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国家战略风口:集成电路国产替代与AI算力破局
发布日期: 2025-12-25 15:49:09

国家战略风口:集成电路国产替代与AI算力破局

国家相关支持政策明确了集成电路行业在国民经济中的战略地位。相关政策和法规的发布和落实,从定位、导向、税收等多个方面对集成电路行业给予了大力支持,也将持续为企业主营业务的发展提供积极的政策环境,助力企业发挥自身优势,不断提高产品的核心竞争力。

1、集成电路行业近年在科技创新方面的发展情况

(1)国际供应链安全风险上升,全球半导体产业面临深刻的格局调整,芯片国产替代需求上升

近年来,全球半导体产业面临重大格局调整。国际地缘政治不确定性加剧,部分国家实施半导体关税和出口管制,导致供应链安全风险上升。在此背景下,中国深化产业政策,鼓励本土企业技术创新。

中国半导体产业展现出强劲韧性。本土企业在技术突破和生态构建方面双双发力,尤其在电源管理芯片等关键领域,不断提升产品性能与可靠性,逐步缩小与国际领先企业的差距。同时,产业链上下游协同合作,积极构建自主可控的产业生态。

为保障供应链安全和促进产业升级,下游客户对国产芯片的需求持续上升,为具备核心技术和稳定产品质量的本土芯片设计企业创造了广阔市场。这一趋势不仅存在于消费电子等传统优势领域,也在工业控制和汽车电子等对可靠性要求高的市场中稳步提高国产芯片渗透率。(2)随着数据中心、人工智能、云计算等应用高涨,核心处理器的算力需求持续提升,这些主芯片的供电系统存在着严苛挑战和巨大机遇

近年来,全球数字化和智能化进程加速,数据中心、人工智能、云计算和边缘计算等应用蓬勃发展,导致CPU、GPU、ASIC等处理器性能不断提升,同时算力密度和功耗水平也达到新高度。这一趋势对核心处理器的供电系统提出了严峻挑战,但同时也带来了巨大的市场机遇和技术创新。

为应对算力芯片功耗激增带来的供电挑战,电源管理芯片行业在技术和产品架构上经历了显著创新与迭代

电源管理芯片行业在技术和产品架构上经历了显著创新与迭代

资料来源:普华有策

(3)汽车电动化和智能化趋势推动模拟芯片需求持续提升,高技术门槛及国产替代驱动国内优秀模拟芯片企业新一轮成长

汽车电动化与智能化的深度融合重塑了整车架构,对作为汽车“神经”和“血脉”的芯片(尤其是模拟芯片、功率半导体和专用控制芯片)提出了巨大的需求。近年来,汽车电子行业在科技创新上表现出“需求扩张”与“供应链重构”的并行特点,为具备核心技术的国内芯片企业带来了历史性的发展机遇。在这一趋势下,汽车芯片行业在技术演进和市场格局上发生了显著变化。

汽车芯片行业在技术演进和市场格局上发生了显著变化

资料来源:普华有策

(4)工业智能化、网联化进程不断加速,工业应用的传感及控制芯片需求快速提升

全球制造业正在呈现向智能化、网联化快速推进的特点,作为实现工业设备感知、交互与精准执行的核心元器件,高精度、高可靠性的传感及控制芯片的需求正迎来爆发式增长。这一趋势正推动行业技术快速迭代,并为具备全链条技术能力的芯片企业打开了新的成长空间。

过去几年,工业传感与控制芯片领域在性能、集成度和智能化水平上取得了显著进步:

工业传感与控制芯片领域在性能、集成度和智能化水平上取得进步

资料来源:普华有策

(5)中国集成电路行业政策(Policy)环境分析

近年来,国家陆续出台《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》等一系列专项政策,从财税、投融资、研发、人才、知识产权等方面构建了全方位支持体系。

“十五五”规划建议中进一步明确,要“打好关键核心技术攻坚战”,实施产业基础再造工程,在高端芯片等领域突破一批“卡脖子”技术。同时,规划强调“推动数字经济与实体经济深度融合”,这将持续催生对工业芯片、汽车芯片、AI芯片等的强劲需求。

2025年中央经济工作会议再次突出“先立后破”的发展思路,在产业升级中强调“稳中求进”。对于集成电路行业,这意味着在鼓励技术创新的同时,也将注重产能的合理布局与供应链的稳健安全,避免低水平重复建设和无序竞争,引导资本投向具有长期战略价值的关键环节。

2、与上下游行业的的关联性及发展装框

(1)上游行业的关联性及上游行业发展状况

典型的Fabless模式集成电路设计企业,在完成芯片版图设计后将晶圆制造与封装测试环节委托给专业代工厂完成,最终获取芯片成品用于销售。上游厂商的工艺水平、产能供应和生产成本等因素,直接影响集成电路设计企业的运营与发展。

近年来,我国集成电路制造业投资持续稳步增长,为芯片生产及整个产业链的升级与发展提供了有力支撑。

(2)与下游行业的关联性及下游行业发展状况

集成电路产品应用领域广泛,下游涵盖多元化的行业与市场,不同客户对芯片性能与特性存在差异化需求,对设计企业的选择也各有侧重。下游企业通常会结合市场声誉、产品质量、价格竞争力、专业领域及服务响应等多方面因素,择优纳入合格的设计企业作为供应链合作伙伴。在合作过程中,设计企业往往深入参与下游客户的研发环节,形成较强的协同黏性,推动双方建立长期稳定的合作关系。

另一方面,随着电子产品渗透率不断提升,来自传统产业与新兴产业的信息化、智能化需求持续涌现,集成电路产品的应用场景不断拓展,下游市场空间迅速扩大。下游市场需求的变化方向直接反映集成电路行业的发展趋势,进而推动设计企业在技术研发、工艺创新与产业升级等方面持续进步。

3、集成电路细分领域行业未来发展趋势

(1)展望未来,在算力需求持续高涨和国家对集成电路、数字经济产业大力支持的双轮驱动下,电源管理芯片行业,特别是面向智能算力领域的细分市场,将呈现以下发展趋势:

1)对“更大电流、更高效率、更快响应”的极致追求

随着处理器制程进步和架构升级,其功耗峰值和动态范围将继续扩大。未来电源方案必须能够提供更强大的电流输出能力,同时在整机效率、瞬态响应和热管理上实现进一步突破,以降低系统运营成本和碳排放。

2)技术壁垒持续抬高,行业格局面临重塑

设计适用于先进制程处理器的大电流、多相电源管理系统涉及复杂的模拟及混合信号技术、先进的封装技术和系统级应用Know-how,技术壁垒极高。这为具备深厚技术积累和快速研发响应能力的企业提供了切入高端市场、打破国外厂商垄断、重塑行业竞争格局的战略机遇。

3)应用维度多元化,“云、网、边、端”全覆盖

未来的算力网络将是“云端协同、云边端一体”的架构。电源管理芯片的需求将从数据中心服务器,扩展至通信设备、工业电脑、安防监控、汽车智能座舱、光伏储能逆变器等众多领域。能够围绕“云、网、边、端”构建多维产品体系,覆盖各类大电流应用场景的企业,将能最大限度地捕捉市场机遇。

4)算力芯片与AI协同创新趋势

在“东数西算”国家工程和AI发展战略的推动下,面向数据中心、智能计算的高性能CPU/GPU/DPU及配套电源管理芯片将成为国家战略必争之地。政策将鼓励“云边端芯”协同创新,推动国产算力生态建设。

(2)在“软件定义汽车”理念的深入和汽车电子成本占比持续提升的背景下,车载芯片行业将呈现以下发展趋势:

1)“全链条”与“系统级”解决方案成为核心竞争力

单一的芯片产品已难以满足整车厂对系统优化、供应链稳定和开发效率的需求。能够围绕特定应用场景(如智驾域、座舱域),提供从供电、充电管理到信号传输、环境感知,再到数据处理与执行控制的完整芯片生态系统或系统级解决方案,将成为领先芯片供应商的核心竞争优势。

2)技术壁垒与价值链地位同步提升

车规级芯片对功能安全(如ISO26262)、可靠性(如AEC-Q100)和长期供货能力有着极其严苛的要求,构成了极高的技术、认证和客户认证壁垒。成功进入该领域的企业不仅能够享受汽车电动智能化带来的广阔市场空间,更能凭借其高技术含量提升自身在产业链中的价值和话语权。

3)国产替代进程进入黄金窗口期

全球汽车芯片供应链的波动变化及国家层面将汽车芯片列为战略发展重点方向,为国内企业创造了绝佳的客户导入机遇。整车厂对供应链安全和技术自主可控的诉求空前强烈,愿意开放机会与国内优秀芯片企业合作。具备车规工艺平台、完整产品矩阵和强大研发实力的国内厂商,将迎来一轮高速成长,加速实现从个别品类突破到全生态链布局的跨越。

4)汽车芯片国产化驶入快车道

结合《新能源汽车产业发展规划》和“软件定义汽车”趋势,政策将进一步推动车规级芯片的标准制定、测试认证体系完善和上车应用。在“十四五”和“十五五”期间,国产汽车芯片企业将获得从研发补贴到优先采购的全链路支持。

(3)展望未来,在智能制造、工业互联网等政策的强力推动下,工业传感及控制芯片行业将呈现以下发展趋势:

1)“感知—决策—执行”闭环的精度与效率持续提升

工业智能化的核心在于自主决策和精准控制,这依赖于高性能的闭环系统,包括传感、控制和执行单元。未来,将持续增长对高精度、低功耗和强抗干扰能力的传感芯片,以及快速、智能的控制芯片的需求,以满足工业机器人和智能物流等复杂任务的要求。

2)技术壁垒深化,产业链协同至关重要

工业芯片的长期生命周期和高可靠性要求形成了技术、认证和市场准入的高壁垒。未来的竞争将是“芯片设计—工艺平台—测试验证—系统应用”全链条技术能力的竞争。具备完整技术能力的企业将更有效地拓展至工业机器人和智能传感终端等高价值领域,从而建立深厚的护城河。

3)国产替代向“深水区”迈进,自主可控诉求强烈

相比消费电子,工业领域核心芯片的国产化率仍较低,尤其是高精度传感器和高端控制器。在国家推动产业链安全与自主可控的背景下,工业芯片成为国产替代的重点领域。突破核心技术、实现稳定批量供应并提供本地化支持的国内厂商,将迎来巨大的结构性替代机遇,为我国工业现代化升级赋能。

4)工业芯片与智能制造深度融合

响应“制造强国”战略,工业芯片作为工业互联网和智能制造的基石,其国产化将是“十四五”到“十五五”期间的重点任务。政策将支持在高端工控MCU、高精度传感器、工业通信芯片等领域形成系统化突破,保障重点行业产业链安全。

4、行业内的主要竞争企业

(1)国际主要竞争对手包括德州仪器亚德诺安森美立锜科技矽力杰等企业,具体如下:

国际主要竞争企业

资料来源:普华有策

(2)国内主要竞争对手包括圣邦股份杰华特纳芯微思瑞浦艾为电子等企业,具体如下:

国内主要竞争企业

资料来源:普华有策

5、行业整体竞争格局及市场集中情况

(1)集成电路行业发展概况

集成电路(IC或芯片)是通过特定半导体工艺将大量电子元器件集成在一小块半导体晶圆上,执行复杂功能的微型电子器件。其特点包括微型化、高集成度、高可靠性、高性能、低成本、低功耗和大规模自动化生产。经过60多年的发展,集成电路已成为国民经济的基础性和战略性产业。

随着全球智能化趋势的加速,智能手机、笔记本电脑和智能穿戴设备的需求持续增长,推动了集成电路市场的扩张。同时,人工智能、大数据、自动驾驶等新兴产业的快速发展也拓宽了集成电路的应用领域。

预测,2024年全球半导体市场规模将达到6,275.20亿美元,并预计2030年增至8,678.80亿美元。在此背景下,中国集成电路市场规模预计约为1.43万亿元,占全球市场份额的30.1%,成为全球最大的单一芯片市场。未来,尽管可能面临周期性波动,中国集成电路产业的总体发展趋势仍将向好,国产化进程将持续推进,市场前景广阔。

(2)集成电路设计行业

集成电路行业主要包括设计、晶圆制造和封装测试等子行业。其中,集成电路设计位于产业链的上游,由芯片设计公司根据市场或客户需求开发特定类型的芯片产品,是技术密集型行业。

虽然我国集成电路设计产业起步较晚,但随着应用领域的拓展和市场需求的增加,智能化、集成化及低能耗产品的需求不断催生新的电子产品,给国内设计企业带来了大量机会。借助政策扶持和本地化服务优势,国内企业能够快速响应客户需求并提供系统解决方案,从而提升品牌认可度和市场影响力。

根据数据,2024年中国集成电路设计业销售额预计达6,460.4亿元,同比增长11.9%。这表明整个行业正以快速成长的态势向前发展,并在全国集成电路产业链中的比重进一步提升。

(3)模拟芯片行业

模拟芯片的核心功能是处理连续变化的模拟信号,如声音、温度和光线等,其主要通过内部晶体管、电阻和电容对输入信号进行放大、滤波等处理。典型的例子如DC-DC芯片,通过高频开关将一个直流电压转换为另一个直流电压。广义上,模拟芯片包括电源管理芯片、信号链芯片和数模混合芯片等。

市场上,模拟芯片品类丰富且应用场景高度碎片化,龙头企业依靠“平台型”产品战略增强客户黏性。由于研发周期长和技术壁垒高,模拟芯片的开发需要大量经验积累。全球模拟芯片市场竞争分散,主要企业包括德州仪器、亚德诺、思佳讯等。尽管国内模拟芯片企业起步较晚,但随着技术进步,像圣邦股份和南芯科技等公司逐渐崭露头角。

全球模拟芯片市场受新能源汽车、5G通信和物联网等新兴领域的推动,规模持续扩大,预计2025年超过1,000亿美元。中国市场也在加速增长,预计2025年将增至3,431亿元。

未来,新兴技术发展将为模拟芯片行业带来新机遇。一方面,人工智能和物联网技术的快速发展,对模拟芯片的性能提出了更高要求。模拟芯片在信号处理、电源管理等方面的作用更加重要,特别是在智能驾驶座舱、自动驾驶等领域。另一方面,工业自动化领域的快速发展,对模拟芯片的需求也在增加。模拟芯片在工业控制、传感器信号调理等方面的应用广泛,市场前景向好。

6、行业技术壁垒或主要进入障碍

模拟集成电路行业是典型的技术、人才和资本密集型产业,具有较高的行业壁垒。具体而言,主要进入障碍体现在以下几个方面:

(1)技术壁垒

模拟芯片设计高度依赖于设计人员的经验和“技术诀窍”,需要在速度、精度、功耗、噪声、增益和可靠性等参数之间进行复杂权衡,无法像数字芯片那样依赖自动化工具。优秀的设计要求深入理解半导体物理、工艺制程和应用场景,这种“Know-How”需通过长期实践和产品迭代积累,短期内难以突破。此外,企业需与晶圆厂紧密合作,掌握特色工艺并进行自主优化,这种“设计-工艺协同优化”的能力是实现产品性能与成本优势的关键,对新进入者构成高门槛。

(2)人才壁垒

具备扎实理论基础、丰富设计经验和敏锐市场洞察力的模拟芯片设计工程师是行业最核心的资源。培养一名成熟的模拟芯片工程师通常需要5-10年时间,而顶尖人才全球范围内都极为稀缺。

(3)客户与市场壁垒

模拟芯片的销售本质上是解决方案的销售。企业需要为客户提供强大的应用技术支持、参考设计和现场服务,帮助客户解决实际问题。这种“设计导入”和支持能力是获取并留住客户的关键,要求企业建立完善且贴近客户的服务体系。在工业、汽车及高端消费电子领域,客户对芯片的可靠性、一致性、寿命和稳定性要求极为严苛。产品需通过漫长且复杂的认证流程,一旦进入客户供应链,便会形成强大的客户粘性,不会轻易更换供应商。

(4)规模与资金壁垒

模拟芯片行业技术迭代快,需要企业持续进行高强度的研发投入,以维持技术领先性和产品竞争力。人员工资、设计工具、测试设备、流片费用构成较高的资金门槛。成熟的模拟芯片企业拥有广泛的产品组合,能够通过共享研发、销售和管理资源,摊薄固定成本,实现规模效应。同时,大规模采购和稳定的晶圆产能保障也带来了成本优势。新进入者在达到临界规模前,难以在成本和供应链稳定性上与之竞争。

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