自从半导体技术问世以来，美国一直是该行业的领先者。它在设计、制造和市场营销方面拥有深厚的技术和经验，在全球芯片市场中占据着重要地位。与此同时，中国在过去几十年里取得了巨大的发展，并且已经成为世界上最大的消费者市场之一。根据2021年的数据，美国半导体市场规模为530亿美元，而中国市场规模为2070亿美元，二者合计占据了全球总销售额的60%。
数据来源：世界半导体贸易统计 （WSTS）
下面，我们将从芯片产业链的角度来分析全球芯片行业的发展现状以及中美两国之间的发展差异。
芯片产业链：美国占据高产值环节，研发一家独大
根据CSET的分类方法，芯片产业链主要由芯片研发和制造产业链两部分（如下图）构成，也包括所使用设备的研制产业链。
制图：数据猿
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根据CSET2020年发布的报告《半导体产业链：各国竞争力评估》， 从产值占比来看，研发部分占比2.4%；制造部分占比97.6%。
表：芯片产业链各部分产值与市场份额（2019年）
来源：CSET报告《半导体产业链：各国竞争力评估》
而在制造环节中，生产的产值占比最高，达38.4%；其次是设计，占比29.8%；生产的工具占比14.9%；封装、测试与包装占比9.6%；晶圆占比2.5%。
数据来源：CSET报告 制图：数据猿
从市场份额来看，研发部分，美国的占比最高，电子设计自动化占比96%；核心知识产品占比52%；欧洲在核心知识产品部分占比43%；中国在研发部分的占比在1-3%。
数据来源：CSET报告 制图：数据猿
制造部分，美国在设计、生产的工具、生产三个环节的市场份额均排第一，分别达47%、44%、33%；日本在晶圆、封装/测试/包装的工具这两个环节的市场份额最高，分别为56%、44%；中国在晶圆部分的市场份额合计为20%，封装/测试/包装的市场份额43%，生产的市场份额26%，设计的市场份额11%。
从市场份额的角度来看，美国在设计、生产的工具、生产三个环节占据领先地位；中国主要在封装/测试/包装部分处于优势位置；生产部分在全球排第二，仅次于美国；晶圆部分优于美国；而在设计、生产的工具等部分均表现较弱，尤其是生产的工具部分，仅占1%。
结合产值的比例来看，封装、测试与包装的占比9.6%；晶圆占比2.5%；可以说这两个环节都属于低产值。
而产业链中高产值的部分是生产（38.4%）、设计（29.8%）、生产的工具（14.9%），这三个环节目前占据领先地位的均是美国。
总的来说，在芯片产业链上，美国在研发部分一家独大，而在制造部分又占据了高产值的环节。
制造产业链上的明珠：技术为王，ASML&台积电各领风骚
本节，我们将按照制造产业链上的主要环节，选取有代表性的上市公司，结合公司产品与财务数据进行分析，从而对芯片行业的最新技术发展以及运营情况有所了解。
制造-设计环节
芯片设计是整个产业链中最基础的环节之一。在设计阶段，设计公司需要根据市场需求和技术发展趋势确定芯片的规格和性能要求，然后进行电路设计、仿真和验证等工作。包括CPU、GPU、FPGA等各种类型的芯片设计。主要公司有美国的英特尔（Intel）、英伟达（Nvidia）和高通（Qualcomm），以及中国的海思半导体（HiSilicon）和展讯通信（Spreadtrum）等公司。
代表公司：英伟达（Nvidia）
2023年2月21日市值：5081亿美元
英伟达（Nvidia）成立于1993年，主要从事GPU（图形处理器）的设计、制造和销售，是全球最大的独立GPU生产商之一。在芯片制造产业链中，英伟达属于最上游的Fabless设计公司。
Nvidia的GPU广泛应用于电子游戏、专业可视化、高性能计算、深度学习等领域，被视为行业标准。Nvidia在芯片行业中地位显著，其GPU和AI芯片被广泛应用于多个行业和领域，市场份额和影响力都非常强大。据Top500.Org 数据显示，英伟达GPU产品在全球 Top 500 超算中心的渗透率逐年提高，由 2013H1 的72.2%提升至 2021H2 的90.3%，几乎处于垄断地位。
英伟达的产品主要为数据中心、游戏、专业可视化和汽车市场而设计。Nvidia的GPU产品主要分成三个系列产品，分别面向不同的应用类型和用户群体，分别是：主要面向3D游戏应用的GeForce系列、面向专业图形工作站应用的Quadro系列、专用GPU加速计算的Tesla系列。在芯片、服务器等硬件设施之上，CUDA、DOCA 等开发套件构成了英伟达软件业务的底层基础框架，在此之上形成HPC、AI、Omniverse平台，最终在应用工具&框架层面提供企业 AI、自动驾驶、云游戏、元宇宙、医疗等众多计算服务。
来源：富途证券
英伟达的GPU架构平均每2年更新一次架构，每6个月推出一款新产品。从 Tesla 到Ampere、从 GTX 到 RTX 性能稳步提升。在同代显卡制程工艺落后于AMD情况下，性能、能耗比却能与AMD打平，反映出英伟达顶级芯片设计能力。
来源：富途证券
2022年，在数据中心方面，英伟达开始出货 NVIDIA H100 张量核心 GPU 的生产样品；宣布与微软建立多年合作，打造基于云的人工智能超级计算机；宣布与甲骨文建立多年合作伙伴关系，将 NVIDIA 的全加速计算堆栈引入甲骨文云基础设施；宣布Rescale正在将NVIDIA AI Enterprise集成到其HPC即服务产品中；宣布推出两项新的大型语言模型云AI服务—NVIDIA NeMo LLM和NVIDIA BioNeMo LLM服务；并宣布推出新的数据中心解决方案，提供针对 VMware vSphere 8 优化的零信任安全性。
在游戏方面，英伟达开始出货 GeForce RTX 4090；推出 NVIDIA DLSS 3；并扩展了 GeForce NOW 库，新增了 85+ 款游戏，使可用游戏总数达到1400+。
在专业视觉中，英伟达引入了 NVIDIA Omniverse Cloud。
在汽车方面，英伟达推出了 NVIDIA DRIVE Thor；宣布Hozon Auto的Neta品牌将在NVIDIA DRIVE Orin平台上生产未来的电动汽车；并宣布了新的DRIVE IX生态系统合作伙伴。
在营收方面，截止2022年10月30日的前9个月，公司营收209.23亿美元， 毛利率55.1%。
数据来源：SEC文件 单位：百万美元
从收入构成来看，数据中心占比54%，游戏占比35%，专业视觉占比6%，汽车占比3%。
数据来源：SEC文件 单位：百万美元
从区域构成来看，美国占比29%，中国台湾占比24.5%，中国大陆加香港占比23%。
制图：数据猿
从2018-2022财年的财务指标来看，英伟达的收入增速在最近两年达到了53%、61%，相当高；毛利率也稳定在60%以上，运营利润率也上升至37%。研发费用占比保持在20%左右。
制图：数据猿
我们综合来看英伟达、英特尔、高通2022财年的运营数据，还是英伟达表现最佳，英特尔经营有异常。
制造-生产环节
芯片制造是将设计好的电路图转化为实际的芯片产品的过程。制造过程中包括光刻、蚀刻、清洗、电镀等多个环节。目前全球主要的芯片制造厂商主要集中在亚洲地区，其中台积电、三星是市场份额最大的厂商。中国大陆的主要厂商有中芯国际。
本环节选取的代表公司：台积电（TSMC）、中芯国际（SMIC）
代表公司：台积电（TSMC）
2023年2月21日市值：4545亿美元
台积电（TSMC）成立于1987年，主要业务包括集成电路及其他半导体装置的设计制造、光罩与封装技术服务等。
台积电（TSMC）是全球最大的晶圆代工厂之一，其产品线涵盖了从20纳米到3纳米等多个制程节点，以及针对不同应用场景的特定工艺。
2022年12月，台积电宣布其3nm技术已成功进入批量生产，产量良好，并透露台积电在新竹和台中的2nm工程正如期进行。
与5nm（N5）工艺相比，相同速度下台积电3nm的逻辑密度增益增加60%，功耗降低30-35%，并支持创新的台积电FINFLEXTM架构。3nm技术将大量应用在推动未来顶尖产品中，包括超级计算机、数据中心、高速国际网络、AR/VR等。
据Business Next采访报道，半导体行业分析师和专家估计，目前台积电的N3良率可能在60%~70%，最高在75%~80%，第一批的成绩还算不错。相比之下，三星代工厂的3GAE良率在早期阶段从10%~20%不等，废片率高得离谱，并且没有改善。
目前，台积电3nm晶圆的报价是2万美元/片，比5nm贵了20%。
营收方面，2022年台积电营收2.26万亿新
