中国半导体:解围“无芯”之困

2019-11-20 07:14 来源:未知

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中国半导体:解围“无芯”之困

姓名:丁子峻    学号:16020188015

转载自:http://tech.cnr.cn/techgd/20171211/t20171211_524057199.shtml

【嵌牛导读】:对于半导体技术而言,中国起步较晚。然而西方国家长期以来对中国半导体行业实行严格的技术封锁,使得中国半导体行业虽然仍在发展,但和西方水平依旧有很大差距。无论是光刻机还是晶圆,都难以赶上西方。而在国家的关注和投资之下,这样的困境正在被慢慢的缓解和突破。

【嵌牛鼻子】:科技、半导体、技术封锁、突破、芯片、京东方

【嵌牛提问】:技术封锁之下的中国半导体,怎样才能迎来春天?

【嵌牛正文】:

12月9日,由京东方牵头的一份总投资超过100亿元的硅产业基地项目合作意向书在国内签署,成为近两年中国半导体近万亿元投资项目中的一个。在中国半导体产业长期且大规模依赖进口的背景下,相关产业的发展受到国家有关部门的重视,但由于海外并购频频受到外国政府阻挠,自身半导体技术的研发便显得更加重要。在业内人士看来,中国半导体产业除了需要资金支持,更需要人才的培养。

在大部分电子产品中,几乎都要使用芯片,这些负责逻辑运算以及存储的芯片也为电子产品赋予了灵魂。而芯片的研发,也代表着国家高端制造的综合体现,但是这样一个关键的电子元器件目前国内还主要依赖进口。

万亿投资

这份100亿元的硅产业基地项目合作意向书由西安高新区与北京芯动能公司、北京奕斯伟公司三方共同签署。根据意向书,该项目由北京芯动能公司旗下北京奕斯伟公司作为主体统一规划、分期推进。

北京芯动能投资管理有限公司由京东方科技集团股份有限公司、国家集成电路产业投资基金股份有限公司、北京亦庄国际产业投资管理有限公司和专业团队共同于2015年发起成立。为贯彻落实《国家集成电路产业发展推进纲要》,结合西安高新区现有集成电路产业布局,北京奕斯伟科技有限公司拟发挥自身优势,落地硅材料产业项目,完善西安高新区集成电路产业链,填补国内空白。

其实,上述的硅产业基地项目只是近几年中国半导体产业发展的一个缩影。自2015年起,中国半导体产业掀起发展新高潮,在建、新建晶圆厂项目投资额近万亿元,其中大量资金投向设备购买。

就在本月6日,安徽省首个12寸晶圆代工的企业、合肥市首个百亿级的集成电路项目——合肥晶合集成电路有限公司正式量产。总投资128.1亿元人民币的合肥晶合,2015年10月20日奠基开工,2017年6月28日一期竣工试产,7月中旬第一批晶圆正式下线,目前已实现量产,到今年底可实现每月3000片的产能,预计2018年可达到月产4万片规模,合肥晶合也有望成为全球最大的专注于面板驱动芯片的制造商。

过去两年全球共兴建17座12寸半导体厂,这是半导体行业投资前所未有的纪录,有10座设在中国内地,同期间日本与韩国仅各增加一座产线。

今年3月以来,中国内地至少有5座半导体12寸厂计划相继启动,包括武汉新芯第二期、美国万代半导体重庆12寸功率半导体晶圆厂、合肥长鑫12寸DRAM工厂、台积电南京晶圆代工厂、德科玛淮安12寸厂等,中国内地将成为全球半导体12寸厂的最大工地。

据国际半导体设备材料产业协会(SEMI)公布的数据显示,到2020年,全球将新建62座晶圆厂,其中26座将落户中国,占比高达42%。遍地开花的半导体工厂,据传一条年产5万片的12寸晶圆生产线,就需要投资450亿元,这么算下来,总投资金额将高达万亿元量级。

据统计,我国每年花费在芯片进口上的费用高达1500亿元人民币。而在2017年整个集成电路进口总额为2601亿美元,为我国第一大进口商品。根据海关总署统计,集成电路进口额从2015年起已连续三年超过原油。

产业之痛

在日常生活中,小到手机、电脑、家电和医疗,大到汽车、高铁、飞机和航天,都离不开半导体(芯片)这个“心脏”。数据显示,中国每年消费的半导体价值占全球出货总量的近1/3,但中国半导体产值仅占全球的6%-7%。许多进口芯片被装配于个人计算机、智能手机以及其他设备,随后出口至海外。

但中国芯片商生产的半导体数量与中国本身消费的半导体数量之间,仍存在巨大缺口。根据海关统计,2016年集成电路进口3425.5亿块,同比增长9.1%;进口金额2270.7亿美元,同比下降1.2%。而同期中国的原油进口仅为6078亿元人民币。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍。

IC Insights预计2017年全球半导体销售额位居前十位的企业(不包括代工厂)依次是:三星、英特尔、海力士、美光、博通、高通、德州仪器、东芝、英伟达和恩智浦。预计2017年,排名前十大的半导体企业将占据全球半导体58.5%的市场份额,这也是自1993年以来最高的一次。

工信部电子司副司长彭红兵曾表示,中国必须降低对半导体芯片进口的依赖。十三五规划期间,相关部门通过以半导体产业投资基金直接入股的方式,对国内半导体企业给予财政支持或协助并购国际大厂。

从2014年开始,中国试图通过收购国外半导体公司的方式来得到技术做法,比如收购芯成科技(ISSI)与豪威科技(OmniVision)等,但绝大多数外国政府对中国在集成电路产业上的野心十分警惕,中国资本收购国外IC公司的难度已经非常高。

2016年2月,美国Fairchild(仙童半导体)公司拒绝两家中国买家华润微电子和华创投资26亿美元的收购要约,转而选择了出价比中国企业低的美国ON Semiconductor(安森美半导体)公司,给出的理由也是担心美国监管当局会阻止该交易;同在2月,紫光集团旗下的紫光股份发布公告称,决定终止以37.75亿美元对美国老牌存储公司西部数据的收购交易,也是因为美国海外投资委员会要介入审查。

2016年12月,中国福建宏芯基金在网站上发表声明,撤回对德国半导体企业爱思强的收购要约并退还此前已购买的爱思强股票,虽然是德国联邦经济部撤回了授予中国福建宏芯基金6.7亿欧元收购爱思强公司的批准令,不过有媒体表示,美国政府在阻扰这笔交易中扮演了至关重要的角色。

因此,近年来,由于我国在半导体方面海外并购受阻,加大国内自主半导体的建设也箭在弦上。今年3月,在小米的澎湃S1芯片发布会现场,雷军破天荒公开呼吁中关村、海淀区、北京市政府给小米更多支持。

集成电路的发源地呈现马太效应?

格局之变

回首过去,全球半导体产业经历了两次大的产业转移,一次是欧美到日本,一次是由日本到韩国、中国台湾地区,在大规模的转移中,涌现出了大量的优秀半导体企业,比如德州仪器、三星、LG、台积电,甚至联发科等等,直到现在这些企业依旧把持着全球芯片业的命脉,制程能力逐年提升。

不过,据业内人士分析,在5G/6G时代,人类对运算速度的要求会呈现几何式增长,不仅会在产能上有巨大需求,万物联网,一切电子产品、工具、建筑都将安装芯片,而且在运算速率、复杂度方面都需要有巨大的提升。芯片是一个比智能手机更大的市场,此前的老牌企业要精进自身的工艺,同时要出现一大批新兴企业。

十三五期间最重要的政策目标为,2020年国内核心基础零组件与关键基础材料自给率达40%,2025年进一步提升至70%。以2015年国内IC内需市场自给率尚不及20%来看,还有很大的发展空间。

以手机芯片市场为例,目前主要是高通、联发科和展讯等几大厂商占据绝大部分市场份额。联发科和高通做手机芯片有很多年的经验积累,高通在高端市场一直已绝对优势压制着联发科,联发科却在中低端手机市场拥有庞大的市场占有率,尤其是那些不知名手机厂商的最佳选择。当然,市场份额并不是平白无故就能得到的,在过去30年中,高通在研发领域投入的资金超过440亿美元,其在全球申请和拥有的专利超过13万项。

近几年,手机厂商也开始自主研发芯片,除了苹果的A系列芯片、三星的Exynos外,华为的麒麟也具备了该研发能力。华为今年自主研发的麒麟970芯片,不仅性能出众,在跑分环节更是超越了骁龙835,虽然只是以微弱优势取胜,但对于首次搭载AI的麒麟来说,未来还有更多可能性。今年上半年,小米澎湃S1芯片也正式发布。

“众手机厂商之所以会一直选择高通、联发科等厂商的芯片产品,一部分原因是手机厂家的芯片基本上不外售,包括华为和小米在内,如果将来这些企业打开市场,出售芯片,高通和联发科、展讯等企业的垄断必定会被打破。” 融合网CEO吴纯勇说。

然而,吴纯勇同时也指出,中国仍然面临芯片业人才匮乏的挑战,在过去30年里,尽管积累了大量制造工程师、运营管理人才,却在高尖端科技方面缺少足够的人才储备,全球最强的科技大学依旧坐落在欧美。数据显示,2017年,中国芯片设计行业从业人员约14万人,创造收入1946亿元,人均产值139万元,约21万美元,这属于近年来相对较高的人均产值。相比之下,2016财年,高通3.05万员工创收223亿美元,人均产值73.1万美元,是中国从业人员的3.5倍。

据相关资料统计,全世界芯片技术实力排名依次为美国、日本、欧洲、韩国、台湾......而我国花费的巨额芯片进口费用中,绝大多数都是采购美国的芯片,甚至很多高端芯片只有美国能够生产,这也令人好奇,为何只有美国能生产出高端芯片?

从历史的角度看,集成电路最早起源于美国,目前美国也是世界上拥有最多芯片设计公司的国家,如Intel、Nvidia、AMD、高通等,都是世界闻名的企业。拥有完备芯片生产线的美国,从目前来看似乎不可匹敌。

另据市场调研机构Strategy Analytics最新调查报告显示,2017年,在全球基带芯片和智能手机应用处理器市场上,美国半导体厂商高通分别拥有53%和42%市场份额,在这两个领域中的霸主地位牢不可破。

半导体行业研究机构IC Insights 5月更新的数据显示,以营收为标准,2018年第一季度全球15大半导体厂商中,美国占据8席。2017年,北美地区半导体厂商合计占据了全球半导体市场49%的份额。

不仅拥有完备的芯片生产流程,更在世界上占据全球大半份额,甚至还在继续越做越强。而这样的表现,显然不是一句半导体诞生自美国这么简单,如韩国使用举国之力,花费三代时间才培养出一个三星,而美国却轻松的拥有了数家堪比三星电子的企业,这里面必然还会有其他更为深层次的原因。

美国半导体产业成功的原因

由于美国作为半导体诞生之地,想要归纳美国的半导体产业为何成功的根本原因显然不是那么容易,但从历史中进行总结,可以大致归纳成以下几点。

第一,经济及科技优势支撑。所谓经济基础决定上层建筑,套用在芯片领域也同理。美国通过一战及二战积累的优势,吸取全球资本用于美国科技研发。在不计成本的投入以及相对完备的科技体系支撑下,美国半导体业在20世纪有了长足的发展。

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