硬科技产业研究报告：寻找数字经济中的“硬科技”|创创锦囊
近年来，数字经济发展如火如荼。但是由于疫情、地缘政治等影响，“缺芯”、“少魂”等制约我国数字经济发展的问题更为凸显。
“硬科技”是数字经济发展的主要支撑，是底层根基。国内硬科技将迎来最好的时代，软硬件有望实现跨越式发展。半导体设备景气程度持续攀升；半导体材料市场规模逐步扩大；工业软件行业将迎来发展春天；网络安全将延续高景气……
作者|平安证券
“硬科技”是数字经济发展
的主要支撑，是底层根基
1、核心技术是国内“数字经济”发展的重要基础，买不来而且用市场换不来
所谓“硬科技”，就是核心技术。核心技术要从三个方面把握：一是基础技术、通用技术；二是非对称技术、“杀手锏”技术；三是前沿技术、颠覆性技术。一个互联网企业即便规模再大、市值再高，如果核心元器件严重依赖外国，供应链的“命门”掌握在别人手里。2018年中美贸易战以来，美国针对电子信息等高新技术产业发起了一轮又一轮的攻击，硬科技板块能力亟待提升。
“硬科技”或者核心技术的细化：
1）基础技术、通用技术，主要包括基础软硬件、基础工艺、基础设备和材料等，如芯片、中间件、操作系统、工业软件和网络安全等，这些领域目前底子还比较薄弱，存在严重的“卡脖子”问题；
2）非对称技术、“杀手锏”技术，这其实是我们的长板和优势所在；
3）前沿技术、颠覆性技术，这个目前大家均处在一个起跑线上，是可能存在“超车”的可能。核心技术是买不来的，也是用市场换不来的，需要通过自力更生牢牢掌握在自己手里。
2、数字经济底层核心技术市场狭窄、门槛高而且规模效应差，容易被对手卡脖子
基础和通用技术是我国数字经济发展的最大短板，数字经济的底层更为集中。从规模结构上看，全球数字经济是一个大的“倒三角”：
最上层的是电子信息技术和应用支撑起来的整个数字经济产业，这是一个约32万亿美金的大市场；
往下是电子信息产业本身，大概在5万亿美金出头，这里面包括计算机、通信、电子、软件和信息服务等；
再往下就是芯片行业，全球规模在4400亿美金左右；
但是到了底层，设备材料、EDA工具、IP这个市场，规模就非常有限，EDA加上IP这个市场2020年也就在115亿美金左右；
设备方面，ASML2020财年收入140亿欧元，应用材料公司2020财年的收入为172亿美元，相比整个数字经济和半导体产业，其实规模也不大；
同样，半导体材料市场2020年的全球市场规模为539亿美元，主要企业销售体量相比整个数字经济体量也较小。
数字经济产业的底层更容易被“卡”脖子。越到数字经济产业链的底层，市场规模越小，玩家越有限，同样客户也有限，规模效应很差，生态锁死严重，市场就被龙头把持着，后进入者进入的难度高，也很难赢得客户信任。
以EDA和IP为例，主要参与者是ARM、新思、楷镫电子等。这些企业“小而美”，但都已经被限制在一个相对狭窄的赛道，腾挪空间有限。由于处在供应链的最底层，如果这些企业过快扩大市场规模和提升产品毛利，都可能会触碰到下游设计大厂的利益，被收购可能就很大。正是因为如此，市场小、进入难度大，国内厂商进去的积极性不高。
在逆全球化抬头、国家之间科技博弈加剧之后，这些小的、底层领域就很容易被利用来卡脖子。一方面，这些领域规模不大，厂商少、集中度高，非常便于拥有这些技术的国家，利用政治手段将其作为武器，攻击竞争对手，“费效比”非常高，比如此前日本对韩国发动的针对电子材料的出口限制。另一方面，对于被攻击方来说，短期内很难找到替代，整个企业或者产业可能存在停摆的风险。对我们来说，作为全球数字经济第二大国，即使底层的市场规模很小，但一旦被断供，影响的是整个市场。从国家和产业安全来讲，必须要发力，做到自主可控或者有“B计划”，破除产业发展瓶颈。
产业链上层以及前沿技术领域被卡脖子的可能性不大，但是需要做到“创新引领”。产业链上层主要是数字产业化和产业数字化，终端和应用居多。这个市场上参与者众多，赛道宽，竞争十分充分。随着数字经济的发展，国内需求都能在较大程度上消减海外市场下滑带来的冲击，并有机会实现双循环。从另外一个角度看，在数字经济产业链上层，各大国之间的产业链绑定的很紧，对中国采取限制措施，对自身企业冲击影响也很大。国内在5G、移动互联网应用等方面，国内企业优势相对明显，抗冲击能力较强，近年来虽然也受到了一些干扰，但整体受到的冲击不大。在一些前沿领域，国内创新进展较为迅速，基本处在同一个起跑线上，需要后续加大研究投入。
3、半导体、基础工具和软件需要加快国产替代，规避供应链风险
美国作为半导体产业的发源地，在持续的产业转移之后，美国在制造和封测方面占比在持续下降，目前主要优势已经收窄到半导体产业的两端，工具软件、设备材料、设计和品牌方面。
在芯片制造方面，短期内产能确实存在不足的问题，自主高端产能不足的问题更为严重。中国在该领域未来十年的新增产能规模庞大，中长期这个问题将逐步得到缓解。预测到2030年中国大陆芯片制造产能占全球比重有望超过中国台湾省，居全球首位。2020-2030年间新增产能占全球的比重可能在32%-40%之间，产能受限的问题将得到破解。
国内硬科技将迎来最好的时代
软硬件有望实现跨越式发展
1、半导体设备：景气程度持续攀升，国产替代逐步深入
半导体设备主要运用于集成电路的制造和封测两个流程，分为晶圆加工设备、检测设备和封装设备，以晶圆加工设备为主。晶圆加工流程包括氧化、光刻和刻蚀、离子注入和退火、气相沉积和电镀、化学机械研磨、晶圆检测。所用设备包括氧化/扩散炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备检测设备等。
晶圆厂龙头带头扩产。2021年4月，台积电将其2021年资本开支提高至300亿美金，其中80%投在3nm/5nm/7nm等先进制程，10%投在先进封装，10%投在成熟制程。台积电未来三年资本开支合计为1000亿美金。
全球半导体设备景气度持续上升。2020年全球半导体制造设备销售额达到712亿美元，与2019年的598亿美元相比激增19%，创下历史新高。2021年Q1，全球半导体设备出货额达236亿美元，同比增长51%，环比增长21%。受目前半导体产业链产能紧张等因素的刺激，2021-2022年，全球半导体设备景气程度有望超出市场预期。
北美和日本半导体设备出货额双双创历史新高。2021年6月，北美半导体设备制造商当月出货额达36.71亿美元，同比增长58.4%，单月出货额创历史新高，增速也在持续攀升。2021年6月，日本半导体制造设备当月出货额达2495亿日元，同比增长38.3%。北美和日本是全球半导体设备制造核心区域，其出货额双双处于历史高位，表明全球半导体设备市场景气趋势持续上升。
2020年中国大陆成为全球半导体设备第一大市场。2020年，中国大陆、中国台湾、韩国、日本、北美、欧洲分别占比26%、24%、23%、11%、9%、4%，中国大陆市场规模超过中国台湾地区，成为全球半导体设备第一大市场。
国产替代如火如荼开展。2020年我国半导体清洗设备、CMP设备、薄膜沉积设备、刻蚀设备国产化率分别为20%、10%、8%、7%。相比2016年有显著提升，半导体设备国产替代正如火如荼的开展。
2、半导体材料：市场规模逐步扩大，国内企业蓄势待发
半导体材料广泛应用于集成电路的制造和封测环节，主要分为前道晶圆制造材料和后道封装材料两类，以晶圆制造材料为主。前道晶圆制造材料包括硅片、光刻胶、掩模版、溅射靶材、电子特气、湿电子化学品、CMP抛光材料、超净高纯试剂等；后道封装材料包括键合线、封装基板、引线框架、陶瓷封装体等。
全球半导体材料市场持续增长。受益于中游代工扩产叠加下游需求激增，2020年全球半导体材料市场规模达到新高553亿美元。预测2021年全球半导体材料市场规模有望维持6%增速，增长至587亿美元。其中，晶圆制造材料和半导体封装材料分别为349亿美元和204亿美元，同比增长6.5%和2.3%。在半导体产业链产能维持短缺的背景下，2021-2022年，全球半导体材料市场将继续稳中有升。
2020年中国大陆半导体材料市场增速全球第一。从区域来看，2020年，中国大陆、中国台湾、韩国、日本、北美是全球前五大半导体材料市场，合计占比达到81%。2020年，中国大陆市场规模快速增长至97.6亿美元，成为全球半导体材料第二大市场，市场规模增速12%，跃居全球第一。
行业特点：品类繁杂，技术壁垒高。半导体制造过程繁琐且复杂，涉及诸多材料，行业细分市场众多，具有技术壁垒高、研发能力要求高、资金投入门槛高等特点。随着摩尔定律的发展，集成电路制造技术的不断演进，微纳制造工艺对材料的纯度、精度、功能性等都提出了更为严苛的要求。
目前半导体材料市场主要被欧美日韩企业垄断，行业集中度较高且竞争格局较为稳定。这是因为材料对半导体制造至关重要，试错成本极高，其质量会直接影响最终的芯片性能、良率等，因此客户认证壁垒高，仅有少数供应商能达到要求。其中，日本在半导体材料方面遥遥领先，技术和规模处于绝对优势。对于19种半导体制造核心材料中的14种材料，2019年日本企业的市占率均超过了50%。
国产化率仍较低。从工艺流程角度看，在前道晶圆制造环节，我国半导体材料的自给率不足10%，而在后道封测环节，部分封测材料自给率可达30%以上。从半导体材料分类来看，在靶材等细分领域，国内已可与国际领先水平一较高下，但在光刻胶等核心高端领域仍与国外存在巨大鸿沟，亟待取得突破。
事实上，早在一期国家大基金就投资了苏州晶瑞股份、上海硅产业集团、雅克科技等半导体材料公司，在二期更是将半导体材料作为重点布局领域。在各项国家政策利好的扶持和投资资金的注入下，我国的半导体材料领域正在单点破局，国内企业蓄势待发，持续提升自身竞争力，国产替代正逐渐起航。
3、工业软件：突破提升行动将启动，行业迎来发展春天
（1）我国工业软件正处起步阶段，设计软件类国产化率低
工业软件是智能制造中极为重要的一环，但国内发展基础薄弱。工业软件因为其基础性强、研发难度大且规模效益较差，目前主要集中在欧美部分企业手中。中美贸易战之前，由于受到国外产品的挤压，国内工业软件尤其是EDA、CAD以及数学分析软件，基本都没有发展起来。相比全球工业软件2019年市场规模为4107亿美元，我国工业软件市场规模2019年仅为1720亿人民币，这与我国制造业在全球的地位十分不匹配。
工业软件中，我国研发设计软件国产化率仅5%左右，国内市场长期被外国龙头企业主导。在CAD领域，法国达索（32%）、美国PTC（18%）、美国Autodesk（14%）、以及美国Bentley（6%）占据了88%的市场，国产CAD厂商中望软件、苏州浩辰、数码大方已经在中低端市场有所渗透；在CAE领域，国外通用型CAE软件厂商美国ANSYS、MathWorks，德国Siemens，法国Dassault、法国ESIGroup等12大领导厂商占据国际市场的95%以上，国产CAE技术积累分散在高校、科研院所和商业公司，商业化开发不足，市场小而散。
从策略上讲，国家正在通过产学研用联合的方式壮大整个生态，而且针对各细分领域的发展实际，提出了不同的目标要求。从工业软件细分市场上看，国内在不同的领域，发展的水平是存在较大的差异的，工业软件突破提升行动将针对性的给予政策扶持。目前，差距最大的是设计工具软件，需要集中力量进行突破，主要方向包括CAD、CAE和CAM等；行业软件在部分领域（军工等）有较大突破，但是多数行业还存在缺失，需要针对行业需求或者场景进行研发；控制执行、生产制造和经营管理国内竞争力相对强一些，未来需要进行创新突破。
（2）国产CAD已见曙光：2DCAD基本可替代，3DCAD核心技术取得突破
2DCAD市场上，以中望CAD为代表的国产软件已经具备了替换国外产品的能力，在产品性能上，目前国产2DCAD软件技术指标已经可以比肩国外巨头，产品应用领域上已经覆盖教育、建筑、制造业等主流应用领域，且具有明显的价格优势，国产替代条件已经成熟。在3DCAD领域，中望软件已经在核心技术几何建模内核上取得突破，产品已经在机械零部件上得到应用，但是不管是从整体技术还是商业化应用上，较国外软件还有很大的差距。
智能制造、正版化和国产化催化，国产CAX软件迎来发展机遇。目前我国数字化设计渗透率偏低，随着我国工业数智化转型的深入推进，研发设计类工业软件发展潜力大。当前我国软件整体正版化率可能不及50%，CAD等研发设计类工业软件正版化率可能更低。受益国家软件正版化政策和市场条件逐步成熟的双重推动，研发设计类工业软件在企业端的采购将大幅扩容。美国科技制裁不断，研发设计软件“卡脖子”问题突出，国产研发设计类工业软件对国外工业软件的逐步替代将成为长期趋势。在智能制造、正版化和国产化的推动下，公司研发设计类工业软件业务迎来发展良机。具体来看：
CAD领域，2DCAD国产替代范围将进一步扩大，从简单机械制造向大规模、高复杂应用领域延伸；3DCAD在不断提高产品技术的同时，乘高端制造东风，突破高精准度、高复杂度的3D设计场景应用，打破国外软件垄断。
CAE领域，市场进入商业化开发热潮，在现有高校、科研院所和商业公司的技术积累上，形成可用和好用的商用化CAE软件，逐渐形成具有代表性的通用型CAE产品。
CAM领域，在数字化制造需求的带动下，现有CAD企业会进一步完善CAM产品，实现市场的前期拓展。
CAD/CAE/CAM集成是大势所趋。目前国外巨头都具有从CAD到CAM的一体化解决方案，随着CAX软件的发展，打通上下游产品的数据传输，实现设计、仿真与数字化制造无缝结合，形成CAD/CAE/CAM一体化综合软件平台将会成为行业的主流解决方案。
（3）国产EDA迎来发展春天，但追赶之路依然艰辛
EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的简称，是芯片设计的基础工具，被称为“芯片之母”。利用EDA工具，电子工程师可以实现芯片的电路设计、性能分析、出版图等过程的计算机自动化处理。目前，EDA已经进入发展的4.0阶段，功能更为强大且效率更高。EDA行业重要性高、基础性强，但市场规模只有百亿美元左右，仅相当于整个芯片行业销售额的2.5%。行业规模小但能量大，EDA支撑的是超过5万亿美元的IT大产业，是整个半导体产业链皇冠上的明珠。
EDA行业技术门槛高且严重寡头化，留给新进入者的空间非常有限，但是我国必须进行全力追赶。在全球EDA市场上，新思科技、楷登电子和西门子占据了超过60%的份额，并通过持续高研发、频繁并购的策略，形成了电子设计领域全流程支撑能力，筑起难以逾越的技术和生态高墙。但EDA作为底层关键技术，买不来，通过市场也换不来，因此我国必须通过自主研发去实现突破，尤其是华为遭到国际EDA厂商断供之后，这种迫切性变得更高。虽然在国际大厂的挤压下，曾经长期沉寂低迷的国产EDA市场依然留存着发展的种子，而且参与者还在快速增加。这些企业在模拟电路、平板显示等领域还有着较强的技术积累，在数字电路设计点工具上也有一定的竞争力。
从EDA的发展趋势来看，总体上平稳并不平凡，AI芯片、云计算和异构等都存在机会。EDA作为成熟行业，ResearchandMarkets预计2019-2024年年间的平均增速为7.8%，增长较为缓慢。但是，行业依然存在行业性的发展机遇，尤其是在“云物移大智”广泛应用的当前和未来，EDA都面临巨大的机会。
4、网络安全：合规和攻防动力明显增强，高景气将延续
网络安全自然也是我国硬科技的重要组成部分，在提升数智化水平的同时，必须扎紧网络安全的篱笆。2021年以来，国内外网络安全环境发生了重要变化，网络攻击更为专业化、团队化和产业化，攻击手段也是花样翻新，政府机构、关键基础设施、工控网络等高价值资产保护压力增大，机构和个人信息被滥用、窃取和泄露问题依然突出，各国在“数字主权”的争夺上展开了激烈的竞争。在国内网络安全产业也面临着巨大的发展机遇，国家合规和标准体系建设已经接近完善，安全审查办法开始付诸于实践，国家已经开始将关键基础设施和重要数据资产都在纳入到法律体系的保护和监管之内。
（1）合规侧：法律法规体系建设接近完成，数据安全成为监管重点
2021年，国内监管侧最大的变化是对数据安全的重视程度大幅提升。一方面是因为国际监管形势的变化。近年来，随着各国对“数字主权”的争夺日趋激烈，网络安全也成为了主权和国家安全的重要组成部分，主要国家的保护意识明显增强，均在纷纷通过立法等形式对管辖内的数据资产进行严格管控，而且部分国家甚至频频采取“长臂管辖”的手段，对域外企业进行监管。国内有必要尽快明确“数字主权”，避免成为全球数字安全的“监管洼地”。另一方面，也是国内大数据产业发展的需要。国家在将数据要素化之后，后续就是重点推动数据合法流转以及使用，但是数据安全保护是前提。否则，可以被轻易窃取、滥用的数据，是没有任何价值的，而且还会给国家、企业和个人带来风险。
2021年7月，滴滴国外上市引起了网络监管风波，滴滴出行、运满满等企业相继被要求进行网络安全审查，重点审查存在的国家安全、IT系统供应链稳定性以及可能存在在的数据安全风险。7月10日，网信办发布了《网络安全审查办法（修订意见稿）》，在审查依据中加入了新出台的《数据安全法》，对可能影响国家安全的数据处理活动进行安全审查，安全审查的范围从关键基础设施运营商，扩大到了数据处理者。同时，针对跨境数据风险，要求超过100万用户的运营商国外上市，需要前置网络安全审核，在审查机制中加入了证监会。
（2）攻击侧：网络攻击高级化、专业化和黑产化，高级攻击增多且防范难度增大
1）供应链攻击增多，系统防御正面显著增大。2020年岁末，全球最严重的一连串攻击事件浮出水面。该系列攻击事件发酵于2020年12月中旬，知名IT公司SolarWinds旗下的Orion网络监控软件更新服务器，被发现遭黑客入侵并植入恶意代码，美国财政部、商务部等多个政府机构用户遭到入侵和监视，此外多家商业公司如微软、英特尔、思科、VMware等也都遭受到了入侵。这次攻击属于APT攻击中的供应链攻击，利用用户IT供应链上某一个环节进行的网络攻击。
由于大型、具有战略价值的IT业主，都有着庞杂的IT供应链体系，而供应链某些脆弱环节，非常容易被当成黑客组织攻击业主IT系统的跳板。此类攻击具有攻击成本低、隐蔽性强、涉及面广、影响范围大等特点。攻陷的主机或者节点一般只是黑客潜伏的据点，用以嗅探有价值的资产，长期潜伏，伺机窃取数据资产。供应链攻击大幅扩大的业主安全防护的正面，从自身的IT系统延展到供应链。
2）勒索病毒全球泛滥，攻击方式和手段都在升级。近年来，勒索病毒逐渐从“广撒网”转向定向攻击，表现出更强的针对性，攻击目标主要是大型高价值机构，如政府、医院、企业用户等。勒索病毒的技术手段不断升级。利用漏洞入侵过程以及随后的内网横向移动过程的自动化、集成化、模块化特点愈发明显，攻击技术呈现快速升级趋势。此外，攻击的专业化、组织化趋势明显。勒索病毒攻击已经从个人行为演变至团队产业，从病毒制作，到入侵攻击，再到解密沟通，都有不同的人在负责运营，即分布式团伙作案，每个人各司其职，按劳分配，多劳多得。
（3）需求侧：“十四五”国内网络安全产业将保持较快增长，其中数据安全和云安全正在成为新的增长点
随着云计算和大数据技术的快速发展和广泛应用，尤其是客户业务体量达到一定规模以后，数据的产生、流通和应用更加普遍化和密集化，数据作为企业的资产属性也越来越强，云安全和数据安全已经表现出其增长的潜力。云安全、数据安全成为2020年增长的主要动力，其中云计算安全增长最快，增速预计超过30%。从国内安全企业发展来看，一些在云计算、数据安全布局较早的企业，市场竞争优势已经凸显出来。相反，包括防火墙、IPS/IDS等传统网络安全产品在内的网络安全设备，2020年出现较为明显的下滑。
1）“十四五”国内网络安全行业将进入快速发展期。“十四五”时期，国内数字经济将保持快速发展势头，围绕着数据资产的攻防需求也将更为旺盛。尤其是在合规趋严的大背景下，重点行业网络安全投资占比将大幅提升至10%左右，同时中小企业和一些关键场景的能力也将增强。
到2023年网络安全产业规模超过2500亿元，年复合增长率超过15%。预测2021年中国网络安全市场投资规模将达到97.8亿美元，并有望在2025年增长至187.9亿美元，五年CAGR约为17.9%，增速持续领跑全球。工信部、IDC对行业的增速预期，较为一致，复合增速均在15%以上。
从技术方向来看，侧重于攻防的态势感知类软件正在受到客户认可，增长较快。预测网络安全分析、情报、响应与编排（AIRO）市场规模将在2025年超过身份与数字信任（IdentityandDigitalTrustSoftware）软件市场规模成为最大的软件二级子市场。除此之外，在企业上云步伐不断加快的背景下，软件安全网关市场（NetworkSecuritySoftware）将以超过25%的复合增长迎来市场的高速发展期。
风险提示
1）技术风险：所谓的硬科技，特点就是技术含量高，研发投入大，技术升级迭代迅速，新的技术路线、工艺和方案层出不穷，如果企业不能够保持持续的研发强度，公司的竞争力能被削弱。
3）疫情蔓延超出预期：近期，疫情由于受到病毒变异的影响，出现反弹。未来如果疫情蔓延超出预期，则对部分公司营销推广、复工复产以及产品交付产生较大影响，收入和利润增长可能不及预期。