摘要

随着硅的工艺发展将近达到物理极限，晶体管再变小成为难题，单个晶体管的成本不降反升，开发周期不断延长，摩尔定律面临失效，半导体行业迎来了后摩尔时代。第三代半导体材料、石墨烯材料、先进封装、RISC-V架构和量子计算等技术有望成为后摩尔时代的重要颠覆性技术。在中美贸易摩擦时代背景下，我国受到美国科技封锁和打压，芯片行业发展严重受阻，而后摩尔时代潜在的颠覆性技术或将成为我国芯片行业实现自主可控、弯道超车的重大机遇。（1）第三代半导体材料：以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体材料不受摩尔定律限制，具备耐高温、耐高压、抗辐射能力强、耐大电流、功率高、功耗小等优势，是5G时代的主要半导体材料。目前处于发展初期，国内外厂商基本在同一起跑线上，尚未形成标准和专利方面的垄断。（2）石墨烯材料：石墨烯结构高度稳定，用石墨烯制作的芯片不需要高精度光刻机，有望破解我国高精度光刻机被封锁的难题。目前全球的石墨烯行业正处于起步阶段，市场规模不断增长，未来发展潜力巨大。（3）先进封装：先进封装技术可以通过集成多个芯片从而大幅提升系统的性能并减小体积，为市场提供高性能、低成本的芯片解决方案，系统级封装（SiP）和Chiplets等技术是先进封装的重要发展方向。中国台湾、中国大陆分别是全球第一和第二大先进封装市场，未来发展前景广阔。（4）RISC-V架构：开源、低成本、灵活、精简的特性使RISC-V架构在物联网时代十分具有竞争优势；RISC-V架构是新兴架构，尚未建立专利壁垒，有利于国内芯片厂商快速获得专利。（5）量子计算：量子计算机可以实现指数级别的加速运算，具有超强大的并行计算能力。我国在量子信息领域的研究处于全球领先的地位，潘建伟院士团队研发的量子计算原型机“九章”使我国成为除美国外第二个实现量子霸权的国家。目前量子计算行业仍处于初期研发阶段，尚未出现成熟的应用，未来若实现关键技术突破，市场规模将呈爆发式增长。建议关注国内已在相关技术领域进行布局、自主研发能力强、具有核心技术优势和资金优势的龙头企业。风险提示：中美贸易摩擦加剧风险、国产替代不及预期、创新研发进展不及预期、半导体需求不及预期、市场竞争加剧等。

目录

1、半导体行业步入后摩尔时代 

2、后摩尔时代的创新发展路径 

2.1第三代半导体材料 

2.2石墨烯 

2.3先进封装 

2.4 RISC-V架构 

2.5量子计算 

3、投资建议 

4、风险提示19

正文

1、半导体行业步入后摩尔时代

2021年5月14日在北京召开的国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议中，中共中央政治局委员、国务院副总理、国家科技体制改革和创新体系建设领导小组组长刘鹤专题讨论了“面向后摩尔时代的集成电路潜在颠覆性技术”。而在2021年3月13日发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（规划）中，规划重点强调了人工智能、量子信息、集成电路等八大前沿领域，要求重点在集成电路关键材料、先进工艺、设计工具和重点装备方面展开研究。自2019年中美贸易摩擦以来，中国受到美国持续的科技封锁，包括中芯国际、华为在内的100多家科技公司被列入“实体清单”，严重阻碍了我国芯片行业的发展。因此后摩尔时代集成电路性能突破的创新技术或将成为我国芯片行业实现自主可控、弯道超车的重大机遇。

1965年英特尔创始人戈登·摩尔根据其长期观察的经验提出了摩尔定律，指出集成电路上可容纳的晶体管数量约每隔18个月便会增加一倍，处理器的性能也随之提升一倍，而成本降低一半。尽管摩尔定律并不是严格的数学公式或物理理论，但是其对半导体行业的影响巨大，在摩尔定律的影响下，近50年来芯片厂商不断追求制程升级和性能提升，半导体的工艺呈指数增长态势迅速发展。然而随着硅的工艺发展将近达到物理极限，晶体管再变小成为难题，单个晶体管的成本不降反升，例如从28nm制程升级到5nm制程的成本提高了不止十倍，而开发周期长达18-36个月，摩尔定律逐步面临失效，半导体行业迎来了后摩尔时代。而超越摩尔（More than Moore）成为后摩尔时代备受关注的创新方向，超越摩尔的特点是一方面不依赖于提升先进制程来提高集成电路性能，另一方面则是通过异构集成的先进封装技术降低芯片设计难度、降低成本和时间。因此可从材料、架构、封装、算力等方面开辟芯片性能提升的新路线，潜在的颠覆性技术包括第三代半导体材料、石墨烯材料、先进封装、RISC-V架构和量子计算等。

2、后摩尔时代的创新发展路径

2.1第三代半导体材料

半导体材料主要是指用来制作集成电路和半导体器件的电子材料，其导电能力介于导体与绝缘体之间。根据芯片制造流程半导体材料一般被分为制造材料和封装材料两大类，其中制造材料又被分为衬底材料和其他材料，而历经三代变更的半导体材料主要区别在于衬底材料的变化。20世纪50年代，以硅（Si）和锗（Ge）为代表的第一代半导体取代了笨重的电子管，由此带动了微电子产业的快速发展，至今将近九成集成电路的晶圆片和功率器件仍以硅材料为主。到了20世纪90年代，以砷化镓(GaAs)为主的化合物半导体被广泛应用于高速高频和光电转换领域，成为4G时代通信设备的主要材料，第二代半导体进入了光电子领域。自21世纪以来，随着第一二代半导体材料的工艺趋近于物理界限，以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体材料则不受摩尔定律限制，迎来了发展契机。第三代半导体材料具备耐高温、耐高压、抗辐射能力强、耐大电流、功率高、功耗小等优势，目前主要被应用于高压、高频、高效能、抗辐射的大功率器件领域，成为5G时代的主要半导体材料。具体来看，SiC是卫星通讯、高压输变电、通讯基站、轨道交通等领域的重要材料，其具备耐高压、耐高温、低损耗、大功率等优势，主要为新能源汽车和智能电网等行业制造MOSFET、IGBT等功率半导体器件，对于5G通信晶片来说也是十分理想的衬底材料；而GaN具备高临界磁场、高电子迁移率和高电子饱和速度等特点，适用于超高频的应用场景，比如5G通信和微波射频等。

• 产业链竞争格局

在第三代半导体材料中，氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)发展较为成熟，目前已实现大规模商用。第三代半导体的产业链涵盖了衬底、外延、设计、制造和封测五个流程，目前的行业模式以IDM模式为主。在GaN领域，国际企业在市场份额和技术实力上仍占据领先地位。在上游衬底市场，日本住友电工、三菱化学和新越化学占据了90%以上的市场份额，主要提供4英寸和6英寸的GaN衬底；国内厂商东莞中镓和苏州纳维等则已实现了2英寸的GaN衬底产品量产，4英寸GaN衬底仍处于研发和试生产的阶段。在外延片市场，主流厂商日本NTTAT主要提供大功率集成电路及高频率通信领域的高品质GaN外延片、比利时EpiGaN主要供应4英寸和6英寸GaN外延晶圆并已实现8英寸硅基GaN晶圆量化；国内厂商晶湛半导体已建成了6英寸的GaN外延片生产线并在全球范围内拥有150家以上的半导体客户，其研发实力正接近国际领先水平。在芯片设计领域，功率器件设计的主流厂商包括Navitas和GaN Sys等，射频相关的主要厂商包括安谱隆和RFHIC，其中安谱隆2018年被我国资本收购，有望推动我国GaN器件设计领域的发展。富士通、Cree等厂商主要为GaN晶圆代工，国内GaN晶圆代工厂有海威华芯、三安集成等。

在SiC领域，美、日、欧三足鼎立，其中以美国为首，产值占比70%以上。英飞凌、Cree、罗姆和意法半导体占据了全球SiC主要的市场份额，其中Cree的子公司Wolfspeed具备SiC全产业链生产能力，在器件市场的占比高达62%；而Cree在全球SiC衬底市场的占比将近40%、其在外延片领域也占据了主要的市场份额。在芯片设计领域，主要以Siltronic、意法半导体、IQE和英飞凌等厂商为代表。国内主要的IDM厂商包括泰科天润、瑞能半导体和华润微等，目前与国际厂商仍有一定差距；衬底厂商包括天科合达和山东天岳等，其中山东天岳获得了华为的入股支持，有较大的增长潜力；在外延片方面，国内厂商瀚天天成是国内位居第一的SiC外延片生产商，可以生产3、4、6英寸的SiC外延片，全球客户超过100家。

• 市场规模稳步增长，增量空间大

第三代半导体的市场增长空间巨大。根据《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》，2019年我国第三代半导体整体市场规模为94.15亿元，其中器件市场规模为86.29亿元，衬底材料市场规模为7.86亿元；预计到2022年我国的第三代半导体整体市场规模将按85%的年增速增长至623.42亿元，其中器件市场增长更快，预计将按91.73%的年均复合增速增长至608.21亿元，而衬底材料市场则按24.61%的年均复合增速增长至15.21亿元。

• 行业增长的主要驱动因素

（1）国家政策大力推动第三代半导体发展

国家大力支持第三代半导体产业的发展，陆续出台了一系列相关产业政策的指导文件。2013年科技部863计划将第三代半导体纳入国家战略发展产业；2015年《中国制造2025》中提出到2025年先进半导体材料在5G通信、高效能源管理中的国产化率要达到50%，在新能源汽车、消费电子中实现规模应用，在通用照明市场渗透率达到80%以上；2019年11月《重点新材料首批次应用示范指导目录》中纳入了SiC外延片、SiC单晶衬底、GaN单晶衬底等第三代半导体产品；2019年12月《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》中提出要加快对第三代半导体产业的培育和布局；2021年“十四五”规划中提出要推动SiC、GaN等宽禁带半导体材料的发展。在国家政策的支持鼓励下，第三代半导体产业发展迅速。根据CASA数据显示，在十三五期间，科技部的“国家重点研发技术”有超过30项与第三代半导体相关的研发项目；我国对第三代半导体的投资金额从2018年的172亿元提升到2019年的265.8亿元，同比增长54.53%，其中SiC和GaN项目的投资占比分别为83%和17%。

（2）下游需求快速增长

我国拥有第三代半导体行业最大的下游应用市场。根据CASA Research数据显示，2019年我国第三代半导体的前四大主要应用领域包括消费类电源、工业及商业电源、不间断电源UPS和新能源汽车，其市场占比分别为28%、26%、13%和11%。在消费类电源方面，市场对快充的大量需求快速打开了GaN的增长空间。近年来快充功率呈持续上升态势，目前最高功率已超过100W，而GaN在100W以上的充电功率具备绝对的优势，可以充分满足消费者对充电器大功率、小体积的要求，目前小米、Realme、三星、OPPO等手机厂商均已采用了GaN技术。根据Yole数据，2024年整体快充市场规模预计将增长至3.5亿美元，而在乐观的假设下有望超过7.5亿美元。在新能源汽车方面，我国是全球最大的新能源汽车市场，而各大新能源车企（如比亚迪、特斯拉）对SiC元器件解决方案的大幅推广拉动了汽车领域对第三代半导体的需求。根据EV Sales数据，2019年我国新能源汽车销量116万辆，在全球的占比高达54%。

（3）与国际差距小，难度相对较低

目前全球第三代半导体行业仍处于发展初期，国内外厂商基本在同一起跑线上，同时国际半导体行业和领先龙头尚未形成标准和专利方面的垄断，因此有很大的潜力在该领域实现自主可控和弯道超车。但国外厂商起步较早，且持续加速扩大全球的SiC产业布局，而我国厂商起步较晚，在技术实力和市场份额都存在差距，因此国内厂商需要加速发展以缩小与国际巨头的差距。此外，第三代半导体的重点难点在于材料制备（衬底和外延合计占据成本的75%），但对设备的要求相对较低且投资较小，因此有望首先在其他环节实现高度国产化，从而推动第三代半导体行业的整体发展。

2.2石墨烯

石墨烯是从石墨中剥离出来的单层纯碳薄膜、呈六边形蜂窝结构，与高分子材料的结构相近但更稳定，具备高强度、高韧性、超强的导电性、优异的导热性、良好的透光性等性能优势，被广泛应用于新能源电池、柔性屏、芯片、传感器等众多领域。石墨烯是世界上已知最高强度（130GPa）和最薄（0.34nm）的材料之一，因此也被赋予“21世纪新材料之王”的美誉。由于石墨烯结构的高度稳定性，因此未来有望取代硅成为半导体的核心材料。硅材料制作的晶体管在10nm左右便失去稳定性，而石墨烯制作的晶体管在接近单个原子的尺度下仍能保持稳定且高频率地工作，比如2010年2月IBM宣布石墨烯晶体管的工作频率已达到100GHz,高于同等尺度的硅晶体管，同时也意味着用石墨烯制作芯片不需要高精度的光刻机，成为破解我国高精度光刻机被封锁困境的曙光。

2004年英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯并获得了2010年的诺贝尔物理学奖，随后在全球范围掀起了科学家们对石墨烯的研究浪潮，相继出现了多种制备石墨烯的方法。我国从2007年开始研究石墨烯，根据头豹研究院的数据，中国国家自然基金委员会在2007-2012年间对石墨烯领域累计投入资金超3亿元。自2013年以来我国石墨烯产业迅速发展，国家大力支持并出台了一系列相关产业政策和指导性文件，在“十二五”规划和“十三五”规划中将石墨烯纳入新材料领域，截至2014年我国在石墨烯领域的专利数量已超4000项；2017年开始我国在石墨烯领域的研究取得了不少突破，比如生产了第一款石墨烯基锂电子充电宝、在实验室制备出尺寸最小的纳米通道、以及石墨烯电子器件和石墨烯柔性膜等高端产品陆续问世等；

2018年我国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽开始投入使用。而2020年我国在石墨烯领域亦取得不少进展，比如中科院金属所与伦敦大学合作设立了基于石墨烯薄膜的全固态柔性电化学电容器，以及中科院研发出8英寸的石墨烯单晶晶圆等。

目前全球的石墨烯行业正处于起步阶段，市场规模不断增长，未来发展潜力巨大。根据中国经济信息社数据，2019年全球的石墨烯市场规模为77亿美元，预计接下来两年将保持20%的增速持续增长。随着石墨烯行业的技术不断进步，锂电池和涂料等领域的应用市场逐渐打开，我国石墨烯行业的市场规模也逐年扩大，2019年我国石墨烯市场规模为163亿元，预计到2020年将按60%的增速增长至200亿元。当前我国石墨烯的市场规模占全球的比重约为30%，并呈逐年上升趋势。

石墨烯产业的上游主要是原材料石墨，中游为石墨烯的生产制备，下游为石墨烯的应用包括新能源电池、防腐涂料、柔性屏、传感器、晶体管材料等领域。

（1）上游：石墨作为石墨烯上游的主要原材料，在我国的资源储量十分丰富。我国是全球最大的石墨生产国，可开采储量占世界总储量的四分之一。根据《中国矿业资源报告》数据显示，我国已查明的石墨资源储量从2014年的2.2亿吨增长至2018年的4.2亿吨，集中分布在内蒙古、四川、黑龙江、河南、山西、山东六个省份，这六个省份的石墨资源储量合计占比为44.2%。

（2）中游：石墨烯的制备方法众多，目前我国在石墨烯粉体和石墨烯薄膜方面均已建成生产线并投入生产，但生产的材料质量不稳定，无法满足大规模的量产需求。石墨烯主要制备方法可分为自上而下和自下而上两大类，前者主要将单层石墨烯从石墨中剥离出来，制备出石墨烯石墨烯粉体；后者则是利用晶体生长重新排列出石墨烯，制备出石墨烯薄膜。其中氧化还原法是最常用的石墨烯粉体制备法，能制备出层数最少的石墨烯粉体；化学气相沉积法则能制备大尺寸的石墨烯薄膜，有望实现石墨烯薄膜的大规模制备。我国石墨烯市场主要以石墨烯粉体为主导，在锂电储能等领域已实现了部分商用；而石墨烯薄膜主要应用于柔性屏领域，尚处于研发阶段，市场份额较小。石墨烯制备与下游应用呈现明显的协同效应，下游应用的拓展将有助于推动石墨烯中游的需求。

（3）下游：目前中国石墨烯行业最主要的下游应用领域为新能源领域，占比超过70%，而防腐涂料、生物传感器、复合材料也是占比较大的应用领域，占比分别为11.4%、7.1%和7.1%。未来随着石墨烯产业链进一步完善，拓宽石墨烯在新兴领域的应用如晶体管材料将有助于扩大石墨烯的市场规模，促进整体行业的发展。从2018年我国石墨烯各应用领域的专利占比情况来看，电子器件方面的占比为19.4%，仅次于防腐涂料和储能材料；此外国内科研机构也主动研究石墨烯在电子信息产业的应用，比如中科院半导体所加强对石墨烯器件方面的研究，未来石墨烯在半导体领域的应用前景广阔。

2.3先进封装

随着人工智能、5G通信、物联网、智能手机、智能汽车等领域的兴起，对先进封装技术的需求也随之提升。先进封装技术可以通过集成多个芯片从而大幅提升系统的性能并减小体积。封装技术主要被分为传统封装和先进封装，其中传统封装包括小外形封装（SOP）、方形扁平式封装（QFP）、双列直插封装（DIP）；先进封装主要包括倒装（FC）、扇出型封装（FO）、系统级封装（SiP）、晶圆级封装（WLP）、3D封装等。根据《中国半导体封装业的发展》，半导体封装技术经历了从有线连接到无线连接、从芯片级封装到晶圆级封装、从二维封装到3D封装的五个发展阶段：（1）20世纪70年代以前主要以DIP为代表的针脚插装封装技术为主，将插孔安装到PCB板上，但是该技术的频率和技术密度低，不适合自动化生产。（2）20世纪80年代以后进入了以SOP和QFP为代表的表面贴装时代，主要用引线代替针脚并贴装到PCB上。（3）20世纪90年代以后出现了CSP、WLP、BGA等先进封装技术。（4）20世纪末以后则开始出现3D封装、多芯片组件、系统级封装等先进封装技术。（5）21世纪以来则以微机电机械系统封装（MEMS）和系统级单芯片封装（SoC）为代表。目前全球的封装技术主流仍处于第三阶段，并逐步向第四、五阶段靠近。

系统级封装（SiP）的研发周期短、系统集成度高且体积小，是先进封装的重要发展方向。SiP主要是将多种芯片如存储器、CPU等封装在一起，形成一个可实现基本完整功能的单个标准封装件。SiP与系统级芯片SoC均是为实现多种系统功能的高度整合，但SiP是从封装的角度出发将不同的芯片和无源器件封装在一起，不受摩尔定律限制；而SoC则是从设计的角度出发将所需功能组件高度集成到一个芯片上，单个芯片便是一个系统，依赖于摩尔定律下的先进制程。SiP可以减少芯片的重复封装和降低PCB板的用量，从而大幅减少了研发周期和有效节省内部空间。PCB板没有随着摩尔定律不断缩小规模，因此限制了芯片性能的提升，而SiP不需要使用PCB板来作为承载芯片连接之间的载体，比如CPU和存储器可以通过穿孔的方式连接在一起，不再受到PCB线宽带来的限制。SiP不追求单个芯片特征尺寸的缩小，而是从产品出发，通过将多个芯片封装到一个整体，有效减少了封装体积，为其他部件提供更多使用面积。此外，SiP可以解决异构集成的问题，目前的技术无法将使用不同材料/工艺的零部件在单一芯片上制作，而SiP可以通过不同的封装技术将不同材料/工艺的芯片和无源元件高效地集成到一个系统。

Chiplets（小芯片）也是SiP技术之一，主要是指将不同功能的芯片做成标准化小芯片，再通过SiP封装技术集成到一起。从另一方面来看，SoC芯片由许多不同的IP模块构成，但不是所有IP模块都需要高精度制程工艺，将部分IP模块单独拎出来做成标准化的小芯片，这些小芯片便是Chiplets。Chiplets具备体积小、成本低、灵活度高、IP重用、产品上市快等优势，同时也能实现异构集成，可以为更多市场提供高性能、低成本的芯片解决方案。SoC解决方案成本高昂，只有大规模的公司或市场规模大的行业（如手机）能负担得起，而Chiplets为中小微企业和规模小的市场提供了低成本的选择，十分具有吸引力。

先进封装市场规模将继续保持上升态势，根据Yole预测，全球的先进封装市场规模将从2019年的290亿美元增长至2025年的420亿美元，2019-2025年的CAGR为6.6%，高于传统封装市场4%的增速。2019年封装的整体市场规模为680亿美元，其中先进封装的占比为43%。我国先进封装占整体封测行业的比重呈上升态势，2018、2019和2020的占比分别为35%、37%和40%，逐步向全球的水平靠近，预计到2022年占比将达到45%。目前中国台湾占据了全球52%的先进封装市场份额，位居第一，而中国大陆占据了21%，是全球第二大先进封装市场。

封测行业的厂商主要包括IDM企业的封测部门和外包封测厂商OSAT，前者以公司内部业务为主，后者则主要承接外部业务。封测行业是我国半导体产业链里国产化程度较高的细分行业，是推动我国半导体行业发展的核心动力，国内厂商长电科技、通富微电和天水华天在全球外包封测企业排名中分别位居第3、6、7名。先进封装是后摩尔时代重要的创新技术和必然选择，目前各大晶圆代工厂和OSAT企业均在先进封装领域进行了布局，比如台积电已经建成了晶圆级系统整合（WLSI）技术平台，并重点发展3D封装和FO封装等先进封装技术。而大陆的企业也通过自主研发和外延并购等方式缩小了与国际企业的差距，比如长电科技并购了星科金朋，从而掌握了FO、SiP、TSV等技术。

随着自动驾驶、5G通信、物联网、智能手机等行业逐步发展，叠加消费者对电子产品的小尺寸、高性能、低功耗提出了更高的要求，市场对先进封装的需求显著提升。从先进封装的下游应用领域分布看，移动设备和消费电子占据了85%的比例，是先进封装行业最大的下游应用市场，其次是电信和基础设施领域。随着5G商用化进程加速，5G手机要求同时兼容2G、3G、4G等多种通信制式，因此需要集成大量的射频器件，对性能也提出了更高的要求。根据Qorvo数据，一部5G手机的射频半导体成本为25美元，是4G手机的2倍，器件的数量相比4G手机也呈翻倍增长态势。因此先进封装技术如SiP将被广泛应用于5G手机中，有助于高度整合大量射频器件。

2.4 RISC-V架构

目前主要计算机架构主要以数值计算见长的冯·诺依曼架构为主，但随着摩尔定律逐渐失效，该架构也受到了限制，行业对创新架构的需求日益迫切。RISC-V架构是基于精简指令集计算机原理的开源指令集架构（ISA），是加州伯克利分校David A. Patterson教授带领的研究团队于2010年开发的第五代精简指令集，可以免费用于所有设备，允许任何用户修改和扩展，同时充分考虑了小型、快速、低功耗等现实情况，在架构简洁、运行效率、成本和灵活性上具备明显竞争优势。RISC-V架构可以合并内存与处理器，有效解决内存与处理器的大数据交换问题。目前RISC-V架构大量应用在可穿戴设备上，同时也适用于家用电器CPU和服务器CPU等。

RISC-V架构不是首个开源的指令集架构，但此前的Power、MIPS、Spare等开源架构并未获得成功，但随着物联网应用的兴起和半导体国产化的趋势，RISC-V架构迎来了历史机遇，有望发展成为全球第三大主流指令集架构。从电子产业的发展规律看，下游应用的需求增多可以带动上游产业链的发展。以安卓系统为例，其成功不仅归功于开源的特性，还受益于其搭上了智能手机发展的快车道，安卓系统在发展初期便得到了三星、摩托罗拉、索尼爱立信等手机厂商的支持。随着物联网的建设加速，物联网丰富的应用场景也催生了碎片化、多样化的CPU需求，而RISC-V架构灵活、精简和模块化的特性可以灵活修改指令集，此外其开源、低成本的特性在物联网时代具有显著的竞争优势，而未来物联网的大量应用也将打开RISC-V架构在内的上游产业链的增长空间，RISV-V架构有望复制安卓系统的成功路径。由于RISC-V架构是新兴架构，尚未有国际企业建立专利壁垒，因此非常有利于国内芯片厂商迅速获得专利。根据Semico Research预测，到2025年RISC-V架构的芯片数量将上升至624亿颗，约有34个应用领域。

全球主流的指令架构ARM架构和X86架构分别被美、日掌握，我国95%的SoC产品均是基于ARM架构开发，在中美关系紧张的背景下，将成为遏制我国芯片产业链的管制技术，存在巨大的风险隐患，比如华为虽然获得了ARM v8的永久授权，但却无法使用升级版本。因此RISC-V的开源架构有望成为我国实现处理器架构自主可控和半导体国产化的重要突破口。我国厂商也正加速对RISC-V架构进行布局，比如芯原股份在AIoT、云计算、AI等领域对RISC-V的指令集进行布局、正在研发基于RISC-V架构的MCU；阿里巴巴旗下的平头哥已发布基于RISC-V架构的处理器玄铁系列，其中玄铁910支持16核，其性能比主流RISC-V指令高40%，可用于5G电信、AI和自动驾驶等应用；全志科技发布了基于平头哥玄铁906内核的全球首颗RISC-V应用处理器；兆易创新发布了全球第一个基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品；华米科技推出了全球首款基于RISC-V架构的可穿戴设备等。从我国企业对RISC-V生态上下游的密集布局来看，RISC-V架构的发展前景广阔。

2.5量子计算

随着经典计算机的性能提升成为瓶颈，量子计算机应运而生，量子计算被视为后摩尔时代的颠覆性技术。量子计算机可以实现指数级别的加速运算，具有超强大的并行计算能力。与经典计算机不同，量子计算利用量子叠加和量子纠缠的特性，可以同时表达出多种多个数字，不只是经典计算机中的二极管0和1，可同时且快速处理大量计算任务。量子是一个不可分割的基本单位，电子、光子等微观粒子均是量子的一种表现形态。芯片本身便是量子力学的产物，以现代光学、电子学为代表的的第一次量子科技浪潮催生了激光器、半导体等重要科学技术，因此未来随着量子计算技术实现突破，芯片行业也将迎来重大变革。

目前量子计算行业正处于快速成长阶段，新技术不断得到突破，主流国家正加速布局对量子计算领域的研究，在数字时代“算力”成为最重要的技术，而量子计算是最重要的技术，谁先研究出量子计算机谁就占据量子信息时代的制高点。美国早在2002年便制定了《量子信息科学与技术规划》，2018年美国通过《国家量子计划法案》，计划十年内投资12.75亿美元用于推动量子科学的发展；欧盟的“量子宣言”计划十年内投入10亿欧元支持量子科学研究；英国的“国家量子技术计划”投资2.7亿英镑用于开展量子科学的学术与应用研究。国际企业在量子计算领域的研究进展也逐步推进，比如2015年IBM采用超导材料成功制成了量子芯片原型电路、2018年谷歌推出了72位的量子比特处理器等。

我国政策顶层设计也高度重视量子科技领域的发展。2016年《中华人民共和国经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中明确将量子信息产业纳入国家发展战略性新兴产业。2020年10月16日中共中央政治局集体学习量子科技研究和应用前景，习近平总书记强调要充分认识到发展量子科技的重要性和紧迫性，量子科技将引领新一轮科技革命。2021年3月量子信息被《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》列为八大前沿领域之一。

我国在量子信息领域的研究处于全球领先的地位。2018年5月上海交通大学物理与天文学院金贤敏团队制备出世界最大规模的3D集成光量子芯片，也是我国首个光量子计算芯片。2019年浙江大学与中科院自动化所、中科院物理所等研究机构合作研发了拥有20个超导量子比特的量子芯片。2020年12月4日，中国科学技术大学的潘建伟院士团队在《科学》上宣布成功构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，实现“高斯玻色取样”任务以200秒的速度求解，比目前最快的超级计算机快100万亿倍。“九章”的问世使我国成为除美国外第二个实现量子霸权的国家，并使我国在量子计算领域成功反超美国。2021年5月7日，潘建伟院士团队成功研制出62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，超导量子计算是最有希望实现可拓展量子计算的赛道之一。

量子计算行业仍处于初期研发阶段，尚未出现成熟的应用，仅在量子保密通信领域有落地的应用。由于量子计算机研发成本和所需的硬件设施极其昂贵（比如D-Wave量子退火专用机售价1500万美元），全球只有少数的国际企业和高端实验室拥有量子计算资源，因此未来很长一段时间都将处于研发阶段。未来若实现关键技术突破，市场规模将呈爆发式增长态势，量子云将成为最有希望首先落地商用的领域。根据IDC预测，全球的量子计算市场规模将从2017年的不到3亿美元增长至2027年的107亿美元；而根据BCG的预测，2030年量子计算的应用市场规模将增涨至500亿美元，增量空间广阔。目前在全球的量子云计算产业中，美国企业通过资金雄厚和研发能力的优势占据领先地位，比如IBM通过多年的布局已经逐步建立了日趋成熟的量子云计算生态、谷歌专注于研发超导量子处理器并通过开源量子计算框架和量子机器学习开源库积累了大量用户、D-Wave已经形成了完整的量子计算研发与服务体系等。相比之下，我国的量子计算行业起步较晚，企业数量十分少，但是发展态势良好。华为从2012年开始研究量子计算，2018年首次发布了量子计算模拟器HiQ云服务平台，目前已更新至3.0版本；本源量子是我国首家量子计算初创公司，2020年发布了国内首个搭载了真实超导量子芯片的超导量子计算云平台；阿里巴巴2015年与中科院联合成立“中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室”，2017年推出了量子计算云平台的体验版。

3、投资建议

后摩尔时代的颠覆性技术如第三代半导体、石墨烯、先进封装、RISC-V架构和量子计算等领域将迎来重大发展机遇，建议关注国内已在相关技术领域进行布局、自主研发能力强、具有核心技术优势和资金优势的龙头企业。

4、风险提示

中美贸易摩擦加剧风险、国产替代不及预期、创新研发进展不及预期、半导体需求不及预期、市场竞争加剧