芯片行业报告-PDF版

2023年深度行业分析研究报告目录目录1,光芯片原理阐述及产业链环节2,光芯片市场空间及竞争格局3,光芯片技术发展路线及新兴赛道拓展4,相关标的1,光芯片原理阐述及产业链环节2,光芯片市场空间及竞争格.

21人已浏览 2023-09-21 28页 5星级

芯片行业及其人才与人力资源服务需求分析2022,2023十大行业洞察序言芯片行业为何受到关注,行业人才与人力资源发展状况如何,芯片行业是数字化经济发展核心基础行业,行业的发展涉及国家安全和战略部署,并.

78人已浏览 2023-09-17 89页 5星级

王鹏鹏中国移动动研究院 项项目经经理1.DPU技术现状及挑战2.DPU硬件标准化思考3.DPU硬件标准化探索4.中国移动DPU标准及生态建设 DPU是继CPU、GPU之后的数据中心第三颗大芯片，本质是围绕数据处理提供网络、存储、安全、管理等数据中心基础设施虚拟化能力的专用处理器 DPU以数据为中心构建敏捷、灵活、高效的算力基础设施底座，实现极低损耗、极强性能、极高灵活、极致安全，支撑中国移动算力网络多样化业务需求DPUCPU、GPU、AI芯片管理运维系统虚拟机容器裸金属业务网络、存储网络算力节点算力服务形态算力服务管理编排业务场景智能计算大数据云游戏分布式存储极低损耗极低损耗CPU“零零”损耗损耗算力资源极致利用算力资源极致利用极强性能极强性能线速转发、极低时延线速转发、极低时延无损网络无损网络极高灵活极高灵活裸金属弹性发放裸金属弹性发放网络可编程网络可编程极致安全极致安全防火墙等安全功能加速防火墙等安全功能加速虚拟化安全能力增强虚拟化安全能力增强各自为营、定向适配的商业模式限制了DPU的产业发展亟需完善技术体系，构建统一软硬件标准，加强产业合作，推动DPU产业生态稳步健康发展产业生态产业生态技术体系技术体系DPU与云平台、服务器三位一体共同构成端到端解决方案，任一环节的缺失均会影响产业落地 技术架构不独立：DPU本质是云化、虚拟化技术从纯软件实现向软硬结合发展的结果，技术架构与云计算关系密切，耦合度高 技术路线不明晰：DPU在实现某一功能时，存在多种技术路线，无法收敛 技术标准不成熟：DPU功能与接口缺乏标准，硬件及服务器多为定制化实现，国内外相关标准组织刚刚起步DPU落地商用需要云平台、DPU、服务器三方定向适配，导致适配时间长、成本高云计算的需求决定DPU技术体系，云计算新技术、新场景迭代频繁，使得DPU的“易用性”成为落地关键服务器DPU云平台服务器整机面对的问题DPU卡部件可看作在服务器内部的另一个小型服务器。DPU卡的引入对通用服务器设备在多个方面提出了定制化要求DPU卡部件面对的问题引入DPU后，服务器内多网卡替换为一张DPU卡。终端客户的组网方案、单节点网络带宽需求、带外纳管方案均存在较大差异，导致DPU卡关键硬件规格难以统一DPU卡裸金属服务器管理网络存储标准化计算安全芯片层部件层部件层整机层整机层软件平台层DPU作为典型的软硬一体解决方案，亟需优先引导整机层及部件层标准化、通用化，为芯片与软件的深度整合及生态繁荣提供底层支撑 服务器硬件标准化建议分两个阶段进行推进。于阶段一优先解决与硬件设计强相关的结构、供电、散热等需求，于阶段二迈入服务器与DPU卡紧密耦合的“深水区”，进一步收敛两者的在带外纳管、运维、底层固件的关系。通过生态标准进行前期引导，待生态成熟通过企标及采购进行落地 DPU卡硬件标准化建议通过生态标准优先对卡硬件架构、带外纳管等达成方案级别一致，再通过企标进一步约束端口数量规格、功能性能等具体设计要求 结构 供电 散热 辅助边带信号 带外纳管 上下电及运维 BIOS、BMC 其他 硬件架构 形态 端口规格 功耗 温度范围 功能性能 服务器标准化阶段一服务器标准化阶段二DPU卡标准化阶段一阶段二硬件加速引擎网口Vender B：通用服务器网口协处理器 CPU带外管理供电Vender A：DPU卡CPUCPU电源带外管理散热模组PCIe槽位时序控制PCIe槽位统一服务器结构及供电最大能力统一服务器结构及供电最大能力统一硬件辅助边带信号定义统一硬件辅助边带信号定义统一散热能力统一散热能力统一带外管理功能边界统一带外管理功能边界约束服务器可支持卡的最大结构规格及最大功耗门限约束服务器可支持卡在服务器未开机状态启动约束服务器支持未开机状态对卡进行散热及调速约束服务器能够提供给DPU的辅助边带信号逐步收敛DPU及服务器两者带外管理模块的职责及交互框架，最终做到边界清晰 在DPU裸金属服务器技术领域，中国移动于ODCC立项裸金属服务器技术规范，提出四个统一，旨在实现DPU与服务器设备之间的硬件解耦，及早引导产业进行针对性设计，突破新技术规模应用瓶颈 在服务器与DPU卡紧密耦合的技术领域，DPU卡设备身份的二重性使带外纳管成为首先要解决的问题 建议从带外管理需求、硬件方案、软件协议逐步达成技术共识，最终实现复杂设备间的解耦管理需求一致硬件方案一致软件协议一致从终端客户管理运维角度，定义DPU卡带外管理模型模型既包含卡类信息，又包含主机类信息DPU卡内管理信息由带外管理模块统一汇总，避免DPU直接对主机暴露大量SensorDPU卡带外管理信息由Smbus或自身带外网口传递在Smbus总线基础上，进一步定义双带外管理模块交互协议，实现BMC软件解耦裸金属服务器节点DPU卡DPU处理器硬件加速引擎DPU带外管理模块Host-BMCHost-CPUPCIePCIe or 内部总线带外管理网络硬件管理平台基础设施管理 在DPU卡技术领域，以全高双宽3/4长PCIe标卡为最大结构，以三颗芯片为核心的DPU卡硬件架构已逐步成为事实标准裸金属服务器节点DPU卡基础设施管理管理控制组件DPU处理器硬件加速引擎DPU带外管理模块Host-BMCHost-CPUPCIeGuest OS存储SPDK网络OVS-DPDKPCIe or 内部总线带外管理网络带内管理网络NovaCinderIronic硬件管理平台虚拟化层例如DPU带外管理模块DPU处理器DPU硬件架构硬件加速引擎 DPU作为软件定义硬件的产品，不同终端客户组网方案导致的DPU端口规格差异，以及不同业务场景对卸载功能性能要求差异，仍需产业共同探讨服务器节点注：此处为网络平面逻辑图，不代表实际网卡配置网卡125G网卡210G网卡310G存储TOR10G业务TOR25G管理TOR10G运营商某业务组网原有方案业务、存储、管理三平面6端口服务器节点DPU卡存储TOR10G业务TOR25G、10G管理TOR10G引入DPU后端口规格待讨论网络平面设计待讨论存储面管理面业务面中国移动从标准体系构建、产业生态催化两方面进行攻关，推动DPU产业稳步发展打造解耦开放型DPU标准和新生态发布发布DPUDPU技术白皮书技术白皮书，阐明三大标准化方向，阐明三大标准化方向CCSA TC1牵头DPU总体技术要求等行标立项CCSA TC606（ODCC）牵头裸金属服务器技术规范立项凝聚产业合力，推进产业稳步健康发展凝聚产业合力，推进产业稳步健康发展构建标准体系，繁荣开源生态构建标准体系，繁荣开源生态三大定位：产业聚合平台、技术方案实验床、业务场景孵化器生态聚合：已汇聚2828家云平台、服务器、DPU厂商1套DPU技术架构5大软件功能接口定义硬件4个维度统一

47人已浏览 2023-08-30 11页 5星级

2023年深度行业分析研究报告目录1光芯片AI浪潮下算力基座2国产替代空间广阔,下游应用多点开花1,1光芯片基本概念1,2光芯片技术原理1,3光芯片原材料1,4光芯片生产流程1,5未来技术方向3复盘海.

81人已浏览 2023-08-30 53页 5星级

201硅光技术硅光技术利用半导体工艺,利用半导体工艺,集合光子与电子技术的优点,集合光子与电子技术的优点,开启光通信更高速率,更高集成度时代开启光通信更高速率,更高集成度时代硅光技术核心理念是,芯片出.

26人已浏览 2023-08-29 50页 5星级

光芯片,速率升级和份额提升驱动产业加速成长光芯片,速率升级和份额提升驱动产业加速成长光模块系列报告之三光模块系列报告之三长城证券产业金融研究院分析师侯宾执业证书编号,S1070522080001证券研.

33人已浏览 2023-08-18 36页 5星级

1242023年年8月月4日日行业行业,深度深度,研究报告研究报告行业研究报告慧博智能投研光芯片行业深度,光芯片行业深度,驱动因素,市场前景,产驱动因素,市场前景,产业链及业链及相关相关企业深度梳理企.

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施耐德电气商业价值研究院与德勤、SEMI联合出品“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 施耐德电气商业价值研究院介绍施耐德电气商业价值研究院成立于2021年5月。遵循严格的方法和为社会做贡献的使命，我们通过对中国经济、产业和商业进行严谨、实用和创造性的研究，为公众和商界提供融合全球智慧的专业洞见，致力于成为推动中国经济、社会和企业可持续发展的领先智库。我们的研究团队汇集了绿色智能制造、绿色能源管理领域的一线专家、深耕前沿技术的研发工程师、参与行业政策和标准制定的专家学者，也聚集了来自业界各科研院所的学术界领袖、为企业掌舵的管理层，以及来自于通讯、信息安全、互联网管理咨询、市场研究等领域的生态伙伴专家。我们的研究内容涵盖行业、技术、宏观等方面，同时基于自身发展以及所提供的企业咨询服务中的积累，将深入探讨企业战略、研发管理、供应链管理、营销、财务、人力资源、品牌推广等话题，并与社会积极分享研究成果。我们的研究方法结合定性和定量分析，通过一线调研，以数据驱动分析，实现深层价值提炼，进而帮助企业中高管理层把脉宏观，见微知著，助力企业探索可持续发展之道，把握时代机遇，加速变革转型。CONTENTS目录序言1 趋势 1.1 全经济领域脱碳行动势在必行1.2 电子行业面临的环境监管压力加剧1.3 脱碳为企业创造新价值1.4 全生命周期脱碳催生产业链加速合作1.5 技术创新是快速脱碳的驱动力1.6 零碳行业生态圈正在形成，支持企业加速脱碳2 电子信息制造业脱碳的挑战2.1 脱碳未与企业经营深度融合，脱碳成本居高不下2.2 全生命周期碳排放管理能力待提升，深度脱碳难实现2.3 脱碳技术与行业脱碳实践融合不足，技术驱动无法释放2.4 生态圈脱碳协作亟需加强，供应链制约脱碳进程 2.5 电子厂房脱碳特殊性3 目标、建议与可持续衡量指标3.1 两大目标 3.2 四大建议3.3 可持续发展衡量指标34510 12141518192020212223242525394 业内优秀实践4.1 施耐德电气实践4.2 苹果实践4.3 台积电实践4.4 意法半导体实践4.5 思科实践4.6 三星电子实践结语关于作者致谢41424243434444454647 序言序言在今年的世界互联网大会上发布了一组数字，2022年，中国数字经济规模首次突破20万亿元，占GDP比重达41.5%。半导体如同当今世界的“石油和钢铁”，是数字经济的核心和基石。可见，电子信息制造业的强大将成为中国未来强盛之“底气”。近年来，蓬勃发展的新能源车、5G、自动驾驶、数据中心、等新兴产业将形成强大的未来半导体需求量。与此同时，气候危机问题同样不容忽视，绿色低碳转型正在成为具有规模大、体量大、能耗大特点的电子行业需要正视的新课题，无论是从经济导向、监管力度，还是企业运营、技术创新，再到供应链协同、生态合作等角度来看，一致向“绿”的趋势已成为全球共识。SEMI成立于1970年，是连接半导体、电子产业链全球规模最大，历史最悠久，最具影响力的半导体行业协会，SEMI China本着全球化、专业化、本地化的理念，极力促进中国半导体产业可持续发展，推动技术创新、国际合作，安全可控国内外企业兼容的供应链。SEMI同时大力倡导可持续发展，将气候变迁及永续议题视为近期服务产业的重点策略方向，SEMI近期成立了全球半导体气候联盟（SCC），全力支持巴黎协定，同时配合我国双碳目标，在低碳环保方面进一步促进产业可持续发展。施耐德电气也是该联盟的创始成员之一。放眼世界，近两年全球半导体产业最热门的话题从缺芯、缺产能，到去年第三季度急转直下，谈论的焦点成为去库存、降价。随着需求不振、销售额下滑，产业进入下行周期。尽管短期寒潮弥昧，我们仍然对行业的长期发展保有积极的信念。其中，中国作为全球规模最大、增速最快、企业数量极多的市场，必然也存在着广阔的发展机会。而当国内企业面对诸如技术瓶颈、疫情反复、经济衰退、产业链重整等种种挑战之时，在保持对科技创新，人才培养，国际交流等长期投入的基础上，还应助力加强对绿色低碳能力的塑造，并通过推进产业链协同，共同努力寻找可协调企业发展与减排降碳的“平衡之径”。正因为是整个行业的切实之需，对于在此时看到施耐德电气与德勤共同编制的电子行业低碳转型白皮书，我感到十分欣喜，从可持续发展趋势，到行业降碳挑战，再到提出目标与建议，并展示过往的成功案例，这既是一次横跨领域的有益讨论，也是一种深入行业的经验共享。全球减碳浪潮中，没有一个行业一家企业可以置身事外。对于电子行业而言，更是道阻且长，需要上下求索，因而在这一关键节点之下，这样的思维碰撞与有的放矢，弥足珍贵，也值得我们细读深思。居龙SEMI全球副总裁中国区总裁 3趋势1 1.1 全经济领域脱碳行动势在必行1.1.1 气候危机加速全球脱碳行动气候危机加剧，碳预算告急面对势不可挡的全球低碳转型之路，当前电子信息制造业在脱碳转型方面具有六大发展趋势。气候变化带来的环境问题是国际社会关注的重点话题，随着2015年巴黎协定的发布，国内外对碳排放、碳达峰达到了空前的关注。根据荷兰环境评估署（PBL）2020年发布的数据，自 2010年以来，全球室温气体排放总量平均每年增长1.4%。2019年创下历史新高，不包括土地利用变化的排放总量达到524亿吨二氧化碳当量，全球人均室温气体排放量达6.8吨二氧化碳当量。2020 年气候变暖的趋势进一步持续，全球平均温度较工业化高出1.2摄氏度，1993-2019年全球海平面平均上升3.2毫米/年。趋势1.5脱碳为企业创造新价值经济领域脱碳行动势在必行电子行业面临环境监管压力加剧技术创新是快速脱碳的驱动力全生命周期脱碳催生产业链加速合作零碳行业生态圈正在形成,支持企业加速脱碳（图1）数据来源：德勤5通过科学和经济的综合研究认为一旦未来全球平均气温升高超过2摄氏度的阈值，将引起全球气候模式发生转变，并造成生产要素和生产效率损失。德勤D.Climate物理气候模型发现，气温升高和经济存在“两阶段”经济损失关系。阶段1，平均气温上升将引起气候变化危害，例如降雨模式转变、海平面上升等；阶段2，气候变化危害将影响土地、劳动力和资本。预测全球会在30年内将碳预算耗尽。根据英国石油公司（BP）发布的2021年世界能源统计年鉴，我国2020年总二氧化碳排放量为100亿吨，约占全球的29.4%，超过美日欧三大经济体的总和1。根据荷兰环境评估署数据，2010-2019年的十年间我国温室气体排放总量年均增长约为 2.3%2，高于全球平均水平。从世界整体碳排放增长趋势来看，迫于内外压力，留给中国的“碳预算”指标十分有限，中信证券最新研报指出，预计2030年达峰时期我国碳排放总量将被控制在116 亿吨以下，即我国未来10年的碳排放增长率不能高于1.5%3。电子行业内，碳预算问题更显严重，这是由于电子行业是一个巨大的资源密集型企业，具有规模大、体量大、能耗大的特点4。全球温室气体排放总量及主要温室气体排放量6005004003002001000单位:亿吨二氧化碳当量温室气体二氧化碳甲烷注 1 根据英国石油公司（BP）发布的2021年世界能源统计年鉴注 2 荷兰环境评估署注 3 中信证券碳中和全景图注 4 彭博社19701975198019851990199520002005201020152019“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察（图2）数据来源：德勤6注 5 科学碳目标倡议(Science Based Targets initiative)注 6 科学碳目标倡议(Science Based Targets initiative)已设定目标的公司数量已承诺加入STBi的公司数量2022.102021202020192018201720162015201420132012201120102009200837553505325530052755250522552005175515051255100575550525550511161914222826502772361145016367260148353227513349775669997106518172004加入SBTI的公司数量我国室温气体和二氧化碳排放量050100150单位:亿吨二氧化碳当量温室气体二氧化碳19701975198019851990199520002005201020152019趋势（图3）数据来源：德勤（图4）数据来源：德勤全球举措，企业在响应随着经济的全球化，气候变化带来的不仅是国家的风险，更是全球性的系统风险。为了有效应对气候变化，促进国际合作，国际社会先后签订了联合国气候变化框架公约巴黎协定等一系列应对气候变化的国际协定。各国企业也纷纷做出响应，SBTi（科学碳目标倡议）官网数据显示，截至到2022年10月共有3821家公司加入科学碳目标5，包含103家中国企业，已设定碳减排目标公司有1817家，占比约48%6。7“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 ESG 披露加强，助力碳中和目标2021年5月24日，我国生态环境部发布环境信息强制性披露制度，即环境信息依法披露制度改革方案。随着政策制定者对企业ESG管理（环境、社会和治理）要求的更新调整，ESG责任投资的理念不断被提及和强调。责任投资已提上全球决策者、投资者和民间团体的议程，从国家、政府层面，正在推动ESG逐步纳入监管，引导资金投向绿色、低碳等领域。交易所层面也陆续在上市规则中规定发行人需要定期披露其ESG报告或管理情况，比如：美国证监会要求2013年美国环保局规定的部分高温室气体排放上市公司必须披露其排放信息，中国上海交易所2020年发布的上海证券交易所上市公司定期报告业务指南也对碳排放信息披露做出了规定。这对于走在碳中和发展道路前列的企业，更有利于积累碳信用，得到投资市场的青睐，为公司的投融资助力。例如，台积电基于AA1000标准和GRI标准，建立了ESG披露框架。每年通过多种沟通渠道，定期评估利益相关者的反馈及ESG趋势，并根据评估结果确定ESG主题，建立ESG发展目标，设置行动计划，跟踪ESG的进展和效果。81.1.2 中国全社会建立脱碳共识趋势作为目前最大的发展中国家和碳排放国家，碳中和，碳达峰的目标对于我国既是挑战也是机会。转型不力将会导致产业、能源和技术的落后，带来深刻的经济、社会、自然危害，若抓住机遇，则可以带动中国社会的能源结构转型、催生新的可持续发展产业、投资和市场，彰显有担当的大国风范。通过近年来中国的实际行动，可以看到中国全社会的脱碳共识逐步加强。中国自主贡献承诺中国政府近期接连在国际会议上宣布中国的脱碳的目标，彰显我国毋庸置疑的低碳转型决心。此外，继国务院颁布2030年前碳达峰行动方案，我国碳中和“1 N”政策体系日益完善，明确讲述了各部门、各行业、各领域的重点任务目标；工业和信息化部、人民银行、银保监会、证监会联合发布关于加强产融合作推动工业绿色发展的指导意见，指导政府、金融机构、企业三者建立互利共赢的产融合作生态。公众可持续发展意识加强碳中和除了是国际社会、国家、政府、企业的责任，更是各国居民不可忽视和推卸的责任。近年来国内倡导居民低碳出行，大力发展公共交通和新能源汽车，企事业单位提倡环保办公，减少不必要的商务出行，都是体现公众可持续意识逐步增强的信号。“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”“到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上”2020年9月，习近平主席在联 合国大会宣布2020年12月，习近平主席在 气候雄心峰会上进一步提出“加快推动绿色低碳发展。降低碳排放强度，支持有条件的地方率先达到碳排放峰值，制定2030年前碳排放达峰行动方案”中共中央制定的“十四五”规划（图5）数据来源：德勤9“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 1.2 电子行业面临的环境监管压力加剧1.2.1 电子行业能耗需求上升，能耗管理与碳排管理压力增加全球数字经济发展，电子行业能耗需求增长电子信息产业作为国民经济战略性、基础性和先导性支柱产业，是当今全球创新最活跃渗透性最广的领域，是推动信息化与工业化深度融合的主要动力。随着信息通信技术在全球范围的飞速发展，带来了电子信息制造行业的快速扩张，代表性消费包含个人电子消费设备、电视和家庭娱乐系统、网络技术以及数据中心等。电子信息行业正消耗全球越来越多的电力，预计到2030年，电子信息行业将占据全球能源需求的7%，而生产和使用环节主导了电子制造企业的碳排放量。“新基建”下，电子信息行业规模扩大，能耗增加我国经济正从高速增长向高质量转型，为全面促进数字经济领域的发展，我国提出了“新基建”概念，提供数字转型、融合创新等服务的基础设施体系。“新基建”关注的领域与电子信息制造业密切相关，这将推动我国电子信息制造业快速发展，同时也意味着能耗需求的增加。作为国民支柱型的超级行业，不仅需要主动承担低碳减排的责任，也将通过行业自身的科技创新特性助力其他行业进行低碳转型。10趋势1.2.2 电子行业绿色发展的监管及标准体系日益完善为指导和加强企业进行低碳转型，电子信息制造业相关的行业标准和规范陆续出台，这些标准从能源消费和使用效率、生产洁净化、温室气体和污染物排放、资源循环利用效率等方面对企业提出了指导性或者强制性要求。随着电子行业的监管及标准体系日益完善，虽然可以为企业提供更多的体系化、标准化指导，但也同时给企业带来了更多的挑战去满足行业性要求。2020年9月，为加快推进绿色制造体系的建设工作，工业和信息化部发布了绿色园区评价要求，推动园区绿色化，要在园区规划、空间布局、产业链设计、能源利用、资源利用、基础设施、生态环境、运行管理等方面贯彻资源节约和环境友好理念，从而实现具备布局集聚化、结构绿色化、链接生态化等特色的绿色园区。电子信息制造业绿色工厂评价导则2019年11月发布绿色设计产品评价技术规范2020年5月发布电子器件(半导体芯片)制造 业清洁生产评价指标体系2019年1月发布电子信息制造业绿色供应链管理规范(征求意见稿)2021年1月发布11“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 注 7 中国碳论坛及ICF国际咨询公司联合发布的2020年中国碳价调查1.3 脱碳为企业创造新价值碳交易市场扩大、碳排放监测技术与系统完善，企业排放成本增长碳排放交易是指把二氧化碳排放权作为一种商品进行交易，是运用市场经济来促进碳减排的一种重要政策工具。2011年10月我国发改委发布关于开展碳排放权交易试点工作的通知，宣布启动中国碳交易市场。除电力行业外，预计“十四五”规划期间，钢铁、水泥、化工、电解铝和造纸等行业将陆续被纳入全国碳排放市场。当前中国碳交易市场支持现货交易，期货等其余交易手段陆续开发中，包含两个交易品种：碳配额和CCER（国家核证自愿资源减排量）。随着全球减排进程日益推进，未来碳价预测均具有走高趋势。根据中国碳论坛及ICF国际咨询公司联合发布的2020年中国碳价调查报告预测，中国二氧化碳价格预期在2030年将增至93元/吨，相较于2020年增长率近45%7。这意味着，碳中和会给各行业的发展都带来不小的“绿色成本”。企业的配额不够用，就需要到碳排放权交易市场去买；如果企业节能减排做得好，分配的碳配额用不完，就可以到市场上出售获益。碳信用与企业融资能力挂钩，基于碳信用的金融工具逐渐丰富国际市场将投资分为气候友好型投资和非气候友好型投资，前者能够推动温室气体减排，促进应对气候变化措施的实行，而后者可能对应对气候变化产生阻碍作用。二者享有不同政策和待遇，对气候友好型投资，企业享受税收优惠等一系列激励措施。中国人民银行关于构建绿色金融体系的指导意见动员和激励社会资本投入到绿色产业，能够有效抑制污染性和高碳投资。基于碳信用的金融工具日渐丰富，例如中央人民银行已将绿色债券和绿色信贷纳入央行贷款的合格抵押品范围。商业银行等金融中介会对绿色项目贷款有所青睐，低碳产业将获得更多的资金支持。1.3.1 成本与融资12脱碳成为中国经济发展新引擎基于联合国RCP6.0排放情景，德勤利用D.Climate模型进行情景模拟和分析，结果表明，气候不作为（中国和世界各地的排放量相对于当前水平并没有显著减少）将导致中国造成约人民币180万亿元的经济损失（按现值计算）；而相较于气候不作为，若快速进行脱碳转型，则全球不仅可在2040至2055年实现温升1.5摄氏度以内的目标，到2070年，也将为中国带来约116万亿元（按现值计算）的收益。低碳产品市场价值日益凸显随着社会和公众对于节能减排理念的深入，低碳产品价值在日益凸显。例如新能源汽车对于环境社会的正面影响带动了新能源车企的快速发展；电子行业更是通过低碳产品认证，监督企业针对产品全生命周期进行碳足迹监测，吸引客户购买并评估市场反馈。苹果公司在产品设计阶段不断提高性能、提高能效。自2008年起，通过在提高能源效率方面所做的努力，所有主要产品线的平均产品能耗降低了70%以上，此外2020年发布的产品机身采用可再生材料，降低产品的碳影响。国产品牌京东方也推出了创新型低碳产品电子纸和电子价签。由于其具有耗电量低、可循环利用率高的优点，获得了广泛的市场认可，在社会应用端成功推进了无纸化阅读、无纸化办公、无纸化购物、无纸化物流的普及，为实现“碳达峰”和“碳中和”目标提出了可行的显示解决方案。其中，京东方的电子价签因起步较早，具有高市场占有率，位列全球电子价签市场的第一位。其替代的普通纸质价签保护了数万余棵树木免遭砍伐，并通过收集修复并再次投入使用价签，使各行业企业运输过程中的碳排放量大幅减少。1.3.2 减排经济价值趋势13“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 1.4 全生命周期脱碳催生产业链加速合作践行可持续发展，绿色供应链是重要一环供应链（包括产品设计，采购，生产制造，交付，售后服务，端到端产生的温室气体排放）排放平均是公司直接排放的5.5倍，成为75%的企业减排过程中具有挑战性的一环。供应链减排是降低企业、行业碳排放的高效方式。首先，数字化手段可以将各个独立企业的能源消耗、碳排放数据进行整合，提升整个链条碳排信息的透明度和连通性；其次，由直面终端消费者，具有更高的利润率的下游企业带动供应链上的企业，合力减排，可以降低单一企业低碳转型高额成本带来的压力，使得全行业脱碳成功成为切实可行的目标。1.4.1 供应链脱碳是电子行业脱碳重点141.5 技术创新是快速脱碳的驱动力生产过程与工艺改进促进制造环节能效提升、碳排减少 2020年中国供应商填报的前五大减排活动中，生产过程中的资源效率位居第一，改进生产工艺、提高生产过程中的资源利用效率、降低生产过程的污染物和碳排放成为企业首选的转型行动。宁德时代积极响应联合国可持续发展目标，在提供创新产品和服务的同时，将可持续发展管理理念融入到业务运营的方方面面，构建可持续发展管理体系。以电动化 智能化为核心，致力于生产工艺的突破创新。宁德时代借助数字化仿真软件，实现了电池包热管理，并改善了生产工艺设计，使其能够在虚拟环境中进行产品研发和生产线仿真。如，RGV（有轨穿梭小车）可按照软件设定的轨道自动搬运材料和为设备上下物料，机械手可自动拆盘、码盘。在数字化仿真技术的帮助下，宁德时代大幅缩短了研发时间，显著提升生产效率，减少了每生产单位的碳排放量。技术创新将是带动企业进行快速脱碳的驱动力和重要支撑因素，布局和规划低碳/脱碳技术研究，是未来中国实现碳中和目标的核心竞争力。当前电子信息行业的脱碳技术包含生产工艺改进、负碳技术、能源技术、数字化技术等。1.5.1 生产过程及工艺改进宜选用高能效标准的设备，各系统合理匹配生产工序的用能需要，通过数字化等技术手段提升厂房的运行效率，从经济效益和减碳目标来讲都非常有价值。信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司电气总工程师 谢志文中国供应商2020年填报的五大减排活动生产过程中的资源效率建筑资源效率废弃物减少及材料回收公司政策及行为改变低碳能源消费31915410410195（图6）数据来源：德勤趋势15“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 CCUS技术（碳捕集、封存和利用）帮助企业实现长期碳中和目标长期来看，企业若想实现碳中和，不止是需要依靠减排，也需要考虑如何吸收排放的二氧化碳。二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）技术作为“连接现在与未来能源的桥梁”，被认为是最具前景的关键碳减排技术方案之一。CCUS技术指对生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中循环再利用，从而减少温室气体排放的技术。当前CCUS技术尚处于研究和发展阶段，电子信息行业应该加大对于负碳技术的研发资金投入，与研究机构/大学等进行研发合作，携手商业伙伴共同探索CCUS技术的商业化运营模式，促进中国的负碳技术发展。节能提效与新能源是我国能源转型战略的重中之重节能提效与新能源替代是我国进行碳中和转型的核心战略手段，“十四五”期间，我国将继续能源结构转型，通过能源强度和总量双控。数据研究发现，如果要把全球温升控制在2度以内，2050 年前全球能源相关二氧化碳排放需要减少40p%，预测节能和提高能效对全球二氧化碳减排的贡献为37%，发展可再生能源贡献为32%，燃料替代贡献为8%，发展核电贡献为3%，二氧化碳捕获利用与封存（CCUS）贡献为9%，还有12%贡献由其它技术满足。促进终端电气化将有利于加速碳中和目标的实现双碳目标的提出使得国内企业也面临着与日俱增的减排压力。从能源利用效率来看，电能的终端利用效率最高，可以达到90%以上，而燃气约为50%，燃煤则通常不高于40%。而生产环节的工业流程作为制造业务的支柱，是提高效率的关键。调查发现，大部分制造商计划于2035年实现45%的工业流程电气化率。工业流程因电气系统的设计、产能、流程可控度及灵活性均优于现有系统，拥有更高的性能寿命，在能源产能过剩时可平衡剩余负荷，可提升系统效率，有利于加速碳中和目标的实现。1.5.2 能源技术：节能提效、新能源替代、终端电气化16趋势1.5.3 数字技术：与能源管理、碳排管理的融合数字化技术与能源管理融合，促进供电侧和消费侧能效提升能源管理的数字化转型是实现双碳目标的重要途径。从供能端，数字化技术将提升配电系统和电网的智能化，提升配电系统管理的精细化程度，加强对设备全生命周期运维监控、状态感知、环境感知，减少配电系统的故障风险和运维成本，提升整体运行效率；从消费侧，加强企业对于整体用能预测和计划、用能情况监控、用能调度能力，提升企业整体能效管理水平。数字化技术与碳排管理融合，增强企业碳足迹管理透明度企业进行碳中和的第一步是掌握碳排放情况，通过数字化技术与碳排管理融合，帮助管理者直观了解碳排放情况，做出应对决策；监控、记录和分析生产和运营环节产生的碳排放数据，对高碳排放环节进行节能减排改造。此外，企业也可以通过数字化技术连接上游供应商，收集和分析供应链的碳排放数据，实现供应链脱碳目标。17“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 1.6 零碳行业生态圈正在形成，支持企业 加速脱碳政府发布监控和激励政策，推动企业加速脱碳通过一系列激励政策、监管标准的发布，中国政府正稳步推进低碳体制机制建立，推动低碳产业发展和低碳技术的研发和应用，激励企业建立完善的碳资产管理体系，依法开展碳排放报告和信息披露，加快全国用能权、碳排放交易权市场建设，推动企业加速脱碳。金融市场响应政府号召，加强绿色金融发展自2016年中国人民银行、财政部、发改委等七部委联合印发关于构建绿色金融体系的指导意见之后，中国已经初步形成了多层次的绿色金融产品和市场体系：中国一方面，支持绿色项目的绿色贷款、绿色债券、绿色保险等金融产品日益丰富，截至2021年末，中国绿色贷款余额近16万亿元，存量规模全球第一；另一方面，绿色金融相关激励及约束机制不断完善，人民银行通过绿色信贷、绿色债券业绩评价，引导金融机构有序增加绿色资产配置，并陆续推出创新型货币政策工具，支持社会资本投向绿色低碳领域。专业服务提供商借助自身经验，帮助企业转型研究发现企业内部由于缺乏相关的专业能力，缺少对于外部环境变化的精准感知，难以制定出既符合企业自身特点，又符合外部环境变化的切实可行的减排目标、转型战略、解决方案和实现路径。因此，脱碳前端企业和专业服务提供商应借助自身优秀的转型经验，帮助其他企业开展转型之旅。18电子信息制造业脱碳的挑战2 从我国整体脱碳进程来看，目前尚处于初级阶段，虽然有一部分企业已经开始设立脱碳目标并制定脱碳解决方案，但是整体来看仍处于被动合规或者减排理念认同阶段。研究发现大部分企业认为脱碳前期需要大量资金投入，会对企业投资决策产生影响。以上问题反映，当前我国相当一部份企业未把脱碳当作价值创造的抓手，若仅通过购买绿电、购买碳排放配额等手段进行脱碳，则势必造成企业脱碳成本的居高不下，且长期来看难以实现深度脱碳。若将脱碳与企业经营深度融合，例如研发设计低碳产品和服务，提高企业在市场和客户端的认可度；在产品全生命周期探索脱碳的可能性，例如通过绿色采购、绿色研发、绿色制造、绿色包装和运输等策略，将脱碳融入企业的经营过程，加强企业全员的脱碳意识，降低脱碳成本的同时，提升运营效率，实现长期的绿色经济效益。2.1 脱碳未与企业经营深度融合，脱碳 成本居高不下2.2 全生命周期碳排放管理能力待提升，深度脱碳难实现凡事预则立，不预则废。企业在实施碳中和策略和行动之前，第一步需要测量、盘查自身碳排放情况，通过高质量、可靠的碳排放数据，制定切实可行的减碳目标。而当前电子信息制造业需要加强对于全生命周期的排放管理能力，面临的主要挑战有：监管方面，由于电子信息制造行业不属于国家八大重点碳排放行业，因此电子企业多缺乏 成体系的碳盘查模板与规划。市场方面，第三方碳排放管理产品与服务尚不成熟，尤其是针对电子行业特性与需求的碳 排放管理市场有待完善。企业当前的碳排放数据集中于范围一、范围二，缺少对于范围三碳排放数据的测量，即未 考虑供应链的碳排放影响及气候环境风险。企业自身碳足迹测量能力不足，还不能独立准确的测量碳排放数据、完成碳排放报告和监 测计划等文件的编制。“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 202.3 脱碳技术与行业脱碳实践融合不足，技术驱动无法释放能源科技是支撑我国能源长期安全转型的战略保证。根据我国能源统计司数据，2020年我国能源消费总量为49.7亿吨标准煤，其中非化石能源消费占比为15.9%。若想实现“3060”目标，中国在2030年前，非化石能源消费总量占比应达到20%左右，天然气占比达到15%以上，即低碳能源联合占比达到35%。因此当前我国需要立即强化能源技术与行业脱碳实践的融合，提升非化石能源的消费占比，推进化石能源消费总量和能耗强度的持续降低。发展循环经济和数字化技术，增强资源利用效率，有助于从源头减少碳排放，实现企业绿色发展与全社会减排“双赢”目标。电子信息制造业在产品原材料、制造环节和使用环节都可能产生对环境有害的有机化合物排放和废弃污染物，例如半导体电子厂排放的挥发性有机物（VOCs），废旧的移动电子设备等。如何通过循环利用技术与数字化技术，建设绿色制造体系，推进创新技术与工业过程的深度融合，加强对于采购、研发、生产、运输环节的资源利用效率，减少这些环节的污染物和温室气体排放，打造循环可持续的电子信息制造供应链是当前电子信息制造业面临的挑战之一。（图7）数据来源：中国国家统计局能源统计司，公开数据能源消费总量（万吨标准煤）非化石能源占能源消费总量的比重化石能源占能源消费总量的比重2030非化石能源占比目标600000500000400000300000200000100000095.0.0u.0e.0U.0E.05.0%.0.0%5.0 11201220132014201520162017201820192020电子信息制造业脱碳的挑战212.4 生态圈脱碳协作亟需加强，供应链制 约脱碳进程国家大力提倡构建绿色产业生态圈，协同产业链上下游企业，打造可持续发展的绿色供应链。虽然中国在颁布一系列绿色供应链建设的政策措施，但放眼中国市场，企业对于绿色供应链的认知度还不足，主动延伸企业社会责任、积极从事绿色供应链管理工作的国内企业数量仍相对较少。当前，电子信息制造业推进协作性脱碳生态建设面临的主要挑战有：企业管理体系建设难度大，企业若想实施绿色供应链转型需要从公司战略层面出发，建设 完整的管理制度、激励制度、监督制度，实现跨部门的全业务域合作，此外数字化技术和 管理手段也要同步发展，这给企业建设绿色供应链带来了巨大挑战。绿色供应链激励机制需加强，绿色供应链的建设不局限于企业自身，还需要协同上下游企 业、政府及行业组织、金融机构等，牵一发而动全身。政府如何通过激励政策、监管措施 促进多主体、多环节协作，给予企业政策、资金支持，减少企业建设绿色供应链过程中可 能遇到的转型风险，也是挑战之一。受电子行业终端企业影响，供应链脱碳进程正逐步向上游推进。以苹果和台积电为例，台积电作为为Apple Watch、iPhone、iPad和Mac提供所有的定制Apple Silicon芯片的供应商之一，正设法采取更加坚决的减碳措施，帮助企业满足苹果公司到2030年实现碳中和的目标，保持竞争力。台积电公司履行以ESG指导委员会为内部最高层级的ESG决策中心，由董事长出任主席，制定了中长期ESG发展方向。从生产制造角度，台积电积极通过再生能源技术，2021年购买约12.3亿度再生能源、凭证及碳权，海外子公司100%使用再生能源，再生能源使用比例占全公司用电量7.6%，目标是2030年新厂再生能源占比20%以上，并逐年增加购买量，达到全公司生产厂房25%用电量为再生能源，非生产厂房100%使用再生能源；从供应链脱碳角度，正积极与上游供应商协作，以台积电供应商行为准则为行动依据，通过可持续管理自评问卷、RBA稽核等手段促进供应商采集积极手段降低环境风险。“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 222.5 电子厂房脱碳特殊性电子行业是高度技术密集、资金密集的产业，对生产和环境的要求都非常严格，而且其生产工艺非常复杂，原辅材料的种类众多，设备繁多，生产过程产生的废水、废气、噪声、固体废物、环境风险等也是多种多样的，加之其生产对能源质量要求较高，电能需求量和稳定性都是决定产品质量的关键。因此，电子行业的生产特性和用能特性导致了电子厂房的脱碳特殊性。电子厂房的脱碳特殊性包含脱碳技术复杂、脱碳周期较长、脱碳与生产需求较难同时满足等。生产工艺复杂，导致脱碳技术复杂：电子厂房的废弃物与污染物不仅包含二氧化碳，还包含废水、废气、固废等。以芯片厂为例，生产过程是在密闭的生产区及设备内进行，各生产区在厂房内又独立、分隔，化学品的供应全部采用管道，若需要对于芯片厂进行废气处理改造，则不仅需要考虑终端废气如何处理，还需要考虑气体运输环节各管道的改造，且不能影响生产的连续性，因此导致电子厂房脱碳技术复杂。电能质量需求高，工厂产能紧张，导致脱碳周期长：电子厂房具有高耗电的特点，2021年9月起，全国各省陆续开始执行能耗双控，这使得英特尔、辉达、高通、恩智浦、英飞凌、日月光等公司的大陆工厂均有了时间不等的停电、停工。在这样的背景下，电子行业的脱碳问题也随之暴露：为维持生产而购买的碳排放量的成本将逐渐难以控制；在限电的情况下，在可以生产的时间内大规模加量生产，可能导致短时间内碳排放量过高；电子厂房无法短时间内通过改进生产工艺、优化生产设备能耗使用而降低碳排放，导致脱碳周期延长。连续生产要求高，提供稳定的电力为脱碳大前提：电子行业中芯片、半导体等产品的生产有着复杂的工艺制程，对生产环境有着极高要求，电力是否稳定、机器运转是否正常都直接影响着产品良率的稳定。就目前情况而言，水力发电普及难度较大，而风力发电和太阳能发电的稳定性较低。因此，在使用清洁能源的同时，如何加强供电系统的稳定性和灵活性，以保证生产设备和环境的平稳运行，将是电力行业脱碳的重要挑战。电子信息制造业脱碳的挑战23目标、建议与可持续衡量指标3 目标、建议与可持续衡量指标3.1 两大目标电子工厂达成低碳可持续的两大目标企业价值提升：实现能源的高效利用，实现水资源的有效利用，实现可再生能源替代，循环利用实现零废弃物填埋总量，在显著扩大制造能力的同时进一步降低绝对碳排放量。此外，通过协作与技术创新，引领行业协同发展从而降低低碳转型成本，以期减少整个半导体行业的碳排放，进一步利用科技减少气候影响。同时ESG成果已被全球机构投资人列入投资衡量指标，通过企业产品与品牌价值的提升实现低碳转型的经济效益。产业链脱碳达成：协同产业链上下游，完善低碳标准体系，实现企业减排目标，助力供应链端到端低碳转型。“双碳”目标背景下，从实现自身运营的可持续再到赋能客户和合作伙伴的可持续，企业需要在组织层面建立可持续发展委员会及相应权责体系，在运营层面制定可持续发展路线图和绩效指标，并从供应链和品牌价值的角度将可持续发展理念深度融入主业。（一）组织层面，建立可持续发展管理体系企业应当以身作则，构建可持续发展的生态系统，首要任务即在企业内部建立可持续发展管理组织。建议由集团总部级可持续发展委员会、项目制可持续发展工作小组以及区域或站点级别的可持续发展负责人或EHS经理，建立灵活敏捷且行之有效的管理组织。由总部级委员会负责可持续战略及路线图的制定，统领建设和健全符合国家对于关于构建现代环境治理体系的指导意见的低碳转型治理体系，集团可持续长远发展相关的政策、机会和风险进行分析，并后续支持和监督企业转型策略的实施。项目制工作小组负责结合总部战略和技术专家建议、制定并推广行之有效的低碳改造方案，跟踪项目实施情况及运营绩效。区域、站点级的负责人主要职责在于实施区域或站点级的具体低碳转型和运营优化方案，对区域或厂站的实际能源消耗、碳减排量、废弃物生产量等关键指标负责。自上而下明确的管理及权责体系，既能够保障可持续管理向上融入治理层面，又能够向下促进各子系统的快速响应和有效执行。3.2 四大建议3.2.1 价值交付能力25施耐德电气用户侧团队主动能源管理团队架构多站点规模化复制：覆盖全集团的AEM区域 能源管理经理 推动多站点级的运营优化和AEM绩效追踪 进行项目可交付成果验证 新增设施采购（如需要）AEM 项目负责人 明确集团内的能源管理团队组成及分工 对集团级的项目结果负责 总结并披露AEM的运营绩效站点 现场设施经理&EHS经理 对站点的能源及减排结果负责 推动AEM项目在站点的部署落实 新增设施采购（如需要）执行AEM战略结合专家意见，制定行之有效的方案能源绩效跟踪承担项目整体责任项目层执行区域/站点级的实施方案对区域/站点级的AEM指标负责区域/站点级别决定AEM战略蓝图承担集团的责任领导层指导委员会站点管理团队项目核心团队SE AEM 项目负责人集团AEM项目负责人集团AEM经理SE AEM项目经理区域主管专家（采购/节能/软件）区域AEM经理站点负责人现场负责人（设施经理）能源采购专家IT负责人购电负责人设施/工程负责人能效提升专家能源绩效跟踪软件专家数据支持SE AEM销售经理站点站点站点站点区域运营分部区域运营分部集团总部“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察（图8）数据来源：施耐德电气商业价值研究院（图9）数据来源：施耐德电气商业价值研究院26（图10）数据来源:GreenGauge,CDP（二）运营层面，制定及实施可持续发展路线图和绩效指标 在日常运营层面，建议企业基于对ESG相关的监管现状、风险评估与机遇分析，制定科学和灵活的可持续发展目标与路线图，并且制定务实的分解行动计划和关键的绩效指标。同时，为实现企业内数据信息标准化、可追溯、可对标，企业应当破除信息烟囱，搭建横跨各子系统的统一的数据平台，确保一致的统计方法和口径。制定灵活和科学的可持续发展路线图，可持续委员会当以企业在环境排放、社会影响和治理水平现状为基础，对标行业水平和竞争对手水平，提出一系列的优次目标和可行的方针策略，并随实际情况做出调整和优化。内容包括但不限于温室气体减排管理、能耗和能效管理、废物管理以及水资源综合治理等等。分解行动计划依托于低碳转型路线图，适用于不同区域内工厂、办公楼等运营实体，由项目制工作小组牵头起草，具体实施方案涵盖IoT数字化改造、设备节能改造、本地可持续能源部署、智能微网优化和可持续能源采购等等。不论是针对可持续发展蓝图，抑或具体实施计划，都需要设定可跟踪、可量化的标准化绩效指标体系和考核目标以衡量和监测进度。关键绩效指标建议分为集团级、区域级和站点级，从而激励内部快速转型。以数字化、标准化为基础，加强节能减碳技术和经济性研究，提升能效，降低成本，建造超低能耗的绿色建筑、绿色工厂、绿色园区。世源科技总工程师 吴晓斌（三）融入主业，打造全供应链和品牌价值的可持续目标、建议与可持续衡量指标27“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 范围1排放是指由组织控制或拥有的源产生的直接温室气体（GHG）排放。（例如，与锅炉，熔炉，车辆中燃料燃烧相关的排放）范围2排放是与购买电力，蒸汽加热或冷却相关的间接GHG排放。范围3上下游供应链的排放，但该组织间接影响其价值。在电子厂商的排放集中在范围2和购买的温室气体（范围3）中，范围3占半导体厂商总排放量约占50%，主要来自上游购买的特种气体。范围2排放量约占27%，下游排放集中在销售产品的使用上。然而大多数下游类别的数据透明度很差，根据Imec公司的估计，与移动设备相关的温室气体排放约有75%是在制造时产生的，其中近一半来自芯片制造过程。除范围1和范围2的排放外，在范围3上下游供应链的排放占据企业总排放的很大部分，因此打造端到端的绿色供应链是企业全方位脱碳的重要一环，建议企业从研发设计、部件采购、生产制造、运输交付、服务环节将可持续目标融入业务的方方面面，真正实现将脱碳融入主业。研发部门可在满足产品功能、质量要求的同时从顶层设计考虑产品的环境属性和影响。针对上游供应链，企业应当比较选择低生产排放、环保材料及零部件的供应商，或可在采购协议中标明相关要求倒逼上游供应商升级转型。生产制造阶段，建议电子工厂着眼于打造牢固的数字化基础、用能清洁化和电气化改造，实现生产低碳排。通过绿色包装和电气化运输实现到客户环节的绿色交付。（图11）数据来源：施耐德电气商业价值研究院将可持续目标融入业务的方方面面,打造端到端绿色供应链绿色设计绿色采购绿色生产绿色交付绿色服务(咨询)端到端可持续供应链生态设计战略规划体系设计执行优化绩效展现生态标签Green Premium评估专业的第三方审核认证培训能源管理/精益咨询数字化EcoStruxure提升效率循环经济持续可循环的供应链的创新绿色包装绿色包装达到12%绿色运输车辆运输减少15%碳排放生态1000主要供应商减少50%碳排放清洁能源可再生能源使用率达到85O28“双碳”背景下，客户对于低碳产品“绿色溢价”的购买意愿和支付能力持续上升。从技术创新的绿色产品设计到全供应链的脱碳，产品被赋予了更高的“绿色价值”，继而也变相丰富了品牌价值的可持续属性和企业盈利来源。电子制造企业能够为客户提供满足其日益发展的低碳需求的产品和解决方案，是促使企业脱碳转型的重要内生动力。此外，企业在自身转型的过程中，积累了丰富的组织管理经验、已验证的可持续发展路线以及一批成功试点案例，对其相关利益方有一定借鉴意义，企业可以通过推广、咨询进一步赋能供应商、客户和合作伙伴，打造绿色生态圈。3.2.2 碳资产管理能力 碳资产是指在强制碳排放权交易机制或者自愿碳排放权交易机制下，产生的可直接或间接影响组织温室气体排放的配额排放权、减排信用额及相关活动。碳资产具有同质性和稀缺性，在相应的碳交易定价机制下，同时具备金融属性和商品属性。3.2.2.1 碳足迹监测能力测算企业碳足迹的核心在于碳排放数据管理，排放源数据监测的准确性和真实性对企业碳足迹管理至关重要。提升碳排放数据监测能力可以考虑从如下四个角度考虑：A）确定测算方法与工具。企业应明确测算方法与工具，编制碳足迹测算过程中所需监测排放 源数据清单，确定每一个排放源测算方法及排放因子选择。依据确定的方法学及工具，搭 建企业内部数字化测算模型。B）测算企业碳足迹。以监测数据作为输入，依据“可测量、可报告、可核查”的原则和技术体 系，通过模型保证企业碳足迹测算量的真实、准确、完整。实现可监测、可报告、可核查 的数据质量是企业碳资产管理有效实施的基础。C）搭建碳排放监测平台。在企业内部搭建设施、工序层级的数据监测体系，制定并实施碳排 放监测计划，梳理监测设备与监测器具台账并保障建设设备的维护与定期校验，实现数据 监测可操作性及核查工具的标准化。D）提升企业信息披露能力和水平。气候变化议题已经成为各国家政府和监管机构关注点，也 是ESG合规要求中重要披露内容。企业应结合实际开展核心团队人员在碳监测、盘查、合 规性和信息披露等方面多元化能力建设，及时准确将企业在应对气候变化问题的思考与行 动信息进行传播。目标、建议与可持续衡量指标29注 8 人民银行绿色债券支持项目目录（2021年版）“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 3.2.2.2 绿色金融与投资为减轻企业由于减排所造成的短时间成本增长，推动经济的绿色转型，在应对气候变化问题上，国家在金融领域推出一系列政策对绿色产业和绿色项目的融资提供支持。企业应灵活利用绿色金融及碳金融工具推进低碳转型进行资金规划。2015年12月，中国人民银行、国家发展和改革委员会、证监会等发布绿色债券支持项目目录（2015年版）和绿色债券发行指引，界定绿色债券支持项目范围的同时规范国内绿色债券市场发展。2021年4月，新发布绿色债券支持项目目录（2021年版）（以下简称“目录”），目录进一步规范国内绿色债券市场，引导更多资金支持绿色产业和绿色项目、实现国内绿色债券支持范围与国际市场相关标准趋同亦将提供重要保障。目录适当调整绿色产业支持的重点，增加绿色建筑、可持续建筑、绿色农业、水资源节约和非常规水资源利用等新时期国家重点发展的绿色产业领域类别，优化对绿色装备制造业整个产业链条的支持，支持产业的链条式“绿化”8。2021年3月，中国银行间市场交易商协会推出关于明确碳中和债相关机制的通知，以资金手段鼓励企业以更高的标准减排。相比绿色债券，碳中和债资金用途范围较窄，不仅需要符合绿色债券支持项目目录，同时必须能够产生碳减排效益，且要求环境效益可量化。同时，碳中和债券针对信息披露要求覆盖发行阶段和存续期：发行阶段要求由第三方专业机构出具评估认证报告，详细披露对应项目碳减排环境效益和其他环境效益的测算方法与结果，甚至可具体到单个募投项目每年理论碳减排量和其他污染物减排量，并且鼓励发行人披露企业整体的碳减排计划、碳中和路线图以及减碳手段和监督机制等内容；存续期间需要在年报、半年报中披露募集资金的使用情况、募投项目进展情况以及定量的碳减排环境效益等内容。2021年4月，交易商协会推出可持续发展挂钩债券。可持续发展挂钩债券是指将债券条款与发行人可持续发展目标相挂钩的债务融资工具。挂钩目标包括：（1）关键绩效指标（KPI），对发行人运营有核心作用的可持续发展业绩指标；（2）可持续发展绩效目标（SPT），是对关键绩效指标的量化评估目标，并需明确达成时限。第三方机构对这些指标进行验证，如果关键绩效指标在时限内没有达到预定的可持续发展绩效指标，将触发债券条款的调整。因此，可持续发展挂钩债券可以引导发行人实质性推动可持续发展目标的实现，有助于实现发行人主体层面的碳减排和碳中和。除上述债券外，绿色金融还覆盖碳配额质押贷款、碳信用质押贷款、碳配额回购融资、碳信托、绿色结构性存款、碳基金、碳排放权交易和碳配额托管等多种形式。企业应积极投入绿色金融创新与突破，实现低碳转型，更好地融入全球绿色供应链生态圈，迎接低碳未来更早到来。303.2.2.3 碳排放权管理5G、大数据、区块链、人工智能、云计算等新一代信息技术正在引领新一轮的技术变革。面对挑战，企业必须要抢抓信息技术带来的产业变革机遇，聚焦于不断发展的数字技术，实现企业内部资源综合配置优化和业务运营管理优化。同时，数字化技术也是企业节能降本、增效提质，构建绿色低碳新产业、新业态，促进能源和产业结构调整，助力能源生产、使用侧节能和效率提升不可或缺的技术支撑。推进数字产业化和产业数字化，对于数字经济企业自身实现减排降耗，以及为非数字部门减排提供技术支撑都有非常重要的意义。1）助力智能制造智能制造以制造环节生产可视化、生产透明化，以及赋予工厂预测能力和自适应能力为目标，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑，提高产能、降低生产时间、提升良率和降低成本；而对于先进工艺能够提高研发效率、提升产品性能、优化生产和产品设计。通过应用信息化技术对各制造环节开展智能化的实时优化控制，从而对整个工艺环节进行全流程监测、控制和调节，最终实现工艺优化，自动运行。该类数字化系统可广泛应用于各流程性行业的生产制造环节，在企业提质、降耗、减碳等方面可以取得显著成效。碳排放权是指排放主体能够排放温室气体或减排主体能够产生碳抵消的限度，是一种具有一定特殊性的商品，可作为价值性资产和稀缺性商品在市场中交换流通。碳排放权管理主要指企业的碳排放情况、配额交易及具备产生碳信用价值的减排项目管理。企业通过碳排放权交易体现碳排放权的市场价值，其本质是在环境管制目标的指导监督下，各用能主体通过市场化方式实现碳排放责任再分配的过程。碳排放权的价值随着碳市场供需关系的变动而变动；从长期的市场变化规划来讲，碳排放权的价值反应碳减排的成本。针对重点排放单位，碳交易可降低企业的生产成本，同时推高低碳排企业的收入，从一定程度上，将企业减排的努力转换为经济动力。“遵守环保法规，尊重客户标准，关心员工健康，持续改善环境”一直是扬杰科技秉持的环境质量方针，作为新能源光伏、新能源车载的供应商，我们积极投身建设绿色制造体系，我们鼓励团队员工提出可节能建议，透过产品设计及工艺改进等方案，降低半导体器件功耗提升性能，直接或间接助力新能源发展。生产活动中我们通过智能制造等新技术推进节能降碳改造、清洁能源替代、节水工艺改造提升，提升清洁生产水平、减污降碳协同，提升公司能源、资源综合利用水平，助力公司绿色低碳可持续发展。扬杰科技运营总监 许晶晶3.2.3 技术与创新能力数字化运营管理 2）提高可再生能源接入比例数字化技术需解决企业从光伏发电等新能源消纳和电力系统安全的矛盾，并对电力系统设计、规划设计、生产管理、运行控制全方位考量，从而提高可再生能源接入的比例。3）透明碳排放管理为了在低碳背景下的碳交易市场中，实现低成本履约，甚至从碳市场获益，企业通过数字化技术进行碳排放管理是唯一高效的解决方案。德勤建议企业从以下功能维度建立透明碳排放管理系统：通过碳数据核算、核查、阈值以及接口管理等量化功能高效收集日常碳排放数据，统一进行 大数据计算，使企业全方位了解自己的碳排放水平。通过数据进行智能分析，对标行业排放水平，预测未来排放量，为企业碳减排以及开展碳交 易提供决策建议。对企业各相关层级进行全方位管理，包括集团层面的层级管理、机构管理、用户管理、碳资 产管理（碳配额及CCER等）以及碳减排项目流程管理等，以实现时效性碳价预测，助力保 值增值。参照国际国内碳排放报告格式自动生成可编辑、多格式的碳排放报告的功能，以满足企业 碳交易、碳披露等不同诉求，通过可视化分析增加数据透明度，增强企业/行业与生态圈伙 伴的联结与互动，助力形成良性减排生态。目标、建议与可持续衡量指标31“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 终端电气化1）工业流程工业流程是所有制造业务的支柱，也是提高效率，实现企业低碳转型的关键环节。目前，工业制造流程中的能源很大程度上依赖于化石能源，这些燃料要么直接用于供热，要么间接用于公共设施系统。施耐德电气认为推动资源保护和助力精益生产的业务计划，首先是加速工厂和车间的电气化。例如，将高效率的工业电机应用于生产流程中的压缩机、电梯、泵等设备。该类电气系统的设计、产能、流程可控度及灵活性均优于传统工业流程系统，工业流程中的电气化转型将成为企业低碳减排的重要战略方针。2）物流车队工业车队的电气化也是企业低碳化转型战略中至关重要的环节。现阶段大多数工业企业的物流和运输车辆仍以内燃机汽车为主，尽管缸内直喷、增压技术、稀薄燃烧技术能在一定程度上缓解内燃机汽车的碳排放水平，但与电动汽车的“零排放”标准还相去甚远。德勤建议企业加速向电动车队（EV）转型，该类电气设备的维护、运营成本和碳排放水平远低于燃油设备。3）工业空间电子企业除洁净区外其余工作区域制热和水暖设备也应当更多的使用电气资源。德勤建议企业构筑电力驱动的加热和冷却系统，并和日渐普及的智能互联建筑管理系统组合，加速利用电气资源优化工厂、仓库、办公场所等工业空间，实现更高效的建筑能源管理。2）提高可再生能源接入比例数字化技术需解决企业从光伏发电等新能源消纳和电力系统安全的矛盾，并对电力系统设计、规划设计、生产管理、运行控制全方位考量，从而提高可再生能源接入的比例。3）透明碳排放管理为了在低碳背景下的碳交易市场中，实现低成本履约，甚至从碳市场获益，企业通过数字化技术进行碳排放管理是唯一高效的解决方案。德勤建议企业从以下功能维度建立透明碳排放管理系统：通过碳数据核算、核查、阈值以及接口管理等量化功能高效收集日常碳排放数据，统一进行 大数据计算，使企业全方位了解自己的碳排放水平。通过数据进行智能分析，对标行业排放水平，预测未来排放量，为企业碳减排以及开展碳交 易提供决策建议。对企业各相关层级进行全方位管理，包括集团层面的层级管理、机构管理、用户管理、碳资 产管理（碳配额及CCER等）以及碳减排项目流程管理等，以实现时效性碳价预测，助力保 值增值。参照国际国内碳排放报告格式自动生成可编辑、多格式的碳排放报告的功能，以满足企业 碳交易、碳披露等不同诉求，通过可视化分析增加数据透明度，增强企业/行业与生态圈伙 伴的联结与互动，助力形成良性减排生态。32创新能效管理1）数字化能效管理平台融入了大数据挖掘和人工智能技术的数字化能效管理平台，能够大幅提升能源管理效率，实现能源产销预测，帮助企业实现能源精细化和制度化管理。这种智能化能效管理平台不但可以实现在线能耗监控，而且可以通过基于数据挖掘、专家系统的能源管理应用查找到能耗漏洞，诊断不合理能耗原因，有针对性地制定节能优化综合解决方案，提高终端用能效率。2）机器的节能芯片的生产过程需要几千道工序涉及上百种机台设备，对于大型企业来说，要改变整个产业链的芯片制造过程绝非易事。对于设备制造企业通过使用可再生能源、回收零部件以及升级技术来提高效率，解决排放问题。其设备制造商的总体碳排放量仍将增长，因为其大部分碳排放来源于客户对产品的使用。设备制造商要实现其最新机器的节能目标，以期帮助自身亦帮助终端用户减少碳排放。3）储能技术发展创新储能及多能互补集成技术对加快发展企业能源绿色低碳转型有着重要意义。通过储能技术实现可再生能源大规模接入，从而推动企业能源低碳转型的技术路径被业界寄予厚望。目前有多种多样的技术可以用于储存能源，其中有几项技术特别适用于储存可再生能源。电化学蓄电池（特别是锂离子电池），氧化还原液流电池，储存氢能，热力系统，泵送液体，甚至是闲置的电动汽车（EV）都是目前或即将投入商业使用的储能技术。循环利用技术1）水资源的循环利用半导体产业在制程上需使用大量纯水进行清洗步骤，因此，晶圆厂房在用水设计上，除了检讨用水量的合理性之外，必须提高用水效率，通过全过程的循环利用，细致的工艺排水分类处理，实现工艺水回收。回收水再利用，减少对自来水用量的依赖，作为用水效能的主要目标。一幢有节水观念的厂房或建筑，不但能减少用水量，提高回收水的再利用比率，甚至具备新水源的开发能力。在水效能的评估方面，鼓励通过新科技及节水设备或系统，开源节流双管齐下，减少生活用水的消耗。另外，雨水，中水的回收再利用，特别对耗水量大的厂房或建筑来说帮助更大，也是重要的节水手法。目标、建议与可持续衡量指标332）废料回收利用与半导体制造相关的主要废弃物包括用于光刻的溶剂、金属电镀废弃物、特种碱基清洁剂、废硫酸、硫酸铵和氟化钙。此外，在运营中还会产生废弃塑料、金属、厨余和一般办公垃圾。如何将生产过程中的废弃物循环再利用，是一种典型的绿色、循环、低碳的发展模式。将废弃垃圾资源化，不仅可以改善环境，提高废料处理效率，还有助于解决经济发展和资源环境的矛盾，达到废弃资源的二次利用。例如通过SRS回收技术，采用负压蒸馏 精馏回收剥离液，减少危废排放。利用废液铜回收技术，在高双氧水浓度的情况下，将废液中的铜回收等等。通过先进技术手段，企业应在产品全生命周期内做到源头减量（Reduce）、重复利用（Reuse）及回收循环（Recycle），最终送往填埋和焚烧的废料减到最少，无限趋于零，避免资源成为垃圾，提高资源利用的环境、经济和社会价值，以将对环境的影响降到最低。3）废弃产品回收利用同时电子终端产品都属于电子废弃物法律规定的范畴。因此设备制造商、零售商、客户和其他各方需共同合作，寻求二手电子产品的共享解决方案。同时制造商还需采取措施，将环境因素纳入的产品设计中，以尽量减少电子产品在其使用寿命结束时对环境造成的影响。“环境友好、员工爱戴、社会尊重、客户信赖”一直是TCL中环秉持的愿景，作为光伏新能源的头部企业，我们持续推动智能制造，在自动化技术应用、生产过程循环回收技术应用、生产过程低排放-无排放技术方面继续在全球保持领先，推进工业4.0生产方式运用，提升柔性精益制造能力，在智慧工厂和绿色工厂积累了独特的模式和核心竞争力，助力公司绿色低碳可持续发展。TCL中环项目投资建设部可再生能源替代 随着可再生能源技术的提升和相应技术成本的降低，可再生能源的利用在经济上更加可行。随着可再生能源发电成本逐年降低和电解水制氢技术的快速进步，其能量转换效率大幅提升，制氢成本显著降低。工厂内部或园区内部，亦可通过太阳能光伏供电系统产生的电能也可以直接应用于企业的能源结构优化，从而促进企业完成低碳转型的战略目标。从而从能源端实现低碳减排的得目标。同时企业亦可寻求其他途径以实现碳补偿，例如参与新建太阳能或水力发电厂等。“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 34区块链技术区块链技术具有的加密技术、智能合约和分布式账本系统等集成技术，可帮助企业在对供应链进行碳盘查和碳核查时，打通企业全链的碳排数据，监测实时碳排放数据，从而降低从设计、制造、运营、维护乃至回收的全生命周期的碳排放水平。同时，其上链的数据具有不可伪造、难以篡改、全程追溯、公开透明、集体维护等特征，从而进一步提高企业碳资产管理能力的公信力。供应链协同施耐德电气供应链专家顾俊表示：全产业生态是实现碳中和的关键，企业碳中和目标的达成一定离不开上下游企业之间的共同努力，需要与供应商和客户的协同合作。这其中，供应商将不再仅作为传统意义上产品提供方，而将伴随着客户企业的低碳转型进程，不断地与客户企业形成能力上的持续匹配和优势互补。3.2.4 生态圈协同能力目标、建议与可持续衡量指标35在企业通往碳中和的道路上，供应链减排是关键环节之一。目前诸多大型企业已向供应链施压，主要通过制定供应商准入机制和建设供应商管理系统两个途径优化材料和零备件的选择、采购、包装、仓储、运输及回收利用，以降低能耗、减少排放并节约资源，促进和帮助供应链上游供应商转型。EcoStruxureTM 生态Microgrid Advisor高碳活动再生能源替 代从碳密集型能源转向低碳能源权益 抵消平 衡平衡无法减少的排放价值链供应链推 动推动价值链/供应链向低碳经济的过渡Scope 3资源效率降 耗更有效地进行运营Scope 1&2避 免能源供给管 理BusinessGrowth现状不变减少排放公共承诺 SBT 1.5 or 2.0C 碳中和 零排放 碳积极碳目标达成能源与可持续发展服务 全球数据管理 预算与预测 能源大宗采购 能源组合风险管理01 能源效率潜力识别 目标分解和可执行计划 现场项目交付 微电网技术部署 绩效跟进02 可再生能源机会评估 现场项目开发与交付 Offsite 可再生能源采购 营运服务 企业低碳出行03 自愿碳市场评估 抵消策略制定 抵消采购 交流与报告 04 Scope 3 足迹评估 供应链参与研讨会 供应链 Scope1 和 Scope2 减少计划 价值链计划（LCA，循环经济.）05企业集团级的可实施的碳中和路线图（图12）数据来源：施耐德电气商业价值研究院二氧化碳基线“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 36产业链协同从政府、行业、企业、第三方检查机构角度出发，共同加强电子信息制造业低碳减排的产业链协同。政府需不断建立健全碳核查体系，保证各企业温室气体排放报告的数据可靠性、准确性；行业应推动MRV体系建设，第三方核查机构提供专业服务，帮助企业进行自身碳排放报告进行周期性核查，提升企业公开报告的可信度。与行业利益相关方合作，评估制定针对特定行业SDA的可行性，以便为半导体制造业设定科学的温室气体减排目标。1）建立碳核查管理机制建立统一规范的核算体系、摸清碳排放“实质”，是开展碳达峰，碳中和的前景分析的基本要求。对于企业及区域碳排放核查，需要有专业的第三方机构和核查人员。国家发改委2013年至2015年陆续颁布24个重点行业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）作为行业碳核查基准，其中电子设备制造业企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）是计算机通信及其他电子设备的碳核查基准。中国平板玻璃生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）对平板玻璃制造企业做了碳核查基准。24个行业指南，政府需要根据当前碳中和实际进程，扩充和完善温室气体核查管理机制，例如电子信息制造业还没有单独的指南。另外在工业和信息化部的指导下，微半导体集成电路制造业晶圆绿色工厂评价要求等18项电子行业绿色工厂评价要求团体标准完成制定并于2020年6月底发布，这里涵盖了集成电路、液晶面板、多晶硅制造等从上游、中游到下游半导体行业的全产业链。半导体制造业的排放包括非二氧化碳气体，如全氟碳化物（PFCs）和一氧化二氮（N2O）。因此，考虑到二氧化碳和非二氧化碳温室气体排放轨迹的差异，未来研究的一个潜在重要领域是把减排路径与气候科学相结合。1）制定供应商准入机制建议企业制定明确的供应商准入机制，将供应链碳足迹及减碳绩效列入公司采购重要指标，要求设备供应商在一定年限内达成一定的节能指标，并将其列为采购评选标准。亦或选择一些拥有ISO14000认证的供应商，因为与这些供应商合作会减少产生环境问题的风险，并明确后期的考核制度。对于制造型企业而言应考虑整个工厂的全生命周期的环境因素，比如能源的有效利用，有害气体的排放，水资源的节约以及废弃物的回收等。2）建设供应商管理系统建立绿色供应商管理计划和绿色供应链制度，还可以针对发现的问题，通过绿色培训、分享节能减排解决方案长期推动供应商设定以科学为基础的减排目标，通过提供低碳、低成本的解决方案和激励机制帮助加速价值链的低碳转型。除了政府应逐渐完善行业碳核查政策、文件等，行业协会也应发挥指导和监督作用，建立循环经济行业和产品的资源效率标准标杆标识，建立MRV（指碳排放的量化与数据质量保证的过程,包括监测(Monitoring)、报告(Reporting)、核查(Verfication)）体系，推动环境、社会与治理以及有效公众参与。企业应严格按照政府和行业标准执行并进行定期温室气体排放披露，尽力保证碳排放的透明化。第三方核查机制对温室气体排放数据进行周期性核查，提升温室气体排放整体报告结果可信度。2）加强低碳产品认证工信部发布的绿色设计产品标准清单给企业产品低碳设计树立了可参照标准，目前我国正在着手建立绿色产品标准、认证、标识体系，目标是实现一类产品、一个标准、一个清单、一次认证、一个标识的体系，也将设立配套的政府绿色采购制度，扩大政府对于绿色产品的采购规模。企业应基于全生命周期理念，在资源获取、生产、销售、使用、处置等产品生命周期各阶段中进行产品自查，使得企业产品兼顾资源能源消耗少、污染物排放低、低毒少害、易回收处理和再利用、健康安全和质量品质高等特征。目标、建议与可持续衡量指标37“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 研发机构协同资源循环利用、储能、新能源替代等技术对企业碳中和进程有着至关重要的推动作用，然而目前技术发展与企业应用间并没有建立起坚实的桥梁。因此，企业需要加强与外部研发机构的合作，推动技术向应用转化。具体而言，有点对点合作和集群合作两种方式。1）点对点合作企业与中科院，大学等科研机构一对一深度合作，企业可以为机构提供科研经费，科研机构则提供相关专业人才、技术和设备，研发定向针对企业问题和需求的新技术，比如低碳环境监测技术、特定材料的回收再利用技术、特定气体污染物的吸收再利用技术等。与企业合作，专项开发专项技术的突破利用。比如Intel还与戴尔及其它合作伙伴展开合作，打造了一个聚焦变电站自动化和虚拟保护继电器的电网现代化解决方案。这一解决方案使电力公司得以将更多的可再生能源纳入电网，从而减少温室气体的排放。2）集群合作集群是一个汇集整个行业相关组织的社区，利用重要的协同作用，给予利益相关者共同的立足点。能源集群的成员可以包含企业、研发机构、大学等。通过资助和推动创新项目和活动，促进成员之间的合作，推进新技术的研发进程，从技术层面帮助企业解决能源问题。泛半导体产业联盟或协会亦可责无旁贷的牵头给行业在气候变化议题上营造一个积极的政策环境，制定相关标准，促进成员协同发展，推进生态圈可持续发展。除了政府应逐渐完善行业碳核查政策、文件等，行业协会也应发挥指导和监督作用，建立循环经济行业和产品的资源效率标准标杆标识，建立MRV（指碳排放的量化与数据质量保证的过程,包括监测(Monitoring)、报告(Reporting)、核查(Verfication)）体系，推动环境、社会与治理以及有效公众参与。企业应严格按照政府和行业标准执行并进行定期温室气体排放披露，尽力保证碳排放的透明化。第三方核查机制对温室气体排放数据进行周期性核查，提升温室气体排放整体报告结果可信度。2）加强低碳产品认证工信部发布的绿色设计产品标准清单给企业产品低碳设计树立了可参照标准，目前我国正在着手建立绿色产品标准、认证、标识体系，目标是实现一类产品、一个标准、一个清单、一次认证、一个标识的体系，也将设立配套的政府绿色采购制度，扩大政府对于绿色产品的采购规模。企业应基于全生命周期理念，在资源获取、生产、销售、使用、处置等产品生命周期各阶段中进行产品自查，使得企业产品兼顾资源能源消耗少、污染物排放低、低毒少害、易回收处理和再利用、健康安全和质量品质高等特征。38社区协同我国70%的工业用能集中在工业园区，工业园区用能系统较为复杂，能源消耗量大，碳排放量高。电子制造业等新兴科技产业在工业园区的聚集优化了园区的产业结构，在维持经济发展增速的同时，通过用能信息采集、依托信息化平台实现区域能源科学调度、智能管理将推动行业转型，通过社区协同从生命周期视角追溯产业链的上下游环节可以控制碳排放总量。建议推动园区产业共生系统的建立，即利用数字化技术开展公共建筑能耗监测，提升公共建筑低碳管理水平，提升园区资源综合利用水平。促进其低碳转型，形成良性循环。亦或通过集群协同，通过鼓励买家联合起来购买可再生能源，这让小公司有机会获得成本效益高的可再生能源。3.3 可持续发展衡量指标3.3.1 可持续衡量指标原则指标范围覆盖电子工厂从设计，建造，运营，维护全生命周期的可持续影响及对环境绩效产生的影响。指标原则 以能源利用低碳清洁、资源综合利用效率提升、价值链全周期纳入考量为指标设立的原 则，引导企业各流程、环节的环境绩效改善 指标选择上，以“关键性、可获得性、量化性、比较性”为筛选原则，参考既有国际通行的 行业指标、可持续绩效披露框架以及中国相关行业标准，包括 GRI SASB ISO遵循国际ISO 50001:2018能源管理体系标准；ISO 14001环境管理体系认证注册，评估环境管理体系的有效性 ISO 14064、ISO 14067属于非强制性标准，对于组织或者减排项目方而言，该标准的 要求属于最低基本要求 中国电子信息制造业绿色生产/供应链相关评价标准等这部分内容我们参考了SASB semiconductor、ISO、电子信息制造业绿色供应链管理规范、GRI、电子信息制造业绿色工厂评价导则等框架，从能源、物料、温室气体、污染物与废弃物、水3.3.2 可持续衡量指标目标、建议与可持续衡量指标39“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 虽然有了以上低碳转型的指标指引，但对电子行业来说，操作起来仍存在不小的难度。一方面是电子行业对生产环境的要求非常严格，生产设备与生产成品种类繁多。另一方面，电能需求量和稳定性都是决定质量的关键。为此，我们建议可借助在可持续发展领域具备丰富的电子行业经验的第三方顾问服务来帮助企业梳理这些指标，确立企业目标，并规划实施路径。高级(绿色)初级引领工厂建立、实施并保持满足质量、职业健康安全、环境、能源管理体系管理体系能源资源投入产品环境排放废弃物GB/T 19001GB/T 28001GB/T 24001GB/T 23331SJ/T 16000GB/T 29115GB/T 26572GB/T 32150GB 18599GB 18597GB/T 20862(计算法）GB/T 7119GB/T18916电子行业取水定额要求GB/T 24256生态设计GB/T 34664绿色设计产品评价履行社会责任-社会责任报告SPS精益管理与持续改进体系总能耗使用低碳清洁新能源可再生能源替代不可再生能源用水减少原材料使用量引入生态设计理念全生命周期绿色设计限用有害物质限量使用回收料、可回收材料替代产品碳足迹核算与核查温室气体排放（Scope 1)温室气体排放（Scope 2)温室气体排放（Scope 3)产生的废弃物总量固体废物处置危险废物处置可回收利用率指标类别关键指标推荐框架协议/标准建议等7个方面建立了一级指标。同时，在不同一级指标下建立相关二级指标，并对应至相关流程。我们建议电子行业可参考以下可持续衡量指标：（图13）数据来源：施耐德电气商业价值研究院40业内优秀实践4“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 4.1 施耐德电气实践在中国，施耐德电气已有21家工厂部署了太阳能光伏系统，从2018年至今共计发电约53653兆瓦时，减少碳排放达近32015吨。以施耐德电气（北京）低压电器有限公司（SBLV）为例，工厂于2022年底荣获钛和认证颁发的零碳工厂（型）五星级证书，成为北京市第一家经权威机构认证的“零碳工厂”，同时也是施耐德电气在中国首家获得第三方认证的“零碳工厂”。这得益于北京低压工厂在产品设计、碳足迹核算、设备改造，以及能源管理四大方面的全方位布局，使工厂得以实现能源效率、运营效率的全面提升。在产品设计方面：施耐德电气秉持生态设计理念，从产品开发初期就系统性地考虑其在整个生命周期中对环境的影响，并通过对产品进行绿色编码，将可持续理念融入到产品全生命周期的各个环节，最大程度地减少环境足迹。在碳足迹核算方面：北京低压工厂生产的塑壳断路器系列产品，已完成从产品设计“摇篮”到“大门”的碳足迹核算，并通过了第三方机构的核查。在设备改造方面：北京低压工厂于2021年完成了空压机系统的智能化升级改造系列项目，包括更换为高能效空压机，部署空压机智能云控制系统，实现了工厂空压机的智能AI控制。截至2021年底，单空压机改造一项即实现能源效率提升12%，减碳141吨，每年节电23万度。在能源管理方面：工厂大幅采用光伏发电，年发电能力达2.4MW，提升了清洁能源使用率。同时通过EMA微网管理系统，预测能源供需变化，实现运行实时优化，提升了光伏发电的渗透率。这也是目前施耐德电气在中国最大的光伏项目。从2019年开始，该系统每年可提供北京工厂30%的电能，年发电量达270万度,减排二氧化碳1656.5吨9。4.2 苹果实践Apple通过绿色研发和低碳替代两方面入手，从产品研发阶段起就严格控制产品碳足迹。绿色研发：Apple在研发过程中通过产品设计改进，提高零部件使用效率，将原本碳排放极高的集成电路、电路板和导电线等的碳足迹总量大幅缩减。例如苹果为Mac设备的需求度身定制了一款更加高效的Apple M1芯片。Mac mini改用这一芯片后，降低了设备使用的能耗，使其整体碳足迹有了34%的减幅。注 9 数据来源：施耐德电气超载日访谈42业内优秀实践4.3 台积电实践全球第一家专业积体电路制造服务企业台湾积体电路制造股份有限公司（台积电），于2020年7月27日加入RE100（全球气候倡议），将“在2030年生产设施达到25%以上使用可再生能源、2050年底前则是要达到百分之百使用可再生能源”定为企业低碳转型目标。可再生能源替代：台积电于2020年7月签署了一项协议，购买丹麦Orsted AS公司在台湾海峡建造的920兆瓦海上风电场的全部发电量11。4.4 意法半导体实践作为全球领先的半导体制造商，意法半导体意法半导体（ST）也定下了自己的碳中和目标，即到2027年实现范围1和2以及人员和产品运输的碳中和；2025年，实现1.5摄氏度控温目标，到2027年，达到碳中和并采购100%的可再生能源。为达成到2027年实现碳中和的目标，意法半导体与施耐德电气结为战略合作伙伴，围绕降低制造设计场所的总体能耗，实施可再生能源战略、制定实施可行的相关脱碳封碳计划展开合作。施耐德电气借助ESS能效咨询服务，对意法半导体全球范围内14处工厂和研发中心提供能效预评估解决方案，以发现和确认减碳机会，确定项目节能量和投资回报周期，进行现场太阳能发电预估，制定能效优化策略、替代方案和能效提升路线图等，总节能减排率较2020年度最高可达到12%，提升了供电安全可靠性12。注 10 数据来源：Apple环境进展报告，2021注 11 数据来源：TSMC Annual Report 2020（I）注 12 数据来源：施耐德电气整理低碳替代：苹果通过采用越来越多的更易于低碳加工和循环利用的材料，来减少碳足迹。比如，苹果使用再生铝和水电冶炼铝材替代原生铝金属，包括新款MacBook Air、Mac mini和新款 iPad等设备在内，已有多款产品的机身用上了100%再生铝金属和水电冶炼铝材。Apple的铝金属相关碳足迹与2015年相比缩减了63%之多10。43“绿”动“芯”篇章 电子行业低碳转型洞察 4.6 三星电子实践随着消费市场对绿色产品的关注度越来越高，三星电子也开始将环保融入其产品之中。低碳产品：三星在2021年国际消费类电子产品展览会（CES）推出的太阳能遥控器就从能源和材料两个方面将低碳理念贯彻产品之中。ECO遥控器背面的太阳能电池板能够利用室内光线、室外光线给内置的充电电池持续充电，预计这一举措7年内可节约9900万节AAA电池。此外，ECO遥控器由31克塑料制成，其中有28%来自可回收聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），这将每年减少成吨的塑料垃圾。生产工艺改进：三星半导体在2019年底获得了移动存储行业中首个碳足迹和水足迹认证。其工艺生产采用独特的蚀刻技术，在单个工艺步骤中刺穿90多个电池层，有助于最大程度地减少每个NAND电池层的碳和水足迹的总体增加，以减少对环境的影响14。4.5 思科实践思科计划到2030，将思科范围3的温室气体排放量相比FY19基准年减少30%。为实现这一计划，思科从与供应商开展积极合作，以减少供应链相关碳排放量。通过加入CDP供应链计划，思科将环境绩效管理延伸至全球供应链运营，并报告GHG排放数据。为了推动供应链碳减排进展，思科为供应商设定公开的绝对温室气体减排目标，以及思科范围3温室气体排放的长期目标。通过收集供应商碳排放数据，评估单个供应商的减排绩效13。注 13 数据来源：Cisco-Powering an Inclusive Future for All 2020 Corporate Social Responsibility Impact Report注 14 数据来源：根据三星环境报告书、新闻报道整理44结语电子制造业对我国经济发展的支撑作用愈发显著，而在双碳战略背景下，绿色低碳转型则成为了行业可持续、高质量发展的“硬基础”，也是业内企业立足当下，致胜未来的“金钥匙”。在可持续发展大势之下，虽然当前行业面临巨大挑战，但却并非无技可施。借此次筹备白皮书之际，我们以理论结合实际的方式，深入了解并再现了行业转型过程中的现实困难，同时也惊喜地发现并总结了领先企业的成功经验，结合各方对可持续发展不同层面的深刻洞察，我们更有针对性地提出了可行的建议。首先应设立清晰的目标，即在显著扩大制造能力的同时进一步降低绝对碳排放量，实现企业价值提升；协同产业链上下游，完善低碳标准体系，实现供应链端到端的完整低碳转型。为此，需要着重塑造以下四大能力：价值交付能力：在组织层面建立可持续发展委员会及相 应权责体系，在运营层面制定可持续发展路线图和绩效指 标，从供应链和品牌价值角度将可持续发展理念深度融入 主业。碳资产管理能力：强化企业对碳足迹监测、绿色金融与投 资、碳排放权管理等方面的认知与能动性，逐步形成并积累 碳资产。技术与创新能力：重点关注并探索包括数字化运营、终端 电气化、能效管理、循环利用、可再生能源替代、负碳、区块链等技术的创新研发与应用。生态圈协同能力：加强与供应链、产业链、研发机构、社 区等不同维度的合作，在能力上形成优势互补，充分发挥 生态协同作用。绿色低碳，虽只是眼前的一种“选择”，但也是未来的一张“明牌”，对电子制造业而言，与其孤注“车到山前必有路”，不如着手“未雨绸缪先修路”。为共创行业可持续、高质量未来，让我们凝心聚力，全力以赴！11

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电子电子,证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度2023年年8月月2日日强于大市强于大市公司名称公司名称股票代码股票代码股价股价评级评级晶合集成688249,SH人民币19,54买入汇成股份6884.

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1证券研究报告证券研究报告2023年年7月月2日日,中泰电子中泰电子,AI系列报告系列报告5AMD,发布,发布MI300,指引指引Chiplet等等AI芯片新方向芯片新方向中泰电子王芳团队中泰电子王芳.

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敬请参阅最后一页特别声明1数据量的指数级增长使得光通信技术逐渐崛起,光芯片成为现代光通信的核心元件,能够实现光信号与电信号之间的转换,并与其他电子元器件以及光器件共同组成光模块,最终应用于电信市场,数.

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有关分析师的申明,见本报告最后部分,其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系,并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明,电子行业行业研究,深度报告近日,英伟达宣布GH200Grac.

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证券研究报告证券研究报告请务必阅读正文之后第请务必阅读正文之后第31页起的免责条款和声明页起的免责条款和声明AI应用应用拉动拉动长期长期需求扩张需求扩张,多相电源国产替,多相电源国产替代正当时代正当时.

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2 0 2 3 年深度行业分析研究报告VYlZkZPWhVkZmPmPpNaQaO9PoMmMnPnOiNqQmQfQsQoO9PnNuNNZrNtOMYmOrM目录1.光通信用光芯片的分类及下游光通信用光芯片的分类及下游2.磷化铟光芯片市场规模及竞争格局磷化铟光芯片市场规模及竞争格局3.光芯片成本分析以及技术壁垒光芯片成本分析以及技术壁垒4.涉及上市公司涉及上市公司3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明光通信用光芯片的分类及下游光通信用光芯片的分类及下游145请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：北京通美公告，天风证券研究所1.11.1.不同类型半导体材料的应用领域不同类型半导体材料的应用领域半导体材料包括三大类：半导体材料包括三大类：1、单元素半导体材料，即以单一元素构成的半导体材料，主要包括硅（Si）、锗（Ge），其中硅基半导体材料是目前产量最大、成本最低、应用最广的半导体材料；2、III-V 族化合物半导体材料，即以 III-V 族元素的化合物构成的半导体材料，主要包括砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP），具有电子迁移率高、光电性能好等特点，是当前仅次于硅之外最成熟的半导体材料，在 5G 通信、数据中心、光纤通信、新一代显示、人工智能、无人驾驶、可穿戴设备、航天方面有广阔的应用前景；3、宽禁带半导体，以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等为代表，具有高禁带宽度、耐高压和大功率等特点，在通信、新能源汽车等领域前景广阔，但目前成本较高。图：图：不同半导体材料的主要特点、应用领域不同半导体材料的主要特点、应用领域项目项目单元素半导体材料单元素半导体材料IIIIII-V V族化合物半导体材料族化合物半导体材料宽禁带半导体材料宽禁带半导体材料硅锗砷化镓磷化铟氮化镓碳化硅分子式SiGeGaAslnPGaNSiC特点储量大、价格便宜电子迁移率、空穴迁移率高光电性能好、耐热、抗辐射导热性好、光电转换效率高、光纤传输效率高高频、耐高温、大功率应用领域先进制程芯片空间卫星LED 器、射频模组光通信充电器、高铁电动汽车部分主要应用场景CPU、内存空间卫星太阳能电池面板大功率半导体激光器；手机、电脑射频器件；新一代显示；面部识别；激光雷达5G基站光模块；数据中心光模块；激光雷达；可穿戴设备快速充电芯片；高铁芯片新能源汽车；充电桩6请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：源杰科技公告，天风证券研究所1.21.2.光通信用光芯片分类光通信用光芯片分类光芯片按功能可以分为激光器芯片和探测器芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接光芯片按功能可以分为激光器芯片和探测器芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括激光器芯片按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括 VCSEL 芯片，边发射芯片，边发射EEL芯片包括芯片包括 FP、DFB 和和 EML 芯片；芯片；探测器芯片，主要有探测器芯片，主要有 PIN 和和 APD 两类。两类。激光器芯片按照材料体系划分，可以分为砷化镓激光器芯片按照材料体系划分，可以分为砷化镓GaAs和磷化铟和磷化铟Inp两套材料体系。两套材料体系。图：图：光芯片在光通信系统中应用光芯片在光通信系统中应用图：激光器芯片和探测器芯片特点图：激光器芯片和探测器芯片特点7请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Yole，华经产业研究院公众号，半导体照明网，天风证券研究所1.31.3.磷化铟光芯片磷化铟光芯片：分类及下游应用：分类及下游应用按导电性能，按导电性能，InP衬底主要分为半导电和半绝缘衬底衬底主要分为半导电和半绝缘衬底半导体衬底分为N型和P型半导电衬底：1）N 型掺Sn InP 主要用于激光二极管。2）N 型掺S的InP 不仅用于激光二极管，而且还用于光探测器。3）P 型掺Zn InP 主要用于高功率激光二极管。半绝缘衬底按照是否掺杂分为掺杂半绝缘衬底和非掺杂半绝缘衬底，半绝缘衬底主要用于制作射频器件。从全球磷化铟衬底应用情况来看，据从全球磷化铟衬底应用情况来看，据Yole数据显示，数据显示，2020年光模块器件、传感器件、高端射频器件三者销量占比分别为年光模块器件、传感器件、高端射频器件三者销量占比分别为83%、4%和和14%。光模块器件和高端射频器件是磷化铟下游主要的应用。光模块器件和高端射频器件是磷化铟下游主要的应用。图：图：磷化铟衬底的分类及用途磷化铟衬底的分类及用途图：图：20202020年全球磷化铟衬底下游市场销量结构情况年全球磷化铟衬底下游市场销量结构情况磷化铟衬底半导电衬底N型半导电衬底掺Sn激光二极管掺S激光二极管和光探测器P型半导电衬底掺Zn高功率激光二极管半绝缘衬底掺杂半绝缘衬底掺Fe2P非掺杂半绝缘衬底高纯单晶衬底通过高温退火射频器件83%4%光模块器件高频射频器件传感器件8请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：源杰科技公告，天风证券研究所1.41.4.光通信系统中的光芯片位置及应用结构图光通信系统中的光芯片位置及应用结构图光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号进行传输信息的系统。光通信系统传输信号过程中，发光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号进行传输信息的系统。光通信系统传输信号过程中，发射端通过激光器芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号射端通过激光器芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号转换为电信号转换为电信号。光芯片加工封装为光发射组件光芯片加工封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件及光接收组件（ROSA），再将光收发组件再将光收发组件、电芯片电芯片、结构件等进一步加工成光模块结构件等进一步加工成光模块。光芯片的光芯片的性能直接决定光模块的传输速率性能直接决定光模块的传输速率，是光通信产业链的核心之一是光通信产业链的核心之一。图：图：光芯片在光通信系统中应用光芯片在光通信系统中应用图：图：光模块结构示意图（光模块结构示意图（SFP SFP 封装）封装）9请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：中际旭创公告，天风证券研究所1.51.5.光芯片及组件光芯片及组件：光模块中最大的成本项：光模块中最大的成本项根据中际旭创披露的根据中际旭创披露的2016年年1-8月光模块成本构成，芯片成本占月光模块成本构成，芯片成本占60-70%（光芯片及组件占（光芯片及组件占50%，比重最大；电芯片成本占，比重最大；电芯片成本占15%），人工和），人工和其他成本占其他成本占23%；光模块中的芯片包含：光芯片（激光器芯片和探测器芯片）、电芯片（光模块中的芯片包含：光芯片（激光器芯片和探测器芯片）、电芯片（LD驱动芯片、驱动芯片、TIA跨阻放大芯片、跨阻放大芯片、CDR时钟和数据电路、时钟和数据电路、DSP、MUX&DeMUX等）。等）。图：图：中际旭创2016年1-8月光模块成本构成光芯片及组件50%集成电路芯片15%结构件11%电力1%人力及其他成本23%磷化铟光芯片市场规模及竞争格局磷化铟光芯片市场规模及竞争格局21011资料来源：中芯晶研官网，Yole，天风证券研究所2 2.1.1.全球全球磷化铟芯片市场规模磷化铟芯片市场规模根据根据Yole预测，磷化铟器件应用领域正从传统的数据通信和电信市场向预测，磷化铟器件应用领域正从传统的数据通信和电信市场向C端消费市场扩展，预计到端消费市场扩展，预计到2026年下游应用规模将达到约年下游应用规模将达到约52亿美亿美元，元，2020-2026年年均复合增长率为年年均复合增长率为16%。数据通讯和电信仍然将是磷化铟最大应用领域，骨干网全光化和数据中心内的数据通讯和电信仍然将是磷化铟最大应用领域，骨干网全光化和数据中心内的400G/800G光模块等对磷化铟激光器件带来持续需求，而光模块等对磷化铟激光器件带来持续需求，而消费电子领域应用增速更快，如消费电子领域应用增速更快，如3D传感、可穿戴设备、无开孔屏幕传感等。传感、可穿戴设备、无开孔屏幕传感等。图：图：2022020 0-20262026年全球磷化铟裸芯片光学应用市场预测年全球磷化铟裸芯片光学应用市场预测12请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：讯石光通讯网，源杰科技公告，天风证券研究所2.22.2.1.1.数通市场：数通市场：400G400G、800G800G逐步成为主力逐步成为主力超大规模数据中心运营商对超大规模数据中心运营商对400G的部署反映了用户对云服务需求的不断增长，以及对更高带宽的需求，以支持高要求的应用，包括人的部署反映了用户对云服务需求的不断增长，以及对更高带宽的需求，以支持高要求的应用，包括人工智能（工智能（AI）、机器学习（）、机器学习（ML）和视频处理。）和视频处理。根据根据LightCounting和中际旭创预计，从和中际旭创预计，从2023年开始数据中心年开始数据中心800G光模块将有更多需求，光模块将有更多需求，之后逐渐增量，之后逐渐增量，2024年年800G需求将进一步提升，销售额有望超过需求将进一步提升，销售额有望超过400G。数通产品激光器芯片方案：数通产品激光器芯片方案：100G光模块以4*25G DFB或EML为主，也有单通道100G方案；200G光模块以4*50G DFB或EML为主；400G光模块以4*100G EML为主。图：图：常见常见3 3层数据中心架构及光互连速率演进层数据中心架构及光互连速率演进表表：数通光模块对应的激光器芯片方案数通光模块对应的激光器芯片方案数据中心主要光模块类别对应速率主要模块产品激光器芯片方案100G光模块100G FR4 QSFP28100G LR4 QSFP28100G ER4 QSFP28100G FR1 QSFP28FR4：4*25G DFB；LR4：4*25G DFB；ER4：4*25G EML；FR1：100G EML/硅光CW 光源。200G及以上速率光模块200G FR4 QSFP-DD400G DR4 QSFP-DD400G FR4 QSFP-DD2*200G FR4 OSFPFR4：4*50G DFB/EML；400G DR4：4*100GEML/硅光 CW 光源；FR4：4*100G EML。13请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：深圳市进洋联合科技有限公司网站，世界光通信之都公众号，天风证券研究所2.22.2.2.2.电信市场：光纤宽带、基站传输升级电信市场：光纤宽带、基站传输升级光纤宽带光纤宽带PON技术是一种基于无源技术是一种基于无源ODN网络的宽带接入技术，网络的宽带接入技术，10G PON技术已经大规模商用，可为用户提供高达技术已经大规模商用，可为用户提供高达1Gbps的带宽，实现千的带宽，实现千兆网络的覆盖；而下一代兆网络的覆盖；而下一代PON预计为预计为25G/50G PON，而，而50G和和100G/200G PON已经被已经被IEEE、ITU、FSAN和其他标准组织视为和其他标准组织视为10G PON的后的后续演进技术。续演进技术。5G前传网络方面，前传网络方面，C-RAN组网模式大量部署，组网模式大量部署，25Gb/s xWDM光模块已广泛应用。针对未来更高通道光模块已广泛应用。针对未来更高通道Massive MIMO基站、基站、U6G频段基站、频段基站、毫米波基站等应用场景，前传网络带宽需求将进一步提升，在保留现有端口数量和节约光纤资源的前提下，业界已启动毫米波基站等应用场景，前传网络带宽需求将进一步提升，在保留现有端口数量和节约光纤资源的前提下，业界已启动50Gb/s及更高速及更高速率的下一代率的下一代5G前传光模块技术研究。前传光模块技术研究。图：图：PONPON速率演进速率演进表表：5G5G前传需求演进前传需求演进14请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：ICC，源杰科技公告，天风证券研究所2 2.3.3.磷化铟芯片市场规模磷化铟芯片市场规模从光模块市场反推光芯片市场，源杰科技推算从光模块市场反推光芯片市场，源杰科技推算2021年光芯片市场总体在年光芯片市场总体在150亿元左右，其中光纤接入、移动通信、数据中心分别为亿元左右，其中光纤接入、移动通信、数据中心分别为14亿、亿、70亿、亿、63亿元。根据亿元。根据C&C的预测，的预测，2020-2025年全球光芯片市场的年复合增长率将达到年全球光芯片市场的年复合增长率将达到12.59%，主要受益于，主要受益于5G网络的建设和应用，以及网络的建设和应用，以及相应数据中心、接入网、城域骨干网等网络基础设施的全面升级。相应数据中心、接入网、城域骨干网等网络基础设施的全面升级。根据根据ICC预测预测2019-2024年，年，中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例将不断提升，中高速率光芯片增长更快。中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例将不断提升，中高速率光芯片增长更快。2.5G及以下光芯及以下光芯片市场被国内光芯片企业占据主要市场份额；片市场被国内光芯片企业占据主要市场份额；10G光芯片我国企业已基本掌握核心技术，但部分型号产品仍存在较高技术门槛，依赖进光芯片我国企业已基本掌握核心技术，但部分型号产品仍存在较高技术门槛，依赖进口；口；25G及以上激光器芯片以海外供应商为主。及以上激光器芯片以海外供应商为主。表表：光通信用光芯片市场细分测算：光通信用光芯片市场细分测算图：中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例趋势图：中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例趋势亿美元光纤接入 移动通信 数据中心合计光模块全球市场规模6.2232.0348.9587.2其中：10G及以下速率光模块6.226.527.2319.97其中：25G及以上速率光模块25.5141.7167.22中低速率光模块-毛利率高速率光模块-毛利率直接材料成本80%光芯片及组件占光模块成本比例85P%光芯片占光芯片及组件材料比例光芯片市场（亿美元）2.2210.839.6922.7光芯片市场（亿人民币）14.3369.8462.53146.770%0请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：ICC，源杰科技公告，天风证券研究所2.42.4.各速率厂商份额各速率厂商份额2.5G及以下光芯片：及以下光芯片：主要应用于光纤接入市场，国内光芯片企业已经占据主要市场份额。10G光芯片：光芯片：主要应用在光纤接入市场、移动通信网络市场和数据中心市场。我国光芯片企业已基本掌握 10G 光芯片的核心技术，但部分型号产品仍存在较高技术门槛，依赖进口。25G及以上光芯片：及以上光芯片：主要应用于移动通信网络市场和数据中心市场，包括25G、50G、100G激光器及探测器芯片。根据 LightCounting并结合行业数据测算，2021全球25G及以上光芯片市场规模为107.55亿元。根据ICC统计，25G光芯片的国产化率约20%，但25G以上光芯片的国产化率仍较低约5%。图：图：全球全球2.5G2.5G及以下及以下DFB/FPDFB/FP激光器芯片市场份额激光器芯片市场份额图：图：全球全球10G DFB10G DFB激光器芯片市场份额激光器芯片市场份额武汉敏芯17%中科光芯17%光隆科技13%光安伦11%仕佳光子9%源杰科技7%中电13所4%其他22%源杰科技20%住友电工15%云岭光电6%中电13所6%中科光芯6%三菱电机4%武汉敏芯2%其他41请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Yole，盖世汽车社区公众号等，天风证券研究所2 2.5.5.车载激光雷达应用车载激光雷达应用Yole预测，汽车预测，汽车ADAS激光雷达市场将在未来激光雷达市场将在未来5年迎来飞速增长，年均复合增长率高达年迎来飞速增长，年均复合增长率高达73%，到，到2027年，年，ADAS激光雷达市场规模将从激光雷达市场规模将从2021年的年的3800万美元增至万美元增至2027年的年的20亿美元，成为激光雷达行业最大的应用领域。与此同时，无人驾驶出租车市场也将以亿美元，成为激光雷达行业最大的应用领域。与此同时，无人驾驶出租车市场也将以28%的年均复合增的年均复合增长率增长，到长率增长，到2027年市场规模将从年市场规模将从2021年的年的1.2亿美元增长至亿美元增长至6.98亿美元。亿美元。激光雷达发射光源的波长主要包括激光雷达发射光源的波长主要包括905nm、1550nm、1064nm等。等。2021年在公开定点量产的激光雷达产品中，年在公开定点量产的激光雷达产品中，905nm是为首选波长，排是为首选波长，排名第一，占比为名第一，占比为69%，排在第二位的为，排在第二位的为1550nm，排名第二，占比达到，排名第二，占比达到14%。1550nm相比相比905nm来说，探测距离更远，探测精度更高，来说，探测距离更远，探测精度更高，并且在同等功率水平下，并且在同等功率水平下，1550nm产品对人眼安全性更高。产品对人眼安全性更高。1550nm激光雷达采用的光纤激光器，其种子光源为磷化铟材料体系开发。激光雷达采用的光纤激光器，其种子光源为磷化铟材料体系开发。图：图：全球激光雷达市场规模预测全球激光雷达市场规模预测图：图：20212021年全球激光雷达各波长的定点量产项目数量占比年全球激光雷达各波长的定点量产项目数量占比905nm6950nm1464nm75nm3%其他7%光芯片成本分析以及技术壁垒光芯片成本分析以及技术壁垒31718请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：源杰科技公告，天风证券研究所3 3.1.1.光芯片的制造成本构成光芯片的制造成本构成成本中，制造成本占比达成本中，制造成本占比达59%、人工成本占、人工成本占24%、材料成本占、材料成本占17%（源杰（源杰2021年各速率产品成本合并统计）年各速率产品成本合并统计）（1）制造费用主要包括折旧费、装修费摊销、水电费、光栅加工费等其他费用。（2）光芯片的原材料包括衬底、金靶、特殊气体（主要包括高纯氢、磷化氢、液氮等）、三甲基铟、光刻胶、封装材料（包括管帽等）和其他材料等，其他原材料包括显影液、光刻掩模板、异丙醇、砷化氢等材料，其他原材料品种较多且占比较低。（3）衬底供应商为通美、住友、云南锗业等。图：图：光芯片成本构成（源杰光芯片成本构成（源杰20212021年各速率产品成本合并统计）年各速率产品成本合并统计）图：图：光芯片成本中材料费用的构成（源杰光芯片成本中材料费用的构成（源杰2121年数据）年数据）33%6%6%6%5%3%4%51%衬底金靶高纯氢磷化氢液氮三甲基铟光刻胶管帽其他17$Y%材料费用人工制造费用19请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：北京通美公告，天风证券研究所3 3.2.2.磷化铟光芯片的生产流程及产业链磷化铟光芯片的生产流程及产业链磷化铟产业链上游为晶体生长、衬底和外延片的生产加工环节。从衬底生产的原材料和设备来看，其中原材料包括金属铟、红磷、坩埚磷化铟产业链上游为晶体生长、衬底和外延片的生产加工环节。从衬底生产的原材料和设备来看，其中原材料包括金属铟、红磷、坩埚等；生产设备涉及晶体生长炉、研磨机、抛光机、切割机、检测与测试设备等。产业链中游包括集成电路设计、制造和封测环节。产业等；生产设备涉及晶体生长炉、研磨机、抛光机、切割机、检测与测试设备等。产业链中游包括集成电路设计、制造和封测环节。产业链下游应用主要涉及光通信、链下游应用主要涉及光通信、无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等多个领域。无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等多个领域。各环节厂商：各环节厂商：1）衬底厂商：北京通美、）衬底厂商：北京通美、日本日本 JX、Sumitomo及少数国内厂商。及少数国内厂商。2-1）外延厂商：）外延厂商：IQE、台湾联亚光电、台湾联亚光电、台湾全新光电、台湾全新光电、台湾英特磊等，台湾英特磊等，2-2）器件厂商包括）器件厂商包括Finisar、Lumentum、AOI等。等。3）IDM模式厂商：国内的源杰科技、仕佳光子、长光华芯等。模式厂商：国内的源杰科技、仕佳光子、长光华芯等。图：图：化合物半导体生产流程化合物半导体生产流程图：图：磷化铟产业链磷化铟产业链20请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：北京通美公告，天风证券研究所3 3.3.3.磷化铟衬底市场及竞争格局磷化铟衬底市场及竞争格局根据根据 Yole统计显示，到统计显示，到 2026 年全球光模块器件磷化铟衬底（折合两英寸）预计销量将超过年全球光模块器件磷化铟衬底（折合两英寸）预计销量将超过 100万片，万片，2019 年年-2026 年复合增长率达年复合增长率达13.94%，2026 年全球光模块器件磷化铟衬底预计市场规模将达到年全球光模块器件磷化铟衬底预计市场规模将达到 1.57 亿美元。亿美元。2020 年全球前三大厂商占据磷化铟衬底市场年全球前三大厂商占据磷化铟衬底市场 90%以上市场份额，其中以上市场份额，其中 Sumitomo 为全球第一大厂商，为全球第一大厂商，占比为占比为 42%；北京通美位居第二，北京通美位居第二，占比占比 36%。化合物半导体单晶生长的制备方法有水平布里奇曼法（化合物半导体单晶生长的制备方法有水平布里奇曼法（HB）、垂直布里奇曼法（）、垂直布里奇曼法（VB）、液封切克劳斯基法（）、液封切克劳斯基法（LEC）、垂直梯度冷凝法）、垂直梯度冷凝法（VGF），磷化铟单晶批量生长的技术主要包括后三种。北京通美和），磷化铟单晶批量生长的技术主要包括后三种。北京通美和Sumitomo 分别使用分别使用VGF 和和 VB 技术可以生长出直径技术可以生长出直径6 英寸磷化铟英寸磷化铟单晶，日本单晶，日本 JX 使用使用 LEC 技术可以生长出直径技术可以生长出直径 4 英寸的磷化铟单晶。英寸的磷化铟单晶。图：图：单晶晶体制备工艺示意图单晶晶体制备工艺示意图图：图：20202020年全球磷化铟衬底竞争格局年全球磷化铟衬底竞争格局426%9%Sumitomo北京通美日本 JX其他21请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：源杰科技公告，天风证券研究所3 3.4.4.磷化铟光芯片制造工艺流程的几个难点磷化铟光芯片制造工艺流程的几个难点1、量子阱外延层的设计和制造：通过MOCVD生长量子阱外延片多层结构。该环节是激光器芯片的设计和制造的核心工艺之一，影响产品光电转化效率与高速性能，是激光器芯片调制速率能否达到25G及以上的关键工艺之一。2、光栅结构的设计和制造：利用高精度的电子束光栅系统，在晶圆中制造多条宽度约100nm的变相位周期布拉格光栅掩膜，再利用高精度刻蚀技术，将光栅掩膜图样转移至晶圆，然后利用MOCVD进行光栅刻蚀层的覆盖生长，最终在晶圆上形成多周期布拉格光栅结构，实现激光器发射的单纵模输出和特定的发光波长及单色性。3、光波导的设计和制造：光波导，即光在激光器里传输的通道。采用光刻技术制作微米级光波导结构，利用波导材料与周围材料的折射率差异，引导光子传输路径，使得光子在谐振腔内往复谐振，实现光子的稳定单模态输出。4、光学端面镀膜的设计和制造：晶圆解离成巴条后，需对暴露的激光器芯片谐振腔两侧的出光端进行光学镀膜，一侧背光端面为高反射镀膜，另一侧出光端面为高透射镀膜，利用纳米级光学膜层的厚度设计与制备工艺，控制芯片两侧的出光比例，形成单端高强度出光。图：图：25G25G激光器芯片生产流程激光器芯片生产流程22请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：源杰科技公告，天风证券研究所3 3.5.5.磷化铟光芯片制作中量子阱和光栅工艺磷化铟光芯片制作中量子阱和光栅工艺量子阱工艺：量子阱工艺：晶圆有源发光区的量子阱设计和制造是激光器芯片的核心。（1）量子阱外延片共包含2030层结构，每层量子阱厚度410nm不等。相较于中低速率激光器芯片，25G DFB激光器芯片有源区量子阱堆叠层数更多。（2）每层量子阱的材料比例误差会造成量子阱发光波长的偏差、量子阱各层间的应力偏差，影响产品最终性能与可靠性，25G DFB 激光器芯片要求对每层材料厚度、比例、电学掺杂、缺陷控制等参数的精准控制。光栅工艺：光栅工艺：主要在涂有光刻胶的基板上定义出光栅结构对应的掩膜图形，再利用刻蚀技术将掩膜上的图形转移至衬底上形成最终的光栅结构。光栅工艺主要分为两种，一种是全息光栅工艺，即利用两束激光的干涉条纹定义周期性掩膜图形，全息光栅工艺在 2.5G 激光器芯片生产中广泛使用；另外一种是电子束光栅工艺即利用电磁场控制电子形成电子束，利用电子束定义掩膜图形，该工艺技术较全息光栅工艺更为先进，能大幅提高光栅的控制精度。图：图：10G10G及及25G25G光芯片量子阱数量光芯片量子阱数量表表：两种光栅工艺对比两种光栅工艺对比全息光栅工艺 电子束光栅工艺适中 复杂光功率功率离散 功率一致性好单模良率30%-50P%-90%芯片波长3nm 2nm极限工作温度50%高频特性差 好产品特性工艺复杂度项目项目涉及上市公司涉及上市公司42324请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Wind，源杰科技公告，天风证券研究所4 4.1.1.源杰科技：源杰科技：25G25G已批量，已批量，50G50G、100G100G在路上在路上公司成立于公司成立于2013年，聚焦于光芯片行业，公司已实现向主流光模块厂商批量供货，产品最终成功应用于国内外知名运营商。年，聚焦于光芯片行业，公司已实现向主流光模块厂商批量供货，产品最终成功应用于国内外知名运营商。2020年在年在磷化铟（磷化铟（InP）半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中，公司收入排名第一，其中）半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中，公司收入排名第一，其中10G、25G激光器芯片系列产品的出货量在国内激光器芯片系列产品的出货量在国内同行业公司中均排名第一，其中同行业公司中均排名第一，其中10GDFB在全球出货量同样排名第一，约占在全球出货量同样排名第一，约占20%，超越住友电工、三菱电机；，超越住友电工、三菱电机；25G DFB产品源杰已实现突产品源杰已实现突破，在破，在5G基站前传、数通市场两个市场实现了批量出货。高速率的基站前传、数通市场两个市场实现了批量出货。高速率的50G、100G产品，公司预计从明年至后年开始经过送样测试等各环节，产品，公司预计从明年至后年开始经过送样测试等各环节，后续有望放量增加。后续有望放量增加。除在光通信的应用外，在激光雷达、传感等领域均有市场前景。源杰科技基于现有磷化铟材料体系，构建了多业务的拓展能力，在激光除在光通信的应用外，在激光雷达、传感等领域均有市场前景。源杰科技基于现有磷化铟材料体系，构建了多业务的拓展能力，在激光雷达领域研发生产雷达领域研发生产1550nm激光雷达种子源，气体传感领域布局甲烷传感器，这些有望成为下一个增长点。激光雷达种子源，气体传感领域布局甲烷传感器，这些有望成为下一个增长点。图：图：公司收入、净利润及增速（百万元，公司收入、净利润及增速（百万元，2222年数据来自业绩年数据来自业绩快报）快报）图：公司收入结构图：公司收入结构90.00F.10s.84w.69%9.71Q.33.73.65%0.28%2.57.43.66%0 0Pp0 19202020211H2022光纤接入4G/5G移动通信网络数据中心70.4181.31233.37232.11282.9115.5313.2178.8495.29100.28157%-1%-15I7!%5%-100%00 0000P00%0.0050.00100.00150.00200.00250.00300.002018A2019A2020A2021A2022E营业总收入归属母公司股东的净利润营收增速净利润增速25请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Wind，天风证券研究所4 4.2.2.仕佳光子：无源强者，有源仕佳光子：无源强者，有源25G25G光芯片在验证光芯片在验证公司聚焦光通信行业，主营业务覆盖光芯片及器件、室内光缆、线缆材料三大板块。公司系统建立了覆盖芯片设计、晶圆制造、芯片加公司聚焦光通信行业，主营业务覆盖光芯片及器件、室内光缆、线缆材料三大板块。公司系统建立了覆盖芯片设计、晶圆制造、芯片加工、封装测试的工、封装测试的 IDM 全流程业务体系。光芯片及器件产品包括全流程业务体系。光芯片及器件产品包括 PLC分路器芯片系列产品、分路器芯片系列产品、AWG 芯片系列产品、芯片系列产品、DFB 激光器芯片系列产激光器芯片系列产品、光纤连接器、隔离器和平行光组件系列产品。品、光纤连接器、隔离器和平行光组件系列产品。数据中心数据中心AWG系列有系列有100G/200G/400G/800G高速光模块的高速光模块的AWG组件和平行光组件；用于数据中心之间互联的组件和平行光组件；用于数据中心之间互联的400G ZR相干传输的相干传输的DWDM AWG模块。模块。400G AWG已有小批量应用，已有小批量应用，800G AWG组件及平行光组件正在送样验证。组件及平行光组件正在送样验证。激光器芯片产品有激光器芯片产品有2.5G DFB和和10G DFB，CW DFB（硅光用大功率），特殊波长光源等。（硅光用大功率），特殊波长光源等。2.5G、10G激光器芯片处于可量产阶段，截止到激光器芯片处于可量产阶段，截止到22年年6月月25G激光器芯片正在客户的验证中。激光器芯片正在客户的验证中。图：图：公司收入、净利润及增速（百万元，公司收入、净利润及增速（百万元，2222年业绩来自业绩年业绩来自业绩快报）快报）图：图：20222022年上半年公司收入结构年上半年公司收入结构AWG芯片系列产品19%PLC分路器芯片系列产品14%光纤连接器6B激光器芯片系列产品6%隔离器2%其他光器件类0%室内光缆27%线缆材料26Q7.90546.32671.60817.34903.19-11.97-1.5838.0750.1666.178%5#C22%0 0Pp0%-200.000.00200.00400.00600.00800.001,000.002018A2019A2020A2021A2022E营业总收入归属母公司股东的净利润营收增速净利润增速26请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Wind，天风证券研究所4 4.3.3.光迅科技光迅科技：光芯片光模块一体化：光芯片光模块一体化公司主要产品有光电子器件、模块和子系统产品，按应用领域可分为传输类、接入类、数据通信类。公司拥有从芯片、器件、模块到子公司主要产品有光电子器件、模块和子系统产品，按应用领域可分为传输类、接入类、数据通信类。公司拥有从芯片、器件、模块到子系统的垂直集成能力，拥有光芯片、耦合封装、硬件、软件、测试、结构和可靠性七大技术平台，支撑公司有源器件和模块、无源器件系统的垂直集成能力，拥有光芯片、耦合封装、硬件、软件、测试、结构和可靠性七大技术平台，支撑公司有源器件和模块、无源器件和模块产品。和模块产品。截至截至2022年年8月月DFB低速率芯片全部自供；低速率芯片全部自供；25G DFB大概大概70%可以自供，可以自供，20% 外购，但有些特殊波长、功率还需要外购；外购，但有些特殊波长、功率还需要外购；25G EML内部测内部测试通过，在做商业化和良率提升；试通过，在做商业化和良率提升；25G vcsel芯片已量产。芯片已量产。有源光芯片的研发方向包括有源光芯片的研发方向包括25G/50G的的DFB/EML以及高端探测器。以及高端探测器。图：图：公司收入、净利润及增速（百万元）公司收入、净利润及增速（百万元）图：图：20212021年公司收入结构年公司收入结构传输59%接入和数据40%其他主营业务1%4,929.055,337.926,046.026,486.305,280.80332.72357.70487.38567.27492.148.3%8.3.3%7.3.7%0%86%8%-5.0%0.0%5.0.0.0 .0%.00.05.0.0%0.001,000.002,000.003,000.004,000.005,000.006,000.007,000.002018A2019A2020A2021A2022前三季营业总收入归属母公司股东的净利润营收增速净利润增速27请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Wind，天风证券研究所4 4.4.4.长光华芯长光华芯：短期砷化镓，长期定位综合性厂商：短期砷化镓，长期定位综合性厂商公司聚焦半导体激光行业，专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造，主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高公司聚焦半导体激光行业，专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造，主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率效率 VCSEL 系列产品及光通信芯片系列产品等，逐步实现高功率半导体激光芯片的国产化，已建成覆盖芯片设计、外延生长、晶圆处理系列产品及光通信芯片系列产品等，逐步实现高功率半导体激光芯片的国产化，已建成覆盖芯片设计、外延生长、晶圆处理工艺（光刻）、解理工艺（光刻）、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等镀膜、封装测试、光纤耦合等 IDM 全流程工艺平台和全流程工艺平台和 3 吋、吋、6 吋量产线，应用于多款半导体激光芯片开发。吋量产线，应用于多款半导体激光芯片开发。磷化铟芯片方面：磷化铟芯片方面：10G 1577nm的高功率的高功率EML处于量产阶段，可批量供货，并已建成了一条完整的处于量产阶段，可批量供货，并已建成了一条完整的25G EML激光器芯片和激光器芯片和TO-CAN封装的研封装的研发和生产线，具备从晶圆级发和生产线，具备从晶圆级MOCVD外延材料生长、晶圆流片、解理镀膜、封装和器件级的所有测试验证全流程的能力。公司已推出外延材料生长、晶圆流片、解理镀膜、封装和器件级的所有测试验证全流程的能力。公司已推出APD产品，该产品适用于产品，该产品适用于10G光接收机，在主要指标方面与国际水平相近。光接收机，在主要指标方面与国际水平相近。车载雷达光芯片：车载雷达光芯片：VCSEL与与EEL材料体系相同（砷化镓），工艺重合度在材料体系相同（砷化镓），工艺重合度在70%以上，设备可复用。以上，设备可复用。22年年12月完成了车规体系月完成了车规体系16949的认证，的认证，今年通过了车规级今年通过了车规级AEC-Q102认证。认证。图：图：公司收入、净利润及增速（百万元，公司收入、净利润及增速（百万元，2222年业绩来自业绩年业绩来自业绩快报）快报）图：图：20212021年公司收入结构年公司收入结构高功率单管系列84.1%高功率巴条系列13.0%VCSEL芯片系列1.9%废料销售0.7%其他主营业务0.3.43138.51247.18429.09386.26-14.40-128.8926.18115.32125.1250 xt%-10%-795040%9%-1000%-800%-600%-400%-200%0 00%-200.00-100.000.00100.00200.00300.00400.00500.002018A2019A2020A2021A2022E营业总收入归属母公司股东的净利润营收增速净利润增速28请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Wind，天风证券研究所4 4.5.5.光库科技光库科技：铌酸锂调制器有望份额提升：铌酸锂调制器有望份额提升公司是专业从事光纤器件、铌酸锂调制器件及光子集成器件的设计、研发、生产、销售。包括三大产品系列：公司是专业从事光纤器件、铌酸锂调制器件及光子集成器件的设计、研发、生产、销售。包括三大产品系列：1）光纤激光器件主要产）光纤激光器件主要产品包括隔离器、合束器、光纤光栅、激光输出头等，主要应用于光纤激光器、激光雷达、无人驾驶等领域。品包括隔离器、合束器、光纤光栅、激光输出头等，主要应用于光纤激光器、激光雷达、无人驾驶等领域。2）光通讯器件包含两个部）光通讯器件包含两个部分，隔离器、波分复用器等用于密集波分，跳线、尾纤、分，隔离器、波分复用器等用于密集波分，跳线、尾纤、MPO连接器等用于数通。连接器等用于数通。3）铌酸锂调制器件主要产品包括）铌酸锂调制器件主要产品包括 400/600Gbps、100/200Gbps铌酸锂相干调制器、铌酸锂相干调制器、10Gbps 零啁啾强度调制器等，主要应用于超高速干线光通信网、超高速数据中心等。零啁啾强度调制器等，主要应用于超高速干线光通信网、超高速数据中心等。铌酸锂电光调制器主要用在铌酸锂电光调制器主要用在 100Gbps 以上直至以上直至 1.2Tbps 的长距骨干网相干通讯和单波的长距骨干网相干通讯和单波 100/200Gbps 的超高速数据中心上。由于电信级铌的超高速数据中心上。由于电信级铌酸锂高速调制器芯片及器件产品设计难度大，工艺较为复杂，截止酸锂高速调制器芯片及器件产品设计难度大，工艺较为复杂，截止22年年8月全球仅有三家主要供应商可批量供货，主要为富士通、住友月全球仅有三家主要供应商可批量供货，主要为富士通、住友以及公司。同时公司在建以及公司。同时公司在建8万件铌酸锂调制器芯片及器件产能。万件铌酸锂调制器芯片及器件产能。图：图：公司收入、净利润及增速（百万元）公司收入、净利润及增速（百万元）图：图：20212021年公司收入结构年公司收入结构光纤激光器件55%光通讯器件25%铌酸锂调制器15%其他主营业务5(9.28390.78491.60667.80493.9079.9257.4859.21130.8189.98265&6%13%-28%31%-8%-40%-20%0 000%0.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.00800.002018A2019A2020A2021A2022前三季营业总收入归属母公司股东的净利润营收增速净利润增速

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-1-2023!313#$7%&$&$586%芯片法案将刺激美国生产，但无法阻止中国芯片产业的发展芯片法案将刺激美国生产，但无法阻止中国芯片产业的发展!#$%!#$ 22 年 10 月，美国彼得森国际经济研究所（PIIE,Peterson Institute for International Economics）发布报告芯片法案将刺激美国生产，但无法阻止中国芯片产业的发展。报告对 2022 年 8 月美国总统拜登签署的芯片与科学法案的具体内容和行业背景进行分析,判断法案及其配套贸易政策是否能满足其法案推动者的多重愿望。赛迪智库集成电路所对该报告进行了编译，期望对我国有关部门了解美国半导体产业政策提供参考。!&(%!&(%半导体半导体 补贴补贴 芯片法案芯片法案)-2-()*()*拜登总统于 2022 年 8 月 9 日签署的 芯片与科学法案 是美国 50 年来在产业政策上最大的突破。事实上，最近的先例是 66年前艾森豪威尔总统签署的 1956 年美国州际公路和国防高速公路法案，该法案很大程度上同样是出于安全考虑。芯片法案为美国的半导体研究、开发、制造和劳动力发展提供了 527 亿美元，其中 390 亿美元用于制造业激励措施，132 亿美元用于研发和劳动力发展。法案还提供了 25%的投资税收抵免，以激励美国的半导体制造业。总之，芯片法案提供的投资和税收抵免两项政策，旨在振兴美国的半导体制造业，并强化全球半导体供应链。有五大因素将半导体推向美国产业政策顶峰。第一，担心中国获得总体技术优势，尤其是半导体领域的优势；第二，从汽车到笔记本电脑等产品的芯片生产，在后疫情时代面临严重短缺；第三，美国半导体产量的全球份额从 2000 年的 37%下降到 2021年的 12%；第四，迫切渴望阻止中国和俄罗斯获得高端芯片和芯片制造设备；第五，中国台湾地区和韩国采用美国技术所生产的高端芯片易受自然灾害或中国大陆地区攻击或封锁的影响。在上述因素的共同影响下，美国颁布了一项半导体补贴法案，-3-即 为芯片生产创造有益的激励措施法案（或称为 芯片法案），总投入为 760 亿美元，其中包括 520 亿美元的补贴，用以支持美国高端芯片的制造和研发，以及 240 亿美元的投资税收抵免，帮助芯片制造商在半导体及相关设备制造环节抵销 25%的资本支出。这 760 亿美元将分别用于提高制造能力（650 亿美元）和支持研发（110 亿美元）。芯片法案包含“护栏”条款，通过禁止接受美国联邦资金的企业“在 10 年内扩大或升级其在中国的高端芯片产能”，阻止这些企业扩大在中国的工厂规模。该法案还附有贸易政策倡议，要求盟友拒绝向中国和俄罗斯提供高端芯片和芯片制造设备。前美国劳工部长、进步派民主党人罗伯特赖克（Robert Reich）将芯片法案定性为“敲诈勒索”。前驻联合国大使妮基黑利（Nikki Haley）等保守派共和党人也抱持相似看法，他们都为该法案背离自由企业制度而哀叹不已。但该法案在众议院以 243 对 187 的两党多数票获得通过，在参议院以 64 票对 33 票获得通过，并为半导体以外的创新项目授权了 1700 亿美元的资金。提高美国国内半导体产能以及促进高科技产业创新的国民情绪空前高涨。本政策简报针对芯片法案和配套的贸易政策能否实现法案推动者的多重愿景进行了评估，并得出以下结论：-4-l 芯片法案的补贴必将提高美国的芯片产量，并刺激美国的芯片研究。l 然而，此类措施无法从实质上削弱中国作为基础芯片主要生产国的地位，也并不能缓解美国制造企业在 2021 年和2022 年所面临的芯片严重短缺问题。l 芯片法案创造的就业机会将为当地做出重要贡献，尽管创造就业机会并不是芯片法案的首要目标，而且其在全国劳动力市场上创造的就业机会数量很少。l 美国不应追求自给自足，而应继续遵循比较优势的逻辑，出口先进的高价值芯片，进口基础的低价值芯片。l 芯片法案中的“护栏”条款和配套的贸易政策将拖延中国和俄罗斯对高端芯片的探索进程。l 但美国与盟友及友好国家的半导体协议不应仅仅着力于出口控制，还应确保缔约国之间的芯片自由贸易，并重点关注补贴问题。 (,-./012345 (,-./012345（一）补贴数额巨大但比值较小（一）补贴数额巨大但比值较小 尽管芯片法案为美国五年内的半导体生产提供总计 760亿美元补贴，但与该行业在 2022 年至 2030 年间的预期累计研发-5-和资本支出相比，这一数额将仅占其中的一小部分。根据过去 10年的经验，美国企业会将近 31%的销售额用作研发和资本支出，且两项用途的分配比例大致相当。假如该百分比保持不变，计算表明，即使半导体行业的销售情况在 2023 年和 2024 年有所放缓，未来几年的研发和资本支出也将高达数千亿美元。考虑到 2021 年至 2030 年间全球芯片销售额的预期增长（约80%）高达 1 万亿美元，总部设在美国的企业的销售额有望从 2021年的 2580 亿美元上升到 2030 年的 4640 亿美元。这意味着总部设在美国的企业在 2022 年至 2030 年间的累计销售额将达到 3.3万亿美元，累计研发和资本支出将达到 1 万亿美元（占 3.3 万亿美元的 31%）。相比之下，芯片法案将为总部设在美国的企业提供不到 8%的预期无形和有形资本支出。此外，芯片法案的补贴力度略低于中国台湾地区和韩国的水平，更远远低于中国大陆地区。（二）偏向实体工厂（二）偏向实体工厂 芯片法案立足于美国本土，偏向于补贴实体工厂（占补贴总额的 85%），而非研发环节（占 15%）。这种分配方式的政治经济逻辑是一目了然的（就业），但美国产业政策的历史表明，提升国力的支柱在于先进的研究，而非实体工厂。因此，应将补贴的更大份额分配到研发环节。-6-但美国芯片产量的提高几乎是毋庸置疑的。据波士顿咨询集团（BCG）和半导体行业协会（SIA）2020 年发布的重量级报告预测，如果芯片法案能够提供 500 亿美元的补贴（实际通过的是 760 亿美元），则美国的“制造能力”将于 2030 年占到全球总量的 13%至 14%，而如果没有上述补贴，其全球份额将仅为10%。自 2020 年以来，美国正在经历并预计在未来更长时间经历高通胀形势，这意味着即使加大补贴力度（760 亿美元，而非 500亿美元），可能也并不会使美国的全球“制造能力”份额高于波士顿咨询集团/半导体行业协会的预测。（三（三）工期延误）工期延误 半导体生产的核心是晶圆厂（fab），这是一种拥有先进设备的大型超洁净工厂，专门生产嵌入电子电路的硅晶圆。2021 年 1月至 2022 年间，美国已宣布到 2025 年将新增近 800 亿美元的半导体投资，包括位于亚利桑那州凤凰城耗资 120 亿美元的台积电（TSMC）工厂、位于俄亥俄州哥伦布市郊区耗资 200 亿美元的英特尔工厂、位于德克萨斯州泰勒市（奥斯汀市附近）耗资 170亿美元的三星工厂，以及位于德克萨斯州谢尔曼县（达拉斯市附近）耗资 300 亿美元的德州仪器工厂。工期延误、水电供应不稳定、关键设备（尤其是芯片制造设备）和熟练工程技术人员短缺，都将持续制约美国和全球芯片制造能力的扩张。例如，2021 年 2-7-月德克萨斯州的严冬天气致使三星电子、恩智浦和英飞凌在奥斯汀市周边的几家晶圆厂被迫关停。芯片法案出台前宣布的新晶圆厂至少在两年内都无法上线，这意味着它们均无助于缓解当前的短缺。然而，根据最近的新闻报道，随着各国央行开始抑制通胀，对芯片的需求也有所降低。因此，即使没有芯片法案的助力，2021 年和 2022 年的芯片短缺问题也有望很快得到解决。因此，补贴政策的主要作用将是把新建晶圆厂的地点转移至美国本土，而非在短期内扩大芯片产量。此外，补贴政策还有望使美国保持在半导体研发领域的领先地位。晶圆厂在全球范围内的选址之争，就类似于美国各州之间对于汽车工厂和其它工业奖项的争夺。补贴自家的半导体企业是亚洲国家的惯用做法。在撰写本文时，尚不清楚亚洲是否会“追加赌注”，从而抵消美国祭出的补贴。但可以确定的是，出于对美国芯片法案的忧虑，欧盟也宣布了一项价值 430 亿欧元的欧洲芯片法案，以保持其在全球产业中的地位。在投入巨额资金后，美国和欧盟都郑重宣布希望避免补贴竞赛。6(789:-0;6(789:-0;（一）总部设在美国的企业与在美国境内生（一）总部设在美国的企业与在美国境内生产的产的企业企业 如表 1 所示，从 2021 年的销售收入来看，总部设在美国的半-8-导体企业获得全球 5560 亿美元销售总额中的 2580 亿美元，占全球半导体销量的 46%，较 2000 年的 50%略有下滑。总部设在韩国的企业销售收入排名第二，占全球出口量的 21%，而总部设在中国的企业仅占 7%。总部设在美国的半导体晶圆产能中，约有43%位于美国本土。这一数字表明，2021 年，总部设在美国的企业在美国国内销售了价值约 1110 亿美元的芯片，几乎占全球销售额的 20%。诚然，半导体供应链比销售收入的情况更为复杂。查德鲍恩（Chad P.Bown）阐述了具体的工业情况，如表 1 所示，有的企业有自己的晶圆厂，有的企业则没有自己的晶圆厂（注“无晶圆厂”）。一些企业（以台积电为代表）是按照高通、英伟达和博通等其他企业提供的设计来生产芯片。另外，表 1 的数据反映的是销售收入，而非晶圆厂的产量。20%的全球销售收入占比，大大超过了波士顿咨询集团/半导体行业协会权威报告中所强调的 12%的“制造能力”占比。“制造能力”是根据芯片的数量而非价值来计算的。2000 年后，美国的工厂越来越专注于芯片设计和先进的高价值芯片，而中国的工厂则继续专注于较低价值芯片。基础晶圆厂（比如在中国常见的那些）并不能改为用于制造高端芯片，这就是为何美国会对芯片制造设备实施出口管制。此外，在 2000 年至 2021 年间，芯片的-9-谱系极速扩大。用汽车来比喻，2000 年的芯片谱系就像是福特和水星之间的差别。而到了 2020 年，芯片谱系已经从福特扩展到了林肯，甚至更大范围。因此，尽管美国在全球产量中的份额在2000 年至 2021 年间持续下降，但销售收入却仅从 25%降至 20%。根据被广泛引述的数据，“制造能力”从 37%降至 12%。相比之下，销售收入低于产能的下降幅度。*1 2019,2021-./0123456 国家国家 企业名称企业名称 销售收入（单位：百万美元）销售收入（单位：百万美元）2019 2020 2021 美国美国 英特尔 70,800 76,330 72,536 美光科技 22,410 22,540 28,624 高通*14,390 19,360 27,093 博通公司*17,240 17,740 18,793 德州仪器公司 13,650 13,570 17,272 英伟达公司*10,620 14,660 16,815 超威半导体公司（AMD）*6,730 9,760 16,299 格罗方德 5,443 4,440 6,204 总计总计 161,283 178,400 203,636 韩国韩国 三星电子 55,710 61,850 73,197 SK 海力士公司 23,190 27,080 36,352 东部高科 568 658 854 总计总计 79,468 89,588 110,403 中国台湾中国台湾地区地区 台积电（TSMC）*34,670 45,570 50,073 联发科*7,970 10,990 17,617 联华电子公司（UMC）*4,497 5,356 6,451 力晶半导体制造公司（PSMC）1,120 1,436 2,068 先锋国际半导体公司（VIS）873 1,022 1,356-10-国家国家 企业名称企业名称 销售收入（单位：百万美元）销售收入（单位：百万美元）2019 2020 2021 总计总计 49,129 64,374 77,565 中国大陆中国大陆地区地区 中芯国际公司（SMIC）2,897 3,475 4,982 华虹半导体有限公司（HH Grace）907 927 1,562 总计总计 3,803 4,401 6,544 日本日本 铠侠 8,760 10,550 10,593 总计总计 8,760 10,550 10,593 其他其他 意法半导体（瑞士）9,530 10,180 12,729 英飞凌（德国）11,140 11,230 10,770 高塔半导体（以色列）1,234 1,266 1,508 总计总计 21,904 22,676 25,007 总计总计 324,347 369,989 433,749*代工厂（半导体制造工厂，通常称为“代工厂”或“晶圆厂”，是制造集成电路和其他此类半导体芯片的工厂）。*无晶圆厂 注：三星电子、英特尔、台积电、联发科、SK 海力士公司、美光科技、高通、英伟达公司、博通公司、德州仪器公司、超威半导体公司、英飞凌、意法半导体和铠侠的 2019 年和 2020 年销售收入数据来自 IC Insights 在 2020 年麦克林报告 通过 Statista报告的半导体销售收入。三星电子、英特尔、联发科、SK 海力士公司、美光科技、高通、英伟达公司、博通公司、德州仪器公司和超威半导体公司的 2021 年销售收入数据来自高德纳报告的半导体销售收入。联电、格罗方德、中芯国际、华虹半导体有限公司、力晶半导体制造公司、先锋国际半导体公司、东部高科和高塔半导体的所有销售收入数据，以及台积电、铠侠、英飞凌和意法半导体的 2021 年销售收入数据来自各家企业财务报表中报告的半导体销售收入。随着制造工艺的改进，芯片价格逐渐下降。如图 1 所示，半导体制造业的工业生产者出厂价格指数（PPI）自 1992 年后就稳-11-步下降，仅在 2019 新冠疫情引发全球半导体短缺后，才在 2021年前后略有回升。如今，由于较高的利率抑制了半导体产品的购买，半导体需求热潮似乎已经消退。讽刺的是，当美国正准备向本国半导体行业注入 500 多亿美元时，芯片制造商却在计划削减支出、放缓扩张，以应对美联储紧缩性货币政策所带来的不确定性。7 1 829:#;? ./0ABCDEFGHI2J KLMNJO$PQRS 注：阴影条表示美国的经济衰退。无论短期前景如何，预计到 2030 年，全球芯片产值将达到 1万亿美元，且围绕补贴的大部分冲突都将与产地有关。其他行业也存在类似竞争，但半导体的运输成本极低，这使得该行业更不受地域限制。从美国产业政策的角度来看，问题不在于总部设在美国的企业是否占全球主导地位，而在于前文提到的产业现状，即这些企指数，1984年12月=100-12-业的产量仅有 43%位于美国本土。如图 2 所示，亚洲的芯片产量远远高于其他地区。波士顿咨询集团/半导体行业协会认为，这主要归功于亚洲的低工资成本和政府激励措施。（二）美国与亚洲的工资水平和激励措施（二）美国与亚洲的工资水平和激励措施 相关指标显示，美国的半导体生产具有高度资本密集型的特点，包括有形资本和无形资本。根据波士顿咨询集团/半导体行业协会的报告，美国新建一家先进内存晶圆厂的资本支出约为 200亿美元，员工人数约为 6000 名，这意味着每名员工的有形资本约为 330 万美元，远高于美国制造业的平均水平。7 2 2021-TU./0:VWXYZ_ 另一项指标是每名员工的年度有形资本和研发支出之和：2021 年，美国半导体行业在这项指标的支出是 20.6 万美元，每名员工创造 67 万美元的销售收入，覆盖了这笔支出。从美国的整体制造业来看，2020 年的相应数据要低得多：2020 年每名员工的有形资本和研发支出之和为 4.7 万美元，每名员工的净销售额为 11.7 万美元。百分比中国亚太地区（不包括中国）美洲欧洲日本-13-考虑到芯片生产的高资本密集度，该行业已成为一个高工资行业。根据 ZipRecruiter 的数据，芯片行业 2022 年的平均年薪为83874 美元，而整体制造业的平均年薪为 57620 美元。2021 年，包括研究人员和工程技术人员在内，美国芯片行业的就业总人数为 27.7 万人。美国的高工资是总部设在美国的企业到亚洲开展生产活动的原因之一。事实上，2021 年亚洲近一半的半导体销售额都是由总部设在美国的企业贡献的。最能说明工资差距的是，2019/2020年中国半导体行业员工的平均工资为 2.2 万美元，约为美国工资水平的四分之一。虽然 2021 年中国每名员工的平均销售额约为 24 万美元，仅为美国的 40%，但工资与销售额的整体比值仍然利好中国。韩国和中国台湾地区亦然，只是程度较轻。然而，美国的高工资并非美国企业在亚洲建立晶圆厂的决定性因素。在美国，半导体行业的工资约占销售额的 12%；在中国，这一比例大约是 9%。与靠近市场（尤其是消费品）一样，低工资是增加亚洲吸引力的有力因素。在亚洲进行生产的另一个重要原因是政府的激励措施。波士顿咨询集团/半导体行业协会报告中罗列了惊人的比较数据，其中部分数据见表 2。在芯片法案出台前，美国（联邦和州）的-14-激励措施将“总拥有成本”（TCO）降低了 10%到 15%，但是通过实施补贴，韩国和中国台湾地区将总拥有成本降低了 25%到30%，中国大陆地区更是降低了 30%到 40%。作为对以上估算的补充，表 3 提供了中国、日本和韩国最新补贴方案。*2 ab./0HI2cdefgWhijklm_ 降低类型降低类型 中国大陆中国大陆地区地区 中国台湾中国台湾地区地区 韩国韩国 美国美国a 日本日本 资本支出（资本支出（Capex）土地 100 50 100 50 75 建筑和设施 65 45 45 10 10 装备 35 25 20 6 10 运营费用（运营费用（Opex）劳动和福利 33 5 5 5 5 税税 公司税 75 不适用 60 不适用 不适用 州税 不适用 不适用 不适用 100 不适用 不动产税 不适用 不适用 100 100 100 总和总和 30-40 25-30 25-30 10-15 约约15 a、基于截至 2020 年 9 月有激励措施和最新协议的最好情况。注：前 10 年运营期的激励措施。所有措施还包括 100%的设备进口成本削减和 5%的研发核销与延期；及其他。来源：波士顿咨询集团/半导体行业协会报告（https:/www.semiconductors.org/turning-the-tide-for-semiconductormanufacturing-in-the-u-s/）。*3 nopqrAsotuc./0jkvw 经济体经济体 时间时间 方案名称方案名称/描描述述 详情详情 中国中国 2014 年 国家集成电路产业发展推进纲要 支持中国的进取型增长目标，到 2025 年通过国内生产满足本国 70%的半导体需求，采取各项措施，包括建立由高级官员组成的“领导小组”，以调配资源推动半导体行业的发展；为半导体行业建-15-经济体经济体 时间时间 方案名称方案名称/描描述述 详情详情 立一支特殊的国家产业投资基金；为半导体行业提供新的信贷产品和金融服务、推出融资工具、开发保险产品；落实半导体行业税收优惠政策。2015 年 中国制造 2025 最初设定的目标是到2020年将半导体芯片的本土化率提高到 40%，到 2025 年提高到 70%。2019 年经过修订，新目标是到 2030 年扩大国内半导体生产，以满足本国 80%的需求。2022 年 7 月 横琴经济特区补贴（1）对于在横琴设立办事处或开展研发活动的半导体企业，每家给予最高 3000万元（440 万美元）补贴；（2）对于在横琴设立研发项目的企业，按照流片费用的 50%给予 500 万元年度补贴；（3）参与 14 纳米或以下芯片加工设计的企业，年度补贴最高 2500 万元；（4）对于与中国半导体企业签约并被派往横琴工作三年的研究人员和高级管理人员，每人给予 10 万元以上奖励；（5）对于“能够在横琴培养半导体人才”的企业，给予 100 万元奖励。日本日本 2021 年 11 月 2021 财年补充预算 从 2021 财年补充预算中拨款 6000 亿日元（52 亿美元）用于先进半导体制造。其中约4000亿日元将用于在熊本县新建台积电的芯片工厂，其余 2000 亿日元将用于建设和/或改造其他工厂。目前，美光科技（美企）和铠侠控股公司（日企）的合作项目正在筹划当中。2022 年 6 月 台积电子公司补贴 提供 4760 亿日元（35 亿美元）用于在熊本县建设芯片厂，这是台积电、电装公司和索尼半导体解决方案公司的合资企业。2021 财年补充预算预留部分补贴。2022 年 7 月 铠侠控股公司和西部数据公司补贴 提供高达 929 亿日元（6.8 亿美元）来提高位于三重县四日市的芯片工厂的产能，该工厂由铠侠控股公司（日企）和西部数据公司（美企）合资经营。2021财年补充预算预留部分补贴。韩国韩国 2022 年 5 月“K-半 导 体 产 业通过提供基础设施、税收抵免和融资来-16-经济体经济体 时间时间 方案名称方案名称/描描述述 详情详情 带”战略 支持芯片产业。为研发投资提供高达50%的税收抵免，为设施投资提供高达20%的税收抵免，并为芯片制造商的设施投资提供低息贷款，鼓励 150 多家韩国私营企业在芯片行业投资 510 万亿韩元（4520 亿美元）。三星电子计划在 2030年前投资 171 万亿韩元用于生产非存储芯片；SK 海力士计划投资 230 万亿韩元用于现有的生产基地以及在龙仁市的四家新工厂。多年来，对总部设在美国的企业而言，在亚洲利用当地较低的劳动力成本和更高的政府补贴生产芯片，一直都具有经济吸引力。对于不需要复杂研究和高端工程人才的基础芯片而言尤为如此。根据 芯片法案 签署前的最近一份报告，中国大陆将在 2020年至 2024 年间建造 31 座晶圆厂，而中国台湾地区和美国将分别建造 19 座和 12 座晶圆厂。新的晶圆厂将确保中国能够继续作为全球主要供应商，满足汽车、家电和电子消费品的广泛终端用户需求。根据波士顿咨询集团/半导体行业协会的研究，只要美国提供500 亿美元的联邦补贴（低于芯片法案实际提供的数额），就能使美国的总拥有成本降低至韩国、中国台湾地区和新加坡的5%到 10%。该协会指出，如果美国的新建晶圆厂数量由芯片法案出台前预计的 9 家增至 19 家，再结合自身其他方面的优势，美国完全能够与亚洲地区在 2022 年至 2030 年间新建的晶圆厂势-17-均力敌。在芯片法案的推动下，美国的“制造能力”将由目前的 12%上升至全球总量的 13%至 14%，但如果没有该法案，可能会下降至 10%。（三）芯片消（三）芯片消费费 目前，美国的半导体消费不到全球销售额的 20%。换言之，按价值计算，美国的芯片生产量与消费量大致相等，但生产和消费的类别却存在很大差异，详见下文的贸易统计数据。相比之下，目前中国的消费占全球芯片销售额的 35%。手机和电脑等消费品是芯片的主要用途，中国是这类消费品的主要生产国和出口国，这也解释了中国为何占据巨大的芯片消费份额。除非美国扩大产业政策的范围，确立实现其国内终端行业自给自足的目标，否则美中两国在芯片消费方面的相对份额可能会保持不变。一旦晶圆厂安装了复杂的芯片制造设备，生产不同类型芯片的灵活性就会受到限制。目前美国的晶圆厂并不专门生产汽车、家电和其他消费品制造商所需的芯片。这类芯片往往属于芯片谱系的基本端，而美国的晶圆厂主要专注高端领域。鉴此，美国生产的芯片大多出口至海外的高端用户，而自身则进口大量的基础芯片。（四）国际芯片贸易（四）国际芯片贸易 表 4 显示了 2021 年的贸易流量，单位为百万美元。该表主要-18-研究中国大陆地区、中国台湾地区、韩国、美国和日本五个半导体生产经济体。其中，中国大陆地区是迄今为止全球最大的芯片出口经济体（2076 亿美元），之后分别是中国台湾地区（1629亿美元）、韩国（1481 亿美元）和美国（615 亿美元）。日本排在末位，出口的半导体价值为 470 亿美元，约为中国大陆地区半导体出口总额的四分之一。如表4所示，2021年全球半导体出口总额高达1.03万亿美元。但根据半导体行业协会的报告，2021 年全球半导体行业对手机、汽车和飞机企业等用户的销售总额仅为 5560 亿美元。之所以出现这一差异，部分原因是该报告未统计同一家半导体企业位于不同国家的子公司之间的大量贸易，没有将这些贸易份额记入最终用户销量。表 4 强调了双向贸易的重要性：每一个主要的半导体生产经济体不仅是出口大户，也是进口大户。例如，中国大陆地区是全球最大的出口经济体，也是其他四个经济体最大的出口目的地，进口了价值 1679 亿美元的半导体。同样，中国台湾地区是除中国大陆地区以外的第二大出口目的地。*4 2021-TU./0 xyWzF_ 出出口商口商 出出口口目的地目的地 中国大陆中国大陆地区地区 中国台湾中国台湾地区地区 韩国韩国 美国美国 日本日本 世界世界其他其他地区地区 全球全球-19-中 国 大 陆中 国 大 陆地区地区 不适用 22,726 22,844 2,522 4,554 154,987 207,634 中 国 台 湾中 国 台 湾地区地区 52,425 不适用 11,920 2,453 12,291 83,768 162,857 韩国韩国 90,383 16,969 不适用 3,798 2,338 34,618 148,106 美国美国 13,322 5,111 2,926 不适用 1,320 38,832 61,510 日本日本 11,731 10,912 3,912 2,567 不适用 17,909 47,031 世 界世 界 其 他其 他地区地区 215,935 16,984 7,749 17,775 5,820 140,171 404,434 总计总计 383,795 72,701 49,350 29,116 26,323 470,285 1,031,571 注：所有数字反映的都是等同于北美工业分类制度编码 334413 的协调制度商品编码。韩国出口数据包括 6 个：面向中国大陆地区、日本、中国台湾地区、美国及世界其他地区的出口贸易额，以及全球各地进口韩国半导体的贸易总额。出于政治原因，联合国不能显示涉及中国台湾地区的贸易统计数据；在联合国的商贸统计数据库中，中国台湾地区的贸易统计数据被标注为“亚洲其他地区，不另作说明”。更多详情，见联合国统计维基（https:/unstats.un.org/wiki/display/comtrade/Taiwan, province of China trade data）。大量的双向贸易凸显了一个事实，芯片绝非种类单一的产品。半导体行业协会划分了九大芯片类别和 63 种型号，而且许多芯片是根据买方需求量身定制。衡量精密程度的一个标准是半导体内部连接的宽度，目前最先进的是 5 纳米（约为一根发丝直径的万分之一），3 纳米的精度已经指日可待。如表 5 中 2021 年的数据所示，各出口经济体对特定目的地出口的平均单价（即每个芯片的价格）差异很大。以对华出口为例：美国芯片出口到中国大陆地区的平均单价是 4.28 美元，而韩国出口到中国大陆地区的平均单价只有 0.89 美元，中国台湾地区出口到中国大陆地区的平均-20-单价仅为 0.16 美元。美国的平均出口单价普遍远高于其他芯片供应国，这反映了美国的高端芯片生产能力。例如对日本出口的平均单价，美国是1.16 美元，中国大陆地区是 0.17 美元，韩国是 0.49 美元，中国台湾地区是0.55美元。表5中其他的数据对比也证实了这一结果。此外，其他供应国向美国出售芯片的出口单价通常远低于美国的出口单价。主张自给自足的人可能会建议，美国应当只供应本国的需求，并同时缩减进出口。表 5 显示这一建议并非明智之举：半导体是一种高度多样化的产品，出口高价值芯片并进口低价值芯片，这种贸易模式符合美国比较优势的逻辑。实现美国自给自足是一种幻想；要想提高自给率，美国就应优先生产基础芯片，但美国在这方面存在明显劣势，与此同时，美国还要在尖端芯片生产领域与中国开展竞争。*5 2021-TU./0 xy|=WF_ 出出口商口商 出出口口目的地目的地 中国大陆中国大陆地区地区 中国台中国台湾地区湾地区 韩国韩国 美国美国 日本日本 世界世界其他其他地区地区 全球全球 中 国 大 陆中 国 大 陆地区地区 不适用 0.16 0.44 0.06 0.17 0.18 0.19 中 国 台 湾中 国 台 湾地区地区 0.16 不适用 0.72 0.38 0.55 0.54 0.32 韩国韩国 0.89 3.76 不适用 2.23 0.49 1.45 1.08 美国美国 4.28 3.47 7.91 不适用 1.16 1.71 2.16 日本日本 0.13 0.31 0.22 0.24 不适用 0.09 0.13-21-（五）关税和惩罚性关税（五）关税和惩罚性关税 信息技术产品协议（ITA）是世贸组织于 1996 年经谈判达成的多边协议，该协议取消了包括半导体在内的特定信息与通信技术（ICT）的关税。原始协议涵盖了基础半导体和半导体制造设备，2015 年的“信息技术产品协议扩围”又扩大了覆盖范围，取消了高端半导体的关税。截至目前，信息技术产品协议涵盖了全球 97%的信息与通信技术产品贸易，有 84 个世贸组织成员加入其中。尽管有信息技术产品协议，但自 2018 年 6 月 15 日起，作为特朗普总统针对中国的 301 条款关税的一部分，美国开始对从中国进口的半导体加征 25%的关税。从中国进口的半导体中，有 60%将在美国进行深加工，因此，在 2018 年 7 月至 2020 年 7月间，美国的芯片制造商也在很大程度上承受了这些关税的冲击，支付了 7.5 亿美元的关税。2021 年 12 月，在给美国贸易代表办公室的评论中，半导体行业协会呼吁取消对半导体及相关产品的 301 条款关税，协会称这些关税导致“因全球短缺和需求激增带来通胀损失”。2022 年夏，拜登总统还曾考虑取消部分 301条款关税以对抗通胀，但近期又支持特朗普对中国加征关税的做法。鉴于中国在生产基础芯片方面的主导地位，及其在未来 10-22-年内仍将作为廉价供应商的可能性，除了美国，鲜有国家会限制从中国进口。共和党人有望在 2022 年 11 月重获众议院的控制权，鉴于他们对中国的看法比民主党人更为负面，美国可能很快就会提出限制从中国进口芯片的提案。由于没有可替代的供应商，而且美国新建的晶圆厂至少要两年后才能投产，因此这些限制在短期内可能会阻碍美国的经济增长。从长期来看，这些限制将提高美国国内的芯片成本，从而导致美国的一系列产业在与欧洲、日本和其他国家企业的竞争中处于相对劣势地位，面临比建立钢铁进口壁垒时更糟糕的处境。特朗普政府对进口钢铁加征 25%的关税，其中约有一半转嫁到了美国国内的钢铁价格上，损害了汽车零部件、农业机械、军用车辆和其他产品的下游制造商。如果对半导体施加类似的限制，可能会产生更大的影响，因为美国 2020 年的钢铁销售总额约为 920 亿美元，而同年美国半导体的销售总额是 2080 亿美元。在过去的二十年间，半导体反补贴关税（CVD）案件寥寥无几。根据世界银行的临时性贸易壁垒数据库，自 20 世纪 80 年代以来，提交到世贸组织的半导体反补贴关税案件仅有 5 起，而同期的反倾销案件多达 22 起。在 5 起反补贴关税案件中，美国发起 3 起，欧盟和加拿大各 1 起。其中 4 起是针对来自中国的光伏电池、组件或其他产品。在反倾销案件中，印度发起 13 起，美-23-国发起 5 起，澳大利亚、欧盟、加拿大和土耳其各 1 起。13 起反倾销案中有 8 起是针对来自中国的光伏电池、组件或其他产品。鉴于半导体行业的集中性，该行业反补贴关税和反倾销案件可能受到限制，因为当一家企业发起诉讼后，可能会遭到行业报复。（六）创造就业机会的晶圆厂（六）创造就业机会的晶圆厂 创造就业机会并不是通过芯片法案的主要原因。事实上，在法案通过时，美国的失业率仅为 3.5%，正创下历史新低，美联储也正在通过提高利率来抑制需求。即便如此，对就业的影响仍值得关注，毕竟开设一家晶圆厂能够显著提振一个不景气的地区。在一项重要的案例研究“区域复兴：纽约州府都会区如何成为纳米技术重镇”中，查尔斯韦斯纳（Charles Wessner）和托马斯 豪威尔（Thomas Howell）详细介绍了格罗方德公司的作用。州府都会区是哈德逊河谷中部的一个狭长地带，从南部的东菲什基尔镇到北部的萨拉托加温泉市，包括奥尔巴尼市（州府）、特洛伊市和斯克内克塔迪市。2009 年底，格罗方德开始在萨拉托加温泉市建造晶圆厂，包括 30 万平方英尺的洁净室及附属建筑，到 2017 年，在工厂和设备上的投入已达到 158 亿美元（主要由阿布扎比主权财富基金出资）。12 英寸晶圆的生产始于 2011 年，并在接下来 6 年里大幅增加。后来，格罗方德获得了三星和 IBM在东菲什基尔镇的芯片运营许可，并在州府都会区建了两家晶圆-24-厂。2008 年，有两家咨询公司预测，格罗方德的萨拉托加工厂将创造 5000 至 8000 个直接就业机会，当时人们还认为该预测过于乐观。然而，根据韦斯纳和豪威尔的估计，截至 2015 年，格罗方德的两家工厂加上位于奥尔巴尼市的一个纳米技术中心，已经创造了近 1 万个直接就业机会。他们采用半导体行业协会所提出的乘数 4.89 来计算间接就业和衍生就业，得出的结论是，晶圆厂为州府都会区带来了 4.7 万个就业机会。他们还认为，即使采用更保守的纽约州经济发展厅（ESD）所提出的 2.25 乘数计算，2015年晶圆厂仍为当地创造了约 2.2 万个就业机会。2015 年，格罗方德的直接就业岗位平均年薪为 9 万美元，这在州府都会区是非常可观的薪酬。州政府支持半导体和纳米技术产业的方式主要是大力补贴州立大学系统和专业机构，特别是伦斯勒科技园。不动产税减免和销售税豁免则相对较少。根据州府都会区格罗方德晶圆厂的经验推断，得到芯片法案支持的晶圆厂将在当地创造大量就业机会。然而，与工资相比，对每创造一个直接就业机会的公共补贴并不高。=(?ABCDE0FGHI=(?ABCDE0FGHI（一）税收抵免和补贴（一）税收抵免和补贴-25-芯片法案中税收抵免部分的分配非常简单，预计将花费240 亿美元。凡是建设新工厂或扩建现有工厂的半导体企业，包括台积电和三星等外资企业，可以对 2022 年 12 月 31 日之后投产的工厂和设备或 2027 年 1 月 1 日之前开建的工厂和设备申请相当于 25%成本的税收抵免。通胀削减法案提出的 15%的最低公司税不会削弱芯片法案或其他法案的税收抵免权益。然而，15%的最低税额却会削弱企业在第一年的研发支出加速折旧权益，国会可能会在 2022 年晚些时候延长享受这项税收优惠的适用年限。到 2026 财年，半导体补贴约为 520 亿美元，需要比税收抵免获得更大的自由裁量权。依照法规，大约 390 亿美元将专门用于制造工厂和设备。法案将对单个晶圆厂的补贴限制在 30 亿美元，将汽车行业中重要“传统芯片”的补贴设为 20 亿美元。五年内将有大约 110 亿美元投入到研究工作中，美国国家半导体技术中心将获得其中的最大的份额。根据法案规定，将主要由商务部负责分配上述资金。法案对高端芯片研发和制造设施的重视程度还有待观察，这两个领域预计将作为优先事项。（二）支持台积电（二）支持台积电 台积电在降低供应链的脆弱性方面发挥着特殊作用。波士顿咨询集团/半导体行业协会的报告估计，军事防御和企业计算服务-26-领域用到的高端芯片中有 90%来自中国台湾地区，而台积电正是当地的主要供应商。使用该公司芯片生产的产品包括苹果公司的iPhone 手机，高通公司的智能手机，以及超威半导体公司的计算机处理器。鉴于台积电所在的地理位置，它不但容易受到中国大陆地区武装干预的影响，还容易受到台风和地震的影响。2020 年5 月，台积电宣布在亚利桑那州凤凰城建设新的晶圆厂，预计耗资 120 亿美元。将近一年后的 2021 年 4 月，台积电又宣布计划在未来三年投资 1000 亿美元“提高工厂的产能”。台积电内部三位消息人士对路透社表示，该公司正计划在美国再建另外五家晶圆厂。根据芯片法案，台积电可以为 2022 年 12 月 31 日之后投产的产能申请税收抵免，具体的补贴数额将由美国商务部决定。考虑到台积电在美国供应链中的关键作用，以及美国阻止其向中国出售高端芯片的决心，慷慨但有条件地为台积电贴钱似乎更符合美国的国家利益。（三）“护栏”条款和贸易倡议（三）“护栏”条款和贸易倡议 芯片法案规定，10 年内禁止在中国扩大或升级高端芯片产能。“护栏”条款将鼓励台积电、英特尔、美光、三星和 SK海力士等龙头企业在美国（而非中国大陆地区）扩大产能。但仅靠补贴其他企业来阻碍中国芯片产业的发展，美国仍将面对现实-27-的局限性，于是国会要求拜登政府与少数友好国家和地区共同发起一项新的出口管制协议。为此，拜登政府实施了两项新举措：“芯片四方联盟”（或“晶圆厂四方联盟”）以及美欧贸易与技术委员会（TTC）。“芯片四方联盟”是除中国大陆地区以外的世界四大半导体经济体，即美国、日本、韩国和中国台湾地区之间的拟议联盟，旨在加强精密半导体设计与生产领域的合作，并对抗中国在全球半导体供应链中日益增长的影响力。联盟中的每一方均在供应链中发挥着独一无二的重要作用：美国主导高端芯片的设计，日本提供必需的材料和设备，韩国和中国台湾地区则主导半导体制造。联盟的预备会议于 2022 年 9 月 29 日举行，但对于未来的会议频次“未予讨论。”美欧贸易与技术委员会于 2021 年 6 月由拜登总统、欧盟委员会的乌尔苏拉冯德莱恩和欧洲理事会的查尔斯米歇尔倡导成立，旨在确保关键技术供应链的安全、加强技术贸易和投资，以及“鼓励基于共同民主价值观的兼容标准和法规”。在 2022 年 5月 16 日美欧贸易与技术委员会的第二次会议上，双方政府宣布共同努力避免半导体补贴竞赛，“提供半导体短缺的早期预警”，并支持“值得信赖的供应商”，也就是除中国以外的供应商。-28-J(789KLMNJ(789KLMN（一）现行出口管制协议（一）现行出口管制协议 美国已经是四项出口管制协议的创始成员：瓦森纳协定、核供应国集团、澳大利亚集团，以及导弹及其技术控制制度。针对半导体贸易的新协议也将呼之欲出。在美苏冷战期间，多边出口管制协调委员会对最终用途实施强制性管制，限制向苏联出口清单上的项目，后来将中国也加入管制对象。相对地，前苏联也出台了一些相同原则的出口管制协议。鉴此，芯片制造设备的禁止清单是有可能被通过的。然而，在半导体贸易中，像冷战时期一样制定关于芯片和最终用途出口的严禁清单并不现实。这是因为一些国家不愿意缩减本国芯片企业的出口机会，同时监视芯片的最终用途也十分困难。相比之下，现行的瓦森纳协定要求成员国之间提前通报，这可能是更好的办法。该协定共涉及 42 个成员国，对于如此规模的组织，很难对高端芯片和芯片制造设备的出口实施有效管制。但半导体协议的成员规模相对较小，可以借鉴瓦森纳协定的先例。对于存有争议的出口活动，须在签约前一个月进行通报。有关各方在接到通报后可设法说服成员国伙伴不出口指定物品。在芯片制造设备领域，已有上述做法的类似先例，例如美国就曾-29-劝说荷兰企业阿斯麦不要向中国出口芯片制造设备。（二）新的半导体出口管制协议（二）新的半导体出口管制协议 芯片法案向美国国务院提供了 5 亿美元，以建立一个由国务院牵头的半导体联盟，即美国芯片国际技术安全与创新基金。该机构可能包括的志同道合的伙伴有：美国、欧盟、日本、韩国、中国台湾地区和新加坡。与此同时，美国和韩国（芯片制造第二大国）成立了一个半导体工作组，专门讨论和协调出口管制相关事宜。美国将基于美韩半导体工作组达成的谅解，或者美欧贸易与技术委员会在即将举行的半导体谈判中取得的成果，建立芯片四方联盟。新协议的核心是出口管制。为了强调这一点，2022 年 10 月 7日，美国商务部宣布对向中国出口高端芯片和芯片制造设备实施广泛限制。芯片法案中的“护栏”条款加强了出口管制，并禁止受补贴企业在中国扩大或升级高端芯片产能。但正如美国及其盟友在与苏联冷战期间所了解到的那样，出口管制可以推迟对手获得先进技术的时间，但不可能实现永久阻止。同样的道理也适用于半导体领域。例如，中国声称已经设计出一种改进工艺，可用于制造 7 纳米芯片，但这种工艺的实际应用仍然存在疑问。正如国家安全专家大卫汉克（David Hanke）所说，“在规避美国管制方面，中国总是像水流绕过岩石那样随机应变。”-30-（三）出口管制与其他措施多管齐下（三）出口管制与其他措施多管齐下 新协议不应只是限制向中国和俄罗斯出口高端芯片和芯片制造设备，还应确保各成员国履行对伙伴国采购商的供货承诺，保证让伙伴国免税进入市场，以及强制要求伙伴国申报其半导体补贴政策。这些要求都应在新的倡议中有所体现。伙伴国应承诺不会因供应短缺而过度限制彼此之间的出口。当必须实施定量供应时，伙伴国的采购方应享有与本国采购方同等待遇。就上段所述主张达成共识并非难事，但关于有效实施补贴限制的问题就另当别论了。目前，半导体补贴已成为各国中央政府普遍采取的基本举措，各地方政府也纷纷提供补贴政策，例如美国各州和欧盟各成员国。限制补贴竞赛的第一步是全面通报过去和未来计划中的补贴。芯片补贴的通报应效仿经合组织（OECD）为农业设计的模板，即综合支持量。事实上，经合组织已经为半导体行业发布了相似框架，建议措施包括现金补贴、免费或廉价的土地和相关基础设施（电、水、道路）、免税期和税收抵免、长期低息贷款以及类似的福利。在某种程度上，在未来，可能会减少对实体工厂的补贴。然而，半导体行业薪酬高，能创造更多就业机会，并且有利于国家-31-安全，很难让政府降低工厂补贴。即便如此，美国也不会扩大补贴，补贴竞赛会有所缓解。O(PQO(PQ 芯片与科学法案、出口管制，以及与盟友国家之间达成的协议将实现多重目标。美国将建立更多的晶圆厂，促进本国的研发，高端芯片和芯片制造设备的大门将对中国、俄罗斯和其他竞争对手关闭。然而，该法案在未来两三年内不会对美国的芯片供应产生实质性影响。经济增速放缓已经使芯片市场的货源基本充足，而潜在的经济衰退会造成短期的芯片过剩。虽然西方的“组合拳”给中国造成了巨大的短期阵痛，致使其高科技企业的财富急剧缩水，但中国将通过加倍实施自给自足计划来予以应对。未来三到五年内，中国的芯片企业可能就会接近，甚至达到美国企业、台积电和三星的水平。最后，美国不应该效仿中国寻求自给自足的做法，因为实现美国自给自足是一种幻想。目前，美国采取的是出口高价值芯片，同时进口低价值芯片的模式，如果要提高自给率，那美国既要优先生产基础芯片，还要在尖端芯片生产领域与中国开展竞争。因此，继续优先发展美国拥有明显优势的高端芯片生产是最行之有-32-效的做法。译自：CHIPS Act Will Spur US Production but Not Foreclose China,October 2022 by Peterson Institute for International Economics 译文作者：赛迪工业和信息化研究院 叶雪琰 夏梦阳 联系方式：13521609710 电子邮件：

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1/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 AI芯片行业深度：发展现状、竞争格局、市芯片行业深度：发展现状、竞争格局、市场空间场空间及相关公司深度梳理及相关公司深度梳理 从广义上讲只要能够运行人工智能算法的芯片都叫作 AI 芯片，但通常意义上的 AI 芯片指的是针对人工智能算法做了特殊加速设计的芯片。AI 芯片也被称为 AI 加速器或计算卡，即专门用于处理人工智能应用中的大量计算任务的模块（其他非计算任务仍由 CPU 负责）。下面我们从 AIGC 产业链出发了解 AI 芯片在产业链中的地位及作用，分析不同类别的 AI 芯片的作用及特性都有哪些，我国 AI 芯片行业现状及竞争格局是怎样的，目前全球 AI 芯片的四大技术路线都有哪些？chatGPT 及“文心一言”的出现对于 AI 芯片市场又怎样的影响，市场空间有多大，相关公司都有哪些，未来有怎样的发展趋势？对于这些问题我们下面一一解答。目录目录 一、AI 芯片概述.1 二、AI 芯片分类解读.4 三、我国 AI 芯片现状.9 四、AI 芯片竞争格局.10 五、AI 芯片四大技术路线.12 六、AI 芯片市场预期.16 七、相关公司.18 八、AI 芯片发展趋势.20 九、参考资料.21 一、一、AI 芯片芯片概述概述 1.AIGC 产业链产业链 2/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 AIGC 产业链主要分为上游算力硬件层、中游数据/算法软件层和下游行业应用层。硬件层依靠高性能AI 芯片、服务器和数据中心为 AIGC 模型的训练提供算力支持，是承载行业发展的基础设施；数据/算法层软件层主要负责 AI 数据的采集、清洗、标注及模型的开发与训练，多方厂商入局自然语言处理、计算机视觉、多模态模型等领域；行业应用层目前主要涉及搜索、对话、推荐等场景，未来有望在多个行业呈现井喷式革新。位于算力硬件层的 AI 芯片是人工智能的底层基石。2.AI 芯片是人工智能的底层基石芯片是人工智能的底层基石 2014 年李天石博士“DianNao”系列论文让科学界看到，在冯诺依曼架构下也可以实现 AI 专用芯片。此后 Google 推出的 TPU 运算架构的 AlphaGo，接连打败李世石和柯洁，看到了专用芯片的商业价值。人工智能经历过三阶段，迎来爆发式增长。AI 人工智能的发展主要依赖两个领域的创新和演进：一是模仿人脑建立起来的数学模型和算法，其次是半导体集成电路 AI 芯片。AI 的发展一直伴随着半导体芯片的演进过程，20 世纪 90 年代，贝尔实验室的杨立昆（YannLeCun）等人一起开发了可以通过训练来识别手写邮政编码的神经网络，但在那个时期，训练一个深度学习卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）需要 3 天的时间，因此无法实际使用，而硬件计算能力的不足，也导致了当时 AI 科技泡沫的破灭。AI 芯片是 AI 发展的底层基石。英伟达早在 1999 年就发明出 GPU，但直到 2009 年才由斯坦福大学发表论文介绍了如何利用现代 GPU 远超过多核 CPU 的计算能力（超过 70 倍），把 AI 训练时间从几周缩短到了几小时。算力、模型、数据一直是 AI 发展的三大要素，而 AI 芯片所代表的算力则是人工智能的底层基石。3.训练芯片及推理芯片训练芯片及推理芯片 根据机器学习算法步骤，AI 芯片分为“训练（Training）”芯片和“推理（Inference）”芯片。“训练芯片”主要用于人工智能算法训练，即在云端将一系列经过标记的数据输入算法模型进行计算，不断调整优化算法参数，直至算法识别准确率达到较高水平。“推理芯片”主要用于人工智能算法推理，即将在云端训练好的算法模型进行裁剪优化变“轻”之后，进入“实战”阶段，输入数据直接得出准确的识别结果。不同用途（训练 or 推理）、不同应用场景（端-边-云）对 AI 芯片有着不同的要求。首先，训练芯片追求的是高计算性能（高吞吐率）、低功耗，但是推理芯片主要追求的是低延时（完成推理过程所需要的时间尽可能短）、低功耗。其次，“端-边-云”三个环节对 AI 芯片的有不同的要求其中端和边上进行5XcZgVmU9XkXuVvUsX9PcMaQsQoOmOmPiNnNmQkPnMnN6MqQyRwMrMqPwMpPnO 3/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 的大部分是 AI“推理”，因此用于端和边的 AI 芯片性能要求和上述推理芯片一致；大部分的训练过程是在云和数据中心进行，训练过程对时延没有什么要求，因此需要保证 AI 芯片在尽可能保证较高算力的情况下，功耗尽可能低，另外许多推理过程也是在云端进行。4.终端芯片及云端芯片终端芯片及云端芯片 根据部署场景，AI 芯片可用于端、边、云三种场景，具体而言：1）终端 AI 芯片追求以低功耗完成推理任务，以实际落地场景需求为导向，在能耗/算力/时延/成本等方面存在差异；2）边缘 AI 芯片介于终端与云端之间，承接低时延/高隐私要求/高网络带宽占用的 推理或训练任务；3）云端 AI 芯片以高算力/完成训练任务为目标，包括 CPU/GPU/FPGA/ASIC 等多种类型。5.GPU、FPGA、ASIC 及及 CPU 从技术架构来看，AI 芯片主要分为图形处理器（GPU）、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、中央处理器（CPU）四大类。其中，GPU 是较为成熟的通用型人工智能芯片，FPGA 和ASIC 则是针对人工智能需求特征的半定制和全定制芯片，GPU、FPGA、ASIC 作为加速芯片协助 CPU进行大规模计算。4/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 三类芯片用于深度学习时各有优缺点：1）通用性：GPUFPGAASIC，通用性越低，代表其适合支持的算法类型越少。2）性能功耗比：GPUFPGAASIC，性能功耗比越高越好，意味着相同功耗下运算次数越多，训练相同算法所需要的时间越短。目前 AI 芯片主要被国际厂商垄断，根据 Co unterpoint、IDC 数据，Intel 和 AMD 共计占 2022 年全球数据中心 CPU 市场收入的 92.45%，Nvidia 占 2021 年中国加速卡市场份额的 80%以上。二、二、AI 芯片分类解读芯片分类解读 1.CPU：底层核心算力芯片底层核心算力芯片 CPU（Central Processing Unit）中央处理器：是计算机的运算和控制核心（Control Unit)，是信息处理、程序运行的最终执行单元，主要功能是完成计算机的数据运算以及系统控制功能。5/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 CPU 擅长逻辑控制，在深度学习中可用于推理/预测。在深度学习中,模型的训练和推理是两个不同的过程:在训练过程中，模型需要进行大量的矩阵运算，因此通常使用 GPU 等擅长并行计算的芯片进行处理；在推理过程中，需要对大量的已经训练好的模型进行实时的推理/预测操作，而这种操作通常需要高效的逻辑控制能力和低延迟的响应速度，这正是 CPU 所擅长的。2.GPU：AI 高性能计算王者高性能计算王者 GPU（Graphics Processing Unit）图形处理器：GPU 最初是为了满足计算机游戏等图形处理需求而被开发出来的，但凭借高并行计算和大规模数据处理能力，逐渐开始用于通用计算。根据应用场景和处理任务的不同，GPU 形成两条分支：传统 GPU：用于图形图像处理，因此内置了一系列专用运算模块，如视频编解码加速引擎、2D 加速引擎、图像渲染等；GPGPU：通用计算图形处理器（general-purpose GPU）。为了更好地支持通用计算，GPGPU 减弱了 GPU 图形显示部分的能力，将其余部分全部投入到通用计算中，同时增加了专用向量、张量、矩阵运算指令，提升了浮点运算的精度和性能，以实现人工智能、专业计算等加速应用。GPU 在 AI 模型构建中具有较高的适配性。GPU 的高并行性可以更好地支持 AI 模型训练和推理过程中大量的矩阵或向量计算，以 NVIDIAGPU 系列旗舰产品 A100 为例：根据 NVIDIA 公布的规格参数，6/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 A100 的深度学习运算性能可达 312Tflops。在 AI 训练过程中，2048 个 A100GPU 可在一分钟内成规模地处理 BERT 的训练工作负载；在 AI 推理过程中，A100 可将推理吞吐量提升到高达 CPU 的 249 倍。AI 模型与应用的加速发展推动 GPU 芯片放量增长。根据 Verified Market Research 数据，2021 年全球GPU 市场规模为 334.7 亿美元，预计 2030 年将达到 4773.7 亿美元，CAGR（2021-2030）为 34.35%。从国内市场来看，2020 年中国大陆的独立 GPU 市场规模为 47.39 亿元，预计 2027 年市场规模将达345.57 亿美元，CAGR（2021-2027）为 32.8%。3.FPGA：可编程芯片加速替代：可编程芯片加速替代 FPGA（Field Programmable Gate Array）现场可编程门阵列：FPGA 最大的特点在于其现场可编程的特性，无论是 CPU、GPU 还是 ASIC，在芯片制造完成后功能会被固定，用户无法对硬件功能做出更改，而 FPGA 在制造完成后仍可使用配套软件对芯片进行功能配置，将芯片上空白的模块转化为自身所需的具备特定功能的模块。（1）可编程性、高并行性、低延迟、低功耗等特点，使得可编程性、高并行性、低延迟、低功耗等特点，使得 FPGA 在在 AI 推断领域潜力推断领域潜力巨大巨大 FPGA 可以在运行时根据需要进行动态配置和优化功耗，同时拥有流水线并行和数据并行能力，既可以使用数据并行来处理大量数据，也能够凭借流水线并行来提高计算的吞吐量和降低延迟。根据与非网数据，FPGA（Stratix10）在计算密集型任务的吞吐量约为 CPU 的 10 倍，延迟与功耗均为 GPU 的 1/10。云端推断：在面对推断环节的小批量数据处理时，GPU 的并行计算优势不明显，FPGA 可以凭借流水线并行，达到高并行 低延迟的效果。根据 IDC 数据，2020 年中国云端推理芯片占比已超过 50%，预计2025 年将达到 60.8%，云端推断市场广阔。边缘推断：受延迟、隐私和带宽限制的驱动，FPGA 逐渐被布署于 IoT 设备当中，以满足低功耗 灵活推理 快速响应的需求。（2）FPGA 是是 AI 时代下解决暗硅效应的有效途径时代下解决暗硅效应的有效途径 暗硅效应（Dark Silicon）指由于芯片工艺和尺寸的限制，芯片上只有一小部分区域可以同时运行，其余的区域被闲置或关闭，这些闲置或关闭的区域被称为“暗硅”。在 AI 计算领域，由于摩尔定律的限制和散热问题，先进高效的硬件设计会更容易导致暗硅效应，限制了芯片的计算能力和应用范围。据相关论文，在 22nm 制程下，暗硅面积将达 21%。在 8nm 制程下，暗硅面积将提升至 50%以上。由于暗硅效应，预计到 2024 年平均只能实现 7.9 倍的加速比，与每代性能翻倍的目标相比差距将近 24 倍。7/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 FPGA 的可编程性和可重构性使其能够灵活地部署和优化计算任务，从而在一定程度上缓解了暗硅效应的影响。简单来说，FPGA 减少暗硅效应的方法有两个方向，一是通过优化电路结构，尽可能减少不活跃区域的数量；二是通过动态重构电路，使得不活跃区域可以被重用。4.ASIC：云计算专用高端芯片：云计算专用高端芯片 ASIC（Application Specific Integrated Circuit）专用集成电路：是一种为专门应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC 具有较高的能效比和算力水平，但通用性和灵活性较差。能效方面：由于 ASIC 是为特定应用程序设计的，其电路可以被高度优化，以最大程度地减少功耗。根据 Bob Broderson 数据，FPGA 的能效比集中在 1-10MOPS/mW 之间。ASIC 的能效比处于专用硬件水平，超过 100MOPS/mW，是 FPGA 的 10 倍以上。算力方面：由于 ASIC 芯片的设计目标非常明确，专门为特定的应用场景进行优化，因此其性能通常比通用芯片更高。根据头豹研究院数据，按照 CPU、GPU、FPGA、ASIC 顺序，芯片算力水平逐渐增加，其中 ASIC 算力水平最高，在 1 万-1000 万Mhash/s 之间。随着技术、算法的普及，ASIC 将更具备竞争优势。ASIC 在研发制作方面一次性成本较高，但量产后平均成本低，具有批量生产的成本优势。目前人工智能属于大爆发时期，大量的算法不断涌出，远没有到算法平稳期，ASIC 专用芯片如何做到适应各种算法是当前最大的问题。但随着技术、算法的普及，ASIC 将更加具备竞争优势。ASIC 主要应用在推断场景，在终端推断市场份额最大，在云端推断市场增速较快。5.国产国产 CPU 多点开花加速追赶多点开花加速追赶 全球服务器 CPU 市场目前被 Intel 和 AMD 所垄断，国产 CPU 在性能方面与国际领先水平仍有差距。根据 Counterpoint 数据，在 2022 年全球数据中心 CPU 市场中，Intel 以 70.77%的市场份额排名第一，AMD 以 19.84%的份额紧随其后，剩余厂商仅占据 9.39%的市场份额，整体上处于垄断局面；目前国内CPU 厂商主有海光、海思、飞腾、龙芯、申威海光、海思、飞腾、龙芯、申威等。通过产品对比发现，目前国产服务器 CPU 性能已接近 Intel 中端产品水平，但整体上国内 CPU 厂商仍在工艺制程、运算速度（主频）、多任务处理（核心与线程数）方面落后于国际先进水平。8/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 6.生态体系逐步完善，国产生态体系逐步完善，国产 GPU 多领域追赶多领域追赶 全球 GPU 芯片市场主要由海外厂商占据垄断地位，国产厂商加速布局。全球 GPU 市场被英伟达、英特英伟达、英特尔尔和 AMD 三强垄断，英伟达凭借其自身 CUDA 生态在 AI 及高性能计算占据绝对主导地位；国内市场中，景嘉微景嘉微在图形渲染 GPU 领域持续深耕，另外天数智芯、壁仞科技、登临科技天数智芯、壁仞科技、登临科技等一批主打 AI 及高性能计算的 GPGPU 初创企业正加速涌入。图形渲染 GPU：目前国内厂商在图形渲染 GPU 方面与国外龙头厂商差距不断缩小。芯动科技芯动科技的“风华 2号”GPU 采用 5nm 工艺制程，与 Nvidia 最新一代产品 RTX40 系列持平，实现国产图形渲染 GPU 破局。景嘉微在工艺制程、核心频率、浮点性能等方面虽落后于 Nvidia 同代产品，但差距正逐渐缩小。在 GPGPU 方面，目前国内厂商与 Nvidia 在 GPGPU 上仍存在较大差距。制程方面，目前 Nvidia 已率先到达 4nm，国内厂商多集中在 7nm；算力方面，国内厂商大多不支持双精度（FP64）计算，在单精度（FP32）及定点计算（INT8）方面与国外中端产品持平，天数智芯、壁仞科技天数智芯、壁仞科技的 AI 芯片产品在单精度性能上超过 NVIDIAA100；接口方面，壁仞科技壁仞科技与 Nvidia 率先使用 PCle5.0，其余厂商多集中在PCle4.0；生态方面，国内企业多采用 OpenCL 进行自主生态建设，与 NvidiaCUDA 的成熟生态相比，差距较为明显。7.FPGA/ASIC 国产替代正当时国产替代正当时 FPGA 全球市场呈现“两大两小”格局，Altera 与 Xilinx 市占率共计超 80%，Lattice 和 Microsemi 市占率共计超 10%；整体来看，安路科技、紫光同创等厂商处于国际中端水平，仍需进一步突破。工艺制程方面，当前国产厂商先进制程集中在 28nm，落后于国际 16nm 水平；在等效 LUT 数量上，国产厂商旗舰产品处于 200K 水平，仅为 XILINX 高端产品的 25%左右。ASIC 不同于 CPU、GPU、FPGA，目前全球 ASIC 市场并未形成明显的头部厂商，国产厂商快速发展；通过产品对比发现，目前国产厂商集中采用 7nm 工艺制程，与国外 ASIC 厂商相同；算力方面，海思海思的昇腾 910 在 BF16 浮点算力和 INT8 定点算力方面超越 Googel 最新一代产品 TPUv4，遂原科技遂原科技和寒武寒武纪纪的产品在整体性能上也与 Googel 比肩。未来国产厂商有望在 ASIC 领域继续保持技术优势，突破国外厂商在 AI 芯片的垄断格局。9/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 三、我国三、我国 AI 芯片芯片现状现状 1.算力精度门槛下，算力精度门槛下，ASIC 和和 GPGPU 是最适合大模型的架构是最适合大模型的架构 大模型云端训练多数情况下都在 FP32 计算精度上，推理端则以 FP16 和混合精度为主。算力越强，模型效率越高。FPGA 和 GPU 对比，虽然 FPGA 吞吐率、性能功耗比优于 GPU，但是 FPGA 存在两个天然缺陷，FPGA 只适合做定点运算，不适合做浮点运算，如果用来做浮点运算耗费逻辑很大，而且有些FPGA 不能直接对浮点数进行操作的，只能采用定点数进行数值运算。其二，FPGA 可以理解成某种“芯片半成品”，需要开发人员做大量二次开发设计芯片，因此开发使用门槛较高。ASIC 和 GPU 则能够满足大模型的入门门槛。国内视角下，华为、百度昆仑芯、阿里、寒武纪、海光信息华为、百度昆仑芯、阿里、寒武纪、海光信息及一众初创企业（燧原、天数、壁仞、沐曦燧原、天数、壁仞、沐曦）均推出云端训练和推理芯片。架构选择上，华为、百度、阿里、寒武纪选择 ASIC 路线。华为、百度、阿里自家业务场景对 AI 芯片存在天然需求，选择 ASIC 在量产制造供应链上的难度显著低于 GPU。初创企业则押注通用型 GPGPU 架构，壁仞、沐曦等初创企业多创立于 2018 年前后，团队一般来自出走英伟达、AMD 的技术专家，因此技术路线多选择他们所熟悉的通用型 GPU。2.AI 大模型让大模型让 ASIC 和和 GPU 之间的边界愈发模糊，国内之间的边界愈发模糊，国内 GPU 初创企业或初创企业或在竞争中落后在竞争中落后 英伟达在过去很长的一段时间内坚持用统一的硬件，即通用型 GPU 同时支持 Deep Learning 和图像需求。但高性能计算迭代到 H100 产品后，其计算卡和图像卡分开，在技术路线上也愈发靠近 ASIC。初创企业为了实现通用性，选择了在芯片设计和制造供应链存在较多困难的 GPU 路线，暂未推出真正具备量产成熟度的产品。3.国产国产 ASIC 厂商中，寒武纪是为数不多能够较为开放厂商中，寒武纪是为数不多能够较为开放支持中游支持中游 AI 算法和算法和模型商模型商 1）华为选择部署端到端的完整生态，例如使用昇腾 910 必须搭配华为的大模型支持框架 Mind Spore、盘古大模型。第三方开源模型无法在华为上运行，若要运营必须依赖华为提供的工具做深度定制和优化，10/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 开放程度低。2）阿里在该方面的定位是系统集成商和服务商，运用自身芯片产品搭建加速平台中，对外输出服务。3）百度昆仑芯主要在自身智算集群和服务器上用，以及国内企业、研究所、政府中使用。且由于百度自身 AI 算法商的商业定位，与其他 AI 厂商之间存在竞争关系，昆仑芯未必能够在其他 AI算法商中铺开。英伟达 A800、H800 对国产厂商存在一定的威胁，但在大模型趋势下，英伟达的优势有所弱化。过去，机器学习训练时间的主导因素是计算时间，等待矩阵乘法，通过张量核心和降低浮点精度，这个问题很快被解决。现在大型模型训练/推理中的大部分时间都是在等待数据到达计算资源。内存带宽和容量的限制不断出现在 NvidiaA100GPU，如果不进行大量优化，A100 往往具有非常低的 FLOPS 利用率。而800 系列降低了数据传输速率，弱化了英伟达高算力的优势。此外，大模型 AI 芯片更需要片间互联、HBM，英伟达 CUDA 这种标准化平台的优势同样有所弱化。寒武纪的优势在于各种深度学习框架，合作经验丰富。寒武纪思元系列产品适配 TensorFlow、Pytorch、Caffe 深度学习框架。2019 年开始适配海康，峰值时刻合作开发团队有 70-80 人（公司派出 20-30 人），思元 290 与商汤在 CV 层面深度合作，NLP 领域在讯飞、百度语音都有出货。寒武纪思元 590 将是最早实现商业应用的接近英伟达 A100 性能的国产 AI 训练芯片。目前华为昇腾910 性能超越英伟达 V100，但未达到 A100 水平，壁仞科技 7nm 通用 GPU 芯片 BR100 称其可与被禁售的英伟达 H100 一较高下，但尚未量产上市。寒武纪思源 590 芯片面积 800mm2，和 A100 一样。内存带宽 2.7T，是 A1001.8T 的 1.5 倍。HBM2 使用海力士，功耗达 350W-550W，FP32 算力到80TFLops，目前已经客户送样测试阶段，在高性能国产 AI 芯片中进程最快，最有机会承接国内 AI 算法商对英伟达 A100、H100 的需求。四、四、AI 芯片芯片竞争格局竞争格局 在不同的应用场景之下，已经形成了不同的 AI 芯片竞争格局。1.云和数据中心云和数据中心 AI 芯片市场芯片市场 在云和数据中心 AI 芯片市场，“训练”和“推理”两个环节都是英伟达 GPU 一家独大，几乎占据 90%以上份额，包括 AWS、微软、微软 Azure、谷歌云、阿里云、华为云、腾讯云、谷歌云、阿里云、华为云、腾讯云在内的大部分公有云厂商上线的AI 加速计算公有云服务绝大部分都是基于英伟达 Tesla 系列 GPU。（1）云端训练云端训练 云端训练用的几乎全部是英伟达 GPU，公有云厂商中仅谷歌云一家除了提供以英伟达 GPU 为主的云计算加速服务之外，还推出了基于自研 AI 芯片 TPU 的深度学习训练服务；（2）云端推理云端推理 云端推理目前出现了基于 GPU、FPGA、ASIC 三种不同芯片云计算服务，但是市场份额仍然以英伟达GPU 为主，其中 AWS、阿里云、腾讯云、华为云等公有云厂商均推出了 FPGA 加速计算云服务，另外AWS 推出了基于自研 AI 芯片 Inferentia 的 ASIC 加速计算服务，华为云推出了基于自研 AI 芯片昇腾310 的 ASIC 加速计算服务。11/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2.设备端和边缘计算设备端和边缘计算“推理推理”市场市场 在设备端和边缘计算“推理”市场，各类型芯片各自为阵，尚无绝对优势地位的芯片厂商出现手机市场以高通、华为、苹果高通、华为、苹果原主控芯片厂商为主，自动驾驶、安防 IPC 领域英伟达英伟达暂时领先。（1）手机手机 高通从骁龙 820 开始，就已经具备第一代人工智能引擎 AIEngine；高通从第三代 AIEngine 开始引入异构计算 CPU、GPU 和 DSP 的异构并行计算；目前高通已经迭代至第四代，骁龙 855 是第一个搭载第四代 AIEngine 的 SoC。华为麒麟 970、980 分别引入寒武纪 IP（1A/1H），使得手机 SoC 开始具备 AI能力，在 2019 年 6 月华为发布麒麟 810，华为与寒武纪合作终止，华为采用了自研 AI 芯片达芬奇架构（华为在 2018 年推出了达芬奇架构，对标寒武纪智能处理器 IPCambricon-1A/1H/1M）。苹果2017 年发布的 A11 芯片也具备了 AI 能力，附带 NeuralEngine 和开发平台 CoreML 用于机器学习。（2）安防安防 IPC 仍然以采用英伟达 Jetson 系列 GPU 为主。例如海康采用了英伟达 JetsonTX1，大华睿智系列人脸网络摄像机采用的是英伟达 TeslaP4GPU。另外国内三大安防厂商也在陆续采用 ASIC 芯片，例如海康、大华、宇视在前端智能化摄像机中采用 Movidious 的 Myriad 系列芯片，大华自研 AI 芯片用于新款睿智人脸摄像机。（3）智能驾驶智能驾驶 L3 级别以上自动驾驶芯片以英伟达 Drive 平台为主（包括 Xavier 和 Orin 两款 SoC）；华为将昇腾 310用于自动驾驶域控制器 MDC 上，2020 年已经通过车规级认证；英特尔 Mobileye 的 EyeQ4-5 被用在L3-5 智能驾驶。但是目前整车厂和 Tier1 实际采用得最多仍然是以英伟达 GPU 为主。（在低级别的 L1-L2 辅助驾驶上，采用的是 NXP、瑞萨等厂商的 MCU 芯片，不涉及深度学习。）（4）智能音箱）智能音箱 目前智能音箱的语音语义识别均在云端完成推理计算，终端上没有 AI 专用处理单元。12/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 五、五、AI 芯片四大技术路线芯片四大技术路线 由于 AIGC、类 GPT 应用有鲶鱼效应，带来约百倍算力需求。而英伟达等供给解决需求有瓶颈，因此国产 AI 芯片有逻辑上需求弹性，AI 服务器也有空间。根据 IDC 数据，2021 年全球 AI 服务器市场规模为156 亿美元,预计到 2025 年全球 AI 服务器市场将达到 318 亿美元，预计 21-25 年 CAGR 仅仅 19.5%。AI 服务器的增长和规模总额恐怕无法满足类 GPT 类应用的百倍需求（例如生产地域、供应商产能、工人等限制），因此 AI 芯片可能会大量爆发，其次是 AI 服务器。近期的行业领袖创业潮，会加速这种趋势。2012-2014 年 AI 创业潮，造就 2015-2017 年 AI 机会。2022H2-2023 新一轮 AI 大模型创业潮。目前 AI 芯片主要玩家应对英伟达塑造的 AI 生态壁垒，选取了不同的商业策略：1）英伟达 AI 芯片依然是 AI 训练和推理最佳选择；2）寒武纪在走英伟达的路线；3）AMD 在走部分兼容 CUDA 的路线；4）谷歌、华为、百度走的是“深度学习框架 AI 芯片”自研路线。1.英伟达：通用芯片英伟达：通用芯片 GPU 英伟达目前在深度学习训练芯片市场占据绝对垄断地位，凭借的是：（1）CUDA 及及 cuDNN、TensorRT 等一系列专为深度学习打造的软件工具链等一系列专为深度学习打造的软件工具链 CUDA 是实现 CPU 和 GPU 分工的编程工具；cuDNN 针对深度学习训练，将深度学习模型中对各层（Layer）的常见的操作（例如卷积 convolution、池化 pooling）以方便理解和使用的接口暴露给开发人员，从而使得开发人员可以快速搭建 training 的库；TensorRT 针对推理环节，帮助模型自动减值和优化；由于开发者对于这些工具已经非常熟悉，由于学习成本的存在不会轻易迁移；（2）深度学习框架和英伟达）深度学习框架和英伟达 AI 芯片的高度耦合芯片的高度耦合 由于各家 AI 芯片厂商编程语言无法兼容，而深度学习框架厂商仅支持一家 AI 芯片就要投入巨大工程量，因此导致其最终只选择市占率最大的 1-2 家进行深度支持，英伟达在 AI 训练和推理上实现了软硬件高度耦合而构筑了极高的生态壁垒。英伟达高性能训练和推理芯片产品主要包括 V100、A100、H100 以及 3 月 21 日 GTC2023 发布的H100NVL（2 张 H100 通过外部接口以 600GB/s 的速度连接，每张卡显存为 94GB 合计为 188GB），预计 2024 年将推出基于下代 Blackwell 架构的 B100 产品。13/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 除上文提到的软件及生态壁垒外，英伟达芯片的主要优势在于大片上内存、高显存带宽以及片间互联方案。2022 年 9 月起，美国禁止峰值性能等于或大于 A100 阈值的英伟达芯片向中国出口，合法版本 A800、H800 已在国内应用。由于中国高性能计算市场对英伟达来说是一个不可放弃的巨大市场，英伟达分别于 22 年 11 月、23 年 3 月发布 A100、H100 的“阉割”版本 A800、H800，通过降低数据传输速率（显存带宽）至 400GB/s、450GB/s 避开美国限制，从而合法出口到中国，根据 CEO 黄仁勋在 GTC2023演讲，H800 已在国内 BAT 的云计算业务中应用。2.寒武纪：复制英伟达成长之路寒武纪：复制英伟达成长之路 寒武纪芯片硬件性能相比于英伟达还有追赶空间，上层软件堆栈与英伟达相似，全自研不是兼容路线；不同之处在于寒武纪需要自己对原生深度学习框架进行修改以支持思元芯片，而英伟达有谷歌原厂支持。硬件方面，从一些表观的性能参数对比来看，寒武纪训练芯片思元 290 和英伟达 A100、昇腾 910 相比性能还有追赶的空间。软件方面，寒武纪是自己对原生的 Tensorflow 和 Pytorch 深度学习框架去针对自己的思元芯片去做修改而非像华为一样自研深度学习框架去进行优化，也不像英伟达一样因为芯片市占率高，有 Pytorch/Tensorflow 原厂去做 GPU 算子的优化和设备的支持。另外寒武纪相比英伟达的算子库丰富程度以及软件工具链的完善程度还有一定差距，需要时间去追赶。3.AMD：部分兼容英伟达：部分兼容英伟达 CUDA AMD 选择了部分兼容英伟达 CUDA，借力英伟达生态的路线。AMD 在 2016 年全球超算大会上推出了ROCm，也就是对标英伟达 CUDA 一样的智能编程语言，ROCm 软件堆栈的结构设计与 CUDA 相似度很高；对标英伟达深度学习库 cuDNN，AMD 推出了 MIOpen；对标英伟达深度学习推理框架TensorRT，AMD 推出了 Tensile；对标英伟达编译器 NVCC，AMD 推出了 HCC。ROCm 中包含的HIPify 工具，可以把 CUDA 代码一键转换成 ROCm 栈的 API，减少用户移植成本。走兼容英伟达 CUDA 的路线其难点在于其更新迭代速度永远跟不上 CUDA 并且很难做到完全兼容。1）迭代永远慢一步：英伟达 GPU 在微架构和指令集上迭代很快，在上层软件堆栈上很多地方也要做相应的功能更新；但是 AMD 不可能知道英伟达的产品路线图，软件更新永远会慢英伟达一步（例如 AMD有可能刚宣布支持了 CUDA11，但是英伟达已经推出 CUDA12 了）。2）难以完全兼容反而会增加开发者的工作量：像 CUDA 这样的大型软件本身架构很复杂，AMD 需要投入大量人力物力用几年甚至十几 14/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 年才能追赶上；因为难免存在功能差异，如果兼容做不好反而会影响性能（虽然 99%相似了，但是解决剩下来的 1%不同之处可能会消耗开发者 99%的时间）。4.谷歌、华为：谷歌、华为：“深度学习框架深度学习框架 AI 芯片芯片”自研自研 谷歌凭借 Tensorflow 去做 TPU 相对而言不存在太多生态壁垒问题，但是仍然无法撼动英伟达，其原因在于 TPU 本身性能还有进一步提升空间以及过于专用的问题。理论上谷歌凭借 Tensorflow 在深度学习框架领域实现了垄断地位，是具备绝对的生态掌控力的，会投入大量的 Tensorflow 工程师针对自家TPU 去做支持和优化，因此 TPU 去挑战英伟达 GPU 其实不存在所谓生态壁垒的问题。但是自谷歌自2016 年推出第一代 TPUv1 至今已经到第四代 TPUv4（2021 年 5 月发布），仍然无法从英伟达手中抢走明显份额，其原因主要在于 TPU 本身性能相比于英伟达同时期 GPU 而言还有一定差距，另外其芯片设计过于专用所以在卷积之外的算法表现上并不算好：（1）谷歌在芯片设计上的实力和英伟达相比还有一定差距）谷歌在芯片设计上的实力和英伟达相比还有一定差距 谷歌在 TPU 论文中也明确提到由于项目时间比较紧，所以很多优化只能放弃。从性能参数来看谷歌TPUv2 和英伟达同年推出的 V100 相比，性能功耗比、显存带宽等指标有着明着差距，即使是谷歌在2018 年推出了第三代 TPU，其性能（FP32）、功耗等指标仍然和英伟达 V100 相比存在一定差距。（2）谷歌采用的是传统脉动阵列机架构，芯片设计上过于专用）谷歌采用的是传统脉动阵列机架构，芯片设计上过于专用 TPU 的主要创新在于三点：大规模片上内存、脉动式内存访问、8 位低精度运算。脉动阵列机做卷积时效果不错，但是做其他类型神经网络运算效果不是很好，在一定程度上牺牲了通用性来换取特定场景的高性能。TPU 在芯片设计上只能完成“乘 加 乘 加.”规则的运算，无法高效实现“复数乘法、求倒、求平方根倒数”等常见算法。现在 AI 芯片的行业趋势是：GPU 在通用性的基础上逐渐增加专用计算单元；而类似 TPU 的 ASIC 芯片在专用性的基础上逐渐增加通用计算单元两类芯片有逐渐收敛的趋势。英伟达在用于深度学习领域的 GPU 上的设计思路是“在通用的基础上增加专用运算单元”，例如在 Volta 架构上开始增加TensorCore（专门用于深度学习加速）、在 Turing 架构上开始增加 RTCore（专门用于光线追踪加速），牺牲通用性为特殊的计算或者算法实现特殊架构的硬件以达到更快的速度。而 AI 芯片一开始走专用路线，但是现在在专用性之外也在架构设计上也增加了通用计算单元（例如谷歌 TPUv1 主要是矩阵乘法运算单元占了 24%芯片面积，但是 TPUv2 也开始增加浮点 ALU 做 SIMD）。15/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 华为在 2019 年 8 月发布的昇腾 910 与英伟达在 2020 年 5 月发布的 A100 性能相当，但是我们认为华为的主要问题在于不具备深度学习框架生态掌控力。即使其芯片性能与英伟达水平差不多，但是由于Tensorflow/Pytorch 两大主流深度学习训练框架没有基于华为昇腾 910 做特定的优化，所以算法结合上述两大训练框架在昇腾 910 上实际跑出来的性能其实不如英伟达 A100；目前仅华为自研的深度学习框架 MindSpore 对昇腾 910 和昇腾 310 做了特别优化，由于华为 MindSpore 大部分精力都是放在对昇腾芯片的算子支持和优化上，对英伟达 GPU 的支持还不够，所以只有同时使用华为的深度学习框架和昇腾芯片才能同时发挥出两者的最佳性能。上述我们提到要想在深度学习训练框架要想打破 Tensorflow 和 Pytorch 的垄断必须要靠原始创新，而目前包括华为 MindSpore 在内的国产深度学习框架尚未很好解决上述两大训练框架的痛点。Caffe 之所以能够在早期获得开发者欢迎是因为解决了深度学习框架从 0 到 1 的过程，Tensorflow 之所以可以取代Caffe 是因为解决了其不够灵活、不能自动求导、对非计算机视觉任务支持不好等问题，Pytorch 之所以明显抢夺 Tensorflow 的份额是因为 Pytorch 引入了动态图解决了 Tensorflow 是静态图设计调试困难的问题。但是目前国产的三个深度学习框架百度 PaddlePaddle、旷视 Megengine、华为 MindSpore 还没有完美解决开发者在用 Tensorflow 和 Pytorch 所遇到的痛点。我们认为 Tensorflow 和 Pytorch 目前共同的痛点在于对海量算子和各种 AI 芯片支持的难度，华为正在探索靠 AI 编译器的技术来解决上述问题，但是目前编译技术仍然还达不到人工优化的效果。华为全面布局了三个层次的 AI 编译器，包括图灵完备的图层 IR 设计、使用 poly 技术的图算融合/算子自动生成技术（以 TVM 编译器的设计思想推出算子开发工具 TBE 来解决算子开发自动优化的问题）。16/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 六、六、AI 芯片芯片市场预期市场预期 1.ChatGPT 快速渗透，快速渗透，AI 产业迎发展新机产业迎发展新机 ChatGPT 是由 OpenAI 公司开发的人工智能聊天机器人程序，于 2022 年 11 月发布，推出不久便在全球范围内爆火。从用户体验来看，ChatGPT 不仅能实现流畅的文字聊天，还可以胜任翻译、作诗、写新闻、做报表、编代码等相对复杂的语言工作。ChatGPT 爆火的背后是人工智能算法的迭代升级。ChatGPT 是生成式人工智能技术（AIGC）的一种，与传统的决策/分析式 AI 相比，生成式 AI 并非通过简单分析已有数据来进行分析与决策，而是在学习归纳已有数据后进行演技创造，基于历史进行模仿式、缝合式创作，生成全新的内容。ChatGPT 单次训练所需算力约 27.5PFlop/s-day，单颗 NVIDIAV100 需计算 220 天。随着模型参数的不断增加，模型训练所需算力将进一步提升，将进一步拉动对算力芯片的需求。预测随着 ChatGPT 等 17/21 2023 年年 4 月月 7 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 新兴 AI 应用的落地，将会不断打开下游市场需求，而伴随算力的增长，也将带来对上游半导体芯片的需求量快速提升。2.全球全球 AI 芯片有望达到芯片有望达到 726 亿美元规模亿美元规模 随着 AI 应用的普及和算力需求的不断扩大，AI 芯片需求有望率先扩张。根据 IDC 预测，中国 AI 算力规模将保持高速增长，预计到 2026 年将达 1271.4EFLOPS，CAGRA（2022-2026 年）达 52.3%。在此背景下，IDC 预测异构计算将成为主流趋势，未来 18 个月全球人工智能服务器 GPU、ASIC 和 FPGA的搭载率均会上升，2025 年人工智能芯片市场规模将达 726 亿美元。3.预测预测“文心一言文心一言”等等 LLM 模型的推出将给国内模型的推出将给国内 GPU 市场带来市场带来 28.51 亿美亿美元的增量元的增量 据百度官方数据，“文心一言”基于文心大模型，参数规模为 100 亿，目前已经向公众开放，并将与搜索引擎业务整合。假设短期国内将出现 5 家与百度“文心一言”相似的企业，模型参数量与训练算力需求成比例。根据 OpenAI 公布的 GPT3 系列参数量及训练算力需求数据，可推算出文心大模型的单次训练算18/21 2023 年年 4 月月 7 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 力需求为 208.48PFlop/s-day。据 Similarweb 数据，2023 年 1 月百度搜索引擎的访问量为 4.9 亿次，假设“文心一言”将整合到百度搜索引擎中，单日运营算力需求为 125.08PFlop/sday。根据 NVIDIA 数据，A100 的 FP64TensorCore 算力为 19.5TFlops，单价为 1 万美元。根据经验假设日常算力利用率为 30%，则短期 LLM 模型将给国内 GPU 市场带来 28.51 亿美元的增量。长期 LLM 模型有望与搜索引擎结合，为 GPU 带来 447.51 亿美元的增量空间。假设未来 ChatGPT 将与搜索引擎结合，日活跃用户数量参考 Google。根据 Similarweb 数据，2023 年 1 月 Google 访问量为 883 亿。假设其他数据与测算方式不变，则 ChatGPT 与搜索引擎结合能够给 GPU 市场带来 447.51 亿美元的增量空间。七、相关公司七、相关公司 1.龙芯中科龙芯中科公司主要从事处理器（CPU）及配套芯片的研制、销售及服务。主要产品包括龙芯 1 号、龙芯 2 号、龙芯 3 号三大系列处理器芯片及桥片等配套芯片，系列产品在电子政务、能源、交通、金融、电信、教育等行业领域已获得广泛运用。19/21 2023 年年 4 月月 7 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 坚持自主研发指令系统、IP 核等核心技术。龙芯中科掌握指令系统、处理器核微结构、GPU 以及各种接口 IP 等芯片核心技术，在关键技术上进行自主研发，拥有大量的自主知识产权，已取得专利 400 余项。GPU 产品进展顺利，正研制新一代图形及计算加速 GPGPU 核。公司在 2022 年上半年完成了第一代龙芯图形处理器架构 LG100 系列，目前正在启动第二代龙芯图形处理器架构 LG200 系列图形处理器核的研制。根据公司在 2022 年半年度业绩交流会信息，第一代 GPU 核(LG100)已经集成在 7A2000 中，新一代 GPGPU 核(LG200)的研制也取得了积极进展。2.海光信息海光信息公司主营产品包括海光通用处理器（CPU）和海光协处理器（DCU）。海光 CPU 主要面向复杂逻辑计算、多任务调度等通用处理器应用场景需求，兼容国际主流 x86 处理器架构和技术路线。从应用场景看，海光 CPU 分为 7000、5000、3000 三个系列，分别定位于高端服务器、中低端服务器和边缘计算服务器。海光 DCU 是公司基于 GPGPU 架构设计的一款协处理器，目前以 8000 系列为主，面向服务器集群或数据中心。海光 DCU 全面兼容 ROCmGPU 计算生态，能够较好地适配国际主流商业计算软件，解决了产品推广过程中的软件生态兼容性问题。CPU 与 DPU 持续迭代，性能比肩国际主流厂商。CPU 方面，目前海光一号和海光二号已经实现量产，海光三号已经正式发布，海光四号目前进入研发阶段。海光 CPU 的性能在国内处于领先地位，但与国际厂商在高端产品性能上有所差距，接近 Intel 中端产品水平；DCU 方面，深算一号已实现商业化应用，深算二号已于 2020 年 1 月启动研发。在典型应用场景下，公司深算一号指标达到国际上同类型高端产品的水平。3.景嘉微景嘉微公司主要从事高可靠电子产品的研发、生产和销售，产品主要涉及图形显控领域、小型专用化雷达领域、芯片领域等。图形显控是公司现有核心业务，也是传统优势业务，小型专用化雷达和芯片是公司未来大力发展的业务方向。GPU 研发进程平稳推进，新产品可满足 AI 计算需求。公司以 JM5400 研发成功为起点，不断研发更为先进且适用更为广泛的 GPU 芯片。2014 年公司推出 JM5400，核心频率 550MHz；2018 年推出JM7200 系列，核心频率 1300MHz；2021 年推出 JM9 系列，核心频率 1.5GHz。根据公司 2022 年中期报告，公司 JM9 系列第二款图形处理芯片于 2022 年 5 月成功研发，可以满足地理信息系统、媒体处理、CAD 辅助设计、游戏、虚拟化等高性能显示需求和人工智能计算需求，可广泛应用于用于台式机、笔记本、一体机、服务器、工控机、自助终端等设备。4.寒武纪寒武纪寒武纪是 AI 芯片领域的独角兽。公司成立于 2016 年 3 月 15 日，专注于人工智能芯片产品的研发与技术创新，产品广泛应用于消费电子、数据中心、云计算等诸多场景。公司是 AI 芯片领域的独角兽：采用公司终端智能处理器 IP 的终端设备已出货过亿台；云端智能芯片及加速卡也已应用到国内主流服务器厂商的产品中，并已实现量产出货；边缘智能芯片及加速卡的发布标志着公司已形成全面覆盖云端、边缘端和终端场景的系列化智能芯片产品布局。20/21 2023 年年 4 月月 7 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 人工智能的各类应用场景，从云端溢出到边缘端，或下沉到终端，都离不开智能芯片的高效支撑。公司面向云端、边缘端、终端推出了三个系列不同品类的通用型智能芯片与处理器产品，分别为终端智能处理器 IP、云端智能芯片及加速卡、边缘智能芯片及加速卡。八、八、AI 芯片发展趋势芯片发展趋势当前 AI 芯片呈现几大趋势：1.制程越来越先进制程越来越先进从 2017 年英伟达发布 TeslaV100AI 芯片的 12nm 制程开始，业界一直在推进先进制程在 AI 芯片上的应用。英伟达、英特尔、AMD 一路将 AI 芯片制程从 16nm 推进至 4/5nm。2.Chiplet 封装初露头角封装初露头角2022 年英伟达发布 H100AI 芯片，其芯片主体为单芯片架构，但其 GPU 与 HBM3 存储芯片的连接，采用 Chiplet 封装。在此之前，英伟达凭借 NVlink-C2C 实现内部芯片之间的高速连接，且 Nvlink 芯片的连接标准可与 Chiplet 业界的统一标准 Ucle 共通。而 AMD2023 年发布的 InstinctMI300 是业界首次在 AI 芯片上采用更底层的 Chiplet 架构，实现 CPU 和 GPU 这类核心之间的连接。3.头部厂商加速在头部厂商加速在 AI 芯片的布局芯片的布局AI 芯片先行者是英伟达，其在 2017 年即发布 TeslaV100 芯片，此后 2020 以来英特尔、AMD 纷纷跟进发布 AI 芯片，并在 2022、2023 年接连发布新款 AI 芯片，发布节奏明显加快。芯片成本变化有以下规律：封装形式越复杂，封装成本、封装缺陷成本占芯片成本比重越大：具体来说，SoCMCMInFO 小于 2.5D。芯片面积越大，芯片缺陷成本、封装缺陷成本占比越大；制程越先进，芯片缺陷成本占比越高，而 Chiplet 封装能有效降低芯片缺陷率，最终达到总成本低于 SoC 成本的效果。制程越先进、芯片组面积越大、小芯片（Chips）数量越多，Chiplet 封装较 SoC 单芯片封装，成本上越有优势。鉴于当前 AI 芯片朝高算力、高集成方向演进，制程越来越先进，Chiplet 在更先进制程、更复杂集成中降本优势愈发明显，未来有望成为 AI 芯片封装的主要形式。国产封测龙头，在 Chiplet 领域已实现技术布局：21/21 2023 年年 4 月月 7 日日行业行业|深度深度|研究报告研究报告 通富微电通富微电已为 AMD 大规模量产 Chiplet 产品；长电科技长电科技早在 2018 年即布局 Chiplet 相关技术，如今已实现量产，2022 年公司加入 Chiplet 国际标准联盟 Ucle，为公司未来承接海外 Chiplet 奠定了资质基础；华天科技华天科技 Chiplet 技术已实现量产，其他中小封测厂商已有在 TSV 等 Chiplet 前期技术上的积累。九、参考资料九、参考资料 1.民生证券-电子行业专题研究：国产 AI 算力芯片全景图2.信达证券-电子行业：方向明确投资热情重燃，AI 芯片上游机遇凸显3.华泰证券-电子行业专题研究：海外 AI 芯片公司 3Q22 业绩观察4.民生证券-电子行业周报：Chiplet，AI 芯片算力跨越的破局之路5.中金公司-通信设备行业 2023 年展望：新基建守正出奇，新应用行稳致远6.东海证券-电子行业周报：百度发布类 ChatGPT 产品文心一言，关注 AI 芯片领域机遇7.上海证券-电子行业周报：国产 Chiplet 架构 AI 芯片发布，继续看好先进封装细分赛道8.申万宏源-计算机行业 AIGC 系列之七：国产 AI 芯片的百倍算力需求！9.中泰证券-电子行业：从 ChatGPT 看芯片产业机遇，ChatGPT 引发算力革命，AI 芯片产业链有望率先受益10.浙商证券-寒武纪-688256-深度报告：GPT 算力系列深度寒武纪（688256），中国 AI 芯片先行者11.华西证券-电子行业走进“芯”时代系列深度之四十九“AI 芯片”：AI 领强算力时代，GPU 启新场景落地免责声明：以上内容仅供学习交流，不构成投资建议。

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