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今年以来，受中美关系影响和缺货的双重刺激，国内半导体产业投资规模持续增长，Gartner的一份研究报告显示，2023年国内相关投资规模将比2020年增长80%！随着各地政府纷纷计划上马半导体相关项目，加上之前曾出现过的一些大的“烂尾”项目，有关“投资是否过热”也已经成为产业话题议论焦点。
分析区域性半导体产业的投资是否过热，需要全面梳理这个区域产业的市场供需、产能基础、竞争力，以及跨区域的横向比较。Gartner研究副总裁盛陵海最近就该公司一份产业研报的数据进行了分析和预测，为判断是否过热提供了一个依据。
供需情况
首先看市场供需，显然，现在的主旋律是“缺货”，但其原因和后续发展还要仔细研判。盛陵海认为，目前，整个半导体产业面临20年以来最为严重的缺货情况。而造成缺货的原因，既包含偶然因素，也有必然因素。偶然因素，是中美贸易摩擦、华为囤货和一些工厂的关闭，其中中美贸易纠纷导致一些国内企业进行了备货。市场出现缺货后，很多大型公司提升了库存需求，这就造成了整个需求量大大超过可以提供的产能。
必然因素是目前半导体产业正处于一个供不应求的高峰周期。如2019年，市场供过于求，整个半导体市场处于下滑周期，而两年前的2017年则是一个高峰。由于半导体公司在高峰时期会进行大量投资，两年后就会产生供过于求的情况。在“供过于求”的周期间，即2019年以及2020年上半年，考虑到新冠疫情的影响，很多半导体公司降低甚至是延迟了投资。因此，从整个投资周期来看，2021年当下产能的缺口实则是前两年投资延迟所产生的。由于产能存在缺口，而5G手机以及如今已渐衰退的比特币在上半年的需求，包括新冠疫情造成的笔记本、服务器、数据中心的需求增长，加剧了供应缺口，共同造成了缺货的现状。
产能基础
本轮缺货和全球产能基础密切相关。盛陵海预计，本轮缺货要到明年第二季度才有望缓解，Gartner基于全球半导体产业，对包括12英寸为主的先进产能在内的全球产能进行了预测。
图1：先进工艺的产能供应预测
从预测中可以看到，5nm及以下的产能增加最大。今年4nm也将会出现，明年的目标则是3nm。5nm产能的增加将推动先进制程市场的成长。同时，55nm/65nm产能增长较快，主要原因是目前需求量非常大，并且未来几年仍然会有比较大的增长。
传统制程集中的8英寸产能非常紧缺。主要是因为过去很多年间8英寸产能过剩，导致价格“跌跌不休”，谷底时期只有大约300美金。很多工厂，尤其是日本的一些半导体企业，已经关闭了8英寸的产线。同时，5G手机对PMIC、模拟电路需求量有比较大的增加。尤其是PMIC，其制程集中在180/150nm，主要为8英寸和少部分12英寸，产能并没有大幅度的提升。需求量的增加随即导致了目前Power相关器件非常严重的缺货情况。
图2：传统制程集中的8英寸产能
目前8英寸产线没有新厂的投资，大多数投资均为扩产。如中芯国际的财报中显示大约会增加45000片产能，以满足增加的迫切需求，但要彻底解决8英寸制程紧缺的问题，仍需要将8英寸的产能转向12英寸。因为在同样时间条件下，12英寸产能较8英寸多2倍。中国台湾力积电已在使用12英寸晶圆为联发科生产PMIC电源产品，此外，除力积电外，华虹宏力也在用12英寸晶圆做BCD电源。
受到缺货的影响，全球半导体的投资在今年将有一个较大的跃升，而过去几年相关投资一直处于下滑态势。预计2021年增幅超过20%。以7nm以下先进制程和目前紧缺的28nm制程为主。NAND Flash资本支出会有比较大的增加，DRAM相对稳定，因为DRAM厂商为了控制整个市场的高位价格，其投资较为保守。而NAND Flash的需求一直处于增加态势。与此同时，国内的一些半导体制造厂如合肥的晶合和广州的粤芯等，正在往12英寸转移，用以生产90nm以下或者55nm以下产品。
相较于缺货这一阶段性的问题，在中美关系背景下的中国半导体自有化是一个更长的过程。Gartner对这一过程的变化做了三点预测：
1、预计在2025年，中国半导体公司在国内市场市占率将从目前的15%突破到30%。盛陵海表示，考虑到国内电子企业采购本土芯片意愿的增加，以及千载难逢的缺货时机，本土芯片公司得到了较多的成长机会。
2、中国前十电子制造企业都将拥有自主芯片设计的能力。如OPPO、小米、美的，甚至于百度、阿里巴巴等企业都已在建立自己的芯片设计团队。盛陵海认为这主要是出于降低采购成本的考虑。此外，企业也可以籍此发展自己独立的技术，做一些差异化的技术与产品。不过，企业自主进行芯片设计还面临一些挑战，例如企业是否能够做到规模化的量级，以及产品的设计能力、还有整个性价比是否能满足需求。
“当下，大多数企业在起步初期均处于烧钱阶段，发展比较困难。所以我们预测大公司的行动会更为积极，因为它们在财务方面的境况较好，”盛陵海说，“而且大公司以及在国内环境下投资半导体常会得到政府的补助或其他支持。”
3、中国半导体市场的投资规模将迅速增长。预计在2023年整个投资规模，较之2020年会有80%的增长。主要原因是几个大型工厂的投资。包括中芯国际、长鑫、长江存储等，以及其它一些新兴的中小规模的晶圆工厂投资。
图3：中国半导体投资规模增长情况
Pitchbook整理的一份中国半导体以及相关企业投资规模的数据显示，近两年间，国内“非生产型的半导体公司”融资已有非常大的提升。包括GPU这类人工智能芯片公司，宽禁带半导体等。华为、小米以及英特尔、高通、三星等海外企业也在中国国内积极地进行投资；“生产型企业”从“投资案”来看，过去五年 投资案的数量增加了2倍。还有一个推动投资增长的重要原因是，2020年，科创板的推出带动了整个投资的热潮，不过，这也带来过度投资或过高竞价的一些弊端。
竞争力分析
从目前中国半导体产业上下游在全球产业链的竞争力看，尚处于非常低的水平。上游的设备、材料全球市占率分别低于3%、5%，Foundry约10%。IDM稀缺，目前巨头是士兰微，未来长江存储等新的企业会涌现。封装测试占比最高，达到20%，在先进封装上正展开自由竞争。EDA和IP占比都不到1%。
图4：中国在全球半导体产业链中的占比
就中国半导体设计公司而言，整体上看，营收仅占全球不到7%。在美国制裁影响下，拥有全球布局的国内最大的设计公司海思半导体今年可能会遇到雪崩式的滑坡，短期内不太有公司能补缺。不过，目前国内前十大半导体公司在近年的营收增长都十分迅速。盛陵海表示，十年前，年营收一亿多美金的公司就可进入前十，而现在要超过5亿美金才有机会进入。由此可见，这几年国内企业成长非常迅速。
图5：中国半导体设计公司排名
如果从产品角度看，中国设计公司的产品集中度比较高，在全球占比超过10%的集中在蜂窝基带、光电、非光电传感和分立器件，而DRAM，CPU、MCU、FPGA、GPU、NAND Flash这些重要产品占比极低，不过这一局面最快有望会在2年后改变。
图6：中国半导体产品全球市场份额
未来几年，国内半导体Foundry预计会有较大的成长。从地区看，中国大陆的增长比2019年近乎翻倍，中国台湾地区仍会占据最大的市场份额。另外，韩国、北美等其他国家也会有一定程度的成长，但就全球而言，未来预计中国台湾地区仍将占据第一，中国大陆位列第二。
图7：国内半导体Foundry成长预期
跨区域横向比较
最后可以分析一下几个维度的横向比较。首先看投资规模，全球行业投资活跃度今年都将有个比较大的增长，但从Gartner统计的前20大投资排名分析中可以看到，排名第6-8位的中国三家公司（中芯国际、长江存储、长鑫）在金额上与前五位相比仍然有很大的差距。三家公司今年的总投资额加在一起还不到台积电一家公司的一半！
图8：全球前20大投资半导体公司
从产品分布看，如上文提到的，中国厂商占10%以上市场份额的集中在少数几个领域，而诸如DRAM、Server、PC、车规芯片、GPU、MEMS Sensor和FPGA这些重要领域，基本上都在1%以下。
图9：中国半导体产品发展预期
结语
盛陵海认为，中美间的竞争围绕着开放的生态、封闭的生态、全球市场和国内市场四个方向。中国企业在全球市场要利用既有的开放生态，同时也要尽量打造“Made in China”产品品牌并提升产品质量，以期占领更多的市场。从国内市场来看，一方面，要利用开放的标准去梳理中国标准，并进入全球生态；另一方面，可以先在国内建立标准，然后通过“一带一路”的策略往外输出标准和技术。
从上述几个维度的分析，不难得出一个结论：中国半导体产业还处在全球化竞争的初级阶段，相关投资也远未到“过热”的程度。阶段性的机遇包括疫情引导下的产能（制造）和供应链（如替代）的区域性转移，以及中美关系下的政策扶持（投资、新基建、国家战略等），这些将为中国半导体产业发展提供历史性的机遇。
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