2025年芯片自给率达70%:国产芯片如何远航
芯片材料
在芯片材料方面,全球芯片制造材料市场规模逐渐扩大,芯片制造材料又可以分为晶圆制造材料和封装材料,随着先进制程的不断发展,芯片制造材料的消耗量逐渐增加。据SEMI统计,晶圆制造材料市场销售额从2013年的227亿美元增长到2019年的328亿美元,年复合增长率为6.33%。
中国大陆是2019年芯片材料销售额增长的唯一地区。2019年全球芯片材料市场销售额为521.4亿美元,较上一年527.3亿美元下降1.1%。全球大部分地区芯片材料销售额呈现持平或下跌,只有中国大陆地区销售额继续保持上升趋势,同比增长1.9%。
目前国内芯片材料国产化率并不高,约为20%,且市场份额较为分散,重点集中在靶材、CMP抛光材料、光刻胶、湿电子化学品、电子特种气体、光罩这几方面,比较知名的企业有江丰电子、安集微电子、苏州瑞红、江化微电子、晶瑞股份、南大光电等。随着物联网、人工智能、5G应用的增多,芯片需求量将进一步提升,国内半导体材料行业必然会出现高速成长的态势。
制造设备
芯片制造设备为芯片大规模量产提供了生产基础,因此更是位于整个半导体芯片产业金字塔顶端部分。芯片制造设备包含光刻机、刻蚀机、离子注入机、晶圆划片机、单晶炉、外延炉、氧化炉、抛光机、引线键合机、探针测试机等等,十分复杂。
目前,国内能够制造先进光刻机的企业并不多,目前能实现量产的有上海微电子,可实现28nm工艺制程;其他芯片生产设备方面,北方华创、中微半导体、中电科电子装备、格兰达、芯原微电子等占据了部分市场。
芯片代工
提到芯片代工,就不得不提到中国大陆芯片代工龙头中芯国际。根据拓墣产业研究院最新预测显示,中芯国际2020年第三季度在全球芯片代工市场中拥有近4.5%的市场份额,跻身全球十大晶圆代工厂第五名。
除了中芯国际以外,还有华虹半导体、华润微、粤芯半导体、武汉新芯、方正微电子、芯恩半导体等众多知名的国产芯片代工企业。总体来看,国内芯片代工产能占据全球近12.5%市场份额,成为了全球第三大芯片生产基地。
虽然整体产出表现不错,但实际上国内芯片制造水平整体还比较有限,尤其在先进工艺制程上难以企及台积电、三星这种超级玩家。不过近年来国家大力支持中芯国际等芯片代工厂商发展,未来必然会扛起国产芯片的重任。
封装测试同样是芯片产业链中必不可少的环节,它分为封装、测试两大环节。封装是指将通过测试的晶圆加工得到独立芯片的过程,使电路芯片免受周围环境的影响(包括物理、化学的影响),起着保护芯片、增强导热性能、实现电气和物理连接、功率分配、信号分配,以沟通芯片内部与外部电路的作用,它是集成电路和系统级板如印制板(PCB)互连实现电子产品功能的桥梁;测试是指检测不良芯片,确保交付芯片的完好。可分为两阶段,一是进入封装之前的晶圆测试,主要测试电性;另一则为IC成品测试,主要在测试IC功能、电性与散热是否正常。
目前,国内封测产业已经具备了基本的先进封装产业化能力,只不过在部分高密度集成等先进封装上与国际先进企业存在些许差距。而国内封测厂商也通过并购和自身研发等方式,例如长电通过并购星科金朋拥有了SIP、TSV、Fan-out等先进封装技术,与海外对手缩小了差距,实现了跨越式发展。除了长电科技以外,国内较为知名的封测企业还包括天水华天、通富微、晶方半导体等等。
结语
从芯片的落后到追赶,中国用了超过50年的时间。虽然现在有不少高精尖技术已经能在世界上取得一席之地,但我们还是要回溯历史,正视国产芯片与国外的差距。当前正是中国芯遇到最“坏”的时代,也是中国芯发展最好的时代。无论国际势力如何打压,我们始终相信,取长补短,加大自主研发投入,希望总会到来。
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