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半导体产业第二春,中国芯片制造如何突围?

雷锋网 2021-11-05 21:00:07

半导体产业第二春,中国芯片制造如何突围?

“三十多年前,我在英特尔的时候,看着戈登·摩尔等大佬们坐在旁边开会,感到半导体的春天已经过去了,这帮老家伙就是最好的时期,但现在的国际形势,我感觉到半导体产业迎来了第二个春天。”

长江存储首席执行官杨士宁如此感慨道。

半导体产业经过前60多年的发展,全球分工协作的发展模式早已成定局,芯片巨头们的位置难以撼动,小玩家们进入市场的机会微乎其微,新一代半导体人望洋兴叹,感叹生不逢时。

不曾想,国际形势成一大变量,搅动经久未变的半导体市场神经,整个产业迎来第二个春天,对没有尖端工具在手的中国芯片制造而言,一半是机遇,一半是挑战。

十三五收尾,十四五开局,经历几年发展热潮的中国半导体产业真实状况如何?中国半导体领军人物们如何看待未来中国芯片制造的发展?

在第24届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会上,中国半导体产业上下游的大咖专家们,提供了宝贵的经验和意见。

回顾十三五,还原真实的中国半导体产业

“在国家科技重大专项、国家产业基金、相关政策支持下,集成电路全产业链实现了快速发展,开始建立起技术创新体系,也建立了产业体系。”02 专项技术总师、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长叶甜春首先简要概括了集成电路产业链的基本状况。

半导体产业第二春,中国芯片制造如何突围?

02 专项技术总师、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长叶甜春

叶甜春表示,单看国家和地区的产业版图,中国集成电路产业版图的架构最完整。

完整产业版图的背后,是十三五期间半导体产业整体快速地增长。据叶甜春介绍,十三五期间,中国芯片产业保持着将近 20% 的年化增长率,到 2020 年,整个产业的销售额高到 8488 亿,其中芯片制造业保持着 23% 的增长率,到 2020 年,达到 2560 亿元。

与全球同行业相比,中国芯片制造业确有大进展,得益于国家重大专项的支持,晶圆制造技术持续发展,从 12 寸主流技术到 14nm 量产和 7nm 试产,特色工艺稳健发展,有能力在国际上竞争,以及在创新工艺和创新产品实现新突破。

值得一提的是,十三五期间,本土装备进入快速发展时期,集成电路制造装备大类研发布局已经完成,细分品类不断丰富。“实际十一五、十二五期间,国内装备品种非常少,本土装备还处于研发阶段和用户考验阶段,十三五期间随着市场机遇的到来,本土装备销售收入年化增长率达到 38.77%”,叶甜春解释道。

集成电路材料也随着装备进入本土生产线,目前已有 123 种材料进入生产线,且占比超过 50% 的材料品种超过 95 种。

材料公司安集微电子董事长兼 CEO 王淑敏也表示,材料联盟理事会在 9 年前只有 30 多家,今天的理事会联盟成员已经超过了 100 家,几乎所有关键材料版块都有布局。“之前我们聚在一起谈的是没有钱,没有测试机会,雇不到人,现在大家聚在一起谈的是要融资、要上市、产能扩产,订单爆满,我感觉真的是变天了。”

另外,集成电路装备的研发也带动了泛半导体产业的发展,光伏、LED 等产业关键设备大批量国产化,微显示逐渐具备成套供货能力,国际竞争力大幅度提升。

按区域划分,此前晶圆制造业的产业重心是长三角地区,十三五期间整个产业逐渐向京津环渤海、中西部地区转移,珠三角刚刚起步,收入占比达到 2.8%。

尽管中国芯片制造方面的进步有目共睹,但倘若按照企业类别划分,变会情况并不乐观。到 2020 年,中国集成电路晶圆制造前十大企业中,三星、英特尔、SK 海力士、台积电赫然在列,内资企业收入占比下降到 27.7%,外资企业从原来的 49.1% 增长到 61.3%,台资企业也从 6.9% 增长到 10%。

外资和台资才是中国芯片制造迅猛增长的的主要贡献者,内资企业仍需努力。

不过,晶圆代工订单的多少并不是评判芯片制造能力唯一维度,芯片制造作为半导体产业链的重要一环,同样需要上下游的协同创新。

重视材料、装备、零部件的发展,产业上下游协同创新

“芯片制造的本质是制造业,基于制造业发展的庞大产业链、装备和零部件,材料和软件工具仍然是重点,也是当前焦点。”叶甜春表示。

一颗芯片的设计生产,设计之初需要用到 EDA 等软件工具,制造时需用到各种材料以及刻蚀机、光刻机等设备,任何一个环节的缺失,都无法成功制造出芯片。EDA 工具长期被 Synopsys、Cadence 和 Mentor 三家外国企业垄断,ASML 在制造先进制程芯片的EUV光刻机领域一家独大,其形成的技术壁垒难以打破。

2018 年初,国内排名第一的内资芯片制造商中芯国际曾经以 1.2 亿美元的价格向 ASML 订购一台 EUV 光刻机,原本应该在 2020 年完成安装,但根据瓦森纳协议,中芯国际至今也没有用上这台 EUV 光刻机。

这一事件,中国半导体产业的发展来了一记重锤:如果不能用上自己设计生产的设备,芯片制造就会被卡脖子。

半导体产业第二春,中国芯片制造如何突围?

中国集成电路装备创新联盟副理事长、中微半导体董事长兼首席执行官尹志尧也在此次发展大会的圆桌论坛上直言,作为半导体设备商,深感十年以来集成电路在中国的发展缺乏对设备、关键零部件和材料的重视。

“我们已经投入了上万亿资金,但其中 90% 左右都是投入大规模生产线,其中 70% 甚至更高比例的资金都流入到外国设备材料公司的腰包中。我们的芯片生产建筑在沙滩上,所以当国际竞争紧张起来以后,大家都能感受到国外针对设备方面对我们的制裁,我们要大力加强设备和关键零部件、材料的发展。”

半导体行业区别于互联网企业,加强发展必须看得见摸得着。

重视材料、装备和零部件的发展,如何落到实处?

叶甜春给出了部分答案:

一方面,本土装备企业、材料企业面向用户需要有长期的订单,拿到长期订单后,重视产品一致性、稳定性的问题、批量生产管理和品质质量、客户服务保障以及对供应链的管理,将供应链纳入企业发展战略内,将市场占有率作为企业发展目标。

另一方面,通过特色创新,建立局部优势,形成反制手段和竞争制衡,最终考虑开放合作以及回归到全球化市场下,发挥中国市场的潜力,面向中长期考虑技术路径的创新,产业模式的创新。

抓住时机,怀有信心,政产学研用明确分工

技术与产业最终服务于人,进步发展取决于人,人力、人才、人心是中国芯片制造突围至关重要的因素。

尹志尧认为,作为中国人、华人,首先要有自信心。

“中国人、华人绝对是集成电路产业的先锋。我在硅谷做了 20 年,1984 年走进英特尔时,两天之内就发现,英特尔研究开发部的几百人中,59% 到 60% 的领军人物都是华人;后来我又到Lam Research和应用材料公司做了18年,那里真正开发设备的大陆留学生占据 50% 至 60%。”

“这就是历史,当时我想,30年后一定是中国人的天下。如今果然,我们国家集成电路产业非常热,发展速度极快,所以我们一定要有长远的自信心。”尹志尧感慨道。

不过,长电科技董事长兼首席执行官郑力也提醒到,制造业讲究的是步步为功,越是在天时地利的大环境下, 越是在半导体盛宴热情高涨的时代里,越要保持冷静,保持一步一个脚印向前发展的心态,不要过渡被资本驱动而变得急功近利。

有了自信心,接下来需要解决国内外集成电路领域的不对称竞争问题。

“就算是把我们百分百的销售拿来做研发,也远远不及国外厂商对研发的投入,唯一的办法是让政府的力量和企业的力量合二为一,让不对称竞争取得逆转。”

“因此我们需要明确政府应该做什么、不应该做什么,企业应该做什么和不应该做什么。这是一个很大的课题,需要进一步讨论。”尹志尧说道。

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