2024集成电路及特种集成电路行业发展情况分析

一、集成电路行业概况

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，主要应用产品包括集成电路、分立器件等。其中集成电路又称芯片，具体指将一定数量的常用电子元件（如电阻、电容、晶体管等）以及其间的连线，通过半导体工艺集成为具有特定功能的电路。集成电路具有体积小、重量轻、引出线和焊接点少、性能好等优点，同时成本相对较低，便于大规模生产。

近年来，随着全球信息化潮流的不断推进，集成电路的应用领域及市场规模均实现了高速扩张，逐渐成为全球经济的核心支柱产业之一。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）统计，集成电路的市场规模在2022年达到4,799.88亿美元，其中亚太地区拥有全球最大的集成电路产业市场。

图表：全球集成电路产业市场规模（亿美元）

目前集成电路产业的全球化分工协作特征较为明显，同时产业存在向中国等发展中国家和地区转移的显著趋势。近年来，伴随包括通信、工业控制、消费电子等下游行业对需求的快速拉动，以中国为代表的发展中国家集成电路总体需求不断提升。根据中国半导体行业协会（CSIA）统计，中国集成电路产业销售额2021年已增长至10,458.30亿元。

集成电路产业链主要包括设计、制造、封装及测试等环节。近年来，集成电路整体产业规模不断扩张，我国在各环节的技术研发、人才培养等方面均取得了长足的进步。2021年，我国集成电路设计环节销售额达4,519.00亿元，自2015年以来持续成为规模最大的细分产业环节，标志着我国在集成电路设计行业的整体竞争实力不断提升。

图表：中国集成电路产业销售额（亿人民币）

数据来源：中国半导体行业协会（CSIA）

尽管近年来我国集成电路产业迅速发展，但核心技术及高端产品领域与发达国家仍然存在一定的差距，目前集成电路仍是我国第一大进口品类，2021年我国集成电路行业全年进口总额为4,325.50亿美元，出口总额仅为1,537.90亿美元。

近年来，集成电路的进出口持续呈现逆差且整体规模较大，体现出国内集成电路行业的发展在短时间内仍然处于追赶国际先进水平的进程中，集成电路产品特别是技术含量较高的高端产品领域，国产化的需求较为紧迫。

图表：集成电路进出口金额（亿美元）

数据来源：中国半导体行业协会（CSIA）

根据ICInsights预测，2021年至2026年，整个集成电路行业增速受到下游汽车电子、5G通信等应用场景的带动作用，市场规模的复合增速有望维持在10.20%，其中模拟、逻辑和存储IC市场增速将分别达到11.80%、11.70%和10.80%，将成为集成电路细分市场中复合增速最快的三个赛道。

图表：集成电路各细分产品市场规模复合增速预测（2021-2026）

来源：IC Insights

二、特种集成电路行业情况

1.特种集成电路的主要特点

基于不同应用领域对于产品环境适应性及质量可靠性等性能指标的需求，集成电路产品按质量等级划分，通常可分为消费级、工业级（含车规级）以及特种级，其中消费级指消费电子及家用电器等应用场景，工业级指工业控制及汽车电子等应用场景，特种级指特种领域装备的各类应用场景。

由于特种集成电路整体行业的最终应用场景及环境特征相较于其他领域更为复杂，对产品的性能要求更高、可靠性要求更为严格，因此在设计理念及核心技术、生产加工环节、市场准入资质等方面相较于其他领域具有显著的区别，具体如下：

①产品性能及可靠性需求不同

由于特种集成电路的实际应用环境特殊且复杂，对于芯片的安全性、可靠性、低功耗以及部分特殊性能（如抗震、耐腐蚀、耐极端气温、防静电）的要求相对较高，同时还需要具备较长的寿命周期。因此，下游用户对于产品质量以及特殊工况条件下的使用稳定性具有较高的要求，如特种领域芯片的工作温度区间一般需满足-55℃至+125℃，并需引入辅助电路和备份电路设计等冗余设计方式，设计使用寿命往往较长，产品必须全部经过多重检测工序，更注重保障产品的性能稳定及可靠性。

而工业级芯片的工作温度区间一般为-40℃至+85℃（其中车规级芯片最高工作温度可以超过100℃），消费级芯片的工作温度区间一般为0℃至+70℃，其产品一般仅需满足普通温度等工作环境下的使用要求即可，对于性能及稳定性的综合要求相对低于特种领域。

②产品设计理念及核心技术不同

特种集成电路由于需要高可靠性及安全性，因此设计需要根据不同的产品及应用环境选择合理的工艺制程。先进的工艺制程通常具有更小的晶体管尺寸，进而带来芯片性能的提升以及面积的减小，但同时会降低电路的稳定性。由于特种集成电路应用领域多为大型装备，高可靠性相较于单纯的面积缩减更加重要，因此在芯片功能设计、性能优化的同时，更需要保障产品的可靠性。在设计过程中，针对产品可能的实际工作条件和应用环境，以及在规定的工作时间内可能出现的失效情况，需要通过合理的可靠性分配并建立可靠性模型，从电路设计、版图设计、封装设计、工艺选择、材料选取等角度采取相应的预防措施，使这些失效模式得以控制或消除，同时满足性能和可靠性的要求。

③产品生产环节不同

流片方面，在进行流片之前设计厂商需要采用标准单元进行自动逻辑综合和版图布局布线，完成从逻辑到物理图形的转换。特种集成电路产品由于对产品性能需求的不同，一般无法直接采用通用的标准单元库，在与工艺厂保持充分的沟通后由特种集成电路设计厂商自行设计并提供，以保障产品对稳定性和可靠性的需求。

封装方面，特种集成电路应用场景可能会涉及高低温、强电磁干扰、强振动、冲击、水汽、高盐雾浓度、高气密性要求等各类复杂工况条件，因此一般采用陶瓷封装或者高等级的塑料封装，必要时需安装散热板以满足芯片对特定工况条件的高可靠性需求。而工业和消费级产品一般应用在常温等正常工作环境，通常采用工业级的塑料封装即可满足使用要求。

测试方面，特种集成电路为了保证预定用途所要求的质量和高可靠性需求，所有芯片产品必须经过各种严格的环境试验、机械试验、电学实验等测试程序，包括各类功能和性能的电测试，以及针对不同鉴定检验标准的环境与可靠性试验，如低气压、稳态寿命、密封、老炼及温度循环、热冲击、恒定加速度、键合强度、ESD等，并最终形成鉴定检验报告，相较于普通工业及消费级芯片测试项目多且周期长。

④市场准入资质不同

特种集成电路市场相对特殊，参与竞争存在一定的准入门槛，需要在保密体制、质量管理体系、研制许可等多方面取得相应的认证资质，并且需要进行定期的检查以及复审，对于公司的日常管理要求较高，市场准入具有一定的壁垒，竞争成本相对较高。

特种集成电路下游客户以大型国有集团的下属单位为主，大都建立了自身的合格供应商认证及管理体系，新进供应商往往需经历资格审查、产品试用及验证等多个环节才能成为合格供应商，并将根据产品质量等因素定期进行合格供方名单的动态管理，对技术水平及产品质量管理均提出了较高的要求。

2.特种集成电路市场规模分析

近年来，全球政治经济环境存在一定不确定性，国际贸易摩擦频发亦使得国内集成电路产业受到了一定的冲击。在此背景下，国家积极出台了相关的产业政策，大力支持集成电路产业特别是特种领域产品的国产化，伴随着我国电子设计与制造技术水平的全面提升，我国特种集成电路行业将迎来发展的黄金时机。

根据测算，我国特种电子行业预计未来仍将呈现增长趋势，到2025年市场规模有望突破5,000亿元。随着特种电子行业国产化水平的不断提升以及各类先进技术的不断实现，特种集成电路作为电子行业重要组成部分以及功能实现的重要载体，同样面临着广阔的市场前景。