“缺芯”之痛与世界半导体江湖

“缺芯”之痛与世界半导体江湖,第1张

2019年5月,美国商务部将华为列入实体清单,禁止美国企业向华为出口技术和零部件;2020年5月,美国进一步升级对华为贸易禁令,要求凡使用了美国技术或设计的半导体芯片出口华为时,必须得到美国政府的许可证,进一步切断华为通过第三方获取芯片或代工生产的渠道。

此前,高通、英特尔和博通等美国公司都向华为提供芯片,用于华为智能手机和其他电信设备,华为手机使用谷歌的安卓 *** 作系统。华为自研的麒麟高端手机芯片,也依赖台积电代工。随着美国芯片禁令实施,华为手机业务遭遇重创,消费者业务收入大幅下滑,海外市场拓展也受到影响。

美国凭借芯片技术优势对中国企业“卡脖子”,使半导体产业陡然成为中美 科技 竞争的风暴眼。“缺芯”之痛,突显了中国半导体产业的技术短板。它如一记振聋发聩的警钟,惊醒国人看清国际 科技 竞争的残酷现实。

半导体产业是 科技 创新的龙头和先导,在信息 科技 和高端制造中占据核心地位。攻克半导体核心技术难题,解决高端芯片受制于人的现状,成为中国高 科技 发展和产业升级的当务之急。

全球半导体版图

半导体产业很典型地体现了供应链的全球化,各国在半导体产业链上分工协作,相互依赖。美国、韩国、日本、中国、欧洲等国家或地区发挥各自优势,共同组成了紧密协作的全球半导体产业链。

根据美国半导体行业协会发布的最新数据,美国的半导体企业销售额占据全球的47%,排名第二的是韩国,占比为19%,日本和欧盟半导体企业销售额占比均为10%,并列第三。中国台湾和中国大陆半导体企业销售额占比分别为6%和5%。

具体来看,美国牢牢控制半导体产业链的头部,包括最前端EDA/IP、芯片设计和关键设备等。具体而言,在全球产业链总增加值中,美国在EDA/IP上,占据74%份额;在逻辑芯片设计上,占据67%;在存储芯片设计上,占据29%;在半导体制造设备上,占据41%。

日本在芯片设计、半导体制造设备、半导体材料等重要环节掌握核心技术;韩国在存储芯片设计、半导体材料上发挥关键作用;欧洲在芯片设计、半导体制造设备和半导体材料上贡献突出;中国则在晶圆制造上发挥重要作用。

中国大陆在全球晶圆制造(后道封装、测试)增加值占比高达38%;中国台湾在全球半导体材料、晶圆制造(前道制造、后道封装、测试)增加值占比分别达到22%和47%。

以上国家和地区构成了全球半导体产业供应链的主体。

芯片是人类智慧的结晶,芯片制造是全球顶尖的高端制造产业之一,是典型的资本密集和技术密集行业。制造的过程之复杂、技术之尖端、对制造设备的苛刻要求,决定了芯片产业链的复杂性。半导体制造中的大部分设备,包含了数百家不同供应商提供的模块、激光、机电组件、控制芯片、光学、电源等,均需依托高度专业化的复杂供应链。每一个单一制造链条都可能汇集了成千上万的产品,凝聚着数十万人多年研发的积累。

芯片技术也涉及广泛的学科,需要长时期的基础研究和应用技术创新的成果累积。举例来说,一项半导体新技术方法从发布论文,到规模化量产,至少需要10-15年的时间。作为全球最先进的半导体光刻技术基础的极紫外线EUV应用,从早期的概念演示到如今的商业化花费了将近40年的时间,而EUV生产所需要的光刻机设备的10万个零部件来自全球5000多家供应商。

芯片制造的复杂性,创造了一个由无数细分专业方向组成的全球化产业链。在半导体市场中,专业的世界级公司通过几十年有针对性的研发,在自己擅长的领域建立了牢固的市场地位。比如,荷兰ASML垄断着世界光刻机的生产;美国高通、英特尔、韩国三星、中国台湾的台积电等也都形成了各自的技术优势。目前全世界最先进制程的高端芯片几乎都由台积电和三星生产。

中美芯片供应链各有软肋

“缺芯”,不仅困扰着中国企业。

自去年下半年以来,受新冠疫情及美国贸易禁令干扰,芯片产能及供应不足,全球信息产业和智能制造都遭遇了严重的“芯片荒”。

随着新一轮新冠疫情在东南亚蔓延, 汽车 行业芯片短缺进一步加剧,全球三家最大的 汽车 制造商装配线均出现中断。丰田称 9 月全球减产 40%。美国车企也不能幸免,福特 汽车 旗下一家工厂暂停组装 F-150 皮卡,通用 汽车 北美地区生产线停工时间也被迫延长。

蔓延全球的芯片荒,迫使各国对全球半导体供应链的安全性、可靠性进行重新审视和评估。中美两个大国在半导体供应链上各有优势,也各有软肋。

中国芯片产业起步较晚,但近年来加速追赶。根据中国半导体行业协会统计,2020年中国集成电路产业销售额为8848亿元,同比增长17%,5年增长了超过一倍。其中,设计业销售额为3778.4亿元,同比增长23.3%;制造业销售额为2560.1亿元,同比增长19.1%;封装测试业销售额2509.5亿元,同比增长6.8%。中国2020年出口集成电路2598亿块,出口金额1166亿美元,同比增长14.8%。

中国芯片核心技术与美国有较大差距,主要突破在芯片设计领域,芯片设计水平位列全球第二。在制造的封测环节也不是我们的短板。中国芯片制造的短板主要在三方面:核心原材料不能自己自足、芯片制造工艺与国际领先水平有较大差距、关键制造设备依赖进口。

由于不能独立完成先进制程芯片的生产制造,大量高端芯片依赖进口。2020年中国进口芯片5435亿块,进口金额3500.4亿美元。

美国是世界芯片头号强国,拥有世界领先的半导体公司,但其核心能力是主导芯片产业链的前端,包括设计、制造设备的关键技术等,但上游资源和制造能力也依赖国外。美国在全球半导体制造市场的市占率急速下降,从 1990 年 37% 滑落至目前 12%左右。

波士顿咨询公司和美国半导体行业协会在今年4月联合发布的《在不确定的时代加强全球半导体产业链》的报告显示,若按设备制造/组装所在地统计,2019年中国大陆半导体企业销售额占比高达35%;美国则排名第二,销售额占比为19%。

世界芯片的主要制造产能集中在亚洲, 2020 年中国台湾半导体产能全球占比为 22%,其次是韩国 21%,日本和中国大陆皆为 15%。这意味着美国在芯片的制造和生产环节,也存在很大的脆弱性。这也是伴随东南亚疫情爆发导致芯片产业链产能受限,美国同样遭遇“芯片荒”的原因。

对半导体产业链脆弱性的担忧,推动美国加大对半导体产业的投资和政策扶持。今年5月美国参议院通过一项两党一致同意的芯片投资法案,批准了520亿美元的紧急拨款,用以支持美国半导体芯片的生产和研发,以提升美国国内半导体产业链的韧性和竞争力。今年2月24日,美国总统拜登签署一项行政命令,推动美国加强与日本、韩国及中国台湾等盟国/地区合作,加速建立不依赖中国大陆的半导体供应链。

除了产能问题,美国在全球半导体竞争中的另一个软肋就是对中国市场的依赖。中国是全球最大的半导体需求市场,每年中国半导体的进口额都超过3000亿美元,大多数美国半导体龙头企业至少有25%的销售额来自中国市场。可以说,中国是美国及全球主要半导体供应商的最大金主。如果失去中国这个最富活力、最具成长性的市场,那么依赖高资本投入的美国各主要芯片供应商的研发成本将难以支撑,影响其研发投入及未来竞争力。

这从另一方面说,恰是中国的优势,中国庞大的市场需求和发展空间,足以支撑芯片产业链的高强度资本投入与技术研发,并推动技术和产品迭代。

“中国芯”提速

随着中国推进《中国制造2025》,芯片制造一直是中国 科技 发展的优先事项。如今,美国在芯片供应和制造上进行霸凌式断供,使中国构建自主可控、安全高效的半导体产业链的目标更加紧迫。

客观上,半导体产业链需要各国协作,这从成本和技术进步角度,对各国都是互利共赢。但美国的断供行为改变了传统的商业与贸易逻辑。在大国竞争的背景下,对具有战略意义的半导体和芯片产业链,安全、可靠成为主导的逻辑。

中国要成为制造强国,实现在全球产业链、价值链的跃升,摆脱关键技术受制于人的困境,芯片制造这道坎儿就必须跨过。

随着越来越多的中国高 科技 企业被列入美国实体清单,迫使半导体产业链中的许多中国企业不得不“抱团取暖”,携手合作,努力寻求供应链的“本土化”。“中国芯”突围,成为中国 科技 界、产业界不得不面对的一场“新的长征”。中国半导体产业进入攻坚期,也由此迎来发展的重大战略机遇期。

在国家“十四五”规划和2035远景目标纲要中,把 科技 自立自强作为创新驱动的战略优先目标,致力打造“自主可控、安全高效”的产业链、供应链;国家将集中资金和优势 科技 力量,打好关键核心技术攻坚战,在卡脖子领域实现更多“由零到一”的突破。国家明确提出到2025年实现芯片自给率70%的目标。

2020年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,瞄准国产芯片受制于人的短板,在投融资、人才和市场落地等方面进一步加大政策支持,助力打通和拓展企业融资渠道,加快促进集成电路全产业链联动,做大做强人才培养体系等。

全国多地制定半导体产业发展规划和扶持政策,积极打造半导体产业链。长三角地区是我国半导体产业重点聚集区,深圳市则是珠三角地区集成电路产业的龙头,京津冀及中西部地区的半导体产业也正在加快布局。

作为中国创新基地,上海市政府6月21日发布《战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》,其中集成电路产业列为第一位的发展项目,提出产业规模年均增速达到20%左右,力争在制造领域有两家企业营收进入世界前列,并在芯片设计、制造设备和材料领域培育一批上市企业。

上海市的规划中,对芯片制造也制定出具体目标和实施路径:加快研制具有国际一流水平的刻蚀机、清洗机、离子注入机、量测设备等高端产品;开展核心装备关键零部件研发;提升12英寸硅片、先进光刻胶研发和产业化能力。到2025年,基本建成具有全球影响力的集成电路产业创新高地,先进制造工艺进一步提升,芯片设计能力国际领先,核心装备和关键材料国产化水平进一步提高,基本形成自主可控的产业体系。

上海联合中科院和产业龙头企业,投资5000亿元,打造世界级芯片产业基地:东方芯港。目前东方芯港项目已引进40余家行业标杆企业,初步形成了覆盖芯片设计、特色工艺制造、新型存储、第三代半导体、封装测试以及装备、材料等环节的集成电路全产业链生态体系。

在国家政策指引和强劲市场的驱动下,国家、企业、科研机构、大学、 社会 资金等集体发力,中国芯片行业正展现出空前的发展动能和势头。

在外部倒逼和内部技术提升的共同作用下,中国芯片产业第一次迎来资金、技术、人才、设备、材料、工艺、设计、软件等各发展要素和环节的整体爆发。国产芯片也在加速试错、改造、提升,正在经历从“不可用”到“基本可用”、再到“好用”的转变。

中国终将重构全球半导体格局

中国芯片制造重大技术突破接踵而至:

中微半导体公司成功研制了5纳米等离子蚀刻机。经过三年的发展,中微公司5纳米蚀刻机的制造技术更加成熟。该设备已交付台积电投入使用。

上海微电子已经成功研发出我国首款28纳米光刻机设备,预计将在2021年交付使用,实现了光刻机技术从无到有的突破。

中芯国际成功推出N+1芯片工艺技术,依托该工艺,中芯国际芯片制程不断向新的高度突破,同时成熟的28纳米制程扩大产能。

7月29日,南大光电承担的国家 科技 重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”之光刻胶项目通过了专家组验收。

8月2日青岛芯恩公司宣布8寸晶圆投片成功,良率达90%以上,12寸晶圆厂也将于8月15日开始投片。

2017年,合肥晶合集成电路12寸晶圆制造基地建成投产,至2021年合肥集成电路企业数量已发展到近280家。

中国半导体行业集中蓄势发力,在关键技术和设备等瓶颈领域,从无到有,由易入难,积小成而大成,关键技术和工艺水平正在取得整体跃迁。

小成靠朋友,大成靠对手。某种意义上,我们应该感谢美国的遏制与封锁,逼迫我们在芯片和半导体行业加速摆脱对外部的依赖。

回望新中国 科技 发展史,凡是西方封锁和控制的领域,也是中国技术发展最快的领域:远的如两d一星、核潜艇,近的如北斗导航系统以及登月、空间站、火星探测等航天工程。在外部压力的逼迫下,中国 科技 与研发潜能将前所未有地爆发。

实际上,中国的整体 科技 实力与美国的差距正在迅速缩小。在一些尖端领域,比如高温超导、纳米材料、超级计算机、航天技术、量子通讯、5G技术、人工智能、古生物考古、生命科学等领域已经居于世界前沿水平。

英国世界大学新闻网站8月29日刊发分析文章,梳理了中国 科技 水平的颠覆性变化:

在创新领域,中国在全球研发支出排名第二,全球创新指数在中等收入国家中排名第一,正在从创新落伍者转变为创新领导者。

人才方面,拥有庞大的高端理工人才库,中国已是知识资本的重要创造者,美中 科技 关系从高度不对称转变为在能力和实力上更加对等。

技术转让方面,中国从单纯的学习者和技术接收者,转变为技术转让的来源和跨境技术标准的塑造者。

人才回流,中国正在扭转人才流失问题,积极从世界各地招募科学和工程人才。

这些变化表明,中国 科技 整体实力已经从追赶转变为能够与国际前沿竞争,由全球 科技 中的边缘角色转变为具有重要影响力的国家之一。

中国的基础研究水平也在突飞猛进。据《日经新闻》8月10日报道,在统计2017年至2019年间全球被引用次数排名前10%的论文时,中国首次超过美国,位居榜首位置。报道还着重指出中国在人工智能领域相关论文总数占据20.7%,美国为19.8%,显示中国在人工智能领域的研究成果正在超越美国。

另有日本学者在研究2021QS世界大学排名后,发现世界排名前20的理工类大学中,中国有7所上榜,清华大学居于第一位,而美国有5所。如果进一步细分到“机械工程”、“电气与电子工程”,中国大学在排名前20中的数量更是全面碾压美国。

芯片技术反映了一个国家整体 科技 水平和综合研发实力,中国的基础研究、应用研究、人才实力具备了突破芯片核心技术的基础和能力。

正如世界光刻机龙头企业——荷兰ASML总裁温尼克今年4月接受采访时所说:美国不能无限打压中国,对中国实施出口管制,将逼迫中国寻求 科技 自主,现在不把光刻机卖给中国,估计3年后中国就会自己掌握这个技术。“一旦中国被逼急了,不出15年他们就会什么都能自己做。”

温尼克的忧虑,正在一步步变成现实。全球半导体产业正进入重大变革期,中国在芯片制造领域的发愤图强,正在改写世界半导体产业的竞争格局。

中国的市场优势加上国家政策优势、资金优势以及基础研究的深入,打破美国在芯片制造领域的技术垄断和封锁,这一天不会太遥远。

国内外芯片产业发展态势分析研判

中国科学院科技战略咨询研究院

芯片专题课题组

芯片是指内含集成电路的硅片,是采用半导体工艺把多种元件以及元件之间的连线制作在半导体晶圆上的具有特定功能的电路,是电子产品的基础构件。芯片广泛应用于从手机到超级计算机,从普通家用电器到大型工程机械和设备上,几乎无处不在。因此芯片扮演着现代工业基石的角色,成为信息科技迈上新台阶的关键命门。芯片制造技术是当今世界最高水平微细加工技术,是全球高科技国力竞争的战略必争制高点。

半导体产业及其上下游

芯片产业链包括设计、制造、封装测试等主要环节,也涉及上游的半导体设备和材料产业,以及下游的应用行业。

全球芯片产业技术发展态势

★★★★★

经过多年发展,芯片产业成为高度国际化、高度研发导向的产业。芯片产业发展面临着来自技术和产业的双重挑战。

从技术角度而言,缩小晶体管尺寸越来越难并将最终达到极限,先进制程工艺的推进越来越慢。摩尔定律长期被认为是半导体行业的发展蓝图,而近年来摩尔定律被认为或已趋于发展极限,业界提出了“摩尔定律牵引”(More Moore)、“超越摩尔定律”(More than Moore)、“超越互补金属氧化物半导体(CMOS)”(Beyond CMOS)三大发展方向。《国际元件及系统技术路线图》提出不再以继续提升运算速度与效能为重点,而是关注如何让芯片发展更能符合应用需要。路线图预测非硅CMOS 尺寸微细化将止于2024 年的3 纳米工艺节点,提出通过管芯三维堆叠、层间致密互联、异质异构集成、器件低功率化等方案,变相实现微细化,借以延续芯片性能增长。IC Insights 提出集成电路设计和制造将向以下方向发展:缩小特征尺寸、引入新的材料和晶体管结构、采用更大直径硅晶圆、提高制造设备的生产能力、提高工厂自动化程度、电路和芯片的三维集成,先进的集成电路封装和整体系统驱动的设计方法等。

集成电路产业链及相关主要厂商

过去20年间,美国半导体企业的销售额约占全球的一半,韩国、日本、欧洲和我国的台湾地区也有表现优异的企业。

从产业角度而言,芯片产业创新的重心正在转移和扩张,产业高度集中导致竞争减少、市场垄断等风险不断加大。当前,芯片产业应用从传统的计算扩展到移动设备、汽车、云数据中心等领域,企业涉及的技术领域和目标进一步拓展。领先一步,“赢者通吃”,落后一招,“全盘皆输”,是芯片产业生态的“丛林法则”,因此预先布局、掌握领先的核心技术是芯片企业市场制胜的关键砝码。此外,通过并购来扩展市场规模、占有先进技术、布局未来关键领域是芯片企业强化市场竞争力的重要途径。近年来,国内外集成电路企业兼并重组风起云涌,产业并购呈现聚焦战略整合和布局新兴领域的趋势。一方面,龙头企业为实现规模经济和降低成本,持续开展出于战略整合目的的国际并购,呈现出规模大、交易金额高、强强联合的特征。另一方面,随着产业技术进入后摩尔时代,企业加快布局新兴市场,围绕物联网、汽车电子、数据中心、人工智能等领域的并购日趋活跃。上游企业让下游客户入股,以提升研发能力、分担研发风险也是巩固市场竞争力的一种手段。ASML 公司即采用这一模式。英特尔、三星、台积电是ASML 公司的股东,以购买股票以及投资ASML 公司科研的方式,成为ASML 公司高端设备的优先供货对象。

全球芯片技术创新步伐加快。QUESTEL 公司发布的《芯片行业专利分析及专利组合质量评估》报告显示(2016 年检索数据),全球芯片专利申请数量在1995~2013 年实现了6 倍的惊人增长,特别是2010 年以来专利申请节奏显著加速。

我国芯片产业和技术发展分析

★★★★★

从产业链视角分析,我国集成电路封测业与国际先进水平技术差距最小,接近“并跑”。集成电路设计企业已经涌现若干在细分领域具有相当国际竞争力的企业,但是无论从基础技术平台、市场体量还是到战略产品领域等方面与国际领先企业仍然有不小的差距。集成电路制造业在技术研发上取得系列重大进步的同时,在核心量产工艺上与国际领先制造企业有1.5 代以上的差距。国内芯片制造设备和关键材料,除了已经取得的若干装备和产品研发及生产线应用的突破以外,与国际先进水平的整体差距是最大的。

▌(一)我国半导体芯片市场需求和供给能力总体评价

我国是世界第一大信息电子生产大国和消费大国,我国的家电、手机、台式机、笔记本电脑、信息通信设备、服务器乃至各类交通工具和医疗设备等产业需要大量芯片产品。根据中国海关统计数据,2017 年中国进口集成电路金额2601.4 亿美元,同比增长14.6%。

我国进口最大宗的是“处理器及控制器”类(占全部芯片进口总值接近一半),其次是存储器,再次是逻辑芯片。随着中国产业的升级转型,在工业应用、汽车应用、移动互联网、数字电视、数字娱乐、人工智能和医疗应用等新兴行业,形成集成电路产品多元化的增长态势。

Gartner 公司数据显示,近年来全球接近80%的手机是中国生产的,95%的电脑在中国组装生产(近两年部分开始向越南等国转移),但是需要注意中国的芯片进口额其中大部分是以苹果、三星和惠普等为代表的跨国IT 公司在华装配企业的进口额。可以说中国对芯片的巨额消费很大部分是由跨国公司在中国组装电子设备和产品造成的。

2017 年中国出口集成电路2043.5 亿块,同比增长13.1%,出口金额668.8亿美元,同比增长9.8%。这里面也有大量跨国公司在华企业的贡献。

我国国内芯片供给能力较强的为移动处理和基带芯片、逻辑芯片和分立器件等,在移动智能终端和网络通信领域应用较广,已经形成有效供应。但在国内市场和全球市场需求量很大的存储器、中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、微处理器单元(MPU)、传感器、模拟射频芯片和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等芯片产品方面,尚处于攻关、试产、小批量开发阶段,基本没有形成规模供应能力,整体上看所需的关键集成电路产品大量依赖美国等进口,难以对经济发展和信息安全等形成全面有力支撑。

▌(二)我国芯片产业技术现状分析

2008 年以来,在重大科技专项(01)—核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品(核高基)和重大科技专项(02)—极大规模集成电路制造装备与成套工艺的支持下,在芯片、软件和电子器件领域,以及集成电路制程和成套工艺上取得了较大突破。2014 年6 月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,设立集成电路产业基金,以大力度部署带动产业链协同持续发展,加快追赶和超越的步伐,努力实现集成电路产业跨越式发展。

1. 集成电路设计业

中国集成电路设计业增速为26.1%,销售额为2073.5 亿元。根据工业和信息化部的数据,境内设计业规模从2014 年的1047 亿元增长到2017 年的1980 亿元,位居全球第二。代表性企业为进入全球前10 名的华为海思和紫光展锐。例如华为海思半导体、紫光展锐等开发的移动处理芯片全球市场占有率超过20%。而兆芯和龙芯等公司在CPU、GPU、芯片组(Chipset)等核心技术方面取得了突破。同时国内在金融集成电路卡芯片、北斗导航芯片上取得了突破。但是国内芯片设计企业对第三方IP 核的依赖程度非常高;对设计方法学的重视程度不够,需要设计企业提供更完善的方案方可完成制造流程。我国在需求量很大的数字信号处理(DSP)芯片、FPGA、模拟芯片等方面尚未形成强有力的设计能力。

2. 集成电路制造业

根据中国半导体行业协会提供的数据,我国集成电路制造业2017 年同比增长28.5%,销售额达到1448.1 亿元,领军企业为中芯国际、华力、华虹等,整体上12 英寸生产线的产能只有15 万片左右(2016 年),亟待加强;国内代工制造企业完整的设计服务和支持体系仍然有待加强,大多数企业尚未建成有竞争力的设计服务和支持体系,独立工艺研发能力有待加强。

中国芯片制造业现有先进工艺产能与市场需求方面存在的差距仍然较大。例如,中芯国际2016 年的营收为29.21 亿美元,位列全球代工企业第4名,并宣布实现28 纳米成套工艺量产,在02 专项的支持下,22 纳米和14纳米先导技术研发取得突破,当前在国家集成电路大基金的全力支持下,正在推进14 纳米工艺研究和量产开发。国际上领先的代工制造企业为中国台湾的台积电、美国的格罗方德、韩国的三星和中国台湾的台联电。全球领先的台积电目前的主流工艺正在试图从10 纳米向7 纳米转换,采用极紫外光刻(EUV)前沿技术,同时在南京部署16 纳米生产线。

3. 集成电路封测业

根据中国半导体行业协会数据,集成电路封测业继续保持快速增长,增速为20.8%,2017 年达到1889.7 亿元。目前国内集成电路封装已经形成了四大领军企业,即长电科技、通富微电、华天科技和晶方科技;其中长电科技名列全球第三,位列全球第一是中国台湾的日月光。在02 专项支持下,中国大陆封装企业围绕三维高密度集成技术研发,接近国际先进水平。中国大陆和中国台湾企业在技术上已经不存在代差。

4. 芯片制造设备和关键材料

在国家02 专项的支持下,研制成功靶材、抛光液等多种关键材料产品,性能达到国际先进水平。国产刻蚀机、离子注入机等多种关键设备研制成功并通过了大生产线考核,实现了海内外批量销售,总体技术水平达到28 纳米,部分14 纳米设备开始进入客户生产线验证。

国内代表性企业为中微(刻蚀机)和北方华创(等离子刻蚀、气相沉积设备和清洗设备)等。值得注意的是,我国优势企业主要集中在后道工艺设备部分。在前端工艺方面,如核心光刻工艺方面,国内目前推出了90 纳米光刻机装备,这与国际顶尖装备企业[如得到国际集成电路制造巨头全力支持的荷兰ASML 公司(正在研发推出10 纳米及以下节点工艺装备)]的差距较大,而国内企业在提供尖端生产工艺、高效服务和先进软件产品方面的差距较大。

光刻胶是半导体工艺中最核心的材料,直接决定芯片制程。现阶段,日、美企业垄断国内半导体光刻胶市场,我国光刻胶产业和国外先进产品相差三四代,极易被国外企业“卡脖子”。但国内企业在资金和技术上奋起直追,如苏州瑞红、北京科华等,它们有望持续引领半导体光刻胶国产化进程,逐渐降低我国对半导体光刻胶的进口依赖程度。

▌(三)我国芯片产业和技术发展趋势

我国集成电路领域近几年取得了长足发展。国产手机芯片大量进入市场,芯片制造和封装技术快速进步,芯片制造装备和材料实现了从无到有的突破。紫光展锐、华为等企业研发的芯片的设计能力快速提升。“龙芯”CPU已形成3 个产品系列,部分国产芯片开始大力推广。

2017 年,美国总统科技顾问委员会发布的报告评估了中国半导体产业的发展优势和短板,包括:中国在先进逻辑芯片制造技术方面明显落后于世界先进水平,虽然制造企业数量很多,但比当前先进的量产工艺至少落后1.5代,缺少可商业量产的本土存储器企业,缺少半导体设备厂商等。中国半导体产业中表现最突出的是设计企业,并且发展势头良好,但与国外先进企业之间还存在技术差距,而且大部分设计企业主要瞄准低端和中端市场。此外,中国企业在国际上的收并购活动日益活跃。

我国未来集成电路发展趋势应按照“摩尔定律牵引”和“超越摩尔定律”抓住技术变革的有利时机,以“摩尔定律牵引”战略,持续推动国际先进12 寸前沿工艺研发,下决心突破处理器、存储器等全球产业技术制高点,迅速形成国际前沿水平的规模生产能力,争夺全球主流应用市场。同时要按照“超越摩尔定律”战略,基于我国巨大的市场潜力和战略需求,大力发展模拟及数模混合电路、微机电系统(MEMS)、高压电路、射频电路等特色8 寸专用工艺生产线。以制造工艺能力的提升带动国内芯片设计水平提升,以国际高水平生产线建设战略性带动我国关键装备和材料配套突破发展。

文章来源:企鹅号 - 科学出版社

原文链接:https://kuaibao.qq.com/s/20190817A02KRS00?refer=cp_1026

发表于: 2019-08-17

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中国的芯片起步并不太晚,但发展缓慢。

中国的芯片一直发展不上去,这里面主要总结出几个原因。首先便是人才的稀缺,其次由于我国现实环境的影响, 更多的精英倾向于金融业,对于科技人才而言,重视程度不够。加上长久以来官本位的思想,对于普通技术人才的蔑视,让大量的科技人才流失海外,或者直接转行。

 在芯片前端的投入,由于周期时间长、见效缓慢、资金要求也非常大。长期的投资相较于短期项目,虽然终的收益肯定会更高,而且更加稳定,但是从受欢迎程度来看,显然短期的更加受到投资者的青睐。浮躁的环境,加上急于获得收益的现状,都使得我国芯片前端研发缺少相应的资金,都使的我国芯片发展缓慢。


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