半導体産業は典型的な「ピラミッド型」構造をしています。上流工程が進むほど企業数は少なくなり、生産額は大きくなり、技術的な難易度も高くなります。我が国の半導体開発は、参入の遅れ、コア技術の不足、人材不足などにより、大きく制約を受けてきました。コア技術の習得に失敗したことで、他国に阻まれることも少なくありません。現在でも、主要なチップ分野は輸入に頼らざるを得ない状況です。
2018年のZTE事件は、私たちの記憶にまだ鮮明に残っています！つい最近、米国は、自らが習得した半導体技術と装置を駆使して、ファーウェイに対する制裁を強化し、ファーウェイと我が国のハイテク分野における発展を阻害しようとしました！
米国は「技術」という槍を手に取り、我が国の「コア技術不足」という弱点を突き刺しました。これは我が国の半導体産業に警鐘を鳴らすとともに、多くの人々や企業に、アメリカの技術に依存することがいかに不安定であるかを認識させるきっかけとなりました。コア技術を習得し、技術依存から脱却することこそが、正しい道なのです。
現在、我が国は半導体産業の発展を戦略的な高みに引き上げ、国家重点開発産業に位置づけ、技術革新の実現に向けて多額の資金と人材を投入し、自主研究開発と自給自足の道をできるだけ早く歩み始めるべく努力しています。現在、ブレークスルーが期待されているのは、以下の分野におけるコア技術です。
集積回路産業の中核を成す装置であるリソグラフィ装置は、「人類が生み出した最も高度で複雑な機械」と呼ばれています。現在、ハイエンドのリソグラフィ装置を製造できるのは、世界でオランダのASML社のみであり、一方、日本のニコン社とキヤノン社は中級から低価格帯のリソグラフィ装置を製造しています。両社の市場シェアは80%を超えています。
フォトリソグラフィシステムは、半導体チップ製造の中核を成す工程です。フォトリソグラフィは、半導体チップ製造工程において最も複雑かつ重要な工程であり、時間とコストがかかります。半導体チップ製造における難しさと要点は、マスクからシリコンウェハへの回路図の転写です。このプロセスはフォトリソグラフィによって実現されます。フォトリソグラフィのプロセスレベルは、チップのプロセスレベルと性能レベルを直接的に決定します。
ハイエンドのリソグラフィ装置は、現代の光学産業の至宝と言えるでしょう。製造は非常に困難です。現在、ASMLの最先端EUV極端紫外線リソグラフィ装置は、5nmプロセスでチップを製造できます。リソグラフィ装置1台の価格は1億ドルを超えています。中国が完全に独自開発したリソグラフィ装置は現在90nmプロセスまでしか対応できておらず、大きな差があります。
フォトリソグラフィ装置の開発における難しさとは何でしょうか？リソグラフィ装置には、システム統合、精密光学、精密動作、精密材料搬送、高精度微小環境制御など、多くの高度な技術が用いられています。これらは、あらゆる半導体製造装置の中で最も技術的に高度な装置です。ASMLは、装置全体の各部において世界最先端の技術を実現するために、ASMLのリソグラフィ装置の部品の90%以上を外部から調達しています。ASMLは、ドイツの機械技術、ドイツの最高級ツァイスレンズ、アメリカの光源や測定機器など、技術研究開発における世界最先端の技術を結集しています。ASMLのハイエンドリソグラフィ装置は、「人類の知恵の結晶」と言えるでしょう。
中国メーカー：SMEE上海マイクロエレクトロニクス
CPUは、コンピュータの演算中核および制御中核となる超大規模集積回路です。その主な機能は、コンピュータ命令を解釈し、コンピュータソフトウェア内のデータを処理することです。中央処理装置は、主に演算ユニット（算術演算ユニットと論理演算ユニット）とキャッシュメモリ、およびそれらの間の接続を実現するデータバス、制御バス、ステータスバスで構成されています。内部メモリと入出力デバイスとともに、電子コンピュータの3つの主要コンポーネントです。CPUは、演算および制御システムからの命令に依存しています。各CPUは、ハードウェア回路に適合する一連の命令システムで設計されています。命令の強さもCPUの重要な指標です。命令セットは、マイクロプロセッサの効率を向上させる最も効果的なツールの1つです。
米国のインテルとAMDは、世界のPC市場のほぼすべてを占めている。一方、国産CPUの用途は、組み込み機器やサーバー機器といったプロフェッショナル分野だけでなく、一般消費者向けの民生市場にも及んでいる。サービス対象や用途分野が大きく異なるため、国産CPUの種類によって中国人の認識も異なっている。例えば、サーバー向けに特化したFeitengやShenweiはあまり知られていない。
CPUs are developing rapidly, and main frequency, computing power and power consumption are important indicators to measure their performance. As a latecomer, China's research and development level is always far behind the world's advanced level. For example, the performance of Loongson seems to always trail Intel. Loongson is a general-purpose CPU independently developed by the Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences. It uses the RISC instruction set, which is similar to the MIPS instruction set. However, the successful development of Loongson has helped the Fuxing High-speed Railway achieve 100% domestic production, allowing the fourth-generation J-20 phased radar and Beidou satellites to be equipped with Chinese cores.
モバイルCPUの分野では、クアルコムの地位は依然として揺るぎない。ファーウェイのHiSiliconのKirin CPUは、英国の巨大企業ARMの肩の上に立っているとはいえ、十分な性能を備えている。UnisocもモバイルCPUチップで一定の成果を上げている。しかし、厄介なのは、米国が最近、半導体チップ分野におけるファーウェイの発展を制限しようと、ファーウェイに対する制裁を強化したことだ。Kirin CPUの将来は依然として不透明である。
主要な国際メーカー：インテル（米国）、AMD（米国）
中国メーカー：Huawei HiSilicon、Unisoc、Loongson Zhongke (Loongson CPU)、Tianjin Feiteng (Feiteng CPU)、Shanghai Zhaoxin (Zhaoxin CPU) など。
There are currently three major integrated circuit EDA software companies in the world, namely Mentor Graphics, Cadence and Synopsys. The market share of these three American companies in the EDA industry has almost formed a monopoly. Currently, the only EDA providers that can cover the entire chip design and production process are Cadence and Synopsys.
Intel、Apple、Qualcommといった大手半導体製造・設計メーカーは、いずれもこれら2社からEDAソフトウェアおよび関連サービスを購入している。中国の大手半導体設計会社であるHuawei HiSilicon、Yangtze Memory、UNISOCも、いずれもこれらのアメリカ企業からEDA設計ソフトウェアを購入している。
国内のEDAメーカーであるBGI Jiutian、Xinhe Technology、Guangli Microelectronicsなどは、一部のEDA設計ツールしか提供できず、IC設計、配線、検証、シミュレーションといった業界チェーン全体を網羅するEDAツールは提供できていません。さらに、国内のEDAソフトウェアと先端技術の組み合わせが不十分であり、先端技術を搭載したチップへのサポートも不足しています。そのため、国内のEDA企業の技術力は、これらの国際的なトップEDA企業と競争できるレベルには程遠い状況です。
主要な国際メーカー：メンターグラフィックス（米国）、ケイデンス（米国）、シノプシス（米国）
中国メーカー：BGI Jiutian、Xinhe Technology、Guangli Micro など
DRAMはダイナミックランダムアクセスメモリの略で、最も一般的なシステムメモリである。米国のマイクロン、韓国のサムスン、SKハイニックスがDRAM市場を独占し、圧倒的なシェアを占めている。
中国の三大メモリーチップ企業である長江メモリー、合肥長信、ギガデバイスは、メモリーチップのレイアウトと生産を開始しており、これにより韓国、米国、日本によるメモリーチップの独占状態が打破されると期待されている。
長江メモリは今年、Xtackingアーキテクチャに基づいた64層3D NANDフラッシュメモリの量産に成功した。さらに、業界で一般的な96層を飛び越え、128層3D NANDフラッシュメモリの開発にも成功した。
合肥長信は2019年に19nmプロセスを用いた8G DDR4メモリの量産に成功し、今年中に独自開発のGuangweiyi PRO DDR4メモリを正式に商品化し、消費者市場に投入する予定だ。
GigaDevice ranks first in the domestic market share of NOR flash and is also one of the top three suppliers of NOR flash in the world. It is currently gradually expanding into NAND flash and actively deploying DRAM business.
突破口を開く必要のある主要な半導体技術の中で、DRAMは国内での量産化が最も実現する可能性が高く、期待に値する。
主要な国際メーカー：Micron (USA), Samsung (South Korea), SK Hynix (South Korea), etc.
中国メーカー：長江ストレージ、合肥長心、ギガデバイス
無線周波数チップとは、無線信号通信を特定の無線信号波形に変換し、アンテナ共振を通して送信する電子部品のことです。無線周波数チップのアーキテクチャは、受信チャネルと送信チャネルの2つの部分から構成されます。既存のGSMおよびTD-SCDMA方式では、端末が追加の周波数帯域をサポートする場合、無線周波数チップはそれに応じて受信チャネルを追加しますが、新しい送信チャネルが必要かどうかは、新しい周波数帯域と元の周波数帯域の関係によって決まります。
中国は世界最大の携帯電話生産国ですが、ハイエンドの携帯電話用無線周波数デバイスを生産することはできません。これには、材料、プロセス、設計に関する豊富な経験の蓄積が必要です。国内にはローエンドおよびミドルレンジの無線周波数チップを手掛ける企業が多数あり、市場シェアもかなり高いものの、ハイエンド無線周波数チップの分野には、まだまだ成長の余地が大きく残されています。
主要な国際メーカー：Skyworks（米国）、Qorvo Verizon（米国）など
中国メーカー：Unisoc、Weijie Chuangxin、Zhongpu Micro など
CPLDは、PALおよびGALデバイスから発展したデバイスです。比較的規模が大きく構造も複雑で、大規模集積回路の範疇に属します。これは、ユーザーが自身のニーズに応じて論理機能を構築できるデジタル集積回路です。基本的な設計方法は、統合開発ソフトウェアプラットフォームを使用して、回路図、ハードウェア記述言語などの方法で対応するターゲットファイルを生成し、ダウンロードケーブルを介してターゲットチップにコードを転送（「インシステム」プログラミング）することで、設計したデジタルシステムを実現することです。
FPGAはフィールドプログラマブルゲートアレイの略で、PAL、GAL、CPLDなどのプログラマブルデバイスをベースに発展させた製品です。特定用途向け集積回路（ASIC）の分野におけるセミカスタム回路として登場し、カスタム回路の欠点を解決するだけでなく、従来のプログラマブルデバイスにおけるゲート数の制限という欠点も克服しています。
FPGA業界への参入障壁は高い。過去10年ほどで、インテル、IBM、モトローラ、フィリップス、東芝、サムスンなど60社以上がこの分野への参入を試みた。16.7億ドルでアルテラを買収して参入に成功したインテルを除けば、他の企業は失敗に終わった。現在のFPGA市場では、ザイリンクス、アルテラ、ラティス、アクテル、アトメル、アバゴ、サイプレスなど、FPGAの巨人はすべて米国にあり、それぞれが独自の強みを持っている。中でもザイリンクスはFPGAの世界的リーダーであり、数千万ゲートと16ナノメートル技術の分野でトップを走っている。アクテルはアンチヒューズのパイオニアであり、航空宇宙グレード製品のパイオニアでもある。他の企業の製品も、産業用、軍事用、航空宇宙グレード製品に不可欠なコアチップとなっている。これらはまた、最先端技術に取り組む世界中の国々の欠点であり、主な苦悩の原因でもある。その中でも、ザイリンクスとアルテラの2社が市場シェアの90%を占めている。国内メーカーと海外メーカーの間には、技術レベルの面で大きなギャップがある。国内のFPGAメーカーは数百社あるが、それらは基本的に中低価格帯市場に分散している。それらのほとんどは、ゲートレベルが約1000万のFPGAである。ゲートレベルが2000万のFPGAは独自に開発されているが、中国電子科技の3500万ゲートレベルFPGAと中国電子の7000万ゲートレベルFPGAは、大きな技術的ブレークスルーである。
通創は中国のFPGA産業の発展を牽引し続けている。中国初の10万ゲートFPGA製品の量産・出荷に成功した後、開発を加速させ、30万ゲート以下の中低価格帯デバイス全製品モデルを順次拡充・改良してきた。中でも、LogosおよびCompactシリーズは全機種が量産化済みである。Logos2およびTitan2シリーズは今年中に量産開始予定で、国内の中低価格帯アプリケーションのニーズをすべて満たすことができる。市場シェアは約60%を占め、中国の電子情報産業の安定的な発展ニーズをほぼ満たすことができる。
海外の主要メーカー：ザイリンクス（米国）、アルテラ（米国）など
中国メーカー：深センユニソック、上海復旦マイクロエレクトロニクス、北京マイクロエレクトロニクスなど。
DSPチップとは、デジタル信号処理技術を実装できるチップのことです。DSPチップの内部構造は、プログラムとデータを分離するハーバード構造を採用しています。専用のハードウェア乗算器を備え、パイプライン処理を広く利用し、様々なデジタル信号処理アルゴリズムを高速に実装できる専用のDSP命令を提供します。
DSPチップは誕生以来、急速に発展を遂げてきた。集積回路の発展の恩恵を受ける一方で、巨大な市場規模からも恩恵を受けている。わずか20年の間に、DSPチップは信号処理、通信、レーダー、画像処理、軍事、計測機器、自動化など、多くの分野で幅広く利用されるようになった。
現在、世界のDSPチップ市場は依然として巨大企業によって独占されています。テキサス・インスツルメンツ、ADI、フリースケール、モトローラなどがこの業界のリーダーです。国内のDSPチップは後発です。2006年、中国電力科学研究院第14研究所とLoongson Corporationが協力して国内DSPチップを開発しました。2012年に開発された「華瑞1号」の性能は、フリースケールのMPC8640Dよりも優れていました。2017年には、国内DSPチップ「華瑞2号」が市場に投入されました。
海外の主要メーカー：TI（テキサス・インスツルメンツ、米国）、ADI（アナログ・デバイセズ、米国）など。
中国メーカー：CLP 14、CLP 38、湖南晋新電子、北京中興マイクロエレクトロニクスなど
ディスプレイコア、ビジュアルプロセッサ、ディスプレイチップとも呼ばれるこのマイクロプロセッサは、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ゲーム機、および一部のモバイルデバイス（タブレット、スマートフォンなど）における画像処理に特化したものです。その目的は、コンピュータシステムが必要とする表示情報を変換・駆動し、ディスプレイにラインスキャン信号を供給し、ディスプレイの正確な表示を制御することです。ディスプレイとパーソナルコンピュータのマザーボードを接続する重要なコンポーネントであり、「人間とコンピュータの対話」における重要なデバイスの一つでもあります。
GPUといえば、まず思い浮かぶのはNVIDIAで、世界のGPU市場の半分以上を占めており、AMDのGPUも一定の地位を占めている。中国のGPU企業はまだ大規模な組織を形成しておらず、関連技術も積極的に開発されている。現在、国内でGPUを研究している企業には、上海兆新、ファーウェイ、ヴィヴァンテ、天樹智新、華夏チップ、コアビュー、中国船舶工業集団公司709研究所、AVIC 631研究所などがある。OFweek電子工学ネットワークの編集者によると、中国船舶工業集団公司が完全独立知的財産権で開発した凌九GP101は、国内グラフィックカード分野における中国の空白を刷新した。凌九GP101は高性能かつ低消費電力のグラフィック処理チップである。欧米などの先進メーカーと比較すると、まだまだ道のりは長い。世界をリードするレベルに達するには、まだまだ長い道のりがある。
海外の主要メーカー：Imagination（英国）、Qualcomm（米国）、NVIDIA（米国）、AMD（米国）など。
MPUはマイクロプロセッサまたはメモリ保護ユニットとも呼ばれます。MPUは単一のチップですが、チップセットは複数のチップで構成されています。初期の頃は7個または8個のチップで構成されていましたが、現在ではほとんどの場合、ノースブリッジチップとサウスブリッジチップと呼ばれる2つのチップに統合されています。MPUはコンピュータの演算、判断、または制御の中枢であり、「コンピュータの心臓部」と呼ばれることもあります。
Intel、Qualcomm、Samsung、Freescale、MediaTek、Spreadtrumといったサプライヤーがこの市場をリードしている。国内のMPU市場シェアは非常に小さく、ほぼゼロに近い。BGI、Huawei、Unisocといった企業は関連技術の研究開発を強化している。
海外の主要メーカー：インテル（英国）、クアルコム（米国）、フリースケール（米国）など。
半導体製造材料は主に、シリコンウェハ、電子ガス、フォトマスク、フォトレジスト支持薬品、研磨材、フォトレジスト、湿式薬品、スパッタリングターゲットなどである。
世界の半導体材料産業は依然として日本、米国、韓国、ドイツなどの国々が圧倒的なシェアを占めている。中国の半導体材料は、ターゲット、パッケージング基板、研磨液、フォトレジストなどの分野で大きな進歩を遂げている。一部の製品の技術水準は世界トップレベルに達しているものの、全体的な水準は依然として国際的なトップレベルには遠く及ばない。
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