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万字报告复盘半导体产业60年兴衰,中国将腾飞

来源:智东西   时间 : 2019-08-19 14:59  编辑 : 泉州网站建设

万字报告复盘半导体产业60年兴衰,中国将腾飞

我国大陆的半导体产业总体处于起步阶段,从现状来看发展状态接近于我国台湾,但未来发展路径可能更加接近韩国。当前我国半导体产业迎来三大发展机遇:

(1)近 10 年以来,受制于材料的限制,摩尔定律一定程度上有所失效,但这给了我国技术追赶的时间窗口;

(2)今年下半年以来日韩贸易摩擦有所加剧,日本半导体强于材料,韩国半导体强于存储,借此机遇,我国或加快从日韩的技术引进;

(3)新一轮 5G 技术革命有望开启,而我国在 5G 领域在全球处于领先地位,下游终端设备对于半导体的潜在需求增长或进一步拉动国内半导体产业的升级。

本期的智能内参,我们推荐华泰证券的研究报告《全球半导体周期的 60 年兴衰启示录》,全面复盘全球半导体产业的四次转移与价值链的形成,分析预测我国的半导体产业发展最佳路径。

上一轮技术革命核心则是基于计算机和互联网的革命,在整个过程中,以美国为主导涌现了一批高速成长的优秀科技龙头,如英特尔、德州仪器、微软、谷歌等。在这两轮的技术周期中,半导体是承载着技术的底层基础硬件。复盘两轮技术周期的关键节点:1958 年德州仪器设计出第一款 IC;1971 年的英特尔推出第一款处理器;1980s 英特尔推出第一款通用 MPU;1990 年代的互联网革命开启,2000 年开始的新一轮通信技术革命加速;2010 年 4G 带来的移动物联网时代;以及当前(2020s)即将开启的 5G 物联网时代,大约每经历一轮 10 年的周期,就迎来一项新的革命性技术,我们认为这背后的核心是基础硬件半导体技术和性能的推动,而半导体摩尔定律的运动则是贯穿技术革命的始终。在当前我们沿着半导体这条线索,研究上一轮互联网革命下的科技龙头的崛起以及科技股的轮动规律,试图推演 5G 时代技术路径的演变以及科技行业的轮动。

万字报告复盘半导体产业60年兴衰,中国将腾飞

全球半导体产业的四次转移及其背后动因

半导体涵盖类别非常广泛,实际用途多样化,因此,为了更好的理解半导体产业链,首先需要区分不同类型的半导体及其技术壁垒。半导体产品按技术重点的不同可以分为三类:(1)以制造工艺驱动的产品,主要包括存储器、微器件,这类产品的发展主要依赖于先进的工艺技术;(2)以电路设计驱动的产品,主要包括逻辑器件、专用半导体、通信和消费类产品,这类产品的发展更多依赖于设计;(3)以器件物理驱动的产品,主要包括类比器件、高频率器件、分立式器件,器件物理方面的进步则是这些产品发展的关键。事实上,这三类半导体技术壁垒或有高低,其中设计驱动的产品壁垒最高,基于工艺的半导体次之,物理驱动的产品壁垒相对较低。

1、 起源:美国最早实现半导体技术的原始积累

美国贝尔实验室完成半导体技术的原始积累。美国的半导体的发明最早是由军方推动的,第二次世界大战后,为弥补真空电子管体积大、功率小的弊端,美国政府支持贝尔实验室,成立了固态物理研究部门。贝尔实验室是工业界少有的几个研发(R&D)机构,其母公司阿尔卡特朗讯每年销售额的 11%~12%(约 40 亿美元)作为贝尔实验室的研发经费。1947年 12 月,贝尔实验室发明了世界第一个接触型锗三极管;1948 年 1 月研发了双极型晶体管;1951 年,西方电器公司开始生产商用锗接点晶体管;1952 年 4 月,西方电器、雷神、美国无线电等公司,生产商用双极型晶体管;1954 年 5 月,第一颗以硅做成的晶体管由德州仪器公司开发成功,与此同时,利用气体扩散把杂质掺入半导体的技术也由贝尔实验室和通用电气公司研发出来;1957 年底,美国不同部门已制造出六百多种不同形式的晶体管。1958 年,美国的德州仪器公司(TI)用 MESA 技术发明了第一款 IC,这意味着基于半导体的技术革命由此开端。

资金和人才是波士顿成为半导体产业发源地。半导体研发需要大量资金和人才,波士顿拥有哈佛、麻省理工等优秀的教育和人才资源,并拥有杜邦、美国电话电报公司等多家实力雄厚的大企业,二战时期政府把大量军事订单派发给波士顿半导体公司,提供了资金支持和市场保障。1958 年,为应对苏联发射成功第一颗人造卫星,美国政府设立了晶体管电路小型化专项基金,而军方订单和政府支持使波士顿的半导体公司的生产和研发能力大大提升,很快成长为行业巨头。随后这些企业不断兼并上下游企业,形成垂直型等级管理模式,拥有从技术研发到生产制造,再到市场推广一系列产业链。

微处理器的发明被誉为是跨时代的创新,开启了计算机和互联网的技术革命。1968 年,戈登摩尔和罗伯特诺伊斯在硅谷创办了英特尔公司,英特尔公司最初的产品是半导体存储器芯片。1969 年,英特尔推出自己的第一批产品——3101 存储器芯片,随后又推出 1101和 1103,存储芯片价廉物美,供不应求,它的诞生正式宣告了磁芯存储器的灭亡。1971年,英特尔开发出第一个商用处理器 Intel 44004,微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了整个世界。

英特尔通过不断创新发展,最终成为微处理器领域的绝对龙头。1965 年,英特尔的创始人之一摩尔提出了著名的摩尔定律(Moore's Law):当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,英特尔以摩尔定律为准绳,通过不断创新追赶摩尔定律。1978 年,英特尔生产出了 16 位 8086 处理器,是所有 IBM PC 处理器的鼻祖。1981 年,IBM 为了短平快地推出 PC 产品,处理器直接采用英特尔的 8086,英特尔从此一举成名。1982 年,英特尔研发出与 8086 完全兼容的第二代 PC 处理器 80286,用在 IBM PC/AT 上。1985 年,康柏制造出世界上第一台 IBM PC兼容机,随后 PC 兼容机企业像雨后竹笋一样涌现出来,但是为了和 IBM PC 兼容,处理器都是使用英特尔公司的。1989 年,英特尔推出了从 80386 到奔腾处理器的过渡产品80486。凭借 80486,英特尔一举超过所有日本半导体公司,成为了半导体行业的绝对龙头。直至今日,英特尔仍然是全球微处理器领域难以撼动的龙头。

2、 发展:美国技术转移,战后日本半导体崛起

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