2024-06-18 01:24

国产半导体,逆袭中!

1.1万

文章来源:头部科技


图片来源:由无界AI生成
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为了防止中国追赶,美国隔三差五发出禁令,阻止先进的半导体技术与产品进入中国。

他们也许担心中国一旦发展起来,会颠覆原有的竞争格局,所以不按套路出牌。

纵然有些人并不希望这个世界变得更好,但是他们无法阻挡中国前进的步伐。

自研之路,困难重重。

但,问题不大。


成熟制程,后来居上

美国担心不无道理,中国成熟芯片在全球的市占率已经相当夸张

以成熟制程为主的中国芯片产业,在2024年表现出非常好的成长性,不比新能源汽车、锂电池和光伏差。

在占全球需求大头的成熟制程领域,中国的产能不知不觉接近重要阈值。



据《南华早报》报道,2024年第一季度中国芯片总产量同比飙升40%,达到了981亿颗,几乎是2019年同期的三倍。

海关总署的数据显示,2024年前四个月,中国芯片出口额达到3552.4亿元人民币,同比增长23.5%,创下历史新高

2018年前四个月,中国集成电路出口396.5亿颗,金额675.8亿人民币;2024年前四个月,中国集成电路的数量涨到886.8亿颗,出口金额上升到3552.4亿人民币。2018年前四个月,出口一颗芯片平均价值大概是1.7元;而2024年前四个月,单颗芯片的价值上升为4元。

6年时间,集成电路出口数量涨了2.23倍,金额涨了5.25倍。中国芯片产业在数量、金额、单位价值上也都有了质的飞跃。

这是明显的产业升级,量价齐升。其中细分领域亦有不少全球领先的行业和公司

6月12日消息,根据全球市场研究机构TrendForce集邦咨询调查显示,2024年第一季全球前十大晶圆代工产值季减4.3%至292亿美元。

从排名来看,TOP5代工厂变化明显,中芯国际受益于消费性库存回补订单及国产化趋势,第一季度排名首次超过格芯、联电,跃升至第三名,市场份额达到5.7%,营收季增4.3%至17.5亿美元,营运表现优于其它对手。

根据NE时代统计,在功率半导体行业,2023年1-8 月我国新能源乘用车功率模块国产供应占比超过 59%。随着国产功率模块搭载量的大幅提升,国产功率模块在全球新能源汽车的市场份额达到了37%。

据Yole数据,在CIS领域,2022年韦尔股份在手机行业中的市占率为11%,仅次于索尼和三星。

根据ICV TAnk数据,在全球汽车CIS市场中,2024年韦尔的市占率已经达到43%,超越安森美成为全球第一。

搭上快充的顺风车,在电荷泵充电管理芯片这个细分领域,南芯科技发展迅速,几年时间就做到全球第一,2021年24%的市占率,领先全球模拟巨头TI十个百分点。

在内存接口芯片领域,澜起科技的份额常年维持在40%以上,一家独大。

在中国NOA智能驾驶芯片领域,地平线的占比是49.05%,比英伟达还高。

这几年中国半导体产业确实获得了一些不错的成绩

据TrendForce集邦咨询评估,2023年中国大陆成熟制程产能占比已经达到29%。

半导体研究机构Knometa Research则预计,到2026年,中国大陆的IC晶圆厂产能将激增至全球第一,具有里程碑意义。

据CSIS,按照现在的扩产情况,到2030年中国在成熟制程的产能占比可能会达到50%



所以,就连《芯片战争》作者米勒也说:中国成熟制程芯片不停扩产,让美国感到恐慌。

麦卡锡的研究报告《建设中的新世界:中国与半导体》更是把未来世界的晶圆代工厂划分为,中国和其他。

美欧盟日都担心,中国对成熟节点建设的补贴会对全球半导体市场造成负面影响,不少业内人士担心产能过剩

不管这些担心,中国企业在迅速扩大产能,很可能成为中国与发达经济体未来贸易争端的又一前奏。

美国政府就算各种未雨绸缪,政策辖制,可终究难敌大势

自从2018年7月中国大陆产半导体出口至美国需加征25%的关税以来,美国从中国进口半导体及相关产品大幅下降。但在终端消费领域,美国市场占有率越来越高,这些产品里面所含有的中国本土芯片占比也在日益增加。

不以单颗产品,而是集成到终端消费品里进行出口,这方面美国很难有办法进行辖制。

中国成熟制程芯片不停扩产,注定让美国感到恐慌。


不止芯片工艺,国产技术始终在进步

28nm 是成熟与先进的分水岭,28nm 以上算先进,以下是成熟。

在全球半导体领域,成熟制程和先进制程的比例大概是7比3,成熟占七成,先进占三成。

如上海微电子的国产28nm光刻机,已达到了第四代光源水准,这对于提升国内中端芯片制造能力具有重要意义。

中国新能源汽车产销量目前在全球占比六成左右,96%以上都是28nm的成熟制程芯片。换言之,如果中国具备越来越强的成熟制程生产能力,包括新能源在内的一般家用消费品,可以全面国产

国产芯片在制程工艺方面取得了显著进展。例如,中国芯片制造商如华为海思、中芯国际(SMIC)在14纳米工艺技术上取得重要突破,并预计在规划的时间内实现量产。

当华为 Mate60 以惊人的性能征服了市场,很多人惊讶地发现,这款手机的芯片竟然只用了7nm制程。半导体行业观察机构 TechInsights 副主席 Dan Hutcheson 在评价华为Mate60 Pro 时用到“令人惊叹”“始料未及”等词汇。

虽然台积电早已宣布3nm 芯片投入量产,正摩拳擦掌准备攻克2nm 和1.4nm 的技术难关。然而,在华为Mate60面前,这些所谓的先进技术似乎显得苍白无力。芯片的性能并不完全取决于制程的大小。

相反,优化设计和提升良品率同样重要。而台积电过于追求制程的更新换代,却忽视了这些基础性的工作。这就像是一场没有终点的马拉松,台积电跑得越快,越容易忽略沿途的风景,最终可能只是原地踏步。

所谓的先进制程,或许不过是一场自我陶醉的“内卷”罢了



尽管面临光刻机禁令,中国半导体产业仍在努力突破技术瓶颈,华为宣布,自主研发的光刻机问世,也标志着华为在芯片制造领域的突破成果开始显现。

与此同时,国产芯片产业的其他企业也在各自的领域取得了令人瞩目的成就。

在国产芯片产业的版图中,联发科的天玑9300+芯片无疑是一颗璀璨的新星。天玑9300+基于先进的4nm工艺,配备了全大核CPU架构,其性能在安卓阵营中堪称佼佼者

龙芯等企业在芯片架构上获得突破,如龙芯2B的成功流片,标志着国内在CPU设计上的自主创新能力增强。

科大国盾量子技术股份有限公司获得了504比特超导量子计算芯片“骁鸿”,刷新了国内超导量子计算芯片的记录。

清华大学集成电路学院教授吴华强、副教授高滨团队研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习(机器学习能在硬件端直接完成)的忆阻器存算一体芯片。该芯片在支持片上学习的忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破,有望促进人工智能、自动驾驶可穿戴设备等领域的发展。

海特高新在高端核心装备研制与保障、高性能集成电路设计与制造等领域的成就,彰显了其在国产芯片产业中的引领作用。

紫光集团等国内企业在DRAM和NAND Flash存储芯片领域取得进展,减少了对外部供应的依赖。

西湖大学研发的冰刻技术简化了芯片制造流程,提高了生产效率,为芯片制造提供了创新路径。

在硅片、光刻胶、特种气体等关键材料以及光刻机、刻蚀机等核心设备上,国内企业逐步实现国产替代,减少对外依赖。

长电科技、通富微电等公司在先进封装技术上有所突破,如2.5D/3D封装、晶圆级封装等,提高了芯片的集成度和性能。

国产芯片企业开始采用开源的RISC-V架构,降低了研发成本,加速了产品上市周期。



很多半导体厂商都在寻找新赛道、新工艺和新材料,就是想要绕开传统硅芯,开启全新的芯片时代,抢先抢占市场,比如光子芯片、量子芯片、玻璃芯片等等,都被寄予厚望。

中国中央电视台重磅披露,我国的芯片研发团队成功研制出第三代“玻璃穿孔技术”,仅指甲盖大小的新型玻璃晶圆,就可打上100万个微孔,再串联成复杂的集成电路。

仕佳光子,作为国内先进的光电子核心芯片供应商,其PLC分路器芯片和AWG芯片等产品在光通信领域占据重要地位。仕佳光子的持续创新和技术研发,为光通信网络的建设和升级提供了强有力的支持。

中国工程院院士吴汉明和毛军发都强调了后摩尔时代中国在芯片封装技术方面的机遇。通过异构集成电路,即在同一个3D系统级封装(SiP)中集成不同工艺的硅和非硅器件,中国有望在芯片产业实现突破,逐步追赶全球行业领先者。

当传统硅基芯片的性能提升面临物理极限时,钽酸锂光子芯片的出现,为芯片性能的进一步提升打开了新的大门。中国科学院上海微系统与信息技术研究所科研团队成功开发出可批量制造的新型“光学硅”芯片,标志着中国在光电芯片领域的研究已达到国际领先水平。这种新型芯片以其极低的光学损耗和高效的电光转换特性,有望在通信、量子计算、光通信等多个领域发挥重要作用。

这些企业的技术创新和市场表现,不仅提升了国产芯片产业的整体实力,也为全球芯片产业的发展贡献了中国智慧和中国方案。随着技术的不断进步和市场的持续扩大,国产芯片产业的未来充满了无限的可能。

国产芯片产业正处于一个关键的发展节点。

在这个充满变数和挑战的领域里,没有永远的王者,只有不断进取的勇者


认清现实,方能扳回局面

国产芯片产业的发展并非一帆风顺。国产替代速度惊人,可还落于人后。

一些细分领域材料实现了本土化替代。例如我国晶圆制造所用的硅材料、晶圆盖片等原材料已全部实现自给,一些后端封测材料的本土化率也较高,这为我国半导体产业发展提供了一定支撑。但目前我国在一些高端关键材料上的自给率仍较低。

缺陷扫描仪,CD量测等线上不可或缺的精密光学设备和用于失效分析的SIMS,FIB等设备也是完全依赖KLA等欧美企业的。

外部越制裁,中国越必须拥有自主主导能力。

到2022年,中国半导体市场占全球的三分之一。如果中国不能满足自身的需求,后果是灾难性的。优先国内市场,也是目前多数半导体企业的第一原则。

面对国际技术封锁和市场竞争的双重压力,中国芯片企业需要不断提升自身的技术水平和创新能力。

国产芯片产业将如何进一步发展,不仅关系到中国在全球科技竞争中的地位,也将深刻影响着全球芯片产业的格局。

尽管国产芯片产业在起步较晚、缺乏技术积累的背景下经历了诸多挑战,但在国家层面的产业策略和市场优势的推动下,已取得了一系列可喜的成果。

从存算一体芯片的创新性研究,到异构集成电路技术的突破,再到华为海思等企业的技术进步,国产芯片产业正逐渐展现出强大的发展潜力和市场竞争力。

天网恢恢,疏而不漏,技术封锁无异于引火自焚

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