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新一轮超级周期开启,中国半导体产业如何在创新求变?

发布时间:2022-03-17作者来源:萨科微浏览:326

全球半导体产业处于迭代升级的关键期,新技术、新领域不断加速拓展,供需关系等关键因素进一步推动产业链重构,全球市场风险机遇并存。


任何一个产业的发展都离不开创新,可以说创新是一切新技术的内核驱动力。依托于技术不断创新迭代,半导体行业逐渐成为应用渗透最强、行业影响最广的战略性、先导性产业。


6月9日至11日,2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会在南京国际博览中心举办。以“创新求变,同‘芯’共赢”为主题,共同探讨世界半导体产业的创新与合作、发展与共赢。(提示:后台回复“创新论坛”可获得本届世界半导体大会创新论坛相关演讲资料,具体可见文末)


随着人工智能、5G、物联网等新兴技术不断融合发展,全球数字化转型加速,给半导体行业的发展上了发条。作为未来经济的支柱,半导体产业技术迎来一次又一次重大突破。


   



后摩尔时代的新方向


摩尔定律发展至今,已经到达了物理极限,芯片性能和功耗都已遭遇瓶颈。另一方面,技术手段和经济成本也是制约摩尔定律发展的原因。中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明表示,后摩尔时代下,半导体产业技术发展趋缓,创新空间和追赶机会也随之扩大,高性能计算、移动计算、自主感知成为芯片技术发展的驱动方向。为了提升芯片PPAC(性能、功率、面积、成本),芯片在制造工艺上将面临三大挑战。


第一是精密图形。以光刻机为主要装备的工艺,现今主要用波长193纳米形成20纳米、30纳米的图形,技术上具有很大难度。


第二是新材料。缩小尺寸带来的性能提升有限,需要寻求新的材料支撑日益增长的性能要求。新材料、新工艺是集成电路芯片制造的主旋律。


第三是提升良率。良率是检验工艺是否真正成熟的标准,也是芯片制造企业面临的最艰难的挑战。


据中国科学院院士、上海交通大学党委常委、副校长毛军发所言,半导体芯片未来的发展路线有两条,一是延续摩尔定律,二是绕道摩尔定律。绕道摩尔定律的途径很多,异构集成便是其中一种。


异构集成可以融合不同半导体材料、工艺、结构和元器件或芯片的优点,能够实现强大复杂的功能,具有优异的综合性能,突破了单一半导体工艺的性能极限,具有灵活性大、可靠性高、研发周期短等优点。毛军发表示,异构集成的研究意义显著,集成电路的发展从单一同质工艺转向多种异质工艺集成、从二维平面集成转向三维立体集成、从TOP-DOWN转到BOTTOM-UP。


中国半导体行业协会副理事长、长电科技董事兼首席执行长郑力表示,后摩尔时代,芯片的密度和集成度越来越复杂,先进封装已经不仅仅是“封”和“装”,而是走向了“集”和“连”。AMD、台积电、英特尔等国际巨头都在积极布局异构集成,发力半导体后道技术,实现芯片高度集成与高度互连。


   


然而光有制造工艺和高密度的互连集成工艺还远远不够,必须在芯片前期规划和设计时,就把晶圆制造和后道成品制造联系起来,才能保证良率、提高性能。



缺芯危机中的半导体产业


摩尔定律式微,半导体芯片技术亟待以创新破局,而半导体市场却面临着百年未有之大变局。2020年始,疫情的爆发让芯片短缺问题席卷全球半导体市场,汽车电子首当其冲。截至目前,包括现代、起亚、通用、福特在内的车企因芯片供应不足纷纷停产,造成的损失不计其数。


而根据高盛研究报告显示,全球有多达169个行业在一定程度上受到了芯片短缺的影响,从汽车电子到消费电子,甚至蔓延至啤酒肥皂的生产。芯片短缺的影响迟迟没有消退,反而愈演愈烈。


赛迪顾问股份有限公司副总裁李珂认为芯片短缺无外乎三个原因,市场需求因素、供给原因和供需衔接问题。按照市场规模统计数据显示,2010年、2017年半导体市场增速高达31.9%和22%,而这两年中半导体市场并未出现缺芯现象。显而易见,2020年的缺芯并非市场突然爆发式增长、需求放大,而是供给、供需衔接出现了问题。


   


SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙也表示缺芯是产能不足的体现,而产能不足时全面性的。从先进节点到材料,甚至封装测试关键的基板都已陷入缺芯恐慌。单说汽车缺芯,除需求旺盛和产能不足外,车企对供应链的管理能力欠缺也是造成当前“芯荒”局面的原因之一。


从芯片制造、封测、设计到汽车、网络、消费电子等全产业链上下游厂商均受到缺芯影响,并有所行动。台积电、三星、德州仪器、中芯国际等头部厂商积极扩充产能,寻求新的突破口。AMD等无晶圆厂、下游车企等也在积极寻求合作,保证产能供应。


据业界诸多言论称,芯片短缺仍将持续一至两年时间。上下游市场哄抬市价,芯片仍然处于有市无价的状态。对于中小型企业来说,2020年必然是艰难的一年。头部厂商也亟需作出改变,适应市场新的发展趋势。


创新求变中谋发展


综合各个机构的预测,2021年半导体市场规模基本上就是“涨涨涨”。预计2021年将会有15%至20%的增长率,市场规模将超过5000亿美元,达到一个新的里程碑。


   


2020年至今,基于市场需求,全球半导体产业链的企业都在加紧布局,以应对变化,谋求发展。中国台湾、韩国为首的12英寸晶圆厂在不断扩建,中国8英寸产能也在持续上升。半导体器件制造商不断加大投资力度,增加研发资本。三星、英特尔等厂商在全球内增加投资额,扩建芯片厂。


面对当前市场局势,对于国内厂商来说,是机遇也是挑战。2020年,我国芯片制造行业市场规模2560亿,封测市场规模2509亿,这意味着中国芯片制造行业有史以来第一次超过封装测试行业,国内半导体产业结构在持续优化。芯片制造行业的迅速发展,有力支撑了中国集成电路产业的发展,也为供应链、产业链安全提供了坚实的保障。


5G、人工智能、自动驾驶等新赛道融入市场,半导体材料、技术、工艺等也都在迅速更新迭代,未来市场格局将会重新协同整合。李珂表示,全产业链企业应该对未来市场趋势有清醒的认知,积极主动寻求新的机遇。


总结


全球半导体产业处于迭代升级的关键期,新技术、新领域不断加速拓展,供需关系等关键因素进一步推动产业链重构,全球市场风险机遇并存。在过去几年,国产化替代的话题热潮不断。2021年作为十四五开局之年,各企业应以自身为主体,引导产业优化布局,技术创新迭代,夯实技术硬实力,支撑国产应用落地。




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