【科创观察站】走近“电子世界的基石”——半导体

近日，美国商务部已同意两家韩国存储芯片巨头无限期向其位于中国的工厂提供美国芯片制造设备，而无需获得单独审批，这表明美国供应商无需任何许可，就可向上述两家韩国存储芯片公司在中国的晶圆厂供应半导体设备。半导体行业在现代电子技术中起着重要的作用，也是我国国家战略性新兴产业之一，与我们息息相关，今天就带大家了解“电子世界的基石”——半导体。

一、半导体的概念和行业分类

半导体，顾名思义就是它具有导电能力，可以控制电流的流动，是常温下介于导体和绝缘体之间的一种材料，其电阻随着温度的升高而升高。大家可以把半导体想象成一个门闩，关闭门闩时，电流无法通过，只有当门闩打开的时候，电流才可以通过。这种可控制的电流特性使半导体成为现代电子设备中不可或缺的组成部分。

世界半导体贸易统计组织将半导体产品细分为四大类，分别是集成电路、分立器件、光电子器件和传感器，这四类可以统称为半导体元件。

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1）集成电路，也叫做芯片，是一种微型电子器件或部件。通过一定工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，再封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路是半导体行业最重要的构成部分，其细分领域包括逻辑芯片、存储器、微处理器和模拟芯片等，被广泛应用于5G通信、计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、物联网等产业，是绝大多数电子设备的核心组成部分。

2）分立器件，“分立”一词是相对集成电路而言，指具有固定单一特性和功能的半导体器件，可以说是半导体器件中最简单的基础产品，如二极管、三极管、晶闸管、功率半导体器件等。相较于集成电路，分立器件的体积更大，但在超大功率、半导体照明等场合，分立器件相比集成电路具有优势。

3）光电子器件，是一种将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号的器件，是光电子技术的最关键和最核心部件，光电子器件应用范围广泛，包括光通讯、光显示、手机相机、夜视眼镜等多个领域。

4）传感器，指能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的一大特点便是能侦测环境中所发生的事件或变化，并将此消息传送至其他电子设备。传感器作为数字世界的眼耳口鼻，有着广泛的应用场景，例如温度传感器、压力传感器、流量传感器、气体传感器、光学传感器和惯性传感器等。

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二、半导体产业链详解，国产芯片替代化进程加速

了解完半导体的概念和行业分类，科创君再介绍下半导体产业链，主要包括以下几个环节：

1）芯片设计：芯片设计是半导体产业链的起点，也是芯片的整个灵魂。设计人员根据产品和市场的需求，进行电路设计、功能验证和模拟仿真等工作。这一环节决定了芯片的性能和功能。

2）晶圆制造：晶圆制造是半导体制造过程中最为复杂的环节，其工艺制作包括氧化扩散、光刻、刻蚀、清洗、离子注入等一系列工艺步骤。

3）封装和测试：封装测试是将生产出的芯片封装在外壳中，并连接到外部电路，最后对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。封装和测试环节对产品的可靠性和性能起着重要作用。

图：半导体产业链

数据来源：东兴证券研究所，截至2023.07.05

当前半导体产业链趋于全球一体化，没有任何地区能够拥有完整的产业链，各个国家均需整合全球资源来实现行业发展。不过，在当前半导体产业链中，美国、日本、韩国占据了绝大部分份额，其中美国更是在半导体的核心环节——芯片设计环节等多个领域拥有着绝对优势，而我国则在封装测试等产业末端占有较多份额。 

数据来源：同花顺，截至2023.09.30

由于美国加大对国产芯片产业的限制，我国半导体产业链上游面临严峻的“卡脖子”问题，倒逼国产替代化进程加速。中国芯片半导体行业历年投融资数量及规模总体呈上升趋势，投融资额度在2021年达到顶峰，加上近期麒麟芯片再现“江湖”，提振了国产芯片制造的信心，国产芯片未来有望实现自给自足。

数据来源：IT桔子，2010-2022年

三、半导体行业景气度迎来向上拐点，科创50指数或将受益

目前，半导体整体景气度正迎来向上拐点。据半导体行业协会(SIA)近日发布数据显示，2023年8月全球半导体销售额环比增长约2%至440亿美元。其中，中国销售额环比增长2%，与美洲地区共同带动了整体增长。除此之外，CINNOResearch统计数据表明，2023年上半年中国大陆半导体设备厂商市场规模Top10营收合计近162亿元，同比增长39%。

随着半导体周期回暖，半导体占比约46%的科创50指数（000688）或将受益，科创板对市场资金的吸引力也有望大幅提升。

图：科创50指数申万二级行业权重（%）

数据来源：iFinD，截至2023.10.10

综上来看，国产半导体设备厂商依托本土晶圆产能的持续扩张，半导体产业链国产升级有望进一步提速，国内半导体产业有望迎来蓬勃发展。后续人工智能逐步提振全球半导体周期，或能成为科技行情的催化剂，投资者可选择合适时机进行配置。