从整个产业链结构来看，半导体上游包含半导体设备及零部件、半导体材料等支撑性产业，中游包括芯片设计、制造和封测三大环节，下游包含消费电子、通讯、人工智能、新能源、数据中心、物联网等多种应用领域。
整体而言，硅片制造和芯片制造两个环节技术壁垒极高。
硅片制造包括提纯、拉单晶、磨外圆、切片、倒角、磨削、CMP、外延生长等工艺，芯片制造包括清洗、沉积、氧化、光刻、刻蚀、掺杂、CMP、金属化等工艺，封装测试包括减薄、切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋成型、终测等工艺。
半导体产业链全景图：
资料来源：拓荆科技招股说明书
半导体材料
半导体材料是一类具有半导体性能在集成电路、分立器件等半导体产品生产制造中起到关键性的作用。
半导体材料具有热敏性、光敏性和掺杂性等特点，一般情况下其导电率随着温度的升高而升高。
按照半导体的制造过程进行划分，半导体材料可分为晶圆制造材料和封装材料。
其中，晶圆制造材料主要是制造硅晶圆半导体、砷化镓、SiC等化合物半导体的芯片过程中所需的各类材料，封装材料则是将制得的芯片封装切割过程中所用到的材料。
整体来看，半导体材料主要包括硅材料、靶材、CMP抛光材料、光刻胶、湿电子化学品、电子特种气体、光掩膜等。
资料来源：天科合达
半导体材料市场细分方向较多，相较设备市场而言细分市场的竞争格局略微分散一些，龙头公司的平均集中度约在60%-70%，仍主要被海外公司占据主要份额。
半导体材料细分市场格局汇总：
资料来源：上海证券
半导体设备及零部件
半导体设备市场中，海外龙头市占率高，国产替代空间大。
2016-2021年全球半导体设备市场空间CAGR约20%，中国半导体设备市场规模CAGR约36%。
近年来，随着中芯国际、华力微电子、长江存储、华虹宏力等中国大陆芯片制造企业的持续扩产，中国大陆芯片制造产能增速高于全球芯片产能增速。
设备投资额方面来看，2016-2021年全球半导体厂商资本支出CAGR约18%，同期中国主要晶圆厂商（中芯+华虹）资本支出CAGR约14%，浙商证券预计2022-2025年中国主要晶圆厂商设备投资额合计约6927亿元，平均约1732亿元/年。
根据IBS的统计结论，半导体设备方面的投资支出将处于高速增长的状态。
国产半导体设备市场充分受益于制程升级，国产替代进程加速，有望迎来量价齐升。
资料来源：浙商证券
芯片设计
在产业链中，芯片设计是关键，且芯片制造最难突破。
主要涉及芯片设计软件、指令集、芯片设计、制造设备、晶圆代工封装测试等环节。6个环节中，芯片设计是关键，芯片制造最难突破，芯片封测国内已经发展到全球先进水平。
资料来源：国海证券
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，主要用于超大规模集成电路设计。
摩尔定律下集成电路产业快速发展，处于新制程和新工艺推进一线的晶圆厂从材料、化学、工艺过程控制等各种制造细节来创新、调试和求证。
EDA软件需要借助晶圆厂积累的大量测试数据探索物理效应和工艺实施细节的准确和高精度模型化。
顶尖Fabless公司将基于此模型和工具进行芯片设计与试产，并且依托强大和丰富的芯片设计不断发现和排除新工艺节点在模型和制造中的各种量产问题。
在此期间，需要晶圆厂、Fabless、EDA等产业链环节的通力合作，反复迭代，以将达到商用和量产要求的工艺节点推向市场。
行行查数据显示，EDA行业市场集中度较高，全球EDA行业主要由楷登电子、新思科技和西门子EDA垄断，这三家公司属于具有显著领先优势的第一梯队。
华大九天与其他几家企业，凭借部分领域的全流程工具或在局部领域的领先优势，位列全球EDA行业的第二梯队。第三梯队企业的整体规模和产品完整度与前两大梯队的企业存在明显的差距
芯片制造芯片设计制造过程中，设备、材料、工具协同发力。
在芯片设计端，需要EDA和IP进行芯片电路逻辑、热学、力学等多层面的仿真验证和物理实现设计；在芯片制造端，最核心的工艺包括光刻、刻蚀以及镀膜。
除此以外，量测、涂胶显影、清洗、离子注入以及热处理等工艺也都必不可少；在芯片封测端，划片、打孔、减薄、填充、键合、塑封等流程对芯片的正常使用与保护起到重要支撑。
对于每一个步骤，都需要专门的设备与材料进行各种不同的精细操作，以此实现芯片特定的物理功能。
芯片制造流程：
资料来源：东北证券
在产业链晶圆制造环节中，目前全球IC代工制造领头企业为中国台湾的台积电，收入占全球前十大IC制造规模收入比例超过50%。中国大陆企业在前十位的分别有中芯国际和华虹半导体，收入排名第三的是华润微电子。盈利能力方面，龙头企业台积电的综合毛利率在45%以上，净利润率在30%以上。
半导体封测封装测试位于半导体产业链的中下游，封装是对制造完成的晶圆进行划片、贴片、键合、电镀等一系列工艺，以保护晶圆上的芯片免受物理、化学等环境因素造成的损伤，增强芯片的散热性能，以及将芯片的I/O端口引出的半导体产业环节。
而测试主要是对芯片、电路等半导体产品的功能和性能进行验证的步骤，其目的在于将有结构缺陷以及功能、性能不符合要求的半导体产品筛选出来，以确保交付产品的正常应用。
国产封测发展迅猛，龙头已进入国际第一梯队。
相对其他产业链环节，大陆半导体行业在封测领域具有较强的市场竞争力，包括长电科技（12%）、通富微电（5%）、华天科技（4%）等公司均能排入市场占有率的前十名。
封测行业对半导体设计、制造领域来说，技术门槛、对人才的要求包括国际限制相对较低，因此国内企业也是最早以封测环节为切入点进入半导体产业，发展至今，已取得了非常亮眼的成绩。作为国内半导体产业链中最成熟领域，龙头厂商封测技术可以比肩国际顶尖水平。
来源：乐晴智库
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