國產芯片“困局”

自從“卡脖子”事件發生後,自主造“芯”成為了社交平臺的熱門話題。華為更是擔起了這場造“芯”突圍戰的“破風手”兼“衝線手”,但事實是,不斷有消息傳出,華為目前正通過各種形式,存儲關鍵器件,並與三星、聯發科、紫光展銳等談合作,以此確保中低端產品等所需的相關芯片能夠正常供應。


此前,華為便透露,2019年華為在芯片、組件和材料方面的儲備支出為1674億元人民幣,同比增長73%。


未雨綢繆只為度過寒冬。


顯然,華為離衝線還有很長一段路要走,其背後是國內半導體產業在其高端領域缺乏自主能力。


簡而言之,制高點在別人的腳下,我們多少還是要受限於他人。


“去美國化”正發生,但任重道遠


2015年,中國半導體市場規模達到1649億美元,不過自給率僅為13.5%左右,其進口額更是超過原油,成為我國第一大進口商品。為了改善供需失衡的問題,國務院發佈《國家集成電路產業發展推進綱要》。


此後幾年,相關利好政策也不斷頒佈,國內半導體產業鏈得到進一步的完善。與美日韓的差距也正在縮小。


前瞻產業研究院的相關報告提到,2015-2018年,我國集成電路進出口額均呈逐年上升趨勢,期間貿易逆差在逐漸加大。但2019年我國集成電路出口額快速增長,而進口額出現回落,因此2019年我國集成電路貿易逆差額首次出現負增長。2019年集成電路累計進口金額為3055.5億美元,累計出口金額為1015.78億美元,同比增長20%;貿易逆差達到2039.71億美元。


國產芯片“困局”


這意味著,半導體材料國產替代化效果初顯。


但在高端領域,中信建投證券在相關報告中便指出,CPU、手機射頻前端、高端交換機芯片等核心芯片及器件,中國的自給率極低。


比如在2018年,美國主要芯片和核心器件廠商的平均中國區營收佔比較之2017年下降了0.56%,但佔比仍有41.9%。


因此中信建投證券給出了這樣的評價:“去美國化”正在發生,但任重道遠。


國產芯片“困局”


任重道遠的還有產業鏈上游的材料、設備。


前瞻產業研究院的報告指出,目前,我國的半導體設備國產化低於20%,國內市場被國外巨頭壟斷。


材料方面,光刻膠、CMP拋光液、電子氣體等等,國產化率都低於20%。


簡而言之,全球半導體產業鏈的現狀是:核心芯片美國強,整機中國強,材料裝備美、日、韓強。


國產芯片“困局”


因此,小米產業投資部合夥人潘九堂才會出此言:沒有歐日韓供應商,任何國產手機都消失。


國產芯片“困局”


此外,電子電路設計領域裡的三大EDA軟件(電子設計自動化)Cadence、Mentor(已被西門子收購,但總部依在美國)和Synopsys均出自美國企業之手。


制高點在別人腳下。因此,特普朗政策一出,中興是“叫苦連天”,至於華為則相對好點,但不得不做最壞的打算,開始與時間賽跑——儲備大量關鍵器件以及與各供應商洽談將生產線轉移至國內等事宜,並加大研發力度,提高核心芯片等自給率。


國產芯片“困局”


但這些舉措,只是讓華為緩了一口氣,核心問題仍待解決。


至少15年的差距


既然被“卡脖子”了,那麼政策介入,加之整合企業力量,能實現彎道超車麼?


從某些細分領域來看,答案是“能”。比如在碳基技術(取代“硅”半導體材料,是下一代晶體管集成電路的最理想材料)方面,我們已取得關鍵性突破,處於國際領先地位。


但突破並不代表能量產、短時間內能落地。從實驗室到商品化,需半導體產業鏈上各環節的緊密配合及迭代。


就目前來言,製造高端芯片所需的關鍵性設備——光刻機,便足以讓我們“全力衝刺”好些年。


中科院微電子所的劉明院士曾表示,國內的光刻技術與國外技術差距依然有15到20年。


舉個例子,現階段要量產7nm及以下工藝的芯片,就要用到EUV光刻機,它近乎佔據了芯片生產成本的三分之一,更是被稱之為“印鈔機”。因為一年也就生產十幾二十臺,而全球每年有數不勝數的電子設備被生產出來,其芯片需求可想而知。


目前,世界上唯一掌握該項技術的僅有荷蘭ASML(阿斯麥)公司。與此同時,荷蘭ASML佔據著全球高端光刻機市場70%以上的份額。


值得一提的是,美國英特爾、德國蔡司、韓國三星以及中國臺灣的臺積電等等都是它身後的股東。


這些巨頭的入股,不僅僅為荷蘭ASML提供了源源不斷的資金,更為它提供了技術支持以及帶來了一條集合了全球大部分頂級工業零件廠商的供應鏈。


荷蘭ASML所生產的光刻機的零部件高達10萬件,其中8萬多個精密零件來自全球40多個國家,而核心零部件則來自歐美日韓以及中國臺灣。


比如光學鏡頭來自德國蔡司,而目前全球只有德國蔡司能達到所需的要求。有意思的是,荷蘭ASML還對德國蔡司進行了投資,進一步強化合作關係。

國產芯片“困局”


因此,荷蘭ASML曾表示,就算把EUV光刻機的圖紙公之於眾,其他的國家也沒有辦法進行山寨。


顯然,製造光刻機的難度不僅在於技術還需擁有整合全球頂級供應商的能力。


再舉個例子,2018年,臺積電已通過荷蘭ASML的EUV光刻機實現量產7nm芯片。而5nm也於今年實現量產,至於3nm則預計2021年試產,於2022年量產。


而國內光刻機制造商的代表上海微電子所生產的光刻機,目前只能量產90nm芯片。技術落後十幾年以上。


但最近也有消息傳出,預計於今年12月,上海微電子將推出可生產11納米的光刻機,且擁有生產7納米制程的潛力。但技術成熟度是否能真正達到7nm工藝水準以及試產到量產需要幾年時間,目前還不得而知。


而且目前中芯國際僅能量產14nm的芯片,而7nm工藝仍待突破中,即使此前中芯國際研發出了與7nm工藝相當的N+1工藝,但性能仍無法與7nm“媲美”。


顯然,無論是光刻機的製造水平還是芯片的製程能力,與第一梯隊仍有一定的距離。


結語


雖說差距甚遠,但經過特朗普這一“棒”,讓國內的半導體行業加速探索高端芯片領域,同時也激發了不少企業的熱情,並以不同的姿態“跨界”進來,比如阿里、OPPO。


當然,要跨進“高端領域”這個門檻,少不了產學研一體化及完善,只有源源不斷的高精尖人才加入進來,才能加速縮小差距、躋身第一梯隊。


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