芯片产业各环节国产率梳理,我们离芯片完全国产还有多远要走?

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半导体芯片产业是一个庞大、复杂的产业链条,产业的各个分支都有很多企业、无数员工不断研发、不断创新支撑着。半导体产业链从大的方向来说分为上游支撑、中游制造下游应用三个环节。上游支撑细分为半导体材料、半导体设备、EDA软件工具等。中游制造可以分为IC设计、晶圆制造、半导体封测三个环节。应用环节可以说渗透到了世界电子产品的方方面面,几乎所有的电子设备都需要用到芯片。

中美事件以来,国人对于芯片的概念已经有了初步的认识,几乎所有人认为中国应该摆脱芯片行业对外国的依赖,每个国人对于中国“缺芯”感到心痛,每个人都在问,中国何时能做到半导体芯片的完全国产化?但是很多人对于中国半导体芯片产业链各环节的国产化情况还不是很了解,现在就来给大家来梳理一下上游支撑环节的国产化情况。

首先介绍下上游支撑环节的国产情况。上游支撑环境可以说是半导体芯片领域最重要的环节,技术壁垒最高,研发复杂程度最大,西方垄断程度最大,也是真正掐我们脖子的地方。

首先是半导体设备这块。半导体设备可以分十一个大块。分别为:

1.去胶设备(国产率80%),这块国产化程度很高,而且已经做到了5nm工艺节点,几乎不用有任何担心。

2.刻蚀设备(国产率20%),这块国产化虽然不高,但是中微公司已经做出了5nm工艺技术,还给台积电供货,国产替代会马上起来,这块也不用担心。

3.热处理(国产率20%),由于国内最先进的制程就是14nm,这块技术已经足够满足中国的需求,但是还需要进一步研发,达到世界先进水平,这一块暂时不用担心。

4.清洗设备(国产率20%),这一块不是很担心,国产化率会起来的比较快。

5.PVD(国产率15%),这一块还得努力,国产化不高,技术水平也不是很好,好在北方华创这家公司比较靠谱,正在突破。

6.CMP(国产率15%),这一块已经有突破,国产化率会提得比较快。

7.CVD(国产率5%),这个技术难度比较大,差距大,国产率低,北方华创承担重任。

8.涂胶显影(国产率1%),技术难度高,国产率很低,差距比较大。

9.光刻机(0%),虽然说目前国产光刻机国产化几乎为0,但是上海微电子已经能量产90nm工艺,28nm的光刻机已经取得进展。但是光刻机是半导体产业链里技术最难的设备,而要达到7nm工艺制程,必须用到EUV光刻机,以目前中国的技术而言,未来几年能突破这一技术难点就很不错了。

10.ALD、离子注入(国产率0%),这一块往往是跟其他设备配套的,目前28nm其实已经够市面上大多数电子产品芯片的制备需求。

从这里可以看出,我们在半导体设备这块的国产化率还不是很高,但是在很多设备上其实已经达到目前主流电子产品芯片的制造要求。但是半导体设备领域里的光刻机是我们的痛点,没有先进的光刻机就不可能制造先进的芯片,关键先进的光刻机不是我们想买就能买到,荷兰为了遵守美国的命令,公然不交付中芯国际已经订下的EUV光刻机,我们对此毫无办法,是我们最应该大力攻破的点。

半导体材料可以细分为硅材料、光刻胶、湿电子化学品、电子特气、光掩模、抛光材料、靶材等。

1.硅材料(高端的国产化不足1%),硅材料是半导体材料里产值最大的一块。目前上海硅产业、中环股份已经能生产12英寸的硅材料,这种材料国产替代起来会很快,估计用不了多久这块的国产化率会显著提升。

2.光刻胶(国产率不足5%),这块是半导体材料里技术含量最高的一种。目前02专项已经重点布局了几个公司攻克,期待有好消息。

3.湿电子化学品(国产率23%),这块还好,稳步进行国产替代。

4.电子特气(国产率不足15%),这一块的产品线很多,不可能有国际所有的气体都是最先进,这种注定需要全球化,不是很担心。

5.光掩模(国产率20%),正在大力推进国产化。

6.抛光材料(国产率5.5%)目前安集 科技 已经突破了先进的抛光液的技术,准备量产,抛光垫由武汉的鼎龙股份突破,马上量产。这块先进的材料会起来,国产化会提升地很快。

7.靶材(产品线多),产品线多,不一而足。

材料这块最重要的是光刻胶的发展。

目前国产率只有0.6%。不过华大九天国产EDA公司将会形成数字全流程化,并且在芯片制造、封装测试系统中不断优化升级,虽然华大九天的技术很好,但是目前华大九天只是解决了产业流程的1/3的最终解决方案,所以完全国产化还任重而道远。

我国各个环节的国产率几乎都很低,但是很多环节技术已经足够,不用很担心。真正让人忧虑的是光刻机和EDA软件这两块,这是真正技术壁垒非常强,我们急需攻破的地方,希望中国芯片完全国产化的一天早日到来。

芯片短缺的魔爪,还是伸向了汽车行业。

近日,有媒体爆料称,上汽大众已从12月4日开始停产、一汽-大众也从12月初进入停产状态,并表示导致这两家合资车企停产的主要原因就是造车所需的汽车芯片供应不足,一时间引起业内广泛关注。

随后,一汽-大众做出回应,“目前旗下大众品牌、奥迪品牌和捷达品牌仍在正常生产,未受到影响。”另一个当事方上汽大众同样很快做出回应表示,新车生产的确受到了一定影响,但企业并没有外界所传言的全面停产,早有相关准备。

虽然,大众汽车集团表示“问题不大”,但其在国内的两家主要零部件供应商——大陆集团和博世的表态却称不上乐观。两家公司表示:目前汽车芯片市场上正经历着整体短缺的情况,这一情况很大可能将延续到明年。

根据市场消息,目前除了大众外,东风本田、长安汽车、奇瑞汽车都或多或少受到了行业“缺芯”的影响。

“芯片供应短缺问题确实存在,但并没有那么严重。多重因素的叠加影响,导致芯片供需矛盾在这一时间段集中显现。”12月8日,中国汽车工业协会副秘书长兼行业发展部部长李邵华表示,应理性看待芯片断供问题。

事实上,全球芯片短缺早已显露苗头。

今年新冠肺炎疫情的突袭,让这根早已紧绷的“弦”再也支撑不住,悄然断裂。

据悉,造成国内汽车业芯片供应不足的主要原因有两个:一方面,中国汽车行业持续复苏,市场表现好于预测,汽车芯片需求的增长高于预期;另一方面,全球疫情蔓延,上游晶圆厂产能吃紧,手机、电脑等各类电子消费品的芯片供应不足,汽车芯片产能同样受限。

随着汽车电子化的发展,半导体芯片在汽车制造业中的重要性日益凸显,这些电子元件被广泛应用在多媒体娱乐系统、智能钥匙、自动泊车系统、发动机和变速箱控制系统、安全气囊、驾驶辅助系统、电动助力转向、ABS?、电子稳定性系统(ESP)等汽车零部件中。

而相对于其他汽车零部件,汽车半导体芯片企业的市场竞争格局相对稳定,主要由恩智浦、英飞凌、意法半导体、瑞萨、德州仪器、博世等几家供应商牢牢把控着汽车芯片市场。这几家企业,除了瑞萨和德州仪器,其余都出自欧洲。

如今,受新冠肺炎疫情影响,海外大规模停产,造成全球半导体缺货严重。

“如果芯片供应问题在12月内无法缓解,以国内15%的汽车产能受影响来估算,就意味着仅12月,国内就可能会有近40万辆汽车的生产受到影响。”

众所周知,12月正是车企年底冲量的重要关口,若因芯片供应短缺导致车企停产,将在极大程度上影响到各汽车企业的年度销量数据,进而丢失市场份额。

而就在芯片短缺的困境之下,众多汽车芯片制造商还纷纷启动“抬价”。

11月20日,封装测试大厂日月光通知旗下公司客户,将调涨2020年第一季度封测平均接单价5-10%。据业界消息,封测厂已在10月因产能供不应求而调涨导线架和打线封装价格,急单及新单一律涨价10%。

11月26日,全球最大的车用半导体供应商之一的恩智浦表示,受新冠疫情影响,公司面临产品严重紧缺和原料成本增加的双重影响,决定全线调涨产品价格。

11月30日,日本半导体制造商瑞萨电子也向客户发送了一封产品提价通知,提价生效日期为明年年1月1日。此后又有消息传出,盛群(合泰)、凌通、松翰、闳康、新唐五大台湾MCU厂近期同步提升报价,部分品项调幅超过一成,交货期破天荒拉长至四个月。

事实上,受到晶圆、封测产能吃紧,产品缺货等影响,半导体全产业链多个环节都开启了涨价模式。据行业内人士表示,未来一年,晶圆供应将持续紧张,部分产品需要客户签一年的NCNR(不许取消,不许退货)协议。

“短缺、抬价”,面对这波已知的危机汽车行业却依旧无法“自救” 。

“太依赖国外了。”

汽车芯片国产率不够高,是造成目前汽车芯片短缺的背后深层次原因。

据中国汽车芯片产业创新战略联盟数据显示,2019年,我国自主汽车芯片产业规模仅占全球的4.5%。同时,我国汽车用芯片进口率超90%,先进传感器、车载网络、三电系统、底盘电控、ADAS(高级驾驶辅助系统)、自动驾驶等关键系统芯片过度依赖进口,芯片自主率不足10%。

2019年中国的半导体销售额占全球35%,但各种芯片设计的国产化率只有0到20%不等。目前我国在晶圆制造、封测以及半导体材料方面的国产化程度较低,有不少半导体的材料依然处于卡脖子的状态。

随着汽车智能化水平的不断提高和升级,芯片毫无疑问将成为未来汽车的“生死命门”,而此次正在遭遇的“芯片危机”,无疑给行业敲醒警钟,而国产芯片的突破则任重而道远。

事实上,国内众多车企已吹响了自研芯片的号角。

早在2018年4月,智能电动汽车企业零跑汽车便正式宣布,将与大华股份联合研发AI自动驾驶芯片,计划于2019年第二季度进行实车测试。据悉,这是除了特斯拉之外,国内首家宣布自研芯片的新能源车企。

零跑汽车打响了国内汽车行业自研芯片的第一q后,众多车企也加快了对汽车芯片自主化的布局。据不完全统计,目前国内至少已有北汽、吉利、蔚来等7家车企“入局”。其中,最硬核的还是比亚迪,不仅自己设计国产IGBT(被称为汽车电子的CPU,属汽车芯片中的功率半导体),还硬生生搞出国内首条产线,在产品上虽然与英飞凌这样的巨头尚有差距,但是实力已经不容小觑。

除此之外,一些跨界大佬也在为车企提供解决方案,例如,华为的 5G?基带芯片Balong 5000,可用于汽车端的车联网、自动驾驶领域;百度开发的“昆仑”AI芯片,也可以适配于自动驾驶的Apollo系统。

值得一提的是,在芯片国产化的趋势下,国家也出台了相关政策以推动智能汽车芯片的发展。今年2月,国家发改委联合11部门发布了《智能汽车创新发展战略》,强调国内汽车行业要推进车规级芯片、智能计算平台等核心技术的研发与产业化。

9月,由国家科技部、工信部共同支持,国家新能源汽车技术创新中心(国创中心)牵头70余家企事业单位成立了“中国汽车芯片产业创新战略联盟”,这是首次在汽车芯片领域中出现统一行动组织,同时也体现出了国家对于汽车芯片的重视。

“要将发展车规级芯片提高到发展我国自主可控的汽车工业的战略高度予以重视。如果没有自主可控的车规级芯片,我国的智能网联新能源汽车,将重蹈以前合资汽车的覆辙。”

可以预见,芯片国产化是大趋势,亦是一场长期“战役”。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

芯片是 科技 发展的基石,也是工业文化,信息技术的重要保障。如果没有芯片产业支柱的话,一切 科技 进步都被停摆。所以要想实现 科技 进步,行业改革创新,首先就要确保芯片的稳定前行。

回望过去一年,全球芯片界都发生了很多大事,供应链飘忽不定,众多依赖芯片的企业都受困其中。但我国也意识到这一问题,开始加速国产半导体产业的扶持。

这一问题得到了我国有关部门发言人的明确回答,称:芯片产业,集成电路产业我们高度重视,发布了几项促进集成电路产业和软件产业高质量的政策,包括加大企业减税力度以及在基础方面进一步提升加强。

很明显,“国家队”正式出手了,在国内关键的集成电路,半导体领域提供较大的扶持力度。细分到各项领域来看的话,对企业免税可以减少企业在技术研发,人才培养等方面的压力,从而有更多的资本投入到芯片攻克上。

另外基础方面也要牢牢把控,材料、人才、设备和工艺等方面也有相应的准备。

总的来看就是我国会对集成电路产业上进行大力支持,让更多的企业参与到其中,助力国产芯片的崛起。

中国每年都需要从国外进口大量芯片,去年芯片进口额达到了3800亿美元,集成电路总销售额更是达到了8848亿元。平均增长率为20%。

也就是说,我国不仅有庞大的芯片进口需求,也有非常大的芯片市场。对国内外供应的芯片销售额接近九千亿人民币。可是大量销售的芯片所采用的集成电路都是从国外进口,正因为如此,我们才需要不断提升自给率。

在这一点上,中国芯片正加速前行,首先定下了2025年实现70%芯片自给率的目标,其次正如我国有关部门的发言人所说,加大企业免税力度,让大量企业参与进来。

鉴于当前的国内半导体局势来看,2021年1月至2月成立的相关芯片企业达到了4350家,同比增加了378%。

2个月的时间,国内新增的半导体,芯片相关企业就有四千多家,这种增长趋势非常罕见。很大程度受到我国半导体迎来最大浪潮的影响,纷纷入局。

芯片是一项全产业链都要保持同步,才能确保一个国家拥有足够的自产能力。目前我们已经取得了很大的突破,一个接着一个的捷报不断传来。在芯片制造、设计、封装、材料、设备、人才等方面一个都不会落下。

毫无疑问,国产芯片迎来最大浪潮,不仅我国动用大国之力对企业,行业进行扶持。还有90家中企联合成立集成电路技术委员会。

更别提南京集成电路大学的成立,为我国集成电路领域不断输送人才。另外华为海思、紫光展锐、中芯国际、晶瑞股份、上海微电子等这些涵盖设计、制造、材料、设备的龙头企业,有这么多的力量集成在一起,何愁中国芯片不能崛起。

我国有领先全球的芯片设计能力,不过在制造方面还有待提升。因此在未来的发展中,也希望更多的企业能够重视芯片制造产业的提升。为国内企业提供关键的制造水准,否则拥有设计却不具备制造能力,还是会受制于人。

谁也不希望这样的情况出现,所以我们才更应该加强基础工艺提升,用以点到面的方式不断取得突破。期待中国芯片能早日迎来复兴。

对国产芯片产业你有什么看法呢?


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