
先前半导体的技术竞赛,指的都是前段制程如何缩小尺寸,但现在几乎已达技术极限。据悉,半导体行业 游戏 规则正在改变,原本后段制程认为附加价值低,现在却和前段制程一样跻身热门领域;主要战场已移到后段制程,而不再是一味比线路的微细化了。
半导体若要功能更强、成本更低,就要另辟战场。这时候脱颖而出的就是后段工程的晶片3D封装技术,因可减少多余能源耗损,提高效率。例如讲究轻巧的智慧型手机、AR或VR用头盔等,都适合用到这种技术。此外,去年开始大家都在讲碳中和,也使这项技术高度受重视。日本半导体业者指出,原本节省能源就是非做不可的事,但3D封装技术现在变成最重要课题。
日本有多家企业拥有3D封装技术。材料方面包括昭和电工材料(前日立化成)、JSR、揖斐电(Ibiden)、新光电气工业等;制造设备有牛尾电机、佳能、迪斯科(Disco)、东京精密等,迪斯科和东京精密就独占半导体切割设备市场。这些企业及一些研究所和大学,都在台积电合作开发的名单内。
事实上,2020年秋季全球半导体大缺货时,电脑、 游戏 机等设备的后段工程材料就供不应求。当时揖斐电还为此决定投资1,800亿日圆增产高性能IC封装基板,预定2023年开始量产。业界人士透露,由于日本基板不足,曾导致部分外国半导体厂无法量产。
封装是指将完成前端工艺的晶圆切割成半导体的形状或对其进行布线。在业界,它也被称为“后段制程”。
尤其是英特尔和台积电等全球半导体巨头正在大举投资先进封装设备。根据市场研究公司 Yole Development 的数据,英特尔和台积电分别占据 2022 全球先进封装投资的公司 32% 和 27%。三星电子排名第四,仅次于台湾后端工艺公司 ASE。
英特尔已经在 2018 年推出了名为“Foveros”的 3D 封装品牌,并宣布将把这项技术应用到各种新产品中。它还设计了一种将每个区域组装成产品的方法,将其制作成tiles。2020 年发布的一款名为“Lakefield”的芯片就是采用这种方式制成的,并安装在三星电子的笔记本电脑中。
台积电最近也决定使用这项技术生产其最大客户 AMD 的最新产品。英特尔和台积电非常积极地在日本建立了一个 3D 封装研究中心,并从 6 月 24 日开始运营。
三星也在这个市场发力,在 2020 年推出了 3D 堆叠技术“X-Cube”。三星电子晶圆代工事业部总裁 Choi Si-young 在 Hot Chips 2021 上表示正在开发“3.5D 封装”去年六月。半导体行业的注意力为零,三星的这个工作组是否能够找到一种方法,使得三星与该领域的竞争对手保持领先。
随着前端节点越来越小,设计成本变得越来越重要。高级封装 (AP) 解决方案通过降低成本、提高系统性能、降低延迟、增加带宽和电源效率来帮助解决这些问题。
数据中心网络、高性能计算机和自动驾驶 汽车 正在推动高端性能封装的采用,以及从技术角度来看的演变。今天的趋势是在云、边缘计算和设备级别拥有更大的计算资源。因此,不断增长的需求正在推动高端高性能封装设备的采用。
美、日将联手研发2nm芯片
美、日将联手研发2nm芯片,日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发,力拼在2025年量产,此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。美、日将联手研发2nm芯片。
美、日将联手研发2nm芯片1目前全球能做到2nm工艺的公司没有几家,主要是台积电、Intel及三星,日本公司在设备及材料上竞争力有优势,但先进工艺是其弱点,现在日本要联合美国研发2nm工艺,不依赖台积电,最快2025年量产。
日本与美国合作2nm工艺的消息有段时间了,不过7月29日日本与美国经济领域有高官会面,2nm工艺的合作应该会是其中的重点。
据悉,在2nm工艺研发合作上,日本将在今年内设立次世代半导体制造技术研发中心(暂定名),与美国的国立半导体技术中心NSTC合作,利用后者的设备和人才研发2nm工艺,涉及芯片涉及、制造设备/材料及生产线等3个领域。
这次的研发也不只是学术合作,会招募企业参加,一旦技术可以量产,就会转移给日本国内外的企业,最快会在2025年量产。
对于日美合作2nm并企图绕过台积电一事,此前台积电方面已有回应,台积电称,半导体产业的特性是不管花多少钱、用多少人,都无法模仿的,要经年累月去累积,台积电20年前技术距最先进的技术约2世代,花了20年才超越,这是坚持自主研发的结果。
台积电不会掉以轻心,研发支出会持续增加,台积电3nm制程将会是相当领先,2nm正在发展中,寻找解决方案。
美、日将联手研发2nm芯片2现在全球最先进的芯片约有9成是由台积电生产,各国想分散风险以确保更稳定的供应,像是日本与美国将在半导体产业进行合作,日经新闻29日报道,日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发,力拼在2025年量产,而此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。
报道指出,日美强化供应链合作,日本将在今年新设一个研发据点,其为和美国之间的窗口,并将设置测试产线,值得注意的是,日美也将在本月29日,于华盛顿首度召开外交经济阁僚协议“经济版2+2”,上述2纳米合作将纳入该协议的联合声明。
报道提到,日本将在今年新设次世代半导体制造技术研发中心,并将活用美国国立半导体技术中心的设备和人才,着手进行研发。因美国拥有Nvidia、高通等企业,而在芯片量产不可或缺的.设备、材料上,日本企业包括东京威力科创、Screen Holdgins、信越化学、JSR等拥有很强的竞争力,为日美合作奠下基础。
报道称,全球10纳米以下芯片产能,台湾市占率高达9成,台湾企业也计划在2025年开始生产2纳米芯片,不过日美忧心台海冲突恐升高,两国的目标是即便“台湾有事”,也能确保先进芯片的供应数量。
美、日将联手研发2nm芯片3据媒体报道,日美两国将通过经济协商,就确保新一代半导体安全来源的共同研究达成协议。7月29日,日本外务大臣林吉正(Yoshimasa Hayashi)和贸易大臣萩生田光一(Koichi Hagiuda)将在华盛顿与美国国务卿布林肯(Antony Blinken)和商务部长雷蒙多(Gina Raimondo)举行第一轮经济“二加二”会谈,预计供应链安全将是一个主要议题。
据悉,日本将于今年年底建立一个联合研发中心“新一代半导体制造技术开发中心(暂定名)”,用于研究2纳米半导体芯片。该中心将包括一条原型生产线,并将于2025年开始量产半导体。建立该中心的协议将列入会议结束后发表的声明中。报道还表示,产业技术综合研究所、理化学研究所、东京大学将是新中心的参与者之一,其他企业也可能被邀请参与。
从产业链来看,美国和日本在半导体领域中有很强的互补性。上世纪80-90年代,日本半导体在美国的打压之下,其半导体制造环节基本从全球半导体制造格局中退出,转而布局上游半导体材料和设备。目前日本在半导体材料和半导体设备领域两大环节拥有优势,特别是半导体材料领域的“垄断”地位。
代表性企业为大硅片(日本信越、Sumco)、掩膜版(日本DNP、Toppan)、光刻胶(日本JSR、东京应化、富士电子材料)、溅射材料(日矿金属、日本东曹、住友化学等)。
美国则在半导体设备业在全球同样处于垄断地位,拥有除光刻机以外几乎所有的设备生产能力,如应用材料。在EDA工具、IP及计算光刻软件等领域,美国处于绝对垄断地位,主要为Cadence、Synopsys、Siemens EDA三大巨头垄断。
整体来看,美国和日本在半导体材料、设备、设计领域占据优势,加之两国“紧密”的政治关系,在先进芯片工艺研发上有先天的优势与基础。在很大程度上,对美国提出“四方芯片联盟”,美日两国有最“坚定”的政治可能和经济基础。
至于为什么急于发展2纳米先进工艺,主要有以下两点:一是芯片是所有高科技产业的“底座”,是综合国力竞争的制高点,加之疫情以来的芯片短缺,让美日进一步认识到半导体制造的重要性;二是东亚晶圆代工实力强劲,规模庞大,除了台积电、三星之外,中国大陆芯片代工发展迅速,比如中芯国际、华虹半导体;三是推动高端产业链本土化回迁,掌控科技竞争主动权。
“新能源材料(硅片)全球TOP1,新能源组件全球TOP3,半导体材料(硅片)全球TOP5”。
8月17日,站在TCL新动能战略发布会演讲台上,63岁的李东生为中环股份(002129.SZ)定下全球新目标。一个月前,他掌舵的TCL 科技 (000100.SZ)以109.7亿元竞购中环集团100%股权,并将后者核心上市公司之一中环股份收入囊中。这也意味着,TCL 科技 将成为中环股份的第一大股东,后者从国企变身民企。
当天,李东生亮出TCL 科技 的三大引擎:智能终端、半导体显示及材料、新能源及半导体。而中环股份便是其发展新能源及半导体的重要主体。
一手新能源,一手半导体。李东生又将带领中环股份驶向何方?“TCL 科技 的业务与中环股份的业务高度契合、互补协同性比较大。另外,我们看好企业的管理基础、实力,特别是经营管理团队。入股中环后,我们将加大资源的投入,助力中环发展。”李东生向《中国经营报》等媒体如是表示。
对垒“光伏一哥”
中环股份要实现在新能源材料(硅片)称雄的目标,就不得不直面与“光伏一哥”隆基股份(601012.SH)的竞争。
有意思的是,2020年3月疫情期间,李东生和隆基股份创始人、总裁李振国还同时出现在由清华大学经管学院中国企业发展与并购重组中心举办的洞见讲堂活动上,探讨疫情下全球供应链新变局。彼时TCL 科技 尚未浮出中环集团混改“水面”,面对李东生,李振国还以“东生大哥”相称。如今,话音刚落,两者转身就变成了“对手”。
事实上,中环股份与隆基股份之间的交锋由来已久。
中环股份与隆基股份并称为单晶硅片龙头。不同的是,隆基股份专注于光伏领域,已经建构了从硅片、电池组件到光伏电站的垂直一体化产业链。而中环股份在光伏领域的垂直一体化尚不明显,当下其硅片业务突出,并不断加码组件环节。
在光伏硅片方面,中环股份与隆基股份基本占据了全球硅片产能的半壁江山。2019年底,隆基股份单晶硅片产能达到42GW,出货65.48亿片;中环股份单晶硅片合计产能33GW,销售量51.44亿片。近几年,两家企业竞相扩产:隆基股份规划硅片产能2020年底达75 GW,中环股份到2023年整体规划硅片产能达85GW。
2019年以来,中环股份觊觎全球组件地位的野心渐显,其参与竞拍东方环晟(后更名环晟光伏)并最终持股77%。据《能源》杂志报道,作为中环股份控股子公司环晟光伏目前拥有2GW叠瓦组件,到明年下半年产能将达到15GW,并有可能在2023年扩张至20GW。
不过,光伏咨询机构PVinfoLink于8月17日发布的2020年上半年全球光伏组件出货排名表明,目前中环股份与其他同行企业相比仍存在差距。从排名上看,位居榜首的仍是晶科能源,隆基股份次之,随后是天合光能、晶澳 科技 等企业,其中晶科能源和隆基股份出货量均超7GW。
显然,在光伏领域,目前隆基股份似乎略胜一筹,这在经营业绩上也进一步得到佐证。截至2019年底,隆基股份营收328.97亿元,净利润55.57亿元;同期,中环股份营收168.87亿元,净利润9亿元,其中,新能源板块营收154.39亿元,占营收比重91.43%。而市值方面,中环股份超700亿元,而隆基股份已破2000亿元大关。
不过,在不少人看来,中环股份和隆基股份的不同或差距似乎更多是体制原因。“从我个人38年的国企半导体行业的经历来看,深刻体会到体制机制是发动机。”中环股份总经理沈浩平认为,TCL将赋能未来的中环半导体,助力中环半导体,就是赋体制机制的能。
李东生也表示,“在原有的地方国有体制下,中环股份能够和各种所有制竞争保持一种竞争力,这非常难得。”
尽管与“光伏一哥”存在差距,但在光伏技术等方面,沈浩平却充满自信。2018年沈浩平曾在接受媒体采访时回忆,“在光伏领域,2002年以来没有什么重大技术,主要围绕单晶的。所有的重大创新全是我们(中环)创造的,没有一个不是。”
这种紧张态势在2020年下半年光伏涨价潮中也有表现。7月以来,光伏上游价凶猛,隆基股份被指“吃相难看”。而形成较大反差的是,中环股份却公开报价比隆基股份低0.22元/片。这被业界解读为两家企业“暗战”。
半导体“全球追赶”
相比光伏新能源板块,中环股份的半导体业务刚迎来黄金发展期。目前中环股份半导体业务占比低,其2019年半导体硅片(营收10.97亿元)占比仅6.5%。
半导体硅片属于半导体产业链的上游环节,是最为关键的半导体材料。不过,从全球竞争布局上看,前五家供应商日本信越半导体、日本胜高 科技 、中国台湾环球晶圆、德国Siltronic和韩国SK Siltron,已占据全球半导体硅片市场90%以上份额。中国大陆硅片制造企业中环股份与沪硅产业U(688126CN)较为靠前,但市场占比仅徘徊在2%上下。
摩尔定律驱动下,目前全球主流半导体硅片尺寸已迭代为8英寸和12英寸。而在中国大陆,仅有少数几家企业具备8英寸半导体硅片的生产能力,12英寸半导体硅片主要依靠进口。
2017年以来,全球半导体迎来5G/AI/IoT所驱动的新一轮增长周期和第三次产业转移浪潮,中国半导体硅片市场需求进一步增长。这一年,我国大陆硅片制造商开始打破垄断,并逐渐建立起可商业化的产品。
彼时,中环股份重点推进半导体硅片产品结构的战略升级。2017年12月,中环股份与无锡市政府下属投资平台、硅片制造设备商晶盛机电共同组建中环领先半导体材料有限公司(以下简称“中环领先半导体”),并在无锡建立8英寸、12英寸大硅片项目,共建半导体大硅片产业链。
事实上,受益于芯片国产化浪潮,国内大硅片市场需求规模将进一步增长。2019~2020年,中环股份也进入快速扩张期。
2019年1月,中环股份拟非公开发行股票不超5.57亿股,募资总额不超过50亿元,用于8~12英寸半导体硅片生产线项目、补充流动资金。截至2020年8月12日,中环股份已完成发行认购。
不仅如此,中环股份还有意在大硅片供应链上进行布局。2020年7月,中环股份出资2亿元参股中芯聚源发起的专项股权基金聚源芯星基金,而后者作为战略投资者认购了中芯国际在科创板首次公开发行的战略配售。
资料显示,目前中环股份半导体8英寸硅片已经量产,并通过大量客户验证,12英寸已经积极送样,正稳步导入量产。按照规划,中环股份的目标为8英寸105万片/月、12英寸62万片/月。
沈浩平公开表示,中环股份希望实现8英寸硅片全球前三,12英寸全球前五的目标。
中环股份的产业战略规划是做全球综合门类最全的半导体材料供应商。沈浩平比喻,“我们要既能给麦当劳提供薯片也能为中国菜提供各式各样的配料。”在他看来,这可能是中环股份走向未来更好的一个捷径,或者风险更小的路径。
这一目标在李东生看来也是现实的。他认为,现阶段要“上坡加油,追赶超越,扩展产业规模竞争力。”同时,TCL 科技 将加大资源投入,助力中环股份发展,总投资超过60亿元,包括建立高端半导体产业园。
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