前沿科普丨快速读懂芯片产业链，寻找下一个英伟达

（原标题：前沿科普丨快速读懂芯片产业链，寻找下一个英伟达）

来源：雪球App，作者： 港股投研所，（https://xueqiu.com/5028847775/280453531）

近期，科技圈被OpenAI最新发布的文生视频模型Sora刷屏，盛况堪比去年Chatgpt问世之时。

据官方介绍，Sora使用Transformer架构，可以深度模拟真实物理世界，能够根据文本指令、静态图像创建近似现实且富有想象力的场景，生成多种风格、不同画幅、最长为一分钟的高清视频。

从官方发布的Sora演示视频来看，该模型生成的视频画质精美，推进流畅。尽管后续在大众火眼金睛之下，发现了一些构图及逻辑上的不完善之处，但是作为初代产品，这样的成果已经足够震撼。

AI技术的发展速度远远超出了人们的预期，科技对于各行各业的赋能越来越强。因此，尽管近两年港A股多数板块泥沙俱下，人们却展现出对AI赛道的坚定信仰。其中，芯片的角色十分关键，是堪称“大脑”的存在，日前全球AI芯片龙头英伟达(NVDA.US)创下历史新高，市值一度突破2万亿美元，仅用9个月便实现从1万亿美元到2万亿美元市值的跃升。

根据美国半导体产业协会（SIA）预测，由于产业各领域对芯片的需求增加，2024年全球半导体销售额将大幅反弹13.1%，来到近六千亿美元，创历史新高。厘清芯片产业链，了解产业链上下不同环节的价值所在及缺位情况，将成为寻找下一个英伟达的先导要素。

生产流程

首先，需要理清一个概念，半导体≠芯片。

我们日常中提到的芯片，是集成电路芯片的简称，主要是由半导体材料制成。1958年，全球第一枚芯片，由美国德州仪器公司的杰克·基尔比（Jack Kilby）研制出来，将所有的电子组件制造在一个小的硅片上。在此之前，电子设备需要通过连接数百或数千个单独的电子元件来构建，不仅复杂、耗时，而且容易出错。

基尔比的发明促使电子设备向更小巧、高效、低成本方向发展，同时提高了性能和可靠性。为微电子工业的迅速发展奠定了基础。在这之后仅仅过去几个月，英特尔创始人罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）也独立发明了一种类似的集成电路，他对基比尔的集成电路进行了改进，使用金属导线连接电路中的元件，使电路更加稳定和高效。

基尔比和诺伊斯的发明被广泛认为是现代电子工程学的重要里程碑，为计算机、智能手机等他电子设备的出现打下基础。

芯片生产主要涉及设计研发、制造、封装和测试等环节。

设计和研发：主要包括需求分析与规划、架构设计、逻辑设计、电路设计、物理设计、验证、测调等步骤，涉及复杂的电子工程技术和软件工具。这一环节不仅决定了芯片的性能和功能，还直接影响到生产成本和效率，是芯片创新的源头。

晶圆制造：将设计转化为实际的硅芯片，主要包括硅晶圆制备、光刻、蚀刻、掺杂、沉积、化学机轴抛光、多层互连、测检、晶圆切割等步骤。这一环节高度精密复杂，对技术要求极高。这其中涉及到的主要材料是硅，主要设备是能够在硅片上精确制作电路图案的光刻机，对先进制程技术的掌握是竞争力的关键。

封装和测试：主要包括封装选择、芯片装配、引线连接、封装，以及对电性能、功能、环境、老化等多个维度的检测，以确保芯片产品达到设计要求和市场标准，高效的封装和全面的测试确保了芯片在实际应用中的稳定性和性能符合预期。

芯片生产是一个高度全球化、复杂互联的系统，它依赖于多学科专业知识的融会贯通、技术和资本的巨量积累，并随技术进步和市场需求的变化不断演进。

产业链价值

从技术创新和长期影响来看，越往上游，芯片产业链的技术门槛越高，通常具有更高的价值。

设计和研发：芯片设计环节高度复杂而且技术密集，直接决定了芯片的性能、功耗、成本和市场定位，高性能和低功耗的设计可以显著提升芯片的市场竞争力。举个例子，相较7纳米芯片，5纳米芯片能耗效率能够提高约30%、运算速度提高约20%，配适更为高端的市场领域如服务器、高性能计算和先进的消费电子产品等。

英伟达(NVDA.US)、高通(QCOM.US)、博通(AVGO.US)、ARM(ARM.US)几大公司占据该领域绝大部分市场份额，根据TrendForce的数据显示，这四家公司2023年Q3的全球市占率分别达到36.9%、16.5%、16.1%、13.0%。其中，英伟达的市占率排名近几年提升非常迅速，由2020年的第三提升至第一，2023年Q3英伟达净利率高达42.1%。

图：英伟达盈利能力关键指标

图片来源：富途牛牛

与此同时，对这一环节起到辅助作用的芯片设计软件和工具，例如Cadence(CDNS.US)、Synopsys (SNPS.US)等也因其能够帮助缩短产品上市时间和提高设计质量，也能够享有不错的利润。

图：新思科技盈利能力关键指标

资料来源：富途牛牛

晶圆制造：制造环节是芯片价值链中技术要求最高、资本投入最大的环节，尤其是当前芯片制程技术进入纳米级别，摩尔定律日渐失效、芯片制造难度和成本急剧上升，拥有先进制程技术自然能够享受较高的利润空间。

这个环节不得不提到光刻机，简而言之，光刻机的技术水平决定了芯片制造的上限。高端光刻机的研发和制造技术难度大、成本极高，导致全球能够生产高端光刻机的企业数量非常有限。该领域，荷兰的ASML(ASML.US)占据主导地位，在高端EUV光刻机方面堪称完全垄断。

制造方面，台积电(TSM.US)、三星(SEO:005930)、英特尔（INTC.US）等公司在市场上占据领先地位，中国台湾的台积电在市占率上更是一骑绝尘，根据最新数据显示，2023年其在晶圆代工领域的市占率已经超过66%。

图：台积电盈利能力关键指标

资料来源：富途牛牛

封装和测试：该环节在价值链中的价值相对较低，但随着IC性能的提升和多样化需求的增长，高端封装技术（如2.5D/3D封装）的重要性逐渐提升。高端封装可以提供更好的性能和功耗表现，对于某些特定的高性能计算和存储应用尤为关键。这个领域，中国大陆和中国台湾汇集了诸多头部企业。

图：2022年全球前十大集成电路封装测试企业

不过，随着技术的进步和市场需求的变化，在某些特定阶段，一些环节的相对价值会有所改变。例如，最近发布了Sora平台，抬升市场对于高性能和高效率的芯片需求预期，进而可能进一步提升芯片研发设计环节的价值，带动相关板块的阶段性上冲。

另一方面，更高性能的芯片设计亦将对制造环节提出更高的要求，加速制造技术的进步，头部制造企业之间的竞争也会变得更加激烈。

但是基于芯片上游环节投资、研发、设备、专业人才、技术方面的高门槛，短时间内行业格局难以打破。

国内芯片产业现状与机会

近些年我国在芯片领域奋起直追，在一些领域确实取得了显著的进展，但是在高端领域依然还要继续再超越。

根据TechInsights的数据，2022年全球芯片市场价值约为5286亿美元，而中国生产的芯片仅为300亿美元，仅相当于全球芯片市场规模的5.7%。

具体来看，我们在芯片生产的各环节均有叫得出名字的企业，例如，设计领域有海思半导体，晶圆制造领域有中芯国际（00981.HK/688981.SH），芯片封装上更是有长电科技（600584.SH）、通富微电(002156.SZ)、华天科技(002185.SZ)等多家头部企业。

不过，也能客观地看到，我们在高端设计、先进制程技术、关键材料和设备等方面依然有所掣肘，而且由于多核心技术和设计都受到国际专利保护，这使得中国企业在进行芯片技术开发和应用时需要考量更多方面的因素。另外，国际贸易环境也存在较大的不确定性，这也对我国芯片产业的产生了一定的影响。

那么，突破的方向在哪里呢？

一方面，积极面对这些挑战，在芯片领域加大投入，特别是在上游环节给予激励和支持，加速技术积累并开展更广泛的国际合作。

另一方面，突破传统芯片的物理瓶颈，走出一条自己的芯片之路未必不可行。据悉，清华大学研究团队已经研制出国际首个全模拟光电智能计算芯片（简称ACCEL），经实测，该芯片在智能视觉目标识别任务方面的算力可达目前高性能商用芯片的3000余倍。

尽管当下，我们的芯片产业链在高端领域存在差距，但可通过加强研发、另辟蹊径、深化合作、加大并购等策略，有效把握发展机遇，持续加强产业链的整体水平。而且，中国是世界上最大的半导体市场，芯片销售规模约占全球的1/3，巨大的本土市场规模也为国内芯片产业注入发展动能。

此外，我国在5G、物联网、自动驾驶等新技术的发展十分迅速，为芯片产业带来了新的增长点。以上领域为切入点，我们将具体深挖国内芯片产业机遇，寻找下一个英伟达。

$英伟达(NVDA)$ $台积电(TSM)$ $中芯国际(00981)$

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