2021年05月12日
iPhone 12、小米11、OPPO Find X3……去年底至今,各品牌最新款的手機紛紛發(fā)布,均搭載了目前可商用量產(chǎn)的最先進制程芯片——5nm芯片。
晶體管集成度是衡量芯片性能的最重要指標,制程越低,晶體管集成度越高,芯片性能越強?,F(xiàn)階段,采用10nm及以下先進制程的芯片,多被用于手機等消費電子產(chǎn)品中。
然而,小米、OPPO的最新款旗艦機所搭載的5nm芯片,均是由中國臺灣芯片制造商臺積電,或者韓國制造商三星所代工。換句話說,大陸還不具備先進制程芯片的量產(chǎn)能力。
國家、產(chǎn)業(yè)、普通消費者都在關心的一個問題是:中國大陸的先進制程研發(fā)之路,究竟走到了什么程度?
外媒日本經(jīng)濟新聞在年度大型半導體業(yè)貿(mào)易展SEMICON China 2021上,對20余家大陸半導體設備廠商進行了調(diào)查采訪,或能在一定程度上反映大陸半導體業(yè)的先進制程攻關現(xiàn)狀。
據(jù)日本經(jīng)濟新聞報道,其采訪的20余家大陸半導體設備廠商中,有7家廠商給出了回復。
其中,光刻機、刻蝕機廠商表示,用于14至28納米制程芯片生產(chǎn)的設備是他們的主要產(chǎn)品,相比先進制程芯片生產(chǎn)設備落后兩到三代。
1、上海微電子:用于90nm芯片生產(chǎn)的光刻機是支柱產(chǎn)品
大陸光刻機設備龍頭上海微電子的一位工程師在接受日本經(jīng)濟新聞采訪時稱:“我們的支柱產(chǎn)品是用于90nm制程的光刻機,用于28nm和14nm芯片生產(chǎn)的光刻機成品率還有提升空間?!?
光刻是芯片制造過程中的重要步驟,可在芯片光阻層上刻畫出幾何圖形結(jié)構(gòu)。上海微電子是大陸唯一一家可以提供半導體用光刻機的廠商,全球光刻機龍頭、荷蘭廠商ASML已經(jīng)在研發(fā)可以用于3nm和2nm制程芯片生產(chǎn)的光刻機。
2、中微半導體:主要銷售14/28nm芯片刻蝕機
大陸刻蝕設備龍頭中微半導體的受訪者稱:“我們能夠提供用于5nm芯片生產(chǎn)的設備,但我們主要銷售的是用于14nm和28nm芯片生產(chǎn)的設備?!?
中微半導體是科創(chuàng)板首批上市公司,根據(jù)其2020年財報數(shù)據(jù),2020年營收為22億人民幣。
3、北京屹唐半導體:市場對成熟制程芯片刻蝕機需求強烈
北京屹唐半導體是大陸另一家半導體刻蝕設備供應商,主要提供用于40nm、28nm芯片生產(chǎn)的產(chǎn)品。
一名公司內(nèi)部人員稱,由于中國政策的目標是提升芯片半導體國產(chǎn)化比例,“市場對于通用半導體設備(near-general-purpose semiconductor equipment)的需求也很強烈”。
4、北方華創(chuàng)&芯源微:不具備先進制程芯片設備生產(chǎn)能力
日本經(jīng)濟新聞采訪得知,在大陸刻蝕設備領域,目前僅有中微半導體能夠提供用于5nm芯片生產(chǎn)的刻蝕設備。
北方華創(chuàng)、芯源微等廠商在采訪中表示,公司能夠提供用于14nm及以上制程芯片生產(chǎn)的設備。
日本經(jīng)濟新聞報道稱,中國半導體設備廠商的主要銷售的是成熟制程產(chǎn)品,原因在于中國重視用本國生產(chǎn)的芯片替代國外產(chǎn)品。正如半導體設備商杭州長川科技的受訪者所說:“芯片并不僅僅用在智能手機中,市場對于120nm制程的芯片亦有需求?!?
在這背后,全球芯片產(chǎn)能的短缺、中美貿(mào)易的摩擦,導致了國產(chǎn)化替代成為大陸半導體產(chǎn)業(yè)的重點,驅(qū)動中國半導體廠商積極擴產(chǎn)。
當前,全球正經(jīng)歷芯片產(chǎn)能短缺的困境,影響已波及到手機、汽車、家電等許多領域,驅(qū)動芯片廠商積極擴產(chǎn)。
從市場供應端來說,2020年肆虐至今的新冠疫情、2021年美國德克薩斯州的寒潮、全球晶圓生產(chǎn)重鎮(zhèn)臺灣的缺水危機等,打斷了全球芯片生產(chǎn)供應鏈,客觀上造成芯片減產(chǎn)。從需求端來說,新冠疫情下的線上辦公、學習需求,刺激了市場對手機、電腦等電子產(chǎn)品的需求,對芯片的需求量隨之加大。
另一方面,2020年美國發(fā)布針對芯片行業(yè)的出口管制禁令,要求美國芯片技術、設備提供商需先向商務部申請許可證,然后才能向中國廠商出口產(chǎn)品。
這一禁令已經(jīng)對大陸廠商業(yè)績產(chǎn)生影響。以大陸晶圓代工龍頭中芯國際為例,數(shù)據(jù)顯示,2020年10月至12月該公司14/28nm芯片銷售額占比從7~9月的14.6%下滑至5%。
這一背景下,自研技術成為中國廠商的自救、自強之路。芯源微受訪者在接受采訪時提到:“過去幾年來,從國外引進技術變得越來越困難,我們必須通過自己的努力找到解決方案。”
在企業(yè)積極擴產(chǎn)之外,中國亦在大陸扶持本土半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并已推出多項政策。
比如,2021年3月1日舉辦的國務院新聞辦公室舉行的新聞發(fā)布會上,工業(yè)和信息化部黨組成員、總工程師、新聞發(fā)言人田玉龍表示,總體來看,芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨機遇,也面臨挑戰(zhàn),需要在全球范圍內(nèi)加強合作,共同打造芯片產(chǎn)業(yè)鏈,使它更加健康可持續(xù)發(fā)展。中國在國家層面上將給予大力扶持,共同營造一個市場化、法治化和國際化的營商環(huán)境和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境。
據(jù)市場研究機構(gòu)IC Insights一月份發(fā)布的預測,到2025年,中國半導體自給率或為19.4%,低于此前預期。在2020年IC Insights發(fā)布的預測中,到2024年中國半導體自給率或為20.7%。
據(jù)悉,IC Insights最新預測的19.4%半導體自給率中,約一半來自于中國臺灣企業(yè)臺積電、以及韓國企業(yè)SK海力士和三星在中國的子公司,中國大陸廠商的自給率約在10%。
對于需要長時間周期、重資金投入的半導體產(chǎn)業(yè)來說,每一次把芯片制程向下推進一個代際,背后都是芯片制造廠商深厚的時間、技術積累,配合設備、材料產(chǎn)業(yè)的技術迭代。
對于起步較晚的大陸產(chǎn)業(yè)鏈玩家而言,在成熟制程市場提升份額、積累技術優(yōu)勢,不失為逐步提升自身技術、市場能力的有效手段。對于先進制程的攻關,大陸頭部的芯片設備、制造玩家,乃至基礎教育等各方面,仍任重道遠。