2020年中国智能安全芯片行业概览.pdf
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1、2020年中国智能安全芯片行业概览概览标签:IC卡、集成电路、mPOS报告作者:苏素2020/42020.01 LeadL智能安全芯片是可信任平台集成电路模块,是一个可独立进行密钥生成、加解密的装置,内部拥有独立的处理器和存储单元,可存储密钥和特征数据,并提供加密和安全认证服务。2019年是5G元年,未来5年随着5G硬件终端的普及,RFID技术将被广泛应用于交通、日常消费、公共服务等多方面,市场潜力巨大。同时,IC卡在中国的应用范围将进一步扩大,渗透率也将在现有基础上进一步提高。预计未来五年,中国智能安全芯片行业市场规模将在现有基础上保持稳定增长的态势,预计到2023年,中国智能安全芯片行业市
2、场规模(以销量计)将以11.0%的年复合增长率增长至1,793.9亿只。国家宏观政策支持带动行业发展随着智能安全芯片行业的发展及其配套产品的不断开发,智能安全芯片已愈发广泛的渗透与应用到公共服务、社会保障、医疗卫生、教育、金融交易等国民经济的各个领域,具有极高的经济价值与社会效益。智能安全芯片发展直接影响中国信息产业全产业链走向,其与GDP发展呈现明显正相关关系,对宏观经济增长有显著贡献作用,中国政府高度重视其发展,当前中国主要政府项目大多以CPU卡作为介质。下游应用广泛,渗透率逐渐提高IC卡的多功能应用将是未来智能卡技术发展的方向。政策推动IC卡的快速应用和加速渗透,发卡量逐年上升。人民银行
3、、人社部和交通运输部出台了支持金融IC卡的政策,全面推动磁条卡向金融IC卡迁移。社保卡已经广泛应用到参保缴费、待遇领取、就医结算、就业服务、公共服务及智慧城市等,海南、雄安等先行先试地区,正在探索建立以社会保障卡为载体的“一卡通”服务管理新模式。2019年以来,社保卡快速普及,截至6月底全国社保卡普及率91.5%。目前第三代电子社保卡试点已经结束,部分省市已于2018年下半年全面铺开换发工作。预计未来换卡高峰将集中于2019-2021年,有望给社保卡芯片带来新的营收机会。企业推荐:握奇数据、瑞达信安、晟元数据概览摘要52020.01 LeadL名词解释-06中国智能安全芯片行业市场综述-07定
4、义及分类-07发展历程-08产业链分析-09应用分析-13市场规模-14中国智能安全芯片行业驱动因素-15国家宏观政策支持-15应用广泛,渗透率逐渐提高-16中国智能安全芯片行业风险分析-17中国智能安全芯片行业相关政策-17中国智能安全芯片行业发展趋势-19eSIM与超级SIM成为主流-19新应用领域使市场进一步扩大-20中国智能安全芯片行业竞争格局-21中国智能安全芯片行业投资企业-22方法论-28法律声明-29目录62020.01 LeadL半导体材料:具有半导体性能,用来制作半导体器件的电子材料。常用的重要半导体的导电机理是通过电子和空穴这两种载流子来实现的,因此相应的有N型和P型之分
5、。半导体材料通常具有一定的禁带宽度,其电特性易受外界条件(如光照、温度等)的影响。不同导电类型的材料是通过掺入特定杂质来制备的。硅材料:重要的半导体材料,化学元素符号Si,电子工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和机械等性能。硅是产量最大、应用最广的半导体材料,它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。IC封装:广义封装是指将封装体与基板连接固定以形成完整系统,并在此基础上保证完整系统的性能。狭义封装是指使用细微加工技术,薄膜加工技术等,将通过测试的晶圆按照产品型号与功能与基板连接,按需求加工,使用可塑性绝缘介质灌封以得到独立芯片的整个过程。IC测试:对芯片等半导体产品的外观,性能等进行检
6、测,确保质量合格。mPOS:新型支付产品,与手机、平板电脑等通用智能移动设备进行连接,通过互联网进行信息传输,外接设备完成卡片读取、PIN输入、数据加解密、提示信息显示等操作,从而实现支付功能的应用。读写器:又称IC卡读卡器,一种读取数据的设备,其不单单可以支持IC卡的数据读取同样支持IC卡的数据写入。KPI体系:Public Key Infrastructure,公开密钥基础建设,又称公开密钥基础架构、公钥基础建设、公钥基础设施、公开密码匙基础建设或公钥基础架构,一组由硬件、软件、参与者、管理政策与流程组成的基础架构,其目的在于创造、管理、分配、使用、存储以及撤销数字证书。金卡工程:1993
7、年6月国务院启动了以发展中国电子货币为目的、以电子货币应用为重点的各类卡基应用系统工程。国密算法:国家密码局认定的国产密码算法,即能够实现商用密码算法的加密、解密和认证等功能的技术。IC:集成电路,一种微型电子器件,简称“芯片”,是通过采用一定的工艺,将电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容、电感等元件通过布线互联,制作在半导体晶片或介质基片上,然后封装在管壳内,成为具有所需电路功能的微型电子器件。RFID:Radio Frequency Identification,射频识别技术,其原理为读写器与标签芯片之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。名词解释72020.01 LeadL智能
8、安全芯片定义及分类智能安全芯片是可信任平台集成电路模块,是一个可独立进行密钥生成、加解密的装置,内部拥有独立的处理器和存储单元,可存储密钥和特征数据,并提供加密和安全认证服务。中国智能安全芯片分类及应用一览图智能安全芯片主要分为CPU卡芯片、读写器芯片、mPOS芯片与USB-KEY芯片四大类。(1)CPU 卡芯片:CPU卡也称智能卡,卡内的集成电路中带有微处理器CPU、存储单元(包括随机存储器RAM、程序存储器ROM(FLASH)、用户数据存储器EEPROM)以及芯片操作系统COS。装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机,不仅具有数据存储功能,同时具有命令处理和数据安全保护等功能。CPU卡可
9、适用于金融、保险、交警、政府行业多个领域,具有用户空间大、读取速度快、支持一卡多用等特点,并已经通过中国人民银行和国家商秘委的认证。(2)读写器芯片:读写器芯片广泛应用于门禁、酒店门锁、交通一卡通、金融POS机中,用于读取非接触式卡片,是数字化管理、小额支付、金融交易不可或缺的必要元素。随着中国EMV迁移的不断深入,中国非接触式读卡环境会得到不断完善,市场潜力巨大。(3)mPOS芯片:互联网、移动支付、大数据等新技术和新应用模式的出现,催生出众多新型支付方式,mPOS作为其中代表性的一员,具备高性能、高安全、稳定便携的特点,成为越来越多商户的首选方式。mPOS支付主要通过手机内手机卡实现,通过
10、SIM卡代替常规IC卡的功能,首先用户通过手机内的SIM卡在读写器中读卡,读写器通过识别将信息传入mPOS终端机,mPOS终端机将数据发送到管理服务器内进行核实对比以及数据的交换处理,最终将数据传回到mPOS终端机以实现消费功能。(4)USB-KEY芯片:USB-KEY是一种USB接口的硬件设备,其内置单片机或智能安全芯片,有一定的存储空间,可以存储用户的私钥及数字证书,其中USB-KEY芯片是提供加密与安全认证服务的核心硬件。基于PKI体系的二代USB-KEY是一种高安全的身份认证介质,被中国银行业广泛应用于网银系统中,市场容量巨大。来源:头豹研究院编辑整理中国智能安全芯片行业定义及分类智能
11、卡安全芯片接触式CPU卡芯片智能终端安全芯片双界面CPU卡芯片读写器芯片USB-KEY芯片mPOS芯片移动通信SIM卡及社会保障卡等应用领域金融IC卡、社会保障卡、居民健康卡等应用领域门禁、酒店门锁、交通一卡通、金融POS机等应用领域广泛应用于网银系统中mPOS机等应用领域智能安全芯片是可信任平台集成电路模块,主要分为CPU卡芯片、读写器芯片、mPOS芯片与USB-KEY芯片四大类82020.01 LeadL探索发展阶段(1990-2002年):中国智能安全芯片从电信IC卡起步,始于二十世纪九十年代。中国的IC卡行业从无到有,迅速在十多年内走过启动阶段,飞速发展,成为世界IC卡应用发展最快的国
12、家。在产业发展初,中国智能安全芯片缺乏技术与产能,全面依靠进口产品。1997年,中国启动“909工程”来改变中国集成电路制造技术严重滞后的局面,在此政策支持下,1999年,中国第一条8英寸晶圆生产线建成投产,2000年,在18号文件的鼓励下,中国出现了集成电路产业投资热潮,各地纷纷投资建设晶圆生产线及芯片生产设计公司,在20世纪末21世纪初,中国智能安全芯片开始逐渐出现国产产品。纵深发展阶段(2002-2007年):21世纪初,电信IC卡在中国智能安全芯片的应用中起到了至关重要的作用,无论是移动电话还是在当时普及度极高的座机上,都可以见到IC卡的身影(SIM卡、UIM卡、公用IC卡,以及PIM
13、卡等)这直接促进了中国智能安全芯片的广泛普及以及全产业的发展壮大。电信部门还制定了中国最早的IC卡相应标准规范。对中国智能安全芯片后续技术选型、生产资格等起到了借鉴作用。2004年,中国大陆正式开始为居民换发内置非接触式IC智能芯片的第二代居民身份证,二代身份证可使用机器读取数字芯片内信息,身份证的更新换代使得智能安全芯片在市场容量爆发式增长的同时向纵深发展,市场从无序走向有序。在智能安全芯片市场不断扩大的同时,芯片制造业发展也在这一阶段全面加速。2002年,中芯国际的8英寸晶圆代工线投入运营,2003年,上海宏力半导体及苏州和舰科技的8英寸晶圆生产线分别投产。2004年晶圆代工巨头台积电在中
14、国大陆设厂在上海正式启动8英寸晶圆生产线建设,同时,专注于DRAM制造的华虹NEC转向芯片代工。在这一时期,中国芯片晶圆的产能高速扩张,为中国智能安全芯片的发展提供了坚实的产能保障。全面普及阶段(2008-至今):2009年,中国党中央首次提出要实现社会保障一卡通,社保卡成为继电信IC卡、第二代居民身份证后另一主流CPU卡,为近年CPU卡的发展起到了积极推动作用。2010年社会保障卡持卡人数突破1亿,2013年,社会保障卡持卡人数突破5亿,2017年,社会保障卡持卡人数突破10亿。CPU卡作为重要智能安全芯片的下游应用领域,在近十年内呈现出旺盛生命力,中国主要政府项目当前大多以CPU卡作为介质
15、。未来随着银行CPU卡及其他带有信息储存及身份识别功能的IC卡的普及,智能安全芯片领域市场份额还将进一步增长。中国智能安全芯片行业发展历程简图来源:头豹研究院编辑整理中国智能安全芯片行业市场综述发展历程中国智能安全芯片从电信IC卡起步,经历身份证卡、社保卡、金融IC卡,已经与国际领先企业在安全认证领域比肩探索发展阶段纵深发展阶段全面普及阶段1997年,“999”工程启动2015年,央行推行符合PBOC3.0规范芯片银行卡2000年,国务院出台鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策2004年,中国大陆正式开始为居民换发内置非接触式IC智能芯片的第二代居民身份证2003年,中国出现一批晶圆代工企
16、业截至2015年中,全国72个城市的互联互通已覆盖了2.5亿人口,互联互通卡总发卡量达1.5亿张2017年,社会保障卡持卡人数突破10亿2018年,中国拥有近12亿独立移动用户,用户人均拥有1.3张SIM卡92020.01 LeadL中国智能安全芯片行业产业链由上游晶圆厂、封测厂、模组生产商组成,中游为智能安全芯片厂商,下游市场参与者智能卡制卡商及发卡机构组成。中国智能安全芯片行业产业链简图上游中游下游晶圆厂智能安全芯片厂商智能卡制卡商晶圆厂在产业链内处于强势地位,毛利率在50%以上,国际晶圆厂制程全面领先中国晶圆厂封测厂、模组生产商IDM厂商Fabless厂商中国智能安全芯片行业中,尤其是金
17、融领域,国际厂商占据主导地位智能安全芯片整理利润较高,国内厂商毛利率约为40%-50%,国际厂商约为50%-80%来源:公司官网,头豹研究院编辑整理中国智能安全芯片行业市场综述产业链智能安全芯片长期增长逻辑清晰,带动产业链上下游繁荣发展,其中产业链上游晶圆厂掌握产业链的定价权发卡机构由智能卡发卡机构进行卡片个人化,搭建系统在系统内建立应用文件并写入持卡人基本资料制卡:按照客户要求制作塑料卡基,将芯片镶嵌到卡机上卡片初始化:设置芯片的基本参数,并安装芯片传输秘钥封装约占总成本35%测试费用通常一个Die价格在几厘到几分不等编带外包价格通常按小时收费,平均一台机器约为50-100元/小时10202
18、0.01 LeadL智能安全芯片行业上游晶圆价格分析从半导体材料全球市场分析,美国、日本、韩国、德国等国家占据主导地位,中国半导体材料的市场规模占全球比重不足10%。主要原因为中国半导体行业起步较晚,晶圆厂发展落后于发达国家,同时,技术、资金、人才等方面的限制导致中国半导体材料行业整体表现为企业数量少、市场规模小、技术水平低以及产业布局分散的特征。得益于中国各类设备代工制造生产线的持续大规模建设,中国半导体材料市场规模保持稳定增长态势。2017年-2018年全球晶圆供给紧张局面促使大量Fabless囤积晶圆订单应对“旺季”需求,大晶圆厂的订单交付周期延长到6个月以上晶圆供需不平衡使大量晶圆产线
19、在这一期间开始建设,积累的产能在2019年陆续投产。研究机构IBS采集了当下主要先进制程的价格,其中一片12寸晶圆大约能粗切出721颗7nm Die,计算良率后的净值是545颗。其中晶圆价格9,965美元,对比10nm提升18%,单颗Die造价约18.26美元,相较10nm提升11.5%。排名国家代表晶圆厂第一梯队台湾台积电、联华电子韩国三星第二梯队美国格罗方德欧洲NXP(荷兰)、英飞凌(德国)第三梯队中国中芯国际、上海华虹智能安全芯片行业上游晶圆厂竞争梯队智能安全芯片行业上游晶圆厂、封测厂分析晶圆厂2018年,全球芯片代工产业市场规模为627亿美金,同比增长5.7%。中国芯片代工产业市场规模
20、为60.2亿美元,同比增长11.7%。预计未来三年中国增速仍将领先全球,市场份额的快速增长表明目前全球集成电路产能正向中国大陆转移。从企业来看,2018年台积电以54.4%的市场占有率处于绝对领先的地位,在三星将晶圆代工部门从系统LSI业务部门中独立出来后,统计口径的改变让三星一跃成为全球第二。格罗方德和联华电子分列第三、第四,中国厂商中芯国际列第五。封测厂中国封装行业已走在中国集成电路进口替代进程的最前端,长电科技、华天科技以及通富微电三大中国封装龙头企业在2018年全球封装企业营业收入Top10排名中占据三席。来源:公司官网,头豹研究院编辑整理中国智能安全芯片行业市场综述产业链上游分析中国
21、晶圆厂制程整体落后于国际领先水平,并向后制约着中国智能安全芯片设计能力的发展112020.01 LeadL智能安全芯片行业中游市场参与者分析中国智能安全芯片行业中游市场参与者主要为智能安全芯片生产商,在金融IC卡领域,市场主要参与者有NXP、英飞凌等国际领先厂商与紫光国微、复旦微电子等中国头部企业组成。社保卡、第二代居民身份证、交通卡等政府相关单位作为发卡机构的细分市场中,中国智能安全芯片供应商占80%以上。智能安全芯片品牌商的毛利率水平较高,约40%-50%,技术水平领先的产品,如紫光国微旗下Linxens连接器内置芯片毛利率达50%以上,欧美领先企业毛利高达50%-80%。智能安全芯片行业
22、成本分析除晶圆费用外,封装作为集成电路制作的重要环节,其成本约占总成本35%。具体封装费用根据封装技术、使用胶量以及金丝、铜丝等金属材料的价格波动。封装好的智能安全芯片经过测试剔除不良产品,经过编带后逐个放入载带,形成2,000-3,000个/盘的最终产品。集成电路测试费用按照颗粒计费,通常一个Die价格在几厘到几分不等。编带过程的外包价格则通常按小时收费,平均一台机器计费价格约为50-100元/小时。智能安全芯片行业中游运营模式分析智能安全芯片行业中游企业运营模式主要分为IDM模式与Fabless模式。(1)IDM模式:集IC设计、制造、封测,甚至是下游电子终端产品生产于一体的模式,早期多数
23、集成电路企业采用的模式。目前仅有极少数企业能够维持。代表企业:紫电集团、NXP、英飞凌(2)Fabless模式:只负责芯片的电路设计与销售,将生产、测试、封装等环节外包。代表企业:握奇数据、瑞达信安、晟元数据智能安全芯片行业运营模式简图来源:头豹研究院编辑整理中国智能安全芯片行业市场综述产业链中游分析智能安全芯片价格构成中,晶圆占主导地位,晶圆厂与封测厂在产业链中占据较高话语权晶圆厂智能安全芯片设计商IDM模式测封厂芯片封装芯片测试流片数据处理制版厂制版流片(Tape Out)晶圆中测(Chip Text)封测需求代工需求晶圆产能紧张时期,订单周期在6个月以上占全制造流程成本35%代工模组生产
24、厂芯片编带载带装盘设计占全制造流程成本15%占全制造流程成本45%10%15%35%40%0%10%20%30%40%50%编带费及包装费设计费用封测费用晶圆费用7nm 制程流片费用约3,000万美元占全制造流程成本10%智能安全芯片成本,2018年Fabless模式122020.01 LeadL智能安全芯片行业下游参与者分析中国智能安全芯片下游市场参与者主要包括智能卡制卡商及发卡机构。来源:中国人民银行,头豹研究院编辑整理中国智能安全芯片行业市场综述产业链下游分析2010年以前,智能安全芯片销售以实体渠道流通为主,随着线上消费的快速渗透,电商渠道的替代效应明显金融电信智能卡安全芯片:非接触式
25、读写器芯片市场增速快,潜力大。非接触读写器芯片应用了射频识别技术(RFID),广泛应用于门禁、酒店门锁、交通一卡通、金融 POS 机中,是数字化管理、小额支付、金融交易不可或缺的元素。随着中国EMV迁移的不断深入,非接触式智能卡芯片市场在2017年急剧增长,销量达到678亿只。随着5G时代的来临,RFID技术将被广泛应用于交通、日常消费等方面,其市场潜力巨大。智能终端安全芯片:2018年,USB-Key芯片整体市场规模略有减少。但随着非接触卡、双界面卡普及,金融POS、支付终端产品、ETC及非接触式水电煤表等应用持续增加,对安全芯片与非接触读写器芯片需求将继续保持增长。智能安全芯片行业主要下游
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