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中國自主研發的晶片取得突破:數兆美元資金湧入產業鏈,協助其在各個環節超越對手。
2022-03-17 356
中國採取由下而上、再自上而下的策略,將晶片產業發展中遇到的問題交給研發產業自行解決。未來五年,中國正致力於研發新一代晶片技術,預計將投入數兆美元以降低對美國技術的依賴。


上個月,國家科技體制改革和創新體制建設領導小組第十八次會議在北京召開,會議研究了「十四五」國家科技創新規劃的編制工作。會議也重點討論了後摩爾時代積體電路領域潛在的顛覆性技術。


該州對新興晶片技術策略的支持也將推動新一輪的投資機會。


中國教育部已將半導體科學與工程列為重點學科,並鼓勵更多大學設立積體電路相關領域的專業學院。上週(6月22日),深圳理工大學新材料與新能源學院與中芯國際聯合成立了積體電路學院,旨在培養積體電路設計與製造領域的高級應用型技術人才。


IT顧問公司Gartner預測,到2025年,中國半導體製造商在中國半導體市場的收入份額預計將比2020年翻一番,從15%增至30%;到2023年,中國晶片公司的資本投資規模將比2020年增長80%。


然而,分析師認為,由於新一代晶片技術所需的新材料的製造需要整個晶片供應鏈的支持,以及包括光刻機在內的先進設備和生產工具的支持,中國在邁向高端晶片製造的道路上仍然面臨挑戰,需要給產業和人才發展留出時間。


建構自給自足的生態系統


為支持2030年國家先進製造業目標,中國已將晶片製造技術提升至國家戰略地位。根據規劃,今年中國本土晶片供應量將達40%,2025年將進一步提高到70%。


美國羅迪姆集團五年前就預測,中國發展半導體晶片產業勢在必行。榮鼎表示,中國高度依賴進口晶片,尤其是高階晶片。這些晶片應用於國家建設的各個方面,存在安全隱患。


這也意味著中國必須加大對晶片和軟體等技術領域的投資。在全球商業環境複雜多變的背景下,中國正在建立自身的技術生態系統,以降低對海外產品的依賴。


在華為等公司受到限制的背景下,中國正在尋求刺激顛覆性新晶片技術發展的方法,包括向整個晶片行業提供廣泛的激勵措施,以及從目前的矽晶圓晶片跨越式發展到使用新材料製造的「第三代」晶片。


隨著中國大力推動晶片產業發展,中國半導體市場湧現許多市值達100億元人民幣的公司,例如中芯國際、威爾公司、卓盛微電子、三安光電、北方華創、聞泰科技、華潤微電子、兆兆電子、中環科技等。


上海交通大學副校長、中國科學院院士毛俊發本月在南京舉行的2021世界半導體大會上表示,中國可以透過「異構整合」(即整合各個獨立製造的組件)保持其在晶片產業的領先地位。 「異質整合是後摩爾定律時代產業的新方向,它為中國在積體電路產業中實現超越提供了機會。」毛俊髮說。


毛俊發認為,目前晶片發展主要有兩條路徑:一是延續摩爾定律,二是突破摩爾定律。如今摩爾定律面臨諸多挑戰,突破摩爾定律的方法也多種多樣,異質積體電路就是其中之一。


隨著摩爾定律接近物理極限,新型晶片材料的使用和異構整合方法被認為是兩個最有可能產生顛覆性創新的領域。


用於下一代晶片(即第三代晶片)的新材料包括碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)。但目前大多數產業分析家認為,中國可能需要數年時間才能實現半導體自給自足。


目前,矽基晶圓仍主導著整個全球價值鏈。就矽晶圓材料而言,排名前三的供應商——日本信越化學工業株式會社、日本森科株式會社和台灣環球晶圓株式會社——佔據了全球矽材料市場份額的約三分之二。


根據 Gartner 的報告,就晶片製造供應鏈而言,中國企業在晶圓設備和材料方面的市佔率分別不到 3% 和 5%,技術難度非常大;在晶片設計工具 EDA 軟體方面,市佔率不到 1%。


Gartner 的數據還顯示,2020 年中國半導體製造商的全球市佔率為 6.7%,其中中國最大的半導體製造商深圳海思半導體有限公司的全球市場份額為 1.75%。


然而,Gartner強調,中國在全球電子設備供應鏈中扮演重要角色。全球超過70%的電子設備產自中國,中國大陸的半導體產能佔全球總產能的18%。


大量資金湧入


Gartner認為,多種因素將推動中國本土半導體的供應。


首先是政府層面的推動。 2019年10月,國家積體電路產業投資基金二期有限公司註冊成立,註冊資本204.15億元人民幣,專注於投資半導體材料及設備企業。


中芯國際宣布將於2019年第四季實現14nm製程的量產。但中芯國際要成為全球晶片製造的領導者,還有很長的路要走。


業內專家認為,如果「國產化」指的是在地化設計、製造和包裝,那麼確實已經實現了。但是,如果要擴展到整個產業鏈,例如在設計中使用國產框架和智慧財產權模組,在製造中使用國產設備和材料,那麼短期內很難實現。


標普全球評級分析師李世軒告訴《中國經營報》:「中國晶片自給率仍然很低。從晶片產業鏈的原材料、設計和製程製造來看,原材料仍然由美國、德國和日本控制;設計工具軟體主要由美國廠商主導;中國大陸的晶片製程製造與台積電之間還有大約5年的差距,因此還有大約5年的工作」還有很長的自主晶片。


標普認為,中國政府需要加大對晶片等關鍵領域科技公司的財政和營運支援力度,包括以注資、補貼、減稅、加速監管審批或簡化程序等各種形式提供支援。


Gartner認為,推動中國半導體產業發展的第二個因素是設備製造商買家的投入。 Gartner預測,到2025年,中國十大晶片買家都將擁有自主晶片設計能力。這些買家包括小米、vivo、OPPO等中國智慧型手機製造商,以及百度等網路巨頭。這些製造商自主研發晶片是為了降低對全球晶片供應商的依賴。


第三個驅動因素來自5G、人工智慧和物聯網等生態系統的擴展,以及對非晶片製造領域的資本投資。半導體設備製造商中微電子董事長尹志堯告訴《中國經營報》:“產業發展需要集聚效應,需要瞄準晶片行業的尖端技術,並將高端設計、製造、設備和材料供應與5G和人工智能等新技術的應用相結合。”


根據投資研究機構 PitchBook 的數據,2020 年中國半導體總投資額達到 16.75 億美元(約 108.3 億元),其中非半導體製造領域的資本投資超過 10 億美元。


Gartner分析師盛凌海告訴《中國經營報》:“我們看到,大量非晶片製造領域的資金正在流入半導體領域。雖然這在一定程度上推高了晶片公司的估值,但我們仍然認為,這有利於提升整個晶片行業的技術和產能。”


然而,盛凌海表示,雖然大量資金湧入中國半導體領域,但投資相對分散,每家公司獲得的投資非常有限,使得投資難以產生集中效應。


神聰智能聯合創始人兼CEO吳庚遠告訴《中國經營報》:「國內晶片產能仍然面臨嚴重短缺,尤其是在先進工藝方面。成熟工藝可實施的項目並不多。造成這種情況的主要原因是製造投資成本過高、風險管理和控制能力薄弱、本土化動力不足,以及國內設備和材料未經充分驗證,無法形成完整的產業鏈和生態系統。」


吳庚元認為,對晶片產業而言,製造能力必須擴大和提高,設計門檻也應該隨之提高。


「目前最大的短板是材料、設備和製程。製造是整個產業發展的火車頭,能夠彌補產業鏈後端的不足,大力推動晶片製造朝著正確的方向發展。」吳庚元表示,「但是晶片設計公司太多,門檻低,難以形成協同效應。一方面,這浪費了國家資源和政策補貼;另一方面,也難以實現規模經濟。」


一位曾在紫光展銳集團擔任高管的人士告訴《中國經營報》,他正在中國啟動一個晶圓級高端封裝測試項目,希望填補國內集成電路產業鏈的空白,加強晶圓級封裝測試的薄弱環節,並與海思等國內高端晶片公司形成配套的封裝測試製造能力,以支持國家集成電路產業的發展。


過去兩年,包括華為在內的科技公司加大了對自主晶片生產的投資,並相信「停滯」局面會逐漸緩解。


上述業內人士告訴《中國經營報》:“芯片製造沒有捷徑,只能依靠時間積累。過去,中國集成電路發展的痛點是人才和資金,但現在隨著國家出台更多優惠政策,這兩個方面的情況都在改善。”




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