中国集成电路发展的出路在哪里?

中国集成电路发展的出路在哪里?,第1张

世界上的其它地方都曾出现过好几次IC市场惨淡的局面,但在中国20多年来一直都没有出现,所以IC市场的中心正在不断从美国、欧洲、日本等国家向中国转移,IC的生产中心也在不断地从其他国家或地区转移到中国。去年(2004年)台湾的8寸晶圆生产厂宣布在广东珠海市落户,以及台联电和台积电IC生产厂商在国内苏州、上海投资办厂,一下子把中国的IC产业推向了世界高峰。现在,世界上任何一个IC生产厂家的产品或相同型号的IC几乎在中国都可以找得到,中国IC市场的份额已经占全世界的五分之一以上。并且这个分量还在继续增长,因为中国是一个产品加工能力最强和市场潜力最大的国家。作为一个IC的使用者,我对中国IC产业的发展感到很欣慰,也感到叹息。欣慰的是IC产业在国内的蓬勃发展必然会带动中国电子工业及其他产业的蓬勃发展,并且我们的IC产量和产值很快就可以赶上日本、欧洲和美国。IC的发源地在美国,二十多年前传入欧洲和日本,十年前又传入台湾,现在又传到了中国大陆。在IC产生技术方面,日本用了26年才赶上美国,而台湾只用了十年多一点时间就赶上了美国,这不能不说是一个奇迹。根据统计,2000年以来中国的IC产业每年都有30%以上的速度增长,因此可以估计,用不了十年,中国的IC产业就可以赶上美国。严格来说早在二十年前,国外的IC生产技术就已经传入中国,但中国一直没有把握住机会,因此我们不能不叹息。八十年代末,中国就开始从日本大量引进IC生产技术,当时国内的最大IC厂家742厂(华晶集团)就是在那时候从日本东芝公司引进IC生产技术的,同时向东芝引进IC生产技术的还有韩国三星。现在可以检讨一下中国二十几年来IC产业的发展是个什么样子,我们可以用信息产业部(以前叫电子工业部或四机部)一位领导的真心话来概括:我们二十多年来用于引进IC(彩电用)生产的钱,光利息用来买IC都用不完。是什么原因造成中国IC产业发展这么令人感叹?很多不知情的人都把责任归于日本没有真心向中国人传授技术,那么尔后中国从欧洲引进的IC生产技术又怎么样呢?上海非利蒲半导体厂、上海贝岭半导体、还有深圳的赛意法半导体公司等等,当时引进技术的时候技术水平也应该是很先进的了吧,但为什么也发展不起来?中国没有IC用户吗?中国IC市场的容量每年都有上百亿元的增长,把它摊到任何一个IC企业,这个企业都会被掌死。就良心而论,如果我们不是当年从日本引进了彩电生产技术,中国的电子工业不会像今天发展得这么快。如果拿今天的三星与中国任何一个企业相比,就会知道中国的IC企业到底输在哪里?我认为,中国的IC产业不是人们所认为的是输在生产技术上,因为三星公司也是与中国华晶公司同时引进日本的IC生产技术,并且目前在三星公司工作的很多高级技术人员也是中国人,因此我们只能认为,中国IC产业的失败,是输在管理和体制上。先天不足,后天营养不良,是中国IC产业失败的一个重要原因。中国是一个计划经济色彩很浓的国家,虽然是改革开放了,但一些大的技术引进项目,还需要国家政府部门进行立项、审批和拨款,而目前国内大多数的企业还都是国营企业,国营企业在争取技术引进项目的时候一般都会弄虚作假。这些企业为了争取得到国家技术引进项目,可以说是不择一切手段,其中在写可行性报告的时候,首先是把技术引进的必要性写得天花乱坠,然后把经济效益也写得非常可观,最后把投资写得非常节省,只有国外同类项目的三分之一,目的就是要先拿到项目,资金不足,等上马以后再继续向国家申请,反正生米已经将要煮成饭,国家不可能不给。因此,技术引进项目在一开始就是先天不足,经常是一边引进技术设备一边修改方案,最后把资金用完了,还不能正常生产,更谈不上日后设备更新和技术改造了。如:华晶半导体厂(742厂),IC产生技术引进项目在进行到第一期工程后,因资金不足就基本停止了下来,但为了向政府部门报喜,表示项目超前完成任务,提前出产品,不得不向东芝公司买进IC半成品进行封装,然后打上自己的品牌,一个自力更生,独立生产的IC产品就这样诞生了。但直到今天,华晶半导体厂当年的雄伟目标一直都没有实现过。思想保守,不重视技术引进,企业缺乏活力,是国内IC生产厂家失败的另一个重要原因。在政府领导的眼里,引进IC产生技术和设备,IC产品就可以像面包师烤面包一样,等着面包出炉了,殊不知IC产品最关键的技术还在前头,就是产品技术开发。搞过电路设计的工程师都会清楚,开发一个电子产品,比较复杂一些的一般都需要一年甚至两年的时间,而开发一个IC产品需要的时间还要更长,因为IC样片试制出来后还要作电路试验,还需要整机厂的配合。况且以前搞IC设计基本上都是手工 *** 作(用胶带贴图),特别是搞模拟电路IC设计,对设计师的技术水平(经验)要求更高。光有IC产生技术和设备,还需找米下锅,而IC产品设计,在国内IC产生技术刚引进的时候还是个空白,对IC产品设计人才的培养最少需要三到五年的时间,并且当年连师傅都没有到哪里去培养。因此引进成熟的IC技术产品是解决IC产生厂当时等米下锅的唯一出路,但是在自力更生,自主开发等思想的指导下,只好让IC技术开发人员加班加点,重复别人的劳动,让IC生产设备耐心地等待着新产品的诞生,和静静地等待着衰老。因为,IC产品技术引进多么丢中国人的脸。而在此同时,韩国三星却每年花几亿美金来进行技术引进,然后用同样的生产设备进行IC生产,并把产品源源不断地卖到中国,每年几十亿元的钱也源源不断从中国人的手中流入别人的腰包。你看多可惜,中国就这样失去了一次IC发展的好机会。今天三星半导体公司的产品样样均有,这些产品完全都是他们自己设计的吗?我看不是,我相信大部分产品都是靠引进技术进行生产的;连日本人卖给中国人的生产设备也是通过引进,然后改造再卖给中国。而在国人看来引进设备还可以,但引进技术就是耻辱,中国人能把卫星发射上天,为什么就不能开发IC。20世纪末IC技术得到了长足的发展,特别是个人电脑发明以后,IC生产技术和IC电路开发技术,无论是在效率上或者在性能上,以及在产能上都比前10年最少增长了100倍。英特尔公司在进行80286 CPU电路布图设计的时候基本上还是用手工贴图的方法,而到了80386 CPU电路布图设计的时候才开始采用CAD和EAD技术,正是因为CAD技术的飞速发展才引起今天IC技术的进一步飞速发展。今天IC的生产和开发技术越来越集中,并且产能已基本集中在几个世界级的IC企业手中,而且IC生产是一种高投入,高产出,高风险的行业。中国领导已经初步认识到这一点,要想让现在国内的IC企业(国营企业)直接去追赶国外的IC企业巨头,已经是不可能了,那样只能白白地丢失更多的钱。上个世纪将要结束的时候,国家在IC产业方面进行了政策调整,原来只允许国营企业涉及的IC产业,现在反过来鼓励民营企业进入IC技术领域,并把民营企业的概念延伸到外商在国内投资企业的范围,这一观念的改变使得二十多年笼罩在中国IC产业顶上的阴云,一下子变得豁然开朗,随着台湾IC企业向大陆转移,以及国外IC企业竞争的激烈,和国外留学人员创业的浓厚兴趣,在2000年以后的几年里,中国从事IC技术的企业一下子猛增了400多家,其中大部份都是海归人员新办的IC设计公司,中国IC产业的春天终于到来了。与此同时,在政府提出信息产业要有自己的“心”(CPU)和“脑”(系统软件)的号召下,一些代表国家顶级IC技术的产品,如:方舟1号、2号;龙芯1号、2号;汉芯等CPU产品在政府的大力支持下,在短短的两年里也陆续在不同场合亮了相,并得到政府部门的嘉奖,同时也给中国政府的官员面子增加了光彩,证明政府的支持是正确和有效的。没有人怀疑,CPU不是当今IC技术中的皇冠,英特尔公司独领风骚20多年,靠的就是CPU一枝独秀。但是CPU与其他IC产品不同,它不但需要硬件支持,更需要软件来支持,没有一大帮热血沸腾的软件开发队伍跟进,不断地开发应用软件来支持,任何先进的CPU都会变成废物。对于CPU电路性能的优越性我们暂且不说,但如果我们自己生产的CPU采用的是别人的IP,那么我们的CPU到底有多少优势,能与英特公司抗衡吗?如果我们自己生产的CPU采用的是自己的IP,手中已经掌握大量软件资源的软件公司愿意跟进吗?况且开发自己的IP谈何容易,如果选用别人的IP,还不是需要乖乖的给别人交一笔知识产权费。世界上曾有多少人,想在CPU行业与英特尔公司争夺天下,都没有成功。在英特尔公司刚推出80286的时候,那是个群雄辈出的时代,有西门子、NEC、台湾联电、IBM等好几十家公司跟进;到了80386和80486的时代,世界大部分厂家纷纷倒闭,只剩下几家;再到奔腾CPU的时代,世界CPU的厂家几乎只剩英特尔公司一家,最后有十几家CPU公司联合起来搞一个Power-CPU与英特尔公司的奔腾CPU抗衡也没成功。那么中国IC产业的出路在哪里?实际上这两年华为、中兴等IC开发公司的实际行动已经作了回答,就是要搞那些能与自己产品配套用的IC,或某个新技术领域,别人还没有进入这个领域的新IC,这样才可能会成功。不过,现在华为和中兴的IC开发公司还是处于自己种菜自己吃的小农经济经营方式,只不过是省了点赶集买菜的时间和路费,图了个方便。他们这种小农经济经营方式,注定他们的IC开发公司规模不可能做得很大。他们如果想把IC开发公司规模做大,必须自己构建一个农场或收购一个农场,把自己培养成一个IC专业户。当一种主流文化形成以后,一般人只能跟着它走,谁要是想与它作对,必须量力而行,估计一下自己有没有那么大的实力,和敢不敢付出那么高的成本,如:美国的王安电脑就是因为与众不同,而倒在了IBM电脑的脚下。目前WINDOWS *** 作系统已经积累了7000多万行原代码,虽然它很不尽人意,但谁想准备用新的 *** 作系统取代它都是一件很难的事情。很多人都希望用LINUX来取代它,这种想法过于简单,在政府的支持下,很多人已经实践了好几年,并且在这方面花的钱起码也有十几亿元,到现在还没有看得出有成功的希望。中国IC产业的发展绝不会像政府官员宣布的那样,缺“心”就是搞CPU——要与英特尔对着干,少“脑”就要搞 *** 作系统——要与微软对着干。如果大家都去搞CPU和 *** 作系统,很多企业都得要完蛋。企业要生存首先是要解决吃饭问题,然后才能求发展,过度地追求高标准,高水平,不先考虑市场的需求和自己的实力,对于一个没有品牌基础的新企业来说,死得更快。中国科学院软件所倪光南院士早在几年前就指出,中国集成电路的发展方向是搞系统芯片和与之相配的嵌入式系统软件。目前在世界上系统芯片虽然还没有形成规模,但嵌入式系统软件发展非常快,从事嵌入式系统软件开发的人员也越来越多,这也给将来系统芯片的发展打下了良好的基础。在这里我不愿意作为算命先生来推算中国最近诞生的方舟、龙芯、汉芯等产品的命运,但如果没有政府的继续支持,可以肯定他们往后的日子非常艰难,但政府鼓励发展自己的CPU也情有独钟,我们无法评论。几年以前我与华邦公司总裁?元先生(他现在是台湾地区SOC促进会主席)进行交流的时候,他就指出:最近美国十几家IC公司联合起来生产POWER-CPU与英特尔公司抗衡,都没成功,今后几年谁再去搞CPU,谁将会死得更快。威盛是唯一一家敢与英特较劲的CPU公司,并且它还是一家生产电脑的公司,要不是他自产自消,它可能很早就倒闭了。除非国产的CPU公司也能自产自消,或者政府一直愿意眷养着,要么这些CPU公司也将很快就会倒闭。元先生原来就是搞CPU出身的,他深知CPU河流的深浅,所以他自己创建公司的时候就没有开发和生产自己的CPU,而是开发计算机图形处理芯片。华邦公司开发成功的两块图形处理芯片(用于电脑显示卡和VCD电脑放映卡)在97年前后出尽了风头,为公司赚足了发展资金。因此,公司在刚上马的时候产品选型非常重要,要么还没等站稳脚跟,产品很可能就要过时和被淘汰。自从晶体管于上个世纪40年代后期、集成电路自60年代初期发明以来,半导体制造技术和计算机产业一直都在按摩尔定律(每隔18个月性能翻一翻)以惊人的速度迅速发展,并创造了人类历史上的“数字文明”。在半导体这样的日新月异的产业领域,对于所有相关企业而言,永远都会有新机遇和新威胁。不管是拥有什么样的业绩和规模的企业,都会面临这样的业务环境的变化。深知半导体产业战略意义的地区和国家为了增强半导体技术的竞争力都在不断投入庞大的资源。同时,半导体产业,技术开发、生产体制和客户企业等全球化趋势也越来越明显。翻开半导体产业发展史,半导体产业首先诞生于美国,然后扩展到欧洲,之后经日本和韩国,发展到台湾和扩展到了中国大陆。展望未来,毋庸置疑的是半导体产业将以惊人的速度在中国出现。所以,产业的发展将沿地区性和全球性两个方向推进。在半导体产业区域扩展的同时,构成这一产业的企业也经历了反复的重组和整合,半导体产业构造的进化始终没有停止过,拥有崭新业务模式的企业将会不断登台亮相。到上世纪80年代后期为止,几乎所有的著名半导体制造商都是独立进行产品的策划、设计、生产和销售。这种业务形式被人们称为“integrated device manufacturers:IDM(集成设备制造商)”。这种业务形式在90年代初很快就被台湾的半导体制造商创造的两种新业务形式所突破。这两种新业务形式之一是专门从事半导体生产的“半导体代工厂商(Foundry)”和专门从事半导体设计的“半导体设计厂商(Fabless)”。这是一种新的资源共享模式,它是由IP(知识产权)供应商和SOC设计服务公司来承担的一种产品设计外包模式。笛卡儿发明的三根直线把欧洲人的思维延伸到无限远的空间,而计算机的发明和应用却把中国人的思维固化在1+1=0的原点上。自从2000年以来,中国突然诞生了400多IC设计公司,这些IC设计公司无一不是从事CPU、DSP、SOC等数字电路器件的技术开发。这些数字电路IC的技术开发需要购买或租用非常昂贵CAD、EAD软件和IC测试设备,并且这些产品的生产工艺以及接口电路已经标准化,IP授权费用很高,产品更新换代速度非常快,一个IC设计公司光靠一个产品很难养活一个公司,因此,在很短时间内将会有一大批IC设计公司被淘汰出局。奇怪的是,那些具有广泛应用的模拟器件或IC,却无人去问津。例如:电源开关管、电源管理IC、音频放大IC等等。这些模拟半导体器件的技术开发,不需要昂贵的IC开发专用CAD、EAD工具软件,甚至用手工同样也可以进行技术开发。因此,模拟半导体器件的利润相对来说比数字电路IC还要高。例如:笔记本电脑、液晶电视、手机、数码相机等产品用的电源适配器或充电器的价值,估计每年超过300亿元,其中半导体器件的价值就超过100亿元;还有CRT电视机、空调等电源使用的半导体器件,总价值将超过300亿元。这么大的半导体市场,却没有人看见,反而大家都?死盯在CPU、 DSP、SOC等这几个电脑专用的技术产品上。在他们看来,只有使用昂贵的CAD、EAD工具软件和IC测试设备,开发出来的大规模集成电路,才算是高新技术,才能给中国人的脸争光。难道电脑比人脑还要更聪明吗?别忘了,每年创收几百亿美金的微软公司的WINDOWS软件产品,是用人的脑子开发出来的;每年创收几十亿美金的CAD、EAD集成电路技术开发工具软件,也是SYNOPSYS、CADENCE和MENTOR等公司的工程师用人的脑子开发出来的。其实数字电路要比模拟电路简单非常多,因为,数字电路基本上都是由与门、或门、非门等三种基础电路组成。因此,一些国外的CAD、EAD集成电路技术开发工具软件提供商,大部分都是把重点放在数字电路技术设计上。模拟电路设计相对来说,要比数字电路困难很多,因为,大部分CAD、EAD工具软件对模拟电路设计都用不上,大部分模拟电路设计还得靠人的工作经验积累,这应该是给中国人留下了一个最好的后门——发展IC技术的最好机会。

不可能进行产业跃迁,半导体行业需要强大的专业知识和技术手段,没接触过的人贸然进入这个领域,只是投钱而已。

我国半导体行业现状

沉寂多年的半导体行业,因为全球性芯片缺货再次疯狂起来。

对中国而言,紧迫程度则更甚。自中兴、华为事件开始,芯片市场对国产替代的需求裹挟着爱国情绪逐步爆发。在产业端肩担重任的同时,资本闻风而动——逻辑很简单,中国要摆脱“卡脖”语境,重塑本土的半导体产业链,这其中必然孕育着巨大的机会。

芯片代工厂龙头台积电总营收达1.34万亿新台币(约合人民币3020亿),营收高于绝大多数科技公司的市值,但其购买一台ASML生产的先进制程顶级EUV光刻机就要花费1.48亿欧元(约合人民币11.74亿元)。如果这样的设备、技术能够自强,产业的势能将无限放大。

芯片狂潮来袭已不是什么新闻,但水大鱼大,泡沫也大。武汉弘芯、成都格芯、贵州华芯通等芯片烂尾项目敲响行业警钟,而一级市场投资人对于芯片的热情丝毫不减。

一位知名FA(财务顾问)机构创始人表示,市场上50%的机构都在看半导体,这已然成为投资人见面的必聊话题。而另一位不愿透露姓名的FA科技板块负责人告诉「资本侦探」:“有个项目,投资人连创始人的面都没见过,直接发出去4亿的TS(投资意向书)。更多的投资人则为抢不到好项目发愁。”

不过,有意思的是,在这场盛筵刚刚开席后不久,资本阵营里出现了观点分化,市场也悄然起了变化。

一级市场如火如荼,但二级市场显然对这件事多了许多冷思考。近期更是出现了一波芯片概念股的集体下跌,甚至有分析师认为半导体将进入下跌期。

存量的半导体上市公司正在疯狂的解禁。解禁意味着减持的可能性,减持则意味着市场上供给出来的股票变多了。

一方面是国家大基金。

三大半导体龙头上市公司晶方科技、兆易创新、安集科技发布公告称,国家大基金将减持公司股份不超过总股本的2%,减持金额分别为5.63亿元、19.78亿元、3.69亿元,合计近30亿元。

市场普遍认为此次减持的原因是国家大基金的投资已进入回收期,现阶段正有序减持回收资金。大基金一期成立,股东包括财政部、国开金融等机构,是为扶持中国本土半导体产业而设立的专项基金。其投资计划为15年,分为投资期、回收期、延展期各5年,如今资金回笼是正常流程,此后,新设立的大基金二期将继续投资半导体市场。

当然,大基金的减持还在继续,伴随着企业情况陆续达到大基金的退出要求,之后还会有更多的减持情况出现。

另一方面是小非(<5%的非流通股股东)。“很多PE机构赚了钱要「跑路」,导致供给又变多了,估值下压。”

例如中微公司的小非公告出来清仓式解禁。去年7月,中微公司合计约1.94亿股的首发原股东限售股份解禁,约占公司总股本的36.27%,24日公司公告显示置都(上海)投资中心、嘉兴悦橙投资、嘉兴创橙投资等九家原始机构股东计划通过询价转让方式减持公司股份,这九家公司合计持股占公司总股本的2.66%。

2019年5月,美国商务部将华为列入实体清单,禁止美国企业向华为出口技术和零部件;2020年5月,美国进一步升级对华为贸易禁令,要求凡使用了美国技术或设计的半导体芯片出口华为时,必须得到美国政府的许可证,进一步切断华为通过第三方获取芯片或代工生产的渠道。

此前,高通、英特尔和博通等美国公司都向华为提供芯片,用于华为智能手机和其他电信设备,华为手机使用谷歌的安卓 *** 作系统。华为自研的麒麟高端手机芯片,也依赖台积电代工。随着美国芯片禁令实施,华为手机业务遭遇重创,消费者业务收入大幅下滑,海外市场拓展也受到影响。

美国凭借芯片技术优势对中国企业“卡脖子”,使半导体产业陡然成为中美 科技 竞争的风暴眼。“缺芯”之痛,突显了中国半导体产业的技术短板。它如一记振聋发聩的警钟,惊醒国人看清国际 科技 竞争的残酷现实。

半导体产业是 科技 创新的龙头和先导,在信息 科技 和高端制造中占据核心地位。攻克半导体核心技术难题,解决高端芯片受制于人的现状,成为中国高 科技 发展和产业升级的当务之急。

全球半导体版图

半导体产业很典型地体现了供应链的全球化,各国在半导体产业链上分工协作,相互依赖。美国、韩国、日本、中国、欧洲等国家或地区发挥各自优势,共同组成了紧密协作的全球半导体产业链。

根据美国半导体行业协会发布的最新数据,美国的半导体企业销售额占据全球的47%,排名第二的是韩国,占比为19%,日本和欧盟半导体企业销售额占比均为10%,并列第三。中国台湾和中国大陆半导体企业销售额占比分别为6%和5%。

具体来看,美国牢牢控制半导体产业链的头部,包括最前端EDA/IP、芯片设计和关键设备等。具体而言,在全球产业链总增加值中,美国在EDA/IP上,占据74%份额;在逻辑芯片设计上,占据67%;在存储芯片设计上,占据29%;在半导体制造设备上,占据41%。

日本在芯片设计、半导体制造设备、半导体材料等重要环节掌握核心技术;韩国在存储芯片设计、半导体材料上发挥关键作用;欧洲在芯片设计、半导体制造设备和半导体材料上贡献突出;中国则在晶圆制造上发挥重要作用。

中国大陆在全球晶圆制造(后道封装、测试)增加值占比高达38%;中国台湾在全球半导体材料、晶圆制造(前道制造、后道封装、测试)增加值占比分别达到22%和47%。

以上国家和地区构成了全球半导体产业供应链的主体。

芯片是人类智慧的结晶,芯片制造是全球顶尖的高端制造产业之一,是典型的资本密集和技术密集行业。制造的过程之复杂、技术之尖端、对制造设备的苛刻要求,决定了芯片产业链的复杂性。半导体制造中的大部分设备,包含了数百家不同供应商提供的模块、激光、机电组件、控制芯片、光学、电源等,均需依托高度专业化的复杂供应链。每一个单一制造链条都可能汇集了成千上万的产品,凝聚着数十万人多年研发的积累。

芯片技术也涉及广泛的学科,需要长时期的基础研究和应用技术创新的成果累积。举例来说,一项半导体新技术方法从发布论文,到规模化量产,至少需要10-15年的时间。作为全球最先进的半导体光刻技术基础的极紫外线EUV应用,从早期的概念演示到如今的商业化花费了将近40年的时间,而EUV生产所需要的光刻机设备的10万个零部件来自全球5000多家供应商。

芯片制造的复杂性,创造了一个由无数细分专业方向组成的全球化产业链。在半导体市场中,专业的世界级公司通过几十年有针对性的研发,在自己擅长的领域建立了牢固的市场地位。比如,荷兰ASML垄断着世界光刻机的生产;美国高通、英特尔、韩国三星、中国台湾的台积电等也都形成了各自的技术优势。目前全世界最先进制程的高端芯片几乎都由台积电和三星生产。

中美芯片供应链各有软肋

“缺芯”,不仅困扰着中国企业。

自去年下半年以来,受新冠疫情及美国贸易禁令干扰,芯片产能及供应不足,全球信息产业和智能制造都遭遇了严重的“芯片荒”。

随着新一轮新冠疫情在东南亚蔓延, 汽车 行业芯片短缺进一步加剧,全球三家最大的 汽车 制造商装配线均出现中断。丰田称 9 月全球减产 40%。美国车企也不能幸免,福特 汽车 旗下一家工厂暂停组装 F-150 皮卡,通用 汽车 北美地区生产线停工时间也被迫延长。

蔓延全球的芯片荒,迫使各国对全球半导体供应链的安全性、可靠性进行重新审视和评估。中美两个大国在半导体供应链上各有优势,也各有软肋。

中国芯片产业起步较晚,但近年来加速追赶。根据中国半导体行业协会统计,2020年中国集成电路产业销售额为8848亿元,同比增长17%,5年增长了超过一倍。其中,设计业销售额为3778.4亿元,同比增长23.3%;制造业销售额为2560.1亿元,同比增长19.1%;封装测试业销售额2509.5亿元,同比增长6.8%。中国2020年出口集成电路2598亿块,出口金额1166亿美元,同比增长14.8%。

中国芯片核心技术与美国有较大差距,主要突破在芯片设计领域,芯片设计水平位列全球第二。在制造的封测环节也不是我们的短板。中国芯片制造的短板主要在三方面:核心原材料不能自己自足、芯片制造工艺与国际领先水平有较大差距、关键制造设备依赖进口。

由于不能独立完成先进制程芯片的生产制造,大量高端芯片依赖进口。2020年中国进口芯片5435亿块,进口金额3500.4亿美元。

美国是世界芯片头号强国,拥有世界领先的半导体公司,但其核心能力是主导芯片产业链的前端,包括设计、制造设备的关键技术等,但上游资源和制造能力也依赖国外。美国在全球半导体制造市场的市占率急速下降,从 1990 年 37% 滑落至目前 12%左右。

波士顿咨询公司和美国半导体行业协会在今年4月联合发布的《在不确定的时代加强全球半导体产业链》的报告显示,若按设备制造/组装所在地统计,2019年中国大陆半导体企业销售额占比高达35%;美国则排名第二,销售额占比为19%。

世界芯片的主要制造产能集中在亚洲, 2020 年中国台湾半导体产能全球占比为 22%,其次是韩国 21%,日本和中国大陆皆为 15%。这意味着美国在芯片的制造和生产环节,也存在很大的脆弱性。这也是伴随东南亚疫情爆发导致芯片产业链产能受限,美国同样遭遇“芯片荒”的原因。

对半导体产业链脆弱性的担忧,推动美国加大对半导体产业的投资和政策扶持。今年5月美国参议院通过一项两党一致同意的芯片投资法案,批准了520亿美元的紧急拨款,用以支持美国半导体芯片的生产和研发,以提升美国国内半导体产业链的韧性和竞争力。今年2月24日,美国总统拜登签署一项行政命令,推动美国加强与日本、韩国及中国台湾等盟国/地区合作,加速建立不依赖中国大陆的半导体供应链。

除了产能问题,美国在全球半导体竞争中的另一个软肋就是对中国市场的依赖。中国是全球最大的半导体需求市场,每年中国半导体的进口额都超过3000亿美元,大多数美国半导体龙头企业至少有25%的销售额来自中国市场。可以说,中国是美国及全球主要半导体供应商的最大金主。如果失去中国这个最富活力、最具成长性的市场,那么依赖高资本投入的美国各主要芯片供应商的研发成本将难以支撑,影响其研发投入及未来竞争力。

这从另一方面说,恰是中国的优势,中国庞大的市场需求和发展空间,足以支撑芯片产业链的高强度资本投入与技术研发,并推动技术和产品迭代。

“中国芯”提速

随着中国推进《中国制造2025》,芯片制造一直是中国 科技 发展的优先事项。如今,美国在芯片供应和制造上进行霸凌式断供,使中国构建自主可控、安全高效的半导体产业链的目标更加紧迫。

客观上,半导体产业链需要各国协作,这从成本和技术进步角度,对各国都是互利共赢。但美国的断供行为改变了传统的商业与贸易逻辑。在大国竞争的背景下,对具有战略意义的半导体和芯片产业链,安全、可靠成为主导的逻辑。

中国要成为制造强国,实现在全球产业链、价值链的跃升,摆脱关键技术受制于人的困境,芯片制造这道坎儿就必须跨过。

随着越来越多的中国高 科技 企业被列入美国实体清单,迫使半导体产业链中的许多中国企业不得不“抱团取暖”,携手合作,努力寻求供应链的“本土化”。“中国芯”突围,成为中国 科技 界、产业界不得不面对的一场“新的长征”。中国半导体产业进入攻坚期,也由此迎来发展的重大战略机遇期。

在国家“十四五”规划和2035远景目标纲要中,把 科技 自立自强作为创新驱动的战略优先目标,致力打造“自主可控、安全高效”的产业链、供应链;国家将集中资金和优势 科技 力量,打好关键核心技术攻坚战,在卡脖子领域实现更多“由零到一”的突破。国家明确提出到2025年实现芯片自给率70%的目标。

2020年8月,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》,瞄准国产芯片受制于人的短板,在投融资、人才和市场落地等方面进一步加大政策支持,助力打通和拓展企业融资渠道,加快促进集成电路全产业链联动,做大做强人才培养体系等。

全国多地制定半导体产业发展规划和扶持政策,积极打造半导体产业链。长三角地区是我国半导体产业重点聚集区,深圳市则是珠三角地区集成电路产业的龙头,京津冀及中西部地区的半导体产业也正在加快布局。

作为中国创新基地,上海市政府6月21日发布《战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》,其中集成电路产业列为第一位的发展项目,提出产业规模年均增速达到20%左右,力争在制造领域有两家企业营收进入世界前列,并在芯片设计、制造设备和材料领域培育一批上市企业。

上海市的规划中,对芯片制造也制定出具体目标和实施路径:加快研制具有国际一流水平的刻蚀机、清洗机、离子注入机、量测设备等高端产品;开展核心装备关键零部件研发;提升12英寸硅片、先进光刻胶研发和产业化能力。到2025年,基本建成具有全球影响力的集成电路产业创新高地,先进制造工艺进一步提升,芯片设计能力国际领先,核心装备和关键材料国产化水平进一步提高,基本形成自主可控的产业体系。

上海联合中科院和产业龙头企业,投资5000亿元,打造世界级芯片产业基地:东方芯港。目前东方芯港项目已引进40余家行业标杆企业,初步形成了覆盖芯片设计、特色工艺制造、新型存储、第三代半导体、封装测试以及装备、材料等环节的集成电路全产业链生态体系。

在国家政策指引和强劲市场的驱动下,国家、企业、科研机构、大学、 社会 资金等集体发力,中国芯片行业正展现出空前的发展动能和势头。

在外部倒逼和内部技术提升的共同作用下,中国芯片产业第一次迎来资金、技术、人才、设备、材料、工艺、设计、软件等各发展要素和环节的整体爆发。国产芯片也在加速试错、改造、提升,正在经历从“不可用”到“基本可用”、再到“好用”的转变。

中国终将重构全球半导体格局

中国芯片制造重大技术突破接踵而至:

中微半导体公司成功研制了5纳米等离子蚀刻机。经过三年的发展,中微公司5纳米蚀刻机的制造技术更加成熟。该设备已交付台积电投入使用。

上海微电子已经成功研发出我国首款28纳米光刻机设备,预计将在2021年交付使用,实现了光刻机技术从无到有的突破。

中芯国际成功推出N+1芯片工艺技术,依托该工艺,中芯国际芯片制程不断向新的高度突破,同时成熟的28纳米制程扩大产能。

7月29日,南大光电承担的国家 科技 重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”之光刻胶项目通过了专家组验收。

8月2日青岛芯恩公司宣布8寸晶圆投片成功,良率达90%以上,12寸晶圆厂也将于8月15日开始投片。

2017年,合肥晶合集成电路12寸晶圆制造基地建成投产,至2021年合肥集成电路企业数量已发展到近280家。

中国半导体行业集中蓄势发力,在关键技术和设备等瓶颈领域,从无到有,由易入难,积小成而大成,关键技术和工艺水平正在取得整体跃迁。

小成靠朋友,大成靠对手。某种意义上,我们应该感谢美国的遏制与封锁,逼迫我们在芯片和半导体行业加速摆脱对外部的依赖。

回望新中国 科技 发展史,凡是西方封锁和控制的领域,也是中国技术发展最快的领域:远的如两d一星、核潜艇,近的如北斗导航系统以及登月、空间站、火星探测等航天工程。在外部压力的逼迫下,中国 科技 与研发潜能将前所未有地爆发。

实际上,中国的整体 科技 实力与美国的差距正在迅速缩小。在一些尖端领域,比如高温超导、纳米材料、超级计算机、航天技术、量子通讯、5G技术、人工智能、古生物考古、生命科学等领域已经居于世界前沿水平。

英国世界大学新闻网站8月29日刊发分析文章,梳理了中国 科技 水平的颠覆性变化:

在创新领域,中国在全球研发支出排名第二,全球创新指数在中等收入国家中排名第一,正在从创新落伍者转变为创新领导者。

人才方面,拥有庞大的高端理工人才库,中国已是知识资本的重要创造者,美中 科技 关系从高度不对称转变为在能力和实力上更加对等。

技术转让方面,中国从单纯的学习者和技术接收者,转变为技术转让的来源和跨境技术标准的塑造者。

人才回流,中国正在扭转人才流失问题,积极从世界各地招募科学和工程人才。

这些变化表明,中国 科技 整体实力已经从追赶转变为能够与国际前沿竞争,由全球 科技 中的边缘角色转变为具有重要影响力的国家之一。

中国的基础研究水平也在突飞猛进。据《日经新闻》8月10日报道,在统计2017年至2019年间全球被引用次数排名前10%的论文时,中国首次超过美国,位居榜首位置。报道还着重指出中国在人工智能领域相关论文总数占据20.7%,美国为19.8%,显示中国在人工智能领域的研究成果正在超越美国。

另有日本学者在研究2021QS世界大学排名后,发现世界排名前20的理工类大学中,中国有7所上榜,清华大学居于第一位,而美国有5所。如果进一步细分到“机械工程”、“电气与电子工程”,中国大学在排名前20中的数量更是全面碾压美国。

芯片技术反映了一个国家整体 科技 水平和综合研发实力,中国的基础研究、应用研究、人才实力具备了突破芯片核心技术的基础和能力。

正如世界光刻机龙头企业——荷兰ASML总裁温尼克今年4月接受采访时所说:美国不能无限打压中国,对中国实施出口管制,将逼迫中国寻求 科技 自主,现在不把光刻机卖给中国,估计3年后中国就会自己掌握这个技术。“一旦中国被逼急了,不出15年他们就会什么都能自己做。”

温尼克的忧虑,正在一步步变成现实。全球半导体产业正进入重大变革期,中国在芯片制造领域的发愤图强,正在改写世界半导体产业的竞争格局。

中国的市场优势加上国家政策优势、资金优势以及基础研究的深入,打破美国在芯片制造领域的技术垄断和封锁,这一天不会太遥远。


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