半导体创造和生产所涉及的产业供应链是非常复杂和全球化的，由研究、设计、前端制造、后端封测、EDA&核心IP、设备&工具、材料等7个环节所组成的生态系统来支持。
▲半导体供应链包含7类不同环节
该报告估计，2019年全球半导体产业研发投资约为900亿美元，资本支出约为1100亿美元，两个数字的总和几乎占同年全球半导体销售额（4190亿美元）的50%。
▲2019年半导体产业研发和资本支出情况
1、竞争前研究：占整个行业研发支出的15-20%
从一项新技术方法在一篇研究论文中被引入，到大规模商业制造中，预计平均需10-15年的时间。
例如，极紫外线（EUV）技术是最先进的半导体制造节点的基础，从早期的概念演示到在晶圆厂的商业实现，花了近40年的时间。
在大多数领先国家，基础研究通常占总研发投入的15-20%。例如在美国，基础研究一直稳定在总研发的16-19%，中国目前只有约5-6%的研发支出用于基础研究，但过去20年中国一直在缩小竞争前研究和总研发支出之间的差距。
2、芯片设计：占整个行业研发支出的65%
芯片设计是知识技能密集型业务，占整个行业研发的65%。专注于芯片设计的公司，通常会将年收入的12%~20%用于研发。
随着芯片越来越复杂，开发成本迅速上升。例如一款旗舰智能手机的最新系统芯片的开发总成本，可能超过10亿美元。
而如果衍生品大量重复使用之前的设计，或者在成熟节点上制造新的更简单的芯片，开发成本仅为2000万至2亿美元。
3、芯片制造：占整个行业资本支出的65%
晶圆制造约占整个行业资本支出的65%。专注于半导体制造的公司的资本支出通常相当于其年收入的30~40%。
一个最先进的、标准产能的半导体工厂需要大约50亿美元（用于先进模拟晶圆厂）到200亿美元（用于先进逻辑和存储晶圆厂）的资本支出。
这比新一代航空母舰（130亿美元）或一座新核电站（40亿~80亿美元）的预估成本要高得多。
根据特定产品的不同，半导体晶圆的整个制造过程有400到1400个步骤。制造完成半导体晶圆的平均时间（即周期时间）大约是12周，但对于先进工艺，可能需要多达14-20周的时间来完成。
▲晶圆制造过程概览
4、后端封测：占整个行业资本支出的13%
专门从事封装和测试的公司，通常在设施及设备上的投资超过其年收入的15%。
总的来说，该环节占2019年行业资本支出总额的13%，主要集中在中国台湾和大陆，最近也在东南亚地区建设新的设施。
5、EDA&核心IP：占整个行业研发支出的3%
在设计阶段，电子设计自动化（EDA）公司提供复杂的软件和服务来支持半导体设计。核心IP供应商提供可重用的组件设计的授权许可。
EDA和核心IP供应商的研发投入约占整个行业研发支出的3%，约占其收入的30 %~40%。
6、设备&工具：占整个行业研发支出的9%
整体来看，半导体设备制造商供应商占2019年行业研发的9%，占其收入的10%~15%。
半导体制造使用50多种不同类型的精密晶圆加工和测试设备，由专业供应商提供，用于制造过程中的每一步。
▲全球主要半导体设备类型分布
其中光刻工具代表最大的制造厂商资本支出，可以决定芯片晶圆厂生产的先进程度。在7nm及以下的芯片制造中，一台EUV机器可耗费1.5亿美元。
7、材料：占整个行业资本支出的6%
从事半导体制造的公司也依赖于专业的材料供应商。总体而言，2019年材料供应商贡献了总资本支出的6%，占行业附加值的5%。
全球领先的硅晶片、光敏电阻或气体供应商的年度资本支出通常占其收入的13%至20%。
半导体制造业使用多达300种不同的材料投入，其中许多也需要先进的技术来生产。
▲2019年在前端和后端制造中，关键半导体制造材料的全球销售情况
