半導體自主可控行業報告：半導體自主可控加速整線突破大勢所趨-221116（163頁）.pdf

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1、請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 Table_MainInfo Table_Title0 2022.11.16 半導體自主可控加速，整線突破大勢所趨半導體自主可控加速，整線突破大勢所趨 半導體自主可控行業報告半導體自主可控行業報告 王聰王聰(分析師分析師)舒迪舒迪(分析師分析師)郭航郭航(研究助理研究助理)021-38676820 021-38676666 021-38038432 證書編號 S0880517010002 S0880521070002 S0880121080011 本報告導讀：本報告導讀：外壓升級，半導體自主可控勢在必行。本土半導體企業在產業鏈各

2、個外壓升級，半導體自主可控勢在必行。本土半導體企業在產業鏈各個環節均有布局和環節均有布局和進展，雖與海外龍頭仍存在差距，但已具備產業基礎，后續整線突破為產業發展重點。進展，雖與海外龍頭仍存在差距，但已具備產業基礎，后續整線突破為產業發展重點。摘要：摘要：Table_Summary0 維持行業“增持”評級。維持行業“增持”評級。外壓全面升級，半導體自主可控勢在必行，舉國體制將為其提供長久助力?？萍寄Σ链蟊尘跋?，無論是代工、設備、材料、設計、零部件等環節都急需補足短板，從而實現整體產業化升級，相關企業將深度受益，維持行業“增持”評級。推薦北方華創（002371.SZ）、中微公司（688012.SH

3、）、長川科技（300604.SZ）、芯源微（688037.SH）、廣立微（301095.SZ）、拓荊科技（688072.SH）、富 創 精 密（688409.SH）、新 萊 應 材（300260.SZ）、江豐電子（300666.SZ）、正帆科技（688596.SH）、天岳先進（688234.SH）、中瓷電子（003031.SZ）、海光信息（688041.SH）、安路科技（688107.SH）、龍芯中科（688407.SH）、北京君正（300223.SZ）、東芯股份（688110.SH）等。半導體自主可控的緊迫性、必要性和持久性強，舉國體制將成為長久半導體自主可控的緊迫性、必要性和持久性強，舉國

4、體制將成為長久抓手。緊迫性：抓手。緊迫性：外壓升級，對中國本土的存儲、先進制程、超算產業等帶來經營的持續性沖擊；必要性：必要性：芯片產業若無法實現一定程度上的自主可控，將難以擺脫數字信息化發展中的底層技術安全問題；持久性：持久性：技術壁壘高，目前與海外技術差距仍很大，所需追趕時間長。本土本土 Fab、設備、材料、設計等環節突破發展可圈可點，國產替代進、設備、材料、設計等環節突破發展可圈可點，國產替代進入新階段，但任重道遠。入新階段，但任重道遠。Fab：SMIC、YMTC、CXMT 等產線具備一定國際競爭力，打通先進工藝產線，部分產品進入國際供應鏈；設備：設備：除光刻機等外，包括薄膜沉積、刻蝕在

5、內的大部分環節國內設備均逐步實現突破；材料：材料：除光刻膠等外，部分材料實現自主可控，隨產能規模和客戶覆蓋度的提升，業績進入收獲期；設計：設計：CPU、GPU、FPGA 等大芯片在中低端領域切入信創等市場，但在高端領域受代工、生態等環節限制，發展滯緩?？萍佳a短板，重視安全發展，整線突破為產業發展重點?？萍佳a短板，重視安全發展，整線突破為產業發展重點。近幾年行業Capex 上行，本土廠商營收利潤大幅增加，但深層次的短板仍有欠缺（如光刻機、CPU 等領域）。美國 BIS 制裁將整體產業鏈的自主可控提升到重要高度，中國半導體頭部企業攻堅“卡脖子”技術勢在必行。在自主安全大背景下，空白環節的“0 到

6、1 突破”將成為產業發展重點。風險提示。風險提示。外部摩擦帶來的不確定性；本土設備和材料企業技術突破不及預期；本土晶圓制造產線建設不及預期。Table_Invest 評級：評級：增持增持 上次評級：增持 Table_subIndustry 細分行業評級 半導體 增持 重點覆蓋公司列表 Table_Company 代碼代碼 公司名稱公司名稱 評級評級 300223 北京君正 增持 301095 廣立微 增持 688037 芯源微 增持 688041 海光信息 增持 688047 龍芯中科 增持 688072 拓荊科技-U 增持 688107 安路科技-U 增持 688110 東芯股份 增持 68

7、8409 富創精密 增持 003031 中瓷電子 增持 688234 天岳先進 增持 相關報告 行業更新行業更新 股票研究股票研究 證券研究報告證券研究報告 電子元器件電子元器件 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 目目 錄錄 1.半導體制裁重重加碼，國產替代全面提速.5 1.1.EAR 條例趨嚴，半導體制裁全面升級.5 1.2.舉國體制加速自主可控，國產替代進入新階段.7 1.2.1.自主可控的良好土壤，大陸成晶圓擴產中心.7 1.2.2.產能擴張推動重復性訂單，去 A 化產線仍任重道遠.8 1.2.3.舉國體制發展半導體，全面擁抱自主可控.11 2.設備：

8、攻堅核心技術領域，加深空白環節覆蓋度.14 2.1.國產替代加速，國際差距逐步縮小.14 2.2.細分設備：.20 2.2.1.光刻：壁壘最高，ASML 一家獨大.20 2.2.2.刻蝕：中微、北方領銜，進入 5nm 先進制程.21 2.2.3.離子注入：產線驗證順利，進入規模放量.23 2.2.4.薄膜沉積：逐步突破細分設備，劍指最難 ALD 環節.25 2.2.5.清洗：國產化率約 31%，發展速度最快.28 2.2.6.CMP：發展加速，華海清科引領國產化.30 3.材料：高端領域國產化加快，業績進入收獲期.32 3.1.下游種類眾多，細分高度壟斷.32 3.2.細分材料：.34 3.2

9、.1.硅片：規模穩增 12 寸成主流，產能擴張加速國產化.34 3.2.1.1.市場規模近千億，12 寸成大勢所趨.35 3.2.1.2.三大驅動助力成長，國內廠商打破壟斷.36 3.2.2.光刻膠：K 膠進入放量，A 膠加速驗證.38 3.2.2.1.下游市場分散，市場格局壟斷明顯.38 3.2.2.2.光刻膠從 0-1 突破，國產化進入爆發拐點.40 3.2.3.CMP：鼎龍與安集合力，打破 CMP 材料壟斷.42 3.2.3.1.深度受益下游擴產與工藝升級，國內市場增速預計高于全球 42 3.2.3.2.國外廠商高度壟斷，安集鼎龍率先突破.43 3.2.4.靶材：江豐領銜國產替代，突破先

10、進技術節點.45 3.2.4.1.功能薄膜制備核心，市場規模持續上行.45 3.2.4.2.高壁壘鑄就高壟斷，國產替代逐步提升.46 3.2.5.電子特氣：產能擴張+客戶突破，國產替代勢在必行.48 3.2.5.1.下游應用廣泛，規模迅速增長.48 4.設計.51 4.1.GPU：高性能計算和人工智能的核心.51 4.1.1.基礎介紹：大算力時代的核心.51 4.1.2.數據計算需求爆發，GPU 市場規?？焖俪砷L.53 4.1.2.1.數據中心成為新動能，人工智能多場景應用.54 4.1.2.2.游戲產業：存量時代質量競爭，GPU 助力游戲產業發展 56 4.1.3.寡頭壟斷格局，GPU 巨頭

11、享有生態護城河.58 4.1.4.國產 GPU 星火燎原，搭乘中國數據產業發展快車.59 4.2.CPU：計算機運算控制的核心.61 4.2.1.計算機的運算控制核心.61 4.2.2.打破生態壁壘是實現突圍的關鍵.65 4.2.3.千億美元市場，Intel&AMD 占據絕對壟斷地位.67 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 4.2.4.CPU 國產化浪潮加速，國內廠商有望持續推動技術更迭 71 4.2.4.1.CPU 國內需求將顯著增長.71 4.2.4.2.國產 CPU 性能和生態上潛在增長空間大.71 4.3.FPGA：可根據需求任意配置的“空白”芯片.

12、73 4.3.1.簡介：現場可編程的邏輯芯片.73 4.3.2.特點：靈活性、實時性、高效能、軟硬兼具.76 4.3.2.1.靈活性高，適合小批量、高價值的專業應用.76 4.3.2.2.開發周期短，導入市場快.77 4.3.2.3.指令和內存的結構特點決定并行計算效率更高.77 4.3.2.4.需要軟硬兼備的研發能力.79 4.3.3.發展趨勢：產品高度集成化，工藝追求先進制程.81 4.3.3.1.產品高度集成化為 SoPC.81 4.3.3.2.先進制程、先進封裝提升 FPGA 綜合性能.82 4.3.4.市場增勢顯著，行業呈現雙寡頭格局.82 4.3.4.1.60 億美元市場規模，國內

13、增速領先全球.82 4.3.4.2.通信應用占據主要市場，汽車電子或是未來最大增量 84 4.3.4.3.網絡通信：高速 DSP/CPU+FPGA 將是發展趨勢.85 4.3.4.4.汽車電子：FPGA 有望充分受益于汽車智能化.86 4.3.4.5.工業市場：工業智能化加速 FPGA 市場規模擴張.87 4.3.5.競爭格局：雙寡頭壟斷，國內廠商有望破局.88 4.3.6.國產替代：技術實力突破疊加客戶替代意愿提升.89 4.3.6.1.國產技術部分不輸海外龍頭，具備替代基礎.89 4.3.6.2.FPGA 重要性凸顯，客戶國產替代意愿增強.90 4.4.存儲：產品分類多，國內快速追趕.91

14、 4.4.1.DRAM：市場最大的存儲芯片.93 4.4.1.1.高速讀寫的易失性存儲器，技術迭代不斷進行.93 4.4.1.2.千億市場規模，三巨頭壟斷主流市場.95 4.4.2.NAND Flash：第二大存儲芯片市場，大容量需求激增.98 4.4.2.1.大容量數據存儲，3D NAND 成為主流.98 4.4.2.2.手機、PC、服務器為三大應用場景，汽車智能化帶來新增長 99 4.4.2.3.競爭格局高度集中.102 4.4.3.NOR Flash：技術升級持續進行.102 4.4.3.1.中小容量代碼型閃存，技術升級持續進行.102 4.4.3.2.市場價值不斷凸顯，國產廠商擠進前三

15、.104 4.4.4.EEPROM：特定需求優勢顯著.107 4.4.4.1.小容量、反復擦寫的非易失性存儲芯片.107 4.4.4.2.全球 8 億美元市場，消費電子和汽車是主要增量來源 108 4.4.4.3.競爭格局：市場集中度較高，國產消費類較為成熟.111 4.4.5.細分領域逐個突破，國產替代已見曙光.111 4.4.5.1.DRAM 與 NAND Flash：瞄準利基市場不斷突圍.111 4.4.5.2.NOR Flash：在消費電子領域國產廠商實力強勁.113 4.4.5.3.EEPROM：專注消費類，拓展車規級.115 5.零部件：從 0 到 1 實現突破，保障供應鏈安全和穩

16、定.116 5.1.市場規模超 500 億元，細分種類眾多.116 5.2.細分賽道高度壟斷，擴張路徑各有不同.120 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 5.3.國產化空間巨大，未來業績高速增長.123 6.碳化硅：快充新機遇，有望彎道超車.126 6.1.下游需求高景氣，襯底行業高壁壘.126 6.1.1.性能優勢突出，襯底占據主要價值.126 6.1.2.新能源車拉動需求，碳化硅市場有望爆發.129 6.2.海外企業占據先發優勢，國內廠商著力打破壟斷.131 6.2.1.海外巨頭多采用 IDM 模式，整體產業鏈成熟.131 6.2.2.襯底：Wolfsp

17、eed 占據龍頭，國產廠商加速布局.132 6.2.3.外延、器件：進度落后海外，國內推進上車進程.134 7.投資建議與推薦標的.137 7.1.設備和零部件.137 7.2.材料和碳化硅.138 7.3.EDA/CPU/FPGA.139 7.4.存儲器.140 8.風險提示.140 8.1.外部摩擦帶來的不確定性.140 8.2.本土設備和材料企業技術突破不及預期.140 8.3.本土晶圓制造產線建設不及預期.140 表：表：本報告覆蓋公司估值表本報告覆蓋公司估值表 Table_ComData 公司名稱公司名稱 代碼代碼 收盤價收盤價 盈利預測（盈利預測（EPS）PE 評級評級 目標價目標

18、價 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E 北京君正 300223 2022.11.06 73.53 1.92 2.10 2.64 38.23 34.96 27.86 增持 92.35 廣立微 301095 2022.11.06 121.73 0.32 0.41 0.87 381.91 293.33 139.92 增持 141.58 芯源微 688037 2022.11.06 251.48 0.84 1.87 2.52 301.12 134.63 99.96 增持 314 海光信息 688041 2022.11.06 44.34 0.14 0.38 0.60 3

19、15.07 115.93 73.41 增持 57.98 龍芯中科 688047 2022.11.06 88.1 0.59 0.33 0.51 149.19 263.64 173.18 增持 108.17 拓荊科技-U 688072 2022.11.06 275.46 0.54 2.23 3.49 508.71 123.55 79.00 增持 393.4 安路科技-U 688107 2022.11.06 71.55-0.08 0.15 0.19-927.97 485.21 376.67 增持 92.23 東芯股份 688110 2022.11.06 32.42 0.59 0.80 1.05 54

20、.77 40.27 30.90 增持 36.81 富創精密 688409 2022.11.06 140.7 0.61 1.04 1.81 232.54 134.93 77.61 增持 209 中瓷電子 003031 2022.11.06 106.95 0.58 0.83 1.15 183.79 129.25 92.78 增持 128.9 天岳先進 688234 2022.11.06 122.28 0.21-0.36 0.21 584.15-339.00 577.42 增持 137.4 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 1.半導體制裁重重加碼，國產替代全面提速

21、半導體制裁重重加碼，國產替代全面提速 1.1.EAR 條例條例趨嚴，半導體制裁全面升級趨嚴，半導體制裁全面升級 對華“科技制裁”在不斷升級趨嚴，半導體產業從全球化高度分工狀態對華“科技制裁”在不斷升級趨嚴，半導體產業從全球化高度分工狀態走向“脫鉤”。走向“脫鉤”。從 2018 年至今，美國從一開始的對電子器件征收高額關稅，到打擊華為、中興、中芯，再到封鎖超算芯片、EDA 軟件、半導體制造設備等，甚至對相關美國人也進行了明確限制。中國半導體發展陷中國半導體發展陷入困局，加速國入困局，加速國產替代勢在必行。產替代勢在必行。美 國美 國 出 臺 最 新 出 口 管 制條 例 （出 臺 最 新 出 口

22、 管 制條 例 （EAR：Export Administration Regulations），半導體制裁全面升級，涉及超算芯片、先進制程類半導體），半導體制裁全面升級，涉及超算芯片、先進制程類半導體制造以及相關美國人等。制造以及相關美國人等。2022 年 10 月 7 日，美國 BIS 公布中國出口管制新規，面向先進芯片與芯片制造設備領域，主要涉及以下幾個方面：1）對超算芯片進行限制；2）對半導體制造進行限制，包括 16/14nm 以下的 Fin FET/GAA FET 的邏輯芯片，半間距為 18nm 以下的 DRAM，128 層及以上的 NAND 閃存及相關領域美國人的限制；3）UVL（未

23、經核實清單）管制措施的更新，需要解決最終用途檢查問題，否則移入實體名單 EAR；4）28 家實體清單的更新。圖圖 1：美對華的半導體上下游環節幾乎封鎖美對華的半導體上下游環節幾乎封鎖 數據來源：盛美上海，政府官網，國泰君安證券研究 半導體產業支撐性行業半導體產業支撐性行業半導體材料半導體設備硅片擴散設備光刻膠光刻設備光掩膜刻蝕設備電子特種氣體清洗設備拋光材料離子注入設備濕電子化學品薄膜沉積設備濺射靶材機械拋光設備封裝材料檢測設備半導體產業鏈芯片設計按產品分類晶圓制造前道：氧化擴散、光刻、刻蝕、清洗、離子注入、薄膜沉積、機械拋光、金屬化封裝測試：后道：先進封裝集成電路存儲器 邏輯芯片微處理器 模

24、擬芯片分立器件IGBT MOSFET二極管 晶閘管傳感器MEMS 圖像傳感器光電子半導體產品終端應用半導體產品終端應用5G通信計算機云計算大數據汽車電子物聯網工業電子軍事太空虛擬現實人工智能LED智能穿戴EAR新規限制一下閾值的半導體設備對華出口：1.16/14nm以下制程的FinFET或GAAFET邏輯芯片；2.18nm及以下的DRAM芯片；3.128層及以下的NAND閃存芯片；要求ASML對華禁售DUV&EUV光刻機；EAR限制250nm以下光科機EAR特別新增3B090編碼，限制鎢、鈷金屬沉積設備對華斷供GAAFET技術相關的EDA/ECAD工具禁止英偉達、AMD對華銷售高性能GPU；新

25、規將先進/高性能計算芯片納入CCL清單獲得“芯片法案”補貼的企業10年內不得在中國新建先進制程晶圓廠；將長江存儲等31家中國實體納入UVL清單將中興、華為納入“實體清單”，限制華為5G芯片的獲得，多手段打擊中國集成電路產業鏈以遏制中國科技的快速發展新規將受許可證要求限制的范圍擴大到實體清單中的28家實體，高性能計算芯片設計公司；定點打擊我國AI、高算、大數據。美國政府提議與韓國、日本和臺灣地區組建“芯片四方聯盟”，目的是成立以美國為首的官方全球芯片“生產者聯盟”，實現先進工藝芯片全鏈條的整合，將中國排除在外。英特爾中國工廠擴產計劃被拜登政府以“危及國家安全”的理由拒絕Lam Research和

26、KLA收到商務部通知，禁止出口14nm以下制程制造設備到中國大陸限制華為使用美國技術和軟件在國外設計和制造半導體的能力，將美國的技術含量門檻從25%調降至1%。中芯國際進口美國技術受到限制。申威、飛騰等七家超級計算機實體被列入實體清單 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 表表 1:美國對中國的半導體制裁重重加碼美國對中國的半導體制裁重重加碼 時間時間 法案法案/限制限制 具體具體內容內容 2019 年年 5 月月 禁令名單 華為及 70 家關聯企業、6 所科技類高校被列入禁令名單。海思和 EDA 三巨頭的合作相繼終止。2019 年年 6 月月 實體清單 華為被

27、立為美國和其聯邦的國家安全威脅。新增四家中國公司和一家中國研究所被列入實體清單。2019 年年 8 月月 禁止購買華為的設備和服務 白宮宣布禁止美國政府部門購買華為的設備和服務；美國前總統特朗普再次表示不與華為做生意 2019 年年 10 月月 實體清單 28 家中國實體納入出口管制實體清單。2020 年年 5 月月 限制華為使用美國技術和軟件 限制華為使用美國技術和軟件在國外設計和制造其半導體的能力，將美國的技術含量門檻從 25%調降至 1%。2020 年年 8 月月 華為限制進一步升級 華為限制進一步升級，華為無法購買第三方芯片。2020 年年 9 月月 中芯國際進口美國技術受到美方限制。

28、中芯國際進口美國技術受到美方限制。2021 年年 4 月月 8 日日 實體清單 美國將申威、飛騰等七家超算實體列入實體清單，限制應用美國技術。2021 年年 11 月月 英特爾擴產計劃被拒 英特爾中國工廠擴產計劃被拜登政府以“危及國家安全”的理由拒絕。2022 年年 2 月月 4 日日 美國競爭法案 該法案將對美國半導體研究和制造提供 520 億美元的撥款和補貼，用以解決汽車和電腦零部件問題，同時提供 450億美元強化科技產品供應鏈。旨在強化美國半導體業與中國競爭。2022 年年 2 月月 8 日日 歐洲芯片法案 要求歐盟在 2030 年之前，投入 430 億歐元資金，支持芯片設計與制造，強化

29、歐洲在技術方面的領導力。2022 年年 3 月月 半導體產業聯盟 Chip 4 美國政府提議與韓國、日本和中國臺灣地區組建“芯片四方聯盟”（Chip4），目的是成立以美國為首的官方全球芯片“生產者聯盟”，實現先進工藝芯片全鏈條的整合，將中國排除在外。2022 年年 5 月月 23 日日 印太經濟框架（IPEF）主要目的是在制造業、芯片、數字經濟、基礎設施建設、供應鏈等方面全面圍堵中國。2022 年年 7 月月 郵件通知 美國兩家設備芯片公司 Lam Research 和 KLA 收到美國商務部通知，禁止出口 14nm 以下制程制造設備到中國大陸。2022 年年 7 月月 6 日日 美國再施壓荷

30、蘭禁止對華出口光刻機技術 美國正在向荷蘭政府施壓，要求該國的半導體制造商阿斯麥公司（ASML）禁止對華出口生產全球大量芯片所需的的主流技術。2022 年年 8 月月 12 日日 美國 BIS通過發布臨時規則對用于 GAAFET 集成電路開發的 EDA 軟件進行進出口管制 2022 年年 8 月月 9 日日 2022 年芯片和科學法案 法案禁止獲得美國補貼的公司在中國大幅增產先進制程芯片，限期 10 年，違反禁令者或需全額退還補貼款項；法案同時禁止聯邦激勵基金接受者在“對美國構成國家安全威脅的特定國家”擴大半導體產能。目的是遏制中國芯片產業的發展 2022 年年 8 月月 31 日日 美國政府禁

31、止芯片公司英偉達出口高階AI 芯片至中國 美國芯片廠商 AMD、英偉達證實相繼收到總部通知，對中國區客戶斷供高端 GPU 芯片。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 2022 年年 10 月月 7 日日 美國 BIS公布中國出口管制新規，面向先進芯片與芯片制造設備領域 1.更全面的與先進計算和半導體制造相關的限制措施；2.對原先擁有的設施許可證進行“推定拒絕”，包括 16/14nm 以下的 FinFET/GAAFET 的邏輯芯片；半間距為 18nm 以下的DRAM，128 層及以上的 NAND 閃存；3.美國人的限制；4.UVL（未經核實清單）管制措施的更新，需

32、要解決最終用途檢查問題，否則移入實體名單 EAR。5.28 家實體清單 數據來源：美國政府官網，國泰君安證券研究 1.2.舉國體制加速自主可控舉國體制加速自主可控，國產替代國產替代進入新階段進入新階段 1.2.1.自主可控的良好土壤，大陸成晶圓擴產中心自主可控的良好土壤，大陸成晶圓擴產中心 全球景氣度下行，半導體資本支出不斷下修。全球景氣度下行，半導體資本支出不斷下修。臺積電在 22Q3 法說會中將 22 全年的資本支出從 400-440 億美元下降至 360 億美元。據集微網消息，海力士在 9 月底已向設備商修正 2023 年訂單，削減設備投資計劃，下修幅度預計 7-8 成；美光也宣布將減少

33、 2023 年的資本支出 30%至 80億美元。半導體產業轉移大背景下，半導體產業轉移大背景下，即使景氣度下行，即使景氣度下行，中國大陸中國大陸依舊逆勢擴產，依舊逆勢擴產，逐步逐步成為全球晶圓擴產中心成為全球晶圓擴產中心。根據 SEMI 的數據，21 年底中國大陸的全球晶圓產能占比僅為 16%。21-22 年全球新增晶圓廠預計 29 座，而中國大陸新增 9 座，數量占比達到 30%以上。根據集微網的數據，21 年底中國大陸 12 寸晶圓產能提升空間為 46.8 萬片/月，22 年 12 寸晶圓產能提升空間為 52.3 萬片/月，新增產能空間持續增加。另外，22 年后中國大陸預計每年新增約 5

34、座晶圓廠，未來 5 年預計將新增 25 座晶圓廠投入設國產，涵蓋邏輯、DRAM、MEMS 等產線，預計 26 年底 12 寸晶圓廠總月產能將超過 276.3 萬片。圖圖 2：12 英寸新增產能空間持續增加英寸新增產能空間持續增加 圖圖 3：22 年后中國大陸預計每年新增約年后中國大陸預計每年新增約 5 座座晶圓廠晶圓廠 數據來源：集微網，國泰君安證券研究 數據來源：集微網，國泰君安證券研究 國內四大國內四大主要內資主要內資晶圓廠晶圓廠持續擴充，晶圓產能將從持續擴充，晶圓產能將從 45 萬片增加到萬片增加到 72 萬萬片每月，規劃總產能片每月，規劃總產能 152 萬片。萬片。就中芯國際而言，在上

35、海、北京、深圳、天津各有一座 12 寸晶圓廠在建，正快速提升國內的成熟制程產能，相關投資合計達 263.5 億美元，規劃產能合計達 34 萬片/月。0204060801001201401601802021202212英寸月產能(萬片)產能提升空間(萬片)14613655450102030405060201720182019202020212022E2023E2024E2025E2026E原12英寸廠投產數(座)當年新增投產數(座)請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 四大內資晶圓廠的工藝水平迅速提升，為國內先進設備和材料的突破提四大內資晶圓廠的工藝水平迅速提升，

36、為國內先進設備和材料的突破提供了良好的土壤。供了良好的土壤。以長存為例，其已經突破 232 層 3D NAND，一期產線主要為 64L 和 128L，預計擴產的二期產線產品將主要為 128L 以上。長鑫預計二期產線也將向 17nm 邁進。國內內資晶圓廠已經躍過風險試產階段，戰略目標從“爬良率出產品”國內內資晶圓廠已經躍過風險試產階段，戰略目標從“爬良率出產品”向“供應鏈安全”傾斜。他們的逆勢擴產，培養了自主可控的良好土壤，向“供應鏈安全”傾斜。他們的逆勢擴產，培養了自主可控的良好土壤，在一定程度上抵消了大環境的低迷，有效帶動了國內半導體設備廠商的在一定程度上抵消了大環境的低迷，有效帶動了國內半

37、導體設備廠商的技術突破和業績高增，國產替代加速發展。技術突破和業績高增，國產替代加速發展。表表 2:2022 年四大主要內資晶圓產能年四大主要內資晶圓產能預計達到預計達到 72 萬片萬片，增速達到增速達到 60%公司公司 主要產品或制程主要產品或制程 進展與規劃進展與規劃 月產能月產能 2021 年年 2022E 規劃總規劃總產能產能 長江存儲長江存儲 1 期期 3D NAND 10W 片產能基本滿產，后續可能擴產 10 11 10 長江存儲長江存儲 2 期期 3D NAND 廠房建設中，2022 年總計下單約 4w 片設備訂單，仍以 64L 和 128L 為主 0 0 20 合肥合肥長鑫長鑫

38、 1 期期 19nm DRAM 當前實際產能約 7 萬片，均為 19nm 節點，未來預計規劃以 17nm 為主 6 7 12.5 合肥合肥長鑫長鑫 2 期期 17nm DRAM 建設中 0 0 12.5 中芯上海中芯上海 8 寸 0.35m-90nm 擴產 11.5 13.5 13.5 中芯南方中芯南方 12 寸 14nm FinFET 分兩期，均為 14nm 1.5 2 7 中芯國際中芯國際/北京北京 12 寸 0.18m-55nm 一期擴產中 5.2 6 6 中芯北方中芯北方/北京北京 12 寸 65-28nm 二期項目 6.2 10 10 中芯天津中芯天津 8 寸 0.35m-90nm

39、基本滿產 9.5 18 18 中芯深圳中芯深圳 8 寸 0.35m-0.15m 基本滿產 4.4 7 7 中芯京城（新）中芯京城（新）12 寸 65-28nm 21H1 廠房建設，22H1 招標 3-4 萬片的設備，22 年底釋放產能。開支總計 76 億美元 10 中芯深圳（新）中芯深圳（新）12 寸 65-28nm 22Q2 開始設備招標，開支總計 24 億美元 4 中芯東方（新）中芯東方（新）12 寸 0.18m-55nm 目前談訂單，開始招標，預計 23 年初結構封頂，開支總計 89 億美元 10 中芯天津（新）中芯天津（新）12 寸 0.18m-28nm 開支總計 75 億美元 10

40、中芯紹興（中芯紹興（8 英英寸）寸）特色工藝（MEMS、IGBT、MOSFET、RF等產品線）19 年 8 月設備搬入，19 年 12 月開始量產；20Q1 產能 1.2w 片，到 Q4 達到 4w 片；紹興 12寸廠規劃中 4 4.25 10 中芯寧波中芯寧波 8 寸特種工藝 產能爬坡 1 1.5 3.25 華虹華虹（一、二、（一、二、三）三）8 寸特種工藝-17.5 18 18 華虹無錫華虹無錫（七（七廠）廠）12 寸特色工藝 2019 年 9 月一期投片，預計 2022 年達到 8w 片 6.5 8 9.45 合計合計（折合（折合 12 寸）寸）45 72 152 數據來源：公司官網，產

41、業鏈調研，國泰君安證券研究 1.2.2.產能擴張推動重復性訂單，去產能擴張推動重復性訂單，去 A 化產線仍任重道遠化產線仍任重道遠 半導體設備和材料是晶圓制造的重要支撐領域，也是美國主要打壓環節，半導體設備和材料是晶圓制造的重要支撐領域，也是美國主要打壓環節，與國際巨頭相比，仍有較大差距，任重道遠。與國際巨頭相比，仍有較大差距，任重道遠。在設備領域，薄膜沉積設 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 備、光刻設備、前道檢測設備、涂膠顯影設備、離子注入設備、后道測試設備等國產化率均不足 10%，甚至光刻和涂膠顯影等領域國產化率僅有 1%左右。在材料領域，硅片、CMP

42、 材料等領域國內公司開始冒頭，但在光刻膠、光掩模板、靶材等環節仍然差距較大，尤其是光刻膠領域，國內公司無人實現 A 膠量產。圖圖 4：中國半導體設備和國外仍有差距中國半導體設備和國外仍有差距 數據來源：SEMI，Yole，拓荊科技招股說明書，芯源微招股說明書，公司公告，國泰君安證券研究 2021年市場規模市場競爭格局國內主要公司國產化率薄膜沉積設備190億美元北方華創、拓荊科技、中微公司4.6%光刻設備181億美元上海微電子1.2%刻蝕設備194億美元北方華創、中微公司、屹唐股份22%85%15%AMAT30%21%19%30%AMATLamTEL其他31%29%40%TELPVDCVDALD

43、47%26%17%10%LamTELAMAT其他75%13%6%6%ASMLNikonCanon其他前道測量/檢測2021年市場規模市場競爭格局國內主要公司國產化率100億美元上海精測、中科飛測2%清洗設備涂膠顯影設備42億美元盛美上海、芯源微、北方華創、至純科技31%CMP設備34億美元24億美元華海清科、爍科精微電子芯源微18%1.1%熱處理設備2021年市場規模市場競爭格局國內主要公司國產化率20億美元屹唐股份、北方華創20%離子注入設備去膠設備22億美元凱世通、中科信1.4%測試設備7億美元90億美元華峰測控、長川科技屹唐股份、芯源微、中電科4510%74%請務必閱讀正文之后的免責條款

44、部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 5：中國：中國半導體材料和國外仍有差距半導體材料和國外仍有差距 數據來源：集微網，公司官網，國泰君安證券研究 國產替代號角下，本土大廠已經躍過風險試產階段，戰略目標從“爬良國產替代號角下，本土大廠已經躍過風險試產階段，戰略目標從“爬良率出產品”向“供應鏈安全”傾斜。半導體設備和材料公司加速發展，率出產品”向“供應鏈安全”傾斜。半導體設備和材料公司加速發展，國產化率已經實現大幅提升，進入快速發展階段。國產化率已經實現大幅提升，進入快速發展階段。就設備而言，中芯國際、長江存儲、長鑫存儲在內的 6 大產線的總體國產化率從 18 年的平均 10%上升到

45、21 年的 30%左右。根據中國電子專用設備工業協會的數據，21 年國產半導體設備國產化率達到 20.24%，相較于 18 年增加了約6 個 pcts。圖圖 6：中國六大內資產線總體國產化率快速上升：中國六大內資產線總體國產化率快速上升 圖圖 7：中國半導體設備國產化率逐年上升：中國半導體設備國產化率逐年上升 數據來源：中國國際招標網，國泰君安證券研究 數據來源：中國電子專用設備工業協會，國泰君安證券研究 國內半導體設備公司的平均業績增速、存貨和合同負債增速整體均維持國內半導體設備公司的平均業績增速、存貨和合同負債增速整體均維持高增。高增。根據 18 年到 21 年的數據，國內設備公司的 18

46、-21 年 CAGR 平均增速維持 68%左右，存貨和合同負債 18-21 年 CAGR 平均增速維持 70%以上。根據各家公司在手訂單和合同負債來看，未來 1-2 年內，各家設0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%20172018201920202021長江存儲華虹無錫積塔中芯紹興華力微株洲中車10%12%14%16%18%20%22%0501001502002503003504004502015201620172018201920202021國產半導體設備銷售額（左軸：億元）國產化率（右軸：%）請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 備公司

47、的業績高增有望持續維持。表表 3:國內設備公司的平均業績增速維持國內設備公司的平均業績增速維持 68%左右，存貨和合同負債增速維持左右，存貨和合同負債增速維持 70%以上以上 22H1營收營收（億（億元）元）18-21CAGR 22H1 歸母歸母凈利潤凈利潤（億元）（億元）18-21CAGR 22H1 存存貨貨（億元）（億元）18-21CAGR 2022H1 合合同負債同負債（億元）（億元）18-21CAGR 北方華創北方華創 54.44 42.82%7.547 53.38%107.10 54.05%56.78 51.40%中微公司中微公司 19.72 23.78%4.678 116.23%2

48、4.87 39.19%15.94 93.54%華海清科華海清科 7.17 120.19%1.857 18 年虧損 1.03億，21 年盈利0.68 億 19.54 137.41%10.03 234.43%拓荊科技拓荊科技 5.23 181.73%1.081 18 年虧損 0.36億，21 年盈利1.98 億 15.63 81.95%10.87 303.72%芯源微芯源微 5.04 58.04%0.694 14.06%11.66 119.15%6.28 182.87%長川科技長川科技 11.88 91.25%2.451 71.63%13.01 72.48%0.09 31.04%華峰測控華峰測控

49、5.41 58.95%2.705 56.57%2.07 72.46%1.01 85.43%盛美上海盛美上海 10.96 43.35%2.366 23.37%19.37 108.93%3.98 177.71%至純科技至純科技 11.20 45.68%0.814 97.45%14.00 37.20%4.47 89.76%光力科技光力科技 2.69 27.87%0.640 21.41%2.36 45.76%0.27 54.94%富創精密富創精密 5.98 55.34%1.690 158.80%3.98 74.46%0.33 半年增長73.68%平均增速平均增速 68.09%68.10%76.64%1

50、30.48%數據來源：公司官網，國泰君安證券研究 1.2.3.舉國體制發展半導體，全面擁抱自主可控舉國體制發展半導體，全面擁抱自主可控 大陸晶圓廠逆勢擴產，國產設備和材料快速發展，逐步打破美國壟斷，大陸晶圓廠逆勢擴產，國產設備和材料快速發展，逐步打破美國壟斷，但必須承認，中國半導體先進制程甚至成熟制程產業但必須承認，中國半導體先進制程甚至成熟制程產業（包括邏輯芯片、（包括邏輯芯片、存儲芯片行業）仍無法擺脫美系半導體設備獨立商業經營。存儲芯片行業）仍無法擺脫美系半導體設備獨立商業經營。以長江存儲為例，從 10 月 7 日法文公開后一周內，面臨了美國半導體設備商 LAM/AMA T/KLA 的現場

51、工程師撤離、已經訂購完成的美系半導體設備無法交付、包括 CEO 在內的全部美籍員工離職、原本計劃的三期擴產項目暫停擱置、已經導入的優質美國客戶 Apple 也可能面臨退貨等一系列嚴重經營性問題。美國國家級制裁重壓之下，是中國半導體存亡危急時刻，需國家和產業美國國家級制裁重壓之下，是中國半導體存亡危急時刻，需國家和產業共同發力，以舉國體制凝聚力量，做好論持久戰的充足準備。共同發力，以舉國體制凝聚力量，做好論持久戰的充足準備。1）國家層面：）國家層面：以一系列政府補貼、國家大基金等措施助力半導體產業發展，通過舉國體制攻堅光刻機等核心關鍵技術，并爭取談判方式尋求政策、企業層面的相關利益，為中國半導體

52、的健康快速成長留足時間和空間。2）企業層面：）企業層面：爭取相關許可證，在 16/14nm 成熟制程以上、18nm 以上DRAM、128層以下的3D NAND等相關未制裁的領域做好自主可控；爭取和非 A 設備廠家合作，并通過國家層面的努力進一步爭取 KLA 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 等關鍵設備的合作，讓現有先進產線能夠正常工作；與國家合作，攻堅自主可控。包括相關 Chiplet 技術、先進制程技術等?！胺艞壔孟?、面對現實”，“放棄幻想、面對現實”，我們認為我們認為此次法令全面限制精準打擊中國高端此次法令全面限制精準打擊中國高端半導體產業，放棄對制裁可

53、能放松的幻想，放棄中國半導體產業立馬就半導體產業，放棄對制裁可能放松的幻想，放棄中國半導體產業立馬就能超日趕美的幻想，面對中國半導體短期經營性受嚴重打擊的現實，面能超日趕美的幻想，面對中國半導體短期經營性受嚴重打擊的現實，面對中國半導體將迎來長期持久艱辛突破的現實，以“論持久戰”的決心對中國半導體將迎來長期持久艱辛突破的現實，以“論持久戰”的決心和“舉國體制”的信心面對和“舉國體制”的信心面對行業行業轉折點，唯此半導體產業自強之路才能轉折點，唯此半導體產業自強之路才能行穩致遠。行穩致遠。表表 4:中國大力推進半導體發展，提出舉國體制，統籌發展與安全中國大力推進半導體發展，提出舉國體制，統籌發展

54、與安全 時間時間 發布單位發布單位 政策名稱政策名稱 政策內容政策內容 2019.1 發改委 產業結構調整指導目錄（2019 年本）（發改委）明確了“第一類鼓勵類”：半導體、光電子器件、新型電子元器件等電子產品等材料 2019.2 國務院 粵港大灣區發展規劃綱要（中共中央、國務院）指出要圍繞包括高性能集成電路等重點領域及其關鍵環節，實施一批戰略性新興產業重大工程。2019.5 財政部、稅務總局 關于集成電路和軟件產業企業所得稅政策的公告 符合條件的企業，第一年至第二年免征企業所得稅，第三年至第五年按照 25%的法定稅率減半征收企業所得稅 2019.10 工信部 關于政協十三屆全國委員會第二次會

55、議第 2282 號（公交郵電類 256 號）提案答復的函 將持續推進工業半導體材料、芯片、器件及 IGBT模塊產業發展。2019.11 產業結構調整指導目錄（2019 年本）明確將“集成電路設計”、“新型電子元器件制造”列為鼓勵發展的項目。2019.12 國務院 長江三角洲區一體化發展規劃綱要（中共中央、國務院）加快發展新能源、智能汽車、新一代移動通信產業，延伸機器人、集成電路產業鏈，培育一批具有國際競爭力的龍頭企業。2020.1 關于推動服務外包加快轉型升級的指導意見（商服貿發【2020】12 號）將企業開展云計算、基礎軟件、集成電路設計、區塊鏈等信息技術研發和應用納入國家科技計劃（專項、基

56、金等）支持范圍。2020.7 國務院 新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策（國務院）從多個方面推動集成電路發展，優化集成電路產業和軟件產業發展環境，深化產業國際合作。2020.8 國務院 國務院關于印發新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策的通知 提出要聚焦高端芯片、集成電路裝備和工藝技術、集成電路關鍵材料等關鍵核心技術的研發。2020.9 發改委 關于擴大戰略性新興產業投資培育壯大新增長點增長極的指導意見發改高技（2020）1409 號 加快基礎材料、關鍵芯片、高端元器件、新型顯示器件、關鍵軟件等核心技術攻關，大力推動重點工程和重大項目建設，積極擴大合理有效投資。

57、請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 2020.12 財稅部 關于促進集成電路產業和軟件產業高質量發展企業所得稅政策的公告 對集成電路能制造 28nm、65nm、130nm 技術的企業，以及集成電路優質企業進行了不同程度的減稅、免稅處理。2021.1 國務院“十四五”國家知識產權保護和運用規劃（國務院）加強人工智能、量子信息、集成電路、基礎軟件等領域自主知識產權創造和儲備。2021.1 工信部 基礎電子元器件產業發展行動計劃（2021-2023）（工信部）提出了要重點發展的電路類元器件 2021.1 商務部“十四五”利用外資發展規劃（商務部）提出要優化外商投資企

58、業境內在投資支持政策。2021.3 國務院 中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要（國務院）提出需要集中優勢資源攻關多領域關鍵核心技術，包括集成電路領域特色工藝的突破，先進存儲技術升級，碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發展。2021.3 工信部 關于支持集成電路產業和軟件產業發展進口稅收政策的通知 通知明確了免征進口關稅的幾種情況。2021.6 科技部、國家發改委等六部委 長江三角洲區域一體化發展規劃綱要、長三角G60 科創走廊建設方案 提出在重點領域培育一批具有國際競爭力的龍頭企業，加快培育布局量子信息、類腦芯片、第三代半導體等一批未來產業。2021.11

59、工信部“十四五”信息通信行業發展規劃（工信部）要完善數字化服務應用產業生態，加強產業鏈協同創新。豐富 5G 芯片、終端、模組、網關等產品種類。2021.12 工信部“十四五”國家信息化規劃 完成信息領域核心技術突破也要加快集成電路關鍵技術攻關。加強關鍵前沿領域的戰略研究布局和技術融通創新。2021.12 工信部“十四五”數字經濟發展規劃 在“數字技術創新突破工程”方面，提出要搶先布局前沿技術融合創新，推進前沿學科和交叉研究平臺建設，重點布局下一代新興技術，推動重點領域技術融合和群體性突破。2022.3 財政部、商務部等 關于做好 2022 年享受稅收優惠政策的集成電路企業或項目、軟件企業清單制

60、定工作有關要求的通知 確定了重點集成電路設計領域。選擇領域的銷售（營業）收入占本企業集成電路設計銷售（營業）收入的比例不低于 50%。2022.6 工信部 工業能效提升行動計劃 支持制造企業加強綠色設計，強化網絡設備等信息處理設備能效。2022.9 發改委 關于健全社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制的意見 提出把政府、市場、社會有機結合起來，科學統籌、集中力量、優化機制、協同攻關；要堅持國家戰略導向，重點研發“具有先發優勢的關鍵技術和引領未來發展的基礎前沿技術”。2022.10.12 中國共產黨第十九屆中央委員會第七次全體會議 中國共產黨第十九屆中央委員會第七次全體會議公報 提

61、出統籌發展和安全，完整、準確、全面貫徹新發展理念，著力推動高質量發展。堅持國家利益為重、國內政治優先，在斗爭中維護國家尊嚴和核心利益，牢牢掌握了我國發展和安全主動權。數據來源：政府官網，國泰君安證券研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 2.設備：攻堅核心技術領域，加深空白環節覆蓋度設備：攻堅核心技術領域，加深空白環節覆蓋度 2.1.國產替代加速，國際差距逐步縮小國產替代加速，國際差距逐步縮小 半導體設備可大致分為晶圓制造設備和封裝測試設備，對應于晶圓加工半導體設備可大致分為晶圓制造設備和封裝測試設備，對應于晶圓加工和封測的各個環節，屬于半導體制造的核心支撐

62、領域。和封測的各個環節，屬于半導體制造的核心支撐領域。晶圓加工設備：晶圓加工設備：晶圓加工步驟主要分為擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、拋光等。以晶圓加工中最重要的光刻為例，光刻又可以細分為清洗、涂膠、光刻和顯影，對應的晶圓加工設備為清洗機、涂膠機、光刻機和顯影機。晶圓處理精度高，一般在幾納米至幾微米，對加工設備精度要求極高，其中部分工序需要循環進行多次，需要用到大量的半導體設備。封測分為封裝和測試：封測分為封裝和測試：封裝主要用于芯片后道加工，工藝流程在晶圓制造后，分為傳統封裝和先進封裝兩種；測試則涵蓋半導體中游所有環節，從 IC 設計到 IC 封裝，都需要經過測試。傳統封裝設備包括減薄

63、機、劃片機、貼片機、引線鍵合機等；先進封裝設備包括清洗機、濺射設備、光刻機、涂覆設備、回熔焊接設備等；測試設備主要包括測試機、探針臺和分選機。圖圖 8：集成電路前道晶圓加工集成電路前道晶圓加工/芯片制造工藝流程及設備芯片制造工藝流程及設備 數據來源：芯源微招股說明書，國泰君安證券研究 圖圖 9：集成電路后道先進封裝工藝流程及設集成電路后道先進封裝工藝流程及設備備 圖圖 10：集成電路測試工藝流程及設備集成電路測試工藝流程及設備 氧化爐氧化爐氧化氧化RTP設備設備熱處理熱處理激光退火設備激光退火設備激光退火激光退火擴散（重復步驟）擴散（重復步驟）清洗機清洗機清洗清洗涂膠機涂膠機涂膠涂膠光刻機光刻

64、機光刻光刻顯影機顯影機顯影顯影CD/SEM測量測量光刻（重復步驟）光刻（重復步驟）干刻干刻/蝕刻機蝕刻機干刻干刻/蝕刻蝕刻清洗機清洗機清洗清洗刻蝕（重復步驟）刻蝕（重復步驟）離子注入機離子注入機離子注入離子注入等離子去膠機等離子去膠機去膠去膠清洗機清洗機清洗清洗離子注入（重復步驟）離子注入（重復步驟）物理氣相沉積物理氣相沉積設備設備物理氣相物理氣相沉積沉積清洗機清洗機清洗清洗RTP設備設備RTP清洗機清洗機清洗清洗薄膜沉積（重復步驟）薄膜沉積（重復步驟）CMP設備設備拋光拋光清洗機清洗機清洗清洗拋光（重復步驟）拋光（重復步驟）檢測設備檢測設備檢測檢測檢測檢測 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請

65、務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：中微公司招股說明書，國泰君安證券研究 數據來源：國泰君安證券研究 全球半導體設備市場依舊保持著良好的增長態勢，預計全球半導體設備市場依舊保持著良好的增長態勢，預計 22 年達到年達到 1140億美元。億美元。根據 SEMI 數據，2021 年全球半導體設備市場規模為 1026 億美元，同比增長 44%，預計 2022 年市場規模將有 11%左右的增速，約 1140 億美元。海外廠商維持強勁，壟斷格局進一步凸顯。海外廠商維持強勁，壟斷格局進一步凸顯。半導體設備市場已形成較為穩定的寡頭壟斷市場格局，頭部效應明顯。半導體設備技術壁壘、驗證壁壘以及市場壁壘

66、都較高，多重因素導致主要市場份額集中在少數頭部企業中，并且壟斷格局不斷擴大。根據統計，全球前 5 大半導體設備廠商分別為 AMA T、ASML、Lam、TEL 及 KLAC，2021 年行業 CR5 約為 84%，較 2019 年的 65%顯著提高。圖圖 11：半導體設備市場壟斷格局進一步凸顯半導體設備市場壟斷格局進一步凸顯 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 中國半導體設備市場增速高于平均水平，中國大陸成為全球最大的半導中國半導體設備市場增速高于平均水平，中國大陸成為全球最大的半導體設備市場。體設備市場。近年來，隨著晶圓廠商的不斷擴產和國產替代的加速，中國半導體設備市場正高速增長，增速遠超

67、全球平均水平。據 SEMI 數據，2021 年中國大陸半導體設備銷售額為 296.2 億美元，同比增長 58%，成為全球最大的半導體設備市場，占比 29%，較 20 年增長 3pcts。清洗清洗濺射濺射涂膠涂膠曝光曝光清洗機清洗機濺射設備濺射設備涂膠機涂膠機光刻機光刻機顯影顯影電鍍電鍍去膠去膠刻蝕刻蝕顯影機顯影機電鍍設備電鍍設備去膠機去膠機刻蝕機刻蝕機涂覆助焊劑涂覆助焊劑涂覆設備涂覆設備回爐焊接回爐焊接清洗清洗檢測檢測回爐焊接設備回爐焊接設備清洗機清洗機檢測儀器檢測儀器IC設計設計IC制造制造IC封裝封裝封裝前測封裝前測試試封裝后測封裝后測試試終檢（終檢（FT）晶圓允許測試晶圓允許測試（WAT

68、）晶圓測試（晶圓測試（CP）探針臺探針臺+測測試機試機測試機測試機+分分選機選機封裝前測封裝前測試試探針臺探針臺+測測試機試機晶圓允許測試晶圓允許測試（WAT）晶圓測試（晶圓測試（CP）過程控制過程控制測試測試量測設備、量測設備、質譜儀、質譜儀、原子顯微原子顯微鏡、光罩鏡、光罩缺陷檢查缺陷檢查機等機等封裝后測封裝后測試試終檢（終檢（FT）測試機測試機+分分選機選機0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%AMATASMLTELLamKLAC2020市場份額2021市場份額 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 12：中

69、國半導體設備市場逐年增大：中國半導體設備市場逐年增大 數據來源：Wind，國泰君安證券研究 國內廠商在半導體前道和后道設備領域均加速突破，進入從國內廠商在半導體前道和后道設備領域均加速突破，進入從 1 到到 10 的的新階段，逐步縮小國際差距。新階段，逐步縮小國際差距。前道設備領域：前道設備領域：熱處理設備、清洗設備、刻蝕設備、去膠設備、CMP 設備等領域市占率較高，均在 20%左右，甚至更高。例如在 CMP 設備領域，華海清科已經實現12英寸28nm以上邏輯制程、128層以下3D NAND、1X/1Y DRAM全覆蓋，14nm 及以下已經處于驗證之中；在刻蝕設備領域，中微公司已經實現 5nm

70、 制程的 CCP 設備的量產，北方華創的 14nm ICP 設備也已進入中芯國際產線進行驗證。薄膜沉積設備、離子注入設備等領域市占率較低，難度較大，但近年來也有了較大的突破。拓荊科技的 28nm 以上 PECVD 在國內產線獲得了較大的訂單，實現了量產，SACVD和ALD設備也初步取得了客戶訂單，實現了突破。凱世通的多款離子注入機設備產品獲得了客戶的重復采購和批量訂單。后道設備領域：后道設備領域：就后道測試設備而言，華峰測控、長川科技就后道測試設備而言，華峰測控、長川科技、華興源創實現了較大的突、華興源創實現了較大的突破。破。其中華峰測控在 SoC 測試領域，目前主要 100M 的 8300

71、實現量產，預計第二代 400M 以上的 8300 將在年內形成樣機。長川科技的數字測試機D9000，集合 1024 個數字通道、200MHz數字測試速率實現快速放量。表表 5：國內廠商在半導體前道設備領域加速突破國內廠商在半導體前道設備領域加速突破 設備類型設備類型 市占率市占率 國國內內公司公司 當前進展當前進展 熱處理設備熱處理設備 20%屹唐股份 主要可用于 90納米到 5納米邏輯芯片、1y 到 2x納米系列 DRAM 芯片以及 32層到 128層 3D 閃存芯片制造中若干關鍵步驟大規模量產，市占率全球第二。北方華創 主要為真空熱處理領域產品，包括真空熱處理設備、氣氛保護熱處理設備、連續

72、式熱處理設備。真空熱處理設備市場拓展順利，應用范圍涵蓋真空電子、半導體材料、高端磁性材料等領域。立式氧化爐工藝達 28nm水平，成為 3D NAND 客戶的 POR機臺。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 光刻機光刻機 1.2%上海微電子 目前已可量產 90nm 分辨率的 ArF 光刻機，28nm 分辨率的光刻機也有望取得突破。涂膠顯影設備涂膠顯影設備 1.1%芯源微 在 28nm及以上工藝節點的多項關鍵技術方面取得突破 清洗設備清洗設備 31%盛美半導體 18腔 300mm UltraCVI 單晶圓清洗設備已成功投入量產，支持先進邏輯、DRAM 和 3D N

73、AND 制造所需的大多數半導體清洗工藝，產能較12腔設備提升 50%北方華創 前道 Spin Scrubber 清洗機設備目前已達到國際先進水平，成功實現進口替代。芯源微 前道物理清洗機可用于 8/12英寸單晶圓處理，在自動刷壓控制技術上已達到國際先進水平。至純科技 12寸單片濕法清洗設備和槽式濕法設備工藝領先。單片濕法設備多工藝已通過驗證并交付。將持續開發多反應腔-18 腔、超臨界清洗等高階工藝設備?？涛g設備刻蝕設備 22%中微公司 CCP 設備獲客戶批量訂單，市占率在主要客戶超過 30%，5nm產線生產穩定，5nm以下試生產進展良好，可應用于 64層及以上 NAND量產，正在開發 200層

74、以上極高深寬比設備。ICP 設備刻蝕線寬均勻性達到 1 0.25納米，獲國際先進 3D NAND 客戶批量訂單，推進5nm以下邏輯芯片、1Xnm DRAM 和 200層以上 3D NAND 存儲芯片的 ICP 設備研發。北方華創 刻蝕機主要為 ICP，覆蓋 8 英寸、12 英寸 55-28nm 制程，已進入中芯國際 14nm產線驗證階段。屹唐股份 干法刻蝕設備可用于 65nm5nm 邏輯芯片。離子注入設備離子注入設備 1.4%凱世通 低能大束流離子注入機 2021年產線驗證順利，2022年上半年取得在手訂單超過 11 億元。高能離子注入機設備已順利通過驗證并完成驗收。新一代光伏離子注入機進入驗

75、證階段，與某光伏公司簽訂試用訂單。中科信 12 英寸 45-22nm 低能大束流離子注入機研發及產業化項目的實施則進入一個全新的自主創新階段。去膠設備去膠設備 74%屹唐股份 干法去膠設備領域市占率全球第一，正研發應用于 3nm及更先進邏輯芯片、先進 10nm系列 DRAM 芯片、176層到 256層 3D 閃存芯片制造的干法去膠設備和工藝。芯源微 已經推出了單片式濕法去膠產品，可用于 8/12英寸單晶圓處理，先進封裝工藝過程中的晶圓去膠制程和金屬剝離制程。中電科 45 研制的雙 8英寸全線自動化濕法整線設備進入國內主流 FAB廠，滿足 8英寸 90nm-130nm工藝節點，適用于 8-12英

76、寸 BCD 芯片工藝中的濕化學制程，可實現全自動濕法去膠。薄膜沉積設備薄膜沉積設備 4.6%北方華創 PVD 優勢明顯，制程制造覆蓋 90nm-14nm，公司在國內產線導入的國產 PVD 設備中占比較高。PVD、ALD、CVD 設備新產品市場導入節奏加快。拓荊科技 國內唯一產業化應用的集成電路 PECVD 設備和 SACVD 設備廠商，ALD 設備國內領先。PECVD 設備應用于 28nm及以上邏輯芯片、3D NAND FLASH、DRAM 存儲芯片制造等領域。SACVD 產品在12英寸 40/28nm以及 8英寸 90nm以上邏輯芯片廣泛應用，取得現有及新客戶訂單。ALD 設備已完成產品開發

77、并取得客戶訂單，PE-ALD 設備在邏輯芯片領域實現產業化應用。中微公司 LPCVD 的鎢填充 CVD 設備已通過關鍵客戶的工藝驗證，能夠滿足先進邏輯器件接觸孔填充應用，及 64層、128層和 200層以上 3D NAND 應用。高端邏輯器件和先進存儲芯片應用的 CVD 和 ALD 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 設備研發中。EPI 研發進入樣機調試階段。CMP 設備設備 18%華海清科 國內唯一 12英寸 CMP 設備制造商，28-14nm關鍵節點金屬 CMP 已實現產線量產，14nm邏輯芯片用 CMP 研發中，128層以上制成的 3D NAND 與 1

78、X/1Y制成的 DRAM 所用 CMP 設備實現產線量產。北京爍科精微電子 研發制造的 8英寸 CMP 設備已搬入中芯國際產線。數據來源：SEMI，前瞻產業研究院，ASML 公司公告，各公司公告，國泰君安證券研究 表表 6：國內廠商在半導體國內廠商在半導體封裝設備封裝設備領域加速突破領域加速突破 封裝設備封裝設備 國際主要廠商國際主要廠商 中國大陸廠商中國大陸廠商 當前進展當前進展 晶圓減薄機晶圓減薄機 DISCO、東京精密、岡本工機 中電科 全自動晶圓減薄機產業化機型實現了 8-12英寸全自動系列減薄設備國產化替代。蘭新高科 深圳方達 WG1211S 自動晶圓減薄機可兼容 4/5/6/8/1

79、2英寸晶圓，最薄可減薄到 100m以下，可對第三代半導體材料進行高速減薄和研磨,平面度可達 1m,厚度公差 1m 劃片機劃片機 DISCO、東京精密 中電科 6-12英寸系列產品，全系列擁有手動、半自動及全自動型，適用于 IC、LED 晶圓、分立器件等晶圓制造行業。沈陽儀器 研制的全自動 12英寸劃片機加工尺寸從 8英寸提高到 12英寸，加工速度從 600mm/s 提高到 1000mm/s，定位精度從5m/210mm 提高到 5m/310mm，技術指標全面達到國際先進水平 蘭新高科 匯盛電子 江蘇京創 成功率先實現 12 英寸全自動精密劃片機產業化的國產替代，系列產品已批量適用于各類半導體材料

80、或泛半導體材料的復雜精密劃切 大族激光 離線式晶圓紫外激光切割系統，配備大族自主知識產權的355nm紫外激光器，該切割設備性能穩定，光斑好，適應長期穩定運行 固晶機固晶機 Besi、KS、ASM Pacific 新益昌 在研項目 mini 背光大基板新式固晶機，實現固晶機使用三聯體結構，優化固晶工藝,使一臺機達到常規三臺機的效率 艾科瑞思 東莞普萊信 獨家采用刺晶模式的倒裝 COB固晶工藝以及 Pick&Place 固晶工藝，最小支持 50m的芯片尺寸，最快每小時產能可以做到 180K，精度達到 15微米 萬福達 WFD8970B單機產能實測高達 75K/H，RGB三臺串聯即WFD8916A

81、產能實測 200K/H，在業內處于領先水平 引線鍵合機引線鍵合機 KS、Shinkawa、ASM Pacific 中電科 成都宇芯 深圳翠濤 公司焊線機在性能指標上接近或已達到國際先進水平，可提供“固晶機+焊線機”成套半導體封裝核心設備。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 北京創世杰 F&S5830:楔焊工藝線徑 17.676m 適用金、鋁絲,楔焊工藝角度支持 45,60，超聲具備 60140KHz可選,最大 30w；F&S5832:楔焊工藝線徑 17.676m 金、鋁絲以及3012.525025m 金帶，楔焊工藝角度支持 90 深腔楔焊，超聲具備 60140

82、KHz可選,最大 30w 開玖自動化 主流機型 K940全自動焊線機在光通訊領域（如 2.5G、10G、25G、40G 光模塊元器件）和激光顯示領域應用廣泛 凌波微步半導體科技 IC球焊機率先攻破技術壁壘，已經逐步開始量產，能夠滿足國內產能大概 20-30%倒裝焊機倒裝焊機 ASM Pacific、KS、Shinkawa 中電科 大連佳峰 塑封機塑封機 Towa、Besi、Yamada、ASM Pacific 富仕三佳 耐科科技 切筋成型設切筋成型設備備 Besi、ASM Pacific 三佳山田 耐科科技 富仕三佳 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 表表 7:國內廠商在測試設備領域加速突

83、破國內廠商在測試設備領域加速突破 測試設備測試設備 國際主要廠國際主要廠商商 中國大陸中國大陸廠商廠商 當前進展當前進展 分選機分選機 科休、愛德萬 長川科技 分選機持續推出新功能，新增三溫 ATC測試、ART、RTC、2DID識別、5G測試等功能 探針臺探針臺 東京精密、東京電子、SEMICS 長川科技 國內首臺自主研發的 CP12探針臺，可兼容 8/12英寸晶圓，被廣泛應用于 SoC、邏輯、存儲等晶圓測試領域 深圳矽電 研發出的 PT-920 12英寸高精度全自動探針臺可滿足大規模集成電路對探針臺多 PIN 及多芯的測試要求 森美協爾 研發出的 A12（12/8英寸）量產型全自動晶圓探針臺

84、，通過使探針卡與晶圓 Pad 點之間精準接觸，實現完成晶圓 WAT/CP 測試 測測試試機機 SoC 測試測試機機 愛德萬、泰瑞達、科休 華峰測控 目前主要 100M 的 8300實現量產，預計第二代 400M 以上的 8300將在年內形成樣機 長川科技 數字測試機 D9000，集合 1024 個數字通道、200MHz數字測試速率實現快速放量 華興源創 新一代 T7600 系列 SoC 測試機最高速率可支持 400MHz,Pattern memory 512M、可達到 0.5mV的電壓精度、完整的混合信號板卡、64通道,每通道 1.5A,最高 96A 輸出 模擬模擬/混混合測試機合測試機 愛德

85、萬、泰瑞達 華峰測控 傳統 8200市占率高，向 IPM、三代半過渡。長川科技 新品 8290d 獲得一致好評，處于快速增長階段 佛山聯動 QT-8200 系列產品是國內少數能滿足 Wafer level CSP(晶圓 級封裝)芯片量產測試要求的數?；旌闲盘枩y試系統之一 存儲器測存儲器測試機試機 泰瑞達、愛德萬、東京電子、SEMICS 悅芯科技 正在開發驗證的存儲器測試設備 TM8000填補國產高端集成電路自動化測試設備領域的空白 武漢精鴻 在 BI 測試、CP/FT 測試已經基本實現小批量產，短期內可實現規模量產 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱

86、讀正文之后的免責條款部分 0 2.2.細分設備：細分設備：2.2.1.光刻：壁壘最高，光刻：壁壘最高，ASML 一家獨大一家獨大 光刻機是半導體設備中最核心且技術難度最高的設備。光刻機是半導體設備中最核心且技術難度最高的設備。光刻的大致過程是，光源通過掩膜版照射到附有一層光刻膠薄膜的基片表面，利用表面的光刻膠的光化學反應作用，記錄掩模版上的電路圖形，從而使掩膜版上的圖形被復制到光刻膠薄膜上，最后轉移到基片上。光刻機發展至今，經歷了 4 代產品的迭代。按時間順序分別是 g-line、i-line、DUV（KrF、ArF、ArFi）以及如今的 EUV。其中，EUV 是最先進的技術。圖圖 13：20

87、22 年全球光刻機銷量將超過年全球光刻機銷量將超過 500 臺臺 數據來源：中商情報網，國泰君安證券研究 光刻機價值占比高，同時市場壟斷程度高。光刻機價值占比高，同時市場壟斷程度高。根據全球半導體設備市場規模以及光刻機價值占比 20%估算，2021 年全球光刻機市場規模為 205 億美元。目前全球光刻機主要市場被 ASML、Canon 和 Nikon 三家廠商壟斷，共同市場份額占比達 80%以上，其中 ASML 在 EUV 領域占比高達 100%。表表 8：全球光刻機主要市場被全球光刻機主要市場被 ASML、Canon 和和 Nikon 三家廠商壟斷三家廠商壟斷 類別類別 ASML Nikon

88、 Canon 合計合計 EUV 42-42 ArFi 81 4-85 ArF 22 3-25 KrF 131 5 38 174 i-Line 33 17 102 152 合計合計 309 29 140 478 數據來源：ChipInsights，國泰君安證券研究 我國技術起步晚，上海微電子持續突破。我國技術起步晚，上海微電子持續突破。由于起步較晚，我國的光刻技術長期落后于先進國家，但是近年在國家政策的大力支持下，我國光刻機技術不斷追趕。上海微電子目前已可量產 90nm 分辨率的 ArF 光刻0100200300400500600201720182019202020212022E銷量（臺）請務必

89、閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 機，28nm 分辨率的光刻機也有望取得突破。啟爾機電：突破浸潤系統，啟爾機電：突破浸潤系統，28nm 光刻機將實現國產化。光刻機將實現國產化。浸潤系統是除光源、物鏡、雙工作臺之外，光刻機設備最為核心的一項技術。國內光刻廠商啟爾機電攻破了浸潤系統的關鍵技術，實現了對液體溫度的高精度控制，誤差為0.001，達到了國際先進水平。有了浸潤系統，才能轉化得到等效的 134nm 光波，最終實現 28nm 的制造。表表 9：上海微電子：上海微電子 IC 前道光刻機前道光刻機技術持續突破技術持續突破 型號型號 分辨率分辨率 曝光光源曝光光源 鏡頭

90、倍率鏡頭倍率 硅片尺寸硅片尺寸 SSA600/20 90nm ArF excimer laser 1:4 200nm/300nm SSC600/10 110nm KrF excimer laser 1:4 200nm/300nm SSB600/10 280nm i-Line mercury lamp 1:4 200nm/300nm 數據來源：上海微電子官網，國泰君安證券研究 2.2.2.刻蝕刻蝕：中微、北方領銜，進入：中微、北方領銜，進入 5nm 先進制程先進制程 刻蝕設備是晶圓制造的核心設備之一，分為干法刻蝕和濕法刻蝕刻蝕設備是晶圓制造的核心設備之一，分為干法刻蝕和濕法刻蝕?？涛g機如同雕刻中

91、的刻刀，刻蝕是利用化學反應、物理反應、光學反應等方式將晶圓表面附著的不必要的物質去除，過程反復多遍，最終得到構造復雜的集成電路?？涛g分為濕法刻蝕和干法刻蝕，其中干法刻蝕為主流，市場占比超 90%。干法刻蝕也稱等離子刻蝕，是使用氣態的化學刻蝕劑去除部分材料并形成可揮發性的生成物，然后將其抽離反應腔的過程。圖圖 14：刻蝕技術：刻蝕技術主要分為介質刻蝕、硅刻蝕和金屬刻主要分為介質刻蝕、硅刻蝕和金屬刻蝕蝕 數據來源：國泰君安證券研究 ICP 與與 CCP 是應用最廣泛的刻蝕設備。是應用最廣泛的刻蝕設備。等離子體刻蝕機根據等離子體產生和控制技術的不同而大致分為兩大類，即電容性等離子體（CCP）刻蝕機和

92、電感性等離子體（ICP）刻蝕機。其中 CCP 技術能量較高、但可調節性差，適合刻蝕較硬的介質材料；ICP 能量低但可控性強，適合刻蝕單晶硅、多晶硅等硬度不高或較薄的材料。表表 10：CCP 和和 ICP 是應用最廣泛的刻蝕設備是應用最廣泛的刻蝕設備 器件類型器件類型 適用工藝適用工藝 面臨挑戰面臨挑戰 主要廠商主要廠商 市場份額市場份額 CCP 邏輯 IC 前段工藝中國的柵側墻、硬極高離子能量下對高深拉姆研究、東京電39%刻蝕技術干法刻蝕介質刻蝕硅刻蝕金屬刻蝕濕法刻蝕 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 掩膜刻蝕和封裝環節的接觸孔、鋁墊刻蝕、NAND 中的深斜

93、孔槽 寬比結構的刻蝕能力、新型刻蝕氣體研發 子、中微公司 ICP 淺溝槽隔離、多晶硅柵、金屬柵、應變硅、金屬導線、鑲嵌式刻蝕金屬硬掩膜等 刻 蝕 后 關 鍵 尺寸均勻度、刻蝕條件精確調控、等離子體引起的損傷等 拉姆研究、應用材料、北方華創、中微公司 61%數據來源：中微公司招股書，國泰君安證券研究 芯片線寬縮小對刻蝕提出更高要求。芯片線寬縮小對刻蝕提出更高要求。據中微公司披露的高階制程刻蝕工藝，由于在 20nm 以下光刻步驟中光刻機受到光波長度的限制，無法直接進行光刻與刻蝕步驟，需要多次光刻、刻蝕生產出符合要求的更微小的結構。目前采用較多的是多重模板工藝原理，即通過多次沉積、刻蝕等工藝，實現

94、10nm 線寬的制程。高階制程刻蝕工藝下，刻蝕整體步驟數明顯增加，14nm 制程所需使用的刻蝕步驟達到 64 次，較 28nm 提升60%；7nm 制程所需刻蝕步驟更是高達 140 次，較 14nm 提升 118%。并且多重模板工藝要求每一次刻蝕的精確度足夠高，才能使得整體生產的良率保持較高水平。圖圖 15：多重模板工藝原理圖：多重模板工藝原理圖 圖圖 16：芯片線寬芯片線寬越小，越小，刻蝕次數刻蝕次數越多越多 數據來源：中微公司招股說明書 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 全球刻蝕設備領域中，全球刻蝕設備領域中，Lam、TEL 和和 AMAT分別占分別占 47%、27%和和 17%，三者

95、幾乎壟斷市場三者幾乎壟斷市場。根據 Gartner 數據顯示，2020 年全球刻蝕設備市場規模約為 137 億美元，其中，介質刻蝕設備市場規模約 60 億美元，導體刻蝕設備市場規模約 76 億美元?？涛g設備市場集中度高，Lam、TEL、AMA T 合計占 91%的市場份額，國內廠商中微公司和北方華創實現較大突破，總計占 2%的市場份額。圖圖 17：2023 年全球年全球刻蝕設備市場規?？涛g設備市場規模將達到將達到 174億美元億美元 圖圖 18：全球干法設備市場：全球干法設備市場由由 Lam、TEL 和和 AMAT壟壟斷斷 02040608010012014016018065nm45nm28n

96、m20nm14nm10nm7nm5nm不同線寬刻蝕次數（次）4460788479667694100950204060801001201401601802002019202020212022E2023E介質刻蝕設備（億美元）導體刻蝕設備（億美元）47%27%17%3%3%1%1%1%1%LamTELAMATHI TACHISEMES中微公司KLA北方華創其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：Gartner，Wind，國泰君安證券研究 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 國內廠商技術持續突破，多款產品進入驗證階段。國內廠商技術持續突破，多款產

97、品進入驗證階段。國內主要刻蝕機廠商有中微公司、北方華創以及屹唐股份。中微公司刻蝕設備包含 CCP 與ICP，公司正在開發新型 CCP 刻蝕設備，涵蓋 5nm 以下邏輯芯片及 200層以上 3D NAND 存儲芯片刻蝕需求的更多不同刻蝕應用。正在開發的ICP 設備，涵蓋 7nm 及以下的邏輯芯片、17nm 及以下的 DRAM 芯片和3D NAND 存儲芯片的刻蝕應用，同時優化開發雙臺 ICP 刻蝕設備。其中，介質刻蝕已經進入臺積電 5nm 產線。北方華創刻蝕機主要為 ICP，覆蓋 8 英寸、12 英寸 55-28nm 制程，已進入中芯國際 14nm 產線驗證階段；屹唐股份干法刻蝕設備可用于 65

98、nm5nm 邏輯芯片。表表 11：國內廠商刻蝕設備：國內廠商刻蝕設備技術持續突破技術持續突破 公司公司 刻蝕產品刻蝕產品 進展進展 中微公司中微公司 CCP 刻 蝕 機、ICP 刻 蝕 機、TSV/MEMS刻蝕機 CCP：涵蓋 5nm以下邏輯芯片及 200層以上 3D NAND 存儲芯片刻蝕需求的更多不同刻蝕應用。ICP：涵蓋 7nm及以下邏輯芯片、17nm及以下的 DRAM 芯片和 3D NAND 存儲芯片的刻蝕應用，同時優化開發雙臺 ICP 刻蝕設備。介質刻蝕已經進入臺積電 5nm產線。北方華創北方華創 ICP 刻 蝕 機、CCP 介質刻蝕 ICP：覆蓋 8 英寸、12 英寸 55-28n

99、m 制程，已進入中芯國際 14nm產線驗證階段 CCP：目前已在 5 家客戶完成驗證并實現量產。數據來源：各公司官網，國泰君安證券研究 2.2.3.離子注入：產線驗證順利，進入規模放量離子注入：產線驗證順利，進入規模放量 離子注入機是離子注入工藝的核心設備，主要用于晶圓制造中的摻雜工離子注入機是離子注入工藝的核心設備，主要用于晶圓制造中的摻雜工藝。藝。離子注入是一種摻雜技術，即將特定元素以離子形式加速到預定能量后注入至半導體材料之中，改變其導電特性并最終制成包括晶體管在內的集成電路基本器件。根據離子束電流和束流能量范圍，一般可以把離子注入機分為低能大束流離子注入機、高能離子注入機和中低束流離子

100、注入機。表表 12：離子注入設備：離子注入設備主要分為低能大束流、高能、中低束流離子注入機主要分為低能大束流、高能、中低束流離子注入機 離子注入機類型離子注入機類型 能量范圍能量范圍 注入劑量范圍注入劑量范圍 工藝中的主要應用工藝中的主要應用 低 能 大束流離 子注低 能 大束流離 子注入機入機 離 子 束 流 電流大于 10mA,極值為25mA，束流能量小于 120k eV 1013-1016cm-2 超淺結、源漏注入、多晶硅柵極注入等 高能離子注入機高能離子注入機 束流能量超過 200k eV，極值在 5M eV左右 1011-1013cm-2 深埋層等 中 低 束流離子 注入中 低 束流

101、離子 注入機機 離子束電流大于 10mA，束流能量小于 180k eV 1011-1017cm-2 柵閾值調整、輕摻雜漏區、SIMOX、SmartCut 穿透阻擋層等 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 在當前技術條件下，全球離子注入設備仍以大束流離子注入機為主。在當前技術條件下，全球離子注入設備仍以大束流離子注入機為主。據 Gartner 數據，大束流離子注入機占離子注入機市場總份額的 61，中束流離子注入機占離子注入設備市場總份額的 20。圖圖 19：全球離子注入設備仍以大束流離子注入機為全球離子注入設備仍以大束流離子注入機為主主 圖圖 20：離子注入設備示意圖：離子注入設備示意圖

102、 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 數據來源：SEMI 離子注入市場呈增長態勢，離子注入市場呈增長態勢，AMAT壟斷全球離子注入市場。壟斷全球離子注入市場。根據 SEMI數據，2021 年全球半導體設備銷售額為 1026 億美元，中國大陸半導體設備銷售額為 296 億美元，以離子注入機在半導體設備中占比 2.1%計算，2021 年全球離子注入機市場規模約為 22 億美元。目前市場上離子注入機主要由美國和日本的廠商壟斷，主要廠商有國外的 AMA T、Axcelis、Nissin。其中 AMA T 占據 70%的市場份

103、額，Axcelis 占據約 20%的市場份額。圖圖 21：AMAT壟斷全球離子注入機市場壟斷全球離子注入機市場 圖圖 22：2021 年年全球離子注入設備市場規模全球離子注入設備市場規模超超 22 億美億美元元 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 數據來源：Wind，國泰君安證券研究 離子注入機領域，凱世通、中科信引領國產替代。離子注入機領域，凱世通、中科信引領國產替代。2021 年，凱世通自主研發的首臺低能大束流離子注入機率先在國內 12 英寸主流集成電路芯片制造廠完成設備驗證工作。高能離子注入機順利在某 12 英寸集成電路芯片制造廠完成交付，低能大束流重金屬離子注入機、低能大束流超

104、低溫離子注入機都順利通過廠商驗證；中科信產品包括中束流、大束流、高能、特種應用及第三代半導體等離子注入機，12 英寸 45-22nm 低能大束流離子注入機研發及產業化項目的實施則進入一個全新的自主創新階段。表表 13：凱世通凱世通、中科信引領離子注入機國產替代中科信引領離子注入機國產替代 公司公司 產品產品 進展進展 凱世通凱世通 低能大束流重金屬離子注入機、低能大束流超低溫離子、高能離子注入機等。低能大束流離子注入機 2021 年產線驗證順利，2022 年初至 4 月 8 日，已批量出售多臺 12 英寸離子注入機。2022 年上半年取得在手訂單超過 11 億元，并逐步向客61%20%18%1

105、%大束流離子注入中束流離子注入高能離子注入其他70%20%10%應用材料Axcelis其他0510152025302016201720182019202020212022E市場規模（億美元）請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 戶批量交付低能離子注入機。中科信中科信 中束流、大束流、高能、特種應用及第三代半導體等離子注入機。12 英寸 45-22nm 低能大束流離子注入機研發及產業化項目的實施進入一個全新的自主創新階段。數據來源：各公司官網，國泰君安證券研究 2.2.4.薄膜沉積：逐步突破細分設備，劍指最難薄膜沉積：逐步突破細分設備，劍指最難 ALD 環節環節

106、薄膜沉積是半導體制程中薄膜沉積是半導體制程中的重要環節，在襯底上形成各類薄膜。的重要環節，在襯底上形成各類薄膜。薄膜沉積是一連串涉及原子的吸附、吸附原子在表面擴散及在適當的位置下聚結，漸漸形成幾納米至幾微米不等厚度的金屬、介質、或半導體材料薄膜的過程。作為芯片襯底之上的微米或納米級薄膜，是構成了制作電路的功能材料層。圖圖 23：PVD、CVD 及及 ALD 成膜效果成膜效果各有各有優優缺缺 數據來源：拓荊科技招股說明書 薄膜沉積設備主要包括薄膜沉積設備主要包括 CVD 設備、設備、PVD 設備設備/電鍍設備和電鍍設備和 ALD 設備。設備。CVD（化學氣相沉積）是一種通過氣體混合的化學反應在硅

107、片表面沉積薄膜的工藝，可應用于絕緣薄膜、硬掩模層以及金屬膜層的沉積，PVD是將原子從原料靶材上濺射出來，利用物理過程實現物質轉移，沉積形成導電電路，主要應用于金屬涂層的制備。ALD（原子層沉積）可以將物質以單原子膜形式一層一層地鍍在基底表面的方法，制備的薄膜具有均勻的厚度和優異的一致性，臺階覆蓋率高，特別適合深槽結構中的薄膜生長，在 28nm 以下關鍵尺寸縮小的雙曝光工藝方面取得了越來越廣泛的應用。表表 14：薄膜沉積設備薄膜沉積設備主要工藝對比主要工藝對比 指標指標 ALD PVD CVD 原理原理 表面反應沉積 蒸發凝固 氣相反應沉積 過程過程 層狀成長 形核長大 形核長大 臺階覆蓋率臺階

108、覆蓋率 優秀 一般 好 速率速率 慢 快 快 溫度溫度 低 低 高 層均勻性層均勻性 優秀 一般 較好 厚度控制厚度控制 反應回圈次數 沉積時間 沉積時間、氣相分壓 成分成分 均勻、雜質少 無雜質 易含雜質 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 先進制程下，晶圓制造的復雜度增加，所需工序量也隨之上升，先進制程下，晶圓制造的復雜度增加，所需工序量也隨之上升，薄膜沉薄膜沉 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 積設備需求量將大幅增長積設備需求量將大幅增長。以中芯國際 8 英寸與 12 英寸產線所需薄膜沉積設備需求量對比，12 英寸產線比 8 英寸產線所需 CVD/P

109、VD 設備數量均大幅增長。由于光刻機的波長受到限制，14nm 及以下的邏輯器件的微觀結構的加工將通過等離子體刻蝕和薄膜沉積的工藝組合，即多重模板效應工藝來完成，這將使得相關薄膜設備的加工步驟增多，最終導致薄膜沉積設備的需求量上升。表表 15：中芯國際不同產線：中芯國際不同產線的晶圓制造復雜度越高的晶圓制造復雜度越高，薄膜設備需求量薄膜設備需求量越大越大 晶圓產線晶圓產線 設備種類設備種類 所需設備數量（臺）所需設備數量（臺）/萬片月產能萬片月產能 中芯國際中芯國際 180nm 8 英寸產線英寸產線 CVD 9.9 PVD 4.8 中芯國際中芯國際 90nm 12 英寸產線英寸產線 CVD 42

110、 PVD 24 數據來源：拓荊科技招股說明書，國泰君安證券研究 2021 年全球半導體薄膜沉積設備市場規模達年全球半導體薄膜沉積設備市場規模達 190 億美元，預計億美元，預計 2022 年年將達到將達到 212 億美元。億美元。根據 Maximize Market Research 數據，到 2025 年，全球薄膜沉積設備市場規模將達到 340 億美元，保持年復合 13.3%的增長速度，行業景氣度保持上行。其中 PECVD 在薄膜設備中占比最高，達到 33%，ALD 設備占 11%。圖圖 24：薄膜設備細分市場中薄膜設備細分市場中 PECVD 占比最高占比最高 圖圖 25：2025 年全球薄

111、膜沉積設備市場規模年全球薄膜沉積設備市場規模將達到將達到 340億美元億美元 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 數據來源：Maximize Market Research，國泰君安證券研究 就細分領域來講，CVD 設備主要被 AMA T（應用材料）、Lam Research（泛林半導體）以及 TEL（東京電子）壟斷，合計占比 70%；PVD 設備主要被 AMA T 寡頭壟斷，占比為 85%；TEL 和 ASML 為 ALD 設備主要供應商，合計占比 60%。33%11%19%4%12%11%6%4%PECVDALD濺射PVD電鍍ECD管式CVD非管式LPCVD其他MOCVD05010

112、0150200250300350400201720182019202020212022E2023E2024E2025E薄膜沉積市場規模預測（億美元）請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 26：全球：全球 PVD 設備市場設備市場被被 AMAT寡頭壟斷寡頭壟斷 圖圖 27：全球：全球 CVD 設備市場設備市場被被 AMAT、Lam 和和 TEL壟斷壟斷 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 圖圖 28：TEL 和和 ASML 是是 ALD 設備主要供應商設備主要供應商 數據來源：Gartner，國泰君安證券研

113、究 國內廠商突破國內廠商突破 PECVD、PVD、LPCVD 等主要薄膜沉積設備，并加速等主要薄膜沉積設備，并加速ALD 量產化進程。量產化進程。拓荊科技具備 CVD、ALD 供應能力，CVD 產品包括 PECVD 和 SACVD，其中主力產品為 PECVD，目前適用于 180-14nm邏輯芯片、19/17nm DRAM 等領域，可沉積 SiO2、SiN、SiON、BPSG 等多種材料。同時，拓荊科技也是國內唯一一家產業化生產 SACVD 的廠商。北方華創薄膜沉積產品線較為全面，可供應 PVD、CVD、ALD 多個產品，制程制造覆蓋 90nm-14nm，其中，PVD 設備領域競爭優勢顯著，主要

114、應用于集成電路、先進封裝、LED 等領域，北方華創在國內產線導入的國產 PVD 設備中占比很高。中微公司的 MOCVD 設備主要應用于化合物半導體領域。表表 16：國內廠商：國內廠商已突破主要薄膜沉積設備并加速已突破主要薄膜沉積設備并加速 ALD 量產化量產化進程進程 公司公司 產品產品 進展進展 拓荊科技拓荊科技 等離子體增強化學氣相沉積設備（PECVD）、原子層沉積設備（ALD）和次常壓化 學 氣 相 沉 積 設 備（SACVD）國內唯一產業化應用的集成電路 PECVD 設備和 SACVD 設備廠商，ALD 設備國內領先。PECVD 設備應用于 28nm 及以上邏輯芯片、3D NAND F

115、LASH、DRAM 存儲芯片制造等領域。SACVD 產品在 12 英寸 40/28nm 以及 8 英寸 90nm 以上邏輯芯片廣泛應用，取得現有及新客戶訂單。ALD 設備已完成產品開發并取得客戶訂單，PE-ALD設備在邏輯芯片領域實現產業化應用。北方華創北方華創 PVD 設備 PVD 優勢明顯，制程制造覆蓋 90nm-14nm，公司在國內產線導入的85%15%AMAT其他30%21%19%30%AMAT泛林半導體TEL其他31%29%40%TELASM其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 國產 PVD 設備中占比較高。PVD、ALD、CVD 設備新產品市場

116、導入節奏加快。中微公司中微公司 LPCVD 設備 LPCVD 的鎢填充 CVD 設備已通過關鍵客戶的工藝驗證，能夠滿足先進邏輯器件接觸孔填充應用，及 64 層、128 層和 200 層以上 3D NAND 應用。高端邏輯器件和先進存儲芯片應用的 CVD 和 ALD 設備研發中。EPI 研發進入樣機調試階段。數據來源：各公司官網，國泰君安證券研究 2.2.5.清洗：國產化率約清洗：國產化率約 31%，發展速度最快，發展速度最快 清洗設備為半導體制造的重要設備之一。清洗設備為半導體制造的重要設備之一。半導體清洗是指針對不同的工藝需求對晶圓表面進行無損傷清洗以去除半導體制造過程中的顆粒、自然氧化層、

117、金屬污染、有機物、犧牲層、拋光殘留物等雜質，避免雜質影響芯片良率和芯片產品性能的工序。隨著芯片技術節點不斷提升，晶圓制造過程中對晶圓表面污染物的控制要求越來越高，在整個半導體生產過程中，清洗幾乎貫穿每一個環節，約占整體步驟的 30%以上。表表 17：清洗設備主要分為單片、槽式、組合式等清洗設備主要分為單片、槽式、組合式等 設備種類設備種類 清洗方式清洗方式 應用特點應用特點 單片清洗設備單片清洗設備 旋轉噴淋、兆聲波清洗，二流體清洗，機械刷洗等 工藝環境控制能力與微粒去除能力極高，能有效解決晶圓之間交叉污染的問題；但是每個清洗腔體體內每次只能清洗單片晶圓，設備產能較低。槽式清洗設備槽式清洗設備

118、 溶液浸泡，兆聲波清洗等 產能高，適合大批量生產，但是顆粒，濕法刻蝕速度控制差；交叉污染風險大。組合式清洗設組合式清洗設備備 溶液浸泡、旋轉噴淋組合清洗 產能較高，清洗精度較高，并可大幅度降低濃硫酸使用量，但是產品造價較高。批式旋轉噴淋批式旋轉噴淋清洗設備清洗設備 旋轉噴淋 可實現更高溫硫酸工藝要求；但是各項工藝參數控制困難，晶圓碎片后整個清洗腔室內所有晶圓均有報廢風險。數據來源：前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 單片清洗取代批量清洗，成為先進制程主流。單片清洗取代批量清洗，成為先進制程主流。清洗方案大體上可以分為干法和濕法兩類，目前濕法清洗為主流方案，占比 90%以上。濕法清洗按照一次清洗的

119、對象數量分為批量清洗和單片清洗。批量清洗存在交叉污染、清洗均勻可控性和后續工藝相容性等問題，在 45nm 工藝時無法達到足夠的良率，會帶來高成本的芯片返工支出，因此，單片清洗設備逐步取代槽式清洗機。圖圖 29：濕法清洗為主流清洗方案濕法清洗為主流清洗方案 圖圖 30：單片清洗單片清洗設備細分市場占比最高設備細分市場占比最高 90%10%濕法清洗干法清洗75%18%7%0.40%單片清洗設備槽式清洗設備洗刷器批式旋轉噴淋清洗設備 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 數據來源：華經產業研究，國泰君安證券研究 清洗設備市場

120、規模穩步增長，龍頭廠商壟斷格局明顯。清洗設備市場規模穩步增長，龍頭廠商壟斷格局明顯。半導體清洗設備約為半導體設備總規模的5%，2021 年起半導體清洗設備市場增長迅速，市場規模達到 42 億美元，預計 2022 年將達到 47 億美元。全球半導體清洗設備市場高度集中，Screen、TEL、LAM 與 SEMES 四家公司合計市場占有率達到 90%以上。其中，Screen 占據了全球半導體清洗設備45.1%的市場份額。值得一提的是，盛美上海在全球清洗設備中占 2.3%的市場份額，在全球單片清洗設備中市場份額達到 4%。圖圖 31：全球清洗設備市場規模：全球清洗設備市場規模穩步增長穩步增長 數據來

121、源：Gartner，國泰君安證券研究 圖圖 32：全球半導體清洗設備市場高度集中全球半導體清洗設備市場高度集中 圖圖 33：全球單片清洗設備：全球單片清洗設備被被 Screen、TEL、LAM和和 SEMES 等等壟斷壟斷 數據來源：Gartner，國泰君安證券研究 數據來源：產業信息網，華經產業研究，國泰君安證券研究 國產替代率較高，部分技術接近國際先進水平。國產替代率較高，部分技術接近國際先進水平。我國半導體清洗領域的重要廠商包括盛美上海、至純科技、北方華創、芯源微等，清洗設備國產化率約為 31%，突破速度最快，國產化率超過了其他大部分設備。盛美上海單片清洗設備最高可單臺配置 18 腔體，

122、達到國際先進水平，目前正在擬研發的產品包括干法設備拓展領域產品和超臨界CO2清洗干燥設備；芯源微的前道 Spin Scrubber 清洗機設備目前已達到國際先進水平，成功實現進口替代。051015202530354020182019202020212022E2023E2024E市場規模（億美元）45.10%25.30%14.80%12.50%2.30%ScreenTELSEMESLam盛美46%20%14%13%4%3%ScreenTELSEMESLAM盛美其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 表表 18：中國半導體清洗設備廠商：中國半導體清洗設備廠商部分

123、技術接近國際先進水平部分技術接近國際先進水平 企業名企業名稱稱 主要清洗設備產品主要清洗設備產品 已 具備技已 具備技術（術（nm）在 研 技在 研 技術（術（nm）公司進展公司進展 盛美上盛美上海海 單片 SAPS 兆聲波清洗設備、單片 TEBO 兆聲波清洗設備、單片前道刷洗設備、單片槽式組合清洗設備等 14-130 5/7 18 腔 300mm UltraCVI 單晶圓清洗設備已成功投入量產，支持先進邏輯、DRAM 和 3D NAND 制造所需的大多數半導體清洗工藝，產能較 12 腔設備提升 50%北方華北方華創創 單片及槽式清洗機 28-130 14 前道 Spin Scrubber 清

124、洗機設備目前已達到國際先進水平，成功實現進口替代。至純科至純科技技 槽式單片清洗機 28-130 14 前道物理清洗機可用于 8/12 英寸單晶圓處理，在自動刷壓控制技術上已達到國際先進水平。芯源微芯源微 單片清洗機、全自 動SCRUBBER 清 洗 機、KS-M300 半自動機臺 28-130 14 12 寸單片濕法清洗設備和槽式濕法設備工藝領先。單片濕法設備多工藝已通過驗證并交付。將持續開發多反應腔-18 腔、超臨界清洗等高階工藝設備。數據來源：各公司官網、前瞻產業研究院、國泰君安證券研究 2.2.6.CMP：發展加速，華海清科引領國產化：發展加速，華海清科引領國產化 CMP 技術即化學機

125、械研磨拋光技術。技術即化學機械研磨拋光技術。是指通過化學腐蝕與機械研磨的共同作用，實現晶圓表面的全局納米級平坦化的一項技術。CMP 設備一般主要由拋光設備、拋光液、拋光墊、廢物處理系統等部分組成，在半導體設備中是研制難度較大的設備之一。主要工作過程是：拋光頭將晶圓貼合在拋光墊之上，拋光墊和晶圓之間流有一定量的研磨液，通過拋光液腐蝕、微粒摩擦、拋光墊摩擦等實現晶圓表面的全局平坦化，保證硅片表面的均勻性，同時通過檢測系統防止過拋。圖圖 34：CMP 拋光模塊示意圖拋光模塊示意圖 數據來源：華海清科招股說明書 隨著芯片集成度增加，隨著芯片集成度增加，CMP 設備重要性或持續上升。設備重要性或持續上升

126、。為實現芯片的更高集成度，就要保證芯片垂直空間的有效利用，多層布線的立體結構因此被廣泛應用到集成電路制造中。但在此工藝中，各種工藝層被刻蝕成圖形之后，晶圓表面不平使得反射性質不同，解析度難以達到較好的水平，同時器件穩定性會因為電路電阻值增高而下降。因此，在多層布線的立體結構集成電路中，實現整片平坦化成為半導體設備中重要技術發 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 展方向之一。CMP 技術擁有優秀的全局平坦化能力、適用性廣、成本低等特點，在當前晶圓制造和加工過程中，逐漸成為主流。隨著芯片集成度增加，CMP 設備的重要性也逐步增加。圖圖 35：CMP 平坦平坦優化效

127、果明顯優化效果明顯（CMOS 結構剖面圖）結構剖面圖）數據來源：華海清科招股說明書 市場規模穩步增長，全球市場規模穩步增長，全球 CMP 設備市場被設備市場被 AMAT、Ebara 高度壟斷。高度壟斷。據 Gartner 統計，2021 年全球 CMP 設備市場約為 27.83 億美元。目前全球 CMP 設備市場處于高度集中狀態，主要由 AMA T、Ebara 兩家設備制造商占據，合計擁有超過 90%的市場份額。圖圖 36：全球：全球 CMP 設備市場規模設備市場規模穩步增長穩步增長 圖圖 37：全球：全球 CMP 設備設備市場被市場被 AMAT、Ebara高度壟斷高度壟斷 數據來源：華經產業

128、研究院，國泰君安證券研究 數據來源：華經產業研究院，國泰君安證券研究 華海清科技術實力強，差異化技術布局打破海外壟斷。華海清科技術實力強，差異化技術布局打破海外壟斷。我國 CMP 設備國產化水平較低，但在政府政策的支持和國內廠商的多年積累下，國內CMP 設備技術有明顯進展。國內 CMP 設備廠商主要有華海清科和北京爍科精微電子，華海清科是國內唯一一家實現 12 英寸 CMP 設備量產的廠商，打破了國際廠商的壟斷。其 12 英寸系列 CMP 設備在國內已投產的 12 英寸大生產線上實現了批量產業化應用，據其營收統計，2021 年國內市場占有率已經達到 25.8%。爍科精微電子研發制造的 8 英寸

129、 CMP 設備已搬入中芯國際產線。05101520253035202020212022E市場規模（億美元）64.10%29.10%6.80%AMATEBARA其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 表表 19：華海清科：華海清科差異化技術布局打破海外壟斷差異化技術布局打破海外壟斷 對比項目對比項目 華海清科華海清科 AMAT EBARA 主要產品或服務主要產品或服務 CMP 設備及相關耗材銷售、維保、晶圓再生服務 泛半導體設備及解決方案，包括半導體系統、半導體廠商全球服務、顯示及相關業務。各類流體機械及系統，環境工程和精密機械，其中 CMP設備業務屬于精密機

130、械業務板塊 應用制程工藝水平應用制程工藝水平 已實現 28nm 制程的成熟產業化應用，14nm 制程工藝技術正處于驗證中 應用于最先進的 5nm 制程工藝 應用于部分材質的5nm制程工藝 最大晶圓尺寸最大晶圓尺寸 12 英寸 12 英寸 12 英寸 拋光頭技術拋光頭技術 7 區分拋光頭 7 區分拋光頭 7 區分拋光頭 產品技術特點產品技術特點 直驅式拋光驅動技術；歸一化拋光終點識別技術；VRM 豎直干燥技術 皮帶傳動或直驅驅動技術；電機電流終點檢測技術；提拉干燥技術 皮帶傳動或直驅驅動技術；電機電流終點檢測技術；水平刷洗技術 數據來源：華經產業研究院，國泰君安證券研究 3.材料：高端領域國產化

131、加快，業績進入收獲期材料：高端領域國產化加快，業績進入收獲期 3.1.下游種類眾多，細分高度壟斷下游種類眾多，細分高度壟斷 圖圖 38：半導體材料主要分為封裝材料和晶圓制造材料半導體材料主要分為封裝材料和晶圓制造材料 數據來源：安集年報，SEMI 半導體材料細分市場分散，覆蓋制造到封裝全流程。半導體材料細分市場分散，覆蓋制造到封裝全流程。半導體材料分為晶圓制造材料和封裝材料，晶圓制造材料和封裝材料又可以進一步細分為多種材料；半導體材料在芯片制造和封裝的整個流程都有應用，具體來說，在芯片制造過程中，硅晶圓環節會用到硅片；清洗環節會用到高純特氣和高純試劑；沉積環節會用到靶材；涂膠環節會用到光刻膠；

132、曝光環節會用到掩模板。有些材料應用于多個環節，如顯影、刻蝕、去膠環節均會用到高純試劑。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 39：從從制造到封裝，半導體材料覆蓋芯片制造全流程制造到封裝，半導體材料覆蓋芯片制造全流程 數據來源：國泰君安證券研究 半導體材料市場規模持續擴大，中國半導體材料市場增速高于全球。半導體材料市場規模持續擴大，中國半導體材料市場增速高于全球。除2018-2019 年受供需影響增速存在波動，其余均成增長態勢。根據 SEMI數據，全球半導體材料銷售額由 2019 年的 521 億美元上升至 2021 年的643 億美元，3 年 CAGR 達

133、 11.1%；中國半導體材料銷售額由 2019 年的87 億美元上升至 2021 年的 119 億美元，3 年 CAGR 達 17.0%，明顯高于全球增速。圖圖 40：全球半導體材料市場規模不斷提升：全球半導體材料市場規模不斷提升 圖圖 41：中國半導體材料市場規模不斷提升：中國半導體材料市場規模不斷提升 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 數據來源：上海市集成電路行業協會，國泰君安證券研究 晶圓制造材料占比高于封裝材料，細分市場分散，規模偏小。晶圓制造材料占比高于封裝材料，細分市場分散，規模偏小。2020 年全球晶圓制造材料市場規模約為 349 億美元，約占半導體材料整體規模的63%；國內

134、兩種材料規模相近，2020 年國內晶圓制造材料市場規模約為406 億元，約占半導體材料整體規模的 52%。晶圓制造材料中硅片占據絕對主流，占比 35%；封裝材料中基板占比最高，達 39%。減薄切割貼片引線鍵合模塑電鍍切筋成型終測封裝基板引線框架鍵合絲塑封料硅微粉錫球硅晶圓清洗沉積氧化涂膠前烘曝光顯影刻蝕后烘去膠離子注入薄膜生長研磨拋光金屬化WAT測試高純試劑靶材光刻膠掩膜版前驅體靶材拋光液拋光墊制造封裝高純特氣硅片高純特氣-2%0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%01002003004005006007008002016201720182019202020212022E全球市場規

135、模（億美元）YoY0%5%10%15%20%25%0204060801001201402016201720182019202020212022E中國大陸市場規模（億美元）YoY 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 42：晶圓制造材料晶圓制造材料細分市場分散細分市場分散 圖圖 43：封裝材料成本封裝材料成本構成中基板占比最高構成中基板占比最高 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 數據來源：上海市集成電路行業協會，國泰君安證券研究 半導體材料各細分市場大都由國外企業壟斷，國產化率均有待提高。半導體材料各細分市場大都由國外企業壟斷，國產化率均有待提高。硅片市

136、場全球前五大公司的市場份額達 87%，光刻膠全球市場前五大公司的市場份額達 87%，高純試劑全球市場前六大公司的市場份額達 80%以上，CMP 材料全球市場前七大公司市場份額達 90%。各細分材料國產化率也有差別，其中電子特氣與濺射靶材國產化率相對較高，達 30%-40%；掩模版、拋光墊、光刻膠國產化率較低，均不足 10%。圖圖 44：半導體材料各細分市場大都由國外企業壟斷半導體材料各細分市場大都由國外企業壟斷 數據來源：前瞻產業研究院，中國電子材料行業協會，國泰君安證券研究 表表 20：半導體材料各細分市場半導體材料各細分市場國產化率國產化率均有待提高均有待提高 材料種類材料種類 硅片及硅基

137、材料硅片及硅基材料 電子特氣電子特氣 掩模版掩模版 拋光材料拋光材料 濕電子化學品濕電子化學品 光刻膠光刻膠 濺射靶材濺射靶材 拋光墊 拋光液 國產化率國產化率 20%-30%30%-40%10%5%30%20%-30%5%30%-40%數據來源：新材料在線，國泰君安證券研究 3.2.細分材料：細分材料：3.2.1.硅片：規模穩增硅片：規模穩增 12 寸成主流，產能擴張加速國產化寸成主流，產能擴張加速國產化 35%13%12%8%6%6%7%2%11%硅片電子氣體光掩模光刻膠配套化學品拋光材料光刻膠濕法化學品濺射靶材其他基板,39%引線框架,16%陶瓷封體,10%鍵合線,15%包裝材料,14%

138、芯片粘貼,4%其他,2%信越化學信越化學信越化學信越化學SUMCOSiltronic環球晶圓SK SiltronJSRJSRJSRJSRTOKTOKTOKTOK杜邦杜邦杜邦杜邦住友化學住友化學住友化學富士膠片富士膠片CabotCabotDowHitachi日礦金屬霍尼韋爾東曹普萊克斯空氣化學林德集團液化空氣 太陽日酸日本企業歐美企業中國大陸韓國中國臺灣其他其他其他其他其他其他其他其他其他其他0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%硅片半導體光刻膠g/i光刻膠ArF光刻膠KrF光刻膠CMP拋光墊CMP拋光液靶材電子特氣濕電子化學品 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必

139、閱讀正文之后的免責條款部分 0 3.2.1.1.市場規模近千億，12 寸成大勢所趨 硅片制備可大致分為多晶硅硅片制備可大致分為多晶硅-單晶硅、單晶硅單晶硅、單晶硅-硅片兩大步驟，前者是技硅片兩大步驟，前者是技術難點所在。術難點所在。硅片制造商購入電子級多晶硅作為原材料，通過拉晶環節得到單晶硅錠，然后依次進行硅錠切端、直徑滾磨、切割倒角、研磨腐蝕、拋光清洗得到拋光片。根據客戶要求，可在拋光片基礎上進一步加工以制備退火片、外延片、SOI 等細分產品。圖圖 45：硅片制硅片制造工藝復雜，技術壁壘在于拉晶環節造工藝復雜，技術壁壘在于拉晶環節 數據來源：滬硅產業招股說明書，國泰君安證券研究 半導體器件的

140、制程水平與硅片尺寸需求相對應。半導體器件的制程水平與硅片尺寸需求相對應。按尺寸分，6 英寸、8 英寸、12 英寸占據市場主要份額。不同尺寸下的不同制程對應不同的應用場景，涵蓋從成熟到先進制程的半導體器件。表表 21：不同制程要求決定半導體硅片需求結構不同制程要求決定半導體硅片需求結構 硅片尺寸硅片尺寸 制程范圍制程范圍 制程制程 應用應用 12 英寸英寸 5nm-28nm 5nm 高端智能手機處理器（蘋果 A14）7nm-14nm 高端智能手機處理器、高性能計算機 20-22nm DRAM、NAND Flash 存儲芯片、中低端處理器芯片、影像處理器、數字電視機頂盒等 28nm-90nm 28

141、nm-32nm WiFi、藍牙、存儲芯片、FPGA 芯片、低電壓低功耗聯網芯片等 45nm-65nm 主要用于性能需求較低、對成本和生產效率要求較高的領域，如手機基帶、WiFi、GPS、藍牙、Nor Flash 芯片等 8 英寸英寸 90nm-0.5m 90nm-0.13m 物聯網、汽車 MCU、射頻芯片、基站通訊設備 DSP 等 0.13m-0.15m MCU、指紋識別芯片、影像傳感器、電源管理芯片、液晶驅動 IC 等 0.18m-0.25m 影像傳感器、eNVM 嵌入式非易失性存儲器等 2-6 英寸英寸 0.35m 及以上 MOSFET、IGBT、模擬 FR、MEMS、二極管等功率器件 數

142、據來源：電子工程世界，國泰君安證券研究 中國硅片市場增幅高于全球，硅片價格及出貨面積維持高位。中國硅片市場增幅高于全球，硅片價格及出貨面積維持高位。2015 年至2020 年，全球半導體硅片市場從 495 億元擴張至 785 億元，CAGR 達9.67%；中國市場從僅僅 30.5 億元增長至 93.7 億元，CAGR 達 25.18%，遠超同期全球市場增速。此外，全球半導體硅片價格及出貨面積近兩年來均維持在高位水平：2018 年-2020 年全球硅片銷售單價依次為 0.91 美元/英寸、0.96 美元/英寸、0.91 美元/英寸，總體維持穩定；全球半導體硅片出貨面積從 2011 年起逐年增長，

143、近兩年來增速有所放緩，但仍然維持在較高水平。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 46：全球規模：全球規模近千億級，中國份額增幅領先近千億級，中國份額增幅領先 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 為提高半導體的生產效率和降低成本，硅片向大尺寸演進是大勢所趨。為提高半導體的生產效率和降低成本，硅片向大尺寸演進是大勢所趨。12 英寸半導體級硅片自 2003 年起出貨面積開始爆發式增長，從約 3.5 億平方英寸增加至 85 億英寸左右，市場份額由 2003 年的 7%增長至 2015年近 65%，隨后幾年在高位保持相對穩定。當前與 8 英寸硅片合計占據市場超

144、90%，是未來晶圓生產的主流規格。圖圖 47：大尺寸大尺寸半導體硅片出貨面積占比半導體硅片出貨面積占比不斷提高不斷提高 圖圖 48：從從 2003 年開始年開始 12 英寸半導體級硅片出貨面積爆發英寸半導體級硅片出貨面積爆發式增長式增長（百萬平方英寸）（百萬平方英寸）數據來源：IC Insights，國泰君安證券研究 注：不包括 SOI 硅片 數據來源：SEMI，國泰君安證券研究 注：不包括 SOI 硅片 3.2.1.2.三大驅動助力成長，國內廠商打破壟斷 并購式外延擴張造就行業高集中度，國內企業發展致使全球格局微妙改并購式外延擴張造就行業高集中度，國內企業發展致使全球格局微妙改變。變。20

145、世紀 90 年代，全球主要的半導體硅片企業超過 20 家。自此 20多年來，龍頭企業紛紛收購合并提升自身市占率。近幾年，前五大公司市場份額之和穩定在 80%以上。2020 年 12 月 10 日，環球晶圓以 37.5 億歐元收購德國硅片制造商 Siltronic AG，此次收購合并完成后，環球晶圓將從全球第三大硅片生產商一躍成為全球第二大硅片制造商。近年來，國內硅片企業加速發展，CR5 自 2017 年高點后逐年下降。滬硅產業在全球半導體硅片市場的市占率從2016年的0.54%增長為2020年的2.18%，0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20002001200

146、2200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020125mm150mm200mm300mm010002000300040005000600070008000900020002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019125mm150mm200mm300mm 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 是國內生產半導體硅片最大的廠商。圖圖 49：硅片市場集中度較高硅片市

147、場集中度較高 圖圖 50：全球硅片市場行業集中度在：全球硅片市場行業集中度在 2017 年達頂峰，隨后逐年達頂峰，隨后逐年下降年下降 數據來源：滬硅產業招股書，芯思想研究院，國泰君安證券研究 數據來源：滬硅產業招股書，芯思想研究院，國泰君安證券研究 國內硅片廠商不斷成長，打破壟斷的主要驅動力有三：國內硅片廠商不斷成長，打破壟斷的主要驅動力有三：1）外延式并購加快企業版圖擴展。）外延式并購加快企業版圖擴展。以滬硅為例，2015 年上海硅產業投資有限公司成立，注冊資本 2 億元；2016 年，公司收購上海新昇，同年通過要約收購的方式完成對 Okmetic 的控股；2019 年，公司繼續通過收購股份

148、取得新傲科技控制權。隨著公司 12 英寸硅片的規模量產，滬硅產業市占率增長至 2.18%，有望在世界舞臺上占據一席之地。2）下游需求驅動下，國內廠商積極擴張產能，順應行業趨勢，新增硅片）下游需求驅動下，國內廠商積極擴張產能，順應行業趨勢，新增硅片產能聚焦產能聚焦 12 英寸。英寸。大多數國內廠商已具備 8 英寸硅片量產能力，但 12英寸硅片仍主要依賴進口。以滬硅產業、立昂微為首的國內廠商積極擴增 12 英寸產能，滬硅產業 12 英寸硅片技術領先國內，其子公司上海新昇 2021 年末完成 30 萬片/月的 12 寸安裝產能的建設，其募投項目將進一步新增 30 萬片/月的 12 寸產能，最終達到月

149、產 60 萬片 12 英寸硅片的產能。表表 22：國內硅片廠商國內硅片廠商積極擴張產能積極擴張產能，新增硅片產新增硅片產能聚能聚焦焦 12 英寸英寸 硅片廠商硅片廠商 子公司子公司 8 英寸硅片產能情況英寸硅片產能情況 12 英寸硅片產能情況英寸硅片產能情況 滬硅產業滬硅產業 上海新上海新昇/已建產能 30 萬片/月，新增規劃產能 30 萬片/月輕摻 新傲科技新傲科技 8 寸以下 20 萬片/月，其中 8寸 SOI 技改，達到 4 萬片/月 建設 40 萬片/年的 12 寸高端硅基材料研發中試線 Okmetic 20 萬片/月 8 寸，2 萬片/月的SOI 產能 立昂微電子立昂微電子 金瑞泓金

150、瑞泓 已建產能 40 萬片/月 已建產能 15 萬片/月，規劃產能 45 萬片/月 超硅半導體超硅半導體 上海超硅上海超硅/重慶超硅重慶超硅 已建產能 50 萬片/月/國晶半導體國晶半導體/已建產能 15 萬片/月，二期規劃產能 30 萬片/月 中環股份中環股份 已建產能 70 萬片/月，規劃產能 100 萬片/月 已建產能 17 萬片/月，規劃產能 60 萬片/月 78.0%80.0%82.0%84.0%86.0%88.0%90.0%92.0%94.0%96.0%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20162017201820192020信越化學SUMCOSil

151、tronic環球晶圓SK Siltron滬硅產業其他CR5（右軸）請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 神工股份神工股份 已建產能 5 萬片/月，規劃產能 15 萬片/月/麥斯克電子麥斯克電子 預計至 2024 年新增產能 20 萬片/月 預計至 2024 年新增產能 5 萬片/月 有研半導體有研半導體 已建產能 276 萬片/年 擴產項目一期于 2020 年年底量產，已建成 300 噸 12-18 英寸硅單晶的生產能力，二期建設目標為 360 萬片/年 中欣晶圓中欣晶圓 已建產能 45 萬片/月，規劃產能 55 萬片/月 現有產能 10 萬片/月，預計 202

152、2 年年底二期建成新增產能 10萬片/月 鄭州合晶鄭州合晶 已建產能 20 萬片/月 已完成 1 萬片/月試產，規劃產能 28 萬片/月 晶睿電子晶睿電子 已建產能 13 萬片/月，2022 年年底規劃產能 38 萬片/月 預計 2022 年年底產能達 10 萬片/月 鑫晶半導體鑫晶半導體 新建產能 30 萬片/月 已建成產能 10 萬片/月，預計 2022 年擴充至 30 萬片/月，2023年擴充至 60 萬片/月 數據來源：各公司公告，國泰君安證券研究 3）重摻外延片聚焦功率和模擬市場，附加值高，與國外技術差距小，利）重摻外延片聚焦功率和模擬市場，附加值高，與國外技術差距小，利于國內廠商追

153、趕國際龍頭。于國內廠商追趕國際龍頭。重摻主要為外延片，面向 DAO 產品，市場占比約 26%；輕摻則主要面向存儲和邏輯，市場占比約 74%。重摻外延片雖然市場規模偏小，但由于增加了外延環節，利潤附加值更高。另外，重摻片技術門檻低于輕摻片，且國外大廠多以輕摻片為主，產品競爭壁壘相對較小，適宜以立昂微為首的國內廠商加速成長。3.2.2.光刻膠：光刻膠：K 膠進入放量，膠進入放量，A 膠加速驗證膠加速驗證 3.2.2.1.下游市場分散，市場格局壟斷明顯 光刻是半導體晶圓制造中的最重要的工藝環節。光刻是半導體晶圓制造中的最重要的工藝環節。光刻環節決定著芯片的最小特征尺寸，占芯片制造時間的 40-50%

154、，占制造成本的 30%。光刻膠作為光刻環節的核心耗材，決定工藝圖形的精密程度和良率，光刻膠作為光刻環節的核心耗材，決定工藝圖形的精密程度和良率，隨隨著光刻特征尺寸的不斷縮小，工藝環節對于光刻膠的要求愈發嚴格著光刻特征尺寸的不斷縮小，工藝環節對于光刻膠的要求愈發嚴格。光刻膠是由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分構成的對光敏感的混合液體，通過刻蝕工藝將光掩模上的圖形轉移到所在的襯底上。集成電路隨著摩爾定律的不斷推進，制程工藝進入 5nm 時代，對光刻膠性能要求愈發嚴格。光刻膠的性能與光刻分辨率緊密相關，光刻分辨率直接關系芯片特征尺寸大小，其與曝光波長、數值孔徑及工藝系數相關。圖圖 51：光光刻膠隨

155、著光刻特征尺寸的演進而演進刻膠隨著光刻特征尺寸的演進而演進 數據來源：CNKI 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 光刻膠根據應用領域，主要分為半導體光刻膠、面板光刻膠和光刻膠根據應用領域，主要分為半導體光刻膠、面板光刻膠和 PCB 光光刻膠?？棠z。半導體光刻膠，主要應用于半導體，根據曝光波長不同，分為 g線光刻膠、i 線光刻膠、KrF 光刻膠、ArF 光刻膠以及 EUV 光刻膠等；面板光刻膠主要應用于面板顯示，分為彩膠、黑膠等；PCB光刻膠則主要應用于 PCB行業，主要分為干膜光刻膠、濕膜光刻膠和光成像阻焊油墨等。其中半導體光刻膠技術壁壘較高，國產化率較低。

156、圖圖 52：2019 年全球光刻膠下游市場占比年全球光刻膠下游市場占比主要為主要為 PCB、LCD 和半導體三大領域。和半導體三大領域。圖圖 53：2020 年全球半導體光刻膠細分市場年全球半導體光刻膠細分市場以以 ArF 和和 KrF為為主主 數據來源：前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 數據來源：Trendbank，國泰君安證券研究 光刻膠壁壘高筑，是光刻膠壁壘高筑，是半導體材料中國產化率最低的材料之一半導體材料中國產化率最低的材料之一。除 PCB光刻膠外，半導體光刻膠和面板光刻膠均嚴重依賴進口。其壁壘包括原材料壁壘、設備壁壘、技術壁壘、驗證周期長等方面，前三者為主要技術壁壘。原材料市場基本

157、被國外廠商壟斷，尤其是樹脂和感光劑高度依賴于進口，國產化率很低，由此增加了生產成本以及供應鏈風險。光刻膠生產需要光刻機進行配套測試，相關研發設備成本高昂且依賴進口。光刻膠的技術壁壘既來自于專利突破的障礙，也有晶圓廠高度定制化的配套要求。圖圖 54：半導體半導體光刻膠在產品升級過程中的不同技術要求光刻膠在產品升級過程中的不同技術要求 數據來源：Trendbank，前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 高壁壘鑄就壟斷格局，市場主要被日美廠商所占據。高壁壘鑄就壟斷格局，市場主要被日美廠商所占據。全球光刻膠市場主要被東京應化、杜邦、JSR、住友化學等制造商所壟斷，尤其是在半導體光刻膠的高端的 KrF 和

158、ArF 領域，市場集中度更高。在較為低端的 g/iPCB光刻膠,25%LCD光刻膠,27%半導體光刻膠,24%其他光刻膠,24%44%35%14%4%2%1%ArFKrFigEUV紫外負膠G線I線KrFArFEUV傳統光刻膠，基于酚醛樹脂體系。酚醛樹脂作為主體，提供成膜性及抗刻蝕性能；重氮萘醌感光材料，提供感光性能?；瘜W放大型光刻膠，解決248 nm波長下透光性問題并對光信號進行放大。感光能力 248 nm透光性無苯環化學放大型光刻膠，丙烯酸類樹脂，沿用化學放大機理，提升無苯環材料抗刻蝕能力?？朔江h193 nm吸收新材料體系光刻膠，利用金屬氧化物提高感光速度、抗刻蝕能力；或在聚合物中加入吸色

159、基團提升吸收能力；小分子光刻膠材料體系。感光速度、放氣控制 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 線光刻膠領域，CR4 為 74%，但在 KrF 光刻膠領域的 CR4 為 85%，ArF光刻膠領域的 CR4 為 83%，兩者均超過 83%以上。而中國公司除少數公司覆蓋 g/i 光刻膠外，在更高的光刻膠領域基本都處于客戶驗證甚至只是研發階段，任重而道遠。圖圖 55：各各類光刻膠市場類光刻膠市場主要被日美廠商所占據主要被日美廠商所占據 數據來源：前瞻產業研究院，中國產業信息網，TECHCET，國泰君安證券研究 表表 23：全球半導體光刻膠產品情況對比全球半導體光刻膠

160、產品情況對比，國內廠商任重道遠國內廠商任重道遠 區域區域 企業企業 i/gline 膠膠 KrF 膠膠 干性干性 ArF 膠膠 浸沒浸沒 ArF 膠膠 EUV膠膠 全球市場全球市場 JSR 量產 量產 量產 量產 量產 東京應化 量產 量產 量產 量產 量產 美國杜邦 量產 量產 量產 量產 產能建設 信越化學 量產 量產 量產 量產 量產 富士膠片 量產 量產 量產 量產 產能建設 中國大陸市場中國大陸市場 北京科華 量產 量產 客戶驗證階段 研發 通過 02 專項驗收 上海新陽 客戶驗證 通過客戶驗證 產能建設/南大光電/25 噸，獲部分客戶認證/晶瑞電材 量產 客戶驗證階段 研發、產能建

161、設/江蘇博碩 研發/北旭電子 定制化服務 定制化服務 定制化服務/飛凱材料 客戶驗證階段/數據來源：前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 3.2.2.2.光刻膠從 0-1 突破，國產化進入爆發拐點 國產光刻膠從國產光刻膠從 0-1 實現技術突破，逐步導入供應鏈，國內大廠有望抓住實現技術突破，逐步導入供應鏈，國內大廠有望抓住國產替代窗口進入爆發上升的拐點。國產替代窗口進入爆發上升的拐點。信越化學等國外大廠斷供造成國內光刻膠供需短缺持續緊張，伴隨著半導體供應鏈安全問題日益嚴重，光刻膠的國產替代的窗口逐步打開。與此同時，各大國產廠商在高端光刻膠領域逐步實現量產和規模出貨，并借助優異的產品配套開發能力成功

162、導入國產供應鏈，有望實現光刻膠國產替代的大爆發。光刻膠加速國產替代的主要邏輯為：光刻膠加速國產替代的主要邏輯為：28%21%15%24%18%13%21%19%26%20%34%46%15%15%18%4%11%13%13%23%22%41%10%15%15%10%9%8%13%13%18%13%15%0%20%40%60%80%100%120%光刻膠半導體光刻膠g/i光刻膠ArF光刻膠KrF光刻膠EUV光刻膠JSRTOK杜邦信越化學住友化學富士膠片其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 行業窗口打開：行業窗口打開：供需緊張和供應鏈安全問題日益嚴重，光刻膠的

163、國產替代窗口進一步打開。新產能的配套發展：新產能的配套發展：光刻膠屬于高度定制化產品，并需要和光刻機聯動發展。隨著國內晶圓廠新產能的迅速釋放，國內廠商為滿足產品配套化發展，會優先選擇具有本土化優勢的國內廠商。供應鏈一體化：供應鏈一體化：以華懋科技、彤程新材等為代表的國內公司將單體、樹脂等上游材料和光刻膠一體化發展，實現供應鏈的全方位安全，成為國內晶圓廠商長期發展的首選供應商。KrF、ArF 等關鍵領域實現客戶導入及產品擴產：等關鍵領域實現客戶導入及產品擴產：KrF 線光刻膠用于0.25m-0.11m，ArF 線光刻膠用于 90nm-7nm，兩者覆蓋成熟制程內幾乎所有產品，以彤程新材等為代表的國

164、內廠商突破 KrF 和 ArF線光刻膠實現規?；慨a，打開了光刻膠領域的最大應用市場，有助于國內廠商的快速發展。表表 24：各大國產廠商在高端光刻膠領域逐步實現量產和規模出貨各大國產廠商在高端光刻膠領域逐步實現量產和規模出貨 產品產品 細分二級細分二級 2020 年年 國產化率國產化率 主要用途、技主要用途、技術制程節點術制程節點 相關公司相關公司 量產化階段量產化階段 產能及時間節點產能及時間節點 PCB 光刻膠光刻膠 干膜光刻膠 幾乎全進口 微細圖形加工/濕膜光刻膠及阻焊油墨 50%容大感光 飛凱材料 LCD 光刻膠光刻膠 彩色光刻膠 5%制備彩色濾光片（占成本27%）永太科技 產能建成

165、雅克科技 收購 LG 彩膠 彤程新材（北旭電子 45%）黑色光刻膠 5%上海新陽 產能在建 觸摸屏光刻膠/玻璃基板上沉積 TO 制作 TFT-LCD 光刻膠 大部分進口 微細圖形加工 晶瑞股份 量產 彤程新材（北京科華42.26%）量產 年產 1.1 萬噸半導體、平板顯示用光刻膠及 2 萬噸相關配套試劑項目，因為疫情有所推遲，將在 2022 下半年完成建設并投入生產。容大感光 飛凱材料 產能擴建 彤程新材（北旭電子 45%）產能擴建 北旭潛江工廠年產 6000 噸正型光阻項目已于 2022 年1 月份正式投產 半導體半導體 光刻膠光刻膠 g(436nm)/i(265nm)線光刻膠 10%g:6

166、 英寸晶圓（0.5 微米以上）；i:6、8 英寸晶圓（0.35-0.5 以上）容大感光 產能擴建 晶瑞股份 量產 彤程新材（北京科華42.26%）量產 500 噸/年 華懋科技（博康化學29.7%）量產 KrF 光刻膠1%8 英寸（0.15-晶瑞股份 中試完成 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0（248nm）0.25 以上）彤程新材（北京科華42.26%）量產 10 噸/年 華懋科技（博康化學29.7%）量產 ArF 光刻膠（193nm）1%12 英寸（干法：65-130nm;濕法：45nm 以下）晶瑞股份 研發 彤程新材（北京科華42.26%）研發 上海新陽

167、 產能建設 ArF 厚膜 21 年少量銷售，22 年量產；干法 22 年少量銷售，23 年量產。23 年預計合計銷售額 2 億 南大廣電 02 建設 華懋科技（博康化學29.7%）規?；慨a EUV光刻膠(13.5nm)研發階段 12 英寸（32nm以下）彤程新材（北京科華42.26%）02 專項研發通過驗收 數據來源：蘿卜投研，國泰君安證券研究 3.2.3.CMP：鼎龍與安集合力，打破：鼎龍與安集合力，打破 CMP 材料壟斷材料壟斷 3.2.3.1.深度受益下游擴產與工藝升級，國內市場增速預計高于全球 CMP 技術是目前國際公認唯一可以提供全局平坦化的技術。技術是目前國際公認唯一可以提供全局

168、平坦化的技術?；瘜W機械研磨/化學機械拋光（CMP，Chemical Mechanical Planarization）基本原理是在晶圓拋光過程中，拋光頭將晶圓待拋光面壓抵在粗糙的拋光墊上，借助拋光液腐蝕、微粒摩擦、拋光墊摩擦等耦合實現全局平坦化，隨后通過清洗清除晶圓表面的顆粒。CMP 核心耗材聚焦拋光液和拋光墊。核心耗材聚焦拋光液和拋光墊。根據功能的不同，拋光材料可劃分為拋光墊、拋光液、調節器、以及清潔劑等，其中拋光液占據 49%的市場份額，拋光墊占據了 33%的市場份額。二者均為易耗品，其性能在很大程度上決定了拋光的質量。拋光墊：決定晶圓平整度的重要輔料。拋光墊：決定晶圓平整度的重要輔料。拋

169、光墊主要通過化學物理作用打磨晶圓，在使用時對硅片提供一定壓力并對其表面進行機械摩擦，主要起存儲、傳輸拋光液的作用。主要類別分為聚氨酯類、無紡布類和絨毛結構，其中軟性墊在拋光墊中占據主流。拋光液：拋光液：CMP 技術核心要素。技術核心要素。拋光液是一種不含任何硫、磷、氯添加劑的水溶性拋光劑，其性能直接影響被加工工件表面的質量以及拋光加工的效率。不同的拋光步驟會需要不同的拋光液種類，7nm 以下邏輯芯片中 CMP 拋光步驟達到三十步，使用拋光液種類近三十種。主要類別分為氧化鋁類、氧化硅類和氧化鈰類，其中氧化鈰在拋光液中占據主流。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0

170、隨著國內半導體邏輯芯片與存儲芯片工藝升級，拋光步驟和隨著國內半導體邏輯芯片與存儲芯片工藝升級，拋光步驟和 CMP耗材耗材用量將會增加，用量將會增加，CMP 材料市場將進一步擴大。材料市場將進一步擴大。比如 14 nm 以下邏輯芯片工藝要求的關鍵 CMP 工藝將達到 20 步以上；7 nm 及以下邏輯芯片工藝中 CMP 拋光步驟甚至可能達到 30 步。同樣地，存儲芯片由 2D NAND 向 3D NAND 技術變革，也會使 CMP 拋光步驟數近乎翻倍。CMP 拋光材料全球市場規模穩步提升，國內市場增速高于全球市場。拋光材料全球市場規模穩步提升，國內市場增速高于全球市場。根據SEMI的數據，202

171、0年全球CMP拋光材料市場規模為24.8億美元，14-20 年 CAGR為 8%；2020 年中國 CMP 拋光材料市場規模為 32 億元，15-20 年 CAGR 約為 10%。國內的中芯國際、長江存儲、長鑫存儲等晶圓廠/存儲廠在技術工藝上實現突破后，正進入擴產高峰期，國內市場預計將有明顯高于全球市場的增速。圖圖 56：全球拋光墊市場規模持續增長全球拋光墊市場規模持續增長 圖圖 57：中國拋光墊市場規模近六年中國拋光墊市場規模近六年 CAGR 超超 10%數據來源：Techcet，國泰君安證券研究 數據來源：Techcet，國泰君安證券研究 3.2.3.2.國外廠商高度壟斷，安集鼎龍率先突破

172、 由于由于 CMP 材料較高的工藝壁壘及認證難度，行業格局較為集中，主要材料較高的工藝壁壘及認證難度，行業格局較為集中，主要被美國及日本廠商壟斷。被美國及日本廠商壟斷。拋光液：國外廠商壟斷，國內龍頭追趕迅猛。拋光液：國外廠商壟斷，國內龍頭追趕迅猛。長期以來，全球拋光液市場被美日企業所壟斷，Cabot、Hitachi、Fujimi、V ersum 占比分別為 33%、13%、10%、9%，CR4 約為 65%。值得一提的是，中國企業安集科技追趕勢頭迅猛，其全球市場份額已經增加到 4.5%。拋光墊：美國拋光墊：美國 Dow 公司一家獨大，呈現單寡頭格局。公司一家獨大，呈現單寡頭格局。美國陶氏化學企

173、業占全球拋光墊市場 79%的市場份額，更在細分集成電路芯片和藍寶石兩個高端領域占據 90%的市場份額。3M、卡博特、日本東麗、中國臺灣三方化學等也可生產部分芯片用拋光墊。0%5%10%15%20%25%30%35%02468101214201620172018201920202021全球拋光墊市場規模全球市場規模（億美元）YoY0%5%10%15%20%25%30%35%02468101214201620172018201920202021中國拋光墊市場規模中國市場規模（億元）YoY 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 58：全球全球 CMP 拋光墊市場

174、拋光墊市場呈現單寡頭格局呈現單寡頭格局 圖圖 59：全球全球 CMP 拋光液市場拋光液市場由國外廠商壟斷由國外廠商壟斷 數據來源：Cabot，國泰君安證券研究 數據來源：Cabot，前瞻產業研究院整理，國泰君安證券研究 拋光墊打破壟斷穩步放量，拋光液加速突破穩固市場，國內廠商在拋光墊打破壟斷穩步放量，拋光液加速突破穩固市場，國內廠商在 CMP材料領域追趕勢頭迅猛，國產化進程駛入快車道。材料領域追趕勢頭迅猛，國產化進程駛入快車道。拋光液領域：拋光液領域：以安集為例，安集在銅及銅阻擋層拋光液突破 14nm 工藝，并持續拓展鎢拋光液和介電材料拋光液在 3D NAND 先進制程的應用，產品技術已經接近

175、國際最高水平。根據 SEMI 的數據，公司 CMP 拋光液在全球市場的份額由 2019 年的 3%左右成長到 2020 年的 4.5%左右。未來隨著產能進一步放量，市場份額將加速擴張。表表 25：安集科技拋光液安集科技拋光液部分部分產品產品技術已經接近國際最高水平技術已經接近國際最高水平 產品種類產品種類 技術節點技術節點 預計總投資額預計總投資額（萬元）（萬元）進展進展 銅拋光液 28nm-14nm 15000 相關產品已在 28nm 產線和 14nm 產線實現量產，并持續在更多產品上驗證 10nm 以下 10nm-7nm 技術節點的產品平臺研發完成，并在相關客戶端測試優化 阻擋層拋光液 2

176、8-14nm 7000 相關產品已在 28nm 產線和 14nm 產線實現量產，并持續優化并驗證 高去除速率 性能滿足要求，正在多家客戶端驗證 10nm 以下 10nm-7nm 技術節點的產品平臺研發完成，并在相關客戶端測試優化 鎢拋光液 高選擇比 8000 相關產品在 3D NAND 和 DRAM 全面量產，在 Logic 上測試驗證 中低選擇比 相關產品在 3D NAND 和 DRAM 全面量產，在 Logic 上測試驗證 硅拋光液 1500 產品性能基本達到要求，在客戶端持續測試驗證中 數據來源：公司公告，國泰君安證券研究 拋 光 墊 領域：拋 光 墊 領域：以鼎 龍為 例，鼎龍 已 通

177、過 28nm 產 品全制程（ILD/SIT/W/Cu/GKMG）的驗證并獲得訂單，針對 14nm 以下先進制程開發的新產品部分已認證通過。國內廠商初步打破拋光墊技術壟斷，產能仍在釋放當中。隨著市場推進和產能建設雙管齊下，拋光墊國產化之路未來可期。表表 26：鼎龍股份拋光材料鼎龍股份拋光材料產品進展順利產品進展順利 產品種類產品種類 技術節點技術節點 產品驗證產品驗證 產能產能 79%5%4%2%1%9%DowCabotThomas WestFojiboJSR其他33%13%10%9%33%CabotHitachiFujimiVersum其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的

178、免責條款部分 0 拋光墊 28nm 及以上 已通過 28nm 產品全制程（ILD/STI/W/Cu/HKMG）的驗證并獲得訂單 一期和二期將合計產能 30 萬片/年，潛江三期建設已封頂，設備導入中，設計產能 50 萬片/年 14nm 及以下 DH5XXX 系列新產品在客戶端驗證進展順利，將在 2021 年底獲得新突破 拋光液 公司進行 Oxide，SiN，Poly，Cu，Al 等 CMP 制程拋光液產品多線布局，目前在客戶端的驗證反饋情況良好，部分產品已通過各項技術指標測試，其中 Oxide 制程某拋光液產品已取得小量訂單，Al 制程某拋光液產品在 28nm 技術節點 HKMG 工藝中通過客戶

179、驗證，進入噸級采購階段。公司已初步建成武漢本部一期年產 2000 噸清洗液產線，并計劃在產業園啟動年產 10000 噸產線建設 數據來源：公司公告，國泰君安證券研究 此外，國內也有一批新興企業正在加速布局此外，國內也有一批新興企業正在加速布局。在國家政策和國家基金的大力扶持下，中國半導體 CMP 拋光材料行業將涌現更多有技術實力的高科技企業，中國半導體產業國產化可期。表表 27：國內其他企業國內其他企業加速布局加速布局拋光材料業務拋光材料業務 廠商廠商 業務情況業務情況 寧波贏偉泰科 2019 年開始進軍拋光材料領域，業務涉及拋光墊及保持環 蘇州觀勝 于 2017 年投入 CMP 拋光墊生產，

180、其股東臺灣智勝在拋光墊領域有 15 年生產經驗，在這一領域已經積累了100 多項專利技術，目前主要面向國內半導體市場生產以聚氨酯為基材制作的 CMP 拋光墊 萬華化學 基于其本身在國內化工行業的領頭地位，正在煙臺經濟技術開發區內建設大規模集成電路平坦化關鍵材料（拋光墊+拋光液）項目，建成后希望實現 60-100 萬片/年產能 上海芯謙 成立于 2021 年，致力 CMP 耗材生產研發，計劃年產半導體用拋光墊約 10 萬片，目前已實現投產運營。數據來源：各公司公告，國泰君安證券研究 3.2.4.靶材：江豐領銜國產替代，突破先進技術節點靶材：江豐領銜國產替代，突破先進技術節點 3.2.4.1.功能

181、薄膜制備核心，市場規模持續上行 靶材是濺射工藝核心原材料，功能薄膜制備必經之路。靶材是濺射工藝核心原材料，功能薄膜制備必經之路。濺射工藝屬于物理氣相沉積（PVD）的一種，在超大規模集成電路制造過程中被反復使用到。它利用離子源產生的離子流，在高真空中經過加速聚集形成高速度能離子流束，轟擊固體表面，使固體表面的離子離開固體沉積在基底表面形成電子薄膜，存在工藝不可替代性。被轟擊的固體稱為靶材，是濺射工藝的重要基石。圖圖 60：濺濺射工藝原理圖射工藝原理圖 數據來源：江豐電子招股說明書 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 靶材制造產業鏈可分為“金屬提純靶材制造產業鏈可

182、分為“金屬提純-靶材制造靶材制造-濺射鍍膜濺射鍍膜-終端應用”四大終端應用”四大環節，核心環節聚焦靶材制造和濺射鍍膜。環節，核心環節聚焦靶材制造和濺射鍍膜。產業鏈上游為高純金屬，中游為高純濺射靶材，下游為相關應用。根據根據 WSTS 數據顯示，靶材下游領域涵蓋半導體芯片、平板顯示器、太數據顯示，靶材下游領域涵蓋半導體芯片、平板顯示器、太陽能電池、信息存儲、工具改性、電子器件和其他領域。陽能電池、信息存儲、工具改性、電子器件和其他領域。在全球靶材應用市場中，占比最高的為顯示面板，信息存儲排名第二，其次為半導體芯片和太陽能電池。國內靶材應用市場中，主要分為顯示面板、半導體芯片和太陽能三大領域，其中

183、半導體芯片占比近 50%。圖圖 61：2020 年全球靶材應用分布結構年全球靶材應用分布結構中半導體芯片只占中半導體芯片只占11%圖圖 62：國內濺射靶材應用國內濺射靶材應用主要分為顯示面板主要分為顯示面板、半導體芯片和半導體芯片和太陽能三大領域太陽能三大領域 數據來源：中商產業研究院，國泰君安證券研究 數據來源：中商產業研究院，國泰君安證券研究 表表 28：靶材應用領域及要求靶材應用領域及要求 應用領域應用領域 金屬材料金屬材料 主要用途主要用途 性能要求性能要求 半導體芯片半導體芯片 超高純度鋁、鈦、銅、鉭等 制備集成電路的關鍵原材料 技術要求最高、超高純度金屬、高精度尺寸、高集成度 平面

184、顯示器平面顯示器 高純度鋁、銅、鉬等，摻錫氧化銦（ITO）高清晰電視、筆記本電腦等 技術要求高、高純度材料、材料面積大、均勻性程度高 太陽能電池太陽能電池 高純度鋁、銅、鉬鉻等，ITO 薄膜太陽能電池 技術要求高、應用范圍大 信息存儲信息存儲 鉻基、鈷基合金等 光驅、光盤等 高存儲密度、高傳輸速度 工具改性工具改性 純金屬鉻、鉻鋁合金等 工具、模具等表面強化 性能要求較高、使用壽命延長 電子器件電子器件 鎳鉻合金、鉻硅合金等 薄膜電阻、薄膜電容 要求電子器件尺寸小、穩定性好、電阻溫度系數小 其他領域其他領域 純金屬鉻、鈦、鎳等 裝飾鍍膜、玻璃鍍膜等 技術要求一般，主要用于裝飾、節能等 數據來源

185、：新材料產業，國泰君安證券研究 靶材靶材 2020 年全球高純濺射靶材市場規模為年全球高純濺射靶材市場規模為 195.63 億美元，億美元，2015-2020 年年CAGR 超超 10%。就國內市場來說，2020 年中國靶材市場規模約 337.38億元。隨著國內進口靶材免稅期結束，國產替代動力充足，預計到 2026年國內靶材行業市場規模將達 653 億元，21-26 年 CAGR 為 14.98%。3.2.4.2.高壁壘鑄就高壟斷，國產替代逐步提升 靶材行業準入門檻較高，主要體現在技術與客戶壁壘這兩個方面；靶材行業準入門檻較高，主要體現在技術與客戶壁壘這兩個方面；技術壁壘：技術壁壘：濺射設備專

186、用性強、精密度高、投資較大，長期被美日企業壟斷，主要設備提供商包括 AMA T（美國）、ULVAC（日本）、請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 ANELV A（日本）、V arian（美國）等。內資廠商國內市占率僅為 30%，并以中低端產品為主，高端靶材主要依賴進口?？蛻舯趬荆嚎蛻舯趬荆撼笠幠＜呻娐?、太陽能電平板顯示器等下游客戶對靶材質量要求較高，靶材行業存在嚴格認證機制。須經供應商初評、產品報價、樣品檢測、小批量試用、穩定性檢測等認證程序，從新產品開發到實現批量供貨，時間長達 2-3 年。高門檻鑄就高集中度，全球呈現美日寡頭壟斷特征，先發優勢明顯。高門檻

187、鑄就高集中度，全球呈現美日寡頭壟斷特征，先發優勢明顯。由于靶材制造工序繁多，技術門檻較高，設備投資大，能實現規?；a企業較少。美日龍頭廠商掌握核心生產技術，實施嚴格技術保密舉措，目前霍尼韋爾（美國）、日礦金屬（日本）、東曹（日本）和普萊克斯全球前四大廠商市占率近 80%。從靶材種類細分來看，銅靶主要供應商為日礦金屬；鉬靶主要供應商為攀時與世泰科；鋁靶主要供應商為住友化學與愛發科；ITO 靶材的主要供應商為三井、日礦金屬與優美科。圖圖 63：全球半導體濺射靶材市場全球半導體濺射靶材市場呈現美日寡頭壟斷格局呈現美日寡頭壟斷格局 數據來源：智研咨詢，國泰君安證券研究 國內廠商奮起直追，技術節點不斷

188、突破。國內廠商奮起直追，技術節點不斷突破。江豐電子作為國內最大半導體芯片用高純濺射靶材生產商，超高純金屬濺射靶材產品已經應用于全球先端制造工藝中，7nm 技術節點實現批量供應，5nm 技術節點部分產品評價通過并實現量產，部分產品進入驗證階段。光微半導體生產的超純濺射靶材產品已經進入臺積電 3nm 供應量并完成工藝終端測試，即將進入量產階段，主打產品超高純銅錳濺射靶材達到 45-3nm 工藝節點使用要求，為中國臺灣地區光洋穩定供應超高純 6N/7N 銅原料，后為其代工3nm 芯片制造工藝所需銅錳靶材。表表 29：中國靶材行業上市公司中國靶材行業上市公司技術節點不斷突破技術節點不斷突破 公司公司

189、產品情況產品情況 產能產能 江豐電子江豐電子 300mm 晶圓用 Al、Ti、Ta、Cu 等靶材產品已覆蓋半導體 90-7nm 技術節點，5nm 技術節點的部分產品已量產，部分產品進入驗證階段 2020 年鋁靶 13.17 萬塊/年，鈦靶 6.05 萬塊/年，鉭靶 3.17萬塊/年；計劃擴產高純鋁、鈦、鉭靶材 5.2 萬塊/年，高純銅靶材 1.8 萬塊/年 阿石創阿石創 鋁伉靶材、鉬、鋁、硅靶材 2020 年靶材產量 590 噸；計劃擴產 800 噸/年鉬靶材、350噸/年鋁靶材、50 噸/年硅靶材、2000 噸/年銅靶材 有研新材有研新材 IC 用 8-12 英寸鋁、鈦、銅、鈷等靶材已供貨，

190、7nm 以下銅、鈷等高端靶材研發測試中 有研億金項目擴產高純銅系靶材，預計 2025 年底前達產，產能 5.3 萬塊/年 隆華科技隆華科技 鉬靶、ITO 靶、銅靶、鈦靶、鎢靶、IGZO 靶等 氧化銦錫靶材 10 噸/年，鉬靶材 80 噸/年；規劃建設 ITO 靶材 140 噸 數據來源：各公司公告，前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 30%20%20%10%20%JX nipponHoneywellTOSOHPraxair其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 3.2.5.電子特氣：產能擴張電子特氣：產能擴張+客戶突破，國產替代勢在必行客戶突破，國產替代勢在必

191、行 3.2.5.1.下游應用廣泛，規模迅速增長 根據制備方法和應用領域的不同，工業氣體可以分為大宗氣體和特種氣根據制備方法和應用領域的不同，工業氣體可以分為大宗氣體和特種氣體。體。大宗氣體包括空分氣體(由空氣分離得到)和合成氣體，該類氣體產銷量大、對純度要求低，主要用于化工能源、金屬冶煉、機械制造等；特種氣體可分為高純氣體、標準氣體和電子特種氣體。電子特氣的下游應用包括集成電路 IC、顯示面板(LCD、OLED)、光伏、LED 等。表表 30：大宗氣體與特種氣體比較大宗氣體與特種氣體比較 產品類型產品類型 產品用量產品用量 產品價格產品價格 應用領域應用領域 純度要求純度要求 大宗氣體大宗氣體

192、 較單一 用量大 價格較低 傳統領域 3N 特種氣體特種氣體 種類繁多 用量小 價格昂貴 新興領域 5N 以上 數據來源：中國半導體協會、國泰君安證券研究 電子特氣需求廣闊，在半導體制造的材料成本中占比高。電子特氣需求廣闊，在半導體制造的材料成本中占比高。在電子產品制程工藝中廣泛應用于離子注入、刻蝕、氣體沉積、摻雜等工藝，被廣泛應用于半導體、顯示面板、太陽能、LED 等行業。與全球市場相比，我國半導體市場發展相對滯后，但在面板、光伏等領域具有全球領先的規模優勢，因此在電子特種氣體的消費結構表現上與全球有所差異。在半導體制造的材料成本中電子特氣占比高達 13%，是僅次于硅片的第二大材料。國內電子

193、氣體市場規模增速明顯，遠高于全球增速。國內電子氣體市場規模增速明顯，遠高于全球增速。我國半導體特種氣體需求在迅速擴大，市場發展空間巨大。由于半導體等下游技術更迭帶來附加值不斷提高，電子特氣市場增長超越了整個半導體材料增速，中國半導體行業協會預計到 2024 年電子特氣行業規模將達到 230億元。圖圖 64：中國中國電子特氣市場規模電子特氣市場規模增速明顯增速明顯 數據來源：智研咨詢，國泰君安證券研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 行業壁壘較高，具體表現為技術壁壘、客戶認證和資金壁壘：行業壁壘較高，具體表現為技術壁壘、客戶認證和資金壁壘：（1）技術壁壘高：

194、電子特氣通過不同的制程使硅片具有半導體性能，也決定了集成電路的性能、集成度、成品率。為了保證半導體器件的質量與成品率，特種氣體產品要同時滿足“超純”和“超凈”的要求，“超純”要求氣體純度達到 4.5N、5N 甚至 6N、7N，作為特種氣體的核心參數，純度每提升一個 N，粒子、金屬雜質含量濃度每降低一個數量級，都將帶來工藝復雜度和難度的顯著提升。（2）客戶認證周期長且客戶粘性強：下游客戶對氣體供應商的選擇均需經過審廠、產品認證 2 輪嚴格的審核認證，其中光伏能源、光纖光纜領域的審核認證周期通常為 0.5-1 年，顯示面板通常為 1-2 年，集成電路領域長達 2-3 年。電子特氣質量對電子產品性能

195、影響較大，因而為了保持氣體供應穩定，客戶不會輕易更換氣體供應商。（3）資金壁壘高：工業氣體行業需要大規模采購設備，業內企業擴大規模時往往通過兼并收購的方式橫向布局，這些必須有強大的資本實力作為支撐。高壁壘導致市場高度集中，形成了寡頭壟斷的格局。高壁壘導致市場高度集中，形成了寡頭壟斷的格局。從 2020 年全球電子特氣市場占比來看，美國空氣化工、法國液化空氣、日本大陽日酸、德國林德集團合計占比 48%；在中國的電子特氣市場，外資四大巨頭則牢牢控制了 85%的市場份額。半導體領域電子特氣國產化率不足 15%，國產替代需求強烈。圖圖 65：全球電子特種氣體市場全球電子特種氣體市場高度集中高度集中 圖

196、圖 66：中國電子特種氣體市場中國電子特種氣體市場由外資四大巨頭壟斷由外資四大巨頭壟斷 數據來源：億渡，國泰君安證券研究 數據來源：前瞻產業研究院，各公司官網，國泰君安證券研究 國內企業奮力追趕，國產替代勢頭強勁。國內企業奮力追趕，國產替代勢頭強勁。由于我國電子特氣行業起步晚，相關技術與國外仍有一定差距，其中電子氣體市場中有八成以上空間為國外巨頭占據，但特種氣體的研究與應用在我國出現了從無到有的長足發展，國內特種氣體企業也逐漸追上外國巨頭。國產企業加速擴產迎接需求釋放，國產化率有望從 2020 年的 14.2%提升至 2025 年的 25%。突破技術壁壘：自主掌握氣體純化、混配、處理、檢測等工

197、藝。突破技術壁壘：自主掌握氣體純化、混配、處理、檢測等工藝。國內企業在多個環節實現突破，在氣體純化環節能將部分電子特氣實現 9N 級別的純度，在氣體混配環節可使配氣誤差達到2%以內，在氣瓶處理環節可使粗糙度達到 0.2 微米以下，在氣體分析檢測環節對多種氣體的檢林德,20.20%空氣化工,6.61%液化空氣,15.46%太陽日酸,5.47%其他,52.26%1.90%1.60%1.50%1.30%8.80%85%華特氣體金宏氣體南大光電雅克科技其它中國企業外資企業 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 測精度可達 0.1ppb。突破客戶壁壘：國產企業成功打入主流

198、客戶供應鏈。突破客戶壁壘：國產企業成功打入主流客戶供應鏈。一旦企業某一產品通過認證，后續其他品類的認證時間可節省約一半。國內許多電子特氣生產企業下游客戶覆蓋各行業龍頭。表表 31：許多許多國國產產企業已通過主流客戶認證企業已通過主流客戶認證 企業 下游主要客戶 華特氣體 英特爾、中芯國際、美光科技、臺積電（中國）金宏氣體 華潤微電子、聯芯集成、三星電子、三安光電 南大光電 Osram、LG、三安光電、士蘭微電子 正帆科技 中芯國際、長江存儲、京東方、乾照光電、三安光電 數據來源：各公司公告，國泰君安證券研究 突破資金壁壘：國產企業加大資本開支。突破資金壁壘：國產企業加大資本開支。國產氣體企業平

199、均資本開支占比處于高位，產能持續擴張，且產能擴張以電子特氣為主，積極迎接國產替代需求增長。據 Wind 數據，2021 年中國大陸八家氣體企業平均資本開支占比達 24.3%，超過四大巨頭。本土服務優勢凸顯，國產替代勢在必行。本土服務優勢凸顯，國產替代勢在必行。在零售氣體模式上，國產企業具有明顯的區位優勢：物流配送體系響應迅速且成本較低，從而產品價格具有明顯的優勢。國內高純氣體產品平均價格只有國際市場價格的 60%左右，采用國產產品可大幅度降低下游企業的制造成本。表表 32：國內電子特氣公司國內電子特氣公司產能持續擴張產能持續擴張，積極迎接國產替代需求增長積極迎接國產替代需求增長 公司公司 主要

200、產品主要產品 2020 年產能情況年產能情況 擴產情況擴產情況 華特氣體華特氣體 高純六氟乙烷、高純四氟化碳、高純一氧化碳、光刻氣等 230 余種特種氣體，及 10 余種普通氣體 特氣產量為 1.26 萬噸，其中氟碳類0.12 萬噸、氫化物 0.24 萬噸、光刻及其他混合氣體 0.27 萬噸、氨氧化合物 0.32 萬噸、碳氧化合物 0.32 萬噸 年產 15 噸乙硅烷項目預計 2022 年 6 月建設完成，年底試產，2023 年初小批量生產 金宏氣體金宏氣體 特種氣體、大宗氣體和天然氣三大類 100 多種氣體，超純氨特氣在國內市占率超過 50%特氣產量為 0.58 萬噸，超純氨產能為 8500

201、 噸/年/昊華科技昊華科技 氟電子氣體、綠色四氧化二氮、高純硒化氫、硫化氫等特氣產品 特種含氟電子氣體產能為 5000 噸/年 項目一期于 2021 年底投產，二期 2022 年一季度投產，項目建成后將實現年產三氟化氮3000 噸、四氟化碳 1000 噸、六氟化鎢 600噸，達產后可實現 5.7 億元/年的銷售收入 南大光電南大光電 含氟氣體（三氟化氮、六氟化硫等）和氫類氣體（磷烷、砷烷等）電子特氣產品，主要應用于 IC、LED、LCD 的芯片制造 電氟類特氣產能為 4000 萬噸/年 項目首期建設年產 3600 噸的三氟化氮生產基地，建設完成后含氟電子特氣產能將達8700 噸/年 凱美特氣凱

202、美特氣 擁有 12 套電子特氣生產及輔助裝置，生產半導體、面板、航天、醫療等領域液氧 1.5 萬噸/年、液氮 4.5 萬噸/年、高純氫氣 2 萬噸/年、氪氣 11750Nm/年、氬氣 144000Nm/年、氖氣68000Nm/年 初步建設 15 套電子特氣和混配氣體生產加工及輔助裝置 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 急需的超高純氣體和多元混配氣 和遠氣體和遠氣體 普通氣體、特種氣體以及清潔能源 電子級超純氨產能為 8 萬噸/年、電子級高級氫氣最大產能 3.2 億萬 m/年，氫氣總產能約為 3.78 萬噸/年 一期建成可年產電子特氣及功能性材料等產品 15

203、萬噸，預計實現年銷售收入 25 億元，整個項目達產后，預計可實現年銷售收入60 億元 數據來源：各公司公告，國泰君安證券研究 4.設計設計 本篇深度我們重點對半導體國產化替代深度解讀分析，著重關注目前國產化率較低的 GPU、CPU、FPGA、存儲器等領域。我們堅定認為，隨著國內廠商的不斷發展、下游需求恢復疊加新一輪創新啟動，以上企業有望深度受益，實現長期持續成長。4.1.GPU：高性能計算和人工智能的核心：高性能計算和人工智能的核心 4.1.1.基礎介紹：大算力時代的核心基礎介紹：大算力時代的核心 GPU（Graphic Processing Unit）即圖形處理器，是一種專門進行圖形和）即圖

204、形處理器，是一種專門進行圖形和圖像相關運算工作的微處理器，現已成為高性能計算及人工智能領域的圖像相關運算工作的微處理器，現已成為高性能計算及人工智能領域的核心部件。核心部件。1999 年，NVIDIA 公司推出 GeForce256 產品，首次提出了GPU 的概念。2006 年，NVIDIA 公司推出第一款采用統一渲染架構的桌面 GPU（G80 系列）和 CUDA 開發環境，開啟了 GPU 計算的新時代，此后 GPU 的性能提升速度遠遠超過 CPU。2011 年專用于加速計算的TESLA GPU 發布，標志著英偉達的 GPU 正式應用于通用計算領域?，F代的 GPU 不僅具備高性能圖形處理能力，

205、更是高性能計算和人工智能領域的算力核心，廣泛應用于云計算、數據處理、深度學習、智慧醫療、自動駕駛、金融等計算密集型領域。表表 33:GPU 發展歷程發展歷程 時間時間 80 年代年代 80 年代末年代末 90 年代初年代初 90 年代后期年代后期 20042010 2011至今至今 類型類型 圖形顯示 2D 加速 部分 3D 加速 固定管線 統一渲染 通用計算 相關標準相關標準 CGA,VGA GDI,DirectFB OpenGL(1.14.1),DirectX(6.011)CUDA,OpenCL1.22.0 代表產品代表產品 IBM 5150 86C911 Glint300SX GeFor

206、ce256 G80 TESLA 基本特征基本特征 光柵生成器 2D 圖元加速 硬件 T&L Shader 功能固定 多功能 shader 科學計算 數據來源：GPU 的發展歷程、未來趨勢及研制實踐 圖圖 67：GPU 應用領域應用領域廣泛廣泛 圖圖 68：GPU 提速幅度遠超提速幅度遠超 CPU 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：CSDN 數據來源：博客園 GPU 可并行處理大量數據，計算能力出色?？刹⑿刑幚泶罅繑祿?，計算能力出色。CPU 與 GPU 有著完全不同的邏輯架構，CPU 具備完善的控制器、Cache 以及存儲單元，適用于功能復雜的通用計

207、算；GPU 則很大程度上省略了控制器和 Cache，并包含了大量的 ALU（邏輯運算單元），能夠實現同時處理多任務的并行計算，在大量的、繁雜的重復計算領域具備優勢。舉例而言，主流 CPU 的浮點運算能力一般在幾十 GFLOPS，而 Tesla K40 雙精度浮點運算能力可達1.43TFLOPS。在深度學習訓練上，采用 GPU 加速算法，在某些情況下可實現超過人類水平的識別和檢測能力。圖圖 69：CPU 與與 GPU 架構對比示意圖架構對比示意圖，區別較大，區別較大 圖圖 70：CPU 的串行運算與的串行運算與 GPU 的并行運算示意圖的并行運算示意圖 數據來源：半導體產業縱橫 數據來源：GPU

208、 云服務器在人工智能領域的應用 GPU 的發展趨勢主要有兩個方向：一是延續傳統意義的 GPU，隨著視覺和虛擬現實的發展，對圖像顯形計算提出更高要求，以達到更逼真的視覺效果。二是高性能計算（GPGPU），包括通用計算和人工智能計算。GPGPU 作為運算協處理器，能夠提升浮點運算的進度和性能，滿足不同計算場景的需要。GPGPU（General-purpose computing on Graphics Processing Units）是）是一種利用一種利用 GPU 來完成原本由來完成原本由 CPU 負責計算的密集計算任務的協處理負責計算的密集計算任務的協處理器。器。GPGPU 作為 GPU 的重

209、要分支，具有優異并行計算能力的同時，且通常集成高速的 GDDR 或 HBM 內存系統，能夠提供每秒 TB級別的訪存帶寬，在對大規模數據流并行處理的應用場景上具備明顯優勢。隨著GPGPU 的技術發展和生態完善，其被廣泛應用于商業計算和大數據處理、人工智能領域。GPGPU 是人工智能領域最主要的協處理器解決方 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 案，占據了主要的市場份額，在智能工廠、無人駕駛、智慧城市等領域有廣泛的市場空間。表表 34:GPGPU 主要應用領域主要應用領域 類型類型 應用領域應用領域 運算類型運算類型 技術特點技術特點 商業技術和大數據商業技術和大

210、數據處理處理 1、CAE 仿真 2、物理化學 3、石油勘探 4、生命科學 5、氣象環境 1、雙精度浮點 2、單精度浮點 3、32 位整型 1、對芯片計算能力及運算精度要求高 2、科學運算指令集豐富 3、片上集成緩存容量大 4、內存帶寬需求高 5、I/O 帶寬高 6、支持多片一致性互連 7、可靠性高，RAS 功能豐富 人工智能人工智能 1、模型訓練 2、應用推理 1、混合精度浮點 2、半精度浮點 3、16 位整型 4、8 位整型 1、對計算性能要求高，精度需求相對低 2、能效比要求高 3、運算指令集豐富 4、內存帶寬要求大 5、I/O 帶寬高 6、支持多片互連 7、可靠性高、RAS 功能豐富 8

211、、開放的生態環境 數據來源：海光信息招股說明書，國泰君安證券研究 4.1.2.數據計算需求爆發，數據計算需求爆發，GPU 市場規?？焖俪砷L市場規?？焖俪砷L 進入大算力時代，全球及中國進入大算力時代，全球及中國 GPU 市場規?？焖僭鲩L。市場規?？焖僭鲩L。GPU 擁有比較強的浮點計算能力，在大量的圖像計算、科學計算、人工智能計算中有廣泛應用。因此，隨著大數據產業的興起，GPU 市場規?？焖僭鲩L。據VMR 數據，2021 年全球 GPU 市場規模達到 334.7 億美元，預計到 2027年將達到 1853.1 億美元，2021-2027 年 CAGR 為 33.0%。就中國市場而言，2020 年中

212、國大陸 GPU 市場規模為 47.39 億美元，約占全球市場的18.7%，預計未來將保持 32.8%的年均復合增速，至 2027 年達到 345.6 億美元的市場規模。圖圖 71：全球：全球 GPU 市場規模市場規?？焖僭鲩L快速增長（億美元）（億美元）圖圖 72：中國：中國 GPU 市場規模市場規?？焖僭鲩L快速增長（億美元）（億美元）數據來源：VMR，華經產業研究院，國泰君安證券研究 數據來源：華經產業研究院，國泰君安證券研究 從下游市場看，游戲和數據中心為從下游市場看，游戲和數據中心為 GPU 最主要的應用領域，未來最主要的應用領域，未來 GPU在智能駕駛領域亦具備成長潛力。在智能駕駛領域亦

213、具備成長潛力。從英偉達的收入結構來看，游戲及數 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 據中心是其目前最為重要的兩大市場，2021 年游戲在其營收中占比達46.3%。而據英偉達 2022 年半年報顯示，數據中心營收占比達 50.4%，已經超越游戲，成為其第一大營收來源。受益于高性能計算（HPC）和人工智能（AI）領域的快速發展，GPU 作為算力的基礎，其市場價值不斷凸顯。目前，在汽車智能駕駛領域，盡管 GPU 市場規模仍然較小，但隨著汽車向著智能化不斷發展，GPU 以其超強算力，未來有望迎來新一輪增長曲線。圖圖 73：GPU 用于改善游戲畫質用于改善游戲畫質 圖圖

214、 74：2021 年英偉達營收結構年英偉達營收結構，游戲占比高，游戲占比高 數據來源：NVIDIA 官網，國泰君安證券研究 數據來源：Wind，國泰君安證券研究 4.1.2.1.數據中心成為新動能，人工智能多場景應用 數據中心建設快速發展，帶動計算需求增長。數據中心建設快速發展，帶動計算需求增長。受益于 5G、人工智能、大數據、云計算等新興產業發展，對海量數據處理的需求不斷提升，數據中心成為數字化發展的重要基礎設施。截止 2021 年底，我國在用數據中心機架規模達到 520 萬架，近五年 CAGR 超過 30%，其中大型以上機架規模達 420 萬架，占比達 80%。進入數字經濟時代，數據量呈指

215、數級增長，對算力提出了巨大需求。據 Cisco 預計，2021 年計算能力更強的超級數據中心將達到 628 座，占數據中心總量的 53%。圖圖 75：中國數據中心機架規模：中國數據中心機架規?？焖僭鲩L快速增長（萬架）（萬架）圖圖 76：全球超級數據中心數量：全球超級數據中心數量快速增長快速增長（座）（座）數據來源：數據中心白皮書（2022 年）數據來源：Cisco Global Cloud Index，國泰君安證券研究 人工智能下游需求多點爆發，商業價值快速顯現。人工智能下游需求多點爆發，商業價值快速顯現。人工智能近年來快速發展，在計算機視覺、語音識別等領域的應用越來越多，在教育、醫療、金融、

216、交通、家居、安防、政務等下游領域均有巨大的拓展空間。據 IDC預計，2021-2025 年全球 AI 市場規模將從 885.7 億美元增長至 2218.7 億美元，五年復合增速達 26.2%，保持高速增長。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 1）計算機視覺技術：隨著深度學習算法的發展，在計算機視覺領域的很多研究成果已取得接近甚至超過人類視覺系統的突破性進展。以物體識別為例，2012 年，AlexNet 模型以超越第二名 10%的成績在 ImageNet 競賽中獲得冠軍；2015 年，基于深度學習技術的計算機視覺算 法在ImageNet 數據庫上的識別準確率首次

217、超過人類；2017 年，ImageNet 圖像分類競賽 Top5 的誤報率低至 2.25%，相比 2010 年有了 10 倍以上的下降。隨著計算機視覺技術的逐漸成熟，其應用領域不斷擴展至到人臉識別分析、物體檢測識別、行為識別分析、醫療影像診斷技術等諸多方向。2）語音識別：即對音頻中的各類信息進行解析的技術，如從音頻中提取人類說話的文字、識別說話人的身份等。當前，語音識別技術已逐漸在多個領域開始提供服務，例如司法領域的庭審記錄和客服場景的語音識別等。3）自然語言理解技術：即賦予機器“理解文字”的能力，如文本翻譯、文本結構化等。近年來，基于深度學習的自然語言理解技術取得質的突破，在單個任務上取得比

218、傳統算法顯著更高的準確率，已被應用于智能音箱、智能客服、翻譯、智能文檔分析等多個場景。圖圖 77：全球人工智能市場規模全球人工智能市場規?？焖僭鲩L快速增長（億美元）（億美元）圖圖 78：科創部首批支持建設人工智能十大應用場景：科創部首批支持建設人工智能十大應用場景 數據來源：IDC，國泰君安證券研究 數據來源：關于支持建設新一代人工智能示范應用場景的通知 圖圖 79：中國計算機視覺市場規模中國計算機視覺市場規模超過千億超過千億（億元）（億元）圖圖 80：中國智能語音行業市場規模：中國智能語音行業市場規模超過百億超過百億（億元）（億元）數據來源：沙利文咨詢，依圖科技招股說明書 數據來源：沙利文咨

219、詢，依圖科技招股說明書 GPU 成為主流成為主流 AI 芯片，技術與需求加速融合。芯片，技術與需求加速融合。人工智能芯片是人工智 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 能計算任務的重要承載實體，分為訓練和推理芯片，訓練芯片涉及海量數據和大規模計算，對算法、精度、處理能力要求非常高；推理芯片更注重綜合能力，包括算力能耗、時延、成本等。2012 年以來，以深度學習為代表的新一代 AI 技術得到快速發展，數據量與算法復雜度快速提升，對單位面積的計算能力提出了極高要求。GPU 具備大規模并行運算能力，已成為人工智能芯片的主流技術路線之一，廣泛應用在深度學習和機器學習領域

220、。圖圖 81：典型：典型 AI 芯片技術路線與代表芯片技術路線與代表 圖圖 82：2015-2021 年英偉達數據中心業務收入（億美元）年英偉達數據中心業務收入（億美元）數據來源：人工智能計算中心發展白皮書 數據來源：Nvidia 年報，國泰君安證券研究 受益于高性能計算（HPC）和人工智能產業的迅猛發展，英偉達在數據中心板塊的業務收入增速巨大。從 2015-2021 年，英偉達數據中心業務收入從 3.4 億美元增長至 106.1 億美元，年均復合增速達 77%。作為GPGPU 領域的代表性企業，英偉達該板塊業務的快速增長，反映了下游大算力產業對泛 AI 芯片的旺盛需求。4.1.2.2.游戲產

221、業：存量時代質量競爭，GPU 助力游戲產業發展 游戲是最主要的娛樂產業之一，市場規模穩定增長。游戲是最主要的娛樂產業之一，市場規模穩定增長。據 Newzoo 統計，2021 年全球游戲收入 1927 億美元，預計 2024 年將達到 2226 億美元，2020-2024 五年年均復合增速約為 5.6%?？磭鴥扔螒蚴袌?，2021 年市場規模為 2965.1 億元，實現同比增長，但增速較 2020 年放緩。2021 年中國游戲用戶規模達 6.66 億，同比增長 0.22%，表明游戲產業已進入存量市場，游戲品質成為競爭焦點。2021 年國內主機游戲銷售收入為 25.8 億元，同比大增 22%，主機游

222、戲具有高畫質、高幀率、制作精美的優勢，未來有望成為新一增長點。圖圖 83：全球游戲產業市場規模：全球游戲產業市場規模較大較大（億美元）（億美元）圖圖 84：中國游戲產業市場規模：中國游戲產業市場規模超過千億超過千億（億元）（億元）請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：Newzoo，國泰君安證券研究 數據來源：2021 年中國游戲產業報告 GPU 性能不斷升級，與游戲產業共同發展。性能不斷升級，與游戲產業共同發展。2018 年，英偉達推出基于圖靈架構的 GPU，支持光線追蹤（DXR）技術，通過模擬真實世界中的光線特征，渲染出更逼真的畫面，給玩家帶來身臨其

223、境的體驗。在 2019年，英偉達又推出了 DLSS（深度學習超級采樣）技術，它利用 GPU 上的專用 AI 處理單元，通過深度學習神經網絡的強大功能提高幀率，在保證高質量圖像的同時能夠保證性能。GPU 性能不斷升級，與游戲產業共同發展。圖圖 85：光線追蹤工作原理：光線追蹤工作原理 圖圖 86：DLSS 開啟后游戲性能大幅提升開啟后游戲性能大幅提升 數據來源：英特爾 FPGA 中國創新中心 數據來源：Nvidia 官網 GPU 性能優化成為性能優化成為 VR 設備走向現實的關鍵。設備走向現實的關鍵。虛擬現實技術能夠給游戲帶來更強的沉浸感和互動性，是游戲產業發展的新方向，但相比傳統設備，VR 對

224、 GPU 的運算能力提出了更高要求。預計 VR 對于 GPU 的性能要求是傳統游戲的 7 倍以上，如果按“全球 VR 技術標準”來算，GPU的算力至少需達到每秒 300M 的三角形輸出率，對于低端 GPU 而言該指標則難以實現。目前 VR 頭顯已開始小量出貨，隨著 GPU 技術升級及VR 生態發展，未來的想象空間十分廣闊。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 87：VR 設備幀速率需要保持在設備幀速率需要保持在 90FPS 圖圖 88：全球全球 VR 頭顯出貨量頭顯出貨量快速增長快速增長（萬臺）（萬臺）數據來源：硬件頻道，國泰君安證券研究 數據來源：VR

225、陀螺，36 氪研究院，國泰君安證券研究 4.1.3.寡頭壟斷格局寡頭壟斷格局，GPU 巨頭享有生態護城河巨頭享有生態護城河 英特爾在英特爾在 PC CPU 市場上保持領先。市場上保持領先。GPU 分為獨立 GPU 和集成 GPU，其中集成 GPU 內置于計算機主板或 CPU 本身，常見于筆記本電腦。Intel憑借在 CPU 市場的主導地位，其核心顯卡在 PC GPU 市場上占據了 60%以上的市場份額，AMD 和英偉達基本平分了剩余的 40%市場。在獨立在獨立 GPU 市場，英偉達和市場，英偉達和 AMD 雙寡頭壟斷，且英偉達處于絕對龍雙寡頭壟斷，且英偉達處于絕對龍頭地位。頭地位。據 JPR

226、數據，截止 22 年 Q2，英偉達占據全球獨立 GPU 市場的 79%，AMD 占有 20%的份額。2022 年，英特爾推出 Xe 架構獨立顯卡，市場份額預計在1%左右。獨立GPU的性能要求一般高于集成GPU，也擁有 AI 計算等更多應用場景。圖圖 89：PC GPU 市場份額市場份額中，英特爾占比高中，英特爾占比高 圖圖 90：獨立：獨立 GPU 市場份額市場份額，英偉達占比高，英偉達占比高 數據來源：Statista，國泰君安證券研究 數據來源：JPR，國泰君安證券研究 英偉達早年推出了英偉達早年推出了 CUDA 生態，形成了生態，形成了 GPU 開發生態的護城河。開發生態的護城河。CUD

227、A（Compute Unified Device Architecture）是由英偉達公司于 2007 年推出的通用并行計算架構，它包含 CUDA 指令集架構以及 GPU 內部的并行計算引擎，支持 C/C+/Python 等編程語言。采用統一的 CUDA 開發架構，能夠使 GPU 開發具備廣泛的可移植性，便于開發復雜的計算產品。以開發 AI 芯片為例，它包含數據處理、特征工程、機器學習、模型評估等多個環節，每一個環節都需要大量的數據運算，而 CUDA-X AI 平臺則能夠提供足夠的開發工具，降低開發難度。隨著 CUDA 生態體系的完 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款

228、部分 0 善，它將吸引更多的 GPU 開發者，形成更加牢固的生態壁壘，如同電腦領域的 Windows 系統、手機領域的安卓系統。圖圖 91：CUDA 生態示意圖生態示意圖 圖圖 92：CUDA-X AI 生態庫覆蓋多個應用領域生態庫覆蓋多個應用領域 數據來源：CSDN 數據來源：Nvidia 官網 4.1.4.國產國產 GPU 星火燎原，搭乘中國數據產業發展快車星火燎原，搭乘中國數據產業發展快車 國際龍頭占據先發優勢，專利墻構成較大阻礙。國際龍頭占據先發優勢，專利墻構成較大阻礙。GPU 的設計與代工均具有極高的技術壁壘，GPU 的架構有英偉達的 Tesla 架構、Fermi 架構、Turing

229、 架構等，每個架構構成都相當復雜，以早期發布的 Fermi 架構為例，它包含 16 個 SM（Stream Multiprocessor）、每個 SM 中有 2 個 Warp（線程束）、每個 Warp 中有 16 個核、每個核包括 1 個 FPU和 1 個 ALU。在圖形算法上，GPU 圖形渲染流程包括頂點著色、圖元著色、幾何著色、光柵化等多個流程，需要復雜的算法加以實現。同時，英偉達等國際龍頭已經牢牢構建了專利墻，國產廠商在開發的過程中，繞開現有專利具備一定難度。圖圖 93：GPU 圖形渲染流程圖形渲染流程 圖圖 94：英偉達：英偉達 Fermi 架構架構 數據來源：CSDN 數據來源：博客

230、園 國產國產 GPU 企業、產品不斷涌現。企業、產品不斷涌現。在上市公司中，景嘉微是是國內率先成功研制國產 GPU 芯片并實現大規模工程應用的企業之一，先后成功研制 JM5 系列、JM7 系列、JM9 系列等高性能 GPU 芯片，并向民用市場拓展。海光信息的 DCU 系列產品以 GPGPU 架構為基礎，兼容 ROCm和 CUDA 計算生態，可廣泛應用于大數據處理、人工智能等領域。其他 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 國產廠商還包括芯動科技、壁仞科技、芯瞳半導體、摩爾線程、沐曦集成電路、天數智芯等，成為國產 GPU 的新生力量。表表 35:主要國產主要國產

231、GPU 公司公司 企業名稱企業名稱 成立時間成立時間 融資情況融資情況 公司介紹公司介紹 主要主要 GPU產品產品 產品介紹產品介紹 景嘉微景嘉微 2006 年 已上市 國內首家成功研制國產GPU 芯片并實現大規模工程應用的企業 JM5 系列 JM7 系列 JM9 系列 JM9 系列第二款 GPU 研發成功，可滿足地理信息系統、媒體處理、游戲、虛擬化等高性能顯示需求和人工智能計算需求。芯動科技芯動科技 2007 年 無相關信息 中國一站式 IP 和芯片定制服務及 GPU 領軍企業，連續十年中國市場份額遙遙領先 風華 1 號 風華 2 號 風華一號是首款國產高性能 4K 級顯卡 GPU 芯片，在

232、渲染能力、圖形 API 支持、低延時等方面創下多個國內第一。海光信息海光信息 2014 年 已上市 專注于高端處理器，主要包括 CPU 和 DCU（協處理器）兩類產品，DCU 屬于GPGPU 的一種 深算一號 全面兼容 ROCm GPU 計算生態，可廣泛應用于大數據處理、人工智能、商業計算等計算密集類應用領域 天數智芯天數智芯 2015 年 2022 年 7 月完成超 10 億元 C+及 C+輪融資 中國第一家通用 GPU 云端芯片及超級算力系統提供商 天垓 100 國內第一款 7nm 云端訓練通用GPU 產品，能夠支持國內外主流AI 生態和各種深度學習框架。壁仞科技壁仞科技 2019 年 2

233、021 年 3 月完成 B 輪融資，累計融資額約 47 億元 致力于開發原創性的通用計算體系，建立高效的軟硬件平臺，同時在智能計算領域提供一體化的解決方案 BR100 采用 7nm 工藝，使用 Chiplet 技術，單芯片峰值算力達到 PFLOPS級別 芯瞳半導芯瞳半導體體 2019 年 2022 年 3 月完成數千萬元的 Pre-A 輪融資 專注于自主研發 GPU 芯片，創始團隊專注于 GPU芯片設計領域 12 年以上 GenBu01 國內第一款統一渲染架構芯片，創下“一次流片、一版封裝、一次調通”等優異記錄。沐曦集成沐曦集成電路電路 2020 年 2022 年 7 月完成 10 億元pre

234、-B 輪融資 致力于研發具有自主知識產權的國產高性能 GPU 芯片及其應用生態 MXN MXC MXG 均采用完全自主研發的高性能GPU IP，擁有完全自主的指令集和架構，配以兼容主流 GPU 生態的完整軟件棧 摩爾線程摩爾線程 2020 年 2021 年 11 月完成 20 億元A 輪融資 專注于研發設計全功能GPU 芯片及相關產品，支持 3D 高速圖形渲染、AI 訓練推理加速、超高清視頻編解碼和高性能科學計算等多種組合工作負載“蘇堤”GPU芯片 MTT S60 MTT S2000 MTT S60“蘇堤”芯片基于統一 MUSA 架構研發，是第一款支持 AV1 編解碼的 GPU，支持視頻云、直

235、播、8K 游戲等智能多媒體運用。數據來源：公開新聞整理，國泰君安證券研究 在圖形在圖形顯示顯示 GPU 領域，領域，部分廠商產品比肩英偉達部分廠商產品比肩英偉達 GTX 1050（2016 年年推出）水平。推出）水平。芯動科技最新發布的桌面級 GPU“風華 2 號”，集超低功耗、強渲染、4K 高清三屏顯示、4K 視頻解碼及智能 AI 計算于一體，像素填充率 48G Pixel/s，FP32 浮點算力為 1.5TFLOPS，且工作功耗最低僅4W，能效比優于競品。而摩爾線程推出的 MTT S60，像素填充率高達192G Pixel/s，FP32 最高達 6TFLOPS，并且是全球率先支持 AV1

236、格式編 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 碼加速的顯卡。表表 36:國產圖形處理國產圖形處理 GPU 與英偉達與英偉達 GTX1050 性能對照表性能對照表 GPU產品產品 JH920 風華風華 2 號號 Arise-GT-10C0 MTT S60 Geforce GTX 1050 公司名稱公司名稱 景嘉微 芯動科技 格蘭菲 摩爾線程 NVIDIA 像素填充率像素填充率 32G Pixel/s 48G Pixel/s 48G Pixel/s 192G Pixel/s 36.43G Pixel/s FP32 1.5TFLOPS 1.5TFLOPS 1.5TFL

237、OPS 最高 6TFLOPS 1.73TFLOPS 工藝工藝 14nm 未知 28nm 12nm 14nm 功耗功耗 30W 4-15W（實測）45W 低功耗 75W 數據來源：鐵君公眾號，國泰君安證券研究 在通用計算與人工智能在通用計算與人工智能 GPU 領域，國產廠商快速前行。領域，國產廠商快速前行。天數智芯作為國內首家云端 GPGPU 公司，于 2021 年推出了國內首款 7nm 全自研云端訓練 GPGPU“天垓 100”，并于 2022 年發布了 7nm 云端推理 GPGPU“智鎧 100”，能夠為云端 AI 訓練和 HPC 通用計算提供業界領先的高算力和高能效比。其他針對數據中心和

238、AI 產業的國產 GPU 還包括 BR100（壁仞科技）、MTT S2000（摩爾線程）、MXC 系列（沐曦集成電路）等，國產 GPU 芯片算力近年來得到了快速提升。圖圖 95：BR100 與國際廠商最新旗艦峰值算力對比與國際廠商最新旗艦峰值算力對比 圖圖 96：中國：中國 AI 芯片市場規模及預測（億元）芯片市場規模及預測（億元）數據來源：芯東西，國泰君安證券研究 數據來源：前瞻產業研究院，海光信息招股說明書 AI 大數據產業蓬勃發展，加速國產大數據產業蓬勃發展，加速國產 GPU 成長。成長。近年來，數字化與智能化發展成為趨勢，得益于行業的高速發展，中國大數據和人工智能產業也在快速崛起，應用

239、場景不斷豐富，市場規模不斷擴大，給國產 GPU 廠商帶來了十足的市場機遇。同時，隨著高端芯片國產化需求的日益提升，國產 GPU 廠商也將迎來國產替代的良機，疊加政策紅利的釋放，長期來看，我國 GPU 產業有望茁壯成長。4.2.CPU：計算機運算控制的核心：計算機運算控制的核心 4.2.1.計算機的運算控制核心計算機的運算控制核心 CPU（Central Processing Unit）是計算機的運算控制核心，是取址、譯）是計算機的運算控制核心，是取址、譯碼、執行的對象。碼、執行的對象。CPU 的本質是超大規模集成電路，主要用于對計算機指令進行譯碼、對軟件中的數據進行運算處理，同時作為計算機的大

240、腦控制、調配計算機的所有軟硬件資源。圖圖 97：CPU 程序執行流程程序執行流程 圖圖 98：CPU 指令執行流程指令執行流程 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：CSDN 數據來源：icode 從從 CPU 工作原理看，通?？梢詣澐譃楣ぷ髟砜?，通?？梢詣澐譃?5 個階段：取指令、指令譯碼、個階段：取指令、指令譯碼、執行指令、訪存取數、結果寫回。執行指令、訪存取數、結果寫回。一般程序是 CPU 從存儲器或高速緩沖存儲器中一條一條取出指令，放入指令寄存器，并對指令進行譯碼，最后執行指令，直到程序執行完畢為止。CPU 的構成包括控制單元、運算單元和存儲

241、單元三部分，由內部總線進的構成包括控制單元、運算單元和存儲單元三部分，由內部總線進行連接。行連接?？刂茊卧刂茊卧–ontrol Unit）：是）：是 CPU 的指揮控制中心，對協調計算機的有的指揮控制中心，對協調計算機的有序工作發揮關鍵作用。序工作發揮關鍵作用?？刂茊卧鶕脩羰孪染幒玫某绦?，依次從存儲單元中獲取可執行的代碼，放在指令寄存器（Instruction Register，IR）中通過指令譯碼將其轉換為可執行的指令。然后通過操作控制器（Operation Controller，OC），按照確定的時序，向相應的部件發出控制信號。圖圖 99：CPU 包含控制、存儲、運算三個單元包含

242、控制、存儲、運算三個單元 圖圖 100：CPU 內部細分結構內部細分結構復雜復雜 數據來源：CSDN 數據來源：Elecfans 運算單元（運算單元（Arithmetic&logical Unit）：是）：是 CPU的執行部件，主要根據的執行部件，主要根據控制單元發出的信號做出相應的運算?？刂茊卧l出的信號做出相應的運算。運算單元基于獲取的指令可以對存儲單元中的數據進行算數運算（包括加減乘除等基本運算及附加運算）或者邏輯運算（包括移位、邏輯測試或兩個值比較等）。存儲單元：暫時存放待處理或已處理的數據，主要指寄存器組和存儲單元：暫時存放待處理或已處理的數據，主要指寄存器組和 CPU片片內緩存。內

243、緩存。寄存器是 CPU 的內部組成單元，是有限存貯容量的高速存貯部件，速度很快，可以用來暫存指令、數據和地址，是 CPU 運算時提取指 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 令和數據的地方。在控制單元中的寄存器包括指令寄存器（IR）和程序計數器（PC），在運算單元中包含的寄存器有累加器（ACC）等。采用寄存器可以減少 CPU 訪問內存的次數，從而提高 CPU 工作的效率。但是，由于芯片面積有限，寄存器的容量不會很大，因此需要 Cache（高速緩沖存儲器）和內存來擴大容量。圖圖 101：計算機存儲體系金字塔：計算機存儲體系金字塔 圖圖 102：Memory 存儲器

244、類別劃分存儲器類別劃分為易失性和非易失性為易失性和非易失性 數據來源：Elecfans 數據來源：宏旺半導體 內存包括隨機存儲器等，是用于暫時存放內存包括隨機存儲器等，是用于暫時存放 CPU 運算數據的單元。運算數據的單元。主內存是 CPU 外接的存儲器，容量可以根據使用需求進行選擇。然而由于內存除了要和 CPU 通信，還需要與其他硬件通信，反饋 CPU 的請求存在不及時的問題；此外，內存和 CPU 的通信還會受到“總線帶寬”的限制，因此CPU訪問內存提取數據的時間相對較長，會影響CPU的工作效率。為了解決由于為了解決由于 CPU 運行速度遠大于主內存，直接從主內存中提取數據運行速度遠大于主內

245、存，直接從主內存中提取數據需要時間等待的問題，需要時間等待的問題，Cache 應運而生。應運而生。Cache（高速緩沖存儲器）保存CPU 剛用過或需要循環使用的部分數據，當 CPU 需要再次使用該數據時，就可以直接從 Cache 中調用，無需再從內存中提取，因此能夠減少CPU 等待時間、提高系統效率。Cache 從結構上可以分為 L1、L2 和 L3等，傳輸效率逐次遞減。L1 Cache 集成在 CPU 內部，即前述 CPU 片內緩存，L2 Cache 隨著集成度變高，也更多集成在 CPU 內部。按照寄存器的位數劃分，按照寄存器的位數劃分，CPU 可劃分為可劃分為 8、16、32、64 位等類

246、型。位等類型。例如16 位 CPU 就表達了 3 個層面的含義，1）指 CPU 內部運算器一次最多能處理 16 位的數據；2）表明該 CPU 的寄存器最大寬度為 16 位，最大寬度值就是通用寄存器能處理的二進制數的最大位數；3）也同樣指寄存器和運算單元之間的通路為 16 位，即總線一次能傳輸 16 位的數據。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 103：32 位與位與 64 位操作系統的差異對比位操作系統的差異對比 數據來源：程序員信息網 此外，按照指令集架構劃分，此外，按照指令集架構劃分，CPU 包括以包括以 x86 為代表的復雜指令集和以為代表的復雜指

247、令集和以ARM、MIPS 為代表的精簡指令集。為代表的精簡指令集。CISC（復雜指令集，（復雜指令集，Complex Instruction Set Computing），其指令格式），其指令格式和指令大小均不固定，指令按照順序串行執行。和指令大小均不固定，指令按照順序串行執行。CISC 每條指令按照規范設計為最合適的格式和大小，各條指令以及每條指令中的各個操作都是按順序串行執行，因此每條指令執行的時間也不一致。順序執行的優點是控制簡單、能力強，但復雜度較高，計算機各部分的利用率不高，執行速度較慢。CISC 以 Intel x86 為代表，主要被用于服務器、工作站和個人計算機等領域。圖圖 10

248、4：CISC 與與 RISC 指令集的差異指令集的差異 圖圖 105：RISC 固定長度的指令也會導致架構優化變復固定長度的指令也會導致架構優化變復雜雜 數據來源：ITNEXT 數據來源：ITNEXT RISC（精簡指令集，（精簡指令集，Reduced Instruction Set Computer），其指令長度），其指令長度固定，采用多級指令流水線結構。固定，采用多級指令流水線結構。所謂精簡，即指令集長度一致，指令數不超過 128 條、尋址方式不超過 4 種、指令格式不超過 4 種。所謂流水線結構，即以流水線的模式將處理過程劃分為離散的多個周期，每個周期執行一條指令，執行部分并行處理。RI

249、SC 優點在于低成本的同時能有效提高速度。1）ARM：是英國：是英國 Acorn 公司設計的低功耗、低成本的公司設計的低功耗、低成本的 RISC 微處理器微處理器 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 內核。內核。在 MCU 領域，由于 ARM 生態建設比較完善，促使主要廠商紛紛遷移到 32 位 MCU 產品開發，成為目前主流架構。就 CPU 而言，蘋果PC 端 CPU 采用 arm 架構。2）MIPS：即無內部互鎖流水級的微處理器，其原理是盡可能利用軟件：即無內部互鎖流水級的微處理器，其原理是盡可能利用軟件手段避免流水線中的數據問題。手段避免流水線中的數據問題

250、。就用戶而言，Mobileye 廣泛采用 MIPS架構。表表 37：CPU 的指令集架構對比的指令集架構對比 項目項目 復雜指令集復雜指令集 精簡指令集精簡指令集 主要架構主要架構 x86 ARM MIPS Alpha 架構特征架構特征 1、指令系統龐大，功能復雜，尋址方式多，且長度可變，有多種格式 2、各種指令均可訪問內存數據 3、一部分指令需多個機器周期完成 4、復雜指令采用微程序實現 5、系統兼容能力較強 1、指令長度固定，易于譯碼執行 2、大部分指令可以條件式地執行，降低 在分支時產生的開銷，彌補分支預測器的不足 3、算數指令只會在要求時更改條件編碼 1、采用 32 位寄存器 2、大多

251、數指令在一個周期內執行 3、所有指令都是 32 位，且采用定長編碼的指令集和流水線 模式執行指令 4、具有高性能高速緩存能力，且內存管理方案相對靈活 1、采用 32 位定長指令集，使用低 字 節 寄 存器 占用低內存地址線 2、分支指令無延遲槽，使用無條件分支碼寄存器 架構優勢架構優勢 x86 架構兼容性強，配套軟件及開發工具相對成熟，且 x86 架構功能強大，高效使用主存儲器，因此在處理復雜指令和商業計算的運用方面有較大優勢 ARM 結構具有低功耗、小體積的特點，聚焦移動端市場，在消費類電子產品中具有優勢 MIPS 結構設計簡單、功耗較低，在嵌入式應用場景具有 優勢 Alpha結構簡單，易于

252、實現超標量和高主頻計算 主要應用主要應用領域或使領域或使用場景用場景 服務器、工作站和個人計算機等 智能手機、平板電腦、工業控制、網絡應用、消費類電子產品等 桌面終端、工業、汽車、消費電子系統和無線電通信等專用設備等 嵌入式設備、服務器等 數據來源：海光信息招股說明書，國泰君安證券研究 從市場占比看，目前使用從市場占比看，目前使用 x86 復雜指令集架構復雜指令集架構 CPU 的服務器仍然占絕的服務器仍然占絕對優勢。對優勢。根據 Omdia 數據，2021 年 97%的市場由 x86 架構貢獻，其中Intel 的出貨遠超 AMD。此外，值得重視的是以 ARM 為代表的 RISC 架構自 202

253、0 年來增長迅速，尤其國內誕生了以阿里平頭哥、飛騰等為代表的芯片企業。圖圖 106：CPU 不同指令集架構不同指令集架構，x86 占比高占比高 圖圖 107：指令集技術路徑分類及代表企業：指令集技術路徑分類及代表企業 數據來源：Omdia 數據來源：芯八哥 4.2.2.打破生態壁壘是實現突圍的關鍵打破生態壁壘是實現突圍的關鍵 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 CPU 行業設計技術門檻高、研發周期長，無論是軟件還是硬件都存在較行業設計技術門檻高、研發周期長，無論是軟件還是硬件都存在較高的壁壘。高的壁壘。根據芯片指令架構和操作系統的不同，當前CPU 行業存在兩大

254、生態體系，分別為由 Intel x86 架構聯合 Window 操作系統的 Wintel 體系，以及 ARM 指令架構和 Android 操作系統形成的 AA 體系。根據海光信息的招股說明書，Wintel 技術聯盟的基本特點是基于 x86 架構優化各類軟件應用，使得 x86 架構具有顯著的產業生態優勢。根據龍芯中科招股說明書，Intel 于上世紀 80 年代自研 X86 指令系統架構，憑借先發優勢迅速擴大市場份額并構建生態優勢，并通過與 Windows 聯盟形成“Wintel”聯盟逐步占領桌面 CPU 市場。ARM 則在蘋果、高通、三星、華為、英偉達等方面的努力下，憑借其指令系統開源、異構運算

255、、可定制化等一系列優勢，立足于低功耗的移動市場。圖圖 108：Wintel 體系生態構成體系生態構成 圖圖 109：AA 體系生態構成體系生態構成 數據來源：傳感器專家網 數據來源：傳感器專家網 圖圖 110：Wintel 生態自上世紀生態自上世紀 80 年代崛起，實現年代崛起，實現 CPU 行業的壟斷行業的壟斷 數據來源：Asymco Wintel 起步較早，在桌面和服務器市場中占據主導地位。起步較早，在桌面和服務器市場中占據主導地位。上世紀 80 年代開始，Intel 憑借自研的 x86 指令架構，聯合 Windows，以先發優勢迅速擴大市場份額并最先建立起生態優勢，逐步占領桌面和服務器的

256、 CPU市場。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 表表 38：ARM 授權方式對比授權方式對比 授權方式授權方式 簡介簡介 特點特點 客戶研發能力要求客戶研發能力要求 處理器使用層級授權處理器使用層級授權 授權經過工藝驗證具有可保證性能的 CPU 核 應用快，可以直接測試和生產；但自主設計靈活性低，不能更改 ARM 的 IP，只能嵌入設計中 一般，小型企業 處理器內核架構授權處理器內核架構授權 授權處理器內核的高級形式，模塊化 IP 授權 在內核基礎上對緩存、I/O 等外設進行修改 高，三星、TI 等 架構架構/指令集層級授權指令集層級授權 最大限度授權指令集

257、架構，可以對 ARM 指令集進行擴展或縮減 自主設計靈活性強，可優化ARM 指令集和微架構、自研CPU 非常高，成本高昂，如蘋果、高通、海思等 數據來源：國泰君安證券研究 AA 體系主要應用于移動平臺，在移動終端領域占據主導地位。體系主要應用于移動平臺，在移動終端領域占據主導地位。AA 體系由 ARM 公司和 Android 系統共同打造，憑借系統開源、異構運算、可定制化等系列優勢，在移動市場中立足，近年來份額迅速提升，接近 99%的智能手機、90%的物聯網應用終端、90%的可穿戴設備、以及 75%的車內娛樂系統和輔助駕駛系統，均采用 ARM 架構。與 Wintel 生態的商業模式不同，AA

258、體系中，ARM 公司并不生產芯片，而只是對 ARM 核收取授權費用；操作系統廠商則提供基礎版操作系統，由整機廠定制專用芯片和發行版操作系統。圖圖 111：全球操作系統市場份額（：全球操作系統市場份額（2019 年）年）圖圖 112：全球桌面：全球桌面操作系統市場份額變化趨勢操作系統市場份額變化趨勢 數據來源：T4 Strategy&Advisory，國泰君安證券研究 數據來源：Statista 2022 除了除了 Wintel 和和 AA 以外，以差異化、封閉生態為代表的蘋果以外，以差異化、封閉生態為代表的蘋果 MacOS 正正在試圖打破上述被壟斷的在試圖打破上述被壟斷的 CPU 生態壁壘。生

259、態壁壘。據 Gartner 報道，2021 年Windows 電腦將占 PC 市場的 81.8%，蘋果將占 7.9%。但隨著蘋果 M系列芯片的推出，Windows PC 出貨占比未來有望下降。據 Statista 數據，自 2013 年以來，macOS 在桌面操作系統中的市場占比僅提升約 5 個百分點。生態壁壘的打破不是毫無可能，但需要強大的芯片定義能力、疊加操作生態壁壘的打破不是毫無可能，但需要強大的芯片定義能力、疊加操作系統的適配，并且需要長時間的用戶積累和粘性培養。系統的適配，并且需要長時間的用戶積累和粘性培養。4.2.3.千億美元市場，千億美元市場，Intel&AMD 占據絕對壟斷地位

260、占據絕對壟斷地位 2021 年全球年全球 CPU 市場規模有望突破千億美元，行業正在加速成長。市場規模有望突破千億美元，行業正在加速成長。IC Insights 數據顯示，2021 年全球 MPU 出貨量將達到 24.9 億臺，市場規 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 模將首超 1000 億美元，較 2020 年同比增長約 14%。其中，量的規模擴大貢獻了約 8.3%的成長，剩余為 CPU 由于規格、性能提升帶來的價格增加。隨著下游數據中心、服務器等需求日益攀升，CPU 市場將有望迎來量價齊升。圖圖 113：全球全球 MPU 市場規模市場規模超過千億美金超過

261、千億美金 圖圖 114：MPU 出貨量及價格趨勢出貨量及價格趨勢向上向上 數據來源：IC Insights，國泰君安證券研究 數據來源：IC Insights，國泰君安證券研究 從下游應用看，從下游應用看，CPU 主要被應用在服務器、工作站、個人計算機、移動主要被應用在服務器、工作站、個人計算機、移動終端、嵌入式設備等領域。終端、嵌入式設備等領域。根據應用領域的不同，CPU 的架構、功能、性能、可靠性等技術指標也存在一定差異。其中，服務器對于 CPU 的要求最為苛刻，單顆處理器核心數在 20 核以上居多，同時對可靠性、穩定性、制造工藝先進性要求也非常高。表表 39：CPU 在各類場景中的應用在

262、各類場景中的應用 類型類型 主要性能指標主要性能指標 典型應用場景典型應用場景 技術特點技術特點 服務器服務器 單顆處理器核心數一般在 8 核-64 核，20 核以上居多；支持多路互連，兩路、四路、八路等；可靠性、穩定性要求高，常年無故障運行；高端內存，支持 ECC 等可靠性要求；功耗比較高，一般 100W 以上 行業關鍵應用（電信、金融、教育、互聯網等）政府國計民生關鍵應用（稅務、電力、公安、社保等）微結構復雜、先進，制造工藝先進，核心數多，單核及多核性能皆優異；指令集功能齊全；片上集成緩存容量大；內存通道數多；I/O 帶寬高；支持多處理器一致性互連；可靠性高，RAS功能豐富；TDP 功耗較

263、高 工作站工作站 單顆處理器核心數一般在 10 核以下，4 核、8 核居多；單路或雙路形式；可靠性、穩定性要求較高；內存容量要求較高；一般配有獨立顯卡；功耗一般在 100W 以下 圖形工作站；計算工作站 微結構復雜、先進，制造工藝先進，單核及多核性能優異；指令集功能齊全；片上集成緩存容量大；I/O 能力要求較強；可靠性較高 個人計算個人計算機機 單顆處理器核心數一般在 10 核以下，4 核、8 核居多；主要是單路形式；可靠性、穩定性要求低；低成本內存，可靠性要求相對較低，內存容量要求低；功耗一般在 100W 以下 臺式機；筆記本電腦 微結構復雜、先進，制造工藝先進；性能與功耗較平衡；指令集功能

264、較齊全；I/O 接口功能齊全；內存通道數為 1-2 個 移動終端移動終端 單顆處理器核心數一般在 10 核以下，4 核、8 核居多；主要是單路形式；可靠性、穩定性要求相對較低；內存成本低，可靠性要求低，內存容量要求低；功耗要求嚴格，關注低功耗設計 手機；平板電腦；能電視；POS機 微結構較復雜，制造工藝先進；性能功耗比優異；指令功能較齊全 嵌入式設嵌入式設備備 處理器一般采用 SoC 方案，CPU 內部集成豐富的外圍設備；功耗要求苛刻，功耗一般智能汽車；網絡設備；物聯網設備；工業控制系統 應用領域非常廣泛，針對不同應用領域有不同規格 80178290710371278-5%0%5%10%15%

265、20%25%02004006008001000120014002018201920202021E2022E全球MPU市場規模（億美元）YoY（RHS）22.821.52324.928.9303234363840424446051015202530352018201920202021E2022E全球MPU出貨量（億臺）平均銷售價格（美元/臺，RHS）請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 很低 數據來源：海光信息招股說明書，國泰君安證券研究 從從 CPU 細分產品占比情況看，計算機需求占比高，嵌入式需求快速提細分產品占比情況看，計算機需求占比高，嵌入式需求快速提升。

266、升。據 IC Insights 統計，50%左右的 CPU 用在計算機領域，包括服務器、工作站和個人計算機，30%為手機應用處理器。嵌入式處理器 2020 年占據 20%的份額，主要應用在智能家居、物聯網設備等領域。近年來隨著AIoT 迅速起量，推動了嵌入式處理器的快速增長。過去 5 年實踐中，嵌入式處理器整體占比從 2015 年的 12%提升近 8 個 pcts，2020 年市場規模接近 177 億美元。按照下游終端需求劃分，互聯網需求最高占據份額約按照下游終端需求劃分，互聯網需求最高占據份額約 44%，其次為通信、，其次為通信、金融和政府。金融和政府?；ヂ摼W作為對數據中心、服務器性能要求最

267、高的領域之一，不管是對 CPU 的需求量，還是對 CPU 性能、規格、運算能力的要求都比較嚴格，占據了市場下游需求約 43.8%的份額。其次為通信運營商10.6%、金融領域 9.9%，以及政府系統 9%的 CPU 需求。圖圖 115：全球全球 CPU 細分產品細分產品看，計算機看，計算機 CPU占比占比高高 圖圖 116：CPU 下游應用領域下游應用領域看，互聯網占比高看，互聯網占比高 數據來源：IC Insights，國泰君安證券研究 數據來源：芯八哥，國泰君安證券研究 從單個設備價值量看，通常而言，從單個設備價值量看，通常而言，1 臺桌面計算機只需要臺桌面計算機只需要 1 顆顆 CPU，而

268、，而服務器平均單臺服務器平均單臺 CPU 需求量更高，未來潛在增長空間很大。需求量更高，未來潛在增長空間很大。服務器所需 CPU 將由路數決定，以國內 x86 服務器為例，80%以上為雙路服務器、需要 2 顆 CPU，1 路、4 路服務器合計占比約 10%，剩余為 8 路服務器。如果以中國 x86 服務器出貨量為基礎，估算未來 3 年的 CPU 芯片需求，預計 2025 年 CPU 出貨量將達到 1066 萬顆，年均復合增長率為9%左右。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 117：中國中國 x86 服務器路數分布情況服務器路數分布情況看，看，2 路占路占

269、比高比高 圖圖 118：中國中國 x86 服務器及服務器及 CPU 芯片出貨量芯片出貨量呈增長趨呈增長趨勢勢 數據來源：IDC，海光信息招股說明書，國泰君安證券研究 數據來源：IDC，海光信息招股說明書，國泰君安證券研究 CPU 行業高度壟斷，行業高度壟斷，Intel 和和 AMD 幾乎占據了全部市場。幾乎占據了全部市場。目前全球 CPU行業基本由 Intel 和 AMD 壟斷，整體來看，Intel 具備先發優勢、是全球X86 CPU 架構的龍頭企業，AMD 緊隨其后。據 Mercury Research 最新數據顯示，AMD 在移動筆記本、臺式機、服務器以及整個 x86 CPU 的市場占有率

270、都在逐季爬升。從整個 x86 市場看，AMD 的市場份額已經達到 31.4%，環比增加 3.7pcts，而 Intel 首次跌破 7 成的市占率，領先AMD 的優勢在逐漸減小。圖圖 119：Intel 和和 AMD 占據幾乎全部的占據幾乎全部的 CPU市場市場 圖圖 120：AMD 市場占有率逐漸提高市場占有率逐漸提高 數據來源：EE Times China 數據來源：Mercury Research，EE Times China 就技術而言，就技術而言，Intel 和和 AMD 還在不斷實現微架構的迭代更新，持續保持還在不斷實現微架構的迭代更新，持續保持其市場領先的地位，與行業后進入者不斷拉

271、開差距。其市場領先的地位，與行業后進入者不斷拉開差距。早期 AMD 屬于工藝技術追趕者，整體工藝落后 Intel 2-3 年左右。隨著研發投入持續提高，AMD 的 CPU 工藝技術一度反超，不管是芯片制程還是單核性能均實現超越，但在整體多核穩定性上仍有差距。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 121：Intel 和和 AMD 的的 CPU 晶圓工藝迭代晶圓工藝迭代 數據來源：華經產業研究院，國泰君安證券研究 4.2.4.CPU 國產化浪潮加速，國內廠商有望持續推動技術更迭國產化浪潮加速，國內廠商有望持續推動技術更迭 4.2.4.1.CPU 國內需求將顯著

272、增長 從需求側看，隨著對數據處理需求的增加，從需求側看，隨著對數據處理需求的增加，CPU 增量需求持續增長。增量需求持續增長。CPU 下游最大應用為互聯網領域，而我國互聯網企業眾多，且均在快速發展，未來需要大量的數據中心進行大算力運算。同時，隨著物聯網的不斷普及，對大數據處理能力要求也在不斷提升，相應的也要求更高性能、更多數量的 CPU。疊加政策驅動的國產替代浪潮，國內疊加政策驅動的國產替代浪潮，國內 CPU 行業有望快速發展。行業有望快速發展。在科技競爭加劇的背景下，基于國家安全的角度考慮，在通信、金融、電子政務等關鍵領域，國內也在加速推進 CPU 等核心元器件的國產化替代。日益增長的增量應

273、用，疊加存量國產替換，將顯著提升 CPU 國產化的需求，國內 CPU 行業有望快速發展。4.2.4.2.國產 CPU 性能和生態上潛在增長空間大 目前，國產 CPU 的企業主要為龍芯中科、海思、飛騰信息、海光信息、上海兆芯等。國產國產 CPU 已獲得越來越多的認可。已獲得越來越多的認可。以龍芯中科為例，公司歷經 20 多年的努力打造出多款 CPU，推出自主指令系統 LoongArch 以及基于該自主指令集的產品與解決方案。此外，飛騰信息在高端嵌入式 CPU、高性能服務器 CPU 與高效能桌面 CPU 這三大產品系列，持續填補我國多項空白。2020 年，飛騰 CPU 交付量已經大幅提升至 150

274、 萬片，2021 年有望突破 200 萬片。出貨量的增加一方面反映出國產化趨勢的加速，另一方面，也說明國產化 CPU 正越來越被更多的終端需求所接受。表表 40：國內外主要國內外主要 CPU 的性能參數對比的性能參數對比 Intel AMD 海光海光 兆芯兆芯 海思海思 飛騰飛騰 龍芯龍芯 申威申威 品牌品牌 Xeon 6354 EPYC 7542 海光 7285 開勝 KH-30000 鯤鵬 920-7260 S2500 企業級 3C5000L 申威 1621 指令集指令集 x86 x86 x86 x86 ARM ARM LoongArch SW_64 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必

275、閱讀正文之后的免責條款部分 0 核心數核心數 18 32 32 8 64 64 16 16 超線程超線程 36 64 64 不支持 不支持 不支持 不支持 不支持 主頻主頻 3.0GHz 2.9GHz 2.0GHz 3.0GHz 2.6GHz 2.2GHz 2.2GHz 2.0GHz 內存類型內存類型 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR3 內存通道數內存通道數 8 8 8 2 8 8 4 8 最高內存頻率最高內存頻率 3200MHz 3200MHz 2666MHz 2666MHz 2933MHz 3200MHz 3200MHz 2133MHz PCIe

276、 通道數通道數 64 128 128 16 40 17 32 16 產品定位產品定位 服務器CPU 服務器CPU 服務器CPU 服務器CPU 服務器CPU 服務器CPU 服務器CPU 服務器CPU 數據來源：海光信息招股說明書，國泰君安證券研究 國產國產 CPU 距離國際大廠仍有一定差距，主要體現有二：距離國際大廠仍有一定差距，主要體現有二：一方面，從一方面，從 CPU 的參數上對比，國產的參數上對比，國產 CPU部分性能已經可以齊平海外部分性能已經可以齊平海外大廠，但仍有提升空間。大廠，但仍有提升空間。根據各家公司公開披露的產品參數，可以看到，總體上看在核心數、主頻、內存、內存通道等關鍵參數

277、上，國產 CPU 已經可以部分齊平國際廠商。但綜合性能指標亦有提升空間，例如海光7285，雖然核心數、超線程數、內存及通道數均與 AMD、Intel 產品性能接近，但在主頻、內存頻率上稍顯遜色，在一定程度上可能會影響 CPU運算的綜合效率和穩定性。與 Intel 和 AMD 相比，國產 CPU 起步較晚，同時國內先進制程的晶圓加工工藝與國外還存在差距，最終也會導致整體性能表現上還有提升空間。根據前瞻產業研究院統計數據，全球 CPU第一大技術來源地區為中國，專利申請數量占全球總申請量的 58.32%，隨著研發投入的不斷提升，國產 CPU 技術突破指日可待。圖圖 122：全球：全球 CPU 行業技

278、術來源地區分布情況行業技術來源地區分布情況 圖圖 123：中國處理器生態發展示意圖中國處理器生態發展示意圖 數據來源：智慧芽，前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 數據來源：對信息技術新體系的思考 另一方面，除了產品自身的性能外，國產另一方面，除了產品自身的性能外，國產 CPU 在生態環境上同樣需要在生態環境上同樣需要時間去實現經驗積累。時間去實現經驗積累。生態壁壘是實現 CPU 突圍的關鍵所在，主要體現在軟硬件的適配，以及操作系統對應用程序的兼容等問題上。如前所述，Wintel 和 AA 兩大生態體系幾乎分別壟斷了 PC 端和移動端，即使是蘋果也花了不少時間才實現些許突破。國產國產 CPU 目前

279、在生態的積累上已經有所成果。目前在生態的積累上已經有所成果。如龍芯中科在 MIPS 基礎上推出 LoongArch 指令集架構、申威在 Alpha 架構上推出 SW_64 等，有望在國內關鍵信息領域逐漸積累經驗，最終在商業化上實現突圍。此 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 外，飛騰 CPU 也一直加快軟件適配，其打造的生態體系已經與百度、搜狗、騰訊等多家終端廠商進行合作。截至 2021 年 12 月，與飛騰平臺完成兼容認證的國產軟件已有 2000 多個。4.3.FPGA：可根據需求任意配置的“空白”芯片：可根據需求任意配置的“空白”芯片 4.3.1.簡介：現

280、場可編程的邏輯芯片簡介：現場可編程的邏輯芯片 FPGA（現場可編程門陣列，（現場可編程門陣列，Field-Programmable Gate Array），是基于），是基于通用邏輯電路陣列的集成電路芯片。通用邏輯電路陣列的集成電路芯片。上個世紀 80 年代初，美國 Xilinx 發明 FPGA 技術，于 1985 年首次推出商業化產品 XC2064。FPGA 本質而言，是在短時間內、以低成本讓用戶得到想要的邏輯。其最大的特點是芯片的具體功能是在制造完成后由用戶根據需求配置決定，因此得名“現場可編程”。根據 Frost&Sullivan 數據，2020 年全球 FPGA 市場規模超過 60 億美

281、元，占集成電路市場約 1.4%的價值量。圖圖 124：2020 年全球年全球 FPGA 市場規模超過市場規模超過 60 億美元億美元 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 FPGA 芯片由三大部分構成，分別為可編程的邏輯單元、輸入輸出單元芯片由三大部分構成，分別為可編程的邏輯單元、輸入輸出單元和開關連線陣列。和開關連線陣列。1）輸入輸出單元（）輸入輸出單元（Input Output Block，IO）：）：顧名思義是芯片與外圍電路的接口部分，主要用于實現不同條件下對輸入/輸出信號的驅動與匹配要求。2）開關連線陣列（）開關連線陣列（Switch Box，S

282、B）：）：通過內部的 MOS 管控制信號連線走向。3）邏輯單元（）邏輯單元（Logic Cell，LC）：）：通過數據查找表（look up table，LUT）存放的二進制數據實現不同的電路功能，是實現 FPGA 芯片可編程的關鍵結構。此外，邏輯單元還包括選擇器、進位鏈和觸發器（FF）等其他器件。多個邏輯單元進一步組合形成的邏輯塊，能有效優化層次架構、提高芯片效率，其數目決定了 FPGA芯片的邏輯容量規模。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 125：FPGA 芯片結構芯片結構 圖圖 126：FPGA 的邏輯結構的邏輯結構 數據來源：安路科技招股說明書

283、數據來源：HardwareBee 現場可編程功能的實現主要是通過調整現場可編程功能的實現主要是通過調整 LUT中的二進制數據。中的二進制數據。LUT 本質上是一種靜態隨機存取存儲器（SRAM），用于加載用戶編譯出的二進制位流數據（bitstream）。LUT 的大小是由輸入端的信號數量決定的。以3 輸入 LUT 為例，圖中左部分相當于 8bit 的位存儲單元 RAM，輸入信號會選擇 8bit 存儲器中的一個值輸出，得到輸出信號 Y。通過修改存儲單元 RAM 的內容（即 LUT 的映射模式），就可以通過電路結構實現任意的邏輯函數。圖圖 127：LUT 3 結構示意圖結構示意圖 圖圖 128：從：

284、從 LUT 3 到到 LUT 6 數據來源：TAdviser 數據來源：Altera FPGA Architecture White Paper LUT 的輸入端越多，可以實現的邏輯電路越復雜，得到的的輸入端越多，可以實現的邏輯電路越復雜，得到的 FPGA 芯片芯片的邏輯容量也就越大，但隨之而來的會是功耗的提升。的邏輯容量也就越大，但隨之而來的會是功耗的提升。LUT 輸入端數量增加的同時，會帶來 SRAM 存儲電路面積指數級的增加，每增加 1 個輸入端，面積增加 1 倍。此外，實現相同的邏輯電路情況下，FPGA 由于在制造時并不知道下游具體應用，通常會留有冗余邏輯單元。因此，FPGA 芯片面積

285、會比 ASIC 更大，功耗相對也更高。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 129：FPGA 芯片邏輯功能實現過程芯片邏輯功能實現過程 圖圖 130：FPGA 設計流程設計流程 數據來源：安路科技招股說明書 數據來源：SemiWiki 配套配套 EDA 軟件是編譯生成二進制位流數據的關鍵。軟件是編譯生成二進制位流數據的關鍵。在 FPGA 芯片制造完成后，需要用戶根據自身需求完成芯片功能的配置。具體而言，首先是利用 V erilogHDL 等硬件描述語言，提出對電路功能的要求。功能描述結果隨后被配套的 FPGA 專用 EDA 軟件接收，通過 EDA 軟件實現

286、邏輯綜合、布局布線和物理優化，最終編譯生成二進制位流數據。如前所述，該二進制位流數據將存放在 FPGA 芯片上或芯片外的特定存儲空間，FPGA 芯片啟動后將位流加載到 LUT 中，從而實現用戶期望的特定功能。因此，FPGA 芯片公司需要兼備硬件和軟件的設計能力。表表 41：FPGA 的主要技術指標的主要技術指標 指標類別指標類別 技術指標技術指標 介紹介紹 容量容量 LUT 數量 邏輯容量 基于 SRAM 查找表的邏輯單元是 FPGA 芯片的最基本單元，可以實現多個基本邏輯門組合的功能。為了使邏輯容量具有可比性，行業能通常將不同設計的邏輯單元等效至 4 輸入 LUT。DSP 數量 數字信號處理

287、能力 DSP 單元可以實現多個數的乘法、加減法、寬位邏輯操作等功能。DSP 的主要參數包括乘法器的位數和加法器的位數。RAM 容量 數據存儲能力 RAM 包括多個內嵌整塊 RAM 和用 LUT 實現的分布式 RAM。RAM 的存儲容量通常以 Kbit 為單位。User IO 數量 數據接口能力 指用戶可用的最大輸入/輸出接口數量。性能性能 制造工藝 指 55nm/28nm/16nm 等芯片制程。制造工藝越先進，FPGA 芯片的成本越高，性能越高。FPGA 產品規劃時需綜合考慮應用情景、成本、性能的最佳平衡。DSP 工作頻率 DSP 工作頻率越高，數據運算速度越快。通常以兆赫茲（MHz）為單位。

288、動態功耗 指芯片處于工作狀態時電路翻轉產生的功耗，動態功耗越低，芯片耗電越少，芯片壽命越長，芯片對系統設備的散熱要求越低。通常以瓦（W）為單位。SerDes 速率 指高速串并轉換數據的傳輸速率，該速率越高，數據傳輸量越大。通常以 Gbps 為單位。DDR3/DDR4 速率 指 DDR3/DDR4 同步動態隨機存儲器數據讀取接口的標準速率。數據速率以 MT/s 為單位。數據來源：安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 FPGA 芯片技術發展關注容量和性能兩大方面。芯片技術發展關注容量和性能兩大方面。1）容量方面，）容量方面，LUT數量、數量、DSP 數量、數量、RAM 數量和數量和 User IO

289、 數量是重要數量是重要的技術指標。其中的技術指標。其中 LUT數量是數量是 FPGA 芯片的基本容量單位。芯片的基本容量單位。但 LUT 數量并不等同于 ASIC 芯片的基本容量單位邏輯門數。在 FPGA 芯片發展早期，部分 FPGA 廠商為了更好的推廣宣傳，為客戶提供等效邏輯門數 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 以更加方便的與 ASIC 芯片進行對比。但 FPGA 的 LUT 單元數和 ASIC邏輯門數并不等同，工業界和學術界也沒有統一的方法實現兩者的轉換。因此 2000 年后，國際 FPGA 廠商開始逐漸停止提供邏輯門指標，而只采用 LUT 的邏輯單元

290、數進行衡量。同時，LUT 規格如果不同也會影響容量的比較，因此業內習慣以等效 LUT4 的數量進行統計。2）性能方面，）性能方面，FPGA 芯片的關鍵在于制造工藝，此外，芯片的關鍵在于制造工藝，此外，DSP工作頻率、工作頻率、動態功耗、動態功耗、SerDes 速率和速率和 DDR3/DDR4 速率也是重要的性能參數。速率也是重要的性能參數。FPGA作為邏輯芯片的一種，同樣遵循摩爾定律、追求先進制程，制造工藝越先進、線寬越小，芯片的性能會越高，但同時制造成本也將隨之上升。此外，FPGA 對運算速度、功耗、傳輸速率、接口速率也有一定的要求。因此，FPGA 產品定義時需要綜合考慮芯片的應用場景，平衡

291、性能與成本。4.3.2.特點：靈活性、實時性、高效能、軟硬兼具特點：靈活性、實時性、高效能、軟硬兼具 相比于相比于 ASIC 等不可編程的芯片而言，等不可編程的芯片而言，FPGA 具有四大特點：可編程靈具有四大特點：可編程靈活性高、開發周期短、并行計算效率高，但對研發人員要求高?；钚愿?、開發周期短、并行計算效率高，但對研發人員要求高。FPGA可隨意定制內部邏輯的陣列，并且可以在用戶現場進行即時編程，以修改內部的硬件邏輯，從而實現任意邏輯功能。形象地講，ASIC 相當于出廠時就寫有數據且不可擦除的 CD，而 FPGA 是一張出廠時空白的 CD，需要用戶自己刻錄數據，后續還可以擦除、反復刻錄。4.

292、3.2.1.靈活性高，適合小批量、高價值的專業應用 可編程靈活性高，適用于需求多元的專業應用領域?？删幊天`活性高，適用于需求多元的專業應用領域。與 ASIC 全定制化電路不同，FPGA 屬于半定制電路。理論上，如果 FPGA 提供的邏輯單元數足夠高、邏輯容量規模足夠大，通過編程可以實現任意 ASIC 的邏輯功能。一方面，FPGA 編程可以后續反復修改，以適應不同應用場景持續迭代的性能需求，而 ASIC 一旦流片完成后則固化無法更改。另一方面，開發人員可以通過軟件升級包在片上運行程序來修改芯片，甚至可以實現遠程升級，而無需替換芯片。因此，FPGA 的靈活性更高。圖圖 131：FPGA 更加靈活，

293、但更加靈活，但 ASIC 功耗更低功耗更低 圖圖 132：FPGA 與與 ASIC 成本對比成本對比 數據來源：ResearchGate 數據來源：UTO Semiconductor 盡管盡管 FPGA 靈活性更高，但相應的其單位成本也較高，在小批量應用中靈活性更高，但相應的其單位成本也較高，在小批量應用中更具性價比。更具性價比。實現相同邏輯的 ASIC 芯片，在流片量足夠大的情況下，請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 成本遠低于 FPGA 芯片，而在小批量、高價值、專用的領域，采用 FPGA將擁有更高的性價比。4.3.2.2.開發周期短，導入市場快 首先，首

294、先，FPGA 在芯片開發流程上更加簡化。在芯片開發流程上更加簡化。ASIC 制造流程包括邏輯實現、布線處理、流片等多個步驟，而基于 FPGA 可以大大簡化開發流程。其次，其次，FPGA 的研發周期更短，導入市場速度更快。的研發周期更短，導入市場速度更快。從設計周期維度看，傳統的 ASIC 或 SoC 等芯片設計周期往往會比較長，達 14-24 個月。而根據 AI 電堂報道，FPGA 的開發時間平均能降低 50%以上，極大程度地節省了設計時間成本，適用于應對下游新需求、新應用。對于產品開發而言，快速導入市場往往有望幫助客戶搶占先發優勢，因而在諸多領域FPGA 是非常重要的選擇。圖圖 133：FP

295、GA 設計流程比設計流程比 ASIC 更加簡化更加簡化 圖圖 134：FPGA 導入市場時間更短導入市場時間更短 數據來源：ResearchGate 數據來源：HardwareBee 4.3.2.3.指令和內存的結構特點決定并行計算效率更高 FPGA 主頻較低，但并行計算效率高。主頻較低，但并行計算效率高。FPGA 屬于并行計算，一次可執行多個指令算法，而傳統的 CPU 都是屬于串行計算，每次只能處理一個指令集。通常情況下，CPU 往往采用增加頻率的方式來提升處理速度，因此其主頻普遍比 FPGA 高。FPGA 雖然主頻較低，但并行處理的方式使其對諸多應用領域、場景的處理速度更快。目前 FPGA

296、 作為 CPU 的協處理器已經廣泛應用在 Intel、AMD 等公司的產品上。表表 42：CPU、GPU、FPGA 特點對比特點對比 類型類型 CPU GPU FPGA 定制化程度定制化程度 通用型 通用型 半定制化 功耗功耗 中 高 低 成本成本 高 高 中 算力算力 低 中 高 數據來源：Xilinx，國泰君安證券研究 具體來講，具體來講，FPGA 高能效的優勢本質是和高能效的優勢本質是和 CPU體系結構存在區別。體系結構存在區別。CPU、GPU 均屬于馮諾依曼結構，指令譯碼執行、共享內存；而 FPGA 本質 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 上是無指令

297、、無需共享內存的體系結構，因而相比 GPU 和 CPU 更加高效。就指令結構而言，就指令結構而言，FPGA 邏輯單元功能在重編程時就已經確定，不需要邏輯單元功能在重編程時就已經確定，不需要指令再進行譯碼執行。指令再進行譯碼執行。而對于馮氏結構，一方面，CPU 等執行單元可能執行任意指令，因此需要指令存儲器、譯碼器、運算器、分支跳轉處理等。另一方面，由于指令流的控制邏輯相對復雜，也不太可能擁有多條獨立的指令流。因此，指令流較長、數量有限，就造成了 CPU 等計算速率提升存在困難。就內存結構而言，就內存結構而言，FPGA 無需仲裁與共享內存。無需仲裁與共享內存。對于馮氏架構，內存的作用有二，即保存

298、狀態和執行單元間通信。對于 CPU 而言，其內存是共享的，故在訪問時需要執行仲裁；同時，為了充分利用訪問局部性，各執行單元存在私有緩存，故需維持執行部件間緩存一致性。但對于 FPGA，保存狀態的需求角度，FPGA 的寄存器和片上內存是屬于各自邏輯單元的，無需不必要的仲裁和緩存，極大提升效率。而對于通信需求，FPGA每個邏輯單元與周圍單元的連接在重編程時就已經確定，不需要再通過共享內存實現。FPGA 內部架構包含可編程的 I/O、DSP、memory、PCIE等，因為大量存儲單元的存在，FPGA 在做計算的時候可以直接從內部存儲單元讀取數據。圖圖 135：CPU 及及 GPU 內部架構內部架構

299、圖圖 136：FPGA 內部架構內部架構 數據來源：Xilinx 數據來源：Xilinx GPU 擁有并行計算優勢，擁有并行計算優勢，FPGA 擁有流水線并行和數據并行，所以其速擁有流水線并行和數據并行，所以其速率更快。率更快。GPU 從結構看，ALU 計算單元占了絕大部分，所以并行計算能力很強。但 GPU 的弱點是 Cache 較小，需要大量的高速 DDR 保證數據吞吐率，從而提升計算能力。此外，GPU 雖同為并行計算，但幾乎只有數據并行，也就是多個計算單元可以同時處理不同的數據包，但所有的計算單元必須按照統一的步調、做相同的事，即單指令流多數據流模式（SIMD，Single Instruc

300、tion Multiple Data）。這就要求多個計算單元同時輸入、輸出，故延遲隨之增加。但 FPGA 不同，FPGA 同時擁有流水線并行和數據并行兩種模式，例如，處理一個數據包需要多個步驟，FPGA可以搭建與之對應的多級流水線分別處理多個步驟，每個數據包流經多級之后，處理即完成、能夠立刻輸出。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 137：GPU 的的 SIMD 工作模式工作模式 圖圖 138：FPGA 流水線、并行處理模式流水線、并行處理模式 數據來源：Intel 數據來源：Intel 基于上述結構特點，基于上述結構特點，FPGA 在部分計算密集型任務

301、和通用密集型任務中在部分計算密集型任務和通用密集型任務中存在高速運算優勢。存在高速運算優勢。在矩陣運算、圖像處理、機器學習等計算密集型場景中，在矩陣運算、圖像處理、機器學習等計算密集型場景中，CPU 將任務卸載給 FPGA 執行，大量相對低速并行的單元比起少量高效單元而言效率更高。目前，Altera 的 Stratix V FPGA 整數乘法運算性能與 20 核 CPU基本相當，浮點乘法運算性能與 8 核 CPU 基本相當。對于通用密集型任務，如對稱加密、防火墻、網絡虛擬化等，對于通用密集型任務，如對稱加密、防火墻、網絡虛擬化等，其對每個輸入數據的處理并不復雜，只需要簡單計算即可輸出，因此通信

302、往往會成為通用密集型任務的瓶頸。在這種場景下，FPGA 的優勢更大，一方面從吞吐量上講，FPGA 的收發器可高效線速處理各種容量的數據包；另一方面從延遲的角度看，FPGA 延時低且穩定，亦比較適用于流式的任務處理場景。表表 43：計算密集型任務性能對比：計算密集型任務性能對比 表表 44：通用密集型任務性能對比：通用密集型任務性能對比 數據來源：電子設備知識，國泰君安證券研究；注：以 16位整數乘法為例，數字僅為數量級的估計 數據來源：電子設備知識，國泰君安證券研究；注：以 64 字節網絡數據包處理為例，數字僅為數量級的估計 4.3.2.4.需要軟硬兼備的研發能力 FPGA 的使用必須和配套的

303、使用必須和配套 EDA 軟件相結合，意味著軟件相結合，意味著 FPGA 芯片設計公芯片設計公司需要同時具備軟硬件能力。司需要同時具備軟硬件能力。軟件工具研發水平甚至決定了硬件規模和性能所能達到的高度。EDA 的主要功能包括設計輸入（DesignEntry）、綜合（Synthesis）、仿真（Simulation）、實現（Implementation）和下載（Download）等。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 139：FPGA 軟件工具設計流程圖軟件工具設計流程圖 圖圖 140：FPGA 需要芯片、需要芯片、EDA 工具及工具及 IP 完整生態完整生

304、態 數據來源：紫光同創官網 數據來源：紫光同創微信公眾號 配套配套 EDA 軟件設計復雜，壁壘較高。軟件設計復雜，壁壘較高。用戶端在使用 FPGA 時，需將 RTL代碼通過邏輯綜合工具、映射工具等生成下載到芯片里，結合時序、功耗分析工具、在線調試工具等，實現功能。在整個軟件工具設計流程中，第三方廠商除往往僅能提供仿真工具，其他復雜的環節往往需要 FPGA廠商所提供的軟件工具來覆蓋，故其存在著較大軟件研發難度。圖圖 141：企業急需的：企業急需的 FPGA 人才類型人才類型 圖圖 142：高校培養：高校培養 FPGA 人才面臨的挑戰人才面臨的挑戰 數據來源：Intel，IDC，國泰君安證券研究

305、數據來源：Intel，IDC，國泰君安證券研究 FPGA 廠商需要研發人員同時兼具軟硬件思維。廠商需要研發人員同時兼具軟硬件思維。除了考慮 EDA 軟件和芯片架構的匹配和一致性，編程設計時還要考慮應用場景多樣性、時序模型的復雜性和用戶使用體驗及效率等。Xilinx 公司研發人員約為 1500人，軟硬件人員基本相同。但但 FPGA 設計的相關人才培養難度大、十分短缺。設計的相關人才培養難度大、十分短缺。Intel 和 IDC 合作發布的FPGA 產業發展現狀及人才培養研究報告中提到，人才匱乏是阻礙 FPGA 產業發展的首要因素，超過 70%的被訪企業認為中級水平以上的工程師嚴重不足。而 FPGA

306、 人才的高校培養又存在缺乏培養體系、與現實脫節、學習周期長等諸多問題，導致了相關研發人員的進一步短缺。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 4.3.3.發展趨勢：產品高度集成化，工藝追求先進制程發展趨勢：產品高度集成化，工藝追求先進制程 4.3.3.1.產品高度集成化為 SoPC 產品高度集成化：向可編程系統級芯片（產品高度集成化：向可編程系統級芯片（SoPC）方向發展。）方向發展。SoPC高度集成了 CPU、FPGA、存儲接口、IO 外設接口、甚至人工智能專用引擎等所有模塊，單顆芯片可完成應用情景的所有功能需求。一方面，SOPC具有 ASIC 高集成度、低功耗

307、、小尺寸、低成本的優點，另一方面又繼承了 FPGA 的低風險、靈活和快速上市的特點。此外，兩個電路合二為一，意味著占用 PCB上的空間將更小，有助于終端器件小型化。圖圖 143：SOPC 組件和外部互連數量大幅下降組件和外部互連數量大幅下降 圖圖 144：SOPC 具有低延遲、高貫穿路徑具有低延遲、高貫穿路徑 數據來源：Intel 數據來源：Intel 實現實現 SoPC 主要有主要有 2 種途徑，一種是基于種途徑，一種是基于 FPGA 芯片，后嵌入其他芯片，后嵌入其他 IP核，另一種是將可編程邏輯核，另一種是將可編程邏輯 IP 嵌入到傳統嵌入到傳統 SoC 中。中。Xilinx SoC 產品

308、系列將處理器的軟件可編程性與 FPGA 的硬件可編程性進行完美整合，可以為設計帶來更低功耗與更低成本的整體系統優勢，同時可以有效加快產品上市進程。此外，據紫光國微 2021 年年報披露，其參股子公司紫光同創第一代 SoPC 研發進展順利，內部集成了處理器、可編程模塊、高速接口及多種應用 IP 等豐富資源，擁有控制運算處理、智能運算處理、高性能計算等多個細分系列，能夠為嵌入式終端、工控、圖像視頻、通信等領域提供系統解決方案。紫光同創面向人工智能機器視覺等領域第二代 SoPC 也已經開始布局研發。目前，SoPC 已經被大量應用在消費、工控、無線通信、自動駕駛、電力系統等領域。圖圖 145：Xili

309、nx FPGA SoC 系列產品系列產品 圖圖 146：Xilinx SoC、MPSoC 和和 RFSoC 功能簡要功能簡要 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：Xilinx官網 數據來源：Xilinx官網 4.3.3.2.先進制程、先進封裝提升 FPGA 綜合性能 工藝上追求先進制程，繼續擴大工藝上追求先進制程，繼續擴大 FPGA 芯片邏輯單元規模，從而實現大芯片邏輯單元規模，從而實現大容量、高性能、低功耗等目標。容量、高性能、低功耗等目標。隨著數字芯片制造工藝不斷迭代、線寬不斷縮小，FPGA 的架構持續更新，性能得到顯著提升。目前，28nm 以下

310、制程的 FPGA，由于其低功耗、高性能的特點，獲得了快速發展。隨著先進制造能力的發展，FPGA 芯片的容量、性能、功耗等參數都得到了大幅優化。盡管 100K 以下邏輯單元的 FPGA 芯片仍是市場需求的重要組成部分，但 100K-500K 邏輯單元部分的芯片正在快速起量，逐步開始從高端市場延展。圖圖 147：Xilinx FPGA SoC 系列產品系列產品 圖圖 148：易靈思：易靈思 SiP 系統級封裝系統級封裝 數據來源：Xilinx官網 數據來源：易靈思官方公眾號 4.3.4.市場增勢顯著，行業呈現雙寡頭格局市場增勢顯著，行業呈現雙寡頭格局 4.3.4.1.60 億美元市場規模，國內增速

311、領先全球 2020 年全球年全球 FPGA 市場超過市場超過 60 億美元，預計市場規模將加速增長。億美元，預計市場規模將加速增長。由于 FPGA 靈活性強、開發周期短、運算速率高等優點，其覆蓋下游領域廣泛，包含工業控制、網絡通信、消費電子、數據中心等細分市場。過去5年間，受益于工控、網絡通信等下游應用需求的高速增長，全球FPGA市場規模從 2016 年的 43.4 億美元，增長至 2020 年約 60.8 億美元，年均復合增速達到 8.8%。隨著自動駕駛技術、人工智能及新一代通信設備部署等新興市場需求的不斷增長，FPGA全球市場將持續擴大。根據 Frost&Sullivan 統計數據，預計到

312、 2025 年，全球 FPGA 市場規模有望增長至125.8 億美元，年均復合增速為 16.4%。請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 圖圖 149：全球：全球 FPGA 市場規模市場規?？焖僭鲩L快速增長 圖圖 150：中國：中國 FPGA 市場規模市場規?？焖僭鲩L快速增長 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 中國中國 FPGA 市場約占全球近市場約占全球近 38%的份額，未來的份額，未來 5 年增速領跑全球。年增速領跑全球。據Frost&Su

313、llivan 統計，2020 年中國 FPGA 市場規模約為 150.3 億元人民幣，折合接近全球市場 40%的價值量。隨著國產替代進程加速，國內市場需求將進一步增加，預計 2021 年至 2025 年，國內 FPGA 市場年均復合增速有望達到 17.%，領跑全球其他地區。至 2025 年市場規模將突破330 億元，在全球的份額有望提升至 41%。圖圖 151：中國：中國 FPGA 市場結構（按邏輯單元容量）市場結構（按邏輯單元容量）圖圖 152：中國：中國 FPGA 市場結構（按芯片制程工藝劃分）市場結構（按芯片制程工藝劃分）數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君

314、安證券研究 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 按邏輯單元數量劃分，小容量產品仍為國內市場主流，但不改按邏輯單元數量劃分，小容量產品仍為國內市場主流，但不改 FPGA 邁邁向大容量的趨勢。向大容量的趨勢。以銷售額核算，2019 年，中國市場 38%的份額為小于100K 邏輯單元的 FPGA，100K-500K 的產品占據了 32%的份額。目前，大容量 FPGA 僅為市場的一小部分，大于 100KK 邏輯單元的產品價值量只占到 6%。但隨著下游高端應用市場需求起量，對大容量 FPGA 的需求也將與日俱增，帶動大容量產品份額提升。從芯片制程角度，成熟制程產

315、品占據國內市場的主要地位，但預計先進從芯片制程角度，成熟制程產品占據國內市場的主要地位，但預計先進制程產品憑借其高性能優勢將持續提升其市場份額。制程產品憑借其高性能優勢將持續提升其市場份額。國內FPGA市場中，考慮到成熟制程產品的性價比優勢和較高良品率，28nm-90nm FPGA 芯片需求占據超一半的市場份額，達 63%。此外，由于 28nm 以下先進制程工藝下的產品具有更高的性能，在功耗、效率上的優勢，預計未來將快速起量，推動其份額的提升，當前 28nm 以下制程的 FPGA 已經占據市場超 20%的價值量。1KK6%90nm16%請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條

316、款部分 0 4.3.4.2.通信應用占據主要市場，汽車電子或是未來最大增量 FPGA 以其計算速率高、靈活性強等、開發周期短等特點，廣泛覆蓋包以其計算速率高、靈活性強等、開發周期短等特點，廣泛覆蓋包括工業、通信、數據中心、消費、汽車、人工智能在內的下游應用領域，括工業、通信、數據中心、消費、汽車、人工智能在內的下游應用領域，行業長期增長動力足。行業長期增長動力足。在對信息傳輸速率要求較高的行業中，FPGA 因其并行運算的高效能，占全球加速服務器市場的 28.3%，在通信網絡、工控、智慧交通等領域具有優勢。此外，FPGA 在智能計算、醫療設備、互聯網等對信息處理能力要求高的行業以及前沿孵化項目均

317、有一席之地。據 Intel 聯合 IDC 預測，未來 FPGA 在多個領域都將具有較大的發展空間，尤其是電子測試儀器、通信網絡、航空航天等，潛在空間均超過 60%，其中電子測試設備的增長空間有望達到 73.3%。圖圖 153：FPGA 的主要應用場景的主要應用場景 圖圖 154：FPGA 具有較大發展空間的領域具有較大發展空間的領域 數據來源：英特爾 FPGA 中國創新中心，國泰君安證券研究所 數據來源：英特爾 FPGA 中國創新中心，國泰君安證券研究所 國內國內 FPGA 市場中，網絡通信為最大的下游應用，預計汽車電子增速最市場中，網絡通信為最大的下游應用，預計汽車電子增速最快?？?。FPGA

318、 下游應用結構保持相對穩定，網絡通信為最大的需求來源，2020 年市場份額超過 40%；其次為工業控制領域，市場占比接近 31.5%。至 2025 年，據 Frost&Sullivan 預測，通信、工業領域仍然會是下游主要應用，增速較快，但工業市場的增速波動較大、周期性明顯。而盡管當前車用 FPGA 的市場規模較小、不到 10 億人民幣，但從發展趨勢看，預計 2021-2025 年汽車電子會是 FPGA 最大的需求增量。車用 FPGA 將保持穩定、高速增長，年均復合增速有望超過 22%。除此之外，消費電子、數據中心、人工智能等市場也將保持平均除此之外，消費電子、數據中心、人工智能等市場也將保持

319、平均 15%左左右的年均復合增速。右的年均復合增速。數據中心作為傳統的 FPGA 應用第三大市場，在下游應用中占比接近 10%。消費電子、人工智能雖當前市場規模不大，2020年分別為 9.4 億元、5.8 億元，但據 Frost&Sullivan 預測，未來 5 年的年均復合增速也能分別達到 13%、16.9%。圖圖 155：中國：中國 FPGA 通訊占比大通訊占比大（單位：億元）（單位：億元）圖圖 156：未來：未來 5 年汽車電子平均增速最快年汽車電子平均增速最快 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明

320、書，國泰君安證券研究 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 4.3.4.3.網絡通信：高速 DSP/CPU+FPGA 將是發展趨勢 當前中國當前中國 FPGA 網絡通信市場規模已達到網絡通信市場規模已達到 62.1 億元，預計未來億元，預計未來 5 年年CAGR 達到達到 17.5%。網絡通信領域中，FPGA被大量用于實現接口擴展、邏輯控制、數據處理和單芯片系統等多種功能。一方面，FPGA 高速并行計算能力可以有效滿足通訊信息傳輸要求；另一方面，其現場可編程的靈活性符合通信行業快速迭代的要求，適用于未來日益復雜的網絡環境。目前，Xilinx 公司的 FP

321、GA 內部主要集成三類通信應用，包括基帶處理、射頻以及接口和連接功能。圖圖 157：中國：中國 FPGA 網絡通信市場達到網絡通信市場達到 62 億元億元 圖圖 158：FPGA+DSP 的高速串口通信設計的高速串口通信設計 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 數據來源：鼎達信 從技術上角度，從技術上角度，FPGA 能夠提升通信系統性能，主要是因為無線通信系能夠提升通信系統性能，主要是因為無線通信系統中大量模塊需要濾波運算。統中大量模塊需要濾波運算。FPGA 的分布式算術結構，有助于實現通信系統中大量濾波函數的乘和累加操作，對于無線通信中的高速數字信號

322、處理十分有利。特別是對于調制解調器，由于需要大量的復雜數學運算，并且對調制解調器的大小、重量、功耗有較高要求，FPGA 的應用顯著提高了調制解調器的速度，大大改善了現代通信系統的性能。從發展趨勢看，從發展趨勢看，DSP/CPU+FPGA 系統有望成為無線通信技術的重要支系統有望成為無線通信技術的重要支柱。柱。隨著無線移動通信系統的發展，以及終端便攜式設備小型化的需求，對系統級處理器的要求變得更高。然而，FPGA 單芯片難以達到系統級處理的能力。比如第三代移動通信，FPGA 單芯片只能進行信源和信道方面的物理層處理，只有與另外的 DSP 或者 CPU 相結合才能高效地完 請務必閱讀正文之后的免責

323、條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 成整個任務。因此，基于 DSP/CPU 加 FPGA 的系統級架構芯片有望成為未來的應用熱點。4.3.4.4.汽車電子：FPGA 有望充分受益于汽車智能化 國內國內 FPGA 汽車領域市場規模較小，但成長勢頭迅猛，有望成為未來市汽車領域市場規模較小，但成長勢頭迅猛，有望成為未來市場主要增量之一。場主要增量之一。2020 年國內汽車 FPGA 市場僅 9.5 億元，在下游應用中占比約為 6.3%。但隨著車載數據采集系統、自動駕駛和智能輔助駕駛等需求持續放量，未來汽車 FPGA 市場有望迎來顯著增長。據 Frost&Sullivan 預測，2025 年

324、車用 FPGA 市場有望達到 26.3 億元人民幣，年均復合增速超 22%。圖圖 159：中國：中國 FPGA 汽車電子市場規模汽車電子市場規模 圖圖 160：FPGA 在汽車上的應用示意在汽車上的應用示意 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 數據來源：Xilinx FPGA 在汽車電子上應用十分廣泛，隨著自動駕駛的發展，其單車用量在汽車電子上應用十分廣泛，隨著自動駕駛的發展，其單車用量有望提升。有望提升。根據安路科技招股說明書，FPGA 在汽車電子中的應用主要有以下幾個領域。在系統接口及控制領域，FPGA 芯片用于控制和驅動電動汽車電機控制系統，連接

325、駕駛系統、儀表盤、雷達、超聲波傳感器等各種車載設備，實現激光雷達、毫米波雷達等信號處理和控制。在視頻橋接和融合領域，FPGA 芯片可用于實現多個圖像傳感器的信號橋接、3D 環視視頻融合、倒車輔助視頻、輔助駕駛視頻等功能。在輔助駕駛和自動駕駛領域，FPGA 芯片可用于實現機器視覺與目標檢測等各種功能。圖圖 161：2020 年中國年中國 L2 以上滲透率比較低以上滲透率比較低 圖圖 162：2025 年中國年中國 ADAS L2 占比提升占比提升 數據來源：Roland Berger，前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 數據來源：Roland Berger，前瞻產業研究院，國泰君安證券研究 57%

326、34%9%0%10%20%30%40%50%60%L0L1L2/L2+30%30%35%4%1%0%5%10%15%20%25%30%35%40%L0L1L2/L2+L3L4-L5 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 無人駕駛、高級駕駛輔助系統（無人駕駛、高級駕駛輔助系統（ADAS）領域，）領域，FPGA 技術能提供靈活技術能提供靈活的、低成本、高性能的解決方案。的、低成本、高性能的解決方案。在輔助駕駛的視頻分析領域，FPGA可實現機器視覺與目標檢測等功能，同時可以采用超低延時精確算法對來自車輛攝像機的實時視頻輸入信號進行分析，及時作出判斷，有效提高了汽車自動

327、駕駛的安全可靠性。此外，FPGA 方案研發周期短的特性，能夠適應當前快速迭代的算法，在不重新設計芯片的前提下實現編程升級，極大程度加快了整體方案的推進速度。目前，特斯拉已將 FPGA 應用在其自動駕駛的系統方案中。ADAS 滲透率進一步提升，有望為滲透率進一步提升，有望為 FPGA 市場帶來增量。市場帶來增量。據羅蘭貝格統計，2020 年中國輔助駕駛系統（ADAS）的市場滲透率仍然較低，L2 級（部分自動駕駛）及以上的占比僅為 9%，仍以 L0 級（無自動駕駛）為主，占比過半。預計 2025 年，我國 L1 級（輔助駕駛）以上的 ADAS 系統滲透率將達 70%。其中 L2L2+級 ADAS

328、系統的滲透率提升最快，將達 35%。4.3.4.5.工業市場：工業智能化加速 FPGA 市場規模擴張 工業領域是國內工業領域是國內 FPGA 市場中的第二大下游需求，市場份額占比達市場中的第二大下游需求，市場份額占比達31.5%。FPGA 芯片在工業領域應用十分廣泛，在視頻處理、圖像處理、數控機床等領域均被用于實現信號控制、運算加速等功能。隨著工業智能化、自動化發展，FPGA 靈活、高效的特點將被充分發揮，其市場有望持續擴大。2020 年，國內 FPGA 工業市場規模達到 47.4 億元，占下游需求的 31.5%，是僅次于通信的第二大應用。預計到 2025 年，國內FPGA 工業市場將突破 1

329、00 億元，年均復合增速達到 16.1%，推動整個FPGA 市場規模的擴張。但相比于汽車領域的高速穩定增長，工業市場波動較大。圖圖 163：中國：中國 FPGA 工業領域市場規模工業領域市場規模 圖圖 164：基于：基于 FPGA 的工業以太網解決方案的工業以太網解決方案 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國泰君安證券研究 數據來源：Ofweek 工業市場的工業市場的 3 大發展趨勢，將有助于大發展趨勢，將有助于 FPGA 應用的拓寬。應用的拓寬。1）工業網絡向以太網發展：）工業網絡向以太網發展：FPGA 作為通信協處理器連接到以太網，通過一個硬件平臺支持多種協議，提

330、供了更加靈活的解決方案。2）工業顯示要求以更低的成本支持更大的顯示器尺寸：）工業顯示要求以更低的成本支持更大的顯示器尺寸：FPGA 結合其他芯片作為主控，可滿足大型 LED 顯示屏數據格式轉化需求，可定制各種 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 形狀和規格的顯示屏，同時對亮度、對比度、灰度等參數可靈活調節。圖圖 165：基于：基于 FPGA 的工業顯示器驅動解決方案的工業顯示器驅動解決方案 圖圖 166：基于：基于 FPGA 的電機控制解決方案的電機控制解決方案 數據來源：Ofweek 數據來源：Ofweek 3）工業驅動變得分散，對能源利用效率要求日益增高：

331、）工業驅動變得分散，對能源利用效率要求日益增高：用 FPGA 控制馬達，可以實現多種優化算法整合，同時控制多個電機而不增加額外的器件，大大提高能源的利用效率。FPGA 所提供的靈活性、成本效益可幫助工業應用實現更智能化、高性能、低能耗的解決方案，而工業市場也將給 FPGA 帶來良好的發展契機。4.3.5.競爭格局：雙寡頭壟斷，國內廠商有望破局競爭格局：雙寡頭壟斷，國內廠商有望破局 全球全球 FPGA 市場高度集中，呈現雙寡頭格局。市場高度集中，呈現雙寡頭格局。2020 年，全球 FPGA 市場 83%的份額被掌握在 Xilinx、Intel（Altera）兩家國際巨頭的手中，其中 Xilinx

332、 占據 49%的份額，Intel 市占率 34%。行業集中度很高，CR4 達到 96%，完全被海外廠商壟斷。由于海外廠商起步早，Xilinx、Altera、Lattice 和 Microchip 四大家通過近 9000 項的專利，在硬件設計和 EDA軟件設計上均構筑了牢固的技術壁壘，并且形成了非常強大的產業生態鏈。圖圖 167：2020 年，全球年，全球 FPGA 市場競爭格局市場競爭格局 圖圖 168：2019 年，中國年，中國 FPGA 市場競爭格局（按出貨市場競爭格局（按出貨量）量）數據來源：華經產業研究院，國泰君安證券研究 數據來源：Frost&Sullivan，安路科技招股說明書，國

333、泰君安證券研究 從國內市場看，海外廠商仍然占據主導地位，但國產廠商在奮起直追。從國內市場看，海外廠商仍然占據主導地位，但國產廠商在奮起直追。據 Frost&Sullivan 數據，以出貨量口徑統計，2019 年 Xilinx、Intel、Lattice 三家占據了市場共 85%的市場份額，按銷售額口徑，占比進一步提升至 96.3%。國內 FPGA 廠商安路科技憑借自身多年來的技術積累，請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 0 在國內市場中也能占據 6%的出貨量，在全球排名第四、國內廠商排名第一。此外，紫光國微（紫光同創）、復旦微、廣州高云、西安智多晶等國內 FPGA 設計廠商技術也日益成熟。隨著國內 FPGA 技術的迭代升級、國產替代進程的加速推進，在上下游產業鏈相互合作的帶動下，預計國內廠商有望實現份額提升。4.3.6.國產替代：技術實力突破疊加客戶替代意愿提