一、我国半导体产业发展概况

半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体作为电子设备的核心材料，是信息时代的核心技术，在全球经济发展中起着至关重要的作用。随着技术进步和应用场景在消费电子、工业、电信、数据中心及汽车等行业的不断扩展，半导体产品将更广泛地运用于不同行业。受到5G设备、5G基站建设等快速增长的影响，2020年我国半导体市场保持增长态势，市场规模为21933亿人民币，较2019年增长9%。半导体产业链包括上游支撑产业、中游制造产业以及下游应用产业。上游支撑产业主要有半导体材料和设备构成，中游制造产业核心为集成电路的制造，下游为半导体应用领域。

二、5G赋能半导体产业的机遇研究

目前国家对5G通信网络的建设进行提速，2021年预计5G相关投资共计1847亿元，同比增长4.9%。除了通信行业会对半导体行业形成巨大的需求支撑之外，未来5G通信网络建设到达中后期之后，诸多应用将可以在5G网络上实现，比如物联网、人工智能、大数据、云计算、智能驾驶、区块链、医疗信息化、政务信息化等，这些应用要接入5G通信网络的时候，也离不开物理上半导体芯片的支持。对于上游半导体行业来说，需求将会提速。

（一）5G赋能半导体产业上游

1、5G推动半导体设计向更高集成度、更小尺寸、更高性能发展

当前，我国芯片设计在提升自给率、政策支持、规格升级与创新应用等要素的驱动下，保持着高速增长趋势。2020年我国芯片设计行业销售额首次突破500亿美元。芯片作为支撑5G发展的关键技术要素，将促进半导体产业需求、技术方面发生巨大变化。5G推动芯片向更高集成度、更小尺寸和更高的性能发展，新的封装技术要求设计和制造能力的不断提升。未来5年是毫米波网络建设密集期，可实现uRLLC、mMTC应用。5G射频芯片及器件的材料工艺集成技术将发生重大变革。

2、5G推动SiC、GaN等第三代半导体材料突破发展

在5G阶段，5G产品大多具备高功率、高压、高温等特性，传统的硅原料因无法克服在高压、高频中的损耗，而第三代半导体材料SiC、GaN能够降低电能转换过程中的能量损耗、更容易实现小型化、更耐高温高压。同时，由于Si材料存在高频损耗、噪声大和低输出功率密度等特点，手机端射频PA开启GaAs制程。在基站端，GaN材料依托高频、高输出功率的优势，将逐步运用到基站功放器件中。

3、5G成为拉动半导体设备的核心动力

当前，全球半导体设备行业市场集中度高，前三家 AMAT、ASML、Lam的市场份额合计约占50%。5G带动先进制程工艺设备需求爆发，将通过终端应用产生海量数据，拉动成熟制程工艺设备及存储芯片工艺设备的市场需求。

（二）5G赋能半导体产业中游

1、5G促进集成电路性能提升

5G设备需要大量的芯片和元器件，通过集成技术可降低制造成本，并提升运作性能、缩小产品体积。2020年，高通、英特尔、联发科、华为等厂商推出的5G设备芯片方案，搭配的前端射频模块均采用SiP封装技术，将开关、滤波器、PA等多个元器件封装在一起，采用引线、倒装、Cu柱等进行连接。未来，随着5G毫米波产品的集成密度的提升，还将需要配套低损耗的材料，集成天线，优化封装整体结构，探索屏蔽防护措施。

2、5G拓展传感器应用范围，柔性传感器重要性凸显

5G在传感器的应用方面，5G赋能图像传感器，增强机器视觉，能够应用于远程医疗、远程工业视频等。5G赋能开关传感器，可以减少工厂线缆，以节约成本和生产线，以适应定制化、柔性化的需求，运用柔性电子技术和设备工艺制造柔性传感器。5G将扩展传感器行业的应用范围，将提升改善传感器产品、生产制造等方面的技术及标准。

3、5G推动光电子器件需求进一步增长

光器件是光电技术在通信领域重要的应用产品，光器件在电信网络、数据中心网络中有不同的细化分类，例如光放大器、光纤连接器、光模块、光电检测器等，都属于光器件。光模块是由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。5G接入网架构变成CU-DU-AAU三层架构，光模块需求将进一步提升。据相关预测5G时代光电子器件需求总量约为5300万只，是4G时代需求的2.67倍。

（三）5G赋能半导体产业下游

1、5G带动通信设备最先受益

5G带动通信设备产业持续上升。无线射频受益于5G投资增长，主设备受益于5G基站大规模建设需求。射频前端模块是移动终端通信设备的核心组件。移动终端中的射频器件主要包括功率放大器、双工器、射频开关、滤波器、低噪放大器等。5G时代射频前端元器件用量快速增长，系统复杂程度也将提高。射频前端的价值量从2G~5G不断提升，4G平均成本约10美元，4.5G达到约18美元，预计5G将超过50美元。

2、5G推进国产存储生态加速构建

5G时代，随着物联网、AR、AI、以及智慧城市、自动驾驶等应用市场的发展，入网的移动设备大量增长，网络交互行为更加频繁，将拉动数据存储增加，数据的上传和下载量将是过去4G时代的数倍，RRAM（阻变式存储器）、MRAM（磁性随机存储器）、PRAM/PCM（相变存储器）等新的存储技术可能有突破性发展。国内存储产业仍需面对产品良率、机台建置以及IP相关限制等挑战，构建国产存储生态，有助于推进传输效率更快、稳定性更高、存储质量更好的存储产品落地。

注：本文摘自赛智时代5G课题组完成的研究报告，详细内容请点击饮鹿网产业报告栏目阅读。

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