从手机和芯片制造产业链看中美实力差距

大家都知道智能手机由芯片、显示屏、摄像头、功能件、结构件、被动元件和其他部分组成。其中芯片（35%-50%）、显示屏（10%-20%）、摄像头（10%-13%）三类零部件成本占比最大，对手机整体性能影响也最深。相对于整机市场，在这些产业链上游领域美日韩领先优势更大，中国的短板更明显。但以华为海思、京东方、舜宇光学为代表，中国企业近年来在芯片、显示面板、光学镜头等部分手机核心技术领域实现了从无到有的突破，逐步具备了与美日韩竞争的实力。

一、应用处理器（AP）

高通是全球手机应用处理器市场霸主。2018年Q1，高通在AP市场的占有率达到45%，其次为苹果（17%）、三星LSI（14%）、联发科（14%），华为海思市场份额预计在9%左右。其中苹果、三星、华为芯片均只配套自家品牌的手机，高通则是小米OV的主要芯片供应商，联发科主要侧重于中低端市场。

手机应用处理器是一个高度垄断的市场，能够参与其中的玩家仅5家， 其中美国高通和苹果两家合计就占据了62%的份额。对于小米、OPPO、Vivo等整机厂来说，芯片的研发成本高、周期长、风险大，目前还没有足够的研发实力。

以小米为例，小米为了第一代松果芯片砸了几十亿，并把唯一一款搭载澎湃S1的小米5C作为重磅产品推向市场。虽然澎拜S1在CPU和GPU参数上和高通骁龙、海思麒麟并无多大差异，但由于处理器制程上明显有落后，使得小米5C的续航和散热能力受到诟病，最终也没能如预期那般成为爆款。因此小米在2017年2月发布松果澎湃S1处理器后，到现在也未传出S2处理器的消息。

目前中国手机芯片设计厂商仅有海思凭借华为在终端市场的表现维持约10%左右的份额，同时麒麟芯片的良好性能也增加了整机的口碑和品牌溢价。采用麒麟芯片后，2017年华为手机在价格300至400美金区间的销量增幅高达150%。

二、基带处理器（BP）

手机基带处理器同样是一个高度垄断的市场，全球主要玩家只有高通、联发科、三星LSI、海思、展讯和英特尔。2018年Q1，高通市场份额达到52%，其次为三星LSI（14%）、联发科（13%）、海思（10%）。其中联发科和紫光展锐（原展讯）均是侧重中低端市场。

苹果此前一直外挂高通的基带处理器，尽管与高通发生纠纷后使得高通在BP市场份额有所下滑，但是英特尔则借机进入BP市场，一度成为苹果的基带芯片供应商。但鉴于基带芯片研发难度之大，英特尔已经及时止损退出了这一市场，苹果也与高通达成和解。

国内厂商仅有海思和紫光展锐能够参与BP市场。海思目前维持10%左右的市场份额，但展锐由于在4G领域的技术积累不够、2G与3G手机出货量下降，目前的市场份额面临下滑趋势。

三、射频芯片

基带处理器中射频芯片占到整个线路板面积的30%-40%，一款4G手机中前段射频器件包括2-3颗功率放大器、2-4颗开关、6-10颗滤波器，成本达到8-10美元，而且随着5G时代到来，未来射频芯片的重要性还将进一步上升。

4G时代旗舰手机的射频系统市场份额基本Skyworks、Avago（博通）、Murata、Qorvo、TDK五家美国和日本公司把持，中国在这个领域基本还处于空白。

射频器件主要供应商

四、存储芯片

韩国在存储芯片领域优势突出并垄断过半市场，中国短板明显。存储芯片可以分为DRAM和NAND闪存，DRAM市场由三星、海力士和镁光垄断，NAND市场由三星、东芝、西部数据、镁光、海力士、英特尔垄断。

韩国在发展半导体初期将DRAM作为切入点，利用技术引进、收购、自主研发和反周期投资等多种手段建立技术、规模和成本优势，连续多年市场份额超过80%，成为存储芯片第一强国。之后韩国将技术与市场优势扩大到NAND闪存市场，2018年第一季度NAND市场份额也超过50%。

由于韩国在DRAM的绝对领导地位，除了美国镁光仍占超过10%的份额，其他竞争对手的市场份额基本在1%左右，无法形成威胁。华为海思虽然能够自研应用和基带处理器，但存储芯片仍需依赖外部供应商。

我国在存储芯片领域竞争力不足，两个市场份额总额不超过1%。福建晋华曾希望与台湾联华电子合作开发DRAM，但由于联华电子目前面临镁光盗窃技术产权的指控并遭到起诉，使得福建晋华与联华电子的合作面临不确定性，晋华本身也可能受到美国半导体设备和材料的禁运，DRAM开发进展可能受阻。

五、整体SOC

目前SoC市场中，有实力生产关键芯片的企业众多，但能生产手机SoC芯片并具有一定规模的仅6家。其中有能力生产高端芯片的（例如包括可以自主学习的NPU模块、高性能低能耗等）仅高通、苹果、三星和华为4家。

美国、韩国仍拥有垄断地位，但华为坚持近10年自主研发，终于在2014年成功研制麒麟芯片、并引发巨大的市场连锁效应，搭载自主芯片的Mate7和P8因此大卖，让华为真正站稳了手机的高端市场。华为海思竞争力的提升体现为两方面：

1）市场地位与收入上升。由于手机芯片研发对资金、技术与人才要求极高，除了6大品牌外的中小品牌生存环境十分艰难，市场占有率基本为0，市场收入也呈断崖式下跌。从近年的情况来看，仅三星、海思和高通保持收入增长，而三星和海思成长速度更快。其中，海思市场占比从2016年第三季度的6%上升至2017年第三季度的8%，期间收入增幅高达50%。

2）芯片性能上升。芯片根据操作系统可以分为安卓阵营与苹果iOS两大阵营。从综合性能来看，苹果A系列芯片远超同期对标的安卓阵营芯片。但在安卓阵营里，华为麒麟已经成为主力选手，某些性能甚至高于同期对标的高通骁龙系列与三星猎户座系列。以最新的苹果A12、华为麒麟980、高通骁龙845和三星猎户座9810对比，华为在内存、CPU、GPU均有出色表现。内存方面，得益于最新的CortexA76架构，对比上一代麒麟980内存延时时间大幅度降低，并且在部分高负荷工作情况下延迟情况优于骁龙845。

3）整体CPU性能方面，麒麟980实现性能翻倍的同时降低能耗55%，虽然绝对性能与苹果A12还有较大差距，但在SPECint2006与SPECfp环境里，性能超过安卓阵营的骁龙845和猎户座9810。

4）GPU性能方面一直是华为短板，此前问题在于性能低但能耗高。但此次麒麟980的GPU在图形、物理、offscreen等系列测试下，均有良好的峰值表现和持续性表现，性能显著提高。

六、 显示屏

显示屏领域中国大陆和韩国位于第一梯队，中国台湾和日本逐渐掉队。虽然面板技术发源地为欧美，但目前生产与技术研发多集中在东亚，主要参与者为中国大陆、韩国、中国台湾和日本。

从地区出货量来看，中国大陆多年保持第一。与2016年对比，2018年上半年韩国、中国台湾和日本的份额占比均有不同程度下滑，其中韩国份额下滑约5个百分点，而同期中国大陆份额则增长近8个百分点。

从参与公司来看，除了三星与京东方依旧保持排名前二，其余排名均有较大变化。此外，2018年上半年智能手机面板出货量排名前五中京东方、天马、深超光电均为大陆企业，合计份额达到35%。

在AMOLED市场，三星目前维持垄断地位，国内厂商正在追赶。从技术分类来看，显示面板可以分为LCD（液晶显示）和AMOLED（有机电激光显示即柔性显示）两大类。LCD又包括α-Si（非晶硅）、LTPS（低温多晶硅）与Oxide(氧化物半导体)。对比传统的LCD技术，AMOLED屏幕具有广色域、高色彩度、轻薄、省电等特性，被称为下一代显示技术，因此自2012年开始由三星主导在高端机型中用AMOLED逐渐替代LCD。2018年上半年，α-Si出货占比降至42.9%，AMOLED份额不断提升至20.4%。

据UBI Research数据统计，2018上半年三星的AMOLED面板出货量占整体93.4%（1.6亿片），虽然略低于去年同期的99%，但远高于其他竞争对手。

2017年10月，京东方成都第6代柔性AMOLED生产线正式量产，这也是中国首条、全球第二条量产的第6代柔性AMOLED生产线。华为发布的mate 20 pro旗舰手机就将采用京东方提供的OLED面板。

七、摄像头

手机摄像头由CMOS图像传感器、光学镜头、音圈马达、红外滤光片、支架等组成。其中CMOS图像传感器成本占比最高，其次为光学镜头、模组整装、音圈马达与红外滤光片。

目前手机摄像头产业集中在东亚，日韩台是CMOS图像传感器与光学镜头的主要生产研发地区。大陆企业主要集中在红外滤光片与模组组装。

相比芯片的高技术门槛、高研发投入，摄像头技术相对来说突破快、对整机效益贡献明显。近年来摄像头领域创新包括双摄、3D拍照、人工智能摄像等，其中双摄渗透率超20%，成为当下整机的主要卖点之一。在双摄领域，国内厂商推动力度较大，三星相对进度较慢。

1、CMOS图像传感器

日韩企业垄断高端CMOS图像传感器（CIS，CMOS Image Sensor）市场，中国企业正在进军中高端市场。CMOS图像传感器是摄像头成本占比最高的部件，据IC Insights数据统计显示，2017年CMOS图像传感器销售额125亿美元，同比增长19%。

CIS行业市占率前三厂商分别为索尼、三星和豪威科技。索尼深耕摄像领域多年，一直是苹果和华为旗舰手机的首要供应商，2017年市场份额高达42%，几乎垄断了CIS高端市场。三星技术实力较强，但以自产自销为主，2017年市场份额达到20%。排名第三的豪威科技原先是纳斯达克上市公司，2016年初被中国企业私有化退市后目前主攻中高端市场，是苹果CIS的供应商之一，也是唯一能够进入苹果供应链的中国半导体企业。

2、光学镜头

光学镜头一直是中国台湾的优势产业，中国台湾多年保持50%以上市场份额，其中大立光排名第一，2017年市场份额达到38%。

早期大陆厂商主要集中在中低端镜头市场，但在大陆终端品牌对双摄和高像素等需求的带动下，大陆厂商技术进步加快、产业正逐渐向大陆转移。目前可以生产1000万以上像素的仅台湾大立光、日本关东辰美、Sekonix、韩国三星和中国大陆舜宇光学。舜宇光学近年来增长较快，市占率由2014年4.2%提升至2017年17%，排名由第7升至第2。

3、VCM马达

中国VCM马达厂家与国际VCM马达厂家在同款产品上已经直接对垒，而中国VCM马达厂家在中低端VCM马达全面替代国际大厂是大势所趋，已导致TDK、ALPS、MITSUMI等国际VCM马达厂家开始寻求国内VCM厂家代工。

4、整体模组

中国成为全球最大摄像头模组生产基地，市场份额占比超7成。相比于图像传感器和光学镜头，下游的模组技术门槛相对低，市场更加分散。2017年前5厂商市场占有率合计仅33%。

1）2017年全球共生产52.1亿颗摄像头模组，其中超7成产自中国大陆，排名前二的欧菲科技和舜宇光学均为国内企业。大陆企业在模组产业快速崛起的原因在于，相比上游零部件看重产品性能等技术指标，模组产业更看重规模效益与客户资源。华为、小米、VIVO、OPPO等国内整机品牌崛起，也带动了国内相关模组企业快速发展。

八、指纹识别

指纹识别技术是一项非常复杂的系统工程，涉及到的产业链也比较复杂。对于一般的芯片商、模组厂商或软件集成商来说，这是一种高门槛的系统挑战工程，没有雄厚的软硬件基础实力很难建构成一套完整的解决方案。

指纹识别产业链主要分为芯片设计环节、芯片制造环节、封装环节、模组制造环节以及整机厂商。目前市场上主要的指纹识别芯片设计厂商包括AuthenTec，目前已被苹果收购，主要应用在苹果手机之中；美国Synaptics，主要应用在三星手机之中；瑞典FPC，主要应用在华为、HTC等品牌手机之中；大陆汇顶科技，主要应用在OPPO/VIVO、魅族等品牌手机之中。芯片制造环节的厂商主要有中芯国际、台积电、联电、华虹宏力以及格罗方德等大型晶圆制造厂。芯片封测环节，主要的厂商有华天科技、晶方科技、长电科技以及硕贝德等。模组制造与摄像头模组有相近之处，目前欧菲光和合力泰等都可以提供指纹识别模组的制造业务。

1、指纹芯片

全球手机指纹识别芯片竞争格局，三大巨头占据份额超60%

2017年，全球指纹芯片出货接近12亿颗，相比于2016年增长了44％。瑞典厂商FPC、中国厂商汇顶和被苹果收购、仅为苹果提供指纹芯片的 AuthenTec，它们的全球出货处于绝对领先位置，市占率分别为23.1％、19.1％和18.5％。

2、指纹模组

全球手机指纹识别模组竞争格局，三大巨头占据份额超45%

2017年，欧菲光超越日月光位列第一，约19.1％；而日月光因为iPhone X取消指纹识别采用面部识别，指纹模组市场份额大约18.2％，下滑到第二位；凭借三星手机在世界范围内的大量出货，三星电机的份额达到11.2％，排在第三；丘钛和东聚分别占据7.2％和6.9％的份额，而其它模组厂占据37.4％的市场份额。

从大的方面再看中外差距：

1设计：细分领域具备亮点，核心关键领域设计能力不足。从应用类别(如：手机到汽车)到芯片项目(如：处理器到FPGA)，国内在高端关键芯片自给率几近为0，仍高度仰赖美国企业；

2设备：自给率低，需求缺口较大，当前在中端设备实现突破，初步产业链成套布局，但高端制程/产品仍需攻克。中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%，在关键领域如：沉积、刻蚀、离子注入、检测等，仍高度仰赖美国企业；

3材料：在靶材等领域已经比肩国际水平，但在光刻胶等高端领域仍需较长时间实现国产替代。全球半导体材料市场规模443 亿美金，晶圆制造材料供应中国占比10%以下，部分封装材料供应占比在30%以上。在部分细分领域上比肩国际领先，高端领域仍未实现突破；

4制造：全球市场集中，台积电占据60%的份额，受贸易战影响相对较低。大陆跻身第二集团，全球产能扩充集中在大陆地区。代工业呈现非常明显的头部效应，在全球前十大代工厂商中，台积电一家占据了60%的市场份额。此行业较不受贸易战影响；

5封测：最先能实现自主可控的领域。封测行业国内企业整体实力不俗，在世界拥有较强竞争力，长电+华天+通富三家17 年全球整体市占率达19%，美国主要的竞争对手仅为Amkor。此行业较不受贸易战影响。

按地域来看，当前全球IC 设计仍以美国为主导，中国大陆是重要参与者。2017 年美国IC设计公司占据了全球约53%的最大份额，IC Insight 预计，新博通将总部全部搬到美国后这一份额将攀升至69%左右。台湾地区IC 设计公司在2017 年的总销售额中占16%，与2010年持平。联发科、联咏和瑞昱去年的IC 销售额都超过了10 亿美元，而且都跻身全球前二十大IC 设计公司之列。欧洲IC 设计企业只占了全球市场份额的2%，日韩地区Fabless 模式并不流行。

与非美国海外地区相比，中国公司表现突出。世界前50 fabless IC 设计公司中，中国公司数量明显上涨，从2009 年1 家增加至2017 年10 家，呈现迅速追赶之势。2017 年全球前十大Fabless IC 厂商中，美国占据7 席，包括高通、英伟达、苹果、AMD、Marvell、博通、赛灵思；中国台湾地区联发科上榜，大陆地区海思和紫光上榜，分别排名第7 和第10。

2017 年全球前十大Fables s IC 设计厂商（百万美元）

然而，尽管大陆地区海思和紫光上榜，但可以看到的是，高通、博通和美满电子在中国区营收占比达50%以上，国内高端 IC 设计能力严重不足。可以看出，国内对于美国公司在核心芯片设计领域的依赖程度较高。

自中美贸易战打响后，通过“中兴事件”和“华为事件”我们可以清晰的看到，核心的高端通用型芯片领域，国内的设计公司可提供的产品几乎为0。

大陆高端通用芯片与国外先进水平差距主要体现在四个方面：

1）移动处理器的国内外差距相对较小。

紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列。

2）中央处理器(CPU) 是追赶难度最大的高端芯片。

英特尔几乎垄断了全球市场，国内相关企业约有 3-5 家，但都没有实现商业量产，多仍然依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。龙芯等国内 CPU 设计企业虽然能够做出 CPU 产品，而且在单一或部分指标上可能超越国外 CPU，但由于缺乏产业生态支撑，还无法与占主导地位的产品竞争。

3）存储器国内外差距同样较大。

目前全球存储芯片主要有三类产品，根据销售额大小依次为：DRAM、NAND Flash 以及Nor Flash。在内存和闪存领域中，IDM 厂韩国三星和海力士拥有绝对的优势，截止到2017年，在两大领域合计市场份额分别为75.7%和49.1%，中国厂商竞争空间极为有限，武汉长江存储试图发展 3D Nand Flash(闪存)的技术，但目前仅处于 32 层闪存样品阶段，而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产 64 层闪存产品；在Nor flash 这个约为三四十亿美元的小市场中，兆易创新是世界主要参与厂家之一，其他主流供货厂家为台湾旺宏，美国Cypress，美国美光，台湾华邦。

4）FPGA、AD/DA 等高端通用型芯片，国内外技术悬殊。

这些领域由于都是属于通用型芯片，具有研发投入大，生命周期长，较难在短期聚集起经济效益，因此在国内公司层面发展较为缓慢，甚至有些领域是停滞的。

总的来看，芯片设计的上市公司，都是在细分领域的国内最强。比如2017 年汇顶科技在指纹识别芯片领域超越FPC 成为全球安卓阵营最大指纹IC 提供商，成为国产设计芯片在消费电子细分领域少有的全球第一。士兰微从集成电路芯片设计业务开始，逐步搭建了芯片制造平台，并已将技术和制造平台延伸至功率器件、功率模块和MEMS 传感器的封装领域。但与国际半导体大厂相比，不管是高端芯片设计能力，还是规模、盈利水平等方面仍有非常大的追赶空间。

目前，我国半导体设备的现况是低端制程实现国产替代，高端制程有待突破，设备自给率低、需求缺口较大。

关键设备技术壁垒高，美日技术领先，CR10 份额接近80%，呈现寡头垄断局面。半导体设备处于产业链上游，贯穿半导体生产的各个环节。按照工艺流程可以分为四大板块晶圆制造设备、测试设备、封装设备、前端相关设备。其中晶圆制造设备占据了中国市场70%的份额。再具体来说，晶圆制造设备根据制程可以主要分为8 大类，其中光刻机、刻蚀机和 薄膜沉积设备这三大类设备占据大部分的半导体设备市场。同时设备市场高度集中，光刻机、CVD 设备、刻蚀机、PVD 设备的产出均集中于少数欧美日本巨头企业手上。

中国半导体设备国产化率低，本土半导体设备厂商市占率仅占全球份额的1-2%。

关键设备在先进制程上仍未实现突破。目前世界集成电路设备研发水平处于12 英寸7nm，生产水平则已经达到12 英寸14nm；而中国设备研发水平还处于12 英寸14nm，生产水平为12 英寸65-28nm，总的来看国产设备在先进制程上与国内先进水平有2-6 年时间差；具体来看65/55/40/28nm 光刻机、40/28nm 的化学机械抛光机国产化率依然为0，28nm化学气相沉积设备、快速退火设备、国产化率很低。

• Si：主要应用于集成电路的晶圆片和功率器件;

• GaAs：主要应用于大功率发光电子器件和射频器件;

• GaN：主要应用于光电器件和微波通信器件;

• SiC：主要应用于功率器件

▲各代代表性材料主要应用

▲第二、三代半导体材料技术成熟度

细分领域已经实现弯道超车，核心领域仍未实现突破，半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。晶圆制造材料中，硅片机硅基材料最高占比31%，其次依次为光掩模版14%、光刻胶5%及其光刻胶配套试剂7%。封装材料中，封装基板占比最高，为40%，其次依次为引线框架16%，陶瓷基板11%，键合线15%。

日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。各细分领域主要玩家有：硅片Shin-Etsu、Sumco，光刻胶TOK、Shipley，电子气体Air Liquid、Praxair，CMPDOW、3M，引线架构住友金属，键合线田中贵金属、封装基板松下电工，塑封料住友电木。

（1）靶材、封装基板、CMP 等，我国技术已经比肩国际先进水平的、实现大批量供货、可以立刻实现国产化。已经实现国产化的半导体材料典例靶材。

（2）硅片、电子气体、掩模板等，技术比肩国际、但仍未大批量供货的产品。

（3）光刻胶，技术仍未实现突破，仍需要较长时间实现国产替代。

晶圆制造环节作为半导体产业链中至关重要的工序，制造工艺高低直接影响半导体产业先进程度。过去二十年内国内晶圆制造环节发展较为滞后，未来在国家政策和大基金的支持之下有望进行快速追赶，将有效提振整个半导体行业链的技术密度。

半导体制造在半导体产业链里具有卡口地位。制造是产业链里的核心环节，地位的重要性不言而喻。统计行业里各个环节的价值量，制造环节的价值量最大，同时毛利率也处于行业较高水平，因为Fabless+Foundry+OSAT 的模式成为趋势，Foundry 在整个产业链中的重要程度也逐步提升，可以这么认为，Foundry 是一个卡口，产能的输出都由制造企业所掌控。

代工业呈现非常明显的头部效应 根据IC Insights 的数据显示，在全球前十大代工厂商中，台积电一家占据了超过一半的市场份额，2017 年前八家市场份额接近90%，同时代工主要集中在东亚地区，美国很少有此类型的公司，这也和产业转移和产业分工有关。我们认为，中国大陆通过资本投资和人才集聚，是有可能在未来十年实现代工超越的。

“中国制造”要从下游往上游延伸，在技术转移路线上，半导体制造是“中国制造”尚未攻克的技术堡垒。中国是个“制造大国”，但“中国制造”主要都是整机产品，在最上游的“芯片制造”领域，中国还和国际领先水平有很大差距。在从下游的制造向“芯片制造”转移过程中，一定要涌现出一批技术领先的晶圆代工企业。在芯片贸易战打响之时，美国对我国制造业技术封锁和打压首当其冲，我们在努力传承“两弹一星”精神，自力更生艰苦创业的同时，如何处理与台湾地区先进企业台积电、联电之间的关系也会对后续发展产生较大的蝴蝶效应。

当前大陆地区半导体产业在封测行业影响力为最强，市场占有率十分优秀，龙头企业长电科技/通富微电/华天科技/晶方科技市场规模不断提升，对比台湾地区公司，大陆封测行业整体增长潜力已不落下风，台湾地区知名IC 设计公司联发科、联咏、瑞昱等企业已经将本地封测订单逐步转向大陆同业公司。封测行业呈现出台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态，其中长电科技/通富微电/华天科技已通过资本并购运作，市场占有率跻身全球前十（长电科技市场规模位列全球第三），先进封装技术水平和海外龙头企业基本同步，BGA、WLP、SiP 等先进封装技术均能顺利量产。

封测行业我国大陆企业整体实力不俗，在世界拥有较强竞争力，美国主要的竞争对手为Amkor 公司，在华业务营收占比约为18%，封测行业美国市场份额一般，前十大封测厂商中，仅有Amkor 公司一家，应该说贸易战对封测整体行业影响较小，从短中长期而言，Amkor 公司业务取代的可能性较高。

封测行业位于半导体产业链末端，其附加价值较低，劳动密集度高，进入技术壁垒较低，封测龙头日月光每年的研发费用占收入比例约为4%左右，远低于半导体IC 设计、设备和制造的世界龙头公司。随着晶圆代工厂台积电向下游封测行业扩张，也会对传统封测企业会构成较大的威胁。

2017-2018 年以后，大陆地区封测（OSAT）业者将维持快速成长，目前长电科技/通富微电已经能够提供高阶、高毛利产品，未来的3-5 年内，大陆地区的封测企CAGR增长率将持续超越全球同业。