編者按：本文為專欄作者云岫資本授權創(chuàng)業(yè)邦發(fā)表，版權歸原作者所有。

6月25日，2021第五屆集微半導體峰會在廈門海滄盛大開幕。云岫資本合伙人兼首席技術官趙占祥受邀參與本次盛會，并發(fā)布《2021中國半導體投資深度分析與展望》研究報告。

報告實錄如下：

過去一年的半導體創(chuàng)業(yè)投資熱潮中，涌現(xiàn)出很多融資額超過5億的大項目，這在過去的半導體發(fā)展歷史上十分罕見。

歷史上的巨額半導體融資，往往需要政府級力量來投入，但是過去一年的大項目中，投資方更多是投資機構等民間資本。為什么會有這樣的變化？

核心是由于“國產(chǎn)替代”和大的市場機會出現(xiàn)，導致各個領域過去很難做的芯片，現(xiàn)在可以做了，而且有很大的概率能夠成功，因此吸引了很多資金進場。

具體來看，少數(shù)大項目吸引了6成融資額——據(jù)云岫資本統(tǒng)計，過去一年，市場上有534個半導體公司獲得融資，總融資金額達1536億；其中融資額超過5億的大項目數(shù)量是46個，數(shù)量上僅占8.6%，但總融資金額達992億，占據(jù)總融資金額的64.6%，龍頭效應明顯。

進一步拆解，會發(fā)現(xiàn)龍頭公司往往集中在數(shù)據(jù)中心、汽車和半導體制造三大熱門賽道，以及設備材料、EDA/IP等領域。本篇報告，我們將針對這5大領域的投資態(tài)勢與趨勢做進一步探討。

數(shù)據(jù)中心

隨著數(shù)據(jù)大爆炸時代來臨，全球半導體正進入數(shù)據(jù)中心驅(qū)動時代。

和手機、汽車不同，數(shù)據(jù)中心在日常生活中大概率是看不到的，但它卻是一個吞“芯”巨獸，實實在在地消耗著大量芯片，就我曾經(jīng)從事的存儲領域來說，數(shù)據(jù)中心消耗的存儲芯片已經(jīng)占到全球存儲芯片產(chǎn)量的25%左右。

2019年，全球超大型數(shù)據(jù)中心資本支出1200 億美元以上，去年一年，英特爾、英偉達、marvell等全球巨頭都進行了幾場高達四、五百億美金的巨額并購，而這些并購面向的市場都是數(shù)據(jù)中心，目標是擴大數(shù)據(jù)中心芯片的市場份額。

數(shù)據(jù)中心新型架構下，網(wǎng)絡、計算和存儲融合，計算分流。具體來看，網(wǎng)絡主要是DPU和交換機芯片，計算主要分為CPU、GPU和AI芯片，存儲的主要機會在于智能存儲控制芯片等。

據(jù)預測，隨著數(shù)據(jù)量的激增，到2025 年，交換機芯片、CPU、GPU 和 AI 芯片的市場規(guī)模都會迎來大規(guī)模的增長，增長率分別將達7.5%、14%、46.9%、36.9%。

• CPU

全球來看，英特爾和 AMD 占據(jù)了CPU 的絕對壟斷地位。

CPU傳統(tǒng)架構分為x86和ARM兩種，X86主要應用于PC和服務器，ARM主要應用在手機和移動端。

MIPS架構中，中國龍芯處于突出地位；RISC-V架構一開始只應用于物聯(lián)網(wǎng)等嵌入式場景。隨著整個生態(tài)的快速成熟，未來還將會覆蓋 PC、平板、手機、超級計算機等領域。代表企業(yè)包括賽昉科技、SiFive、晶心科技等。

GPU并不僅僅意味著云計算GPU服務器和電腦顯卡，在5G MEC基站、高清視頻、建筑和工程設計、工業(yè)設計、渲染與仿真、電子競技、娛樂與傳媒產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)業(yè)里， GPU都將起到關鍵的推動作用。

中國GPU市場占據(jù)全球市場的三分之一以上，消費類大約占50%左右，但我國GPU幾乎全部依靠進口。

依托中國巨大的市場，以及國家對GPU等急需自主可控的芯片技術的重視，國產(chǎn)GPU將有機會在短期內(nèi)迅速崛起，重建GPU行業(yè)生態(tài)。

• AI 芯片

AI芯片按照技術路線主要分為GPU、FPGA、ASIC和軟ASIC。

GPU是通用計算，計算能力強、產(chǎn)品成熟，但效率不高、編程難度大，目前NVIDIA壟斷市場。

FPGA是半定制化，平均性能較高、功耗低、靈活性強；然而峰值計算能力較弱、編程語言難度大。目前Xilinx市占率超過50%，Xilinx和Intel合計市占率達90%左右。

ASIC是全定制化，平均性能高、功耗低、體積小；但不可編輯、研發(fā)時間長、技術風險較高。ASIC市場較為分散，谷歌是主要玩家。

軟ASIC兼有ASIC和通用計算的優(yōu)點，以思朗科技發(fā)布的MaPU架構為例，它自主可控，具有廣泛的適用性，兼具了靈活性和高性能的特點。

按照應用 ，數(shù)據(jù)中心的 AI 芯片主要分成云端訓練芯片和云端推理芯片；按照廠商類型，可以分成傳統(tǒng)芯片廠商、跨界巨頭和初創(chuàng)公司三類玩家。

傳統(tǒng)芯片公司包括英偉達、AMD、英特爾、海思等，它們擁有深厚的技術積累、雄厚的資金、現(xiàn)成的人才隊伍，但產(chǎn)品在邊緣推理市場的滲透力不足。

跨界巨頭包括 Google、阿里、百度等，它們加入AI加速芯片市場主要源于業(yè)務需要，切入方式包括收購創(chuàng)業(yè)公司和自主研發(fā)。目前 Google 的 TPU 已經(jīng)迭代了好幾代，給 Google 也帶來了很大的收益。

初創(chuàng)公司包括中國的寒武紀、希姆計算等，他們產(chǎn)品緊貼下游需求，體制靈活、反應迅速，未來可期。

• DPU

DPU是面向數(shù)據(jù)中心的專用處理器，將成為新一代的重要算力芯片。它能夠完成性能敏感且通用的工作任務加速，更好地支撐CPU、GPU的上層業(yè)務。

傳統(tǒng)的智能網(wǎng)卡叫高性能網(wǎng)卡，但它僅僅是一個網(wǎng)絡的翻譯網(wǎng)卡，而DPU網(wǎng)卡新增了AI、安全、存儲和網(wǎng)絡等各種加速功能，有了這些功能，網(wǎng)卡就是一個智能網(wǎng)卡，成為整個網(wǎng)絡的中心節(jié)點。

DPU最大的價值是對整個數(shù)據(jù)中心架構的改變。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心時代以計算為中心，CPU在中心節(jié)點；但DPU時代是以數(shù)據(jù)為中心，DPU位于整個數(shù)據(jù)中心的中心，做流動的管理，CPU、GPU、存儲等都圍繞在它周邊。

博通、英偉達都出了自己的DPU。創(chuàng)業(yè)公司里，F(xiàn)UNGIBLE和PENSANDO比較明星，這兩家是思科和Juniper出來的創(chuàng)業(yè)公司，他們重新打造了DPU的概念，提出了許多新的數(shù)據(jù)中心的架構。

• 交換機

過去一年，全球交換機市場增長迅猛，尤其在日本、中國、韓國等國家。其中大型高速交換機，特別是100G端口的交換機增長最快，過去一個季度營收增長27%。

交換機的核心是交換芯片，它決定了交換機的性能。Juniper、Cisco 和華為都是自研400G交換芯片；商用的交換芯片主要是博通、Innovium、被英特爾收購的 Barefoot，以及國產(chǎn)的盛科網(wǎng)絡等公司，其中盛科網(wǎng)絡的交換芯片已經(jīng)進入部分國內(nèi)的交換機廠商。

智能汽車

智能汽車汽車正在向電動化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化三個方向發(fā)展。2020 年中國新上市的車系中，智能汽車占據(jù)33.6%；全球2020年智能汽車入圍品牌里，中國占47%，包括小鵬、蔚來等造車新勢力和長安、比亞迪、紅旗等傳統(tǒng)車廠。汽車邁入智能化時代的過程中，產(chǎn)業(yè)鏈也在向中國轉(zhuǎn)移。

智能汽車芯片種類增多，使得單車半導體價值逐步增大。傳統(tǒng)的汽車里，芯片主要集中在MCU控制等領域，但是智能汽車時代，新增了動力安全域、網(wǎng)關域、通信域、自動駕駛域和智能座艙域。隨著自動駕駛的等級從L1升至L5，單車上的半導體價值將從100美金漲到超1000美金，成為千億美金市場。

• MCU

今年全球汽車缺芯嚴重。雖是危機，卻也使得國內(nèi)很多有產(chǎn)能且有技術實力的MCU初創(chuàng)公司獲得爆發(fā)式增長。比如芯旺微電子，過去進入上汽等頂級車廠的供應鏈需要3～5年，而今年在全球缺芯的背景下，迅速進入幾家全球頂級車廠，一年就可以量產(chǎn)出貨了。這對優(yōu)秀的國產(chǎn)MCU是一個巨大的機遇。

• 自動駕駛芯片

汽車的電子電氣架構會向集中化演進，具備高算力和開放性的自動駕駛芯片重要性將逐漸凸顯。

從2020年到2025年，ECU在從分布式架構向域集中式架構發(fā)展，從一個ECU控制一個功能變?yōu)槎鄠€ECU合并成域，由域控制器控制多個功能。

2030年，ECU的數(shù)量會從最開始的100個，減少到20~45個，演進為中央計算式架構，所有域控制器基中程中央計算機。

全球和國內(nèi)的自動駕駛芯片公司，也推出了自己的自動駕駛芯片和量產(chǎn)時間。

影響自動駕駛芯片選擇的關鍵指標主要有5個，包括深度學習的算力和效能、支持多個不同種類傳感器輸入、軟件開發(fā)的便利性、獲得功能安全認證以及提供完整開放的解決方案。

• 汽車傳感器

自動駕駛的感知層主要是攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達。

隨著自動駕駛等級不斷增高，傳感器的物料成本不斷增加，攝像頭會從普通發(fā)展到多目，毫米波雷達的頻率在不斷提升，激光雷達會從 16 線發(fā)展到更加復雜的 128 線再到低成本的固體激光雷達，而傳感器融合會變成更加復雜的前融合，算法也會從傳統(tǒng)算法向融合算法發(fā)展。

• 智能座艙

由于功能與駕駛安全關聯(lián)性小，落地速度快，實現(xiàn)難度低，智能座艙將成為汽車智能化趨勢下最先迎來快速發(fā)展的方向之一。

隨著智能座艙功能愈加復雜，座艙SOC發(fā)展體現(xiàn)出5個趨勢，第一， CPU 的算力不斷提高；第二，AI 的算力提高，將有更多的交互；第三，支持接入更多車載顯示屏和傳感器；第四，芯片的迭代速度會越來越快，新產(chǎn)品的發(fā)布周期將縮短 1~2 年；第五，會向模塊化、可更換可擴展的趨勢發(fā)展，解耦軟硬件開發(fā)過程。

目前，從全球到國內(nèi)不同的廠商都推出了自己的智能座艙的SOC芯片。在中國市場，高通幾乎壟斷高端智能座艙市場，NXP、TI是自主品牌中低端智能座艙芯片的主供應商。

• 功率半導體

一臺傳統(tǒng)汽車的功率器件價值只有70美金，但電動車的功率器件價值將達到330美金，目前比較重要的IGBT器件結合了BJT和MOSFET的優(yōu)點，是功率半導體的核心元器件。全球的IGBT市場2025年預計會達43.8億美元，而這個市場當前國產(chǎn)化率不到 10%。

另一方面，未來碳化硅的市場空間將會更大。SiC MOSFET器件雖然直接成本增加，但由于其高頻、體積小等特性，可使電池、變壓器、電感等其他成本降低。特斯拉 Model3 里，碳化硅的成本占了功率半導體價值的80%。

設備和材料

今年缺芯已成普遍現(xiàn)象。以重災區(qū)汽車行業(yè)為例，去年疫情期間汽車產(chǎn)量大幅下降，廠商大幅砍單；但是在下半年汽車產(chǎn)量驟增后，芯片產(chǎn)能沒有及時跟上來，導致目前全球汽車缺芯，芯片交貨時間延遲到 18 周，未來或許還會繼續(xù)增加。

在這樣產(chǎn)能緊張的情況下，2022 年，全球?qū)U建 29 座晶圓廠，新增產(chǎn)能最高每月可達到40萬片，中國是其中最主要的發(fā)力方，將會擴建16座晶圓廠。大量的產(chǎn)能擴建下，半導體設備和材料的需求量大大增加。

晶圓制造是設備占比最大的環(huán)節(jié)，其中光刻、刻蝕、薄膜沉積和過程檢測占比最大，前5大廠商占有66%的市場份額。

作為半導體行業(yè)上游支撐，設備和材料的市場占比達25%，但國產(chǎn)化率不到 20%。所以目前國家推出了各種產(chǎn)業(yè)政策和補貼政策，重點支持半導體設備和材料。但從 2016年到2020年整體國產(chǎn)化率的提升并沒有太快，仍然任重道遠，另一角度，這個領域的投資創(chuàng)業(yè)的機會仍然很大。

• 半導體設備

• 半導體材料

晶圓制造和封裝材料的市場細分較多，單一細分市場的規(guī)模很小，行業(yè)巨頭集中。半導體材料往往是大型材料廠商的一小塊業(yè)務，如杜邦，三菱化學，住友化學等，鮮有純粹的半導體材料公司。

盡管如此，由于半導體工藝對材料的嚴格要求，就單一半導體化學品而言，僅有少數(shù)幾家供應商可以提供產(chǎn)品。因此，半導體材料市場目前國外由大型材料公司壟斷，國內(nèi)競爭格局分散。材料基礎硅片行業(yè)由全球5大供應商壟斷，中國大陸僅有少數(shù)幾家企業(yè)具備8英寸半導體硅片的生產(chǎn)能力，而12英寸半導體硅片主要依靠進口。

EDA/IP

EDA 作為串聯(lián)整個集成電路產(chǎn)業(yè)的根技術，市場空間巨大。2020年，EDA全球市場達74億美元，IP 41億美元；國內(nèi)EDA市場大于5億美元。

EDA覆蓋著從IC設計、晶圓代工、封測的全產(chǎn)業(yè)鏈，易形成高壁壘和壟斷，需要依靠產(chǎn)業(yè)上下游共同支持，才能建立生態(tài)圈，得以更好發(fā)展。目前EDA 行業(yè)被國外的三家巨頭 Synopsys、Cadence、Mentor 所壟斷。它們憑借平臺式發(fā)展，覆蓋IC設計全流程，深受大客戶青睞，占據(jù)95%中國市場份額。

EDA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要并購。Synopsys、Cadence 等大公司都是靠上百次并購才能做大做強，成為巨頭。

EDA和IP也需要用綁定方式增加用戶粘性，國際巨頭 Synopsys和Cadence的IP分別占其總收入的10%和13%。

國內(nèi)目前點工具類型的EDA企業(yè)居多，缺少全流程工具公司，但是未來相信中國肯定會出現(xiàn)擁有全流程 EDA工具的公司。

隨著美國技術封鎖加固，EDA“卡脖子”風險上升 ，國家正大力鼓勵自主發(fā)展 EDA。未來中國成為全球最大半導體生產(chǎn)國時，國內(nèi) EDA 市場也將對應發(fā)展到更大規(guī)模。

2021年展望

根據(jù)過去一年的觀察和分析，云岫資本將 2021 年半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展和投資趨勢總結成 4 點。

第一，產(chǎn)能為王。

半導體制造端的 IBM 、Foundry、封測等企業(yè)擁有產(chǎn)能的優(yōu)勢，發(fā)展迅猛；為半導體制造提供設備和材料的公司，業(yè)績也正高速增長，訂單供不應求，甚至排到一年之后。

擁有產(chǎn)能資源的少數(shù)芯片設計公司正處于絕佳的跨越式發(fā)展機會。一方面，其銷售額正大幅增長；另外，設計公司也可以優(yōu)化產(chǎn)品結構，優(yōu)先發(fā)展高毛利、高端的產(chǎn)品；最后，隨著客戶缺供應商缺芯片，正優(yōu)先選擇國內(nèi)廠商，現(xiàn)在也是進入高端客戶供應鏈的好時機。

第二，龍頭效應凸顯。

資金、人才、客戶等多重資源正在涌入大芯片的龍頭企業(yè)、細分賽道的頭部企業(yè)，以及半導體制造、數(shù)據(jù)中心和智能汽車等熱門領域里。未來，多數(shù)資金會繼續(xù)向少數(shù)半導體企業(yè)匯集，這些企業(yè)會成為中國半導體的核心力量。

第三，國產(chǎn)替代全面展開。

中興事件、華為事件發(fā)聲之后，家電、手機到汽車各大終端廠商都在快速推進國產(chǎn)替代的。但國產(chǎn)替代需要時間，芯片研發(fā)的周期長、投入大，同時還涉及軟件生態(tài)的協(xié)同。

目前階段，中國的高端大芯片還未能到達量產(chǎn)階段。反而是模擬、數(shù)?；旌?、傳感器等小芯片公司，正迅速抓住國產(chǎn)替代機遇，業(yè)績進入快車道。因此我們可以看到，今年申報科創(chuàng)板 IPO 的很多小芯片公司業(yè)績非常好，已上市的公司也明顯處于高速增長狀態(tài)。

未來，越來越多的半導體公司不只是虧損上市，而是業(yè)績會比我們想象中更要好。

另一方面，汽車缺芯也加速汽車芯片的國產(chǎn)替代，使得國產(chǎn)汽車芯片獲得巨大發(fā)展機遇。

第四，關注創(chuàng)新型芯片企業(yè)。

雖然目前半導體最大的機會仍是國產(chǎn)替代，但不同領域的國產(chǎn)替代是有時間窗口的，這個行業(yè)的格局也會逐漸清晰。

國內(nèi)半導體領域目前還沒有芯片巨頭，各領域的創(chuàng)業(yè)公司正“逐鹿群雄”，但是創(chuàng)業(yè)公司遲早會長大，在每個細分領域里成為龍頭，當他們占據(jù)各種資源，行業(yè)格局將會逐漸清晰，國產(chǎn)替代投資時間窗口也就結束了。

國產(chǎn)替代的時間窗口預計還有 5 年。更長周期的半導體投資，必須從現(xiàn)在開始關注在全球范圍突出的創(chuàng)新型芯片公司，他們在未來會有更大的成長空間。

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