工欲善其事，必先利其器。
我们希望分两篇文章对国产半导体行业做一个梳理，帮助对大家理解半导体行业投资的相关概念。上篇主要包含行业整体介绍以及产业链中集成电路芯片设计与制造行业的具体叙述，产业的其他内容会在下篇中涉及。
阅读全文大概需要15分钟
半导体是什么？
半导体最学术的解释是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间并且导电性可控的材料，而在我们的日常生活中提到的半导体基本是指半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域的应用。
这些领域中最为人熟知的就是集成电路芯片（例如Intel处理器，手机内存，闪存等等），所以我们经常以集成电路芯片产业指代半导体产业（另外主要还有分立器件以及光电器件两个大类）。
不吹不黑，芯片是我们一切现代生活的基础，从电视电脑到汽车手机，可以说只要涉及到人机互动的设备都需要芯片。
作为投资者对半导体这个概念应该更加熟悉，2月3号全市场暴跌后，半导体ETF（512480）暴涨48.45%，一时间风头无两，然而在2月25号达到最高点后便开启了自由落体式的下跌，截至上周五暴跌33.13%，区间涨幅-0.73%，也是吸足了眼球。
那么半导体为什么会如此剧烈的暴涨暴跌？到底是概念炒作还是确有其事？半导体产业怎么投资？希望读完本文，您能对这些问题有一些初步的答案。
芯片产业概略
以集成电路芯片为例，整个链条简单来说可以这样理解：
根据下游应用不同的需求，芯片设计商（Fabless或者IDM的设计部门）设计一套集成电路，交给制造商制造（Foundry或者IDM的制造部门），制造商根据设计图，通过各种制造工艺（蚀刻，切片，离子注入等等）以及设备（光刻机，蚀刻机等等）将电路图印制在原材料上（硅片，氮化镓）等等，然后将集成电路最终包裹、焊接起来，封装成一颗芯片，最后通过特定的测试确认生产出来的芯片合格。于是这枚经历了设计，材料设备采购，封装和测试的芯片被发给销售商，卖给相应的手机制造商或者电脑制造商。
这是一条庞大的产业链，是现代科技发展的基石，但近几年增速有所放缓。受中美贸易摩擦、终端需求疲弱影响，2019年全球半导体营收同比下降。但随着 5G 商用创新周期开启、下游需求回暖，根据 Wind 数据，去年下半年全球半导体市场景气度逐步回暖，2019年7月起全球半导体销售额同比降幅收窄。
随着2020年5G时代的全面到来，5G基站、5G终端设备以及万物互联特别是汽车电子芯片产业的新发展有望给全球芯片产业带来新的增长点。
我国芯片设计与制造业的现状是国产化率非常低，有测算除去外资企业产能，我国实际芯片自主生产比率仅为4.2%。因此国家才会大力借助国家集成电路产业投资基金真金白银推动国产替代以及自主可控。而最近提到的新基建八大金刚中5G、人工智能以及工业互联网的全产业链都需要用到各种不同的芯片，大数据中心的海量服务器处理器也需要用到芯片，毫不夸张的说，现代社会中芯片无处不在。
因此不论是全球5G趋势，还是国内政策，还是已经提上日程许久的国产替代自主可控，都为国产芯片产业链打开了无限的发展空间，芯片产业将是未来我国高端制造业的掌上明珠。
可能有人会问如此有前景的产业为什么会暴跌呢？这个问题不属于本文的讨论范围，简单说一下的话大概是前期涨幅太大太快+外围市场大幅抛售的恐慌情绪+疫情对全球供应链的影响+疫情对消费电子的需求影响这几个因素导致的，目前来看第一个以及第二个因素大概率消失了，但由于芯片产业全球化度非常高，后两个因素还将持续存在，短期我们对行业保持谨慎，但长期坚定看好。
5G产业链纷繁复杂，我们将它分为芯片设计与制造，原材料与制作工艺，设备制造以及封测四个部分。本文其余部分主要介绍芯片设计与制造，其他三个部分将在下一篇文章讨论。在介绍行业的同时也会以一些我们认为很强大的公司（不一定是赚钱的股票）为例作补充。
芯片设计与制造
根据云岫资产的分类，芯片可以根据终端应用场景分为下面几类：AI芯片，5G芯片、物联网芯片、存储芯片、光芯片以及MEMS芯片。其中技术壁垒较高的是AI芯片，目前国内玩家除了华为海思，基本是初创公司。其他几类芯片我国均已经有了较为完整的产业链，中低端基本实现国产化，个别产品甚至已经成为全球龙头，但高端产品目前仍然依赖进口，亟待发展。
芯片设计与制造业目前主流的有两种方式：纯设计不涉及芯片生产的Fabless厂商和设计与制造兼顾的IDM厂商。
Fabless模式大佬有比如高通博通以及国内比较厉害的华为海思，主要模式是自己设计然后再与芯片代工厂商（Foundry）合作生产芯片。
由于Fabless的轻资产模式资金投入壁垒相较于IDM模式低，国内大部分公司主要走的Fabless路线。A股Fabless靠谱的上市公司主要有存储芯片龙头兆易创新、5G射频龙头卓盛微等，代工厂龙头主要是台积电，大陆厂商主要是中芯国际（H股上市）。
IDM模式大佬有意法半导体、三星、恩智浦等等，主要模式是一家公司涵盖集成电路设计、制造、封装测试等各个环节。
国内大型IDM厂商主要是长江存储，上市公司大型IDM仅有闻泰科技一家，通过收购荷兰安世集团，成为分立器件IDM厂商。其他IDM企业如华润微，士兰微也都是主攻功率半导体的IDM厂商。
这里需要简单说一下分立器件和功率半导体这2个概念，原本除了集成电路之外的所有半导体都属于分立器件，后来光电器件和传感器从分立器件中分离，所以可以理解为除了集成电路、光电器件和传感器以外的所有半导体。
分立器件中最主要的一种就是功率半导体（IGBT），用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件。但需要注意的是个人认为以IGBT为主的分立器件在半导体行业中属于科技含量较低的一类，行业已经趋于成熟稳定，增速不高，目前国产化相对全面，前景相较于集成电路芯片稍差。
接下来以行业龙头为例分别介绍一下几个细分行业的情况。
芯片制造商（代工厂）：比较简单，行业门槛高，技术壁垒高，大陆企业仅有两家：中芯国际和华虹半导体（H股上市）。
中芯国际毫无疑问是我国半导体产业的中流砥柱。
全球第四大晶圆代工厂，高通、华为、兆易创新都是公司客户。中芯国际产品线按制程（制程具体概念介绍见文章最后Q先生小课堂部分）分为0.15微米，0.13微米，65纳米，45纳米以及28纳米，而14纳米和7纳米还在研发过程中。
需要注意的是业内常以28纳米制程为先进制程与中低端制程的分界线，而中芯国际2019年Q3收入中仅有4.3%来自先进制程。可以看到公司虽然是国之重器，但仍然处于全球行业的中低端位置，中低端市场整体未来基本保持稳定，增量主要在高端制程市场。
中芯国际基础比较扎实，但未来的增长关键在于能否突破高端制程市场。一旦突破，将实现真正财报和股价的腾飞，退一万步即使短期没有突破，在国家推动半导体行业发展的大前提下，唯一标的中芯国际长期投资错不了。
不确定的点在于港股整体很弱而且是外资主导，我个人研究也不深，不好说。华虹半导体专注细分低端市场，高端制程暂无布局，因此不太看好。
存储芯片：目前国内技术领先的设计厂商主要有长江存储，合肥长鑫。上市公司主要是兆易创新。
2018 年整个存储芯片的全球市场规模约为 1580 亿美元，其中包括四大分类，按市场规模从大到小排序依次为DRAM>Nand Flash>Nor Flash=其他（存储分类具体概念介绍见文章最后Q先生小课堂部分），市场份额分别为 58%、40%、1%、1%。长江存储主攻Nand Flash，合肥长鑫主攻DRAM，兆易创新主攻Nor Flash。从国家层面来说，这些公司一定是国产替代自主可控的重点企业，未来芯片设计行业的突破大概率会出现在这几个公司里。
兆易创新是Nor Flash存储设计的绝对龙头企业。
Nor Flash市占率在2019年Q3达到18%，世界第三。2019年主要利润占比分为Nor Flash（77%），微控制器（15.3%），传感器（7.7%）。
需要注意Nor Flash技术含量较低，很多业界巨头都在逐渐退出，且市场规模在整个存储产业中占比极小，传统应用场景也比较低端，主要是一些2G时代的功能机，需求稳定，且有一定萎缩的趋势，但随着TWS耳机和全面屏的近期兴起，催生了一轮新的Nor Flash的需求。但总体来说，体量非常小，未来也有被Nand Flash技术取代的风险。
仅从现有的产品线看，并不足以支撑800亿的市值，需要密切关注公司Nand Flash商业化进展以及近期与合肥长鑫合作研发DRAM项目研究突破。
一旦突破关键门槛，以A股的投资氛围以及标的的稀缺性，赶超宁德时代不是梦，而短期来看可能其他细分龙头的弹性标的更有吸引力。
5G芯片：5G设备涉及的芯片种类众多，其中最重要也是最受益5G升级的就是射频前端芯片。
简单解释一下射频。一部智能手机通常包括5个部分：射频，基带，电源管理，外设以及软件。射频器件与芯片负责信息的发送与接收，与基带一起构成一部手机的核心。而5G手机因为需要更快的传输速度，需要更多更复杂的射频器件，因此也就带来了未来行业的增量空间。
射频芯片的设计与制造是一个壁垒非常高的产业，目前射频前段芯片主要为外国厂商所占，前四大市占率85%，国内厂商技术能力处于中低端，市场份额不到5%。但好消息是国内射频芯片已经形成从设计、晶圆代工到封测的整条产业链。
卓胜微是国内射频前端器件包括射频芯片的龙头企业。已经在包括芯片研发等全方面有了相当的布局，随着国产替代和5G的推动，很大确定性会迎来新的增长空间。
但由于消费电子可能近期受疫情影响会出现波动，特别是外需回落的概率极大，另外5G带来的新手机的增量由于手机价格以及流量资费等问题目前也存在一定不确定性，我们认为短期需要慎重。
在判断疫情控制下消费电子需求二季度不会大幅度下跌的前提下，是一个不错的细分龙头标的。
光芯片：芯片设计处于起步阶段，主要玩家还是初创企业，光迅科技是国内唯一具备规模生产光芯片能力的光电器件上市公司。
光通信技术是5G技术的核心之一，简单来说就是发送端将电信号转换为光信号通过光纤进行传输，接收端将接收到的光信号转换成电信号。而这个环节最重要的就是光芯片，广泛应用于5G基站以及电信网络建设，数据中心建设等等高新技术领域。高端光芯片行业壁垒高，投入大，目前国产化率很低，几乎全部依赖进口。
光迅科技主营业务为光电器件，根据OIDA的市场调研报告，以2018年销售额计算，公司稳居国内第一、全球第四，是全球光电子器件的核心供应商之一。2018 年公司光电子器件销售规模远高于国内同行业竞争对手。并且公司一直致力于芯片研发，目前10G光芯片产能基本能满足低速光模块产品自用需求，25G芯片也有望通过客户认证。
在5G以及IDC建设提速的预期下，公司光电器件销量将出现高速增长，芯片研发一旦突破100G与400G光芯片技术，有望真正打入高速通信行业，打破国际巨头垄断，是兼顾稳固盈利（行业龙头）和未来想象空间（芯片研发）的稀缺标的。
唯一需要注意的是公司营收海外占比超过50%，如果外需受疫情影响持续低迷，国内需求增量大概率无法弥补，短期业绩可能承压。
物联网芯片：物联网行业（主要是低功耗广域无线通信）整体还处于跑马圈地的状态，国内主要玩家是华为海思和紫光展锐，物联网本身概念很新涉及广泛，本文就不深入介绍了，可能后期会做一期物联网专题来具体介绍。
MEMS芯片：Micro Electromechenical System，微机电系统。广泛应用于各种传感器芯片，负责将物理信号转换为电信号，是电子设备的感知基础和数据来源。主要应用在各类传感器，比较新的方向为汽车电子相关的车身探测与感知领域，是自动驾驶技术的重要组成部分。主要玩家在美国、欧洲和日本，国内MEMS芯片产业链初步完善，但设计环节还处于起步阶段，士兰微去年下半年才逐渐开始推出其MEMS产品，尚无法评估，封测方面则有比较强的竞争力。
对于芯片的设计制造环节就介绍这么多，欢迎大家继续关注我们下一期芯片行业的介绍。公众号运营初期，如果您有任何意见或者建议，欢迎留言！您的每一次在看和转发都是对我们最大的支持与鼓励！
后记
类似本文这种行业或者热点概述性文章我们尝试从更宏观一点的角度去帮助大家了解相关信息，可能更多一点科普的属性。同时作为金融自媒体，我们也尽量加入一些对投资有用的信息给大家，比如龙头公司的介绍，行业前景，政策背景等等。对于我们重点介绍的公司一定是我们在细分行业中最青睐的标的，基本也是行业普遍认可的龙头企业，由于篇幅有限我们也并没有太多深入到公司基本面，大家如果感兴趣可以从各类研报渠道去了解具体的估值和公司基本信息。
欢迎大家关注我，也欢迎关注我的公众号InvestNote
其实写这个公众号的初衷一定程度上也是为了帮助自己和读者完成投资的最后一公里：财报我也看了，研报我也了解了，A公司是不错，但是B看起来也很好啊？热点我也看了，新闻我也了解了，这个题材是有故事，但那个题材好像更劲爆啊？我们的投资理念是从基本面很扎实的优质公司中选出更好的，带上有色眼镜去看待这些优等生，去挑刺去寻找可能的雷，毕竟吹票的太多，我们想更客观更中立一点。吹毛求疵应该是我们做投资必须抱有的态度。
Q先生小课堂
制程与摩尔定律
制程是指集成电路内电路与电路之间的距离，可以理解为电路密度的一种测度。制程工艺的趋势是向密集度高的方向发展。制程越小，密度越高，在同样大小面积的芯片中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。
摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。与其说是定律，不如说是一种经验归纳或者预言，目前还未被证伪：芯片制造工艺的确在1995年以后以一年半到两年为间隔时间，从500纳米、350纳米、250纳米、180纳米、150纳米、130纳米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、28纳米、22纳米、14纳米、10纳米一直发展到现在的7纳米，一定程度也说明了科技发展的日新月异。
存储芯片分类
动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM），可以随时读写，运行速度很快，断电后数据消失，因此也称为易失性存储，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介，大家熟知的电脑内存就是DRAM。Flash存储器具有重量低，体积小，功率低的特点，断电后数据不丢失，因此也称为非易失性存储，又细分为Nand Flash和Nor Flash两种。Nand Flash容量较大，单位体积小，改写速度快，适用于大量数据的存储，大家所熟知的电脑SSD硬盘就是Nand Flash，其他嵌入式产品包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘都属于Nand Flash。Nor Flash容量很小，无需驱动，适用于存储代码而非数据，只适用于少量特定应用场景，如TWS耳机和全面屏下搭载的Nor Flash存储器。
