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简析中国大陆半导体现状,我们拿什么与国际大厂竞争?

一颗芯片的产出涉及到诸多环节,其中的芯片制造环节,把芯片从图纸变成产品,这个环节决定了芯片的多重性能。目前大陆芯片制造的情况到底如何?我们与国际大厂之间还有多远的距离?国际电子商情在本文作了简要探讨与分析。

随着我国对集成电路行业发展的日益重视,该领域规划的新项目如雨后春笋般层出不穷。同时,大陆在近年来跻身为全球最重要的芯片市场之一,不过其芯片九成依赖进口。而去年,受中美贸易摩擦事件影响,国人对芯片的关注度大为提升。

一颗芯片的产出涉及到诸多环节,其中的芯片制造环节,把芯片从图纸变成产品,这个环节决定了芯片的多重性能。目前大陆芯片制造的情况到底如何?我们与国际大厂之间还有多远的距离?国际电子商情在本文作了简要探讨与分析。

大陆半导体产业链现状

在切入正题前,首先我们必须要明确一个观点:芯片的产业链具备全球化的特征,它是在各个国家和行业共同努力下发展起来的行业。当前,没有任何一个国家能把材料、装备、设计、制造、封装测试五个产业链的主节点都能攻克。首先,生产芯片的设备繁多且复杂,大大小小涉及到几百种,目前暂无可全部量产这些设备的国家。其次,芯片产业的投入巨大,芯片技术的发展迅速且需要持续投资。

上述特征,使得单一国家和企业无法把所有环节都做到面面俱到,必须要依靠全球分工,凭借不同地区、不同领域的多方面合作来发展芯片事业。

那么,当前中国大陆的在半导体制造材料、半导体设备、IC设计、IC制造、封装检测方面的发展现状如何?详见表1:

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表1 中国大陆半导体全产业链发展现状

通过表1可知,封测是中国大陆最具竞争力的领域。在全球封测前十大厂商榜单中,中国台湾有5家、中国大陆3家、美国1家以及新加坡1家。据拓璞产业研究统计,在全球封测市场中,中国台湾占比54%,美国占比17%,中国大陆占比12%,日韩新等国占比20%。相信随着大陆半导体的全面发展,未来在封测市场的占比将进一步提升。

封测是我们比较前沿的领域,而IC制造却是我们必须要反思的一环。目前,大陆的芯片代工厂最先进的芯片为28nm制程,而同期其他国际领先大厂,比如:台积电、三星,已经实现了7nm芯片的量产。

另外,国产的芯片产品主要应用在通讯、消费电子领域,其中以手机市场的应用居多,高端芯片制造是我们最为短板的部分。随着全球智能手机开始疲软,在5G大规模商用之前,智能手机芯片需求不会有太大的增长。

此背景下,新能源汽车和智能汽车进一步普及,在汽车领域车载芯片有着非常大的需求空间。但是,车用芯片的要求更严格,不仅要满足低能耗、高性能、低成本的要求,还需满足极为严苛的车规级标准。随着芯片所支持的自动驾驶功更多,对其本身的性能也要求越来越高。“更低的能耗和更高的性能”成为自动驾驶芯片聚焦的核心,这一切需要通过更低制程、更小尺寸、更集成的芯片的量产来实现。

目前,最为主流的车载AI芯片有Mobileye的EyeQ系列以及英伟达的Drive PX系列和Drive Xavier系列等。

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表2 Mobileye和英伟达自动驾驶芯片主要参数对比

2017年开始出货的EyeQ4还是28nm FD-SOI制程工艺的芯片,而规划到2020年出货的全新EyeQ5将采用7nm FinFET制程工艺。鉴于Mobileye已经被英特尔并购,且英特尔7nm芯片业也规划到2020年量产,无疑EyeQ5将由英特尔来生产。而英特尔对外宣称,其对芯片制程的标准更严格,比如:英特尔10nm芯片在性能上约等于台积电和三星的7nm,按照英特尔的说法,未来EyeQ5将具备更优异的性能。

而在英伟达的Drive PX系列和Drive Xavier系列上也能看到这个趋势。2016年出货的Drive PX 2采用的是16nm FinFET制程工艺,到了2018年的Drive Xavier则采用12nm FFN(FFN中的FF 即 FinFET,N则代表 Nvidia,这是台积电专门为英伟达优化过的制造工艺。该工艺在相同面积的芯片上能容纳和封装更多晶体管。)

台积电和三星量产的7nm芯片采用当今最先进的制程,台积电的7nm芯片已经成功应用于苹果新版iPhone上,为其带来了空前优异的性能。而中国大陆最先进的是28nm的芯片,其制造工艺落后国际同行大厂好几代。

不过,大陆14nm芯片的量产工作已经提上日程。去年年中,中芯国际宣布其14nm FinFET 制程取得重大进展,第一代FinFET技术研发进入客户导入阶段。同时,据供应链方面的消息,中芯国际试产的芯片良品率已达95%。此外,中芯国际已经向全球光刻机巨头ASML订购了最先进的EUV光刻机设备,并将于今年完成交付。设备的到位,将促使中芯国际的14nm芯片最快在今年实现量产。

我们做了什么工作?

半导体行业弯道超车的难度无法想象,我们将拿什么与国际大厂竞争?这不仅是政府、企业的工作,也是每个国民都必须重视的问题。

近年来,大陆政府对集成电路进行了重点扶持,中央下拨1200亿支持该产业的发展,在各级政府的扶持政策下,合肥、重庆、湖南、浙江等省市都在积极推动芯片产业项目建设。国际电子商情为大家整理了近年来国家级和城市级的集成电路相关政策,详见下表:

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表3 国家级别集成电路政策(如有疏漏,尽请谅解)

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表4 各市集成电路扶持政策(如有疏漏,敬请谅解)

除了政府政策的支持,企业的投入也十分关键。近年来,企业在芯片领域加大投资力度,在建和规划中的新项目都在推进中。不论是晶圆制造、IC设计还是IC制造,都在积极布局。据SEMI统计数据显示,目前大陆共有27座12英寸晶园厂,18座8英寸晶园厂,其中有10座12英寸晶园厂(2019年投产)及6座8英寸晶园厂处于建设之中。

以中芯国际为例,自2002年中芯国际一厂实现量产以来,到现在该公司在北京、深圳、天津、绍兴等地都已经建成或规划了多条12英寸和8英寸产线。据中芯国际2018年第三季度公告显示,中芯国际已经突破45万片的月产能。再加上其规划和扩建的产线在进行中,未来中芯国际产能将得到更大的充实。

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表5中芯国际8英寸和12英寸产线信息(如有疏漏,敬请谅解)

另外,据国际半导体设备与材料协会的数据显示,在2018年第三季度,中国半导体设备市场规模为39.8亿美元,已经超越韩国成为全球最大的半导体设备市场。对半导体设备的投入,也印证着大陆正在加码对芯片制造的投入。

一方面是政府对半导体产业的大力扶持,另一方面却是半导体产业寒冬的到来。近期,咨询机构TrendForce指出2019年由于全球景气及外在环境持续不乐观,预计2019年中国半导体产业产值虽然将到达7,298亿元人民币,但年成长率将下滑至16.20%,为近五年来最低。同时,该机构也指出,12英寸晶圆厂和8英寸厂及功率半导体产业在2019年的投产,将给中国IC制造产值带来18.58%的增长,IC设计将增长17.86%,IC封测产业也将有12%的增长。

该组数据预示着,中国大陆的半导体行业仍然是非常具有潜力的行业。未来几年内,大陆地区在半导体领域的布局将会初显成效。同时,大陆地区将在相当长的一段时间里,其半导体行业的增长速度都将在全球平均增长水平线以上。预计到2020年,中国大陆晶圆厂装机产能将达到每月400万片,8寸晶圆供应产能将达到每月130万片,12寸晶圆产量每月也将达到75万片。

我们还要做哪些工作?

中国人经常把“落后就要挨打”挂在嘴边,这句话也适用于半导体行业。虽然预测数据显示,2018年中国半导体产业销售额将达到8295.3亿元,增长率为12.9%,但是目前中国的芯片需求远大于供给。2018年上半年,我国芯片进口金额为1467.05亿美元,芯片出口金额为385.41亿美元。

不过,我们也要理性看待当前的落后局面。业界同仁遍认为,落后的原因主要可以总结为四点:

一是起步太晚。从一开始就没有跟上,到后来差距越来越明显。

二是缺乏人才。据《中国集成电路产业人才白皮书(2017-2018)》统计发现,到2020年前后,我国集成电路产业人才需求规模约为72万人,截至2017年年底,我国集成电路产业共有人才存量40万人,人才缺口为32万人,年均人才需求数为10万人,而我国每年高校集成电路专业领域毕业生中仅有不足3万人进入本行业就业。

第三缺乏创新。对芯片设计厂而言,高昂的许可费用使得企业使用IP进行设计时资本投入风险增加。迫于生存压力,一些企业甚至出现低水平重复开发的操作。另外,也有专家表示,一些国产IC设计公司的产品都存在同质化的市场竞争的情况。

第四缺乏投入。芯片行业对投入的要求很高,需要投入大量的人力物力财力,且又不能在短期内见成效。只有产品实现量产,有了稳定持续的经济效益,才能继续吸引投资。

基于上述问题,国际电子商情认为,我们应该重点从人才、创新、投资方面着手。比如:既然当前高校不能很好地为集成电路产业输送人才,那么集成电路培训机构就有存在的必要,集成电路培训学校具备较大的发展空间;IC设计公司不仅需要在产品和技术上注意创新,还要在管理模式、投资模式、商业模式创新等方面也要积极创新;投资机构要明白芯片行业投资的特点,需要有持续投入的准备和能力,不能半途而废。

政府和企业都应正视上述问题,并为此制定相应的解决方案。只有解决了这些问题,才能从根本上给芯片产业带来改变。当然,这并不是一个轻松的任务,它需要我们几代人的共同努力。

原创
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