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    2025年芯片自给率或达70%:国产芯片如何远航?

    来源:OFweek电子工程网 发布时间:2021-01-13 07:07 阅读数:7797

    近日,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》,其中提到,中国芯片自给率要在2025年达到70%,成为无数人关注的焦点。

     

    而数据统计显示,2019年我国芯片自给率仅为30%,要想在2025年达到70%,即在5年时间里自给率翻一倍以上,这十分具有挑战性。

     

    芯片国产替代的空间有多大?

     

    根据中国海关数据统计,2015年以来我国集成电路进口数量和进口额呈逐年上升趋势。2019年我国芯片的进口额为3050亿美元,较2018年进口额少了72亿美元,同比下降2.3%;2019年累计出口芯片金额为1016.5亿美元,同比增长20.1%;贸易逆差达到2033.60亿美元。

     

    在南京举办的世界半导体大会上,中国半导体行业协会副理事长、清华大学微电子所所长魏少军表示,中国2020年芯片进口预计将连续第三年保持在3000亿美元以上。

     

    这意味着目前国产芯片远远不能满足国内的市场需求,国内芯片行业在接下来的很长一段时间里,仍有较大市场空间。

     

    5年时间芯片自给率达70%能实现吗

     

    在芯片领域有个著名的摩尔定律,每隔18-24个月,集成电路上可容纳晶体管数目的数目便会增加一倍,性能也将提升40%。

     

    这半个多世纪来,各大芯片制造厂商不推推陈出新,陆续推出先进的制造工艺水平,验证着摩尔定律的效应。发展到现在,人们试图从物理层面上生产出更小、更高集成度芯片所面临的挑战也越来越大,摩尔定律虽然没有失效,却也在逐渐放缓。

     

    对于英特尔、三星、台积电这种率先掌握了前沿的芯片技术的企业来说,哪怕摩尔定律放缓,他们也能先一步占领高端芯片市场而获益。而对于起步较晚的国产芯片来说,倒也是个机会,就好比跑得快的人临近终点时遇到阻力放慢了脚步,给跑得慢的人拉近距离的机会。5年时间,芯片自给率从30%跃升到70%,并非不可能。

     

    信息消费联盟理事长项立刚也对这个问题表达了自己的看法,10年前或许这个想法不现实,但现在很有信心。

     

    在其看来:

     

    第一,从这几年经验看,只要中国下决心攻坚的芯片领域,都有不错的表现,而最主要的差距体现在晶圆制造领域;

     

    第二,美国不断利用其在全球芯片产业的优势地位对中国进行封堵,让全社会逐渐形成了强大共识,对于芯片这种卡脖子的核心产业,必须要有主动权,不能再受制于人;

     

    第三,国家政策和资本市场对国产芯片的支持已经远远超出想象;

     

    第四,市场对于国产芯片产业的信心正在逐渐增强,中国在终端领域已成为全世界强大的国家之一,无论是华为的麒麟芯片还是京东方的屏都让大家认识到国产配件的可靠性,如果能制造出质量过关的芯片,市场的接受将不是大问题。

     

    国内芯片产业链各环节发展现状如何?

     

    如今,与国外相比,国产芯片产业链各环节发展不尽相同,有些环节处于落后状态,但有些领域发展却可以和国际巨头一较高下。

     

    芯片设计

     

    在国内芯片产业链发展的众多环节当中,我国芯片设计领域发展较为出色。ICCAD 2019年会上公布数据显示,2019年全国共有1780家设计企业,比上一年的1698家多了82家,数量增长了4.8%。除了北京、上海、深圳等传统设计企业聚集地外,无锡、杭州、西安、成都、南京、苏州、合肥等城市的设计企业超过100家。其中,深圳、上海和北京占据了芯片设计业规模前三位。

     

    国内比较知名的芯片设计企业有华为海思、紫光展锐,专注于移动处理芯片市场;处于指纹识别芯片龙头企业地位的汇顶科技;擅长嵌入式CPU设计的杭州中天微电子;大陆最大的闪存芯片设计企业兆易创新;高性能、高品质模拟集成电路芯片厂商圣邦股份,还有走出非常规路线的加密货币矿机的算力AI芯片的比特大陆等等。

     

    综合来看,我国芯片设计业的产品范围广泛,涵盖了几乎所有门类,且部分产品已拥有了一定的市场规模,但芯片产品总体上仍然处于中低端层次,在高端芯片市场上,除了少数名企能够与国外一较高下外,大部分还距离国外产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场规模逐渐扩大,芯片制造材料又可以分为晶圆制造材料和封装材料,随着先进制程的不断发展,芯片制造材料的消耗量逐渐增加。据SEMI统计,晶圆制造材料市场销售额从2013年的227亿美元增长到2019年的328亿美元,年复合增长率为6.33%。

     

    中国大陆是2019年芯片材料销售额增长的唯一地区。2019年全球芯片材料市场销售额为521.4亿美元,较上一年527.3亿美元下降1.1%。全球大部分地区芯片材料销售额呈现持平或下跌,只有中国大陆地区销售额继续保持上升趋势,同比增长1.9%。

     

    目前国内芯片材料国产化率并不高,约为20%,且市场份额较为分散,重点集中在靶材、CMP抛光材料、光刻胶、湿电子化学品、电子特种气体、光罩这几方面,比较知名的企业有江丰电子、安集微电子、苏州瑞红、江化微电子、晶瑞股份、南大光电等。随着物联网、人工智能、5G应用的增多,芯片需求量将进一步提升,国内半导体材料行业必然会出现高速成长的态势。

     

    制造设备

     

    芯片制造设备为芯片大规模量产提供了生产基础,因此更是位于整个半导体芯片产业金字塔顶端部分。芯片制造设备包含光刻机、刻蚀机、离子注入机、晶圆划片机、单晶炉、外延炉、氧化炉、抛光机、引线键合机、探针测试机等等,十分复杂。

     

    目前,国内能够制造先进光刻机的企业并不多,目前能实现量产的有上海微电子,可实现28nm工艺制程;其他芯片生产设备方面,北方华创、中微半导体、中电科电子装备、格兰达、芯原微电子等占据了部分市场。

     

    芯片代工

     

    提到芯片代工,就不得不提到中国大陆芯片代工龙头中芯国际。根据拓墣产业研究院新预测显示,中芯国际2020年第三季度在全球芯片代工市场中拥有近4.5%的市场份额,跻身全球十大晶圆代工厂第五名。

     

    除了中芯国际以外,还有华虹半导体、华润微、粤芯半导体、武汉新芯、方正微电子、芯恩半导体等众多知名的国产芯片代工企业。总体来看,国内芯片代工产能占据全球近12.5%市场份额,成为了全球第三大芯片生产基地。

     

    虽然整体产出表现不错,但实际上国内芯片制造水平整体还比较有限,尤其在先进工艺制程上难以企及台积电、三星这种超级玩家。不过近年来国家大力支持中芯国际等芯片代工厂商发展,未来必然会扛起国产芯片的重任。

     

    封装测试

     

    封装测试同样是芯片产业链中必不可少的环节,它分为封装、测试两大环节。封装是指将通过测试的晶圆加工得到独立芯片的过程,使电路芯片免受周围环境的影响(包括物理、化学的影响),起着保护芯片、增强导热性能、实现电气和物理连接、功率分配、信号分配,以沟通芯片内部与外部电路的作用,它是集成电路和系统级板如印制板(PCB)互连实现电子产品功能的桥梁;测试是指检测不良芯片,确保交付芯片的完好。可分为两阶段,一是进入封装之前的晶圆测试,主要测试电性;另一则为IC成品测试,主要在测试IC功能、电性与散热是否正常。

     

    目前,国内封测产业已经具备了基本的先进封装产业化能力,只不过在部分高密度集成等先进封装上与国际先进企业存在些许差距。而国内封测厂商也通过并购和自身研发等方式,例如长电通过并购星科金朋拥有了SIP、TSV、Fan-out等先进封装技术,与海外对手缩小了差距,实现了跨越式发展。除了长电科技以外,国内较为知名的封测企业还包括天水华天、通富微、晶方半导体等等。

     

    结语

     

    从芯片的落后到追赶,中国用了超过50年的时间。虽然现在有不少高精尖技术已经能在世界上取得一席之地,但我们还是要回溯历史,正视国产芯片与国外的差距。当前正是中国芯遇到最“坏”的时代,也是中国芯发展好的时代。无论国际势力如何打压,我们始终相信,取长补短,加大自主研发投入,希望总会到来。

     

    (原标题:2025年芯片自给率达70%:国产芯片如何远航?)

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