Ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu đang trải qua giai đoạn quan trọng của quá trình nâng cấp liên tục. Các công nghệ mới và lĩnh vực mới không ngừng thúc đẩy sự mở rộng. Các yếu tố then chốt như cung và cầu đang tiếp tục thúc đẩy quá trình tái cấu trúc chuỗi công nghiệp. Rủi ro và cơ hội cùng tồn tại trên thị trường toàn cầu.

Sự phát triển của bất kỳ ngành công nghiệp nào đều không thể tách rời khỏi sự đổi mới. Có thể nói rằng đổi mới là động lực cốt lõi của mọi công nghệ mới. Dựa trên sự đổi mới và cải tiến liên tục của công nghệ, ngành công nghiệp bán dẫn đã dần trở thành một ngành công nghiệp chiến lược và hàng đầu với khả năng ứng dụng mạnh mẽ nhất và tầm ảnh hưởng rộng nhất trong ngành.

Từ ngày 9 đến 11 tháng 6 năm 2021, Hội nghị Bán dẫn Thế giới 2021 và Triển lãm Bán dẫn Quốc tế Nam Kinh đã được tổ chức tại Trung tâm Triển lãm Quốc tế Nam Kinh. Với chủ đề "Đổi mới và Thay đổi, Cùng thắng với Cốt lõi", chúng ta sẽ cùng nhau thảo luận về đổi mới và hợp tác, phát triển và cùng thắng trong ngành công nghiệp bán dẫn thế giới. (Gợi ý: Phần trả lời nền)Diễn đàn đổi mới"Tài liệu bài phát biểu liên quan đến Diễn đàn Đổi mới Sáng tạo của Hội nghị Bán dẫn Thế giới này có thể được tìm thấy ở cuối bài viết."

Với sự tích hợp và phát triển liên tục của các công nghệ mới nổi như trí tuệ nhân tạo, 5G và Internet vạn vật, quá trình chuyển đổi số toàn cầu đang tăng tốc, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn. Là xương sống của nền kinh tế tương lai, công nghệ ngành bán dẫn đã liên tục đạt được những bước đột phá lớn.

Những hướng đi mới trong kỷ nguyên hậu Moore

Kể từ khi định luật Moore được phát triển, nó đã đạt đến giới hạn vật lý, và hiệu năng cũng như mức tiêu thụ điện năng của chip đã gặp phải những nút thắt cổ chai. Mặt khác, phương tiện kỹ thuật và chi phí kinh tế cũng là những yếu tố hạn chế sự phát triển của định luật Moore. Wu Hanming, viện sĩ Viện Hàn lâm Kỹ thuật Trung Quốc và trưởng khoa Điện tử Vi mô-Nano tại Đại học Chiết Giang, cho biết trong kỷ nguyên hậu Moore, sự phát triển công nghệ của ngành công nghiệp bán dẫn đã chậm lại, và không gian đổi mới cũng như cơ hội bắt kịp cũng được mở rộng. Điện toán hiệu năng cao, điện toán di động và cảm biến tự động đã trở thành những hướng đi chủ đạo cho sự phát triển của công nghệ chip. Để cải thiện PPAC (hiệu năng, điện năng, diện tích, chi phí) của chip, chip sẽ phải đối mặt với ba thách thức lớn trong quá trình sản xuất.

Đầu tiên là đồ họa chính xác. Một quy trình sử dụng máy quang khắc làm thiết bị chính hiện nay chủ yếu sử dụng bước sóng 193 nanomet để tạo ra các họa tiết có kích thước 20 nanomet và 30 nanomet, điều này về mặt kỹ thuật rất khó thực hiện.

Thứ hai là vật liệu mới. Việc cải thiện hiệu năng nhờ thu nhỏ kích thước là có giới hạn, và cần phải tìm kiếm các vật liệu mới để đáp ứng các yêu cầu hiệu năng ngày càng tăng. Vật liệu mới và quy trình mới là những chủ đề chính trong sản xuất chip mạch tích hợp.

Thứ ba là cải thiện tỷ lệ sản lượng. Tỷ lệ sản lượng là tiêu chuẩn để kiểm tra xem một quy trình đã thực sự hoàn thiện hay chưa, và đây cũng là thách thức khó khăn nhất mà các công ty sản xuất chip phải đối mặt.

Theo Mao Junfa, viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, ủy viên Thường vụ Đảng ủy kiêm Phó Hiệu trưởng Đại học Giao thông Thượng Hải, có hai hướng phát triển tương lai cho chip bán dẫn. Một là tiếp tục theo Định luật Moore, và hai là vượt qua Định luật Moore. Có nhiều cách để vượt qua Định luật Moore, và tích hợp dị thể là một trong số đó.

Tích hợp dị thể có thể kết hợp những ưu điểm của các vật liệu bán dẫn, quy trình, cấu trúc và linh kiện hoặc chip khác nhau, và có thể đạt được các chức năng mạnh mẽ và phức tạp, với hiệu suất tổng thể tuyệt vời, phá vỡ giới hạn hiệu suất của một quy trình bán dẫn đơn lẻ, và có ưu điểm là tính linh hoạt cao, độ tin cậy cao và chu kỳ nghiên cứu và phát triển ngắn. Mao Junfa cho biết nghiên cứu về tích hợp dị thể có ý nghĩa rất lớn. Sự phát triển của mạch tích hợp đã chuyển từ một quy trình đồng nhất duy nhất sang tích hợp nhiều quy trình dị thể, từ tích hợp phẳng hai chiều sang tích hợp ba chiều, và từ phương pháp tiếp cận từ trên xuống dưới sang phương pháp tiếp cận từ dưới lên trên.

Ông Zheng Li, phó chủ tịch Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn Trung Quốc kiêm giám đốc điều hành của Changdian Technology, cho biết trong kỷ nguyên hậu Moore, mật độ và sự tích hợp của chip ngày càng trở nên phức tạp, và công nghệ đóng gói tiên tiến không còn chỉ đơn thuần là "niêm phong" và "lắp đặt", mà đang hướng tới "tích hợp" và "kết nối". Các tập đoàn quốc tế như AMD, TSMC và Intel đang tích cực triển khai tích hợp không đồng nhất và phát triển các công nghệ xử lý hậu kỳ bán dẫn để đạt được mức độ tích hợp chip và kết nối cao.

Tuy nhiên, chỉ riêng các quy trình sản xuất và quy trình tích hợp kết nối mật độ cao là chưa đủ. Việc sản xuất tấm bán dẫn và sản xuất sản phẩm hoàn thiện sau đó phải được liên kết với nhau ngay từ giai đoạn lập kế hoạch và thiết kế chip ban đầu để đảm bảo năng suất và cải thiện hiệu năng.

Ngành công nghiệp bán dẫn đang khủng hoảng

Định luật Moore đang dần lỗi thời, và công nghệ chip bán dẫn đang rất cần sự đổi mới. Tuy nhiên, thị trường bán dẫn đang đối mặt với những thay đổi lớn chưa từng thấy trong một thế kỷ. Đầu năm 2020, sự bùng phát của dịch bệnh đã gây ra tình trạng thiếu hụt chip trên toàn cầu, trong đó ngành điện tử ô tô chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Cho đến nay, các hãng xe bao gồm Hyundai, Kia, General Motors và Ford đã phải tạm ngừng sản xuất do nguồn cung chip không đủ, gây ra vô số thiệt hại.

Theo một báo cáo nghiên cứu của Goldman Sachs, có tới 169 ngành công nghiệp trên toàn thế giới bị ảnh hưởng ở các mức độ khác nhau bởi tình trạng thiếu chip, từ điện tử ô tô đến điện tử tiêu dùng, thậm chí lan sang cả sản xuất xà phòng bia. Tác động của tình trạng thiếu chip không những không giảm mà còn ngày càng trầm trọng hơn.

Li Ke, phó chủ tịch của Công ty Tư vấn CCID, tin rằng có không quá ba nguyên nhân dẫn đến tình trạng thiếu chip: yếu tố nhu cầu thị trường, lý do về nguồn cung và vấn đề kết nối cung cầu. Theo số liệu thống kê về quy mô thị trường, tốc độ tăng trưởng của thị trường bán dẫn đạt mức cao 31.9% và 22% vào năm 2010 và 2017, và không hề có tình trạng thiếu hụt chip cốt lõi trên thị trường bán dẫn trong hai năm này. Rõ ràng, tình trạng thiếu hụt chip cốt lõi năm 2020 không phải do sự tăng trưởng bùng nổ đột ngột của thị trường và sự gia tăng nhu cầu, mà là vấn đề về nguồn cung và sự kết nối giữa cung và cầu.

Phó Chủ tịch SEMI toàn cầu kiêm Chủ tịch SEMI Trung Quốc, ông Ju Long, cũng cho biết tình trạng thiếu hụt lõi xử lý phản ánh năng lực sản xuất không đủ, và khi năng lực sản xuất không đủ là trên diện rộng. Từ các công nghệ sản xuất tiên tiến đến vật liệu, và thậm chí cả các chất nền quan trọng cho việc đóng gói và thử nghiệm, đều gây ra lo ngại về tình trạng thiếu hụt lõi xử lý. Riêng đối với tình trạng thiếu hụt lõi xử lý trong ngành ô tô, ngoài nhu cầu mạnh mẽ và năng lực sản xuất không đủ, việc các công ty ô tô thiếu khả năng quản lý chuỗi cung ứng cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng "thiếu hụt lõi xử lý" hiện nay.

Các nhà sản xuất ở thượng nguồn và hạ nguồn trong toàn bộ chuỗi ngành công nghiệp, từ sản xuất chip, đóng gói và kiểm thử, thiết kế đến ô tô, mạng lưới, điện tử tiêu dùng, v.v., đều bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu chip và đã có những biện pháp ứng phó. Các nhà sản xuất hàng đầu như TSMC, Samsung, Texas Instruments và SMIC đang tích cực mở rộng năng lực sản xuất và tìm kiếm những đột phá mới. AMD và các nhà máy không có nhà máy sản xuất khác cùng các công ty ô tô ở hạ nguồn cũng đang tích cực tìm kiếm sự hợp tác để đảm bảo nguồn cung năng lực sản xuất.

Theo nhiều ý kiến ​​trong ngành, tình trạng thiếu chip sẽ tiếp diễn trong vòng một đến hai năm. Thị trường thượng nguồn và hạ nguồn đang đẩy giá thị trường lên cao, khiến chip vẫn có thể bán được nhưng giá lại quá cao. Đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ, năm 2020 chắc chắn sẽ là một năm khó khăn. Các nhà sản xuất hàng đầu cũng cần khẩn trương thực hiện những thay đổi để thích ứng với xu hướng phát triển mới của thị trường.

Tìm kiếm sự phát triển thông qua đổi mới và thay đổi

Dựa trên dự đoán của nhiều tổ chức khác nhau, quy mô thị trường bán dẫn năm 2021 về cơ bản sẽ "tăng trưởng mạnh mẽ". Dự kiến ​​tốc độ tăng trưởng sẽ đạt từ 15% đến 20% trong năm 2021, và quy mô thị trường sẽ vượt quá 500 tỷ USD, đạt một cột mốc mới.

Từ năm 2020, dựa trên nhu cầu thị trường, các công ty trong chuỗi ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu đã đẩy mạnh bố trí cơ sở hạ tầng để thích ứng với những thay đổi và tìm kiếm sự phát triển. Các nhà máy sản xuất wafer 12 inch, dẫn đầu bởi Đài Loan và Hàn Quốc, đang liên tục mở rộng, và năng lực sản xuất 8 inch của Trung Quốc cũng tiếp tục tăng. Các nhà sản xuất thiết bị bán dẫn tiếp tục tăng cường đầu tư và vốn nghiên cứu & phát triển. Samsung, Intel và các nhà sản xuất khác đang tăng cường đầu tư và mở rộng các nhà máy sản xuất chip trên toàn thế giới.

Trước tình hình thị trường hiện nay, đây vừa là cơ hội vừa là thách thức đối với các nhà sản xuất trong nước. Năm 2020, quy mô thị trường ngành sản xuất chip của nước ta đạt 256 tỷ nhân dân tệ, và quy mô thị trường đóng gói và kiểm thử đạt 250.9 tỷ nhân dân tệ. Điều này có nghĩa là ngành sản xuất chip của Trung Quốc đã vượt qua ngành đóng gói và kiểm thử lần đầu tiên trong lịch sử, và cơ cấu ngành công nghiệp bán dẫn trong nước tiếp tục được tối ưu hóa. Sự phát triển nhanh chóng của ngành sản xuất chip đã hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển của ngành công nghiệp mạch tích hợp của Trung Quốc, đồng thời cung cấp sự đảm bảo vững chắc cho sự an toàn của chuỗi cung ứng và chuỗi công nghiệp.

Các xu hướng mới như 5G, trí tuệ nhân tạo và lái xe tự động đang được tích hợp vào thị trường. Vật liệu, công nghệ và quy trình bán dẫn cũng đang được cập nhật và cải tiến nhanh chóng. Trong tương lai, cấu trúc thị trường sẽ được tái cấu trúc. Ông Li Ke cho rằng các doanh nghiệp trong toàn bộ chuỗi ngành cần hiểu rõ xu hướng thị trường tương lai và chủ động tìm kiếm những cơ hội mới.

Tóm tắt

Ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu đang trong giai đoạn quan trọng của quá trình nâng cấp liên tục. Các công nghệ mới và lĩnh vực mới không ngừng thúc đẩy sự mở rộng. Các yếu tố then chốt như cung và cầu đang tiếp tục thúc đẩy quá trình tái cấu trúc chuỗi công nghiệp. Rủi ro và cơ hội cùng tồn tại trên thị trường toàn cầu. Trong vài năm qua, chủ đề thay thế nội địa hóa vẫn luôn được quan tâm. Năm 2021 là năm đầu tiên của Kế hoạch 5 năm lần thứ 14. Mỗi doanh nghiệp cần lấy mình làm chủ thể để định hướng tối ưu hóa bố cục công nghiệp, liên tục đổi mới công nghệ, củng cố năng lực kỹ thuật và hỗ trợ triển khai ứng dụng trong nước.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được đăng lại từ "TechSugar". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro hay toàn ngành. Việc đăng lại và chia sẻ chỉ nhằm mục đích bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến