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860萬片/月,中國芯撥雲見日,國産晶片在成熟領域開始反擊

作者:科技銘程

近日,權威機構釋出了一項預測,預計2024年中國大陸晶圓産能将達到860萬片/月,占比提升至29%。總産能方面達到全球第一。

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排在第二位的是中國台灣,總産能達到了570萬片/月,占比為19%。南韓、日本排在第三、第四位,号稱全球領先的美國晶圓則淪為others。

這麼一看的話,國産晶片已經不是當年的跟班小弟了,妥妥的世界老大啊!先掌握産能,後掌握技術,最終掌握話語權,未來國産晶片将所向披靡,無往不前。

理想很豐滿,但現實很骨感。

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近兩年來,半導體産業不景氣,2023年隻建立了13座晶圓廠,這些建立晶圓廠主要用于功率半導體、先進邏輯和代工服務的生産。

這使得全球晶圓産能增加到了2960萬片/月,其中,中國晶圓産能達到了760萬片/月,占比達到了25.68%,同比去年增長了12%。

這些産能中,28nm以下先進制程擴張速度最快,短短幾年産能就達到了49%,成為了新的增長一極,10nm以下工藝也提升至總産能的25%,成為了IC市場中最大的市場類别。

什麼意思呢?簡單來說,就是國産晶片的産能主要集中在28nm以上的成熟領域,而事實上全球晶片正在向28nm以下的先進工藝快速滲透。

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10nm以下的先進工藝,基本被台積電和三星把控,在10nm以下領域中,台積電的份額達到了60%,5nm以下的市場高達85%。

在存儲晶片市場上,南韓對先進工藝最為重視,三星、SK海力士擁有最多的先進制造技術。

而國産晶片能夠制造10nm以下晶片的就數到了中芯國際。

中芯國際成立于2000年4月,總部位于上海浦東,是内地領先的晶圓代工企業。

CEO梁孟松負責技術研發,帶領中芯國際幾年時間突破了28nm、14nm、N+1、N+2工藝,7nm工藝也于2021年風險試産。

也就是說,中芯國際有量産7nm晶片的能力,但是訂單基本上拿不到。為什麼?

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首先,7nm晶片設計企業大部分為海外企業,例如蘋果、高通、英偉達等,這些企業的先進産能優先面向台積電、三星。

是以,你看到這三家晶片都是基于台積電、三星工藝。

這是因為他們是利益共同體,表面上看這些企業分别屬于不同的國家和地區,但是背後的大股東都是美國資本。

其次,中芯國際生産線上的裝置大部分都是美國裝置,或者使用美國技術、零部件的裝置,這種情況下,中芯國際選擇客戶方面就受到了限制。

由于美國晶片政策的限制,華為、壁刃科技,這些企業就無法在中芯國際下單。

最後,就是生産能力不足。

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中芯國際使用的是ASML的DUV光刻機,光刻機分辨率為134nm,多重曝光後可以實作7nm工藝,但是良品率和産能受到了很大限制。

而随着美國最新的半導體裝置政策的落地,中芯國際能夠拿到的先進裝置就更少了,先進産能也會一降再降。

這種情況下,國産晶片就要分兩步走:

第一步、在成熟領域展開反擊

目前,28nm以上的晶片使用場景高達70%,包括航空航天、工業工控、汽車通訊等,而28nm以下先進晶片主要使用在智能手機、個人PC、汽車座艙、AI晶片。

航空航天對一個國家的意義重大,關系着國家安全、領土完整,是以這個領域必須要實作國産化。

工業是強國之基,無論是保家衛國、還是經濟發展都需要工業的支援。你比如說俄羅斯軍事很發達,但是工業比較薄弱,在俄烏戰争初期表現很猛,但是越打越難,到了後面連坦克的晶片都不夠用了,隻能去拆洗碗機上的晶片。

成熟領域表面上看起來不需要高精尖裝置和技術,但是一旦産能跟不上的話,将會影響全局。

是以,擴大産能是必要的。

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以中芯國際為例,2021年斥資1500億元在北京、上海、天津、深圳建設了4座晶圓廠,全部投産後産能可達35萬片/月。

華虹半導體也募資180億元積極擴産,項目投産後可達到8.3萬片/月,公司全部産能也将提升至35.8萬片/月。

這些産能主要集中在物聯網、分立器件、電源晶片、高壓驅動、圖像傳感器等等。

随着5G、物聯網、新能源汽車、AI的快速發展,國内晶片代工廠有望長期受益。

此外,中國又是最大的晶片需求國,年進口晶片高達2.8萬億,這2.8萬億訂單中,有相當一部分是成熟工藝的晶片。

是以,國産晶片擴大成熟工藝,不僅可以減少進口晶片的額度,同時也可以搶占海外市場。由于國産晶片具有強大的人口紅利,資源優勢,是以搶占市場的效果還是很明顯的。

第二步、加強先進工藝的研發

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先進的晶片具有性能強、能耗低、功能多的優點,是兵家必争之地。

台積電、三星、英特爾在7nm以下制程上殺紅了眼,三星未來幾年投入9400億人民币,以提高新進工藝的研發程序,并且表示要在2nm工藝上超越台積電。

英特爾在第一時間購買了6台ASML最新的2nm光刻機,要知道ASML一年才産10台,英特爾此舉無疑是在向台積電宣戰。

台積電也積極備戰,設立了2nm晶片研發基地,并且斥資400億美元建設3nm、5nm晶圓廠。

同時,通過快速的工藝更新,将越來越多的晶片疊代至7nm以下的工藝制程,畢竟在這些工藝上,台積電的優勢是最大的。

目前,疊代至7nm的晶片包括智能手機、PC晶片、AI晶片、汽車座艙、自動駕駛等,但是未來會有更多的晶片疊代至7nm以下,是以國産晶片加強先進工藝研發刻不容緩。

晶片是一個複雜的産業鍊,主要包括設計、制造、封裝、EDA、裝置和材料。

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設計方面,華為海思、阿裡平頭哥、壁仞科技等企業已經能夠設計出先進工藝的晶片,但是所需要的EDA工具還做不到完全國産化。

晶片制造是我們的弱項,工藝技術方面或許能夠達到7nm、5nm,但是裝置無法實作國産化,尤其是光刻機。

ASML已經造出了2nm光刻機,而國産光刻機還未實作28nm,差距很大。

晶片封裝方面,我們已經做到了全球領先,長電科技實作了3nm晶片的封裝,處于全球第三的位置。

材料方面,主要被日本壟斷,19種關鍵材料中,日本有14種市場占有率超過了50%,其中EUV光刻膠處于壟斷地位。

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國産晶片進軍先進工藝,就是要啃下EDA工具、光刻機、光刻膠這些硬骨頭,解決了短闆,才能使整個産業鍊蓬勃發展。

成熟工藝晶片有了跨越式發展,成績來之不易,這是我們的政府、企業、專家、工程師、一線勞工共同努力的結果,是值得稱贊和誇獎的。

但是,這并不意味着國産晶片徹底擺脫了“卡脖子”,我們仍要持續投入高額研發資金,下大力氣攻克薄弱環節,将國産晶片提升至新高度。

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