中国自主研发的芯片取得突破:数万亿美元资金涌入产业链,助力其在各个环节超越对手。
2022-03-17 360
中国采取自下而上、再自上而下的策略,将芯片产业发展中遇到的问题交给研发行业自行解决。未来五年,中国正致力于研发新一代芯片技术,预计将投入数万亿美元以降低对美国技术的依赖。


上个月,国家科技体制改革和创新体制建设领导小组第十八次会议在北京召开,会议研究了“十四五”国家科技创新规划的编制工作。会议还重点讨论了后摩尔时代集成电路领域潜在的颠覆性技术。


该州对新兴芯片技术战略的支持也将推动新一轮的投资机会。


中国教育部已将半导体科学与工程列为重点学科,并鼓励更多高校设立集成电路相关领域的专业学院。上周(6月22日),深圳理工大学新材料与新能源学院与中芯国际联合成立了集成电路学院,旨在培养集成电路设计与制造领域的高级应用型技术人才。


IT咨询公司Gartner预测,到2025年,中国半导体制造商在中国半导体市场的收入份额预计将比2020年翻一番,从15%增至30%;到2023年,中国芯片公司的资本投资规模将比2020年增长80%。


然而,分析人士认为,由于新一代芯片技术所需的新材料的制造需要整个芯片供应链的支持,以及包括光刻机在内的先进设备和生产工具的支持,中国在迈向高端芯片制造的道路上仍然面临挑战,需要给产业和人才发展留出时间。


构建自给自足的生态系统


为支持实现2030年国家先进制造业目标,中国已将芯片制造技术提升至国家战略地位。根据规划,今年中国本土芯片供应量将达到40%,到2025年将进一步提高到70%。


美国罗迪姆集团五年前就预测,中国发展半导体芯片产业势在必行。荣鼎表示,中国高度依赖进口芯片,尤其是高端芯片。这些芯片应用于国家建设的各个方面,存在安全隐患。


这也意味着中国必须加大对芯片和软件等技术领域的投资。在全球商业环境复杂多变的背景下,中国正在构建自身的技术生态系统,以降低对海外产品的依赖。


在华为等公司受到限制的背景下,中国正在寻求刺激颠覆性新芯片技术发展的方法,包括向整个芯片行业提供广泛的激励措施,以及从目前的硅晶圆芯片跨越式发展到使用新材料制造的“第三代”芯片。


随着中国大力推动芯片产业发展,中国半导体市场涌现出许多市值达100亿元人民币的公司,例如中芯国际、威尔公司、卓盛微电子、三安光电、北方华创、闻泰科技、华润微电子、兆兆电子、中环科技等。


上海交通大学副校长、中国科学院院士毛俊发本月在南京举行的2021世界半导体大会上表示,中国可以通过“异构集成”(即集成各个独立制造的组件)保持其在芯片行业的领先地位。“异构集成是后摩尔定律时代行业的新方向,它为中国在集成电路产业中实现超越提供了机遇。”毛俊发说。


毛俊发认为,目前芯片发展主要有两条路径:一是延续摩尔定律,二是突破摩尔定律。如今摩尔定律面临诸多挑战,突破摩尔定律的方法也多种多样,异构集成电路便是其中之一。


随着摩尔定律接近物理极限,新型芯片材料的使用和异构集成方法被认为是两个最有可能产生颠覆性创新的领域。


用于下一代芯片(即第三代芯片)的新材料包括碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。但目前大多数行业分析人士认为,中国可能需要数年时间才能实现半导体自给自足。


目前,硅基晶圆仍然主导着整个全球价值链。就硅晶圆材料而言,排名前三的供应商——日本信越化学工业株式会社、日本森科株式会社和台湾环球晶圆株式会社——占据了全球硅材料市场份额的约三分之二。


根据 Gartner 的报告,就芯片制造供应链而言,中国企业在晶圆设备和材料方面的市场份额分别不到 3% 和 5%,技术难度非常大;在芯片设计工具 EDA 软件方面,市场份额不到 1%。


Gartner 的数据还显示,2020 年中国半导体制造商的全球市场份额为 6.7%,其中中国最大的半导体制造商深圳海思半导体有限公司的全球市场份额为 1.75%。


然而,Gartner强调,中国在全球电子设备供应链中扮演着重要角色。全球超过70%的电子设备产自中国,中国大陆的半导体产能占全球总产能的18%。


大量资金涌入


Gartner认为,多种因素将推动中国本土半导体的供应。


首先是政府层面的推动。2019年10月,国家集成电路产业投资基金二期有限公司注册成立,注册资本204.15亿元人民币,专注于投资半导体材料和设备企业。


中芯国际宣布将于2019年第四季度实现14nm工艺的量产。但中芯国际要成为全球芯片制造领域的领导者,还有很长的路要走。


业内专家认为,如果“国产化”指的是本地化设计、制造和包装,那么确实已经实现了。但是,如果要扩展到整个产业链,例如在设计中使用国产框架和知识产权模块,在制造中使用国产设备和材料,那么短期内很难实现。


标普全球评级分析师李世轩告诉《中国经营报》:“中国芯片自给率仍然很低。从芯片产业链的原材料、设计和工艺制造来看,原材料仍然由美国、德国和日本控制;设计工具软件主要由美国厂商主导;中国大陆的芯片工艺制造与台积电之间还有大约5年的差距,因此自主芯片的发展还有很长的路要走。”


标普认为,中国政府需要加大对芯片等关键领域科技公司的财政和运营支持力度,包括以注资、补贴、减税、加快监管审批或简化程序等各种形式提供支持。


Gartner认为,推动中国半导体产业发展的第二个因素是设备制造商买家的投入。Gartner预测,到2025年,中国十大芯片买家都将拥有自主芯片设计能力。这些买家包括小米、vivo、OPPO等中国智能手机制造商,以及百度等互联网巨头。这些制造商自主研发芯片是为了降低对全球芯片供应商的依赖。


第三个驱动因素来自5G、人工智能和物联网等生态系统的扩展,以及对非芯片制造领域的资本投资。半导体设备制造商中微电子董事长尹志尧告诉《中国经营报》:“产业发展需要集聚效应,需要瞄准芯片行业的尖端技术,并将高端设计、制造、设备和材料供应与5G和人工智能等新技术的应用相结合。”


根据投资研究机构 PitchBook 的数据,2020 年中国半导体总投资额达到 16.75 亿美元(约合 108.3 亿元人民币),其中非半导体制造领域的资本投资超过 10 亿美元。


Gartner分析师盛凌海告诉《中国经营报》:“我们看到,大量非芯片制造领域的资金正在流入半导体领域。虽然这在一定程度上推高了芯片公司的估值,但我们仍然认为,这有利于提升整个芯片行业的技术和产能。”


然而,盛凌海表示,虽然大量资金涌入中国半导体领域,但投资相对分散,每家公司获得的投资非常有限,使得投资难以产生集中效应。


神聪智能联合创始人兼CEO吴庚远告诉《中国经营报》:“国内芯片产能仍然面临严重短缺,尤其是在先进工艺方面。成熟工艺可实施的项目并不多。造成这种情况的主要原因是制造投资成本过高、风险管理和控制能力薄弱、本土化动力不足,以及国内设备和材料未经充分验证,无法形成完整的产业链和生态系统。”


吴庚元认为,对于芯片行业而言,制造能力必须扩大和提高,设计门槛也应该相应提高。


“目前最大的短板是材料、设备和工艺。制造是整个产业发展的火车头,能够弥补产业链后端的不足,大力推动芯片制造朝着正确的方向发展。”吴庚元表示,“但是芯片设计公司太多,门槛低,难以形成协同效应。一方面,这浪费了国家资源和政策补贴;另一方面,也难以实现规模经济。”


一位曾在紫光展锐集团担任高管的人士告诉《中国经营报》,他正在中国启动一个晶圆级高端封装测试项目,希望填补国内集成电路产业链的空白,加强晶圆级封装测试的薄弱环节,并与海思等国内高端芯片公司形成配套的封装测试制造能力,以支持国家集成电路产业的发展。


过去两年,包括华为在内的科技公司加大了对自主芯片生产的投资,并相信“停滞”局面会逐渐缓解。


上述业内人士告诉《中国经营报》:“芯片制造没有捷径,只能依靠时间积累。过去,中国集成电路发展的痛点是人才和资金,但现在随着国家出台更多优惠政策,这两个方面的情况都在改善。”




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