預計2020年的數(shù)據(jù)流量將比2010年增長1000倍，5G、AI等的發(fā)展對芯片的需求將帶來半導體市場的持續(xù)繁榮[圖]

    半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。半導體在消費電子、通信系統(tǒng)、醫(yī)療儀器等領域有廣泛應用。如二極管就是采用半導體制作的器件。無論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產(chǎn)品，如計算機、移動電話或是數(shù)字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導體材料中，在商業(yè)應用上最具有影響力的一種。

    一、半導體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

    1.半導體需求端開啟5G大周期

    半導體產(chǎn)業(yè)的下游應用領域包括PC，通信，消費電子，汽車，工業(yè)等行業(yè)，其中，智能手機、PC、汽車電子、IOT（物聯(lián)網(wǎng)）是集成電路終端應用規(guī)模占比前四的產(chǎn)品，預計5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等的發(fā)展對芯片的需求將帶來半導體市場的持續(xù)繁榮。

    半導體產(chǎn)業(yè)鏈

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國半導體芯片行業(yè)市場專項調(diào)研及投資前景分析報告》

    據(jù)預測，2020年的數(shù)據(jù)流量將比2010年增長1000倍，5G系統(tǒng)的研發(fā)將面向2020年移動通信的需求，包含體系架構、無線組網(wǎng)、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發(fā)與利用等關鍵技術。5G產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的技術發(fā)展、積累，如今已經(jīng)開始逐漸進入落地期，多地政府積極推出5G基站建設規(guī)劃，商用時代近在咫尺，這將為上游半導體產(chǎn)業(yè)帶來新的增長點。

    AI即為人工智能，是計算機科學的一個分支，研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)，試圖生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。目前全球的AI市場規(guī)模約2700億美元，國內(nèi)市場達到約330億元，預計全球市場規(guī)模在2019和2020年將分別以59%和60%的增速保持高速增長。

    目前AI芯片的應用領域主要為云計算、自動駕駛、安防、智能家居、機器人等，這些領域為AI芯片提供了非常大的市場，2017年全球的AI芯片市場規(guī)模達到44.7億美元，其中中國市場規(guī)模達到33.3億元，占比約10%，預計2018年市場將繼續(xù)增長，到2020年全球市場有望突破百億美元，為半導體行業(yè)帶來了強勁的需求。

    中國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模（單位：億元）及其增速

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    2.硅片國產(chǎn)化帶動國內(nèi)半導體制造設備需求

    近年來全球半導體市場空間逐漸擴大，2018年銷售總額達4687.78億美元，其中亞太市場占據(jù)了大部分份額，并且呈穩(wěn)健的增長趨勢。根據(jù)統(tǒng)計，2019年2月全球半導體銷售額為329億美元，同比減少10.6%，預計2019年半導體增速僅2.6%。國內(nèi)集成電路市場2018年全年銷售額突破6000億元，占全球市場規(guī)模的20%左右。全球半導體市場增速在2017年達到20%后再次跌回10%左右，而我國的銷售額近年來基本保持以20%以上的增速穩(wěn)步增長，若能以現(xiàn)今的擴張速度持續(xù)發(fā)展下去，國內(nèi)市場在全球半導體行業(yè)的分量將越來越重。

    全球半導體銷售額（單位：億美元）

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    中國集成電路銷售額（單位：億元）

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    我國的集成電路進口額仍然呈上升趨勢，2018年進口額達3120.58億美元，占2018年中國集成電路市場份額的一半左右，國內(nèi)市場還存在著巨大的進口替代空間，隨著國內(nèi)廠商不斷的技術進步和國家政策的大力扶持，產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展成熟，巨額進口空間將逐漸被國內(nèi)企業(yè)占領消化。

    中國集成電路進口金額（單位：億美元）及其增速（%）

數(shù)據(jù)來源：公共資料整理

    我國的硅片制備設備已經(jīng)經(jīng)過了30多年的發(fā)展，但由于國內(nèi)的需求相對較小，加之國外大量價格更低的二手設備的輸入，硅片制備設備發(fā)展受到很大的限制，國內(nèi)設備種類不齊全，缺乏技術進步的條件和動力，產(chǎn)業(yè)化推進緩慢。近年來，受國家政策鼓勵和市場需求擴大的雙重驅動，眾多企業(yè)紛紛開始在國內(nèi)布局半導體大硅片項目。大尺寸硅片是現(xiàn)在以及未來一段時間內(nèi)半導體硅片需要突破的發(fā)展方向，國內(nèi)大硅片項目的推行將促進國內(nèi)技術的進步，推進產(chǎn)業(yè)轉移向中期發(fā)展，加速進口替代。

    二、半導體運用所存在的問題

    1.半導體制冷技術的難點

    半導體制冷的過程中會涉及到很多的參數(shù)，而且條件是復雜多變的。任何一個參數(shù)對冷卻效果都會產(chǎn)生影響。半導體制冷技術是基于粒子效應的制冷技術，具有可逆性。所以，在制冷技術的應用過程中，冷熱端就會產(chǎn)生很大的溫差，對制冷效果必然會產(chǎn)生。

    2.半導體制冷技術所存在的問題

    其一，半導體材料的優(yōu)質系數(shù)不能夠根據(jù)需要得到進一步的提升，這就必然會對半導體制冷技術的應用造成影響。其二，對冷端散熱系統(tǒng)和熱端散熱系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，但是在技術上沒有升級，依然處于理論階段，沒有在應用中更好地發(fā)揮作用，這就導致半導體制冷技術不能夠根據(jù)應用需要予以提升。

    其三，半導體制冷技術對于其他領域以及相關領域的應用存在局限性，所以，半導體制冷技術使用很少，對于半導體制冷技術的研究沒有從應用的角度出發(fā)，就難以在技術上擴展。其四，市場經(jīng)濟環(huán)境中，科學技術的發(fā)展，半導體制冷技術要獲得發(fā)展，需要考慮多方面的問題。