繼續(xù)蟬聯(lián)全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場,對于我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)唯一的辦法就是國產(chǎn)替代
半導(dǎo)體器件是導(dǎo)電性介于良導(dǎo)電體與絕緣體之間,利用半導(dǎo)體材料特殊電特性來完成特定功能的電子器件,可用來產(chǎn)生、控制、接收、變換、放大信 號和進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料是硅、鍺或砷化鎵,可用作整流器、振蕩器、發(fā)光器、放大器、測光器等器材。為了與集成電路相區(qū)別,有時也稱為分立器件。絕大部分二端器件(即晶體二極管)的基本結(jié)構(gòu)是一個PN結(jié)。
據(jù)國際半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SEMI)本周發(fā)布的《全球半導(dǎo)體設(shè)備市場統(tǒng)計報告》顯示,2021年,全球半導(dǎo)體制造設(shè)備的銷售額比2020年的712億美元增長了44%,創(chuàng)下了1026億美元的歷史新高。中國大陸再次成為世界上最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場。
SEMI指出,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大,不僅是由于該領(lǐng)域的供求不平衡,而且還由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展,以確保出現(xiàn)廣泛的尖端應(yīng)用。具體而言,中國大陸市場的半導(dǎo)體設(shè)備銷售額在2021年達(dá)到296.2億美元,同比增長58%,占全球市場的28.9%。中國臺灣地區(qū)的半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為249.4億美元,同比增長45%。2021年,韓國市場半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額總計249.8億美元,同比增長55%。日本半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額為78億美元,同比增長3%。北美市場的半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為76.1億美元,同比增長17%。歐洲市場的總銷售額為32.5億美元,同比增長23%。全球其他地區(qū)的銷售額為44.4億美元,增長了79%。
此外,2021年全球前端設(shè)備的銷售額同比增長了22%,全球封裝設(shè)備的銷售額同比增長87%,測試設(shè)備的銷量同比增長了30%。SEMI總裁兼首席執(zhí)行官Ajit Manocha表示:“2021年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備支出增長44%,突顯了全球半導(dǎo)體行業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能的積極推動。這種擴(kuò)大生產(chǎn)能力的動力已經(jīng)超越了當(dāng)前的供應(yīng)失衡,因為行業(yè)繼續(xù)努力解決各種新興的高科技應(yīng)用,這些應(yīng)用將使數(shù)字世界更加智能,并帶來無數(shù)的社會效益。”
中國已經(jīng)連續(xù)多年蟬聯(lián)全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場,簡而言之就是半導(dǎo)體設(shè)備銷售額最多的國家,劃重點:“這不是全球半導(dǎo)體芯片份額,而是購買制造半導(dǎo)體芯片的設(shè)備”,2021年中國半導(dǎo)體設(shè)備銷售額296.2億美元,韓國半導(dǎo)體設(shè)備銷售249.8美元億排名第二,第三中國臺灣249.4美元。
前三名幾乎占據(jù)了全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額的70%,而北美、歐洲、日本等加一起只有180多億美元,從半導(dǎo)體設(shè)備銷售情況就可以看出全球半導(dǎo)體產(chǎn)能分部,中國、韓國、中國臺灣都在積極擴(kuò)充產(chǎn)能。
全球企業(yè)都在積極擴(kuò)充芯片產(chǎn)能,為了應(yīng)對半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)性短缺問題,包括臺積電、三星、英特爾、美光、中芯國際都在建設(shè)新廠,這里包括了半導(dǎo)體前端設(shè)備、半導(dǎo)體封裝設(shè)備、半導(dǎo)體測試設(shè)備等,同比最少都有超過20%的增幅,從這一點足以看出產(chǎn)能短缺問題的嚴(yán)重性。
但半導(dǎo)體芯片制造工廠需要漫長的建設(shè)時間,一般來說最少3年,因此多家權(quán)威機(jī)構(gòu)分析指出,結(jié)構(gòu)性短缺將最少持續(xù)到2024年,這一情況才會有所緩解!
由于西方的種種限制,我國的半導(dǎo)體芯片制造業(yè)面臨著大而不強(qiáng)的局面,尤其是先進(jìn)工藝設(shè)備根本買不到,就是說雖然我國半導(dǎo)體設(shè)備銷售額第一,但絕大部分都是成熟工藝的設(shè)備,7nm以下的設(shè)備幾乎沒有。
對于我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的這種情況,唯一的辦法就是國產(chǎn)替代,首先從28nm、14nm這樣的成熟工藝做起,半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化,自主掌握核心技術(shù),從規(guī)模到質(zhì)量全方面提升,目前全球工藝最先進(jìn)的晶圓廠是臺積電,全球最大晶圓廠是三星(半導(dǎo)體芯片產(chǎn)能),我國企業(yè)對比三星、臺積電還有不小的差距。
目前,中國在半導(dǎo)體設(shè)計、工藝、設(shè)備、材料及EDA領(lǐng)域均落后全球領(lǐng)先技術(shù)數(shù)年。這愈加凸顯中國半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自給自足的重要性,只有牢牢地將核心技術(shù)掌握在手里,才能無懼任何挑戰(zhàn)。
目前,在國家政策以及資本的支持下,中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展。據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示,截至2021年12月,中國大陸芯片設(shè)計企業(yè)數(shù)量達(dá)到了2,810家,同比增長26.7%。但是,中國半導(dǎo)體發(fā)展之路依然任重道遠(yuǎn)。例如,雖然國產(chǎn)晶圓生產(chǎn)設(shè)備的主要供應(yīng)商已經(jīng)發(fā)展起來,但是設(shè)備中部分零部件和耗材,依然需要由美國、日本或歐洲供應(yīng)商提供。此外,光刻膠、合成陶瓷、石英零部件等耗材供應(yīng)緊張也導(dǎo)致擴(kuò)產(chǎn)乏力,產(chǎn)能岌岌可危。
梁釗表示,中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要突破外在制約,在激烈的行業(yè)競爭中取得領(lǐng)先地位,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備、材料和核心零部件是關(guān)鍵要素。這些領(lǐng)域也將成為未來投資的重點。
首先,半導(dǎo)體設(shè)備及材料領(lǐng)域。在特殊時期的影響下,中國半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)蓬勃興起。但是,中國半導(dǎo)體設(shè)備和材料的國產(chǎn)化率只有不到18%,巨大的提升空間蘊(yùn)含了很多投資機(jī)會。未來5-10年,一旦國外壟斷被打破,國內(nèi)廠商將獲得巨大回報。梁釗建議,在半導(dǎo)體設(shè)備方面,CVD、PVD、ALD、ETCH、CMP設(shè)備以及半導(dǎo)體設(shè)備中的核心零部件、先進(jìn)封裝行業(yè)的高端封測設(shè)備的投資機(jī)會值得關(guān)注。在材料領(lǐng)域,光刻膠、合成陶瓷、高端塑封料、高端封裝載板、引線框架、焊料等國產(chǎn)化極低的領(lǐng)域值得關(guān)注。
其次,化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域。到目前為止,半導(dǎo)體材料共經(jīng)過了三個發(fā)展階段——第一代半導(dǎo)體硅(Si),第二代半導(dǎo)體砷化鎵(GaAs),第三代半導(dǎo)體又稱寬帶隙半導(dǎo)體(WBG)則是碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)。近年來,國家及地方政府多次出臺扶持政策,重點發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),自主可控需求明確。例如,“中國制造 2025”計劃中明確提出要大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè);2020年7月,國家印發(fā)《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》的通知,為集成電路設(shè)計、裝備、材料、封裝、測試企業(yè)提供稅收優(yōu)惠支持,推動行業(yè)健康發(fā)展。
第三代半導(dǎo)體廣受關(guān)注,主要原因是隨著5G、電動車時代來臨,科技產(chǎn)品對于高頻、高速運(yùn)算、高速充電的需求上升,硅與砷化鎵的溫度、頻率、功率已達(dá)極限,難以提升電存儲量和充電速度,一旦操作溫度超過100度時,前兩代產(chǎn)品便容易出現(xiàn)故障,無法應(yīng)用于嚴(yán)苛的環(huán)境。第三代半導(dǎo)體在高頻狀態(tài)下則可以維持優(yōu)異的效能和穩(wěn)定性,同時擁有開關(guān)速度快、尺寸小、散熱迅速等特性,芯片面積大幅減少后,還有助于簡化電路設(shè)計,進(jìn)而減少模組及冷卻系統(tǒng)的體積。