摘要：分析半导体上游产业链：在设备领域，美国企业市占率合计 49%；在材料领域，美国垄断了 CMP抛光液等领域；在 EDA设计软件、计算光刻软件领域，美国处于绝对垄断地位。
根据 SEMI 数据，在半导体行业 4000- 5000 多亿美元的产业链上，半导体软件、设备和材料市场规模大约 1000 亿美元，但支撑整个半导体产业链及下游庞大的消费电子市场。
根据各公司公告，在设备领域，美国企业市占率合计 49%，在材料领域，美国垄断了 CMP抛光液等领域，在 EDA设计软件领域，美国处于绝对垄断地位。
图表1：半导体设备、材料、软件是芯片产业的基础
01
半导体EDA软件：美国绝对垄断，本土品牌仍在培育期
半导体软件主要包括 EDA 设计软件和 OPC、SMO 等光刻计算软件。
在芯片设计的环节中，EDA等设计软件是必不可少的工具。设计者使用硬件描述语言（Verilog HDL）完成设计文件，通过 EDA 软件自动逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真。芯片设计分为前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设
计），后端设计完成之后就便交给芯片代工厂在硅片上做出实际的电路。
全球做EDA的厂商约六七十家，但核心只有 Synopsys、 Cadence 及 Mentor Graphics三家公司， 共垄断了国内 95% 、全球 65%。
图表 2. 全球 EDA 软件市场结构
国EDA技术起步较早，但是没有上下游产业的协同，发展较为缓慢。
目前只有华大九天的规模较大，拥有三大EDA解决方案，数模混合IC设计全流程EDA解决方案、SoC设计优化EDA解决方案及面向IC、FPD制造业的EDA解决方案，其数模混合设计平台可以支持到 40 nm 设计节点。其余还有广立微、芯禾科技、蓝海微、九同方微、博达微、概伦电子、珂晶达、创联智软等企业有EDA产品，但普遍是针对特殊需求的专用工具类型，产品不够全。
我国现存 10 余家 EDA 公司 2018 年销售额累计3. 5亿元， 占全球份额不足1%，与国际巨头之间的距离还非常巨大。
02
半导体设备：美国占到半壁江山，我国在离子注入机、量测设备、刻蚀设备、SOC测试机等领域受制于美国
半导体设备主要以美日欧企业为主。据统计 13 家全球半导体设备企业 2019 年度销售收入，美国设备企业在全球半导体设备行业占 49%，其中应用材料位居行业第一，Lam Research、KLA 居行业第四、第五位。
美国的应用材料公司 2018 年营收 140 亿美元排名第一，产品几乎包括除光刻机之外的全部半导体前端设备。
从营业收入的角度看，大陆半导体设备公司的市占率非常小，尚未在国际舞台上看到大陆公司的身影。
图表3：全球半导体设备市场份额
根据中国国际招标网，我国在光刻机、离子注入机、量测设备、SOC 测试机、PECVD 等设备领域的国产化程度低，而离子注入机、量测设备、高深宽比刻蚀设备、SOC 测试机等主要从美国进口，进口品牌依次是应用材料、KLA、Lam Research、Teradyne。
图表4：我国晶圆制造对美国设备品牌的依赖程度为 47%
中国大陆企业规模普遍很小，排名第一的北方华创 2019 年营业收入为 40.58 亿人民币，，距离应用材料公司 140 亿美元的营收尚还有非常大的距离。技术节点多数都还比较落后，大部分设备在28nm制程以上，在高端光刻机等核心设备空白。
03
半导体材料：日本全球垄断，美国垄断抛光液等材料
半导体材料的高端产品市场主要被欧美日韩台都少数国际大公司垄断。
日本在半导体各类材料中处于领导地位，包括大硅片（日本信越、Sumco）、掩膜版（日本 DNP、Toppan）、光刻胶（日本 JSR、东京应化、富士电子材料）、溅射材料（日矿金属、日本东曹、住友化学等），但美国材料企业包括 Cabot、Honeywell、Photronics、DOW等依次在 CMP研磨液、PVD溅射材料、掩膜版、光刻胶等领域处于龙头地位。
因半导体材料国产化处于起步阶段，美国及瓦森纳升级技术管控，仍将制约我国半导体行业的整体发展。
图表5：日本信越、Sumco 占据 1/2 的全球大硅片市场
图表6：全球光刻胶市场也主要被日本垄断
在半导体材料领域，由于高端产品的技术壁垒非常高，国内企业长期研发投入和积累不足，我国半导体材料多处于中低端领域。
硅片方面，我国的产品主要以 6英寸以下为主，12寸硅片尚未实现量产；光刻胶、电子气体国产化程度很低，基本 80% 以上都需要进口，CMP 相关材料进口量更达 90% 以上。
结语
美国管制升级短期对国内半导体产业链有较大压力，长期将推动半导体专用软件、设备、材料等基础技术在本土晶圆产线或设计公司的工艺验证和应用。
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