这是韩国尹锡悦政府芯片产业强化战略的一部分。拥有全球最大存储芯片制造商三星和SK海力士的韩国,正寻求加强供应链的资源保障和稳定性,以打造成为该领域的“超级大国”。
韩国工业部称,将扩大对芯片产业的税收激励和支持措施。韩国芯片产业计划到2026年总计投资340万亿韩元。
其中,韩国政府和私营部门将投资3000亿韩元用于小企业创新和芯片设计公司的兼并和收购,这项投资将于明年开始。韩国还将在2024年-2030年花费9500亿韩元用于开发电力和车用芯片的可行性研究,到2029年前花费1.25万亿韩元开发人工智能芯片。
此外,韩国政府将研究在作为扩大芯片生产中心的地区——包括平泽和龙仁,为电力和水供应等生产基础设施提供更多资金。韩国政府还将考虑扩大对大公司的基础设施投资予以税收减免。
根据该计划,韩国政府和私营部门将共同努力,在10年内培训至少15万芯片行业人才,以增强劳动力储备。
2019年6月底,日本突然宣布对韩国暂停3种半导体核心原材料的供应,此举对于经济处于衰退边缘的韩国来说,无疑是一记重大的打击。
虽然如今日本在半导体行业的市场份额已经被美韩两国瓜分得所剩无几,但是在韩国进口的半导体材料中,32%来自日本。日本宣布停止供应的3种核心原材料——氟聚酰亚胺、光致抗蚀剂和高纯度氟化氢,韩国对其依赖程度分别达到93.7%、91.9%和43.9%。
即便日本之后恢复了对韩国部分半导体原材料出口,但是这一事件却让韩国半导体行业深刻意识到,对国外的依赖太严重了。随随便便的一次断供,就能扼住韩国半导体行业、甚至是整个韩国经济的咽喉。韩国工业部长宋允模也表示,尽管日本已经放松了对光刻胶的出口限制,但这并不是根本的解决方案。
与日本相比,韩国半导体技术的基础本就非常薄弱,而在三星致力于争夺半导体市场之际,日本却默默将两国的技术差距进一步扩大,这才有了日本轻易扼住韩国半导体"咽喉"的局面。对日本来说,这是本国半导体受到了韩国全面威胁后必要的战争,对韩国来讲,这是背靠大树“摸着日本过河”后必然的战争,这样的战争今后也有重燃的危险。
根据韩国产业通商资源部20日数据,今年上半年韩国进口材料·关键零部件·技术装备为1300.67亿美元,其中从日本进口200.72亿美元,占比15.4%,创下开始相关统计的2012年以来最低水平。
与10年前同期的24.2%相比,韩国对日依存度下降8.8个百分点。日本2019年7月限制对韩出口高纯度氟化氢、氟聚酰亚胺、光致抗蚀剂3种关键半导体材料,一个月后将韩国踢出日本的贸易优待白名单。此后韩国在材料·零件·装备方面的对日依存度不断下降。在从2019年上半年的16.9%小幅提高到2020年下半年的17.4%后,去年上半年大跌至15.9%,同年下半年再降至15.8%。
世界前两大芯片制造集群位于韩国的首尔以南和中国台湾西海岸。每一个都是数十年来通过政府、工业界和学术界之间谨慎、持续的合作建立起来的。这种高瞻远瞩、多方利益相关者的产业政策解释了各自集群的产业主导地位。
韩国还面临着强有力的竞争者,中国凭借大力投放的资源和摆脱外国依赖的决心,想要发展其半导体产业。中国半导体产业的崛起可能会影响韩国的技术领先地位。
“就中国而言,他们在半导体领域进行了大量投资,并且在许多方面已经领先于韩国,”电子工程教授 Cho 说。有分析指出,中国的半导体产业在全 社会 的一致努力下,将快速发展,巨大的国内市场也为其提供了机会。
此外,美国、欧盟和日本也渴望通过在该领域投入数百亿美元来重新获得自己的芯片制造基地。
面对人口减少和地缘政治不确定性,韩国经济要继续增长和繁荣,全力培育其芯片产业势在必行。
2021年5月,韩国宣布了一项高达4500亿美元的芯片投资计划,被称为“K-Semiconductor Belt 战略”,旨在将国家芯片产业提升到一个新的水平。当然,行业参与者已经宣布了大部分资本支出。
时任总统文在寅当时表示,韩国“将巩固其作为世界顶级存储半导体生产国的地位,并在逻辑半导体领域也处于全球领先地位,从而实现成为韩国综合半导体强国的目标。”
这种巨额支出将不得不继续下去。韩国未来的三个战略产业(逻辑半导体、现代 汽车 和生物制药)中,半导体产业将吸收该国的大部分投资资本和人才。
韩国发展半导体产业遇到的最大的障碍可能是韩国的监管机构。地方和国家层面的官僚作风、日益严格的环境监管、当地居民的抵制和房地产机会主义都让在韩国开展业务变得困难。
例如,三星宣布在平泽新建芯片制造厂后,该公司花了近五年时间才开始建设。
与行业内的竞争国家相比,宣布和建设之间的时间差距可能只有几个月。
很难说韩国能在芯片行业的顶峰地位保持多久。但随着国家经济的繁荣和声望,它将以前所未有的方式竞争。
行业主要上市企业:目前国内第三代半导体行业的上市公司主要有华润微(688396)三安光电(600703)士兰微(600460)闻泰科技(600745)新洁能(605111)露笑科技(002617)斯达半导(603290)等。
定义
以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AIN)为代表的宽禁带半导体材料,被称为第三代半导体材料,目前发展较为成熟的是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。
与传统材料相比,第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件,因此,其为基础制成的第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热率,以及更强的抗辐射能力等诸多优势,在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。
行业发展现状
1、产值规模逆势增长
随着5G、新能源汽车等市场发展,第三代半导体的需求规模保持高速增长。同时,中美贸易战的影响给国产第三代半导体材料带来了发展良机。2020年以来,在国内大半导体产业增长乏力的大背景下,我国第三代半导体产业实现逆势增长。
2021年我国第三代半导体产业电力电子和射频电子两个领域实现总产值达127亿元,较2020年增长20.4%。
其中SiC、GaN电力电子产值规模达58亿元,同比增长29.6%。GaN微波射频产值达到69亿元,同比增长13.5%,较前两年稍有放缓。
2、产能大幅增长但仍供应不足
根据CASA数据显示截至2020年底,我国SiC导电型衬底折算4英寸产能约40万片/年,SiC-on-SiC外延片折算6英寸产能约为22万片/年,SiC-onSiC器件/模块(4/6英寸兼容)产能约26万片/年。
GaN-on-Si外延片折算6英寸产能约为28万片/年,GaN-on-Si器件/模块折算6英寸产能约为22万片/年。
2021年,第三代半导体产能建设项目如火如荼开展,据CASA不完全统计,2021年大陆地区SiC衬底环节新增投产项目7项,披露新增投产年产能超过57万片。三安半导体、国宏中能、同光科技、中科钢研、合肥露笑科技等企业相继宣布进入投产阶段。此外,微芯长江、南砂晶圆、泽华电子三家宣布SiC项目工程封顶。
但随着新能源汽车、5G、PD快充等市场的发展,我国国产化第三代半导体产品无法满足庞大的市场需求,目前有超过八成产品以来进口。可见第三代半导体产品国产化替代空间较大。
3、电力电子器件市场规模超70亿元
2017-2021年,中国SiC、GaN电力电子器件应用市场快速增长。2021年我国SiC、GaN电力电子器件应用市场规模达到71.1亿元,同比增长51.9%,第三代半导体在电力电子领域渗透率超过2.3%,较2020年提高了0.7个百分点。
目前,GaN电力电子器件主要应用在快充领域。SiC电力电子器件重点应用于新能源汽车和充电桩领域。我国作为全球最大的新能源汽车市场,第三代半导体器件在新能源汽车领域的渗透快于整车市场,占比达57%PD快充占9%PV光伏占了7%。
2021年,我国GaN微波射频器件市场规模约为73.3亿元,同比增长11%。其中国防军事与航天应用规模34.8亿元,成为GaN射频主要拉动因素。
全国各地5G基站建设在近几年达到高峰,2021年无线基础设施是我国GaN微波射频器件的主要应用领域,占比约50%,其次为国防军事应用,市场占比约为43%。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。
半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看,集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶,中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后,但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。
全球半导体设备市场的后起之秀
随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归,我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计(华为海思)、IC制造(中芯国际)、IC封测(长电 科技 )、蚀刻设备(中微半导体)上出现了一批批优秀的企业。
1、半导体设备
我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业,这个行业主要有两种半导体设备,一是光刻机,一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商,去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证,将用于全球首条5nm制程生产线。
芯片,这个从前被戏称为:除了水和空气,其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域,美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方,为什么中微半导体有了最先进的设备还是会受人制肘呢?
主要是我国的短板在于光刻机,与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好,不能弥补这个短板吗?这就是光刻机和蚀刻机的不同,有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大,光刻机是芯片制造的灵魂,而蚀刻机是芯片制造的肉体。
光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去,然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案(或者没有图案)的部分,留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备,而且这两个过程是连续的。
我国光刻机的最高水平是上海微电子的90nm制程,世界顶尖的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机,ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说,我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距,高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先,中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上,与一些大型的企业差距非常的大,所以在中美贸易战中显得很吃亏。
那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域,现在放眼整个行业,来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色?
2、半导体产业
半导体的发展是越来越集成化,越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件,一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺,显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点,导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石,没有这一块芯片不可能出现。
可以看到虽然产值低,但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因,没有先进的技术,很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高,但是不能缺少,是高端技术的积累。
大国重器:7nm芯片刻蚀机龙头
在技术含量极高的高端半导体产业中,能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角,而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司,主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司,先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。
尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。
1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士,毕业后进入英特尔中心研究开发部工作,担任工艺程师;1986年加盟泛林半导体,开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机,使得陷入困境的泛林一举击败应用材料,跃升为全球最大的等离子刻蚀设备制造商,占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。
以此同时,泛林与日本东京电子合作,东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机,复制其Rainbow设备在日本销售,后来崛起为介质刻蚀的领先公司。
1991年,泛林遭老对手美国应用材料挖角,尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。
为了避免知识产权风险,尹志尧从头再来,用不同于泛林时期开发的技术,研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备,应用材料再次击败泛林,重返行业龙头地位,到2000年,应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。
目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子,都与尹志尧的贡献密切相关。
2004年8月,已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷资深华裔技术工程师和管理人员回国,创立了中微半导体,并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。
中微从2004年创立时,首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE,到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE,双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品,涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。
从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备,到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备,同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。
这里面看起来是几个似乎不起眼的数据,但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术,一时间众说纷纭。如今,中微半导体与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起,组成了国际第一梯队,为全球最先进芯片生产线供应刻蚀机。
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