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为何我国要集国家力量大力发展半导体行业?

日期: 来源:凤凰网收集编辑:三星

随着AI芯片、5G芯片、汽车电子、物联网等下游的兴起,全球半导体行业重回景气周期,然中国大陆半导体公司却无缘20强,中美贸易战中兴禁运事件也为我国半导体行业敲响警钟,半导体自主可控不仅仅是口号,而是涉及到国家安全、国计民生的要务。半导体产业必将是集国家力量发展的百年大计。

芯片制造属高科技竞争大陆无缘前20强

芯片(集成电路)制造技术是当今世界最高水平微细加工技术,是全球高科技国力竞争的战略必争制高点。根据美国市场研究机构IC Isights的统计,2016年全球前20大半导体被美国、欧洲、日本、韩国以及中国台湾垄断。其中前20强最低44.55亿美元,有9家营收超100亿美元,华为海思作为中国大陆最大的半导体公司营收仅为37.62亿美元。前20强除3家纯晶圆代工厂外,剩余17家半导体芯片公司总销量额占全球销售额68%,与2006年相比增长10%,全球半导体行业集中度持续增加。

我国大陆半导体行业起步晚,几乎落后世界20年。2017年我国集成电路设计、制造、封测三个产业分别实现收入2073.5亿、1448.1亿、1889.7亿,同比增长26.1%、28.5%、20.8%,但我国集成电路产业链先进工艺严重匮乏,对外依赖程度高,约70%的集成电路产品依赖进口,成为中国第一大进口商品。

从设备端看,CVD(化学气相淀积设备)、刻蚀机、分布重复光刻机和引线键合机占进口金额比例较大,前三者不仅技术含量高,而且单台价值量大。从现状看,我国集成电路工艺水平的12英寸28纳米与国外先进水平12英寸14纳米相差甚远,无法与国外技术形成对垒。

芯片应用领域供不应求我国存储领域受制于人

从2017年初开始,硅片价格不断上涨。全球硅片市场Q1合约价平均涨幅10%,Q2涨幅超20%,Q3再调整10%,截至4月底,信越及SUMCO12寸硅片签约价从2016年的75美元/片涨至120美元/片。日本芯片巨头SUMCO预估2018年12寸硅晶圆价格有望回升20%,且2019年也持续回升,东吴证券认为,随着芯片的扩大,硅晶圆供不应求,半导体行业进入高景气周期。

三星电子、美光科技以及SK海力士占据90以上的芯片市场份额,三星作为全球最大的存储芯片厂商,去年存储器涨价中最为收益,其DRAM产品、NAND Flash产品市占率分别约48%、35.4%,全年实现营收、利润分别约2234.56亿美元、500.39亿美元,同比增长分别约19%、83%,其中,芯片业务营收达690亿美元,占总营收的31%,超过了英特尔628亿美元的公司整体营收。与三星类似,截至2017Q4 SK海力士营收达9万亿韩元,同比增长69%,利润达4.5万亿韩元,同比增长192%。

2017年华为爆发闪存门事件体现中国在存储领域绝对弱势地位,以手机为代表的国内消费电子核心元器件依旧受制于人。

收益技术进步半导体芯片应用领域扩大

随着晶圆代工厂进入高端制程工艺竞赛,20NM以下的先进工艺在整个晶圆代工中比例越来越高,高质量硅片需求也越来越大,存储芯片市场爆发显著拉动12英寸硅片需求,据IC Insights数据,2017年DRAM、NANA销售额分别增长74%、44%,同时,三星、SK海力士、英特尔/美光、东芝等厂商权利投入3DNAND扩产。

受益于汽车电子、消费电子、人工智能等行业的快速发展,半导体芯片的应用范围急速扩大,预计2018-2019年硅片供需状况更加紧张,全球范围内兴建晶圆代工厂,中国大陆将爆发式扩张。SEMI的统计,预估2017年-2020年将有26座新晶圆厂在中国大陆投产,成为全球新建晶圆厂最积极的地区,占全球新建晶圆厂的42%。

如今,半导体产业的驱动力已由PC进一步转化为下游的消费电子产品。IC Insights公布的2016年全球智能手机前14强,中国占10个,以智能手机为主导的移动通讯将成为我国半导体行业新的爆发点。

芯片尺寸不断变小提高晶圆工业是关键

英特尔创始人戈登·摩尔提出的摩尔定律概括了集成电路“更快、更小、更便宜”的发展趋势,因此对基础材料单晶硅提出了大直径发展趋势和无缺陷的高纯度要求,当前硅片为300mm(12英寸)、200mm(8英寸)和150mm(6英寸),其中300mm硅片市场份额从2009年的50%到2015年的78%以上,预计2020年市场份额将大于84%。摩尔定律鞭策半导体产业的发展,不断突破半导体制造极限,据IC insights公布的技术路线图,国际龙头厂商对半导体工艺的研究已经达到10NM以下。

晶圆制造是半导体制造中最重要的一环,由于缺乏先进制程技术,国内芯片设计完成后,往往需要依靠台湾或者国外代工厂的支持生产芯片。经过几十年的发展,我国晶圆制造工艺与先进水平的差距正逐渐缩小,但中国大陆和国外厂商相差甚远。

虽然全球最先进的半导体设备制造技术仍旧被国外厂商垄断,半导体领域关键设备仍然只能依靠国外进口,但在国家政策和资金的资产下,国内企业定会冲破技术封锁下奋勇直追,且目前一些关键技术我国已经完成了突破,并逐步渗透入先进生产线的设备供应链中,随着自主可控呼声越来越大,集成电路产业发展需求必将倒逼芯片国产化进程。

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