沈阳鹏城微纳半导体怎么样

沈阳鹏城微纳半导体怎么样,第1张

还不错。

1、沈阳鹏城微纳半导体由哈尔滨工业大学(深圳)与有多年实践经验的工程师团队共同发起创建。

2、沈阳鹏城微纳半导体公司立足于技术前沿与市场前沿的交叉点,寻求创新引领与可持续发展,解决产业的痛点和国产化难题,争取产业链的自主可控。

前些天,我国本土半导体设备传来好消息,中微半导体设备(上海)有限公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5nm制程生产线。刻蚀机是芯片制造的关键装备之一,中微突破关键核心技术,让“中国制造”跻身刻蚀机国际第一梯队。

近年来,我国大陆半导体设备企业一直在努力追赶国际先进脚步。在多种设备领域有一定突破,除了上述中微半导体的5nm等离子体刻蚀机之外,有越来越多的产品可应用于14nm、7nm制程。

但是,国内设备与国外先进设备相比仍有较大差距,主要表现在两方面:一是有一定竞争力的产品在领先制程上的差距;二是部分产品完全没有竞争能力或尚未布局,比如国内光刻机落后许多代际,仅能达到90nm的光刻要求,国内探针台也处于研发阶段,尚未实现销售收入。

那么,在国家的扶持下,经过这么多年的发展,我国本土半导体设备各个细分领域的发展情况如何呢?相关企业都有哪些?发展到了什么程度呢?下面就来梳理一下。

   北方华创

北方华创由七星电子和北方微电子战略重组而成。七星甴子主营清洗机、氧化炉、 气体质量控制器(MFC)等半导体装备及精密甴子元器件等业务,此外七星甴子还是国内真空设备、 新能源锂甴装备重要供应商。北方微甴子主营刻蚀设备(Etch)、物理气相沉积设备(PVD)、化学气相沉积设备(CVD)三类设备。

2010 年 3 月,七星甴子在深交所上市。 2016 年 8 月,七星甴子与北方微甴子实现战略重组,成为中国规模最大、产品体系最丰富、涉及领域最广的高端半导体工艺设备供应商,开成功引迚国家集成甴路产业基金(大基金)等战略投资者,实现了产业与资本的融合。 公司实际控制人是北京甴控,隶属于国资委。

2017 年 2 月,七星甴子正式更名为北方华创 科技 集团股仹有限公司,完成了内部整合,推出全新品牉“北方华创”,开形成了半导体装备、真空装备、新能源锂甴装备和高精密甴子元器件四大业务板块加集团总部的“4+1”经营管理模式。

北方华创的半导体装备亊业群主要包括刻蚀机、 PVD、 CVD、氧化炉、扩散炉、清洗机及质量流量控制器(MFC)等 7 大类半导体设备及零部件,面向集成甴路、先进封装等 8 个应用领域,涵盖了半导体生产前段工艺制程中的除光刻机外的大部分兲键装备。 客户包括中芯国际、华力微甴子、长江存储等国内一线半导体制造企业,以及长甴 科技 、 晶斱 科技 、华天 科技 等半导体封装厂商。

重组之后,北方华创业绩快速增长。2017 年实现营业收入 22.23 亿元,同比增长37.01%,归母净利润 1.26 亿元,同比增长 35.21%。 根据公司 2018 年半年报业绩快报,2018 年上半年公司实现营业收入13.95 亿元,同比增长 33.44%, 归母净利润 1.19 亿元,同比增长 125.44%。 随着下游晶圆厂投资加速, 公司半导体设备等觃模持续扩张。

长川 科技

长川 科技 是国内集成电路封装测试、晶圆制造及芯片设计环节测试设备主要供应商。 半导体测试设备主要包括分选机、 测试机和探针台三大类。自2008年4月成立以来,该公司率先实现了半导体测试设备(分选机和测试机) 的国产化, 并获得国内外众多一流集成电路企业的使用和认可。

该公司于 2012 年 2 月承担并完成国家“十二五”规划重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”中的高端封装设备与材料应用工程项目,并于 2015 年 3 月获得国家集成电路产业基金投资。

该公司的测试机和分选机在核心性能指标上已达到国内领先、接近国外先进水平,同时售价低于国外同类型号产品,具备较高的性价比优势。 公司产品已进入国内主流封测企业, 如天水华天、 长电 科技 、 杭州士兰微、 通富微电等。 2017 年,该公司对外积极开拓市场, 设立台湾办事处,拓展台湾市场。

2013~2017年,长川 科技 营收实现了由 4,341 万元到 1.80 亿元的跨越,复合增速达39.75%。 2017 年,归属母公司净利润由992万元增长至 5,025 万元, 复合增速达31.48%。

中微半导体

中微半导体成立于 2004 年,是一家微加工高端设备公司, 经营范围包括研发薄膜制造设备和等离子体刻蚀设备、大面积显示屏设备等。该公司管理层技术底蕴深厚,大多有任职于应用材料、LAM和英特尔等全球半导体一流企业的经验。

中微半导体先后承担并圆满完成 65-45 纳米、 32-22 纳米、22-14 纳米等三项等离子介质刻蚀设备产品研制和产业化。 公司自主研发的等离子体刻蚀设备 Primo D-RIE 可用于加工 64/45/28 纳米氧化硅、氮化硅等电介质材料,介质刻蚀设备 Primo AD-RIE 可用于 22nm 及以下芯片加工,均已进入国内先进产线。中微半导体的介质刻蚀机已经完成了5nm 的生产。

晶盛机电

晶盛机电是一家专业从事半导体、光伏设备研发及制造的高新技术企业,是国内技术领先的晶体硅生长设备供应商。该公司专注于拥有自主品牌的晶体硅生长设备及其控制系统的研发、制造和销售,先后开发出拥有完全自主知识产权的直拉式全自动晶体生长炉、铸锭多晶炉产品。

该公司立足于“提高光电转化效率、降低发电成本”的光伏技术路线,实现了硅晶体生长“全自动、高性能、高效率、低能耗”国内领先、国际先进的技术优势。全自动单晶炉系列产品和 JSH800 型气致冷多晶炉产品分别被四部委评为国家重点新产品。同时公司积极向光伏产业链装备进行延伸,2015 年成功开发并销售了新一代单晶棒切磨复合一体机、单晶硅棒截断机、多晶硅块研磨一体机、多晶硅块截断机等多种智能化装备,并布局高效光伏电池装备和组件装备的研发。

该公司的晶体生长设备特别是单晶硅生长炉销售形势较好,主要是单晶光伏的技术路线获得认可,随着下游厂商的扩产,单晶的渗透率也逐步提升,带来对单晶硅生长炉的需求增加,该类产品收入已经占营业收入的 81%。

该公司主营业务伴随国内光伏产业的上升发展,给主营业务收入和利润带来显着增长,近两年的增长率均在 80%以上,另外,其毛利率水平和净利率水平也基本维持稳定。

上海微电子

上海微电子装备有限公司成立于2002年,主要致力于大规模工业生产的投影光刻机研发、生产、销售与服务,该公司产品可广泛应用于IC制造与先进封装、MEMS、TSV/3D、TFT-OLED等制造领域。

   该公司主要产品包括:

600扫描光刻机系列—前道IC制造

基于先进的扫描光刻机平台技术,提供覆盖前道IC制造90nm节点以上大规模生产所需,包含90nm、130nm和280nm等不同分辨率节点要求的ArF、KrF及i-line步进扫描投影光刻机。该系列光刻机可兼容200mm和300mm硅片。

500步进光刻机系列—后道IC、MEMS制造

基于先进的步进光刻机平台技术,提供覆盖后道IC封装、MEMS/NEMS制造的步进投影光刻机。该系列光刻机采用高功率汞灯的ghi线作为曝光光源,其先进的逐场调焦调平技术对薄胶和厚胶工艺,以及TSV-3D结构等具有良好的自动适应性,并通过采用具有专利的图像智能识别技术,无需专门设计特殊对准标记。该系列设备具有高分辨率、高套刻精度和高生产率等一系列优点,可满足用户对设备高性能、高可靠性、低使用成本(COO)的生产需求。

200光刻机系列—AM-OLED显示屏制造

200系列投影光刻机综合采用先进的步进光刻机平台技术和扫描光刻机平台技术,专用于新一代AM-OLED显示屏的TFT电路制造。该系列光刻机不仅可用于基板尺寸为200mm × 200mm的工艺研发线,也可用于基板尺寸为G2.5(370mm × 470mm)和G4.5(730mm × 920mm)的AM-OLED显示屏量产线。

硅片边缘曝光机系列——芯片级封装工艺应用

SMEE开发的硅片边缘曝光机提供了满足芯片级封装工艺中对硅片边缘进行去胶处理的能力,设备可按照客户要求配置边缘曝光宽度、硅片物料接口形式、曝光工位等不同形式。设备同时兼容150mm、200mm和300mm等三种不同规格的硅片,边缘曝光精度可到达0.1mm。设备配置了高功率光源,具有较高的硅片面照度,提高了设备产率。

至纯 科技

至纯 科技 成立于 2000 年, 主要为电子、生物医药及食品饮料等行业的先进制造业企业提供高纯工艺系统的整体解决方案, 产品为高纯工艺设备和以设备组成的高纯工艺系统,覆盖设计、加工制造、安装以及配套工程、检测、厂务托管、标定和维护保养等增值服务。

该公司在 2016年前产品约一半收入来自医药类行业,光伏、 LED 行业及半导体行业收入占比较小。 2016年以来,公司抓住半导体产业的发展机遇,逐步扩大其产品在半导体领域的销售占比, 2016和 2017 年来自半导体领域收入占公司营业收入比重分别为 50%和 57%,占据公司营业收入半壁江山。主攻半导体清洗设备。

该公司于 2015 年开始启动湿法工艺装备研发, 2016 年成立院士工作站, 2017 年成立独立的半导体湿法事业部至微半导体,目前已经形成了 UltronB200 和 Ultron B300 的槽式湿法清洗设备和 Ultron S200 和 Ultron S300 的单片式湿法清洗设备产品系列, 并取得 6 台的批量订单。

   精测电子

武汉精测电子技术股份有限公司创立于 2006 年 4 月,并于 2016 年 11 月在创业板上市。公司主要从事平板显示检测系统的研发、生产与销售,在国内平板显示测试领域处于绝对领先地位, 主营产品包括:模组检测系统、面板检测系统、OLED 检测系统、AOI光学检测系统和平板显示自动化设备。近几年来,该公司积极对外投资,设立多家子公司,业务规模迅速扩张,进一步完善了产业布局。

该公司成立初期主要专注于基于电讯技术的信号检测,是国内较早开发出适用于液晶模组生产线的 3D 检测、基于 DP 接口的液晶模组生产线的检测和液晶模组生产线的 Wi-Fi 全无线检测产品的企业,目前该公司的 Module 制程检测系统的产品技术已处于行业领先水平。

2014 年,精测电子积极研发 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备,引进了宏濑光电和台湾光达关于 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备相关的专利等知识产权,使其在 Array制程和 Cell 制程的检测形成自有技术,初步形成了“光、机、电”技术一体化的优势。

精测电子2018年上半年财务报告显示,该公司收入主要来自 AOI 光学检测系统业务,占比 45.49%,毛利占比 41.94%;其次是模组检测系统业务,收入占比 23.33%,毛利占比 27.68%; OLED 检测系统和平面显示自动化设备收入占比分别为 14.29%和12.30%,毛利占比为 14.26%和 10.28%。

   电子 科技 集团45所

中国电子 科技 集团公司第45研究所创立于1958年,2010年9月,中央机构编制委员会办公室批准45所第一名称更改为“北京半导体专用设备研究所”,第二名称仍保持“中国电子 科技 集团公司第四十五研究所”不变。

45所是国内专门从事军工电子元器件关键工艺设备技术、设备整机系统以及设备应用工艺研究开发和生产制造的国家重点军工科研生产单位。

45所以光学细微加工和精密机械与系统自动化为专业方向,以机器视觉技术、运动控制技术、精密运动工作台与物料传输系统技术、精密零部件设计优化与高效制造技术、设备应用工艺研究与物化技术、整机系统集成技术等六大共性关键技术为支撑,围绕集成电路制造设备、半导体照明器件制造设备、光伏电池制造设备、光电组件制造和系统集成与服务等五个重点技术领域,开发出了电子材料加工设备、芯片制造设备、光/声/电检测设备、化学处理设备、先进封装设备、电子图形印刷设备、晶体元器件和光伏电池等八大类工艺设备和产品,服务于集成电路、光电元器件与组件、半导体照明和太阳能光伏电池四大行业.

   上海睿励

睿励科学仪器(上海)有限公司是于2005年创建的合资公司,致力于研发、生产和销售具有自主知识产权的集成电路生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备。主要生产用于65/28/14nm制程工艺控制的膜厚测量设备。

沈阳芯源

沈阳芯源微电子设备有限公司成立于2002年,由中科院沈阳自动化研究所引进国外先进技术投资创建。

芯源公司自主开发的单片匀胶机、显影机、喷胶机、去胶机、清洗机、湿法刻蚀机等设备广泛应用于半导体、先进封装、MEMS、LED等领域。

1.LED领域匀胶显影机:应用于LED芯片制造、PSS(图形化衬底)、MEMS、HCPV(高聚光型太阳能电池)、Waveguide(光波导)工艺的匀胶显影等工艺制程。

2.高端封装全自动涂胶显影机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的高黏度PR、PI、Epoxy的涂敷、显影工艺制程。

3.高端封装全自动喷雾式涂胶机: 广泛应用于TSV、MEMS、WLP等工艺制程。

4.单片湿法刻蚀机/去胶机/清洗机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的刻蚀、去胶、清洗工艺制程。

5.前道堆叠式全自动涂胶显影机:应用于90nm光刻工艺、BARC涂覆、SOC、SOD、SOG等工艺制程。

   盛美半导体

盛美半导体(ACM Research)是国内半导体清洗设备主要供应商,于1998年在美国硅谷成立,主要研发电抛光技术,2006 年成立上海子公司,专注于半导体清洗设备。2017年11月4日公司在美国纳斯达克上市。2017年公司营业收入3650万美元,同比增长33.2%,其中90%以上的营业收入来自于半导体清洗设备。2017 年研发投入占营业收入比例为14.1%。

由于声波清洗可能会造成晶片损伤,行业公司大多转向研发其他技术,盛美半导体另辟蹊径研发出空间交变相移兆声波清洗(SAPS)和时序能激气泡震荡兆声波清洗(TEBO)两项专利技术,可以实现无伤清洗。公司的清洗设备目前已经进入 SK 海力士、长江存储和上海华力等先进产线。

   天津华海清科

天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。

华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。

中电科装备

中电科电子装备集团有限公司成立于2013年,是在中国电子 科技 集团公司2所、45所、48所基础上组建成立的二级成员单位,属中国电子 科技 集团公司独资公司,注册资金21亿元,该公司是我国以集成电路制造装备、新型平板显示装备、光伏新能源装备以及太阳能光伏产业为主的科研生产骨干单位,具备集成电路局部成套和系统集成能力以及光伏太阳能产业链整线交钥匙能力。

多年来,利用自身雄厚的科研技术和人才优势,形成了以光刻机、平坦化装备(CMP)、离子注入机、电化学沉积设备(ECD)等为代表的微电子工艺设备研究开发与生产制造体系,涵盖材料加工、芯片制造、先进封装和测试检测等多个领域;通过了ISO9001、GJB9001A、UL、CE、TüV、NRE等质量管理体系与国际认证。

   沈阳拓荆

沈阳拓荆 科技 有限公司成立于2010年4月,是由海外专家团队和中科院所属企业共同发起成立的国家高新技术企业。拓荆公司致力于研究和生产薄膜设备,两次承担国家 科技 重大专项。2016年、2017年连续两年获评“中国半导体设备五强企业”。

该公司拥有12英寸PECVD(等离子体化学气相沉积设备)、ALD(原子层薄膜沉积设备)、3D NAND PECVD(三维结构闪存专用PECVD设备)三个完整系列产品,技术指标达到国际先进水平。产品广泛应用于集成电路前道和后道、TSV封装、光波导、LED、3D-NAND闪存、OLED显示等高端技术领域。

   华海清科

天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。

华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。

以上就是我国大陆地区的主要半导体设备生产企业。

随着我国半导体产业的快速发展,对半导体设备的需求量越来越大,而本土半导体设备企业面临着供给与需求错配的情况。一方面,国内的半导体设备需求随着下游产线的扩张而迅速增加,大陆的半导体设备需求占全球半导体设备需求的比重较高;但另一方面,本土的设备供给存在着水平较为落后,国产化率不高的情况。

针对这一情形,在国家的大力支持下,国内设备企业需要积极布局,以在各细分设备领域实现突破。

我国智能制造发展基础和支撑能力明显增强

我国智能制造发展迅速、发展战略清晰。2016年12月8日,我国工业和信息化部、财政部联合制定的《智能制造发展规划(2016–2020年)》(以下简称《规划》)颁布。根据《规划》,2025年前,我国推进智能制造发展实施“两步走”战略。第一步,到2020年,智能制造发展基础和支撑能力明显增强,传统制造业重点领域基本实现数字化制造,有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展;第二步,到2025年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能转型。

《规划》要求到2020年实现四个具体目标:

目标一:智能制造技术与装备实现突破。研发一批智能制造关键技术装备,具备较强的竞争力,国内市场满足率超过50%。突破一批智能制造关键共性技术。核心支撑软件国内市场满足率超过30%。

目标二:发展基础明显增强。智能制造标准体系基本完善,制(修)订智能制造标准200项以上,面向制造业的工业互联网及信息安全保障系统初步建立。

目标三:智能制造生态体系初步形成。培育40个以上主营业务收入超过10亿元、具有较强竞争力的系统解决方案供应商,智能制造人才队伍基本建立。

目标四:重点领域发展成效显著。制造业重点领域企业数字化研发设计工具普及率超过70%,关键工序数控化率超过50%,数字化车间/智能工厂普及率超过20%,运营成本、产品研制周期和产品不良品率大幅度降低。

宏观地看,制造业是数字经济的主战场。近年来,制造企业数字化基础能力稳步提升,制造业企业设备数字化率和数字化设备联网率持续提升。根据前瞻产业研究院《高质量发展新动能:2020年中国数字经济发展报告》的数据,2019年,规模以上工业企业的生产设备数字化率、关键工序数控化率、数字化设备联网率分别达到47.1%、49.5%、41.0%,工业企业数字化研发设计工具普及率达到69.3%。数字化率指标直接反映了我国智能制造转型升级的进展速度。

我国已经形成系列先进制造业产业集群。根据赛迪研究院对我国先进制造业集群空间分布的研究成果,我国已形成以“一带三核两支撑”为特征的先进制造业集群空间分布总体格局。环渤海核心地区主要包括北京、天津、河北、辽宁和山东等省市,是国内重要的先进制造业研发、设计和制造基地。其中,北京以先进制造业高科技研发为主,天津以航天航空业为主,山东以智能制造装备和海洋工程装备为主,辽宁则以智能制造和轨道交通为主。长三角核心地区以上海为中心,江苏、浙江为两翼,主要在航空制造、海洋工程、智能制造装备领域较突出,形成较完整的研发、设计和制造产业链。珠三角核心地区的先进制造业主要集中在广州、深圳、珠海和江门等地,集群以特种船、轨道交通、航空制造、数控系统技术及机器人为主。中部支撑地区主要由湖南、山西、江西和湖北组成,其航空装备与轨道交通装备产业实力较为突出。西部支撑地区以川陕为中心,主要由陕西、四川和重庆组成,轨道交通和航空航天产业形成了一定规模的产业集群。

中国制造业主要领域发展情况:

以工业互联网、工业机器人、高端数控机床和半导体产业为例

(1)新一代信息技术与智能制造的结合:工业互联网发展迅速

工业互联网发展迅速。新一代信息技术与制造业的深度融合发展,是推动制造业升级的重要引擎。其中,工业互联网又是这个融合过程中的核心。工业互联网与我国智能制造发展正相关。2018年、2019年我国工业互联网产业经济增加值规模分别为1.42万亿元、2.13万亿元,同比实际增长分别为55.7%、47.3%,占GDP比重分别为1.5%、2.2%,对经济增长的贡献分别为6.7%、9.9%。2018年、2019年我国工业互联网带动全社会新增就业岗位分别为135万个、206万个。从这个数据来看,中国工业互联网的发展已经形成全新的动能。

工业互联网发展存在三大痛点。我国工业互联网仍处于发展初期,标准架构还在探索之中,商业模式尚不成熟,技术、人才、安全等方面存在瓶颈和短板,推广应用的艰巨性和复杂性并存,需要保持耐心、稳中求进。具体而言,存在三大问题:

一是数据流动与融合问题。主要体现在三个方面。首先,是设备互联互通信息孤岛问题。例如,一条生产线涉及大量不同的设备底层通信和数据交互协议等,要实现设备之间有效的数据流动和融合,难度较大。其次,在目前的人工智能发展阶段,对依托工业生产所产生的大数据进行智能化自动决策依然是有难度的。最后,工业互联网设备的专用软件难以通用也是当前工业互联网发展的一个较大瓶颈。

二是对成本和安全问题考虑不足。一方面,存在成本问题。例如,工业互联网安全涉及专业人员、数据中心、云计算等方面的成本。另一方面,存在安全挑战。例如,工业互联网的数据泄露和网络攻击风险等。

三是工业互联网的盈利模式依然需要摸索。工业互联网行业标准多,涉及各个制造业的垂直领域,专业化程度高,难以找到通用的盈利和发展模式。

2020年6月30日召开的中央全面深化改革委员会第十四次会议就工业互联网发展提出了明确要求。会议强调,加快推进新一代信息技术和制造业融合发展,要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,以供给侧结构性改革为主线,以智能制造为主攻方向,加快工业互联网创新发展,加快制造业生产方式和企业形态根本性变革,夯实融合发展的基础支撑,健全法律法规,提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。由此看来,从2020年开始,在未来一段时期内,工业互联网会是智能制造最为关键的国家战略。

(2)我国工业机器人发展迅速

政策方面,我国对工业机器人的支持具有长期性和持续性。1959年,美国人乔治·德沃尔与约翰·英格伯格联手制造出第一台工业机器人,标志着机器人技术进入制造业。我国在1972年开始工业机器人研究,与美国相差仅约10年。1982年,中国科学院沈阳自动化研究所研制出我国第一台工业机器人。20世纪80年代,我国工业机器人发展主要涉及喷涂、焊接等工业流水线上机械手的研发。“863计划”启动后,我国开始大力支持工业机器人技术发展。“十五”规划(2001~2005年)期间,我国开始发展危险任务机器人、反恐军械处理机器人、类人机器人和仿生机器人等。“十一五”规划(2006~2010年)期间,开始重点关注智能控制和人机交互的关键技术。到“十二五”规划(2011~2015年),“智能制造”开始正式全面提上国家战略。2016年,《机器人产业发展规划(2016-2020年)》发布,开始进一步完善机器人产业体系,扩大产业规模,增强技术创新能力,提升核心零部件生产能力,提升应用集成能力。

技术方面,我国机器人技术发展迅速,但工业机器人关键零部件国产化率依然有很大的上升空间。2011年至2020年,国内机器人技术相关的专利数量快速增加,年平均申请量为17009.2件,年平均增长率为39.53%,最高年增长率为79.67%(2016年),2018年的年度申请量最高,申请数量为37853件。我国机器人专利数量的快速增长,说明了2011年以来我国机器人技术的快速发展。但我国工业机器人关键零部件技术国产化率依然较低,制约着我国工业机器人产业的发展。根据头豹研究院的数据,我国工业机器人机械本体国产化率为30%、减速器国产化率为10%、控制器国产化率为13%、伺服系统国产化率为15%;而在我国工业机器人生产成本结构中,伺服系统、控制器与减速器这三大核心零部件的成本占比超过了70%。核心零部件因为技术壁垒高,国产化程度低,主要依赖进口,因而成本占比较高。例如,中国工业机器人制造企业在采购减速器时,由于采购数量较少,难以产生规模效应,面临国际供应商议价权过高问题,相同型号的减速器,中国企业采购价格是国际知名企业的两倍。

需求方面,国家政策的支持和智能制造加速升级,使工业机器人市场规模持续迅速增长。根据2019年8月中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告2019》,我国生产制造智能化改造升级的需求日益凸显,工业机器人需求依然旺盛,我国工业机器人市场保持向好发展,约占全球市场份额三分之一,是全球第一大工业机器人应用市场。另外,根据国际机器人联盟(IFR)统计,我国工业机器人密度在2017年达到97台/万人,超过全球平均水平,并将在2021年突破130台/万人,达到发达国家平均水平。如图1所示,从长期来看,制造企业对工业机器人仍有巨大需求,机器人价格下行的态势也将延续。在“量增价降”综合因素作用下,工业机器人本体销售额平稳增长,预计到2023年将达265.8亿元。此外,随着部分西方国家对华扼制战略的推进,我国工业机器人在快速发展的同时,也在加快工业机器人伺服电机、减速器、控制器等关键部件的国产替代。工业机器人核心部件国产化,也将成为未来发展的重要趋势。

销售方面,从我国工业机器人销售情况看,我国工业机器人国产替代在加速,国际市场竞争力在加强。一是我国国产工业机器人销量逐步增长,国产替代加速。根据前瞻产业研究院的研究报告,随着我国机器人领域的快速发展,我国自主品牌工业机器人市场份额也在逐步提升,与外资品牌机器人的差距在逐步缩小。例如,2019年,自主品牌工业机器人在市场总销量中的比重为31.25%,比2018年提高3.37个百分点。另据民生证券研究的研究报告,“2011~2020年,国内工业机器人销量复合增速达25.1%;其中国产工业机器人销量由约800台增加至约5万台,复合年均增长率达58.3%,高于国内整体销量增速约33个百分点;同期国产工业机器人市场渗透率上升约26个百分点。”二是国内工业机器人出口增长迅速,国际市场份额在提升。2015~2020年,我国国内工业机器人出口量由2015年的1.2万台提升至2020年的8.1万台,复合年均增长率达46.5%;出口量在全球占比由4.6%提升至20.4%,增长约16个百分点。

(3)高端数控机床依然是我国的短板

高端数控机床与我国工业机器人的发展密切相关,但目前我国高端数控机床发展依然相对落后,这也是制约我国智能制造业发展的重要短板。有数据显示,2019年全球排名前10的数控机床企业中,来自日本的山崎马扎克公司以52.8亿美元的营收排名第一,德国通快公司以42.4亿美元排名第二,德日合资公司德玛吉森精机以38.2亿美元排名第三,其后分别为马格、天田、大隈、牧野、格劳博、哈斯、埃玛克,这10家高端机床企业没有一家是中国的。

我国对进口机床有着较大的需求。根据海关总署披露的数据,2015年至2019年,我国进口的数控机床合计达29914台,进口总额达978亿元。此外,我国高端机床及核心零部件仍依赖进口,截至2021年,国产高端数控机床系统市场占有率不足30%。国产精密机床加工精度目前仅能达到亚微米,与国际先进水平相差1~2个数量级。因此,在供需矛盾之下,我国高端机床的自主化、国产替代任务依然艰巨。

具体而言,我国高端数控机床主要存在四个方面的问题。一是高端机床的精密数控系统主要来源于日本、德国,国产数控系统主要应用于中低端机床,国产高端机床精密数控系统自主供给依然缺乏;二是主轴主要来源于德国、瑞士、英国等国,国产企业已具备一定生产能力,但技术仍需迭代提升;三是丝杠主要来源于日本,国内相关技术较多,但技术水平有待提升;四是刀具主要来源于瑞典、美国、日本等国,国产刀具材料落后,寿命和稳定性不高,平均寿命只有国际先进水平的1/3~1/2。

(4)半导体发展进展

半导体市场需求占全球第一,但国内供给能力有限。我国半导体行业发展非常迅速,影响力也越来越大。根据Statista全球统计数据库的数据,截至2012年,我国半导体市场需求份额首次过半——占全球半导体总需求的52.5%。根据赛迪顾问2021年6月1日公布的《2021全球半导体市场发展趋势白皮书》的数据:“从区域结构来看,中国已经连续多年成为全球最大的半导体消费市场。2020年,中国市场占比最高达到34.4%。美国、欧洲、日本和其他市场的市场份额分别为21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。”

但是,同时我国半导体自给自足能力严重不足。根据中国半导体行业协会(CSIA)公布的可查数据,2016年中国集成电路进口额度达2271亿美元,而同年我国石油进口原油38101万吨,金额为1164.69亿美元,集成电路进口额远超石油进口额。中国半导体生产一直不能满足国内半导体消费需求。根据法资知名市场调查公司博圣轩(Daxue Consulting)2020年10月的数据,“自2005年以来,中国一直是半导体的最大市场。然而,在2018年,中国的半导体消费总量中,只有略多于15%是由中国的生产提供的”。根据彭博社的数据,2020年中国芯片的进口额攀升至近3800亿美元,约占我国国内进口总额的18%。到2021年上半年,国内半导体领域的供应缺口依然未缩小。根据海关总署的数据,2021年1月至5月,我国进口集成电路2603.5亿个,同比增加30%。由此看来,截至2021年上半年,国内半导体供给能力依然有限。

我国部分半导体产业领域已具备国际竞争力,但缺乏高端芯片生产能力。半导体产业的整个生产制造过程可以分为三个部分:分布式设计、制造和封测。2021年3月1日,国新办举行工业和信息化发展情况新闻发布会。工业和信息化部党组成员、总工程师、新闻发言人田玉龙在回答记者提问时介绍:“‘十三五’中国集成电路产业发展总体是非常骄人的,产业规模不断增长。据测算,2020年我国集成电路销售收入达8848亿元,平均增长率达20%,为同期全球集成电路产业增速的3倍。技术创新上也不断取得突破,制造工艺、封装技术、关键设备材料都有明显大幅提升。”

在半导体产业制造领域,国产自主创新替代在全面加速。根据国盛证券2020年6月的报告,我国国内半导体制造已基本完成从无到有的建设工作。例如,中微公司介质刻蚀机已经打入5nm制程;北方华创硅刻蚀进入SMIC28nm生产线量产;屹唐半导体(Mattson)在去胶设备市场的占有率居全球第二;盛美半导体单片清洗机在海力士、长存、SMIC等产线量产;沈阳拓荆PECVD打入SMIC、华力微28nm生产线量产;2018年ALD通过客户14nm工艺验证;精测电子、上海睿励在测量领域突破国外垄断等。但总体来看,目前我国缺乏7nm及以下的高端芯片的稳定、规模化生产能力,华为当前遇到的困境也很大程度上根源于此,我国距离实现高端芯片的量产还有很长的路要走。

我国晶圆生产能力发展迅速,已形成相对完整的半导体产业链,但产业结构失衡。我国在半导体生产材料——晶圆制造方面取得长足进步。截至2020年12月,中国大陆晶圆产能占全球晶圆产能15.3%的份额,已超越北美(北美占全球晶圆产能的12.6%),成为全球第四大晶圆制造地区(第一名为中国台湾,占21.4%;第二名为韩国,占20.4%;第三名为日本,占15.8%)。

半导体材料制造的快速发展,对我国整个半导体产业链的提升有非常重要的作用。例如,海思半导体是我国IC设计企业龙头,2016年销售额达260亿,是国内最大的无晶圆厂芯片设计公司。海思半导体的业务包括消费电子、通信、光器件等领域的芯片及解决方案,代表产品为麒麟系列处理器等。2020年10月22日,华为在HUAWEI Mate 40系列全球线上发布会上发布的麒麟9000芯片,采用了5nm工艺制程。据报道,麒麟9000在多个参数上超越骁龙865、苹果A14等竞争对手。但是,麒麟的加工生产仍然需要海外公司代工,因此麒麟芯片的供应会受到“美国的芯片禁令”等国际因素的影响。我国在半导体产业结构上还存在发展

均衡的问题,难以完全自给自足。

当前,全球半导体产业链细分趋势非常明显。较诸之前设计、制造和封测在同一公司完成的IDM模式,这三个环节已经形成相对独立的专业企业分工。全球半导体产业链走向分工的过程也是半导体产业链全球化的过程。以1996年为分水岭。在此之前,中国半导体产业受制于国际和国内政治因素,与全球半导体产业发展的“摩尔定律”速度完全脱节。但在1996年之后,通过“908”“909”工程等系列战略推动,加上进入21世纪以来全产业链的系列配套发展,我国半导体产业体系已经取得了长足进步,当前中国已跃升为晶圆代工产业全球第二大国。从中国半导体产业技术发展进程看,中国半导体制造工艺从落后3代以上,缩小为仅落后1~2代。

同时,我们也要看到,在芯片制造环节,虽然有“908”“909”工程以及最近十余年来国家的大力推动,但中国集成电路产业的落后依然不容置疑。必须承认,整体的产业结构严重失衡,设计企业少而弱,制造方面虽有半导体巨头纷纷设厂,但以封装测试为主,而且由于国外政策的限制,制造工艺均落后于国外。至于制造设备,几乎完全依赖进口。这些问题我们依然要面对,而且还需要深入分析和挖掘原因。

04 我国智能制造发展面临的问题及对策建议

智能制造业人才紧缺,需加快培养相关人才。我国智能制造面临人才缺口大、培养机制跟不上、现有制造业人员适应智能制造要求的转型难度较大等问题。

一是整体人才缺口大。我国教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合发布的《制造业人才发展规划指南》预测,到2025年,高档数控机床和机器人有关领域人才缺口将达450万,人才需求量也必定会在智能制造不断深化中变得更大。

二是人员流动性大,且刘易斯拐点后人口红利在缩小。不仅是人才缺口大,制造业人员流动性也很大。根据中金公司的调研,在跨过刘易斯拐点后,制造业劳动力市场中需求方的议价能力下降。例如,有纺织企业反映2012年以来企业在国内就面临基层员工招不进来、大专生留不下来的情况;另外,有些汽车配件企业希望可以留住熟练工人,但新冠肺炎疫情发生后,部分四川、重庆的工人可能选择不再回来,过去几年的产业内迁也使很多中西部劳动力选择就近就业。

三是智能制造转型升级创造的新职位需要新型技术人才,但传统就业人员并不一定能在短期内转型并适应新职位需求。以工业互联网为例,中国工业互联网研究院的研究表明,工业互联网相关职业在不断涌现。2019年、2020年国家发布的29个新职业中,与工业互联网相关的达到13个,如大数据工程技术人员、云计算工程技术人员,占新增职业的44.8%。要胜任这些新职位需要较高、较新的知识储备,原有传统制造业领域的工程技术人员要满足这些新岗位的技能需求,需要时间培养。

以上都是智能产业结构升级过程中难以避免的问题。要解决这些问题,可从两方面着手。一方面,建立更为健全的在职教育体系、提供在职教育的认可度和含金量。制造业是就业的重要领域,相关人员的转型升级是迈向智能制造的前提。在人才缺口较大的情况下,在职人员“干中学(Learning by doing)”是制造业智能化人才培养比较务实的路径。同时,用人单位也要抛弃对在职学习的成见和歧视,避免“唯学历论”,要根据制造业实际需求和个人能力来选用人才。

另一方面,制造业人才使用面临“Z世代”挑战。“Z世代”是美国及欧洲的流行用语,意指1995~2009年间出生的人,又称网络世代、互联网世代,统指受互联网、即时通信、短信、MP3、智能手机和平板电脑等科技产物影响很大的一代人。面对时代变化,制造业传统的用人管人方式需要转变,使年轻一代能够留得下来、干得下去,能够越干越有希望。

工业互联网的安全问题需引起高度重视,进一步细化明确责任体系。工业互联网作为智能制造的“血脉”,其安全性直接关系到智能制造的安全。工业互联网和制造系统具有高度集成的特征,而这些集成使智能制造系统更容易受到网络威胁的攻击。2019年7月,工业和信息化部等十部门联合印发了《加强工业互联网安全工作的指导意见》(以下简称《指导意见》),提出了两大总体目标:一是到2020年年底,工业互联网安全保障体系初步建立;二是到2025年,制度机制健全完善,技术手段能力显著提升,安全产业形成规模,基本建立起较为完备可靠的工业互联网安全保障体系。

当前,我国工业互联网面临的威胁较为严峻。2020年1月至6月,国家工业互联网安全态势感知与风险预警平台持续对136个主要互联网平台、10万多家工业企业、900多万台联网设备安全监测,累计监测发现恶意网络行为1356.3万次、涉及2039家企业。有数据显示,截至2020年6月,我国工业互联网虽然总体安全态势平稳,未发现重大工业互联网安全问题,但对工业互联网基础性设备和系统的攻击正在增多,攻击范围、深度都在扩张,未来工业互联网面临严峻安全挑战。

工业互联网安全问题难以避免地会随着智能制造升级发展而不断变化,因此相关的防范体制机制是关键所在。《指导意见》特别强调,到2020年年底,“制度机制方面,建立监督检查、信息共享和通报、应急处置等工业互联网安全管理制度,构建企业安全主体责任制,制定设备、平台、数据等至少20项亟需的工业互联网安全标准,探索构建工业互联网安全评估体系”。由此可见,工业和信息化部等我国相关主管部门对工业互联网安全问题的复杂性和多部门协同联防联控的重要性有充分认识。而细化工业互联网各领域、各环节的责任体系,是多部门合作防控的首要问题。因此,在加强相关标准建设的同时,也要进一步细化相关安全体系的职责,需要将防范工作落实到具体的主管部门。

半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件等的国产替代需要我国提高自主创新能力,建议进一步深化科研体制改革、加强科研机构与产业界的联动,通过提高国家系统自主创新能力来推动关键领域的技术瓶颈突破。半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件这些领域在技术路径上是密切相关的。例如,这三个领域在传感器、控制系统、各种智能芯片模块方面均有相似或共同的技术栈。我国要提高这些领域的国产替代率,不是依靠个别技术突破能够实现的。半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件的国产替代突破需要依托国家系统创新能力的提升,这将是一个长期的过程。在国家层面,目前这几大领域主要依靠相关部委和地方产业政策支持,但缺乏中央的统一战略。建议立足于国家整体系统创新能力的提高,从中央层面明确具体的责任人,统筹半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件等领域自主创新问题。通过中央层次的统筹,在不断改革中建立与解决当前半导体、高端数控机床、工业机器人核心零部件“卡脖子”问题相适应的国家系统自主创新机制,建立制度化的创新突破能力,推动我国智能制造迈上新的台阶。

加快智能制造升级发展,需进一步激活民营企业活力,完善相关市场竞争和退出机制。一方面,未来我国企业的智能制造转型升级,在国企做大做强的同时,民营制造业发展的动能不容忽视。2018年以来,我国对于行政性政策对民营企业的影响问题已有较深入的认知,特别是政策刚性对民营企业生命力的影响问题,需要长期警醒。此外,我国智能制造同时也要为“小微民营企业”预留发展空间,引导和促进小微企业形成或者融入产业链。

另一方面,我国大部分制造业领域已经不是幼稚产业,保护与竞争、政策支持和市场退出机制等需要并行推进。以半导体产业为例,我国半导体芯片需求当前已经占据全球第一,除了芯片制造还与国际发展存在较大差距,我国在晶圆材料生产、封测和电子产品制造方面的全球竞争中已经具备较强的竞争力。结合美国的半导体产业经验,在行业发展早期是需要产业政策扶持的,但是随着产业自身发展的不断成熟,要逐步从产业政策推进向产业政策与贸易政策相结合的方式过渡,适当引进竞争机制,淘汰落后产能,为有竞争力的企业提供更好的创新空间。因此,我国半导体行业最终仍需面对与美国等发达国家在全球的较量,长期的竞争与较量将是常态。


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