半导体芯片行业作为半导体行业的主要代表，是整个电子信息技术行业的基础。半导体芯片产业链（见图1.4）环节包括IC设计、晶圆制造及加工、封装及测试环节，拥有复杂的工序和工艺。

图1.4　半导体芯片产业链

1.半导体芯片上游产业：芯片设计

芯片设计主要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定，并根据设计图制作掩模以供后续光刻步骤使用。根据SEMI（Semiconductor Equipment and Materials International，国际半导体协会）数据，我国芯片设计行业保持了较快的增长态势，2020年我国芯片设计行业销售额首次突破500亿美元，全行业设计企业数量为2 218家，同比增长24.6%。

20世纪80年代，电子行业出现了几种新的分工模式，包括IDM（Integrated Device Manufacture，集成电路制造）模式、Fabless模式和Fundary模式。在台积电成立以前，半导体行业只有IDM一种模式。IDM模式，是指由一个厂商独立完成芯片设计、制造和封装三大环节，英特尔、三星和德州仪器是全球最具代表性的IDM企业。IDM模式的优势在于资源的内部整合优势，以及具有较高的利润率。Fabless（无晶圆制造的设计公司）是指专注于芯片设计业务，只负责芯片的电路设计与销售，将生产、测试、封装等环节外包的设计模式，代表企业有高通、博通、英伟达、AMD等。Foundry即晶圆代工厂，指只负责制造、封测的一个或多个环节，不负责芯片设计，可以同时为多家设计公司提供服务的模式，代表企业有台积电、中芯国际、格罗方德等。

2.半导体芯片中游产业：晶圆制造及加工

晶圆制造是半导体制造过程中最重要也是最复杂的环节，其主要的工艺流程包括热处理、光刻、蚀刻、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨和清洗。根据ICinsights数据，全球前十大硅晶圆制造厂中，台积电、联电和力晶来自中国台湾地区，格罗方德（Global Foundries）来自美国，三星（Samsung）来自韩国，中芯国际和华虹半导体来自中国大陆，Towerjazz来自以色列。2020年第四季度全球晶圆代工营收排行中，中芯国际和华虹半导体分别位列第5名和第9名。近年来随着半导体产能逐渐向中国大陆转移，中国大陆迎来投资建厂热潮，以半导体芯片中的核心材料晶圆为例，2017—2020年全球拟投产晶圆厂近42%集中在中国大陆。

3.半导体芯片下游产业：封装及测试(www.daowen.com)

芯片封测完成对芯片的封装和性能、功能测试，是产品交付前的最后工序。封装测试位于半导体产业链的中下游，包括封装和测试两个环节。根据Gartner测算，封装和测试在整个封测流程中的市场份额占比约为80%～85%和15%～20%。封装是指对制造完成的晶圆进行划片、贴片、键合、电镀等一系列工艺，以保护晶圆上的芯片免受物理、化学等环境因素造成的损伤，增强芯片的散热性能，以及将芯片的I/O端口引出的半导体产业环节。

半导体测试贯穿了半导体整个产业链，芯片设计、晶圆制造以及最后的芯片封装环节都需要进行相应的测试，以保证产品的良率。目前国内封测市场在全球占比达70%，行业的规模优势明显，更多是通过资源整合和规模扩张来推动市占率的提升。中国封装业起步早、发展快，中国封测环节在全球已经具备一定的竞争力，2020年全球前十大封测企业中，中国企业长电科技、通富微电和华天科技分别位列3、6、7名。

4.半导体产业设备

半导体设备是集成电路产业的重要支撑，价值量较高，且具有较高的技术壁垒，研发难度大、周期长，直接关系到芯片设计能否落成实物，产品可靠性和良率能否达到设计标准，以及国内行业是否能够参与全球竞争。根据iBS（IBS 公司数据报告）数据，先进工艺的集成电路大规模生产线投资可达到百亿美元量级，其中70%～80%是半导体设备相关投资，用于芯片制造的设备占半导体设备总支出的81%。半导体设备集中应用于晶圆制造和封测两个环节，其市场规模随着下游半导体的技术发展和市场需求而波动。在晶圆制造环节使用的设备被称为前道工艺设备，在封测环节使用的被称为后道工艺设备。前道工艺设备进一步细分为晶圆处理设备和其他前端设备，如光刻机等；后道工艺设备分为测试设备和封装设备。SEMI在2020年12月15日发布报告，预测2020—2022年半导体设备市场规模持续上升，2020年市场规模达到689亿美元，2022年将达到761亿美元。

2018年，中国进口集成电路为4 175.7亿个，总金额为3 120.6亿美元（20 584.1 亿人民币），比2017年增加19.8%，占我国进口总额的14.6%。集成电路进口额第一次超过3 000亿美元，进口额不仅超过了原油这一战略物资，而且超过了农产品、铁矿、铜、铜矿、医药品的总和。中国集成电路产值不足全球产值的10%，而市场需求却接近全球1/3；全球77%的手机是中国制造，但其中不到3%的手机芯片是国产的。2019年，中国集成电路进口数量为4 451.34亿个，同比增长6.6%。在进口金额方面，2019年，中国集成电路进口金额为3 055.5亿美元，同比下降2.1%。到2020年6月，尽管疫情的影响仍然在蔓延，但全球半导体贸易统计组织（WST）预期其半导体市场会有一个小幅的反弹（至4 260亿美元），而2021年则预期会上升至4 520亿美元。在未来十几年，汽车电子和工业电子有望成为半导体行业增长最迅速的两大领域，而消费电子、数据处理和通信电子的增速将趋于稳定。根据预测，2022年全球半导体行业销售收入将达到5 426.4亿美元，下游应用市场的变革将进一步推动芯片的需求。

任务一学习成果评价

以团队小组为单位完成任务，以学生个人为单位实行考核。