兩年,美國頻繁地對中國技術禁運,暴露了我們在半導體(芯片)領域的巨大短板,沒有歐美日的設備,我們竟然連中低端芯片都造不出來。
同時,每年花費3000多億美元進口芯片,對于號稱制造大國,擁有門類最齊全工業(yè)體系的我們,也是一種不能言說的痛。
于是,致力于半導體的國產化,突破中高端芯片制造的關鍵設備、關鍵工藝,成為了近些年中國堅定不移的國家意志,不破樓蘭誓不還。
大江南北,也是紛紛上馬各類半導體項目,資金豐茂,人才涌起,一派熱火朝天好景象;各類“突破”的好消息也理所應當?shù)丶娭另硜怼?
如:中微半導體量產了用于生產5nm芯片刻蝕機,進入臺積電的供應鏈,技術達到全球一線水平。再如:中芯國際宣布將在2021上半年風險量產7nm制程的芯片,成為全球第三家掌握10nm以下芯片制造工藝的企業(yè)。再再如:上海微電子研發(fā)出了可制造出28nm芯片的光刻機。.......
樂觀派據(jù)此認為:半導體技術不過如此,不出3-5年,中國就可以擺脫歐美日韓,獨立自主地制造出高端芯片。
悲觀派認為:上述突破只是點的突破,就像在平原上崛起了幾個奇峰,不能據(jù)此認為中國半導體很快就會趕超全是高原的歐美日韓。
總之是,公說公有理,婆說婆有理。極端樂觀派罵悲觀派是跪久了,極端悲觀派罵樂觀派是小粉紅。
雙方都沒有足夠的數(shù)據(jù)和邏輯,講明白:中國半導體行業(yè)和歐美日韓的差距,到底有多遠?1公里,還是十萬八千里?
半導體的哪些領域,中國實現(xiàn)了很強的國產化?還有那些領域,幾乎完全依賴進口。
下面,夸克財經試著把半導體行業(yè)解構成半導體原材料、半導體中間體-硅晶圓、半導體制造設備以及半導體制造工藝四個板塊,猶如一個廚師制作美食,需要先準備好上等食材和半成品(原料),然后使用廚具(制造設備),配合多年的高超廚藝(制造工藝),才能烹飪出色香味俱全的美食來(制造出芯片)。
我們盡量用這種庖丁解牛的方式,結合大量數(shù)據(jù),為大家更為通俗易懂地展示中國半導體在這些領域的國產自給率情況,以及技術上的差距。
芯片是一種高科技半導體元件產品,芯片的核心技術一直以來都被發(fā)達國家尤其是美國掌握著。芯片的需求龐大,但供應卻被美國等主要國家牢牢把控,市場價格跌也因為“操控”而跌宕起伏。
我國對半導體尤其是芯片需求量非常高,但國產芯片水平低,技術跟不上,制成工藝也相對落后,十分依賴進口。為了打破芯片壟斷的局面,中國將第三代半導體寫入“十四五規(guī)劃”,并提出中國芯片自給率在2025年需要達到70%。半導體領域的投資資金也是翻了好幾番。
在政策的引導和高額資金的投入下,國內半導體行業(yè)交出了令人滿意的成績,阿里平頭哥和紫光展銳等公司在芯片設計方面有了巨大的提升。除了芯片設計,我國也在努力攻克芯片生產難題,希望能夠構建屬于自己的芯片核心產業(yè)鏈。我國高校目前已經在EUV光刻機核心技術研究有所突破,另外還研發(fā)出了我國首臺12英寸超精密晶圓減薄機,此設備可以被用于芯片制造生產線。芯片國產化不僅穩(wěn)中有進,而且還在加速。今日,公布數(shù)據(jù)顯示,日本1月對華機床設備訂單暴漲26.8%,創(chuàng)8個月新高。全球對半導體設備的需求將繼續(xù)擴大。中國半導體領域目前雖然處于落后位置,但整個行業(yè)目前發(fā)展良好,相信實現(xiàn)芯片自給自足只是時間問題。
芯片制作生產線非常復雜,涉及五十個行業(yè)、2000-5000 個工序。首先提純硅、切成晶 元、加工晶元,之后還需要晶元加工的前后兩道工藝,前道工藝分為光刻、薄膜、刻蝕、 清洗、注入;后道工藝則主要是封裝,光刻是制造和設計的紐帶。中國集成電路行業(yè)共 分芯片封裝、設計、制造三部分,總體呈現(xiàn)高速增長狀態(tài)。2004 年至 2017 年,年均 增長率接近20%。 2010至2017年間,年均復合增長率達20.82%,同期全球僅為3%-5%。 中國的芯片制造技術發(fā)展較快,但是集成電路制造工藝仍然落后國際同行兩代。預計于 2019 年 1 月,中國可完成 14 納米級產品制造,同期國外可完成 7 納米級產品制造。長期的代工模式導致芯片設計能力和制造能力不足、研發(fā)投入不足、人才缺失等問題, 導致核心技術受制于人、產品處于中低端的局面。
芯片的產業(yè)發(fā)展需要上下游產業(yè)鏈企業(yè)的合作,從全球分工的角度看,各國擅長的領域 有所不同。荷蘭可以生產技術頂尖的光刻機,而在芯片制造領域比較薄弱。美國擁有龐 大的芯片產業(yè)鏈,芯片的設計、生產、封裝技術都位居世界前列,但是美國芯片廠商的 芯片制造設備仍然需要從 ASML 進口光刻機。芯片設計領域中,能夠進行設計并達到 世界一流水平的企業(yè)較多。國內有聯(lián)發(fā)科、華為麒麟等企業(yè),國外還有三星、高通、蘋 果、英特爾、AMD 等世界巨頭。而在芯片制造領域,能夠制造并達到世界一流水平的 企業(yè)只有臺積電、英特爾、三星等少數(shù)幾家公司。從這個角度來說,芯片制造比芯片設 計的技術門檻更高
隨著全球缺芯的加劇,缺芯問題成為了制約高端制造企業(yè)發(fā)展的核心難題,并且美國為了遏制我國相關科技公司的發(fā)展,修改相關規(guī)定,對我國芯片實施了斷供,這使我國在相關領域的發(fā)展舉步維艱。
但是隨著我國各大科技巨頭投身到芯片產業(yè)鏈的研發(fā)之中,我國在芯片領域不斷傳出好消息,使得我國芯片領域的破冰之旅鼓舞人心,如長春光機所突破了光刻機核心部件“光學投影物鏡”制造關鍵技術,實現(xiàn)了中國超精密光學技術的跨越式發(fā)展。這無疑會推動我國在芯片領域的跨越式發(fā)展,并且有消息稱我國的上海微電子科技公司研發(fā)的國產光刻機也即將面世。
國內代工一哥實現(xiàn)14nm芯片國產化?
說到芯片國產化就要從華為的麒麟710A說起,在2020年5月在中芯國際成立20周年之際,上海中芯國際的每個員工都收到了一部搭載有麒麟710A的榮耀手機,這款榮耀手機搭載的麒麟710A并不是臺積電代工的,而是采用了中芯國際的14nm工藝,所以在網(wǎng)絡上就流傳了一種說法,說麒麟710A是純國產芯,如果這個說法成立的話,麒麟710A是具有劃時代意義的,但是純國產的概率不大,因為在當時中芯國際可以使用ASML的DUV光刻機為華為代工這款14nm芯片,隨著美國發(fā)布禁令,麒麟710A也就隨之停產了,如果是純國產就不會受到美國禁令的影響。
作為國內芯片代工老大哥,在此次美國的制裁之下也是沒能幸免,受到了各方面的打壓,好在由于此前擁有一定的芯片生產機器,但此次的危機也讓中芯國際意識到要擁有自己的核心技術,不能把自己的命脈交到別人的手中,要擺脫受制于人的局面就要加大在相關核心技術領域的研發(fā)力度。
目前中芯國際正在全力以赴的去美國技術,如果我國上海微電子科技公司的DUV光刻機能實現(xiàn)交付投入使用,那么中芯國際要實現(xiàn)100%芯片的國產化也就不遠了,屆時或將徹底擺脫芯片受制于人的尷尬局面。