的新興產業，演變為漸進

式增長的成熟產業，其成長性逐漸削弱，周期性不斷加強。隨著半導

體產業逐漸成熟，其在電子設備中的價值量不斷提升，而各類電子設

備是數字經濟的硬件支撐，這使得半導體產業與宏觀經濟的相關性不

斷增強。

1、半導體在電子設備中價值量占比不斷提升。

根據《集成電路產業全書》中的測算，半導體產品在電子設備價值量

占比已經從1997年的19.10%提升9.8pct至2021年的28.90%。未

來隨著數字經濟的發展，各類電子設備的算力與智能化程度需求將不

斷提升，半導體產品在整機中的價值量也將進一步提升。

2、集成電路銷售增速與P增速相關性將進一步加強。

根據ICInsights數據，1980年至今全球GDP增速和IC市場增速的

相關性在不同階段出現了一定的變化。1980至2010年間，全球GDP

和IC市場增速相關系數最低時為（基本不相關），最高為0.63

（弱相關），但在2010至2019年間，相關系數提升到了0.85,如

果排除2017-2018年間存儲器市場的表現，該階段相關系數提升至

0.96,表現出明顯的強相關。ICInsights為并事件的增加導致IC制造

商減少，供應端基本面發生變化，行業競爭格局更加成熟，這些因素

加強了全球GDP和IC市場的相關性。隨著IC下游應用從商業應用

驅動轉向消費產品驅動，ICInsights為GDP和IC市場的相關性將在

下一階段更加明顯,預計2019至2024年二者相關系數將達到0.90o

3.1.3?成熟的表征：增速放緩、盈利增強

費城半導體指數由費城交易所創立于1993年，是全球半導體產業景

主要指標之一，其成分均為全球半導體產業中比較具有市場代表性的

頭部企業。自創立以來，該指數成分股隨著時間變化有所調整。截至

2022年12月，費城半導體指數共涵蓋包括臺積電、英偉達、阿斯麥、

博通、德州儀器在內的等半導體設計、設備和代工制造等環節共30

家公司。

按前述對半導體產業歷程的分析，將1991至2021年間劃分為4個

時間區間：1）半導體龍頭企業的收入與利潤在1991至2021年間的

四個階段，均呈現下降趨勢，且在每段時間區間內表現出“全球半導

體銷售額增速〈龍頭企業收入增速〈龍頭企業毛利潤增速〈龍頭企

業凈利潤增速”的特征。2）排除2000年科網前的異常增長與后面異

常衰退后，半導體龍頭企業的毛利率、凈利率、ROE和自由現金流

水平在2001年至2021年的三個階段，均呈現上升趨勢。

3.2.長周期：宏觀與技術驅動的10年左右的產品周期

長期維度上，全球半導體市場呈現10年左右的周期性波動特征。在

長跨度時間周期上，全球半導體年度銷售額歷史增速呈現出大約每

10年一個“M”形的波動特征，主要與基礎技術更迭驅動的產品更新換

代有關，宏觀經濟波動等因素起到一定的加強作用，我們稱之為產品

周期。

3.2.1,技術迭代推動下游市場更迭是產品周期的主要原因

半導體制造技術更新換代推動晶體管密度和芯片算力沿摩爾定律的

預測路徑演進，給下游應用終端市場帶來周期性變革。

1、全球半導體制造技術大約每10年跨上一個新臺階

半導體產品制造關鍵技術指標主要包括晶圓代工環節光設備光源波

長與制程節點、晶圓片尺寸大小、主流設工具與封裝形式等。據王陽

元等人編著的《集成電路產業全書》，半導體產品制造技術約每10

年進步一代，目前已經發展到以EUV光機為代表的第六代技術，制

程節點突破至以臺積電N3系列工藝為代表的3nm特征尺寸。同時，

半導體產業新技術從最初研發儲備到終端產品應用并量產的周期大

約也在10年左右，驅動信息市場的引擎也大概10年左右產生一次

新變化。

2、摩爾定律推動集成電路晶體管單價約10年下降兩個量級，晶體

管數量每隔18至24個月翻倍

1965年，仙童半導體公司研究開發實驗室主任摩爾發現集成電路上

可容納的晶體管數目，大約每隔18至24個月便會增加一倍，這意

味著處理器性能提升一倍，而價格下降一半。該定律成為集成電路處

理器性能預測的基礎，此后英特爾和AMD等廠商推出的處理器參數,

基本上也沿著摩爾定律預測的路徑發展，從1971年的lntel4004.到

1978年的lntel8086>到1982年的80286>1985年的80386,1989

年的80486、1993年的Pentium,處理器性能越來越強，價格越來

越低，每一次更新換代都是摩爾定律的直接結果。

fi27:1970￡2010年處及8平均曷體，歙量沿摩爾定律北停叟化

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3、制造技術升級降低集成電路生產成本，全球超算算力快速提升

根據Intel數據，1968年至2002年間，集成電路中單個晶體管價格

大約每1.6年減少一半，每10年下降兩個數量級。得益于處理器晶

體管尺寸不斷縮小、密度不斷提升，全球超級計算機的運算能力也呈

指數級上升，2021年全球最快的超級計算機每秒浮點數運算次數超

過44.2億億次。

3.2.2.宏觀經濟在長期維度上強化了半導體產品周期波動

半導體產品下游應用廣泛，包括消費電子、汽車、通信和服務器、工

業、、軍工、航空航天等眾多行業。宏觀經濟波動會影響居民部門的

消費意愿，以及政府和企業部門的投資節奏，進而影響到上游半導體

產品的需求。我們在前述分析中，對全球集成電路銷售額增速與GDP

增速在不同階段的相關系數也進行了討論。將1976年以來的全球半

導體銷售額同比增速與GDP增速進行比較，可以發現全球半導體年

度銷售額歷史增速呈現出大約每10年一個“M”形的波動特征:經濟過

熱時，半導體銷售額增速往往持續提升；經濟預冷、GDP增速水平

下降時，半導體銷售額增速往往呈現持續下降趨勢。

3.3.中周期；資本支出驅動的3?4年的產能周期

中期維度上，半導體產業表現出由資本支出驅動的約3?4年的產能

周期。經典的產能周期由法國經濟學家朱格拉于1862年提出，即市

場經濟存在一個由企業設備投資和產能擴張驅動的周期波動，也稱朱

格拉周期、設備投資周期。在半導體產業，我們為產能周期大致分為

以下幾個階段：（1）新周期動，行業資本升支處于低點，但下游需

求旺盛，半導體行業產能供應緊張，產品價格提升、利潤率提升，企

業為獲取更多利潤，增加資本支出用于舊產線更新改造、新產線建設,

以提升產能、實現擴張；（2）隨著新增產能投入使用，產能供需逐

漸得到緩解，產品價格增長放緩，利潤率水平趨于穩定，但企業仍在

增加資本支出；（3）企業資本開支達到高點，行業開始預期產能將

出現過剩，開始縮減資本支出預算。（4）隨著先前新增產能繼續投

產，行業產能達到供需平衡，并出現產能過剩，產品價格下降、利潤

率下行，繼續驅動資本收縮并降至低點。

3.3.1,投資端的觀測

根據ICInsights數據，全球半導體產業資本支出從1983年的43億

美元增長到2021年的1531億美元，年均復合增速約為10%o我們

將資本支出同比增速曲線按照極大值點進行劃分，可以觀察到每個極

大值時點的間隔長短不一，平均而言大約在3?4年左右，因此我們

為全球半導體資本開支周期約為3?4年。另一方面，全球半導體行

業資本支出也體現出較強的成長性，這與我們在成長性章節所述的產

能端成長特性一致。

3.3.2.產能端的實證

綜合ICInsights報告數據，可以看到1994年到2022年，全球IC晶

圓新增產能在歷史年份中呈現波動特征，波動周期大約為3?4年，

與我們在投資端數據觀察到的規律基本一致。

3.3.3.銷售端的觀察

產能周期在半導體產品銷售端上也有所體現，以全球半導體月度銷售

額為例，1976年3月至今，半導體月銷售額同比增速（3個月移動

平均值）呈現出周期波動特征，將同比增速的極大值點（月銷售額二

階導為的點，即數學意義上的拐點）標識出來，每個周期間隔大約在

3-4年，平均數值為2.95年。因此，我們為銷售端的實證分析與我們

對半導體中周期的結論基本一致。

3.4,短周期：短期供需驅動的3?6個季度的庫存周期

短期維度上，半導體產業表現出由短期供需關系驅動的約3~6個季

度的庫存周期。庫存周期也稱為基欽周期，由美國經濟學家約瑟夫?基

欽在1923年的《經濟因素中的周期與傾向》一文中最先提出，是指

平均長度為40個月左右的周期性經濟波動。結合經典的基欽周期，

我們為半導體產業的庫存周期主要由短期供需關系驅動，由于下游需

求端向上傳導存在時滯，導致了庫存周期的產生。半導體產業庫存周

期可以分為4個階段，各階段特征如下：（1）主動補庫存：在新一

輪庫存周期的起點，由于短期需求端指標上升，企業提升產線稼動率,

主動補充庫存水平，產成品存貨環比上升，行業處于短期繁榮階段。

（2）被動補庫存：這一階段需求端指標已經見頂，但企業稼動率無

法立即下降，存貨水平仍然保持上升，導致利潤率水平到達頂部后開

始下降，行業開始進入短期衰退階段。(3)主動去庫存：需求端指

標持續下降，企業稼動率開始下降，但已經出現庫存過剩，企業主動

降價去庫存，減少存貨力，行業處于蕭階段。(4)被動去庫存：需

求端指標企跌回升，企業稼動率降至低點，庫存水平持續降低至低點,

庫存力得到緩解，隨著需求回溫，行業開始進入下一輪庫存周期起點。

圖34:半導體產業余存周期各階段

需求水年厚存水平厚樸高以

被動補主動去厚存//

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、、一/

球今周期起點厚今低點，新一輪周期勒

存儲器市場價格周期主要與產能周期有關，庫存周期表現不明顯。以

2013年11月至今主要NAND和DRAM品類的現貨平均價的十日移

動平均值為例，可以看出存儲器價格也存在較為明顯的周期，但這個

周期大約在3-4年，說明存儲器價格主要受產能周期影響，與庫存周

期關性較弱。

4.全球半導體產業鏈：價值量分布與生產要素特征

4.1?產業鏈概況：3大環節3個支撐種下游應用

半導體產業鏈包括3個核心環節、3個重要支撐和種下游應用。半導

體產業鏈是數字經濟的支柱，其主體包括設計、制造、封裝與測試三

大環節，產業支撐包括基礎科學技術研發、半導體設備和半導體材料。

半導體產品下游是電子整機與系統廠商，包括消費電子、計算機與服

務器、通信和物網、汽車、工'業、、軍事與航空航天等應用領域。不

同分工模式下，各環節承擔廠商不同。IDM模式下，芯片設計、制造、

封裝測試等環節均由IDM廠商承擔；晶圓代工模式下，設計、制造、

封測等環節分別由Fabless廠、Foundry廠和OSAT廠承擔。隨著集

成電路技術與產品更迭速度加快，IDM廠為了降低制造成本，實現更

高的經濟收益，開始發展Fab-lite模式，即輕晶圓廠模式，將部分成

熟制程的制造環節外包給助廠商代工，部分制造環節留下，因此這種

方式也稱混合模式。

4.2.區域特征：全球半導體產業鏈價值量與生產要素特征

全球主要國家與地區通過細化分工、緊密配合，在半導體產業鏈中扮

演了迥異的角色，同時也獲取不同程度的，’介值量。

1）各環節價值量：設計〉晶圓制造〉設備〉封測〉材料

根據SIA和BCG報告，半導體產業鏈的設計環節在整個產業鏈中大

約占59%價值量，其中：EDA工具和IP授權業務占3%；邏輯芯片

設計占30%,且以Fabless模式的廠商為主；存儲芯片設計占9%,

且以IDM模式的廠商為主；DAO產品設計占17%,且以Fabdte模

式的廠商為主。作為產業鏈支撐的半導體制造設備和材料，分別占

12%和5%,晶圓制造環節占19%,封裝與測試環節僅占6%。

2）區域分布特征：基于地區在不同生產要素優勢的分工與合作

半導體產業鏈的區域分布與各環節的生產要素特征有關。整體上看:

1）美國、韓國、日本和中國臺灣等發達國家或地區在全球半導體產

業價值鏈占比高于消費占比。美國在半導體產業的整體價值鏈中占比

約35%,高于25%的消費占比。韓國的價值鏈占比約16%,消費僅

2%o日本在全球半導體產業中貢獻13%價值，消費占比約6%。中

國臺灣在產業價值鏈占比約10%,但僅消費約1%。2）歐洲、中國

大陸則是價值鏈占比低十消費。2021年歐洲在半導體價值鏈占比約

10%,消費占比約20%,中國大陸在價值鏈占比約11%,消費占比

卻高達24%o

圖40:全球半導體產業域各環節研發支出和資本支出占比

在市場經濟的主導下，各國家與地區負責不同環節，共同構全球半導

體產業鏈。以某款智能手機AP為例，歐洲和美國主要負責提供EDA

工具、IP授權和芯片設計環節。智能手機OEM廠商通過型比較，最

終確定芯片供應商和芯片型號，然后得到訂單的芯片供應商，將