国产芯片核心竞争力是什么?

国产芯片核心竞争力是什么?,第1张

目前根据媒体报道,国产服务器芯片已经完成32核心的3D5000芯片的研发,标志着中国自主芯片架构即将迎来收获期,服务器芯片更多的还是依赖大量的核心数量来完成算力任务,所以32核心国产服务器芯片完成研发,对于信创国产化事业来说无疑是一个巨大的好消息。
同时就像华为一样,备用芯片其实早就准备好,也就是大家熟悉的申威芯片,通过采用自研的申威芯片,我们的超级计算机将会彻底突破国外技术壁垒,真正走向自主可控的时代。
另一方面,政策方面的支持也是一大优势,近期,国内某银行举行6亿元的服务器招标,全数由国内的服务器芯片企业供应芯片,分别是深圳某科技企业的鲲鹏服务器芯片取得六成份额,海光服务器芯片取得26%的份额,飞腾服务器芯片取得12%的份额。随着更多国产芯片在服务器市场取得主导地位,国产芯片将在芯片市场的四大领域--服务器芯片、PC处理器、移动芯片、物联网芯片市场取得两个市场的主导地位,为未来最终形成国产芯片的生态提供支持。

香港万得通讯社报道,有数据显示,去年我们买了全球80%的芯片,国内依然是芯片最大的市场。中国芯片制造业要想实现突围,攻克“卡脖子”技术势在必行。近两年以来,除核心中企加大攻关、研发力度以外,中科院等顶尖科研机构也已“跑步”进场,宣布将把光刻机等列入其科研清单中。在中企和“国家队”共同发力的情况下,国产芯片多个环节惊人突破!实现芯片国产化的距离越来越近。

3月22日,中国电子 科技 集团有限公司官发方消息,中国电科旗下装备子集团日前已成功实现离子注入机全谱系产品国产化,可为全球芯片制造企业提供离子注入机一站式解决方案。

据悉,中国电科旗下装备子集团突破的产品包括:中束流、大束流、高能、特种应用及第三代半导体等离子注入机,工艺段覆盖至28nm,累计形成了413项核心发明专利。

2021年开始之后,中芯国际接连迎来了几个好消息。3月17日,中心扩建finfet该技术已经成功量产,第二代技术也正在风险是量产之中。所谓的fin fet机其实就是14纳米工艺改变的12纳米工艺,finfet第二代技术都是指n+1以及n+2制成工艺对标的是台积电的7纳米技术。行业人士猜测,如今正在进行风险试产的应该就是七纳米。毕竟七纳米是可以脱离EUV光刻机,进行多次曝光就可以生产制造出来的,而这一点台积电早就已经做了先例。前段时间,中芯国际与荷兰阿斯麦公司签订了一笔价值77亿的订单,其中就包括DUV光刻机,能够经过多次曝光,制造出7纳米芯片。

一旦中芯国际突破了七纳米工艺,就意味着中芯国际实际台积电以及三星之后第三家掌握这项技术的芯片代工企业。

此外,中芯国际拟于深圳扩建产能,生产28纳米及以上集成电路。3月17日,中芯国际公告,公司和深圳政府(透过深圳重投集团)拟以建议出资的方式经由中芯深圳进行项目发展和营运。依照计划,中芯深圳将开展项目的发展和营运,重点生产28纳米及以上的集成电路和提供技术服务,旨在实现最终每月约40000片12吋晶圆的产能,预期将于2022年开始生产。

据清华大学官网消息,2 月 25 日,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组联合国外科研人员发布了一项重大科研成果。该成果基于SSMB(Steady-state microbunching,一种新型粒子加速光源“稳态微聚束”)原理,能获得高功率、高重频、窄带宽的相干辐射,波长可覆盖从太赫兹到极紫外(EUV)波段,有望为光子科学研究提供广阔的新机遇。

大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。随着芯片工艺节点的不断缩小,预计对EUV光源功率的要求将不断提升,达到千瓦量级。基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率,并具备向更短波长扩展的潜力,为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。

在全球贸易战和经济增速放缓的国际形势下,芯片的国产化势头不可阻挡,一方面中国是最大的半导体消费国,还有美国对我国IC产业链的限制,这些都促使我们自主自强。据相关数据显示,2019年我国芯片自给率仅为30%左右,国家规划到2025年,中国芯片的自给率要达到70%。除了存储芯片和处理器芯片,电源芯片也是最大的一块蛋糕之一。

电源管理芯片主要是负责电子设备系统中电能的转换、配电、检测和电源管理,负责将源电压和电流转换为可由微处理器和传感器等使用的电源。人们的生活已离不开电子设备,电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的。虽然目前国内的电源芯片企业实力和国外顶级厂商相比,还有些差距,但是在产品种类上正在逐渐完善,具备了一定的国产替代能力,中国的电源管理芯片企业毛利率水准远高于其他行业,高盈利能力吸引了潜在进入者不断涌入市场。据相关数据统计,2015-2020年中国电源管理芯片市场规模逐步增长,年增长率约9%,新的应用领域层出不穷,电源芯片市场正在迎来很多新势力,产业的革新正在进行当中。截至2019年底,电源芯片行业的企业数量超过1500家,近五年,年平均增长60家以上。

痛并成长着的国内电源芯片市场

由于电源管理芯片行业盈利能力较强加上进入门槛较低,每年吸引许多潜在进入者竞相投入,但大部分电源管理芯片企业由于技术门槛不高而只能在低端市场恶性竞价。电源市场繁荣的背后,也凸显了很多行业的问题,企业创新能力不足、同质化产品严重、制造工艺不成熟、产品的一致性差、行业价格战等痛点,国内企业对于高端产品的研发投入少,害怕失败和创新的投入,这些问题不解决,中国的电源IC产业很难和国际媲美。目前,电源管理芯片正朝着高效低耗化、集成化、内核数字化、智能化等趋势发展,高端的电源芯片正是市场的刚需。

正是因为门槛不是很高,很多国内的新公司通过无晶圆模式切入到电源IC市场,但是这些企业往往定位在电源的中低端电源管理芯片领域,做到最后往往受制于价格的巨大波动,行情不好也容易导致公司业绩波动。

对于国内企业从事中高端电源芯片产品,一个最大的壁垒就是缺乏产业链的配合以及昂贵的晶圆制造成本,没有自己的完善产业链,电源IC企业想角逐高端市场难上加难,企业发展自然也受限。

在笔者采访的企业中,有一家老牌的电源IC企业,它们正在用高端的电源产品对标国际大厂。深圳芯茂微电子是一家位于深圳罗湖的高端电源IC厂商,公司拥有自己的封装厂,具备电源的全产业链优势,主要聚焦在BICMOS和BCD工艺平台进行产品研发,贴近客户需求进行正向定义、设计、封装、测试和销售芯片产品,其芯片广泛应用在物联网、智能家居、消费类电子、通信、计算机、机器人、无人机、电力电子和医疗电子等领域。

虽然国内电源厂商近年来取得了一定的成绩,但是这远远不够。曾经有业内人士说道,中国的电源管理芯片市场份额八成被欧美厂商垄断,国内企业在高端领域的市占率不到一成。国产替代形势严峻。狭路相逢勇者胜,芯茂微电子的市场策略就是和顶级国际厂商竞争并占领市场,取得客户对公司的认可。芯茂微表示,对标美国PI、MPS、ON、NXP、TI等厂商是公司目标,现阶段主要聚焦1000W以下模拟电源,2030年成为AC-DC电源芯片领域全系列的国产产品第一的供应商。

芯茂微电子总经理赵鑫表示,"芯茂微电子聚焦于AC-DC电源管理芯片,所谓AC-DC,就是高压交流电转为低压直流电,可以说是所有用电设备的工作基础。经过10年的积累,产品功率从5W突破到300W,拥有数十项国内发明专利及海外PCT,销售数量及金额已进入AC-DC电源芯片领域国内前三甲。"

凭什么角逐高端电源芯片大蛋糕?

对于电子设备所具备的功能越多,性能越高,其结构、技术、系统就越复杂,电源管理芯片的性能离不开先进的工艺和设计技术,新的工艺、封装和电路设计技术能提高电源功率密度、延长电池寿命和减少电磁干扰以及增强电源和信号完整性,从而让芯片系统更安全。对于高端的电源芯片厂商芯茂微电子而言,这些核心的技术它们掌握了精髓。

能进入高端的电源IC市场,必须具备强大的质量管控能力。据悉,芯茂微的全线产品均通过ISO9001,14000和18000的质量体系认证,芯茂微也承担了"Gan高频电源驱动芯片"深圳市技术攻关项目,参与了2019年广东省重大专项,对每一个电路的设计产品质量的严格把关,是芯茂微取得技术突破、获取成功的第一要素。在芯片制造过程和封测出货过程,芯茂微都选择国内首屈一指的制造商合作,确保制造过程中的质量管控,客户满意始终是我们的质量目标。完善的产品停产管控体系、客诉管控体系、产品迭代管控体系、生产管控体系和新品开发管控体系是芯茂微质量保证的关键。

芯茂微电子的"杀手锏"

1、完善的电源芯片全产业链

随着工业领域对大功耗器件节电的需求,5G、物联网、智能电表、电动 汽车 、智能机器人等新兴应用也需要更好质量的电源管理IC,电源管理芯片产品的发展趋势表现为多样化,体现在供电电压趋势、数字电源管理趋势、产品设计周期缩短趋势、产品面积缩小趋势和低成本趋势等。芯茂微的全产业链优势就是能更好的控制产品质量和成本,从电源芯片的工艺开发、系统定义、产品定义、芯片设计、版图设计,再到产品的流片中测、封装成测、功能性验证、质量与可靠性验证、批次性验证、系统验证应用方案等,这些都是芯茂微自己的团队完成,可控性很强。通常情况下,包含所有环节的设计公司不足15%,很多同行的公司缺乏工艺开发、系统定义、产品定义、质量与可靠性验证、批次性验证、系统验证等环节,拥有完善的电源芯片全产业链公司具有很大的市场优势。

芯茂微表示,公司上游供应链中,晶圆代工部分均在全球排名前十的FAB厂商,如TSMC、华虹宏力等,封测代工部分在均全球前十的封装厂进行代工,如长电 科技 、华天 科技 等,稳定的供应链正是产品优秀质量的保证。

对于工艺技术的持续投入,正是芯茂微不断发展和壮大的"利器"。2020年3月,衡阳市第一批产业项目集中开工仪式视频会议在高新区举行,湖南矽茂5G半导体产业园在开工仪式上全面启动,该项目总投资10亿元,项目公司为湖南省矽茂半导体有限责任公司,深圳芯茂微就是其大股东。

2、先进的工艺和技术

和设计企业相比,掌握晶圆制造能力的设计公司无疑是拥有更多的技术优势。欧美和台湾地区正是掌握了这个核心,占据领先位置多年。由于电源管理IC的技术成熟度越来越高,产品的差异化成为抢占市场的关键。

BICMOS是把双极型晶体管和CMOS器件同时集成在同一块芯片上的新型的工艺技术,它集中了上述单、双极型器件的优点,取长补短,针对高速和高性能的芯片生产。芯茂微已经推出了独特的700V BCD工艺平台、12W 以内内置BJT AC-DC 电源芯片、同步整流技术、高压BUCK非隔恒压恒流电源芯片、200W以上大功率正反激系列原副边配套芯片等。

据悉,芯茂微的700V BCD 工艺平台优势在于拥有自主知识产权,先进的衬底终端技术、功率集成技术、内部多种器件集成等应对市场的高度集成化需求,可以定制客户需求的各种不同类型的功率器件及控制芯片,这个平台获得了国家 科技 进步二等奖。

随着5G及快充的逐步普及和应用,产品功率提升要求增加,要求同步整流耐压更高、内阻更低,DCM模式也会转向CCM模式,在CCM模式下对同步整流开通和关断的检测与控制技术要求更高。高功率密度、小型化都是今后的主流,要求同步整流的检测、环路响应及控制的速度要更快。

据介绍,同步整流芯片技术在高功率密度电源领域应用上有很大优势,芯茂微在同步控制器研发阶段的时间超过6年,技术水准和产品稳定性处于行业领先水平。芯茂微相关人员表示,公司主要聚焦18~300W适配器市场,芯茂微做的合封高压同步整流芯片性能,目前已在亚洲区域领先,并助力2018年的央视春晚及元宵晚会显示大屏。在PD快充市场、生活电器市场、手机充电器市场领先对手至少一代,如LP2801、LP3667、LP3669系列产品,均具有外围简洁、高性能、高可靠性、低功耗等特点。

据了解,2009年,芯茂微推出了国内第一款高压 700V工艺芯片LP2703/45,量产产品的功率从12W提升到国内领先的500W。2014年,芯茂微推出自供电 AC-DC 电源芯片LP377X/378X等系列产品,深得客户认可,累计出已超过40亿颗,目前出货平均50KKPCS/M。2020年10月,单月订单已突破187亿颗。针对大功率正激电源,芯茂微电子在2018年量产了LP9901,SRC01等同步整流控制芯

片,所生产的产品已经进入春晚市场。2020年推出行业集成度最高LP3715/6C系列自供电产品,凭借优异的性能和可靠性,得到了联想等大客户的认可。

五年后目标是在AC-DC领域国际前五

如今,芯茂微电子已在高端电源芯片领域取得了很多成绩。2018年,获批GaN电源驱动芯片深圳市技术攻关项目,200W电源整流芯片被春晚电视墙采用,是物联网wifi模块AC-DC电源管理芯片行业标准牵头单位;2019年,公司量产销售产品功率提升到500W,获批广东省重大专项"Si 衬底上 GaN 基功率器件的关键技术研究及应用,在AC-DC模拟电源芯片领域销售数量和金额领先友商。

提升产品的工艺良率、稳定性和产品可靠性是公司的目标。公司的团队实力强大,涵盖电源芯片的工艺开发,系统设计,电路设计、版图,产品验证、测试、封装、考核,系统验证、考核,质量体系,销售,财务,人事等。未来,在5G、AI、物联网、新消费电子、 汽车 电子等应用对电源芯片的需求增加,国内的电源芯片厂商迎来了一个反超国际大厂的良好机会。芯茂微电子总经理赵鑫表示,集成电路是个非常艰苦的行业,为了吸引人才,留住人才,发挥人才的主观能动性,芯茂微的持股员工数已超过总员工总数量的20%。未来,我们会在专注人才投入的同时,大力增加研发资金的投入,产品功率突破到10KW,进入本领域国际前五强。

有什么问题欢迎评论区留言,我们下期再见!

终于突破了,中国芯传来好消息,高端芯片的两大难点被解决!

截至2019年,我国芯片自给率仅有30%。

这意味着,国内超过70%的芯片,都是通过进口渠道获得,这是一个相当可怕的数据。70%的芯片都需要进口,这揭示出两个让人无奈的事实。第一,我国每年需要拿出一大笔钱对外购买芯片;第二,我们随时都面临着被断供芯片的危机。

而更糟糕的是,现在第二个事实已经在部分中企身上应验了。美国之所以对华为实行芯片断供,就是因为其看到了我国在芯片制造领域的巨大短板。

必须要解决国内芯片领域的短板!

不然,华为今天的遭遇,将会原封不动地降临到其他中国企业身上。

值得庆幸的是,华为今天的遭遇,已经引起我们国家重视。在今年8月,国家出台了多项扶持国内半导体产业的政策,同时,国家还定下计划,在2025年,中国芯片自给率必须要达到70%。

五年时间,让国内芯片的自给率从30%飙升至70%,这是一个相当大的目标,也很不好实现。当然,不好实现,并不意味着不可能实现。特别是,近段时间国内半导体公司频频传来捷报,更是助长了全体国人的信心。

就在本月,中国芯传来好消息!终于突破了,制造高端芯片的两大难点被我国成功解决!

先说高端芯片制造的第一大难点:在芯片制造过程中,光刻胶是不可或缺的材料。而以往,国内仅能制造生产低端芯片的光刻胶,而生产高端芯片所需的光刻胶,则几乎都被日韩半导体企业所垄断。

这就导致,如果我国想制造高端芯片,那就必须向日韩光刻胶制造商购买,而只能对外采购,无疑会极大地降低中国芯的抗风险能力。值得欣慰的是,现在高端光刻胶的问题终于突破了!

就在几天前,宁波南大光电发布重要公告,内容大意是:该司生产的高端ArF光刻胶已经通过各项测试,良品率达标。据介绍,南大光电此次通过测试的ArF光刻胶,可以用于90nm-7nm技术节点的集成电路制造工艺。

可用于90nm-7nm工艺,这意外着,后续我国在生产高端芯片时,无需再担心没有自主可控的高端光刻胶可用的问题。

而除了实现高端光刻胶国产化的目标外,在高端芯片封测的这一大难题上,我们也终于取得突破!可能有人还不了解,芯片制造的最后环节,就是封测。而封测技术的强弱,则将决定一颗芯片是否好用。

特别是高端芯片,封测步骤更是至关重要,也是一大难点!而在此之前,国内企业掌握的封测技术,都较为低端,无法用于高端芯片。

但如今,国内的欧菲光集团正式传来好消息,该司已成功研发半导体封装用高端引线框架。据悉,这一次欧菲光集团研发的“引线框架”,就是一种较为先进的封测技术,可用于高端芯片的封测!

一个月之内传来两个有关高端芯片制造的捷报,不少国内网友也是感慨道:越来越有信心了,照这个速度,等到了2025年,我们还真的有可能实现芯片自给率达到70%的目标。

事实上,这并非网友盲目乐观,因为在上述两家国内半导体公司传来突破的消息之前,中芯国际还传来一个重磅消息,其研发的N+1芯片制程工艺已经成功流片。

而根据测试,用中芯国际N+1工艺制造的芯片,整体水准与台积电生产的7nm芯片相当接近。

解决了高端光刻胶、高端芯片封测技术这两个大难题,再加上中芯国际也已经可以制造水平接近台积电7nm的芯片。

这意味着,我国已经初步具备生产高端芯片的基础。后续随着这三家的技术进一步完善,五年后,我国确实有望实现芯片自给率达到70%的目标,而美国的封锁,也将不攻自破!

国产芯片正飞速发展。

中国芯片不断加速进步,去年华为发布了首款5nm麒麟9000,今年中芯国际即将在上海建设国内第一座FinFET工艺生产线。还有清华大学也在高端EUV光刻机光源取得进步。种种迹象都表明,国产芯片正飞速发展。

本文核心数据:人工智能产业链结构、人工智能企业层次分布、人工智能企业核心技术分布、中国人工智能芯片市场规模等。

人工智能产业链包括三层:基础层、技术层和应用层。其中人工智能芯片(AI芯片)所在的基础层是人工智能产业的基础,主要包括AI芯片等硬件设施及云计算等服务平台的基础设施、数据资源,为人工智能提供数据服务和算力支撑。

“中国芯”正在崛起 企业整合并购加快

据工信部数据,2015年国内芯片设计企业只有736家,截至2020年12月份,这个数字已经暴增到了2218家。同时,在2019的“中国芯”征集中,共收到了来自125家芯片企业,累计187款芯片产品的报名材料,报名企业数量同比增长225%,征集产品数量同比增长21%。

其中企业报名“年度重大创新突破产品”21款、“优秀技术创新产品”100款、“优秀市场表现产品”47款、“优秀技术成果转化项目”19项。国产芯正在慢慢崛起。

2015年,长电科技吞并新加坡星科金朋,成为全球第三大封测厂。同时,紫光集团入股中国台湾南茂科技股份有限公司以及硅品精密工业股份有限公司。

此外,紫光集团旗下硬盘厂商西部数据宣布,将以约190亿美元收购存储芯片厂商SanDisk。2019年4月紫光集团收购法国智能芯片组件公司Linxens,作为法国知名的智能芯片组件制造商,Linxens主要业务集中在智能卡和电子阅读器通讯至关重要的连接器方面,另外在非接触支付、存取等应用方面有着很多的技术涉及和专利。自2019年之后,企业间的整合并购将会继续加快,催生更多有国际实力的龙头企业。

芯片已经是我们日常生活中不可缺少的东西了,小到我们日常使用的手机,大到电脑主机、超级计算器等设备都离不开芯片的功劳。芯片在电子设备中的地位就如同人类的大脑在身体中的地位一样重要。可以说一个国家的芯片设计和制造水平反映出来的是一个国家的电子水平。就例如我们国家的华为和中兴两大企业。这两大企业都是由于自身强大的芯片设计技术,而最终被美国封杀。尤其是近期的华为芯片事件。让我们认识到了只有设计水平还不够,还需要做到芯片制造和设计水平齐头并进才可以。正是由于美国技术的封锁,导致华为的麒麟芯片不得不宣告停产。为了避免此类事件再次发生,我们也意识到了自身的不足,因此决定大力发展半导体行业。实现芯片国产化,打造属于自己的中国“芯”。那么中国的芯片中,有多少是中科院做出来的呢?其技术含量又如何?

一、数量未知

我们目前无法得知中科院具体做出了多少属于中国自己的芯片。我国目前的芯片工艺还不是很完善。纯国产芯片目前只可量产180nm、90nm、28nm三种水平。据中芯国际和中科院表示,14nm的芯片预计今年年底会量产。所以我们目前无法确定中科院做出了多少芯片 。

二、技术水平

虽说数量未知,但是技术水平我们还是有目共睹的。“十五”计划(2001-2005年)初期,我国设立了超大规模集成电路设计专项。并且我国的上海高性能集成电路设计中心后来做出了“申威”CPU芯片,该芯片后来用在了我国首台全自主可控的十亿亿次超级计算机“神威·太湖之光”上。所以我国的芯片设计水平还是位于世界前列的。

以上就是关于中国芯片的问题,欢迎各位补充。

如今成为“世界工厂”

发展至今,我国制造业取得了巨大的成就。根据国家统计局统计数据显示,2018年我国制造业增加值为265万亿元,持续占国民生产总值(GDP)30%左右的比重,是名副其实的国民经济支柱产业。

困境犹存 亟待转型升级

值得注意的是,尽管中国制造业增加值占世界比重在不断加大,但与发达国家相比,制造业发展水平相对较低。目前,中国在钢铁、铜、水泥、化肥、化纤、发电量、造船、汽车、计算机、笔记本电脑、打印机、电视机、空调、洗衣机等数百种制造业产品的产量居世界第一位,但这些产业技术密集度不高,属于中低度技术密集型。在高端芯片、电子制造、消费电子、工业软件、高端数控机床等领域自给率严重不足。

——高性能芯片依赖进口

当前我国集成电路市场仍然以国外进口为主,国产化率较低,对外依存度较高。在DRAM、NAND存储器及电脑、服务器CPU等方面国产化率为零。虽然紫光展锐、华为海思等在移动处理器方面已进入全球前列,但是,在个人电脑处理器方面,英特尔垄断了全球市场,国内相关企业有3-5家,但都没有实现商业量产,大多依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。

——自主品牌汽车占有率低

中国是全球最大的汽车市场,2018年汽车产销量达到,蝉联全球第一。但是,由于德国、法国、日本、美国等汽车工业历史悠久,技术领先,中国汽车的自主品牌占全球的市场份额较低。根据Fucos2move统计数据显示,2018年全球汽车厂商销量前十名均为国外企业,无中国品牌。

——高端数控机床自给率不足

随着技术的快速更新迭代,一个国家数控机床水平的高低已经在一定程度决定了该国制造业水平的高低。我国数控机床近年来发展维持稳定增长的态势,2018年市场规模达到3389亿元。但不同等级的数控机床的国产化率存在较大的差异,其中高端数控机床自给率严重不足。

我国需要突破自主核心技术、关键共性技术、精密工艺技术、测试控制技术等研制瓶颈,打破发达国家对我国工业制造的限制和制约,实现中国制造在高端领域的重点突破。而智能制造能对现有制造业进行提升,包括缩短开发周期、降低成本、提升效率等;此外,智能制造将会推动制造业发展出全新的制造模式,包括柔性制造、生物制造、绿色制造、分形制造等。智能制造已成为全球制造业竞争的战略制高点。

以上数据来源及分析请参考于前瞻产业研究院《集成电路用电子化学品行业市场需求与投资规划分析报告》。


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