深度解析国内SOC中国芯片发展的问题与现状的发展现状？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-09-06 03:40 标签： 中国芯片发展的问题与现状
本人微电子本硕毕业，在芯片行业从业10余年。1、核心结论：道阻且长，前途一片光明。28纳米及以上的成熟制程（包括材料、设备、EDA等）一定会崛起，14纳米及以下的先进制程，虽然被漂亮国封锁了，从未来20-30年这个长周期视角来看，我们大概率能实现自给自足。2、国内半导体发展历程：我们在半导体刚兴起的时候是世界领先水平，后来种种原因落后了，现在处于奋力追赶的过程。早在上世纪50年代，中国半导体在理论方面是世界一流水平。中国第一代半导体泰斗黄昆（可能大家不太熟悉）在1950提出了多声子的辐射和无辐射跃迁的量子理论，即“黄—佩卡尔理论”，1951到北京大学任教，1956年创建了中国第一个半导体专业，著有《固体物理学》教材。中科院半导体所和全国大大小小的电子厂已经在搞半导体了，那个时候是半导体的雏形。黄昆先后被选为中国科学院学部委员（1955年）、瑞典皇家科学院外籍院士（1980年）和第三世界科学院院士（1985年）。2002年，黄昆荣获2001年度国家最高科学技术奖。黄昆：中国半导体物理泰斗1978年改革开放之后，国内引入了很多国外的生产线，国营电子厂受到巨大的冲击，经营非常困难，只能买国外的落后设备来生产，很多技术和产品因此中断了。从这个时候开始，韩国、中国台湾的半导体开始起步，我们在这个时候开始落后国外了。国营第七八五厂1986年国家第七个五年计划提出了531战略，即普及5微米、研发3微米、攻关1微米。当时国家重点支持了5家企业：无锡华晶电子（现华润华晶）、绍兴华越微电子、上海贝岭微电子、上海飞利浦半导体（现上海先进半导体）和首钢日电电子（首钢NEC）。上海贝岭发展历程1990年国家第八个五年计划提出908工程，投资20多亿，在无锡华晶建成一条1.2万片/月、6 英寸、制程为0.8－1.2微米的芯片生产线。908工程从立项到项目投产花了8年时间，中间的审批流程很长，投产的时候技术就已经落后国外4-5代的水平，而且是投产当年亏损2.4亿元。后来无锡华晶被华润集团收购，变成现在的华润微电子。无锡华晶厂区1995年国家再次组织909工程，即大规模集成电路生产线。虽然国内一直在尝试自主大规模生产芯片，但一直没有成功，直到1996年华虹微电子成立，随后华虹跟日本NEC成立合资公司华虹NEC，担负起国家909工程的重任。华虹NEC在1999投产，随后实现盈利并掌握了0.13微米的核心技术。“909工程”的主要承担企业上海华虹-NEC2000年张汝京从中国台湾回到大陆创办中芯国际，2000年之后随着国内经济起飞，很多人才回国创立IC设计公司，像今天熟悉的展讯通信、锐迪科、兆易创新、华为海思、汇顶科技等企业就是那个阶段创立的。中芯国际是国内目前最大的、全球第四大芯片代工厂2014年国家集成电路发展纲要推出，2015年国家集成电路产业基金成立，随后带动社会资本投资了一大批集成电路企业。大基金成立为中国半导体点了一把火3、国内半导体的发展情况设计行业：在消费电子部分小芯片做到世界级水平，在CPU/GPU/FPGA大芯片领域还有待突破韦尔股份：手机摄像头中的图像传感器芯片设计，全球排名前三，基本上安卓手机都有用到韦尔的CIS芯片。兆易创新：NOR闪存存储设计，SPINOR FLASH市场占有率较高，同时也是全球排名前三的供应商之一，累计出货量超130亿颗，年出货量超28亿颗。圣邦微电子：国内模拟芯片设计龙头，产品覆盖电源管理和信号链，跟TI、ADI还有很大差距。寒武纪：专注AI芯片和AI IP，是目前国际上少数几家全面系统掌握了通用型智能芯片及其基础系统软件研发和产品化核心技术的企业之一。汇顶科技：在触控芯片全球领先恒玄科技：蓝牙耳机音频SoC芯片全球龙头聚辰半导体：公司为全球排名第三的EEPROM产品供应商，市场份额在国内EEPROM企业中排名第一制造业：在先进制程和规模上有重大突破，跟台积电还有2-3代差距中芯国际：国内最大、全球第四大晶圆代工厂，在先进逻辑工艺制程已经突破14纳米和12纳米，现在全力研发7纳米芯片。中芯国际的12nmFinFET技术，相比于14nm芯片尺寸进一步缩小，功耗降低20％，性能提高10%，错误率减少20%。当前世界上具备14nm/12nm工艺技术的晶圆代工厂商，除台积电和三星以外，还有格芯（格罗方德）和联电两家，联电在未来一段时间仅从事14nm及以上尺寸的代工，格芯将专注于射频、嵌入式存储器、低功耗定制产品等14nm/12nm FinFET和12nmFD-SOI的工艺代工。因此，可以说中芯国际的14nm/12nm先进逻辑工艺己进入了世界先进晶圆代工行业。封测业：差距最小，短期内完全有实力赶上美国的细分领域长电科技：全球第三大封测厂商，技术上已经覆盖高集成度的晶圆级(WLP)、2.5D/3D、系统级(SiP)封装技术和高性能的倒装芯片和引线互联封装技术。设备和材料行业：整体差距较大中微公司：在等离子体刻蚀设备和化学薄膜设备上已经达到世界一流水平，工艺节点覆盖5纳米。EDA行业：整体差距较大华大九天：模拟全流程EDA工具，在部分点工具突破28纳米。4、中美半导体的差距：目前差距主要在市场份额，核心差距在研发投入。举个例子：从市场份额来看，美国半导体行业在全球的市场份额占比接近50%，2020年占比47%，中国大陆占比仅5%。中国大陆半导体市场远远小于美国研发投入强度方面，美国在EDA和核心的IP研发投入占全球比重74%，中国占比不到5%；美国在逻辑芯片研发投入占全球比重67%，中国占比5%；美国在DAO研发投入占全球37%，中国占比7%；美国在存储方面研发投入占全球比重29%，中国占比4%；美国在制造设备方面的研发投入占全球的41%，中国占比不到3%。在资本开支方面，美国在材料方面的资本开支占全球比重11%，中国占比16%；美国在硅片生产方面的资本开支占全球12%，中国占比16%。在人员的资本开支方面，美国在封测方面的投入全球占比为2%，中国占比38%。在创造的价值链环节，美国占全球比重38%，中国占比9%。在市场需求方面，美国占比25%，中国占比24%。全球各地区在研发投入、资本开支、价值量等方面的投入占比如下图所示：逻辑工艺占比方面，10纳米以下，92%都是中国台湾贡献的；10-22纳米，美国占43%，中国占3%；28-45纳米，美国占6%，中国占19%；45纳米以上，美国占9%，中国占23%。在逻辑工艺制程方面中美对比总结一下差距：中国和美国对半导体的需求旗鼓相当，中国在研发投入力度远小于美国，在建工厂等方面的资本开支大于美国，在劳动力密集的封测行业资本开支远超过美国，中国半导体行业创造的附加值仅占9%，远小于美国。5、国产芯片希望在哪里？其实知道差距，就成功了一半。就好比一个差生知道自己跟学霸的差距，只要下定决心，掌握方法，是有办法追赶上来的。在部分细分领域，比如中微的刻蚀设备已经做到5纳米、3纳米了，这个品类的设备已经崛起，但是大部分材料和设备以及EDA的基础还是很薄弱的，比如大硅片和部分原材料依赖日本。从韩国经验来看：韩国刚开始的半导体基础还是很差的，上世纪80年代韩国政府大力扶持以及美国的支持下，韩国半导体经历了差不多20年就崛起了。韩国半导体大概经历了4个阶段：起步阶段（1965-1974年）：承接美国和日本的组装业务，做一些简单的外来加工业务，半导体产品比较初级，包括二极管、三极管、简单的存储芯片。发展阶段（20世纪70年代）：美国对日本半导体产业不满，对日本进行制裁，并将部分技术给予韩国。韩国本身对半导体也有需求，政府制定了很多政策来提振半导体。追赶阶段（20世纪80年代）：韩国政府联合三星、现代、LG一起研发DRAM技术，不断投入资金和建立研发机构，持续缩小制程上跟美国和日本的差距。超越阶段（21世纪）：2000年之后，韩国半导体厂商三星崛起，在DRAM方面市占率超过日本，三星超越了日本成为第一大存储器厂商。从历史角度看，曾经文明领先世界几千年，只是在大清末期落后了，中华民族是全世界最勤奋又聪明的民族，现在处于奋力追赶的时代，中华文明还会再次辉煌。再来看看中国半导体目前的状况：优势：全球最大的半导体市场，每年毕业的大学生人数全球第一，数量庞大的在海外半导体公司工作的华人，政府强有力的政策支持以及社会机构的投资，浓厚的芯片创业氛围，28纳米及以上的成熟制程我们在一定程度上能够自给自足，90纳米以上的设备我们基本国产化，但材料是个短板，还需要努力。很多优秀的人才因为疫情去不了国外留学，只能留在国内工作。从1949年到2021年中国大学生毕业人数机遇：新能源汽车、光伏、储能、5G等下游厂商在快速增长，5G、光伏我们已经做到全球第一，新能源汽车、储能也有很大几率成为世界第一。这些市场能极大带动增量需求。传统的家电、消费电子终端我们已经做到全球第一了。国内新能源汽车发展迅速总结：28纳米及以上的成熟制程（包括材料、设备、EDA等）一定会崛起，14纳米及以下的先进制程，虽然被漂亮国封锁了，在学习借鉴韩国、日本等的经验基础上，从未来20-30年这个长周期视角来看，我们大概率能实现自给自足。国内半导体产业在部分细分领域做到追赶、并跑，在大部分领域处于模仿和跟随阶段，国家已经下定决心突破半导体核心技术，所以这个行业我们还能持续干很多年，无论是志愿填报、考研还是找工作、做投资，从材料、设备、零部件、制造、封测和设计、EDA软件等都有机会。欢迎关注芯想事成，一个在芯片行业摸爬滚打十余年的打工人，学习、工作或者职业上有问题欢迎联系我。

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