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      2025年芯片自給率達70%:國產芯片如何遠航

      時間:2020-12-28 瀏覽:

      近日,國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》,其中提到,中國芯片自給率要在2025年達到70%,成為無數人關注的焦點。

      而官方數據統計顯示,2019年我國芯片自給率僅為30%,要想在2025年達到70%,即在5年時間里自給率翻一倍以上,這十分具有挑戰性。

      芯片國產替代的空間有多大?

      根據中國海關數據統計,2015年以來我國集成電路進口數量和進口額呈逐年上升趨勢。2019年我國芯片的進口額為3050億美元,較2018年進口額少了72億美元,同比下降2.3%;2019年累計出口芯片金額為1016.5億美元,同比增長20.1%;貿易逆差達到2033.60億。

      在南京舉辦的世界半導體大會上,中國半導體行業協會副理事長、清華大學微電子所所長魏少軍表示,中國2020年芯片進口預計將連續第三年保持在3000億美元以上。這意味著目前國產芯片遠遠不能滿足國內的市場需求,國內芯片行業在接下來的很長一段時間里,仍有較大市場空間。

      5年時間芯片自給率達70%能實現嗎

      在芯片領域有個著名的摩爾定律,每隔18-24個月,集成電路上可容納晶體管數目的數目便會增加一倍,性能也將提升40%。

      這半個多世紀來,各大芯片制造廠商不推推陳出新,陸續推出先進的制造工藝水平,驗證著摩爾定律的效應。發展到現在,人們試圖從物理層面上生產出更小、更高集成度芯片所面臨的挑戰也越來越大,摩爾定律雖然沒有失效,卻也在逐漸放緩。

      對于英特爾、三星、臺積電這種率先掌握了最高端的芯片技術的企業來說,哪怕摩爾定律放緩,他們也能先一步占領高端芯片市場而獲益。而對于起步較晚的國產芯片來說,倒也是個機會,就好比跑得快的人臨近終點時遇到阻力放慢了腳步,給跑得慢的人拉近距離的機會。5年時間,芯片自給率從30%躍升到70%,并非不可能。



      信息消費聯盟理事長項立剛也對這個問題表達了自己的看法,10年前或許這個想法不現實,但現在很有信心。

      在其看來:

      第一,從這幾年經驗看,只要中國下決心攻堅的芯片領域,都有不錯的表現,而最主要的差距體現在晶圓制造領域;

      第二,美國不斷利用其在全球芯片產業的優勢地位對中國進行封堵,讓全社會逐漸形成了強大共識,對于芯片這種卡脖子的核心產業,必須要有主動權,不能再受制于人;

      第三,國家政策和資本市場對國產芯片的支持已經遠遠超出想象;

      第四,市場對于國產芯片產業的信心正在逐漸增強,中國在終端領域已成為全世界最強大的國家之一,無論是華為的麒麟芯片還是京東方的屏都讓大家認識到國產配件的可靠性,如果能制造出質量過關的芯片,市場的接受將不是大問題。

      國內芯片產業鏈各環節發展現狀如何?

      如今,與國外相比,國產芯片產業鏈各環節發展不盡相同,有些環節處于落后狀態,但有些領域發展卻可以和國際巨頭一較高下。

      芯片設計

      在國內芯片產業鏈發展的眾多環節當中,我國芯片設計領域發展較為出色。ICCAD 2019年會上公布數據顯示,2019年全國共有1780家設計企業,比上一年的1698家多了82家,數量增長了4.8%。除了北京、上海、深圳等傳統設計企業聚集地外,無錫、杭州、西安、成都、南京、蘇州、合肥等城市的設計企業超過100家。其中,深圳、上海和北京占據了芯片設計業規模前三位。

      國內比較知名的芯片設計企業有華為海思、紫光展銳,專注于移動處理芯片市場;處于指紋識別芯片龍頭企業地位的匯頂科技;擅長嵌入式CPU設計的杭州中天微電子;大陸最大的閃存芯片設計企業兆易創新;高性能、高品質模擬集成電路芯片廠商圣邦股份,還有走出非常規路線的加密貨幣礦機的算力AI芯片的比特大陸等等。

      綜合來看,我國芯片設計業的產品范圍廣泛,涵蓋了幾乎所有門類,且部分產品已擁有了一定的市場規模,但芯片產品總體上仍然處于中低端層次,在高端芯片市場上,除了少數名企能夠與國外一較高下外,大部分還距離國外產品高水平有一定差距。

      芯片材料

      在芯片材料方面,全球芯片制造材料市場規模逐漸擴大,芯片制造材料又可以分為晶圓制造材料和封裝材料,隨著先進制程的不斷發展,芯片制造材料的消耗量逐漸增加。據SEMI統計,晶圓制造材料市場銷售額從2013年的227億美元增長到2019年的328億美元,年復合增長率為6.33%。

      中國大陸是2019年芯片材料銷售額增長的唯一地區。2019年全球芯片材料市場銷售額為521.4億美元,較上一年527.3億美元下降1.1%。全球大部分地區芯片材料銷售額呈現持平或下跌,只有中國大陸地區銷售額繼續保持上升趨勢,同比增長1.9%。

      目前國內芯片材料國產化率并不高,約為20%,且市場份額較為分散,重點集中在靶材、CMP拋光材料、光刻膠、濕電子化學品、電子特種氣體、光罩這幾方面,比較知名的企業有江豐電子、安集微電子、蘇州瑞紅、江化微電子、晶瑞股份、南大光電等。隨著物聯網、人工智能、5G應用的增多,芯片需求量將進一步提升,國內半導體材料行業必然會出現高速成長的態勢。

      制造設備

      芯片制造設備為芯片大規模量產提供了生產基礎,因此更是位于整個半導體芯片產業金字塔頂端部分。芯片制造設備包含光刻機、刻蝕機、離子注入機、晶圓劃片機、單晶爐、外延爐、氧化爐、拋光機、引線鍵合機、探針測試機等等,十分復雜。

      目前,國內能夠制造先進光刻機的企業并不多,目前能實現量產的有上海微電子,可實現28nm工藝制程;其他芯片生產設備方面,北方華創、中微半導體、中電科電子裝備、格蘭達、芯原微電子等占據了部分市場。

      芯片代工

      提到芯片代工,就不得不提到中國大陸芯片代工龍頭中芯國際。根據拓墣產業研究院最新預測顯示,中芯國際2020年第三季度在全球芯片代工市場中擁有近4.5%的市場份額,躋身全球十大晶圓代工廠第五名。

      除了中芯國際以外,還有華虹半導體、華潤微、粵芯半導體、武漢新芯、方正微電子、芯恩半導體等眾多知名的國產芯片代工企業?傮w來看,國內芯片代工產能占據全球近12.5%市場份額,成為了全球第三大芯片生產基地。

      雖然整體產出表現不錯,但實際上國內芯片制造水平整體還比較有限,尤其在先進工藝制程上難以企及臺積電、三星這種超級玩家。不過近年來國家大力支持中芯國際等芯片代工廠商發展,未來必然會扛起國產芯片的重任。

      封裝測試

      封裝測試同樣是芯片產業鏈中必不可少的環節,它分為封裝、測試兩大環節。封裝是指將通過測試的晶圓加工得到獨立芯片的過程,使電路芯片免受周圍環境的影響(包括物理、化學的影響),起著保護芯片、增強導熱性能、實現電氣和物理連接、功率分配、信號分配,以溝通芯片內部與外部電路的作用,它是集成電路和系統級板如印制板(PCB)互連實現電子產品功能的橋梁;測試是指檢測不良芯片,確保交付芯片的完好?煞譃閮呻A段,一是進入封裝之前的晶圓測試,主要測試電性;另一則為IC成品測試,主要在測試IC功能、電性與散熱是否正常。

      目前,國內封測產業已經具備了基本的先進封裝產業化能力,只不過在部分高密度集成等先進封裝上與國際先進企業存在些許差距。而國內封測廠商也通過并購和自身研發等方式,例如長電通過并購星科金朋擁有了SIP、TSV、Fan-out等先進封裝技術,與海外對手縮小了差距,實現了跨越式發展。除了長電科技以外,國內較為知名的封測企業還包括天水華天、通富微、晶方半導體等等。

      結語

      從芯片的落后到追趕,中國用了超過50年的時間。雖然現在有不少高精尖技術已經能在世界上取得一席之地,但我們還是要回溯歷史,正視國產芯片與國外的差距。當前正是中國芯遇到最“壞”的時代,也是中國芯發展最好的時代。無論國際勢力如何打壓,我們始終相信,取長補短,加大自主研發投入,希望總會到來。


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