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Omdia:中国半导体28nm工艺两年内有望实现产业链自给自主

中国半导体产业现状

随着我国经济的持续高速发展,半导体制造行业对国民经济增长的推动作用越来越明显,半导体技术的发展及广泛应用极大地推动了科学技术进步和社会经济发展,为国家重点支持的行业。近年来,国家相关部委出台了一系列的关于支持半导体制造行业结构调整、产业升级、促进下游应用市场消费、规范行业管理以及促进区域经济发展的政策法规。

2014年,国务院发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》,建立集成电路电路产业发展的初步规划,成立国家集成电路发展领导小组,设立了集成电路产业发展投资基金(下称大基金”),一期募资规模在计划1200亿人民币(实际规模超过人民币1300亿元)

自此,中国本土的半导体产业发展进入了一个快速的商业化以及开放化的时代。从2014年的《推进纲要》出台之后,各地方政府也纷纷出台了不少半导体的扶持政策以及支持了很多本地项目的建设。从2015年到2020年,以国家级别又发布了多条半导体行业相关政策。20208月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,相关数据显示,中国芯片自给率要在2025年达到70%2016年的十三五规划中,也将半导体的工艺目标列入正式的文件。20182020年间,出台了多项半导体的税收优惠政策。刚出台的十四五规划,也将对下一代半导体器件的技术规划做出新的目标指示。

  • 设计

根据Omdia的统计,2019年中国半导体的总产值在 1050亿美金左右,也就是突破了人民币7000亿,其中,设计业占的份额在400亿美金以上,这其中排名前十的设计类企业的产值占比在50%左右。而且例如华为的麒麟芯片系列,数字货币的矿机芯片等,也早已成为全球晶圆代工最先进制程上的稳定客户。从Omdia的设计工艺预测图中看,28nm及以上还是占大多数市场份额,特别在中国,NB-IoT, 北斗,工业IoT,带智能解析的边缘计算等方面还是28nm的主要应用领域,而且也是半导体芯片最有成长潜力的区间。

    • 制造

    相对于这些年蓬勃发展的国内半导体设计业,国内的半导体制造水平还暂时落后于国际一流制造水平大概2-3(台积电已经量产5nm工艺,中芯国际刚刚宣布实现FinFET N+1的量产),国内的设计企业的晶圆代工,目前大多都寻求了与台积电的合作。台积电无论是在最先进的制程或者特殊工艺,产品稳定性,以及完整的晶圆代工生态服务上,都还是领先于国内水平。

    由于晶圆制造是一个高度自动化的工业流程,每一个工艺步骤上都需要依赖于先进的机械运作,特别是在最先进的工艺(16,14nm及以上,基本上只有欧洲,美国以及日本的少数几家设备供应商)

Figure 3: Manufactory flow with equipment

Source: Omdia

但是今年来,国产的设备供应商在各个环节都开始有技术研发,甚至已经进入商业化应用。以光刻机为例,上海微电子计划于2021年交付首台国产28nmimmersion光刻机。其实28nm对于目前所有已经商用的芯片而言,除了手机,超算等对于运算的速率和功耗都有非常高要求的应用以外,几乎大部分的逻辑处理相关的应用场景,比如物联网,边缘计算等,都有大规模的应用空间和市场。

  • 封装

国内封测行业发展潮气蓬勃、日新月异,是集成电路产业中发展最快、成效最显著的产业。过去十年的黄金时期里,中国封测从追赶到进入世界先进行业,大家对封测产业的国际化水平最有信心。而且与设计行业类似,国内封装企业前十名的营收占国内封测产业总销售额的一半左右的水平。现金技术以及优质客户向头部企业集中的势头非常明显。

尤其近年来,业内关于摩尔定律发展是否在短期的未来遇到天花板,这样的讨论一直尘嚣甚上。芯片特征尺寸已接近屋里极限,先进封装技术成为摩尔定律的必然选择,SIPChiplet等新型的封装技术的崛起和快速发展,让封装企业迎来良机。

与半导体晶圆制造不同的是,国内的封测企业由于起步早,而且相对晶圆制造,技术和运营的起点低,所以国内几家头部的封测企业,在技术和规模上,已经与全球领先的封测企业比肩。而且中国国内的封测总产值已经超过全球封测产值的半数以上。

中国半导体业的分析

  • 集成电路是进口大项,对外依存度非常高

(中国集成电路已经成为进口金额最高的产品项目,而且近年来持续走高)

Figure 4: 2015-19 China total IC imports and quantity trend

    • 中国半导体设计能力跻身国际一流水平
    • 制造能力还比较落后于目前国内的需求水平
    • 半导体制造,特别是高端的制造,上游的材料,设备几乎全部由欧美以及日韩的企业把控,本土企业的发展替代空间巨大

    结论

    半导体是一切科技发展的基础产业,其中制造环节是最为核心关键的部分。201910月,大基金二期成立,总规模超过2000亿人民币。于20203月开始进行实质性的操作,重点投资领域将倾向于半导体的上游,半导体设备,材料等将引来进一步发展机遇。目前,国内的设备制造商在半导体制造的各个环节都已有涉猎,有些已经被国内晶圆厂商,中芯国际,长江存储等采用(例:北方华创) 。特别是光刻设备,上海微电子所已经具备了90nm的技术能力,65nm在研,并且有望在2021年,28nm将实现巨大突破,这将使得国内在成熟工艺上的制造能力在2年左右可以实现高度国产化(主材料和主要设备都由国内厂商供应)

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