大国博弈下的中国半导体：国产替代加速与产业链突围路径 | 中和View
在大国博弈的背景下，半导体产业已成为全球科技竞争的核心领域。作为现代科技的基石，半导体广泛应用于通信、人工智能、汽车电子等领域，其战略地位不言而喻。
近年来，我国半导体产业在政策支持与市场需求的双重驱动下快速发展，国产替代进程加速，但在高端制程、设备材料等领域仍面临挑战。
产业链全景：大国竞争的“科技命脉”
半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，可分为集成电路、分立器件、传感器和光电器件四类，其中集成电路占比80%以上，又可分为模拟电路、逻辑电路、微处理器和存储器。同时，半导体是信息化、智能化的核心，被称为“工业粮食”。近年来，其行业规模快速扩大，各国都开始关注，博弈也在逐渐加剧。
半导体行业上下游联系紧密，各环节缺一不可。上游产业主要包括半导体材料的制备和半导体制造设备的供应。上游环节的技术进步和创新对整个产业链的发展具有决定性的影响，同时也面临着成本控制、供应链稳定性和技术创新等挑战。中游环节涉及集成电路的设计和制造。主要是利用电子设计自动化(EDA)工具，将复杂的电路设计转移到硅晶圆上，这一过程需要极高的专业性和准确性才能确保最终产品的性能和质量。接着是封装环节，随着封装技术的发展才实现了电子设备小型化、高性能化的优势。下游产业应用，涵盖了消费电子、工业控制、汽车电子、人工智能、通信设备等多个领域。
根据Nuvama数据显示，在半导体整个价值链收入流分配中，芯片设计占到了50%，晶圆制造占到了36%，封测和材料分别占9%和5%。可以看到，芯片设计和晶圆制造是半导体产业链中最核心的环节。
国产替代：从被动防御到主动突围
随着全球半导体行业的迅速发展，我国半导体行业的自主可控迫在眉睫。
01 芯片制造国产化正当时
基于下游产业市场需求的扩大，全球半导体行业在过去的20年发展迅速。根据世界半导体贸易统计协会（WSTS）的数据，2024第三季度，半导体市场增长1660亿美元，同比增长19%，环比增长10.7%。2025 年人工智能产业有望继续带动全球半导体行业销售收入继续增长，全球市场估值将达到约6547亿美元。
美日荷联合发布对华出口管制条例，设备和芯片端制裁力度最大。2024年12月2日美国将北方华创、华大九天在内的半导体设备及EDA公司加入实体清单，进一步加大上游设备、材料、EDA&IP及零部件等环节的“卡脖子”风险，国产替代愈发迫切。
02 设备国产化是必经之路
2025年全球半导体设备销售额有望加速增长。根据SEMI在2024年7月发布的《年中总半导体设备预测报告》：2024年全球晶圆厂设备支出将由2023年的956亿美元增长至983亿美元，同比增长3%，主要系行业逐步好转，进入周期上行阶段。展望2025年，人工智能等行业对高性能芯片需求进一步增长，叠加汽车、消费电子和工业等行业的需求复苏，全球晶圆厂设备支出有望增长至1128亿美元，实现同比增长15%。
半导体设备是高技术门槛&高附加值行业。前道晶圆加工的主要工序包括光刻、刻蚀和薄膜沉积等，其特点是对晶圆加工精度要求极高，通常在几十至几百纳米；并且部分工序需要多次进行，对设备产能效率要求高。上述原因导致用于前道晶圆加工的半导体设备价格高昂，一条产能1万片/月的12英寸晶圆产线设备投资额在数十亿元。其中，薄膜沉积设备、刻蚀机和光刻机约占半导体设备价值量的22%、22%和17%。
全球半导体设备市场被美日荷垄断。半导体设备行业是高壁垒行业，AMAT（应用材料）、ASML、LAM（泛林半导体）、TEL（东京电子）、KLA（科磊半导体）等公司起步较早，在技术和工艺上积累深厚，占据了全球主要市场份额。近年来北方华创、中微公司和盛美上海等国产厂商在热处理、薄膜沉积、刻蚀和清洗等领域已取得较大突破，客户端进展顺利。而涂胶显影和过程控制设备属于国产设备薄弱环节，在目前国际形势下“补短板”需求迫切。
03 光刻机国产化曙光已现
光刻机是半导体制造中最核心的设备，光刻机的性能直接决定晶圆产线的制程节点和产能上限。其中，光刻机的光源决定光刻精度。波长越小，所需要的光刻机研发难度越大。目前ASML是全球唯一一家具备量产型EUV光刻机生产能力的公司。
2023年6月30日ASML对华出口管制规定正式落地，限制范围包含可用于14nm及以上先进制程的光刻机，覆盖TWINSCANNXT：2000i及更先进的机型，管制在9月1日正式生效。
中国大陆市场占ASML光刻机销售大头。截至2024年H1，ASML实现光刻机设备销售收入87.29亿欧元，其中中国大陆为42.77亿欧元，占比49%，同比增长142%。从2024年ASML对中国大陆的设备销售额看，国内正积极为后续扩产囤积设备，2025年国内成熟制程芯片有望加快扩产，光刻机国产化亟待突破。
目前，我国光刻技术有望迎来重要突破，LED系列光刻机和先进封装光刻机领域已占据全球领先地位，深紫外光源（DUV）技术的光刻精度已达到90nm水平。同时，28nm浸没式光刻机的研发正在积极推进，未来若取得突破，将显著缓解光刻机供给紧张的局面，为国内成熟制程芯片的扩产提供有力支持。
协同发力：半导体产业加速崛起
尽管我国半导体行业在技术积累、产业链完整度等方面与国际领先水平仍存在一定差距，但近年来在国家政策支持、市场需求驱动以及企业创新投入的推动下，我国半导体行业正以惊人的速度发展。从芯片设计到制造工艺，从材料研发到设备突破，国内企业不断取得重要进展，逐步缩小与国际先进水平的差距。未来，随着技术突破和产业链协同效应的进一步释放，我国半导体行业有望在全球竞争中占据更加重要的地位，为实现科技自立自强奠定坚实基础。