半導(dǎo)體行業(yè)將再火十年 兩大趨勢(shì)成發(fā)展新動(dòng)能

當(dāng)前，我們使用的許多前沿?cái)?shù)字化設(shè)備背后的技術(shù)都要依靠半導(dǎo)體才能實(shí)現(xiàn)。 由于無人駕駛、人工智能、5G和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)技術(shù)研發(fā)的持續(xù)投入和市場(chǎng)主要參與者間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，未來十年全球半導(dǎo)體行業(yè)有望持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。半導(dǎo)體行業(yè)的兼并收購(gòu)活動(dòng)已經(jīng)達(dá)到峰值，專業(yè)縱向整合逐漸成為行業(yè)重點(diǎn)。日本、韓國(guó)正力圖通過收購(gòu)重振本國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)，而與此同時(shí)，持續(xù)的貿(mào)易戰(zhàn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛將使中國(guó)在全球范圍內(nèi)的大舉投資受阻。隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品需求飽和，半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)將趨于平緩。然而，許多新興領(lǐng)域?qū)榘雽?dǎo)體行業(yè)帶來充分的機(jī)遇，特別是汽車和人工智能的半導(dǎo)體應(yīng)用。

半導(dǎo)體行業(yè)格局不斷演化

過去幾年， 全球半導(dǎo)體行業(yè)增長(zhǎng)主要依賴智能手機(jī)等電子設(shè)備的需求， 以及物聯(lián)網(wǎng)、 云計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用的擴(kuò)增。 預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體行業(yè)總收入將從2018年的4,810億美元增長(zhǎng)到2019年的5,150億美元， 且增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)有望持續(xù)至下一個(gè)十年。

▲全球半導(dǎo)體行業(yè)銷售收入（2016年-2022年， 單位： 十億美元）

汽車電子和工業(yè)電子將成為半導(dǎo)體行業(yè)增長(zhǎng)最迅速的兩大領(lǐng)域， 來自消費(fèi)電子、 數(shù)據(jù)處理和通訊電子的收入將穩(wěn)定增長(zhǎng)。

▲各類別電子設(shè)備半導(dǎo)體收入增長(zhǎng)率（2017年-2022年）

亞太仍將是全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)。中國(guó)產(chǎn)品占比的增加正在刺激整個(gè)亞太市場(chǎng)的增長(zhǎng)， 并將提供主要推動(dòng)力。 此外， 并購(gòu)活動(dòng)的增加將有利于半導(dǎo)體行業(yè)的未來發(fā)展。

▲半導(dǎo)體行業(yè)銷售額區(qū)域分析（2018年）

增長(zhǎng)方面，2018年美國(guó)市場(chǎng)增速最快，這主要得益于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的興起和對(duì)微控制單元的高需求，特別是在存儲(chǔ)設(shè)備市場(chǎng)。隨著存儲(chǔ)器價(jià)格上漲并貢獻(xiàn)巨大收益，存儲(chǔ)器市場(chǎng)發(fā)展迅速，亞太地區(qū)因此獲益。中國(guó)大陸集成電路產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)了24.8%，有力推動(dòng)了亞太區(qū)域市場(chǎng)的發(fā)展。

然而，盡管近年來中國(guó)半導(dǎo)體廠商的競(jìng)爭(zhēng)力得到顯著提升，但關(guān)鍵零部件仍需大量從西方國(guó)家進(jìn)口，自給率不足20%。中國(guó)政府十分關(guān)注這一問題，制定了多項(xiàng)有利政策支持半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。

▲中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)主要參與者

總體而言，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)有四類企業(yè)：“國(guó)家隊(duì)”、“地方隊(duì)”、私募/創(chuàng)投基金和跨國(guó)企業(yè)，競(jìng)相推動(dòng)中國(guó)成為全球半導(dǎo)體行業(yè)的動(dòng)力引擎。

汽車半導(dǎo)體的突破口

汽車行業(yè)歷經(jīng)了長(zhǎng)期的發(fā)展，才實(shí)現(xiàn)了以安全與舒適性為核心的汽車電子前裝化。早在2004年，僅有四分之一的出廠車輛內(nèi)置安全氣囊，而配有前裝電動(dòng)座椅的車輛不足50%。然而，在政府監(jiān)管和消費(fèi)者需求的驅(qū)動(dòng)下，安全相關(guān)的電子系統(tǒng)迅速普及。如今，汽車行業(yè)的創(chuàng)新大多出現(xiàn)在電子系統(tǒng)而非機(jī)械層面。2007年到2017年期間，汽車電子成本占比從約20%上升至40%左右。

▲汽車前裝電子

▲汽車行業(yè)歷經(jīng)了長(zhǎng)期的發(fā)展，才實(shí)現(xiàn)了以安全與舒適性為核心的汽車電子前裝化

▲ 電子系統(tǒng)在汽車總成本中的占比（%）

半導(dǎo)體成本（即電子系統(tǒng)零部件的成本）已經(jīng)從2013年的每車312美元增加到了如今約400美元。汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商正獲益于微控制單元、傳感器、存儲(chǔ)器等各類半導(dǎo)體設(shè)備需求的大幅上漲。到2022年，半導(dǎo)體成本預(yù)計(jì)將達(dá)到每車近600美元。

▲汽車電子和半導(dǎo)體每車成本占比

半導(dǎo)體供應(yīng)商在汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中扮演著至關(guān)重要的角色。在傳統(tǒng)汽車行業(yè)生態(tài)體系中，半導(dǎo)體供應(yīng)商將產(chǎn)品銷售給一級(jí)電子系統(tǒng)供應(yīng)商， 后者將技術(shù)整合成模塊交給整車廠裝配。 近幾年來， 汽車行業(yè)經(jīng)歷了翻天覆地的變革，未來幾年的生態(tài)體系將被徹底改造。人工智能、電動(dòng)汽車、無人駕駛、能源儲(chǔ)存和網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)的發(fā)展；公眾對(duì)安全和共享出行等話題的社會(huì)意識(shí)；污染等環(huán)境問題引發(fā)的擔(dān)憂；基礎(chǔ)設(shè)施支出等經(jīng)濟(jì)層面的考量以及亞洲市場(chǎng)的增長(zhǎng)等諸多因素都將重塑汽車行業(yè)。

▲半導(dǎo)體在汽車生態(tài)體系中的角色

自動(dòng)化、電氣化、 數(shù)字互聯(lián)與安全性：未來十年， 這四大趨勢(shì)將推動(dòng)汽車電子和子系統(tǒng)中的半導(dǎo)體元器件不斷增加。

▲汽車半導(dǎo)體的主要趨勢(shì)

盡管手機(jī)在當(dāng)前以及未來都是半導(dǎo)體企業(yè)的最大市場(chǎng)，但多年以來這一領(lǐng)域的增長(zhǎng)已經(jīng)十分飽和。 而汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)卻是個(gè)例外。 隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)和車載信息娛樂等電子部件越來越多地應(yīng)用于汽車，這一領(lǐng)域需求強(qiáng)勁， 成為半導(dǎo)體企業(yè)的重要增長(zhǎng)市場(chǎng)。

▲全球各地區(qū)汽車半導(dǎo)體收入及產(chǎn)量

▲汽車半導(dǎo)體應(yīng)用和設(shè)備增長(zhǎng)預(yù)測(cè)

人工智能芯片競(jìng)賽開啟

人工智能框架大致可分為三個(gè)層面?；A(chǔ)設(shè)施層面包括核心的人工智能芯片和大數(shù)據(jù)，這是技術(shù)層面的傳感和認(rèn)知計(jì)算能力的基礎(chǔ)。應(yīng)用層面處于最頂層，提供無人駕駛、智能機(jī)器人、智慧安防和虛擬助手等服務(wù)。人工智能芯片是人工智能技術(shù)鏈條的核心，對(duì)人工智能算法處理尤其是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

“深度”指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的層級(jí)和節(jié)點(diǎn)數(shù)量。近年來，層級(jí)之間的復(fù)雜程度以及節(jié)點(diǎn)數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這對(duì)計(jì)算力提出了極大的挑戰(zhàn)。 傳統(tǒng)的中央處理器雖然在處理一般工作負(fù)荷——尤其是基于一定規(guī)則的工作——方面的性能較為突出，但現(xiàn)在已經(jīng)難以滿足人工智能算法的并行計(jì)算要求。

▲人工智能芯片在人工智能不同層面的角色

解決并行計(jì)算問題主要有兩種方法：第一，在現(xiàn)有的計(jì)算架構(gòu)上添加專用加速器；第二，完全重新開發(fā)，創(chuàng)造模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全新架構(gòu)。 第二種方法仍處于初期開發(fā)階段，不適合商業(yè)應(yīng)用。因此，目前主要采用的方法是添加人工智能加速器。多種類型的人工智能芯片均可以實(shí)現(xiàn)加速，主流加速器包括圖形處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，以及專用集成電路，這包括張量處理器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器、矢量處理器和大腦處理器等變體。每種人工智能芯片都有其自身的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

深度學(xué)習(xí)有兩種完全不同的人工智能部署方式: 訓(xùn)練和推理。人工智能基于大數(shù)據(jù)“訓(xùn)練”神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)集獲取新訓(xùn)練好的模型。 這些新訓(xùn)練好的模型隨后便被賦予新的能力， 根據(jù)新的數(shù)據(jù)集進(jìn)行“推理” 得出結(jié)論。

因?yàn)樾枰獙嫶蟮臄?shù)據(jù)集應(yīng)用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，因此訓(xùn)練階段需要大量的計(jì)算能力。這就要求具有先進(jìn)并行計(jì)算能力的高端服務(wù)器能夠處理大量高度并行的各類數(shù)據(jù)集。因此，這一階段的工作通常利用云端硬件設(shè)備完成。而推理階段既可以在云端完成也可以借助邊緣設(shè)備（產(chǎn)品）進(jìn)行。與訓(xùn)練芯片相比，推理芯片需要更全面地考慮功耗、延時(shí)和成本等因素。

▲深度學(xué)習(xí)兩大階段

人工智能芯片創(chuàng)新剛剛起步，供應(yīng)商在芯片加速方面采取的辦法各不相同。 例如，谷歌選擇了專用集成電路的路線， 而微軟則已證明采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列亦可獲相當(dāng)抑或更好的結(jié)果。 同時(shí)，賽靈思、百度和亞馬遜均在努力減少應(yīng)用專用集成電路的傳統(tǒng)障礙。

到2022年，人工智能芯片市場(chǎng)在整個(gè)人工智能市場(chǎng)中的占比預(yù)計(jì)超過12%，復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)到54%。美洲地區(qū)將引領(lǐng)全球人工智能市場(chǎng)， 歐洲、中東及非洲地區(qū)和亞太地區(qū)緊隨其后。2022年，美洲地區(qū)將占據(jù)主導(dǎo)市場(chǎng)地位。

▲全球人工智能與人工智能芯片市場(chǎng)（2022年）

根據(jù)部署方式，人工智能芯片市場(chǎng)可分為基于云技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)邊緣兩個(gè)細(xì)分市場(chǎng)。

▲人工智能芯片市場(chǎng)部署

云端是人工智能芯片最大的細(xì)分市場(chǎng)，原因在于數(shù)據(jù)中心為提升效率， 降低運(yùn)營(yíng)成本并改善基礎(chǔ)設(shè)施管理，對(duì)人工智能芯片的采用持續(xù)增長(zhǎng)。 特別需要指出的是，人工智能訓(xùn)練市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到約170億美元，其中云端推理芯片市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到70億美元。從產(chǎn)品類別來看，圖形處理器已經(jīng)成為人工智能芯片的主流趨勢(shì)，擁有超過30%的市場(chǎng)份額，高于其他所有產(chǎn)品類別。

人工智能芯片不僅可以部署在云端，還可以應(yīng)用于多種網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備， 如智能手機(jī)、 無人駕駛汽車以及監(jiān)控?cái)z像頭。 應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的人工智能芯片多為推理芯片，且專業(yè)程度越來越高。到2022年，人工智能推理芯片市場(chǎng)的規(guī)模預(yù)計(jì)將增至20億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)到40%。

產(chǎn)品成本的不斷上漲將使人工智能芯片供應(yīng)商獲益。例如，蘋果公司的A11芯片成本上升到了27.50美元。人工智能芯片的成本增長(zhǎng)將使智能手機(jī)價(jià)格上漲，讓智能手機(jī)制造商獲得更多收入。人工智能芯片的應(yīng)用亦已從高端機(jī)型擴(kuò)展到中端機(jī)型，這亦有可能為智能手機(jī)供應(yīng)商帶來更多收入。

無人駕駛不僅僅是一個(gè)復(fù)雜的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景，而且還具有重要意義。無人駕駛預(yù)計(jì)將有力推動(dòng)人工智能推理芯片應(yīng)用，使人工智能推理芯片市場(chǎng)的規(guī)模增至50億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)到40%。

傳感、 建模與決策是無人駕駛的三大必備流程， 每一個(gè)流程都涉及推理芯片應(yīng)用。無論是環(huán)境傳感或障礙物躲避，無人駕駛對(duì)人工智能芯片的計(jì)算力都提出了很高的要求。

在人工智能技術(shù)的支持下，監(jiān)控系統(tǒng)的智能程度不斷升級(jí)。過去十年內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)行業(yè)經(jīng)歷了三個(gè)重要的轉(zhuǎn)型階段。 第一，“高分辨率” 階段， 即系統(tǒng)能夠錄制超清視頻。第二，“聯(lián)網(wǎng)” 階段，即系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)。

并購(gòu)活動(dòng)回歸理性

半導(dǎo)體并購(gòu)活動(dòng)已經(jīng)經(jīng)過巔峰期，汽車、人工智能以及網(wǎng)絡(luò)/數(shù)據(jù)中心等正在成為最受歡迎的新興垂直領(lǐng)域。日本和韓國(guó)一直致力于振興國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)，他們積極參與美國(guó)和歐洲中型企業(yè)收購(gòu)，并與中國(guó)展開合作。同時(shí)，圍繞知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)防安全問題的爭(zhēng)議還將抑制中國(guó)企業(yè)走向全球化的進(jìn)程。中國(guó)收緊對(duì)美國(guó)高科技公司的境外投資成為新常態(tài)，全球并購(gòu)市場(chǎng)規(guī)模整體縮水。盡管如此，半導(dǎo)體大型企業(yè)集團(tuán)仍在各垂直領(lǐng)域?qū)ふ覔碛懈呤袌?chǎng)份額和利潤(rùn)的潛在目標(biāo)。

2016年，全球半導(dǎo)體并購(gòu)交易額曾達(dá)到1,200億美元的峰值。2017年， 半導(dǎo)體行業(yè)并購(gòu)交易額大幅下跌。除了以往交易導(dǎo)致并購(gòu)目標(biāo)減少以外，歐洲和美國(guó)收緊監(jiān)管審查也是一大重要原因。由于單筆交易額增加，2018年全球并購(gòu)交易額再次增長(zhǎng)。例如，美國(guó)博通公司以179.9億美元收購(gòu)了CA Technology。

▲全球半導(dǎo)體并購(gòu)交易（2014年-2018年）

▲ 全球前十大半導(dǎo)體并購(gòu)交易（2018年）

2014年至2015年，東亞地區(qū)（中國(guó)、日本、韓國(guó)以及中國(guó)***）的并購(gòu)交易量迅速增長(zhǎng)，交易額突破220億美元。但經(jīng)過幾年的快速擴(kuò)張后，2017年和2018年的并購(gòu)活動(dòng)有所停滯。2017年，東亞地區(qū)的半導(dǎo)體并購(gòu)交易量下降1%，交易額僅增長(zhǎng)2%。

▲中國(guó)大陸、日本、韓國(guó)以及中國(guó)***并購(gòu)交易額（2014年-2018年）

▲中國(guó)大陸、日本、韓國(guó)以及中國(guó)***的前十大并購(gòu)交易（2018年）

▲國(guó)內(nèi)并購(gòu)交易量增長(zhǎng)——東亞地區(qū)（2014年-2018年）

過去五年里，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展的最主要原因是有利的政府政策。中國(guó)目前是全球最大的半導(dǎo)體芯片進(jìn)口國(guó)，政府的總體戰(zhàn)略是減少對(duì)外國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴，發(fā)展國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體行業(yè)基礎(chǔ)。這一政策促使中國(guó)企業(yè)紛紛進(jìn)軍半導(dǎo)體行業(yè)，并通過收購(gòu)獲取先進(jìn)技術(shù)。

毫無疑問，中國(guó)大陸是東亞地區(qū)境內(nèi)并購(gòu)活動(dòng)最活躍的地區(qū)。從2014年至2018年期間，并購(gòu)交易量的復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)24%。例如，2018年阿里巴巴收購(gòu)了杭州中天微系統(tǒng)有限公司。在此之前，阿里巴巴已經(jīng)投資了五家芯片公司：寒武紀(jì)、Barefoot Networks、深鑒科技、耐能和翱捷科技。相較于中國(guó)大陸，日本、韓國(guó)和中國(guó)***的并購(gòu)活動(dòng)相對(duì)平緩。并購(gòu)交易的主要目的是提高市場(chǎng)地位，增加市場(chǎng)份額，以及尋找新興應(yīng)用。

總體而言，自2016年以來，東亞地區(qū)的跨境并購(gòu)交易量出現(xiàn)下滑，尤其在美國(guó)加強(qiáng)了對(duì)尋求前沿技術(shù)的中國(guó)企業(yè)的調(diào)查之后。2017年，白宮發(fā)布了有一份題為《確保美國(guó)在半導(dǎo)體行業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先地位》的報(bào)告，指出中國(guó)的半導(dǎo)體政策對(duì)美國(guó)產(chǎn)生的潛在威脅，并建議美國(guó)政府采取措施防止或者嚴(yán)格限制中國(guó)企業(yè)的收購(gòu)，同時(shí)收緊對(duì)重要半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)流動(dòng)的法規(guī)限制。但是，盡管政府的并購(gòu)審查日益加強(qiáng)，北美和歐洲仍是東亞地區(qū)半導(dǎo)體企業(yè)的主要并購(gòu)目的地。

智東西認(rèn)為，半導(dǎo)體行業(yè)雖然在傳統(tǒng)電子設(shè)備市場(chǎng)已經(jīng)趨于飽和，但在汽車電子、人工智能等新興行業(yè)將迎來爆炸式增長(zhǎng)。到2022年，汽車半導(dǎo)體元器件的成本將達(dá)到每車600美元。微控制單元、傳感器和存儲(chǔ)器等汽車半導(dǎo)體設(shè)備需求激增，而云技術(shù)領(lǐng)域也將成為人工智能芯片的最大市場(chǎng)。中國(guó)已經(jīng)成為全球主要半導(dǎo)體廠商的重要收入來源，其中許多企業(yè)有超過一半的營(yíng)收來自中國(guó)，意圖進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)的跨國(guó)企業(yè)應(yīng)當(dāng)綜合考慮包括政策、技術(shù)、市場(chǎng)營(yíng)銷、物流和全球策略等在內(nèi)的多方因素。