綜合篇

第一章 2021年全球半導體產業發展狀況

第一節 發展情況

一、產業規模

（一）產業總體規模

世界半導體貿易統計組織（WSTS）的統計數據顯示，2021年全球半導體市場規模為5559億美元，同比上漲26.2%，延續了上漲態勢。從產品類型看，傳感器、集成電路和分立器件實現大幅增長，分別上漲25.6%、27.6%和26.4%。光電器件小幅上漲，上漲7%。從區域發展情況看，美洲半導體市場漲幅最為明顯，2021年半導體市場總銷售額為1214.8億美元，比2020年的953.7億美元上漲27.4%；我國依然是全球最大的半導體市場，2021年銷售額達1924.9億美元，同比上漲27%。歐洲市場2021年銷售額為477.6億美元，同比上漲27.3%。2011—2021年全球半導體市場規模及增速如圖1-1所示。

從季度數據看，2021年全球半導體各季度銷售額都比2020年同期有明顯上升。2018—2021年全球半導體季度銷售額如圖1-2所示。

（二）主要企業銷售額

市場研究及調查機構高德納咨詢公司（Gartner）的數據顯示，2021年全球半導體收入大幅增長，總收入相比2020年增長26.3%。Gartner表示，2021年全球芯片短缺態勢持續影響全球的半導體廠商，疊加原材料與物流價格的上漲，推動半導體平均售價上漲，多數廠商在2021年營業收入出現了大幅增長態勢。按照收入，三星在2021年重新奪回全球排名第一的半導體廠商的地位，接下來分別是英特爾、SK海力士（以下簡稱“海力士”）和美光。

從營業收入增速看，增長最快的前三名是AMD、聯發科、英偉達。AMD在數據中心領域繼續保持強勁發展勢頭。2021年，AMD EPYC、AMD Instinct加速器和數據中心解決方案處理器越來越多地被云計算和企業客戶采用，推動其數據中心業務收入同比翻倍增長。英偉達受益于對其GPU產品的強勁需求，2021年核心游戲業務和數據中心業務分別增長了61%和58%。聯發科得益于5G手機芯片增長，其手機業務同比增長51%，超越高通，成為全球最大的智能手機芯片供應商。

英特爾是排名前十位的供應商中唯一出現營業收入下滑的企業，受芯片供應短缺及蘋果轉向自研芯片因素的影響，其客戶端計算事業部與數據中心業務均表現低迷。此外，在PC處理器方面，英特爾與AMD和基于ARM架構的應用處理器的競爭進一步加劇，對其營業收入增長帶來持續的挑戰。

2021年全球排名前十位的半導體供應商收入情況如表1-1所示。

二、產業結構

（一）產品結構

根據WSTS的統計分類，半導體主要包括集成電路、分立器件、光電器件和傳感器四大類。四大類產品2021年的市場規模分別為4629.3億美元、303.4億美元、434億美元和191.5億美元，市場份額分別為83.3%、5.5%、7.8%和3.4%。集成電路、傳感器和分立器件銷售額分別增長27.58%、25.59%和26.4%，光電器件上漲7.01%。2021年全球半導體市場產品結構如圖1-3所示。

2021年，主要芯片產品銷售均表現強勁，模擬電路、存儲器和邏輯電路銷售額分別為741.05億美元、1538億美元和1548億美元，同比上漲33.1%、30.9%和30.7%；處理器的銷售額為802.21億美元，同比上升15.1%。2019—2021年全球集成電路市場規模如圖1-4所示。

（二）產業鏈結構

從產業鏈環節看，2021年各產業鏈環節銷售額均出現上漲。2021年，全球半導體垂直整合制造（IDM）產值為4073.9億美元，同比增長21.4%；沒有制造業務，只專注設計（Fabless）產值為1706.6億美元，同比增長40%；純晶圓代工廠銷售額為881億美元，較2020年增長24.9%；全球封裝市場營業收入提升15%，達到777億美元；全球半導體設備銷售額為1026億美元，同比增長44%；全球半導體材料市場規模達到642.7億美元，同比增長15.9%。

（三）區域分布

從區域發展情況看，2021年全球各地區半導體銷售額均有不同程度的提升。我國依然是全球最大的半導體市場，2021年銷售額達1924.9億美元，同比上升27%。美洲2021年半導體市場總銷售額為1214.8億美元，比2020年的953.7億美元上升27.4%；歐洲半導體市場銷售額達477.6億美元，同比上漲27.3%；日本半導體市場銷售額為436.9億美元，同比上升19.8%；亞洲其他地區半導體市場銷售額達1504.8億美元，同比上升25.9%。2019—2021年全球半導體區域銷售情況如圖1-5所示。

三、投資情況

（一）半導體企業資本支出

IC Insights的統計數據顯示，2021年全球半導體企業資本支出達到1539億美元，同比增長36%，創下18年以來的最高增速。由于旺盛的全球市場需求帶動制造生產線利用率大幅提升，企業紛紛推出擴產計劃，資本支出創下歷史新高。

臺積電、三星和格羅方德等晶圓代工廠在資本支出上引領整個行業。臺積電2021年資本支出規模提高74%，達到300億美元，其中70%以上用于2nm在內的先進制程。臺積電表示，由于晶圓代工行業競爭激烈，需繼續保持高額的資本投入，2022年的資本支出將大幅提高到400億～440億美元，包括在中國臺灣地區和中國大陸地區及美國建廠和擴產。

2021年全球主要半導體企業資本支出情況如表1-2所示。

（二）半導體設備支出

雖然遭受新冠肺炎疫情影響，但全球半導體企業并未停止擴產的步伐，龍頭企業高額資本支出推動設備出貨再創新高。2021年全球集成電路設備總銷售額為1026億美元，同比增長44%。其中中國大陸地區市場規模達到296.2億美元，仍然是全球最大的半導體設備市場。其中，北美洲半導體設備廠商銷售額較上年同比增長超過44.8%。在新工藝節點的驅動下，三星、臺積電、英特爾等大廠均計劃擴大資本支出，預計2022年半導體設備市場仍將維持較高的增長速度。

2020—2021年北美洲半導體設備出貨金額及增長率如圖1-6所示。

（三）半導體企業研發投入

隨著工藝制程不斷縮小，芯片研發成本不斷上升，多數半導體企業的研發投入有所提升。2021年，全球半導體企業研發支出達到714億美元，同比上漲13%，預計全球半導體企業的總研發支出在2022—2026年以5.5%的復合年均增長率（CAGR）增長，2026年達到1086億美元。2021年研發支出排名前十位的半導體企業的支出總計增加了18%，達到526億美元，約占2021年半導體行業研發總額的65%。這些企業的研發支出占銷售收入的比例為13.5%，比2020年下降1%。

英特爾的研發支出繼續高居榜首，從2012年研發費用突破100億美元以后，已經連續8年保持增長。2020年，英特爾的研發費用小幅回升至135.5億美元，同比增長1.4%，占行業總研發支出的17.4%；2021年的研發支出增加12%，達到152億美元，占行業支出總額的19%。三星在2021年的研發支出增長了13%，達到65億美元。為了和臺積電競爭先進制程工藝，三星加大在邏輯工藝上的研發支出。臺積電的研發支出在2021年增長20%，達到近45億美元。

（四）半導體企業并購

繼2016年全球半導體企業并購金額連續三年下跌后，2019年全球半導體企業并購額出現回升，全年涉及并購的金額為317億美元，同比增長22.4%。由于行業的整合加速，尤其在人工智能、機器學習、物聯網等領域的帶動下，半導體企業年均并購金額從2010—2014年的126億美元增加到2015—2019年的588億美元。2020年，全球半導體企業并購動作頻頻，芯片行業進一步洗牌整合。2020年下半年的五宗大型并購案將并購協議的總價值攀升至1190億美金，其中最大的一筆高達400億美元，超過了2019年全年的并購金額。2021年，在經歷2020年半導體企業并購額的歷史新高后，行業并購態勢趨緩。2016—2021年全球半導體企業并購交易額如圖1-7所示。

2021年多起并購集中在汽車、化合物半導體等領域，主要以中小型并購為主。例如：瑞薩（Renesas）宣布以59億美元收購英國廠商Dialog。高通宣布以45億美元收購自動駕駛廠商Veoneer，進一步鞏固其汽車業務。Marvell宣布以11億美元收購網絡芯片初創公司innovium。安森美（onsemi）宣布以4.15億美元收購美國碳化硅生產商GT Advanced Technologies（GTAT）。射頻廠商Skyworks宣布以27.5億美元收購Silicon Laboratories旗下的基礎設施和汽車應用業務。

2021年12月，智路資本收購封裝測試企業日月光在中國大陸地區的4座封裝測試工廠，強化其在半導體封裝測試領域的布局。但是，在地緣政治加劇、中美科技博弈的背景下，中資半導體產業海外并購的難度越來越大。2021年3月，美格納宣布，同意以每股29美元、總價約14億美元的價格被智路資本收購，但在美國外國投資委員會（CFIUS）的干預下，該交易最終沒有成功。而智路建廣旗下的安世半導體對于英國最大芯片制造商NWF（Newport Wafer Fab）的收購，也面臨英國政府的進一步審查。2021年全球主要半導體企業并購案如表1-3所示。

四、貿易情況

（一）全球集成電路貿易情況

全球電子信息產業的快速發展和產業鏈的全球化分布使得集成電路成為重要的貿易商品。據統計，2021年全球集成電路進口額達11462億美元，出口額達到10147億美元，已經成為全球貿易額最大的貿易商品。全球集成電路相關產品貿易較為集中，中國大陸地區、中國香港、中國臺灣地區，以及韓國、新加坡、馬來西亞、歐盟、日本、美國占全球集成電路及相關產品貿易的80%以上。其中，中國大陸地區作為主要的電子整機產品制造基地，是全球最大的集成電路進口地區；韓國、日本、美國、歐盟，以及中國大陸地區和中國臺灣地區是全球主要的晶圓制造地區，占全球裝機產能的93%，因此成為主要的芯片出口地區；隨著馬來西亞、越南、菲律賓等東南亞國家逐步承接電子制造和芯片封裝測試業務，其在全球集成電路貿易中的占比逐步增加。中國香港和新加坡憑借良好的區位優勢和自由貿易環境，成為全球主要的集成電路產品中轉站。另外，日本、美國、荷蘭是半導體設備的主要出口國，日本、韓國和中國臺灣地區是硅片的重要出口地區。2021年全球主要國家和地區集成電路進出口情況如表1-4所示。

（二）主要國家或地區貿易情況

美國在半導體領域處于全球領先地位，在半導體設計、代工、IDM領域均擁有全球領先的企業，由于美國企業在全球設立工廠或將制造、封裝測試外包，大部分集成電路生產不在美國本土進行，以貨物原產地為統計口徑的美國集成電路進出口金額并不大。2021年，美國出口集成電路516.1億美元，同比增長20%，其中處理器和控制器增長了18%；進口集成電路409.3億美元，較2020年上漲29.4%，其中主要進口產品為處理器和控制器，累計進口275.5億美元，同比上漲28.7%，其他芯片進口105億美元，同比增長36%。從區域看，美國集成電路主要進口自馬來西亞、越南、韓國和中國大陸地區和中國臺灣地區。2021年美國集成電路進出口情況如表1-5所示。

美國在半導體設備領域實力較強。近些年，由于美國集成電路生產線相繼布局于美國本土以外地區，其國內對半導體設備需求相對較小，設備以出口為主。2021年，美國共出口半導體設備262.1億美元，同比上漲34.9%，其中半導體器件或集成電路用設備出口181億美元，同比上升40%。2021年，美國進口半導體設備共計90.4億美元，同比上漲11.3%。其中進口半導體器件或集成電路用設備45億美元，同比上漲21%。2021年美國半導體設備進出口情況如表1-6所示。

韓國半導體企業在全球市場占有率近30%。存儲器是韓國的優勢領域，也是其主要的貿易產品。2021年，韓國共出口集成電路1088.93億美元，同比上漲31.8%；進口集成電路502.59億美元，同比上漲24.9%。2021年韓國集成電路進出口情況如表1-7所示。

在半導體設備方面，韓國2021年半導體設備進口額為222.12億美元，漲幅達43.5%。在出口方面，韓國半導體設備整體出口額達92.44億美元，同比上漲27.7%，半導體硅片用設備及平板顯示器用設備進口額大幅下降，其他主要設備出口額均有上漲。2021年韓國半導體設備進出口情況如表1-8所示。

2021年，日本出口集成電路260.9億美元，同比下降9.7%。在具體出口產品方面，處理器及控制器、存儲器和放大器出口占比分別為11%、48%和1%。出口區域主要集中于中國大陸地區、中國香港、中國臺灣地區，以及韓國、越南、美國等。在進口方面，2021年，日本累計進口集成電路214.1億美元，同比增加14.1%，其中處理器及控制器、存儲器分別占比33.7%、16.5%。日本進口的處理器及控制器比重相較上年有所下降，進口區域主要為中國大陸地區、中國臺灣地區，以及美國、韓國等地，與前兩年基本一致。

盡管日本在半導體產品市場中略顯頹勢，但其在半導體材料和設備等供應鏈上游領域仍保持著明顯優勢。2021年，日本半導體硅片出口總額約為39.2億美元，主要出口至中國臺灣地區、中國大陸地區，以及韓國、美國和新加坡，分別占出口總額的29%、19%、18%、14%和8%。2021年日本硅片出口區域分布如圖1-8所示。

在半導體設備領域，根據SEMI統計，日本企業占據全球新購半導體制造設備市場30%以上的份額。日本企業在半導體設備的主要領域均有所布局，與美國、歐洲三足鼎立，加之日本國內對半導體設備的需求較小，日本的半導體設備主要以出口為主。2021年，日本半導體設備及零配件出口額約為261.6億美元，同比增長10.8%，其中集成電路制造設備約為157.3億美元，同比增長30.8%，半導體硅片制造設備約為11.5億美元，與上年基本一致，面板制造設備約為23億美元，同比縮減26.2%。在日本集成電路制造設備的主要出口區域中，中國大陸地區以39%的出口占比成為日本最主要的出口地區，隨后依次是中國臺灣地區，以及韓國和美國，占比分別為21%、18%和12%。

2021年日本半導體設備及零配件進出口額如表1-9所示。

近年來，中國臺灣地區集成電路產業發展較快，根據工研院產科國際所統計，2021年中國臺灣地區集成電路產業產值達新臺幣40820億元（1458億美元），較2020年上升26.7%。中國臺灣地區進出口金額整體也呈現持續增長態勢。2018年，受益于臺積電7nm先進工藝生產線的量產，中國臺灣地區集成電路出口額持續上升，達到959.1億美元，同比增長4%；進口集成電路508.1億美元，同比增長17%。2019年，受益于5G帶動下處理器芯片出貨增加，中國臺灣地區集成電路出口額達到1002.5億美元，同比增長4.5%；進口集成電路534億美元，同比增長5%。2020年，中國臺灣地區集成電路進出口額均大幅增長，出口額達到1231億美元，進口額達到626億美元。2021年，中國臺灣地區集成電路出口額達到約1555億美元，進口額達到約814億美元，創下歷年新高。2021年中國臺灣地區集成電路進出口情況如表1-10所示。