台积电一骑绝尘，“后来者”没有放弃 | 半导体业科创力榜单解读
2024-11-22 15:20:14受贸易保护主义、地缘政治冲突等因素影响，近年半导体产业充满不确定性。根据半导体行业协会 (SIA) 数据，2023年，全球半导体行业销售总额同比下滑8.2%至5268亿美元；而到了2024年第三季度，行业又实现了同比23.2%、环比10.7%的涨幅，达到1660亿美元，为2016年以来的最高水平。 与此同时，半导体行业自身结构也在分化。在这个马太效应极为明显的产业里，即使是过去被视为半导体行业巨人的英特尔（INTC.O），也在近年全球各国（包括美国在内）纷纷加大半导体产业招引、扶持之际，遭遇了业绩“滑铁卢”。 半导体企业，要么凭借技术创新实现增长，要么抓住需求调整机会瞄准新兴赛道，不管走哪条路都必须沉下心来加大研发、修炼内功。 南方周末企业科创力数据库共有186家半导体产业上市公司，包括半导体材料、封测、IC设计、晶圆代工等。我们围绕研发投入、研发产出、公司发展等三个维度近三十个指标进行评分，得出2023年最具“科创力”的十家企业。 分析结果显示，台积电（TSM.N）以86.58分位居榜首，分数接近第二名与第三名的总和；三安光电（600703.SH）凭借专利、标准、科技奖项等优势拿到最高研发产出得分（12.753），综合排名第二；海光信息（688041.SH）三大指标较为均衡，排在第三。 此外，华虹公司（688347.SH）、士兰微（600460.SH）、东尼电子（603595.SH）和芯联集成（688469.SH）成为2024年度新晋上榜企业。 台积电领跑，“后来者”难以赶超 在南方周末科创力研究中心的企业科创力评价体系中，研发投入维度所占权重（60%）最高，包括研发投入金额、研发强度、研发人员数量以及同比增减幅等细分指标。 从这个维度来看，半导体产业头部效应非常明显。2023年，榜单前十公司研发投入共计632.58亿元，约占行业全部企业投入总额的55%；研发人员总数为49093人，约占全行业人数（9家未披露）的三成；平均研发强度（17.14 %）也高于行业平均水平（15.78%）。 头部效应更为明显的是台积电。2023年，公司研发投入高达419.7亿元，几乎是第二到第十名研发投入总额（212.88亿元）的两倍；研发人员数量为22575人，接近第二到第十名人数总和（26518人）；研发强度8.44%；最终得分领跑榜单乃至整个行业。 起步早、重研发、高产出，是台积电获得高分的核心因素。从注资阿斯麦（ASML.O）打通上游光刻机链条，到代工高通（QCOM.O）、英伟达（NVDA.O）、苹果（AAPL.O）等下游科技企业芯片，台积电赶上1990年代西方国家制造业转移，以及后来的PC电脑和智能手机浪潮，二十多年前就已在晶圆代工领域站稳脚跟。 2010年以来，台积电继续“死磕”先进制程芯片，研发投入从2011年的11.18亿美元，增至2018年的28.06亿美元，再到2023年的59.56亿美元（约合人民币419.7亿元），每隔7年投入翻倍。 注重研发的成果是，台积电自2014年至今陆续攻克20nm、10nm、7nm、5nm、3nm等工艺大关，并且向着2nm制程芯片进军。目前，台积电几乎包揽全球高端芯片的制造，特别是需求激增的AI芯片。 得益于先发优势和持续投入，台积电2023年营收规模达到4975亿元，净利润为1959亿元，两项指标在榜单中可谓一骑绝尘。 更重要的是，在AI芯片和苹果新机iPhone15的带动下，先进制程（3nm、5nm和7nm）芯片在2023年贡献了台积电晶圆代工收入的58%。其中，3nm芯片于2023年四季度开始放量，全年营收占比达到6%。在2018年，5nm和7nm芯片占比仅为9%。 相比之下，另一家中国台湾集成电路封装和测试服务商日月光（ASX.N），2023年研发投入（58.68亿元）和研发人员数（12125人）仅次于台积电，但数值有较大差距；而主业同为晶圆代工的华虹公司和中芯国际（688981.SH），研发投入与台积电更是不在一个量级。 到了2024年第三季度，AI芯片需求进一步提高，台积电先进制程芯片收入占当季比重已接近七成，其中3nm芯片占比大幅升至20%。这一季度，公司营收创历史新高，继续站在单季200亿美元的台阶。美东时间2024年10月17日三季报发布后，台积电美股股价飙升近10%，市值首次突破1万亿美元。 如果要概括台积电的发展路径，那就是“拼命投入研发—提高技术壁垒—产品贡献收入—继续投入研发”的过程，不断拉开与其他企业的差距。 市场也对此给出了丰厚的回报。据Counterpoint的数据，2024年第二季度，台积电在全球晶圆代工产业的市占率高达62%；排在第二的三星电子（005930.KS）仅为13%；中芯国际和华虹公司的晶圆代工业务占比分别为6%和2%，排名第三和第六。 无论现阶段的研发投入、营收规模、市占率，还是面向未来的先进制程技术、AI芯片应用前景，台积电的龙头地位无法撼动，“后来者”在中短期内也难以赶超。 加码研发投入，寻求差异化机会 面对台积电的压倒性优势，半导体产业上下游公司并未放弃技术投入力度，以期在不同细分赛道找到差异化机会。 2023年，除了海光信息，榜单前十企业的营收或者净利润均有不同程度下跌。不过，这些企业的研发投入金额和研发强度都保持正增长，逆势加码研发。 例如前文提到的华虹公司和中芯国际，依托中国的新能源汽车、消费电子等应用场景，在成熟制程上持续发力。 目前，华虹公司通过特色工艺代工，提供针对性、定制化晶圆制造产品和服务，产品主要覆盖0.35um-55nm工艺节点。按照公司说法，不同于沿着摩尔定律不断追求晶体管缩小的先进逻辑工艺，特色工艺不完全追求器件的缩小，而是通过持续优化器件结构和制造工艺，最大化发挥不同器件的物理特性，以提升产品性能及可靠性。 华虹公司在成熟制程的代工能力，也得到了跨国公司的认可。就在2024年11月21日，意法半导体（STM.N）宣布与华虹公司携手，联合推进40nm微控制器单元（MCU）代工业务。 中芯国际聚焦逻辑工艺和特色工艺，产品主要覆盖0.35um-14nm工艺节点。2023年，中芯国际28nm超低功耗平台、40nm嵌入式存储工艺汽车平台等项目进入小批量试产阶段，面向终端市场的差异化需求。 中国的产业场景，也给了半导体企业“冒尖”的机会。 比如，研发强度（46.74%）排在榜单首位的海光信息，围绕高端通用处理器（CPU）和协处理器（DCU）进行研发，产品应用于云计算、物联网、信息服务、大数据处理等领域——这正是人工智能风口机遇。2023年，海光信息成为榜单中唯一实现营收、净利润双增长的企业。 2024年新晋上榜的东尼电子，专注于超微细合金线材、金属基复合材料以及其他新材料的应用研发和生产销售，2023年研发投入同比增幅高达219.29%，产品已从消费类电子逐步拓展至太阳能光伏、新能源汽车、医疗等新兴领域。 不过，处于产业链上游的半导体设备，确实是真正的掣肘。由于美国的出口清单管制，中国无法从外部购买制造尖端半导体的极紫外（EUV）光刻设备。有关企业暂停向中国大陆AI芯片客户供应7nm工艺产品等传闻，时不时扰动中国半导体行业的平静。 作为构筑数智化未来的重要基础设施，半导体产业链的发展不仅关系企业自身的生存发展，越来越多的国家和政府也将其当作重要的战略布局。 近年来，美国、日本、韩国、欧洲纷纷出台芯片产业政策，重塑本土半导体产业链；中国也从2014年开始设立“国家集成电路产业投资基金”，一期1387亿元、二期超2000亿元、2024年5月推出的三期更达3440亿元，支持半导体材料、设备等全产业链的发展。 半导体行业需要长线投资，各企业也深谙其道。2020-2023年，南方周末企业科创力数据库中，披露研发投入的企业数量、总体规模都在稳步增长。 同时，在研发投入平均值没有增长的前提下，排名前十公司研发投入总和从2020年的529.25亿元增至2023年的632.58亿元，印证了行业的马太效应。 此外，在专用设备制造业中，还有以北方华创（002371.SZ）、中微公司（688012.SH）为代表的20家半导体装备制造上市企业，在2023年度的研发投入合计超过110.13亿元；比上一年度18家企业合计投入84.38亿元，增幅超三成。 当然，上市企业只是行业的一部分，还有更多非上市企业（比如长江存储），特别是专精特新企业未能统计进来。华为、阿里巴巴（09988.HK）、百度（09888.HK）等科技企业也涉足半导体领域，但在此并未进行单独统计。 无论民间或是政府，中国在半导体行业的投入力度是空前的。从2024年前三季度的数据来看，头部半导体企业仍在继续加大研发。 近半个世纪以来，半导体已经发展成为一个高度分工、极为复杂、高精尖的产业链，要在短时间内探索出一条新路来，无论对哪个国家来说都不太现实。即便如此，各国都在朝着这个方向努力。 在几乎零基础的情况下，中国此前已在多个产业实现突破，很多人对半导体产业持同样乐观的态度，海外也有类似的声音。但是，半导体确实也是一个前所未有的高难度挑战，一个需要全产业链突破才能达成的挑战，没有人能够说清楚，究竟要多少的资金和人力才能追平技术鸿沟和时间差。 在日益逼仄的竞争环境中，科技创新最可能带来跳跃式逆袭，中国半导体产业链的爆发，又将写就怎样的产业传奇？
受贸易保护主义、地缘政治冲突等因素影响，近年半导体产业充满不确定性。根据半导体行业协会 (SIA) 数据，2023年，全球半导体行业销售总额同比下滑8.2%至5268亿美元；而到了2024年第三季度，行业又实现了同比23.2%、环比10.7%的涨幅，达到1660亿美元，为2016年以来的最高水平。
与此同时，半导体行业自身结构也在分化。在这个马太效应极为明显的产业里，即使是过去被视为半导体行业巨人的英特尔（INTC.O），也在近年全球各国（包括美国在内）纷纷加大半导体产业招引、扶持之际，遭遇了业绩“滑铁卢”。
半导体企业，要么凭借技术创新实现增长，要么抓住需求调整机会瞄准新兴赛道，不管走哪条路都必须沉下心来加大研发、修炼内功。
南方周末企业科创力数据库共有186家半导体产业上市公司，包括半导体材料、封测、IC设计、晶圆代工等。我们围绕研发投入、研发产出、公司发展等三个维度近三十个指标进行评分，得出2023年最具“科创力”的十家企业。
分析结果显示，台积电（TSM.N）以86.58分位居榜首，分数接近第二名与第三名的总和；三安光电（600703.SH）凭借专利、标准、科技奖项等优势拿到最高研发产出得分（12.753），综合排名第二；海光信息（688041.SH）三大指标较为均衡，排在第三。
此外，华虹公司（688347.SH）、士兰微（600460.SH）、东尼电子（603595.SH）和芯联集成（688469.SH）成为2024年度新晋上榜企业。
台积电领跑，“后来者”难以赶超
在南方周末科创力研究中心的企业科创力评价体系中，研发投入维度所占权重（60%）最高，包括研发投入金额、研发强度、研发人员数量以及同比增减幅等细分指标。
从这个维度来看，半导体产业头部效应非常明显。2023年，榜单前十公司研发投入共计632.58亿元，约占行业全部企业投入总额的55%；研发人员总数为49093人，约占全行业人数（9家未披露）的三成；平均研发强度（17.14 %）也高于行业平均水平（15.78%）。
头部效应更为明显的是台积电。2023年，公司研发投入高达419.7亿元，几乎是第二到第十名研发投入总额（212.88亿元）的两倍；研发人员数量为22575人，接近第二到第十名人数总和（26518人）；研发强度8.44%；最终得分领跑榜单乃至整个行业。
起步早、重研发、高产出，是台积电获得高分的核心因素。从注资阿斯麦（ASML.O）打通上游光刻机链条，到代工高通（QCOM.O）、英伟达（NVDA.O）、苹果（AAPL.O）等下游科技企业芯片，台积电赶上1990年代西方国家制造业转移，以及后来的PC电脑和智能手机浪潮，二十多年前就已在晶圆代工领域站稳脚跟。
2010年以来，台积电继续“死磕”先进制程芯片，研发投入从2011年的11.18亿美元，增至2018年的28.06亿美元，再到2023年的59.56亿美元（约合人民币419.7亿元），每隔7年投入翻倍。
注重研发的成果是，台积电自2014年至今陆续攻克20nm、10nm、7nm、5nm、3nm等工艺大关，并且向着2nm制程芯片进军。目前，台积电几乎包揽全球高端芯片的制造，特别是需求激增的AI芯片。
得益于先发优势和持续投入，台积电2023年营收规模达到4975亿元，净利润为1959亿元，两项指标在榜单中可谓一骑绝尘。
更重要的是，在AI芯片和苹果新机iPhone15的带动下，先进制程（3nm、5nm和7nm）芯片在2023年贡献了台积电晶圆代工收入的58%。其中，3nm芯片于2023年四季度开始放量，全年营收占比达到6%。在2018年，5nm和7nm芯片占比仅为9%。
相比之下，另一家中国台湾集成电路封装和测试服务商日月光（ASX.N），2023年研发投入（58.68亿元）和研发人员数（12125人）仅次于台积电，但数值有较大差距；而主业同为晶圆代工的华虹公司和中芯国际（688981.SH），研发投入与台积电更是不在一个量级。
到了2024年第三季度，AI芯片需求进一步提高，台积电先进制程芯片收入占当季比重已接近七成，其中3nm芯片占比大幅升至20%。这一季度，公司营收创历史新高，继续站在单季200亿美元的台阶。美东时间2024年10月17日三季报发布后，台积电美股股价飙升近10%，市值首次突破1万亿美元。
如果要概括台积电的发展路径，那就是“拼命投入研发—提高技术壁垒—产品贡献收入—继续投入研发”的过程，不断拉开与其他企业的差距。
市场也对此给出了丰厚的回报。据Counterpoint的数据，2024年第二季度，台积电在全球晶圆代工产业的市占率高达62%；排在第二的三星电子（005930.KS）仅为13%；中芯国际和华虹公司的晶圆代工业务占比分别为6%和2%，排名第三和第六。
无论现阶段的研发投入、营收规模、市占率，还是面向未来的先进制程技术、AI芯片应用前景，台积电的龙头地位无法撼动，“后来者”在中短期内也难以赶超。
加码研发投入，寻求差异化机会
面对台积电的压倒性优势，半导体产业上下游公司并未放弃技术投入力度，以期在不同细分赛道找到差异化机会。
2023年，除了海光信息，榜单前十企业的营收或者净利润均有不同程度下跌。不过，这些企业的研发投入金额和研发强度都保持正增长，逆势加码研发。
例如前文提到的华虹公司和中芯国际，依托中国的新能源汽车、消费电子等应用场景，在成熟制程上持续发力。
目前，华虹公司通过特色工艺代工，提供针对性、定制化晶圆制造产品和服务，产品主要覆盖0.35um-55nm工艺节点。按照公司说法，不同于沿着摩尔定律不断追求晶体管缩小的先进逻辑工艺，特色工艺不完全追求器件的缩小，而是通过持续优化器件结构和制造工艺，最大化发挥不同器件的物理特性，以提升产品性能及可靠性。
华虹公司在成熟制程的代工能力，也得到了跨国公司的认可。就在2024年11月21日，意法半导体（STM.N）宣布与华虹公司携手，联合推进40nm微控制器单元（MCU）代工业务。
中芯国际聚焦逻辑工艺和特色工艺，产品主要覆盖0.35um-14nm工艺节点。2023年，中芯国际28nm超低功耗平台、40nm嵌入式存储工艺汽车平台等项目进入小批量试产阶段，面向终端市场的差异化需求。
中国的产业场景，也给了半导体企业“冒尖”的机会。
比如，研发强度（46.74%）排在榜单首位的海光信息，围绕高端通用处理器（CPU）和协处理器（DCU）进行研发，产品应用于云计算、物联网、信息服务、大数据处理等领域——这正是人工智能风口机遇。2023年，海光信息成为榜单中唯一实现营收、净利润双增长的企业。
2024年新晋上榜的东尼电子，专注于超微细合金线材、金属基复合材料以及其他新材料的应用研发和生产销售，2023年研发投入同比增幅高达219.29%，产品已从消费类电子逐步拓展至太阳能光伏、新能源汽车、医疗等新兴领域。
不过，处于产业链上游的半导体设备，确实是真正的掣肘。由于美国的出口清单管制，中国无法从外部购买制造尖端半导体的极紫外（EUV）光刻设备。有关企业暂停向中国大陆AI芯片客户供应7nm工艺产品等传闻，时不时扰动中国半导体行业的平静。
作为构筑数智化未来的重要基础设施，半导体产业链的发展不仅关系企业自身的生存发展，越来越多的国家和政府也将其当作重要的战略布局。
近年来，美国、日本、韩国、欧洲纷纷出台芯片产业政策，重塑本土半导体产业链；中国也从2014年开始设立“国家集成电路产业投资基金”，一期1387亿元、二期超2000亿元、2024年5月推出的三期更达3440亿元，支持半导体材料、设备等全产业链的发展。
半导体行业需要长线投资，各企业也深谙其道。2020-2023年，南方周末企业科创力数据库中，披露研发投入的企业数量、总体规模都在稳步增长。
同时，在研发投入平均值没有增长的前提下，排名前十公司研发投入总和从2020年的529.25亿元增至2023年的632.58亿元，印证了行业的马太效应。
此外，在专用设备制造业中，还有以北方华创（002371.SZ）、中微公司（688012.SH）为代表的20家半导体装备制造上市企业，在2023年度的研发投入合计超过110.13亿元；比上一年度18家企业合计投入84.38亿元，增幅超三成。
当然，上市企业只是行业的一部分，还有更多非上市企业（比如长江存储），特别是专精特新企业未能统计进来。华为、阿里巴巴（09988.HK）、百度（09888.HK）等科技企业也涉足半导体领域，但在此并未进行单独统计。
无论民间或是政府，中国在半导体行业的投入力度是空前的。从2024年前三季度的数据来看，头部半导体企业仍在继续加大研发。
近半个世纪以来，半导体已经发展成为一个高度分工、极为复杂、高精尖的产业链，要在短时间内探索出一条新路来，无论对哪个国家来说都不太现实。即便如此，各国都在朝着这个方向努力。
在几乎零基础的情况下，中国此前已在多个产业实现突破，很多人对半导体产业持同样乐观的态度，海外也有类似的声音。但是，半导体确实也是一个前所未有的高难度挑战，一个需要全产业链突破才能达成的挑战，没有人能够说清楚，究竟要多少的资金和人力才能追平技术鸿沟和时间差。
在日益逼仄的竞争环境中，科技创新最可能带来跳跃式逆袭，中国半导体产业链的爆发，又将写就怎样的产业传奇？
