半导体分析手册系列之一：AI驱动下的晶圆代工新纪元：2025产业格局、技术突破与中国力量

DONGXING SECURITIES公司研究东兴证券股份有限公司证券研究报告AI驱动下的晶圆代工新纪元：2025产业格局、技术突破与中国力量——半导体分析手册系列之一分析师刘航执业证书编号：S1480522060001研究助理李科融执业证书编号：S1480124050020东兴电子团队2025年8月28日摘要语言学习平台Q1:晶圆代工是什么？晶圆代工是指专门从事半导体晶圆制造生产，接受其他集成电路（IC）设计公司的委托制造，而不从事设计。晶圆代工是半导体产业中的重要环节之一。晶圆代工行业产业链上游为半导体材料、设备及相关设计服务供应环节，产业链中游为晶圆代工加工服务环节，产业链下游为晶圆封装测试环节，以及消费电子、半导体、光伏电池、工业电子等晶圆终端应用领域。晶圆制造工艺大致可分为先进逻辑工艺与特色工艺；按制程可分为先进制程和成熟制程，14nm 以下的为先进制程，28nm 及以上的为成熟制程。随着制程节点的演进，所需设备的投资额大幅上升，特色工艺（一般在40nm及以上）每5万片晶圆产能所需设备投资额在二三十亿美元，而先进制程（28nm及以下）所需的投资额至少在40亿美元以上。Q2：晶圆代工的优势与挑战？晶圆代工目前来看具国产化趋势明显、市场需求持续增长等优势。 但与此同时晶圆代工面临：地缘政治不稳定、龙头先发优势显著、关键材料依赖、良率问题的挑战。Q3：产业市场现状？根据半导体销售额与费城半导体指数所反映，目前来看处于行业的景气周期。根据SEMI数据，芯片需求不断上升带动全球半导体晶圆厂产能持续增长，产能将由2024年的3150万片/ 月增长至2025年的3370万片/月（以8英寸晶圆当量计算），2024年及2025年增长率分别为6%和7%。全球半导体销售额在2025年至2030年间预计将以9%的年均复合增长率（CAGR）增长，到2030年总额将超过1万亿美元。全球晶圆代工行业呈现“一超多强”的竞争格局。台积电作为行业龙头，占据了6成的市场份额，排名第一。 从地域分布的角度来看，到2027年，中国大陆主导成熟制程，先进制程中国台湾仍占据主导地位。Q4：中国大陆主要有哪些企业参与？ 目前国内中芯国际、长虹半导体、晶合集成、芯联集成等企业参与。中芯国际是世界领先的集成电路晶圆代工企业之一，也是中国大陆集成电路制造业领导者。华虹半导体是全球领先的特色工艺晶圆代工企业，也是行业内特色工艺平台覆盖最全面的晶圆代工企业。晶合集成的代工产品被广泛应用于液晶面板、手机、消费电子等领域，2022年，晶合集成实现在液晶面板驱动芯片代工领域全球市占第一。芯联集成聚焦于功率器件、MEMS、BCD、MCU四类技术平台，AI领域成为新增长。Q5: 以台积电为例，晶圆代工技术发展趋势？ 目前全球产能持续扩张，市场份额向头部企业集中。3/2nm工艺主导高端市场，先进制程加速推进，成熟制程竞争激烈。封装与制程技术协同发展，2nm工艺将以GAAFET为架构。伴随AI的发展，HPC需求不断扩展，对于晶圆代工的需求也水涨船高。投资建议：当下AI产业兴起带来了高端消费电子及算力需求，晶圆代工行业受 AI、汽车电子等需求推动，先进制程及特色工艺未来几年有望保持增长态势，受益标的：中芯国际、华虹公司、芯联集成等。风险提示：下游需求放缓、技术导入不及预期、客户导入不及预期、地缘政治风险。Q1晶圆代工是什么？1. 晶圆代工是半导体产业的核心环节晶圆代工是指专门从事半导体晶圆制造生产，接受其他集成电路（IC）设计公司的委托制造，而不从事设计。晶圆代工是半导体产业中的重要环节之一,具有技术密集、资本密集以及承上启下的特点。集成电路制造企业的经营模式主要包括IDM模式和晶圆代工模式两种。其中，晶圆代工是指接受其他无晶圆厂设计企业（Fabless）的委托，专门从事晶圆成品的加工而制造集成电路，并不自行从事产品设计与后端销售的一种半导体产业商业模式，是源于集成电路产业链的专业化分工，形成了无晶圆厂设计企业、晶圆代工企业、封装测试企业。在晶圆代工中，代工厂负责整个晶圆制造流程，包括采购原材料、生长晶圆、切割、清洗、薄膜沉积等环节，以及后续的封装和测试等步骤，能够让芯片设计公司或品牌商能够专注于产品设计、市场营销和研发等关键领域，而将制造过程交给专业的代工厂来完成。这样可以节省大量的资金和资源，减少生产成本和风险，并在市场竞争中更加灵活和敏捷。因此，经过多年发展，晶圆代工已成为全球半导体产业中不可或缺的核心环节。资料来源： CSDN，东兴证券研究所图1：晶圆代工厂负责晶圆制造图2：晶圆代工厂工艺制作分类及厂商类型分类资料来源： 智研咨询，东兴证券研究所1. 晶圆代工是半导体产业的核心环节晶圆代工是半导体产业的核心环节。晶圆代工行业产业链上游为半导体材料、设备及相关设计服务供应环节，主要包括硅片、光刻胶、掩模版、电子特气、溅射靶材等半导体材料，光刻机、刻蚀机、离子注入机、涂胶显影设备、薄膜沉积设备等半导体设备，以及IC设计服务。产业链中游晶圆代工加工服务环节，工艺流程包括晶圆清洗、光刻、刻蚀、离子注入、退火、扩散、化学气相沉积、化学机械研磨等步骤。市面上的晶圆代工代表厂商有台积电、格罗方德、中芯国际、华虹集团、世界先进、力积电、晶合集成等。产业链下游晶圆封装测试环节，以及消费电子、半导体、光伏电池、工业电子等晶圆终端应用领域。图3：晶圆代工产业链资料来源：智研咨询 ，东兴证券研究所1. 晶圆代工发展历程1970s-1980s：一体化设计制造（IDM）时代。早期半导体行业（如英特尔、德州仪器、摩托罗拉、IBM等）实行的是IDM（Integrated Device Manufacturer）模式，即芯片设计、制造、封测一条龙自营。当时制造设备昂贵、技术门槛极高，小公司基本没有进入制造环节的能力。芯片产业呈现大公司主导的局面。1980年代中期：晶圆代工模式诞生。1987年，台积电（TSMC）由张忠谋在台湾创立，开创了纯制造、无设计的晶圆代工商业模式。晶圆代工模式首次出现，打破了IDM一统天下的局面。1990s：晶圆代工起飞台积电快速扩产、提升制程能力，成为全球领先的代工厂。联电（UMC）也在台湾转型为专业晶圆代工企业。美国出现了Chartered Semiconductor（后并入格罗方德）。Fabless公司大爆发：越来越多设计公司涌现，推动了移动通信、消费电子的爆发式增长。“Fabless + Foundry”模式成为一种新的主流模式。2020s至今：先进制程、地缘政治、全球布局进入3nm时代，台积电、三星、英特尔（重返代工市场，成立IFS）展开正面交锋。地缘政治紧张（中美科技战），促使晶圆代工产能开始全球多地布局（台积电赴美国、日本设厂，三星在德州投资，中芯国际在大陆加速扩张）。新兴领域（汽车电子、AI芯片、物联网）对晶圆代工提出更多细分需求。成熟制程（如28nm、40nm）也成为关键竞争领域，尤其在车规、工业领域。资料来源： CSDN，东兴证券研究所图4：晶圆代工发展历程1. 晶圆代工按照制造工艺分类为先进制程和成熟制程随着下游应用场景新需求的不断涌现，半导体产品种类不断增多。为满足市场对于产品功能、性能等特性的差异化需求，IDM厂商与晶圆代工厂