當(dāng)前， 我們使用的許多前沿數(shù)字化設(shè)備背后的技術(shù)都要依靠半導(dǎo)體才能實現(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，以及對技術(shù)研發(fā)的持續(xù)投入和市場主要參與者間的激烈競爭， 未來十年全球半導(dǎo)體行業(yè)有望持續(xù)穩(wěn)定增長。 半導(dǎo)體行業(yè)的兼并收購活動已經(jīng)達到峰值，專業(yè)縱向整合逐漸成為行業(yè)重點。日本、 韓國正力圖通過收購重振本國半導(dǎo)體行業(yè)，而與此同時，持續(xù)的貿(mào)易戰(zhàn)和知識產(chǎn)權(quán)糾紛將使中國在全球范圍內(nèi)的大舉投資受阻。隨著消費類電子產(chǎn)品需求飽和，半導(dǎo)體行業(yè)的增長將趨于平緩。 然而，許多新興領(lǐng)域?qū)榘雽?dǎo)體行業(yè)帶來充分的機遇，特別是汽車和人工智能的半導(dǎo)體應(yīng)用。
一、 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)增長主要依賴智能手機等電子設(shè)備的需求， 以及物聯(lián)網(wǎng)、 云計算等技術(shù)應(yīng)用的擴增。 預(yù)計全球半導(dǎo)體行業(yè)總收入將從2018年的4,810億美元增長到2019年的5,150億美元， 且增長態(tài)勢有望持續(xù)至下一個十年。
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)增長最迅速的兩大領(lǐng)域， 來自消費電子、 數(shù)據(jù)處理和通訊電子的收入將穩(wěn)定增長。
各類別電子設(shè)備半導(dǎo)體收入增長率（2017年-2022年）
亞太仍將是全球最大的半導(dǎo)體消費市場。中國產(chǎn)品占比的增加正在刺激整個亞太市場的增長， 并將提供主要推動力。 此外， 并購活動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）
增長方面， 2018年美國市場增速最快， 這主要得益于動態(tài)隨機存取存儲器的興起和對微控制單元的高需求， 特別是在存儲設(shè)備市場。 隨著存儲器價格上漲并貢獻巨大收益， 存儲器市場發(fā)展迅速， 亞太地區(qū)因此獲益。中國大陸集成電路產(chǎn)業(yè)增長了24.8%，有力推動了亞太區(qū)域市場的發(fā)展。
然而， 盡管近年來中國半導(dǎo)體廠商的競爭力得到顯著提升， 但關(guān)鍵零部件仍需大量從西方國家進口， 自給率不足20%。中國政府十分關(guān)注這一問題， 制定了多項有利政策支持半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。
中國半導(dǎo)體行業(yè)主要參與者
總體而言，中國半導(dǎo)體行業(yè)有四類企業(yè)：“國家隊”、“地方隊”、 私募/創(chuàng)投基金和跨國企業(yè)， 競相推動中國成為全球半導(dǎo)體行業(yè)的動力引擎。
二、 汽車半導(dǎo)體的突破口
汽車行業(yè)歷經(jīng)了長期的發(fā)展， 才實現(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， 而配有前裝電動座椅的車輛不足50%。 然而， 在政府監(jiān)管和消費者需求的驅(qū)動下， 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)了長期的發(fā)展， 才實現(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)計將達到每車近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、電動汽車、無人駕駛、 能源儲存和網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)的發(fā)展； 公眾對安全和共享出行等話題的社會意識； 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)濟層面的考量以及亞洲市場的增長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
自動化、電氣化、 數(shù)字互聯(lián)與安全性：未來十年， 這四大趨勢將推動汽車電子和子系統(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
盡管手機在當(dāng)前以及未來都是半導(dǎo)體企業(yè)的最大市場， 但多年以來這一領(lǐng)域的增長已經(jīng)十分飽和。 而汽車半導(dǎo)體市場卻是個例外。 隨著高級駕駛輔助系統(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)域需求強勁， 成為半導(dǎo)體企業(yè)的重要增長市場。
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)備增長預(yù)測
三、 人工智能芯片競賽開啟
人工智能框架大致可分為三個層面。 基礎(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)層面的傳感和認知計算能力的基礎(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)模型中的層級和節(jié)點數(shù)量。 近年來， 層級之間的復(fù)雜程度以及節(jié)點數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)級增長， 這對計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
解決并行計算問題主要有兩種方法： 第一， 在現(xiàn)有的計算架構(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現(xiàn)加速， 主流加速器包括圖形處理器、現(xiàn)場可編程門陣列， 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)勢和劣勢。
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)集進行“推理” 得出結(jié)論。
因為需要將龐大的數(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算能力。 這就要求具有先進并行計算能力的高端服務(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)場可編程門陣列亦可獲相當(dāng)抑或更好的結(jié)果。 同時， 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， 人工智能芯片市場在整個人工智能市場中的占比預(yù)計超過12%， 復(fù)合年均增長率達到54%。 美洲地區(qū)將引領(lǐng)全球人工智能市場， 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)市場地位。
全球人工智能與人工智能芯片市場（2022年）
根據(jù)部署方式， 人工智能芯片市場可分為基于云技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)邊緣兩個細分市場。
人工智能芯片市場部署
云端是人工智能芯片最大的細分市場， 原因在于數(shù)據(jù)中心為提升效率， 降低運營成本并改善基礎(chǔ)設(shè)施管理， 對人工智能芯片的采用持續(xù)增長。 特別需要指出的是，人工智能訓(xùn)練市場的規(guī)模將達到約170億美元， 其中云端推理芯片市場的規(guī)模將達到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， 擁有超過30%的市場份額， 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、 無人駕駛汽車以及監(jiān)控攝像頭。 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的規(guī)模預(yù)計將增至20億美元， 復(fù)合年均增長率達到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將使智能手機價格上漲， 讓智能手機制造商獲得更多收入。 人工智能芯片的應(yīng)用亦已從高端機型擴展到中端機型， 這亦有可能為智能手機供應(yīng)商帶來更多收入。
無人駕駛不僅僅是一個復(fù)雜的人工智能應(yīng)用場景， 而且還具有重要意義。 無人駕駛預(yù)計將有力推動人工智能推理芯片應(yīng)用， 使人工智能推理芯片市場的規(guī)模增至50億美元， 復(fù)合年均增長率達到40%。
傳感、 建模與決策是無人駕駛的三大必備流程， 每一個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， 無人駕駛對人工智能芯片的計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。 過去十年內(nèi)， 監(jiān)控系統(tǒng)行業(yè)經(jīng)歷了三個重要的轉(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)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)。
四、 并購活動回歸理性
半導(dǎo)體并購活動已經(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。 日本和韓國一直致力于振興國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)， 他們積極參與美國和歐洲中型企業(yè)收購， 并與中國展開合作。 同時， 圍繞知識產(chǎn)權(quán)和國防安全問題的爭議還將抑制中國企業(yè)走向全球化的進程。中國收緊對美國高科技公司的境外投資成為新常態(tài)， 全球并購市場規(guī)模整體縮水。 盡管如此， 半導(dǎo)體大型企業(yè)集團仍在各垂直領(lǐng)域?qū)ふ覔碛懈呤袌龇蓊~和利潤的潛在目標(biāo)。
2016年， 全球半導(dǎo)體并購交易額曾達到1,200億美元的峰值。 2017年， 半導(dǎo)體行業(yè)并購交易額大幅下跌。 除了以往交易導(dǎo)致并購目標(biāo)減少以外， 歐洲和美國收緊監(jiān)管審查也是一大重要原因。 由于單筆交易額增加， 2018年全球并購交易額再次增長。 例如， 美國博通公司以179.9億美元收購了CA Technology。
全球半導(dǎo)體并購交易（2014年-2018年）
全球前十大半導(dǎo)體并購交易（2018年）
2014年至2015年， 東亞地區(qū)（中國、 日本、 韓國以及中國臺灣） 的并購交易量迅速增長， 交易額突破220億美元。 但經(jīng)過幾年的快速擴張后， 2017年和2018年的并購活動有所停滯。 2017年， 東亞地區(qū)的半導(dǎo)體并購交易量下降1%， 交易額僅增長2%。
中國大陸、 日本、 韓國以及中國臺灣并購交易額（2014年-2018年）
中國大陸、 日本、 韓國以及中國臺灣的前十大并購交易（2018年）
國內(nèi)并購交易量增長——東亞地區(qū)（2014年-2018年）
過去五年里，中國半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展的最主要原因是有利的政府政策。中國目前是全球最大的半導(dǎo)體芯片進口國， 政府的總體戰(zhàn)略是減少對外國進口產(chǎn)品的依賴， 發(fā)展國內(nèi)的半導(dǎo)體行業(yè)基礎(chǔ)。 這一政策促使中國企業(yè)紛紛進軍半導(dǎo)體行業(yè)， 并通過收購獲取先進技術(shù)。
毫無疑問，中國大陸是東亞地區(qū)境內(nèi)并購活動最活躍的地區(qū)。 從2014年至2018年期間， 并購交易量的復(fù)合增長率高達24%。 例如， 2018年阿里巴巴收購了杭州中天微系統(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、 Barefoot Networks、 深鑒科技、 耐能和翱捷科技。相較于中國大陸， 日本、 韓國和中國臺灣的并購活動相對平緩。 并購交易的主要目的是提高市場地位， 增加市場份額， 以及尋找新興應(yīng)用。
總體而言， 自2016年以來， 東亞地區(qū)的跨境并購交易量出現(xiàn)下滑， 尤其在美國加強了對尋求前沿技術(shù)的中國企業(yè)的調(diào)查之后。 2017年， 白宮發(fā)布了有一份題為《確保美國在半導(dǎo)體行業(yè)長期領(lǐng)先地位》 的報告， 指出中國的半導(dǎo)體政策對美國產(chǎn)生的潛在威脅， 并建議美國政府采取措施防止或者嚴格限制中國企業(yè)的收購， 同時收緊對重要半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)流動的法規(guī)限制。 但是， 盡管政府的并購審查日益加強， 北美和歐洲仍是東亞地區(qū)半導(dǎo)體企業(yè)的主要并購目的地。
智東西認為， 半導(dǎo)體行業(yè)雖然在傳統(tǒng)電子設(shè)備市場已經(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 。 到2022年，汽車半導(dǎo)體元器件的成本將達到每車600美元。 微控制單元、 傳感器和存儲器等汽車半導(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。 中國已經(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)有超過一半的營收來自中國， 意圖進軍中國市場的跨國企業(yè)應(yīng)當(dāng)綜合考慮包括政策、 技術(shù)、市場營銷、物流和全球策略等在內(nèi)的多方因素。
