Od dołu do góry, a potem od góry do dołu – Chiny pozostawiają branży deweloperskiej rozwiązanie problemów napotkanych w rozwoju branży chipów. Chiny analizują rozwój nowej generacji technologii chipów w ciągu najbliższych pięciu lat i oczekuje się, że zainwestują biliony dolarów w zmniejszenie zależności od technologii amerykańskiej.

W zeszłym miesiącu w Pekinie odbyło się 18. spotkanie Krajowej Grupy Wiodącej ds. Reformy Systemu Nauki i Technologii oraz Budowy Systemu Innowacji, którego celem była analiza przygotowań do krajowego planu innowacji w dziedzinie nauki i techniki na potrzeby 14. Planu Pięcioletniego. Konferencja koncentrowała się również na potencjalnie przełomowych technologiach układów scalonych w erze post-Moore'a.

Wsparcie państwa dla nowych strategii technologicznych w zakresie układów scalonych będzie również motorem napędowym nowej rundy możliwości inwestycyjnych.

Chińskie Ministerstwo Edukacji uznało naukę i inżynierię półprzewodników za kluczową dyscyplinę i zachęca kolejne uniwersytety do tworzenia szkół zawodowych poświęconych dziedzinom związanym z układami scalonymi. W zeszłym tygodniu (22 czerwca) Szkoła Nowych Materiałów i Nowej Energii Uniwersytetu Technologicznego w Shenzhen oraz SMIC wspólnie utworzyły Szkołę Układów Scalonych, aby kształcić zaawansowane, zorientowane na zastosowania, talenty techniczne w dziedzinie projektowania i produkcji układów scalonych.

Firma konsultingowa Gartner z branży IT przewiduje, że do 2025 r. udział chińskich producentów półprzewodników w chińskim rynku półprzewodników pod względem przychodów wzrośnie dwukrotnie w porównaniu z poziomem z 2020 r., z 15% do 30%; do 2023 r. skala inwestycji kapitałowych w chińskie firmy produkujące układy scalone wzrośnie o 80% w porównaniu ze skalą z 2020 r.

Analitycy uważają jednak, że ponieważ produkcja nowych materiałów obsługujących nową generację technologii układów scalonych wymaga wsparcia całego łańcucha dostaw układów scalonych, a także zaawansowanego sprzętu i narzędzi produkcyjnych, w tym maszyn do fotolitografii, Chiny nadal stoją przed wyzwaniami związanymi z przejściem na produkcję układów scalonych najwyższej klasy i muszą dać czas przemysłowi i rozwojowi talentów.

Zbuduj samowystarczalny ekosystem

Chiny podniosły technologię produkcji układów scalonych do rangi strategii narodowej, aby wesprzeć realizację krajowych celów w zakresie zaawansowanej produkcji do 2030 roku. Zgodnie z planem, lokalna podaż układów scalonych w Chinach wzrośnie w tym roku do 40%, a do 2025 roku wzrośnie do 70%.

Pięć lat temu American Rhodium Group przewidywała, że ​​Chiny będą musiały koniecznie rozwijać swój przemysł układów scalonych półprzewodnikowych. Rongding stwierdził, że Chiny są silnie uzależnione od importowanych układów scalonych, zwłaszcza tych z najwyższej półki. Układy te są wykorzystywane we wszystkich aspektach budownictwa narodowego i stanowią zagrożenie z punktu widzenia bezpieczeństwa.

Oznacza to również, że Chiny muszą koniecznie zwiększyć inwestycje w dziedzinach technologii, takich jak chipy i oprogramowanie. W złożonym globalnym środowisku biznesowym Chiny budują własny ekosystem technologiczny, aby osłabić swoją zależność od produktów zagranicznych.

W obliczu ograniczeń nałożonych na firmy takie jak Huawei, Chiny poszukują sposobów na stymulowanie rozwoju przełomowych technologii układów scalonych, w tym poprzez oferowanie szerokich zachęt dla całej branży układów scalonych i przeskakiwanie z obecnych układów scalonych na bazie płytek krzemowych na układy „trzeciej generacji” wykonane z nowych materiałów.

Dzięki aktywnej promocji przemysłu układów scalonych w Chinach, na chińskim rynku półprzewodników pojawiło się wiele firm o wartości rynkowej 100 miliardów juanów. Należą do nich: Semiconductor Manufacturing International Corporation, Weill Corporation, Zhuosheng Microelectronics, Sanan Optoelectronics, Northern Huachuang, Wingtech Technology, China Resources Micro, GigaDevice i Zhonghuan Technology.

Mao Junfa, wiceprezes Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju i członek Chińskiej Akademii Nauk, powiedział w tym miesiącu podczas Światowej Konferencji Półprzewodników 2021 w Nankinie, że Chiny mogą utrzymać pozycję lidera w branży układów scalonych dzięki „integracji heterogenicznej”, czyli integracji indywidualnie produkowanych komponentów. „Integracja heterogeniczna to nowy kierunek rozwoju branży w erze postmoore'owskiej, który stwarza Chinom możliwości wyprzedzenia innych w branży układów scalonych” – powiedział Mao Junfa.

Według Mao Dżungi istnieją obecnie dwie główne ścieżki rozwoju chipów. Jedna to kontynuacja prawa Moore'a, a druga jego ominięcie. Prawo Moore'a stoi obecnie przed różnymi wyzwaniami, a istnieje wiele sposobów na jego obejście, a heterogeniczne układy scalone są jednym z nich.

W miarę jak prawo Moore'a zbliża się do granic fizycznych, wykorzystanie nowych materiałów do produkcji układów scalonych oraz heterogenicznych metod integracji uznaje się za dwa obszary, w których najprawdopodobniej powstaną przełomowe innowacje.

Nowe materiały do ​​produkcji układów scalonych nowej generacji, a mianowicie układów trzeciej generacji, obejmują węglik krzemu (SiC) i azotek galu (GaN). Jednak obecnie większość analityków branżowych uważa, że ​​osiągnięcie przez Chiny samowystarczalności w dziedzinie półprzewodników może zająć kilka lat.

Obecnie wafle krzemowe nadal dominują w całym globalnym łańcuchu wartości. Jeśli chodzi o materiały na wafle krzemowe, trzej najwięksi dostawcy – japońska firma Shin-Etsu Chemical, japońska firma SUMCO i tajwański Global Wafer – odpowiadają za około dwie trzecie globalnego udziału w rynku materiałów krzemowych.

Według raportu Gartnera, jeśli chodzi o łańcuch dostaw produkcji układów scalonych, udział chińskich firm w rynku sprzętu i materiałów do produkcji płytek półprzewodnikowych wynosi odpowiednio mniej niż 3% i 5%, co jest bardzo trudne pod względem technicznym; jeśli chodzi o oprogramowanie EDA do projektowania układów scalonych, udział ten wynosi mniej niż 1%.

Dane Gartnera pokazują również, że w 2020 r. udział chińskich producentów półprzewodników w rynku globalnym wyniósł 6.7%, a największy chiński producent półprzewodników Shenzhen HiSilicon Semiconductor Co., Ltd. miał udział w rynku globalnym na poziomie 1.75%.

Gartner podkreślił jednak, że Chiny odgrywają ważną rolę w globalnym łańcuchu dostaw sprzętu elektronicznego. Ponad 70% światowego sprzętu elektronicznego jest produkowane w Chinach, a moce produkcyjne półprzewodników w Chinach kontynentalnych stanowią 18% światowych mocy produkcyjnych.

Ogromny napływ kapitału

Gartner uważa, że ​​na podaż lokalnych półprzewodników w Chinach będzie miało wpływ wiele czynników.

Pierwszym z nich jest promocja na szczeblu rządowym. W październiku 2019 roku zarejestrowano i utworzono Narodowy Fundusz Inwestycyjny Przemysłu Układów Zintegrowanych Phase II Co., Ltd. z kapitałem zakładowym w wysokości 204.15 miliardów juanów, koncentrujący się na inwestowaniu w firmy zajmujące się materiałami i sprzętem półprzewodnikowym.

Firma SMIC ogłosiła, że ​​masowa produkcja układów scalonych w procesie technologicznym 14 nm rozpocznie się w czwartym kwartale 2019 roku. Jednak SMIC ma jeszcze długą drogę do przebycia, aby stać się globalnym liderem w produkcji układów scalonych.

Eksperci branżowi uważają, że jeśli termin „krajowy” odnosi się do lokalnego projektowania, produkcji i pakowania, to cel został osiągnięty. Jednak jeśli ma on zostać rozszerzony na cały łańcuch przemysłowy, na przykład poprzez wykorzystanie krajowych ram i modułów własności intelektualnej w projektowaniu oraz krajowego sprzętu i materiałów w produkcji, osiągnięcie tego celu w krótkim okresie będzie trudne.

Li Shixuan, analityk z S&P Global Ratings, powiedział China Business News: „Wskaźnik samowystarczalności Chin w zakresie chipów jest nadal niski. Sądząc po surowcach, projektowaniu i procesie produkcyjnym w łańcuchu przemysłu chipów, surowce nadal są kontrolowane przez Stany Zjednoczone, Niemcy i Japonię; oprogramowanie do projektowania jest zdominowane głównie przez producentów amerykańskich; nadal istnieje około 5-letnia luka między procesem produkcyjnym chipów w Chinach kontynentalnych a TSMC, więc rozwój niezależnych chipów ma jeszcze długą drogę do przebycia”.

Agencja S&P uważa, że ​​chiński rząd musi zwiększyć wsparcie finansowe i operacyjne dla firm technologicznych w kluczowych obszarach, takich jak produkcja układów scalonych, w tym w różnych formach, np. poprzez zastrzyki kapitału, dotacje, obniżki podatków, przyspieszone zatwierdzanie przez organy regulacyjne lub uproszczone procedury.

Gartner uważa, że ​​drugim czynnikiem napędzającym rozwój chińskiego przemysłu półprzewodników jest wkład producentów sprzętu. Gartner przewiduje, że do 2025 roku dziesięciu największych chińskich nabywców chipów będzie dysponować własnymi możliwościami projektowania chipów. Wśród tych nabywców znajdują się chińscy producenci smartfonów, tacy jak Xiaomi, Vivo, OPPO, oraz giganci internetowi, tacy jak Baidu. Producenci ci opracowują własne chipy, aby zmniejszyć zależność od globalnych dostawców chipów.

Trzecim czynnikiem napędzającym jest ekspansja ekosystemów, takich jak 5G, sztuczna inteligencja i Internet Rzeczy, a także inwestycje kapitałowe w sektory produkcji pozaukładowej. Yin Zhiyao, prezes China Microelectronics, producenta sprzętu półprzewodnikowego, powiedział w wywiadzie dla China Business News: „Rozwój przemysłu wymaga efektu aglomeracji i musi koncentrować się na najnowocześniejszych technologiach branży układów scalonych, łącząc zaawansowane projektowanie, produkcję, sprzęt i dostawy materiałów z zastosowaniem nowych technologii, takich jak 5G i AI”.

Według danych instytutu badań inwestycyjnych PitchBook, całkowite inwestycje Chin w sektor półprzewodników w 2020 r. osiągnęły kwotę 16.75 mld USD (ok. 108.3 mld juanów), z czego inwestycje kapitałowe w produkcję wyrobów innych niż półprzewodniki przekroczyły 10 mld USD.

Analityk Gartnera, Sheng Linghai, powiedział w wywiadzie dla China Business News: „Widzimy, że duży kapitał z sektorów niezwiązanych z produkcją układów scalonych wkracza do sektora półprzewodników. Chociaż w pewnym stopniu podniosło to wycenę firm produkujących układy scalone, nadal uważamy, że jest to korzystne dla rozwoju technologii i zdolności produkcyjnych całego sektora układów scalonych”.

Jednak Sheng Linghai stwierdził, że chociaż w sektor półprzewodników w Chinach zainwestowano dużą ilość kapitału, inwestycje są stosunkowo rozproszone, a środki pozyskane przez każdą firmę są bardzo ograniczone, co utrudnia koncentrację inwestycji.

Wu Gengyuan, współzałożyciel i dyrektor generalny Shencong Intelligent, spółki joint venture Spirit i SMIC Juyuan, należącej do SMIC, powiedział w wywiadzie dla China Business News: „Krajowe moce produkcyjne chipów wciąż borykają się z poważnym niedoborem, szczególnie w przypadku zaawansowanych procesów. Niewiele jest projektów z dojrzałymi procesami, które można wdrożyć. Głównymi przyczynami tej sytuacji są zbyt wysokie koszty inwestycji w produkcję, słabe zarządzanie ryzykiem i możliwości kontroli, brak motywacji do lokalizacji oraz brak wystarczającej weryfikacji krajowego sprzętu i materiałów, aby utworzyć łańcuch przemysłowy i ekosystem”.

Wu Gengyuan uważa, że ​​przemysł układów scalonych musi rozszerzyć i udoskonalić możliwości produkcyjne, a także odpowiednio podnieść próg projektowania.

„Materiały, sprzęt i procesy to obecnie największe braki. Produkcja jest lokomotywą rozwoju całej branży. Może ona napędzać niedobory na zapleczu łańcucha przemysłowego i energicznie promować produkcję chipów we właściwym kierunku”. Wu Gengyuan powiedział: „Ale firm zajmujących się projektowaniem chipów jest zbyt wiele, próg jest niski i niemożliwe jest osiągnięcie synergii. Z jednej strony marnuje to zasoby krajowe i dotacje, a z drugiej strony trudno jest osiągnąć korzyści skali”.

Pewien specjalista, który kiedyś pełnił funkcję dyrektora w Unisoc Group, powiedział China Business News, że rozpoczyna w Chinach projekt pakowania i testowania zaawansowanych technologii na poziomie wafli. Ma on nadzieję wypełnić luki w łańcuchu dostaw krajowego przemysłu układów scalonych, wzmocnić słabe ogniwa w pakowaniu i testowaniu zaawansowanych technologii na poziomie wafli oraz utworzyć pomocnicze możliwości produkcyjne w zakresie pakowania i testowania z krajowymi firmami produkującymi zaawansowane układy scalone, takimi jak HiSilicon, aby wspomóc rozwój krajowego przemysłu układów scalonych.

Przedsiębiorstwa technologiczne, w tym Huawei, zwiększyły inwestycje w niezależną produkcję układów scalonych w ciągu ostatnich dwóch lat i uważają, że „problematyczna” sytuacja stopniowo się poprawi.

Wspomniani specjaliści powiedzieli China Business News: „W produkcji układów scalonych nie ma dróg na skróty i można polegać jedynie na akumulacji czasu. W przeszłości bolączką w rozwoju chińskich układów scalonych były talenty i kapitał, ale teraz, dzięki wprowadzeniu korzystniejszej polityki kraju, sytuacja w obu tych aspektach się poprawia”.

Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł został przedrukowany z „IC Coffee”. Artykuł ten przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sacco Micro ani branży. Jest on przedrukowywany i udostępniany wyłącznie w celu ochrony praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przy przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia artykułu.

Numer telefonu firmy: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Menedżer Li

QQ: 332496225 Menedżer Qiu

Adres: Pokój 809, Budynek C, Budynek Technologii Zhantao, nr 1079 Minzhi Avenue, Nowa Dzielnica Longhua, Shenzhen