两大本土晶圆厂宣布14nm,国内代工跨进新阶段

两大本土晶圆厂宣布14nm,国内代工跨进新阶段,第1张

日前,国内最大的晶圆代工厂中芯国际官网转载了《浦东时报》的一篇文章,在文章的开头写到:“位于浦东张江哈雷路上的中芯南方集成电路制造有限公司(中芯南方厂)内,一颗颗芯片正“新鲜出炉”,“新”在于芯片生产线是国内首条14纳米生产线。该工厂也是目前中国大陆芯片制造领域的最强者中芯国际最先进的生产基地。”

文章进一步指出:“在去年三季度,该工厂第一代14纳米FinFET工艺已成功量产。按规划达产后,中芯南方厂将建成两条月产能均为35万片的集成电路先进生产线。12纳米技术也已开始客户导入,下一代技术的研发也稳步开展。新生产线将助力未来5G、物联网、车用电子等新兴应用的发展。”

无独有偶,国内另一家在晶圆代工方面有深入研究的华虹集团也在近日举办的供应商大会上披露,公司在14nm上取得了重大进展,而更先进技术节点的先导工艺研发也正在加快部署。

这两家国内领先晶圆厂的宣布,标志着我国晶圆代工产业又迈进了一个新阶段。

筚路蓝缕:二十五年追逐的结果

如果从909工程立项开始算起,目前中国大陆的两大晶圆厂已经对业界领先的厂商有了二十五年的追逐。而翻看1996年的台积电,他们当时1um以下工艺的营收占比已经达到了93%,而到中芯国际成立的2000年,台积电营收已经做到了1662亿新台币,净利润也做到了651亿新台币,同比增长也分别高达1273%和1651%。

台积电在1996年到2000年的营收排行

从以上的数据可以看到,即使国家投入了大量的人力物力,甚至从 台湾 和国外招揽了不少专家,但中国芯片制造产业与当时的世界领先水平有着不小的差距。但后来的华虹集团(先进工艺主要是由旗下的华力微电子推动)和中芯国际却都在这个追逐中快速成长,和领头羊的差距也从曾经的遥遥无期,到现在可以看到领头羊的尾灯。而这都是国内芯片制造人才多年钻研的结果。

以中芯国际为例,从2010年4月成立,当年八月开始动工,到次年九月,中芯国际已经在上海建了三座八英寸晶圆厂,这在当时创造了全球最快的建厂记录。而在2002年九月,中芯国际北京两座12英寸工厂动工;2003年,中芯国际又收购了摩托罗拉在天津设立的八英寸芯片厂。

虽然在建厂方面,中芯国际走得比较快,但在工艺方面,则相对慢半拍,这有一部分原因与当时一些 众所周知 的原因有关。

相关资料显示,在中芯国际的第一个工厂还在建设的时候,该公司创始人张汝京就希望从美国进口018微米工艺的生产设备。即使这不是美国最先进的工艺(当时013微米的工艺已经量产),但张汝京还是大费周章,才能把这些工艺引进来。这种情况一直延续到013微米、90纳米和65纳米的工艺上。因为过去一直遵守承诺,中芯国际到45纳米的时候赢得了合作伙伴和美国 政府 的认可。

但到了28nm之后,中芯国际又在这里被“困”了。

据了解,中芯国际提供了包含传统的多晶硅(PolySiON)和后闸极(Gate last)的高介电常数金属闸极(HKMG)与High-KC制程。按照他们的说法,这是他们在 2013 年第四季度推出的技术。但其实在很长一段时间以内,中芯国际在28nm只是提供多晶硅的制程。虽然公司表示在2017年2季度就开始推出28nm HKMG制程,但从官网在2018年1月的报道我们可以看到,直到当时,中芯国际的28nm HKMG良率只做到40%,这离能被大家接受的大规模量产还有一段距离。

而反观台积电,因为一贯以来有着“在制程上做到绝对领先”的理念,他们在2011年就开始了28nm工艺投产,并在接下来的几年实现了迅速爬坡。财报显示,在中芯国际推出28nm HKMG的那一季度,台积电28nm已经贡献了公司27%的营收。值得注意的是,台积电的10nm在这个季度已经为公司带来了1%的营收,到了次季度,这个比例上升到10%,到2018年Q1更是飙升到19%。

台积电2017年Q2的营收分布

至于14nm,中芯国际联席CEO梁孟松曾在2019年Q2的财报 会议 上表示,“中芯国际第一代FinFET 14nm工艺已经进入客户验证阶段,产品可靠度与良率进一步提升”。

再看华力微电子,从该公司研发副总裁邵华先生在2019年的SEMICON China上的介绍得知,他们自2010年1月建厂以来,到2019年已经投入了80亿美元进行研发,公司也有张江和康桥两个厂。特别是康桥厂二期,更是承担了华力微28nm到14nm等先进工艺的生产任务。按照邵华当时的说法,华力微已经可以提供28nmLP工艺,而到2019年年底则会量产HKC/HKC+,同时也在开发22nm ULP和14nm FinFET等。

而华虹供应商大会上的消息也显示,他们28nm工艺也都全线量产(包括28nm LP、28nm HK和28nm HKC+)、22nm研发快速推进,14nm则如开头所说,获得了重大进展。

打下了基础,能让他们更踏实地继续往前迈进。

内忧外患:进一步提高的必要性

诚然,无论是中芯国际还是华力微电子,他们未来在工艺上每前进一步都是很艰难的。因为随着制程的微缩,带来的技术难度是指数级增长的,同时要投入的成本也是巨大的。但综合考虑内部和外部的情况,发展先进共有又是必然的。

首先看一下外部情况,在过去的2019年,美国 政府 针对包括华为在内的多家中国企业所做的种种行为,已经打破了技术无国界这个说法。包括日经在线在内的多家外媒也都曾传言美国将会推动阻碍国际领先晶圆厂给华为等中国厂商服务。虽然这种说法遭到了当事方的否认,但无可否认,这也许会成为美国政客手中的一枚“棋子”。

还有一点就是,现在多家国际知名媒体也言之凿凿地说,美国 政府 将限制相关厂商给国内晶圆厂供货,这就倒逼国内设备行业的发展。但在国外厂商遥遥领先的前提下,一些新的设备如果想找大陆以外如台积电这样的先进晶圆厂配合,这是一个极高难度的事情。但为了让设备往前走,如果要有先进工艺一起配合推进,也许能获得更好的效果。这个能最终执行好,就必然能达到双赢。

来到内部,一方面,正如最近的新闻所说,以华为为代表的一些国内厂商因为忌惮美国的“禁令”,已经开始陆续向以中芯国际和华虹等国内厂商寻求帮助。以华为为例,除了相对较落后的工艺外,他们对14nm、7nm和5nm等先进工艺有更多的需求。再 加上 大数据、AI和5G等应用的兴起,要求更多更高性能的芯片,国内也有很多厂商正在朝着这个目标前进。对他们来说,如果国内有信得过的制造工艺合作伙伴,他们必然会将其列为合作首选。但这也同样需要时间。

第三,三星和台积电这些领先厂商已经又往前走了一大步,国内厂商要想获得与他们同台竞技的机会,就更需要加快步伐。

最新消息显示,台积电的5nm工艺已经达到了50%的良率,公司也计划在Q2推动这个工艺的量产。三星方面则在GAAFET上取得了突破,并计划在未来十年投入上千亿美元去与台积电争夺晶圆代工龙头的位置。这些领导厂商在先进工艺制程、EUV光刻机、未来先进材料方面也有研究,也是他们的核心竞争力所在,也值得国内厂商所学习的。

但对于这两家本土厂商来说,未来在工艺发展路线上,是每个节点都去研发,或者根据需要跳过某些节点,而跃进到某个新阶段,这也是一个需要思考的问题,让我们期待他们下一个十年。

代工制造,现代工业体系里的重要底层,却离普通消费者甚远。不久前结束的“两会”,制造业、工业互联网成为热议话题,政府政策释放的信号也很明显:2019年, 社会 和行政资源会向实体经济倾斜。

电商工厂,是互联网和制造业融合的一种形式。如今消费者愈加看重产品本身的个性表达与品质,而品牌已不是消费者的首选,更像是产品品质的一种背书。在电商平台的教育下,直连工厂,尽可能消除中间环节,为消费者带来实惠的商业模式正被广泛接受,甚至成为“性价比”的另种表述。

流量见顶,主流标品的竞争也就结束了,目前,阿里、网易、拼多多、京东等电商巨头都已不同程度地接入工厂的生产,以前端消费者数据为驱动,降低生产的不确定性,形成新的商品流通模式。而每个平台的基因和受众都不同,向制造业的延伸也形成不同的形态。

谈电商工厂,绕不开网易严选。2016年,网易严选诞生,号称“国内首家ODM模式电商”,与大牌制造商直连,剔除品牌溢价和中间环节。由于跟无印良品相似的产品风格,网易严选一上线便争议不断。

很大程度上,网易严选的成功要归功价值观营销和代工厂的“主角光环”,它把ODM贴牌和大牌代工厂这些行业信息首次带到普通消费者眼前,借势大牌代工厂概念来降低消费者的信任成本,也突出了自己的核心竞争力。

随之而来的是阿里、京东,分别推出了淘宝心选(2017年5月)和京造(2018年1月),并且像亚马逊一样让自有品牌寄生在平台上。

国内产能供过于求,而代工厂通过模块化设计和生产,完全可以满足不同品牌产品的差异化。总之,在外贸遇阻、产能过剩以及电商平台的倒逼下,电商工厂依托国内“强制造、弱品牌”的供应链,作为尽可能消除中间环节为消费者带来实惠的一种商业模式被广泛接受。

不过同类商品越来越多,网易严选开始难受了。网易严选产品设计简洁,也因此让消费者难有重复购买的欲望,复购率下降再加上新用户增长较慢,不可避免产生大量库存,虽然产品生命周期长,同时会阻碍新品开发。去年,网易严选开始入驻天猫、京东甚至拼多多,且由于大力促销,但网易电商毛利率持续走低。

网易严选做得太重了,甚至比传统企业做得还要重。

在互联网渗透较高的服装行业,买手制+ODM模式组货的方式已经非常普及,尤其是在消费者价格敏感的线上渠道,不管是上市公司还是网红品牌,基本都会通过ODM模式节约开发成本,快速响应市场需求。

从虎嗅·高街高参了解的信息来看,网易严选的部门设置,产品开发流程,再到与供应商的合同、账期的制定,都没有超出市面上同模式品牌的框架。单从商业模式而言,网易严选的突破性有限。为了与大牌代工厂合作并保证质量,网易严选与供应商都是直接是签订三至七年的战略合作协议,然而应对市场需求进行快速而灵活组货,恰恰是买手+DOM模式最核心的价值。

丁磊说网易严选是互联网和制造业的融合,但网易严选更像是互联网人学习传统行业的产物,本质上仍要遵从传统行业的逻辑与规则。

于是网易电商来到第二阶段:网易考拉工厂店。

网易考拉工厂店于2017年9月启动,定位是优质制造的品牌孵化器,以数据指导工厂设计与生产,为制造商提供保姆式服务以及品牌打造,其全球合作工厂已超过200家,主要涵盖服装、家居、个护、食品等9大品类。

网易严选和网易考拉工厂店与网易严选定位非常类似,也是在每个类目选择1-2家优秀工厂合作,不过相比网易严选,网易考拉工厂店解决了三个问题:

1库存问题。货权属于工厂而非平台。

2利益一致性问题。品牌和工厂之间是一定会有试探与博弈的,外行的互联网公司也未必能发现生产存在的问题。而工厂作为商品销售主体后,双方的利益一致,并且工厂即是生产方也是品牌方,缩减了中间流通环节。

3发展空间。网易考拉为工厂提供仓储配送、运营、客服、IP设计及内容等平台资源,避免了网易严选重资产运营及规模不经济的问题。

同样选择的还有淘宝心选。去年12月,淘宝心选总经理张棣表示淘宝心选要孵化制造型零售品牌,也是在试水自营之后,进行经营能力和平台资源的开放变现。

按制造业从单纯的代加工(OEM),到自行设计产品争取订单(ODM),再到尝试自有品牌(OBM)直接经营市场的转型过程,工厂为了提高生产附加值,会做自有品牌的需求。但通过观察,在这种合作模式往往有绕不开的两个“双品牌”问题。

一个“双品牌”是在工厂里。虎嗅·高街高参去网易考拉合作的工厂参观时跟工厂人员交流了解到,这家给奢侈品做羊绒服饰代工的工厂与网易签下了长期合作协议,在网易考拉上推出的自有品牌会专供考拉渠道,但这家工厂的自有品牌不止,在别的渠道还经营着其他品牌。

另一个“双品牌”则体现在零售端。工厂品牌知名度较低,消费者的购买意愿,很大程度是来自平台品牌的背书,工厂品牌商品的设计、价格等都受平台影响,就和渠道定制商品一样,这些工厂品牌对电商平台的依赖性比“淘品牌”更甚。

显然,工厂不会把鸡蛋放到一个篮子里,它们的核心诉求是更低的成本更高的差价以及更大的市场,驱动其合作的根本原因是电商平台带来的订单。

此外,工厂愿意担风险合作,也是在赌未来的可能性。网易考拉工厂店和淘宝心选可能会越做越大,例如网易考拉把商品卖到国外市场,淘宝心选大量开店成为线下的“新连锁”,若是如此那品牌也能随之上一个台阶。不过真到了那一步,工厂多半会考虑去平台标签,走向更大的市场了。

现在市面上能触及制造端的电商平台,主要有三家:必要、拼多多以及阿里,三者都是讲C2M的故事。有意思的是,在以销定产的理论指导下,诞生了必要和拼多多两个定位截然不同的案例。

必要

必要号称“全球首家C2M电商平台”,四年前,必要创始人毕胜开始跟工厂合作C2M模式。必要的做法是通过甄选一线大牌制造商建立合作,然后把必要的后台与工厂的生产系统打通,相当于用户直接下单给工厂,然后工厂按需生产,实现零库存。

为了兼顾性价比和库存,必要商城在接到消费者订单后,往往需要3-7天的生产时间。而且必要的门槛非常高,毕胜曾公开表示制造商如果想做C2M,至少耗费数年投资数千万来改造生产线。这就注定了必要只能是一个小而美的平台,求稳而不是求规模。

拼多多

跟毕胜一样,黄峥也认为库存的产生是因为需求的不确定性,认为缩减流通环节、用确定性的需求降低生产库存就能减少商品价格。不过与必要单件都要按需生产不同的是,拼多多要做批量定制化生产——拼工厂。

通过拼团预售延时发货,拼多多以类似“集单”的方式锁定一个相对确定性的商品需求,工厂再进行规模化生产降低成本,以最短的路径和时间送到消费者手中,形成新的商品流通模式,并趋向于零库存。

去年12月,拼多多发布“新品牌计划”,拼多多表示会给代工厂在一定范围内倾斜流量、推荐位资源,以增加商品曝光度,支持其品牌化建设。拼多多方面还表示,对于加入“新品牌计划”的工厂还将引入可视化平台,即通过直播打通生产端与需求端之间的信息流,令产品设计、生产、制造全流程可视化。

天天特卖

阿里的C2M项目与拼多多类似,看起来像针对拼多多的防御手段。去年11月,淘宝旗下的天天特价宣布升级为天天特卖,并对中小工厂进行IoT数字化改造,称将工厂产能数据与网店打通,前端卖多少,后端产多少,可以基本做到零库存,仓储成本降到几乎为零。

不过,但凡拼团等营销手段,基本都是用低价商品来突破低线市场,低价、拼团可以把一件商品快速打造成爆款,迅速消化工厂的产能/库存。从积极的方面看,拼多多给无处安放的低端供应链一条产能释放通道,消极来看,低价是一条死胡同,这些低价工厂成为了平台的燃料。

三家电商平台的C2M模式都强调工厂产能在线可视,并与平台销售数据实时打通,不过虽然理论方向有了,但如何改造工厂就是另一回事了。

先说必要,必要最早做工厂改造,但据一家必要合作工厂表示,必要给他们灌输了C2M理念,给工厂指出了一条前进方向,但必要本身却没有能力进行工厂改造,需要工厂按自己的需求向第三方软/硬件提供商采购。这家工厂接入必要平台的一条流水线,是委托富士康子公司改造,并称目前国内只有富士康有真正的生产线改造能力。

拼多多目前的“改造”方式,是在工厂的拼多多生产线上放手机进行直播,消费者可以通过直播来看工厂的生产情况。手机直播并没有什么技术含量,不过用如此低成本的方式建立工厂与消费者之间的信任,也算是成功的工厂改造。毕竟工厂需要的是订单,改造应该为盈利目的去服务。

相比拼多多,阿里的改造方案更成熟一些:通过视觉识别来实现工厂生产透明化和产能数字化。阿里给工厂提供摄像头、交换机、边缘服务器和网关等配套硬件,搭载多种算法的摄像头会持续扫描生产线,视频数据在本地和云上协同计算,然后把结构化的核心数据上传到云端,进一步跟消费平台进行实时打通。

这里要插一句,因为平台卖家对OEM、ODM代工的需求,阿里较早地接触了代工厂。“淘工厂”诞生于2013年,是阿里1688事业部在卖家与工厂之间搭建的撮合型B2B平台。目前“淘工厂”上的工厂数量在3万家左右,阿里希望借助平台上商家生态的天然优势,打造全中国最大的服装类供应链服务平台。而阿里的新制造 探索 ,也正是从“淘工厂”上的优质合作工厂开始。

改造项目由阿里云、天天特卖合作,阿里云IoT方案的负责人郑旭此前曾在“全球最大代工企业”工作十余年。郑旭对虎嗅·高街高参表示,其团队依主要聚焦纺织服装、机械加工等制造行业的改造。目标是提供低成本,快部署和易运维的轻量工厂数字化解决方案,从0到1建立平台,跟合作伙伴一起服务中国80%的中小企业,实现更多的工厂的接入。

郑旭表示“国内有大量中小工厂,只有数量上来了,平台的价值才能体现,当然,相对而言中小工厂更有意愿接入平台,并接受非定制化的应用。” 传统做法来做流程追溯,一般都是用条码或RFID,摄像头改造是一个轻量级非侵入的解决方案,可以让工厂达到一定程度的产能数字化,进行实时信息可视及互动。

“改造一家100人左右的工厂的硬件成本在5万左右。”郑旭认为这个价格能被大部分工厂都能接受,并且还可以搭载多种算法进行拓展。在接受改造之后,工厂排产效率提升6%,由于链路透明并且按需生产发货及时,整个供应链上的库存可以降低10%。

目前郑旭团队已完成100家“淘工厂”的部署,他认为改造的最大价值,是工厂生产的透明化带来管理效率、协作价值的提升。

毫无疑问,相比制造业,互联网公司更懂如何与消费者交易/交互,电商工厂是从消费端拉动制造端的尝试。换而言之,电商工厂应该是电商服务工厂,互联网服务制造业,但在每个案例中,我们都看到了互联网与制造业之间还存在天然“断层”。

1供应链断层

电商平台与代工厂的合作并没有想象中的紧密。工厂的核心诉求是订单和生产利润(更低的生产成本,更高的出货价格),但在生存压力下,优先考虑的是订单的稳定性。因此代工厂不可能放弃品牌方的大订单,这是制造业的主要订单来源。目前电商平台与代工厂的合作,仍是在试验层面。

以必要为例,在三个改造工厂案例中,必要是深耕细作型,对工厂资质的要求最高,但代工厂也只是将一条生产线进行改造来跟必要合作,并且必要也不能真正去干预工厂的生产。归根到底,双方的合作还是要落到订单上,电商平台带来的订单越多,对工厂的话语权越强。但整体上,代工厂接大单,服务主流品牌市场的现状很难改变。

2人才断层

即懂互联网又懂传统制造业的人才太少。就比如说阿里,虽从自身组织管理中沉淀出中台系统,但能去给企业做业务拆解搭建中台的也不过十余人。而互联网离制造业的距离更远,以至于两个行业“语言”都不同,大家都说 “产品”,但指的却不是同一个概念。

行业交流将从人才交换开始,就如代工厂吸纳原本在品牌方的设计师群体后,从OEM转型ODM,与品牌方合作形式才发生了改变。而新生产要素的加入必然会产生新的生产关系,这将涉及到员工的薪酬分配,以及组织管理的变革。就目前来看,新生产线的设立,工厂和互联网的磨合,已经对员工的能力和生产积极性带来影响。适应新的生产关系需要新的组织架构,这对家族式民营企业会是巨大的挑战。

3行业属性断层

去年9月,马云在云栖大会上阐述了“新制造”概念,一石激起千层浪。不过,国务院发展研究中心的一篇评论认为,马云所提出的“新制造”并没有多少新的内容。

就“制造业和服务业的融合”来看:制造业服务化进程已经进行多时了,信息化还在加速这个过程;一些大型制造业企业,很久以前就开始了其制造业服务化过程。就“按需定制、个性化、智能化”来看,近年来“规模化定制”和“无人工厂”在一些先进制造业企业已经日益普遍了,我国的海尔公司多年前就首创“互联工厂”, 探索 规模化定制。就“用好互联网、IoT、云计算、大数据”来看,在国内外工业界,智能制造、工业物联网、工业互联网、工业大数据等相关概念已经热炒多年,在北京每个月甚至都能碰到多场与工业互联网相关的论坛或研讨会,这些概念都被炒得有点儿泛滥了。

我国新一代信息技术和信息化人才和资源主要集中在BAT等互联网企业中,在推进工业互联网的思路上,互联网行业与制造业是截然不同的。

富士康、红领、海尔这些在智能制造上颇有建树的企业,都是在自身有足够的工业基础和制造经验后,才能在某一领域进行突破,将能力向外开放延伸。而BAT,则想先寻找行业70%的共性问题,想拿出行业通用的解决方案来大规模推广。

海尔COSMOPlat业务全景图

在国际上,谁主导制造业变革也是有差异的。美国从信息端通过大数据分析等工具“自上而下”的重塑制造业,德国则是从制造业出发,利用信息技术等手段改造制造业的“自下而上”的思路。

电商工厂,是互联网服务制造业的“自上而下”的试水,在当下,互联网公司没有必要去纠结行业能力,我国的制造业的特征是“大而不强”,大量中小企业,需要的是用得起、能真正带来效益的的技术。

不过,行业共性之外的30%,才是决定企业能否脱颖而出的部分。因此,互联网公司未来必然会在行业知识上遇到阻碍,如果连理解问题都做不到,更何谈解决问题,以及让AI解决问题。到那时候,互联网公司就需要真正去做一做制造业了。

注:文/范向东,公众号:高街内参,本文为作者独立观点,不代表亿邦动力网立场。

2006至2020年,物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化,智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升,行业规模保持高速增长,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。

截至到2019年,我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

近年来,我国政府出台各类政策大力发展物联网行业,不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见,从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范,并取得了初步进展。

目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长,网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下,中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设,消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用,5G、车联网等领域发展取得突破。

政策推动我国物联网高速发展

自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来,国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。

以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径,是实现新旧动能转换的关键力量。

我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间

自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,增速一直维持在15%以上,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。

虽然我国物联网发展显著,但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家,其中中小企业占比超过85%,创新活力突出,对产业发展推动作用巨大。

物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。

物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下,2020年GSMA移动经济发展报告预测,2019-2025年复合增长率为9%左右,2020年中国物联网行业规模目标16亿元,按照目前物联网行业的发展态势,十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年,中国物联网行业规模将超过27万亿元。

未来物联网行业将向着多元方向发展

标准化是物联网发展面临的最大挑战之一,它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣,还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场,类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。

合规化同样是当下物联网面临的问题之一,特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词,各种用户数据泄露或被滥用的事件频发,特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。

因此在未来,我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定,,用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。

安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击,在未来,以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注,特别是某些特定的基础行业,如医疗健康、安全安防、金融等领域。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看,物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破,NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长,服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网,为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动,物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》

2017年中国半导体封装测试技术与市场年会已经过去一个月了,但半导体这个需要厚积薄发的行业不需要蹭热点,一个月之后,年会上专家们的精彩发言依然余音绕梁。除了“封装测试”这个关键词,嘉宾们提的最多的一个关键词是“物联网”。因此,将年会上的嘉宾观点稍作整理,让我们再一起思考一下物联网时代的先进封装。
智能手机增速放缓

半导体下游市场的驱动力经历了几个阶段,首先是出货量为亿台量级的个人电脑,后来变成十亿台量级的手机终端和通讯产品,而从2010年开始,以智能手机为代表的智能移动终端掀起了移动互联网的高潮,成为最新的杀手级应用。回顾之前的二三十年,下游电子行业杀手级应用极大的拉动了半导体产业发展,不断激励半导体厂商扩充产能,提升性能,而随着半导体产量提升,半导体价格也很快下降,更便宜更高性能的半导体器件又反过来推动了电子产业加速发展,半导体行业和电子行业相互激励,形成了良好的正反馈。但在目前, 智能手机的渗透率已经很高,市场增长率开始减缓,下一个杀手级应用将会是什么?

物联网可能成为下一个杀手级应用

根据IHS的预测,物联网节点连接数在2025年将会达到700亿。

从数量上来看,物联网将十亿量级的手机终端产品远远抛在后面,很可能会成为下一波的杀手级应用。但物联网的问题是产品多样化,应用非常分散。我们面对的市场正从单一同质化大规模市场向小规模异质化市场发生变化。对于半导体这种依靠量的行业来说,芯片设计和流片前期投入巨大,没有量就不能产生规模效应,摊销到每块芯片的成本非常高。

除了应对小规模异质化的挑战, 物联网需要具备的关键要素还包括 :多样的传感器(各类传感器和Sensor Hub),分布式计算能力(云端计算和边缘计算),灵活的连接能力(5G,WIFI,NB-IOT,Lora, Bluetooth, NFC,M2M…),存储能力(存储器和数据中心)和网络安全。这些关键要素会刺激CPU/AP/GPU,SSD/Memory,生物识别芯片,无线通讯器件,传感器,存储器件和功率器件的发展。

物联网多样化的下游产品对封装提出更多要求

物联网产品的多样性意味着芯片制造将从单纯追求制程工艺的先进性,向既追求制程先进性,也最求产品线的宽度发展。物联网时代的芯片可能的趋势是:小封装,高性能,低功耗,低成本,异质整合(Stacking,Double Side, EMI Shielding, Antenna…)。

汽车电子的封装需求: 汽车电子目前的热点在于ADAS系统和无人驾驶AI深度学习。全球汽车2016年产销量约为8000万台,其中中国市场产销量2800万台,为汽车电子提供了足够大的舞台。ADAS汽车系统发展前景广阔,出于安全考虑,美国NHTSA要求从2018年5月起生产的汽车需要强制安装倒车影像显示系统。此外,车道偏离警示系统(LDW),前方碰撞预警系统(FCW),自动紧急刹车系统(AEBS),车距控制系统(ACC),夜视系统(NV)市场也在快速成长。中国一二线城市交规越来越严格也使得人们对ADAS等汽车电子系统的需求提升。ADAS,无人驾驶,人工智能,深度学习对数据处理实时性要求高,所以要求芯片能实现超高的计算性能,另外对芯片和模块小型化设计和散热也有要求,未来的汽车电子芯片可能需要用25D技术进行异构性的集成,比如将CPU,GPU,FPGA,DRAM集成封装在一起。

个人移动终端的封装需求: 个人消费电子市场也将继续稳定增长,个人消费电子设备主要的诉求是小型化,省电,高集成度,低成本和模块化。比如个人移动终端要求能实现多种功能的模块化,将应用处理器模块,基带模块,射频模块,指纹识别模块,通讯模块,电源管理模块等集成在一起。这些产品对芯片封装形式的要求同样是小型化,省电,高集成度,模块化,芯片封装形式主要是“Stack Die on Passive”,“Antenna in SiP”,“Double Side SiP等。比如苹果的3D SiP集成封装技术,从过去的ePOP & BD PoP,发展到目前的是HBW-PoP和FO-PoP,下一代的移动终端封装形式可能是FO-PoP加上FO-MCM,这种封装形式能够提供更加超薄的设计。

5G 网络芯片的封装需求: 5G网络和基于物联网的NB-IOT网络建设意味着网络芯片市场将会有不错的表现。与网络密切祥光的大数据,云计算和数据中心,对存储器芯片和FPGA GPU/CPU的需求量非常大。通信网络芯片的特点是大规模,高性能和低功耗,此外,知识产权(IP)核复杂、良率等都是厂商面临的重要问题。这些需求和问题也促使网络芯片封装从Bumping & FC发展到25D,FO-MCM和3D。而TSV技术的成功商用,使芯片的堆叠封装技术取得了实质性进展,海力士和三星已成功研发出3D堆叠封装的高带宽内存(HBM),Micron和Intel等也正在联合推动堆叠封装混合存储立方体(HMC)的研发。在芯片设计领域,BROADCOM、GLOBAL FOUNDRIES等公司也成功引入了TSV技术,目前已能为通信网络芯片提供25D堆叠后端设计服务。

上游晶圆代工厂供应端对封装的影响

一方面,下游市场需求非常旺盛,另外一方面,大基金带领下的资本对晶圆代工制造业持续大力投资,使得上游的制造一直在扩充产能据SEMI估计,全球将于2017年到2020年间投产62座半导体晶圆厂,其中26座在中国大陆,占全球总数的42%。目前晶圆厂依然以40

nm以上的成熟制程为主,占整体晶圆代工产值的60%。未来,汽车电子,消费电子和网络通信行业对芯片集成度、功能和性能的要求越来越高,主流的晶圆厂中芯和联电都在发展28nm制程,其中台积电28nm制程量产已经进入第五年,甚至已经跨入10Xnm制程。

随着晶圆技术节点不断逼近原子级别,摩尔定律可能将会失效。如何延续摩尔定律?可能不能仅仅从晶圆制造来考虑,还应该从芯片制造全流程的整个产业链出发考虑问题,需要 对芯片设计,晶片制造到封装测试都进行系统级的优化。 因此, 晶圆制造,芯片封测和系统集成三者之间的界限将会越来越模糊。 首先是芯片封测和系统集成之间出现越来越多的子系统,各种各样的系统级封装SiP需要将不同工艺和功能的芯片,利用3D等方式全部封装在一起,既缩小体积,又提高系统整合能力。Panel板级封装也将大规模降低封装成本,提高劳动生产效率。其次,芯片制造和芯片封测之间出现了扇入和扇出型晶圆级封装,FO-WLP封装具有超薄,高I/O脚数的特性,是继打线,倒装之后的第三代封装技术之一,最终芯片产品具有体积小,成本低,散热佳,电性能优良,可靠性高等优势。

先进封装的发展现状

先进封装形式在国内应用的越来越多,传统的TO和DIP封装类型市场份额已经低于20%,

最近几年,业界的先进封装技术包括以晶圆级封装(WLCSP)和载板级封装(PLP)为代表的21D,3D封装,Fan Out WLP,WLCSP,SIP以及TSV,

2013年以前,25D TSV封装技术主要应用于逻辑模块间集成,FPGA芯片等产品的封装,集成度较低。2014年,业界的3D TSV封装技术己有部分应用于内存芯片和高性能芯片封装中,比如大容量内存芯片堆叠。2015年,25D TSV技术开始应用于一些高端GPU/CPU,网络芯片,以及处理器(AP)+内存的集成芯片中。3D封装在集成度、性能、功耗,更小尺寸,设计自由度,开发时间等方面更具优势,同时设计自由度更高,开发时间更短,是各封装技术中最具发展前景的一种。在高端手机芯片,大规I/O芯片和高性能芯片中应用广泛,比如一个MCU加上一个SiP,将原来的尺寸缩小了80%。

目前国内领先封装测试企业的先进封装能力已经初步形成

长电科技王新潮董事长在2017半导体封装测试年会上,对于中国封测厂商目前的先进封装技术水平还提到三点:

SiP 系统级封装: 目前集成度和精度等级最高的SiP模组在长电科技已经实现大规模量产;华天科技的TSV+SiP指纹识别封装产品已经成功应用于华为系列手机。

WLP 晶圆级封装 :长电科技的Fan Out扇出型晶圆级封装累计发货超过15亿颗,其全资子公司长电先进已经成为全球最大的集成电路Fan-In WLCSP封装基地之一;晶方科技已经成为全球最大的影像传感器WLP晶圆级封装基地之一。

FC 倒装封装: 通过跨国并购,国内领先企业获得了国际先进的FC倒装封装技术,比如长电科技的用于智能手机处理器的FC-POP封装技术;通富微电的高脚数FC-BGA封装技术;国内三大封测厂也都基本掌握了16/14nm的FC倒装封装技术。


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