半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。半導體在消費電子、通信系統、醫療儀器等領域有廣泛應用。如二極管就是采用半導體制作的器件。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品，如計算機、移動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導體材料中，在商業應用上最具有影響力的一種。

    一、半導體產業現狀分析

    1.半導體需求端開啟5G大周期

    半導體產業的下游應用領域包括PC，通信，消費電子，汽車，工業等行業，其中，智能手機、PC、汽車電子、IOT（物聯網）是集成電路終端應用規模占比前四的產品，預計5G、AI、物聯網、智慧城市等的發展對芯片的需求將帶來半導體市場的持續繁榮。

    半導體產業鏈

數據來源：公共資料整理

    相關報告：智研咨詢發布的《2019-2025年中國半導體芯片行業市場專項調研及投資前景分析報告》

    據預測，2020年的數據流量將比2010年增長1000倍，5G系統的研發將面向2020年移動通信的需求，包含體系架構、無線組網、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發與利用等關鍵技術。5G產業經過多年的技術發展、積累，如今已經開始逐漸進入落地期，多地政府積極推出5G基站建設規劃，商用時代近在咫尺，這將為上游半導體產業帶來新的增長點。

    AI即為人工智能，是計算機科學的一個分支，研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統，試圖生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。目前全球的AI市場規模約2700億美元，國內市場達到約330億元，預計全球市場規模在2019和2020年將分別以59%和60%的增速保持高速增長。

    目前AI芯片的應用領域主要為云計算、自動駕駛、安防、智能家居、機器人等，這些領域為AI芯片提供了非常大的市場，2017年全球的AI芯片市場規模達到44.7億美元，其中中國市場規模達到33.3億元，占比約10%，預計2018年市場將繼續增長，到2020年全球市場有望突破百億美元，為半導體行業帶來了強勁的需求。

    中國物聯網市場規模（單位：億元）及其增速

數據來源：公共資料整理

    2.硅片國產化帶動國內半導體制造設備需求

    近年來全球半導體市場空間逐漸擴大，2018年銷售總額達4687.78億美元，其中亞太市場占據了大部分份額，并且呈穩健的增長趨勢。根據統計，2019年2月全球半導體銷售額為329億美元，同比減少10.6%，預計2019年半導體增速僅2.6%。國內集成電路市場2018年全年銷售額突破6000億元，占全球市場規模的20%左右。全球半導體市場增速在2017年達到20%后再次跌回10%左右，而我國的銷售額近年來基本保持以20%以上的增速穩步增長，若能以現今的擴張速度持續發展下去，國內市場在全球半導體行業的分量將越來越重。

    全球半導體銷售額（單位：億美元）

數據來源：公共資料整理

    中國集成電路銷售額（單位：億元）

數據來源：公共資料整理

    我國的集成電路進口額仍然呈上升趨勢，2018年進口額達3120.58億美元，占2018年中國集成電路市場份額的一半左右，國內市場還存在著巨大的進口替代空間，隨著國內廠商不斷的技術進步和國家政策的大力扶持，產業逐漸發展成熟，巨額進口空間將逐漸被國內企業占領消化。

    中國集成電路進口金額（單位：億美元）及其增速（%）

數據來源：公共資料整理

    我國的硅片制備設備已經經過了30多年的發展，但由于國內的需求相對較小，加之國外大量價格更低的二手設備的輸入，硅片制備設備發展受到很大的限制，國內設備種類不齊全，缺乏技術進步的條件和動力，產業化推進緩慢。近年來，受國家政策鼓勵和市場需求擴大的雙重驅動，眾多企業紛紛開始在國內布局半導體大硅片項目。大尺寸硅片是現在以及未來一段時間內半導體硅片需要突破的發展方向，國內大硅片項目的推行將促進國內技術的進步，推進產業轉移向中期發展，加速進口替代。

    二、半導體運用所存在的問題

    1.半導體制冷技術的難點

    半導體制冷的過程中會涉及到很多的參數，而且條件是復雜多變的。任何一個參數對冷卻效果都會產生影響。半導體制冷技術是基于粒子效應的制冷技術，具有可逆性。所以，在制冷技術的應用過程中，冷熱端就會產生很大的溫差，對制冷效果必然會產生。

    2.半導體制冷技術所存在的問題

    其一，半導體材料的優質系數不能夠根據需要得到進一步的提升，這就必然會對半導體制冷技術的應用造成影響。其二，對冷端散熱系統和熱端散熱系統進行優化設計，但是在技術上沒有升級，依然處于理論階段，沒有在應用中更好地發揮作用，這就導致半導體制冷技術不能夠根據應用需要予以提升。

    其三，半導體制冷技術對于其他領域以及相關領域的應用存在局限性，所以，半導體制冷技術使用很少，對于半導體制冷技術的研究沒有從應用的角度出發，就難以在技術上擴展。其四，市場經濟環境中，科學技術的發展，半導體制冷技術要獲得發展，需要考慮多方面的問題。