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中国半导体该如何崛起?材料/设备/软件国产化才是重点!

中国半导体该如何崛起?材料/设备/软件国产化才是重点!

国产芯片的强大需要整个半导体产业链的支撑。因此,半导体的材料、设备、软件、制造等环节的国产化对我国半导体产业而言极其重要!

国产芯片企业的困局

自从华为遭到美方全面限制之后,许多人把中国芯片的希望寄托在了中芯国际上,后者的14nm已经量产,12nm也开始试产。但近日中芯国际科创板招股书透露,根据美国修订的直接产品规则,若干自美国进口的半导体设备和技术,在未获得该国商务部行政许可之前,可能无法为美“实体清单”上的企业进行生产。KCzesmc

在直接产品规则修订后,特定企业及其境内外附属公司也开始受美国EAR(出口管理条例)的管制。以华为为例:华为在设计芯片时,不能采用源自美国的技术,否则将被归入美国EAR的管控;芯片代工厂的生产设备如果使用了美国技术/零部件,要在获得美国EAR许可的情况下才能为华为代工。美方全面切断华为规避美国出口管制路径的意图昭然若揭。KCzesmc

·如何界定源自美国技术标准?

半导体的产业链非常长,往往不止一个国家或地区参与,这种情况下该如何界定源自美国技术标准?美国EAR设定的最低含量标准主要有四类:(1)不设最低含量标准的物项,以高性能计算机为代表;(2)特定加密物项;(3)10%最低含量;(4)25%最低含量。KCzesmc

针对华为的是第一类,虽说可向美国商务部申请许可,但许可通过的几率并不大,这要求华为等公司从产业链端避开美国技术。由于台积电的半导体设备采用了美国技术,这意味着120天宽限期过后,它很可能将无法再为华为代工。同时,中芯国际的设备也使用了美国技术,这让未来华为芯片能否顺利生产打上了问号。KCzesmc

令人玩味的是,北京时间6月16日凌晨,美国商务部宣布将修改禁止美企与华为进行生意往来的禁令,允许美企与华为合作制定5G标准。只是这个修改仅针对合法标准开发环境下,向华为及其附属公司披露相关技术。需要注意的是,出于商业目的的披露仍然受EAR约束。KCzesmc

半导体产业链各环节国产化程度

也许有人会说,既然有限制,那就不要采用美国的技术!可事情并没有这么简单。我们必须要正视——中国在半导体领域崛起需要方方面面的努力。半导体是高精尖产业,其产业链条极长、复杂性极高,仅在芯片制造环节,就涉及50多个行业、2000-5000道工序。更何况,美国是半导体工业的发源地,一直维持在全球领先的地位,该国掌握着许多知识产权、材料和基础科学,其他半导体厂商很难绕开美国技术。KCzesmc

因此,我们亟需重构一条绕开美国技术的芯片供应链,当然供应链国产化是最保险的方式。不过,中国的半导体产业链基础薄弱,打造完整的供应链体系相当困难。究竟半导体产业链各环节的国产化程度如何?KCzesmc

(一)、上游材料主要被日美企业垄断

半导体上游材料主要由硅晶圆、光刻胶、光掩膜版、特种气体、CMP抛光材料、湿电子化学品、溅射靶材等组成。在这些材料中,硅晶圆、特种气体、掩膜版的市场规模占比较大,在供应商方面以美日企业为主导。KCzesmc

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图1 各类半导体材料的市场规模占比KCzesmc

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表1 全球半导体材料供应商及国内自给率(排序不分先后)KCzesmc

(1)硅晶圆KCzesmc

全球硅晶圆产能主要被日本厂商占据,市占率超过50%。据SEMI数据显示,2016-2018年期间,信越化学(日)、胜高(日)、Siltronic(德)、环球晶圆(中国台湾)、SK Siltron(韩)五家厂商的市场份额从85%上升至93%。KCzesmc

在硅晶圆国产化比率方面,6英寸(150mm)硅片的自给率约为50%,8英寸(200mm)硅片自给率约为10%,而12英寸(300mm)硅片超过99%依赖进口。与之形成对比的是,12英寸硅晶圆的市场占比在2020年已经超过70%。KCzesmc

(2)光刻胶KCzesmc

日本的半导体光刻胶产能占全球产能的一半以上,该国在该领域有很大的话语权。去年7月,日韩贸易争端期间,日本政府宣布限制对韩国出口原产于日本的半导体材料、OLED材料等,其中就涉及了半导体用光刻胶。KCzesmc

随着芯片集成度日渐提升,对光刻技术的精密性要求也更严格,半导体光刻胶通过不断缩短曝光波长来提高极限分辨率,其曝光波长由宽谱紫外向g线-i线-KrF-ArF-EUV(13.5nm)移动。当前,半导体芯片市场对于g线和i线光刻胶需求最大,这类产品的国产化比率约为20%,KrF和ArF光刻胶技术被日美企业垄断,中韩作为追赶者正在研发ArF193nm光刻胶技术。KCzesmc

(3)光掩膜版KCzesmc

全球的光掩膜版产品主要来自日美企业,代表供应商有日本凸版印刷、DNP、豪雅、SK电子,美国Photronics,中国台湾的光罩等。其中,仅凸版印刷、DNP与Photronic三家就占据了80%以上的全球市场。目前,国内掩膜版自给率约为20%,供应商主要有:中科院微电子中心等,华润微电子、无锡中微掩模等,其实晶圆制造商也自产自用掩膜版,如英特尔、三星、台积电、中芯国际等。

原创
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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