国产芯片“困局”

自从“卡脖子”事件发生后,自主造“芯”成为了社交平台的热门话题。华为更是担起了这场造“芯”突围战的“破风手”兼“冲线手”,但事实是,不断有消息传出,华为目前正通过各种形式,存储关键器件,并与三星、联发科、紫光展锐等谈合作,以此确保中低端产品等所需的相关芯片能够正常供应。


此前,华为便透露,2019年华为在芯片、组件和材料方面的储备支出为1674亿元人民币,同比增长73%。


未雨绸缪只为度过寒冬。


显然,华为离冲线还有很长一段路要走,其背后是国内半导体产业在其高端领域缺乏自主能力。


简而言之,制高点在别人的脚下,我们多少还是要受限于他人。


“去美国化”正发生,但任重道远


2015年,中国半导体市场规模达到1649亿美元,不过自给率仅为13.5%左右,其进口额更是超过原油,成为我国第一大进口商品。为了改善供需失衡的问题,国务院发布《国家集成电路产业发展推进纲要》。


此后几年,相关利好政策也不断颁布,国内半导体产业链得到进一步的完善。与美日韩的差距也正在缩小。


前瞻产业研究院的相关报告提到,2015-2018年,我国集成电路进出口额均呈逐年上升趋势,期间贸易逆差在逐渐加大。但2019年我国集成电路出口额快速增长,而进口额出现回落,因此2019年我国集成电路贸易逆差额首次出现负增长。2019年集成电路累计进口金额为3055.5亿美元,累计出口金额为1015.78亿美元,同比增长20%;贸易逆差达到2039.71亿美元。


国产芯片“困局”


这意味着,半导体材料国产替代化效果初显。


但在高端领域,中信建投证券在相关报告中便指出,CPU、手机射频前端、高端交换机芯片等核心芯片及器件,中国的自给率极低。


比如在2018年,美国主要芯片和核心器件厂商的平均中国区营收占比较之2017年下降了0.56%,但占比仍有41.9%。


因此中信建投证券给出了这样的评价:“去美国化”正在发生,但任重道远。


国产芯片“困局”


任重道远的还有产业链上游的材料、设备。


前瞻产业研究院的报告指出,目前,我国的半导体设备国产化低于20%,国内市场被国外巨头垄断。


材料方面,光刻胶、CMP抛光液、电子气体等等,国产化率都低于20%。


简而言之,全球半导体产业链的现状是:核心芯片美国强,整机中国强,材料装备美、日、韩强。


国产芯片“困局”


因此,小米产业投资部合伙人潘九堂才会出此言:没有欧日韩供应商,任何国产手机都消失。


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此外,电子电路设计领域里的三大EDA软件(电子设计自动化)Cadence、Mentor(已被西门子收购,但总部依在美国)和Synopsys均出自美国企业之手。


制高点在别人脚下。因此,特普朗政策一出,中兴是“叫苦连天”,至于华为则相对好点,但不得不做最坏的打算,开始与时间赛跑——储备大量关键器件以及与各供应商洽谈将生产线转移至国内等事宜,并加大研发力度,提高核心芯片等自给率。


国产芯片“困局”


但这些举措,只是让华为缓了一口气,核心问题仍待解决。


至少15年的差距


既然被“卡脖子”了,那么政策介入,加之整合企业力量,能实现弯道超车么?


从某些细分领域来看,答案是“能”。比如在碳基技术(取代“硅”半导体材料,是下一代晶体管集成电路的最理想材料)方面,我们已取得关键性突破,处于国际领先地位。


但突破并不代表能量产、短时间内能落地。从实验室到商品化,需半导体产业链上各环节的紧密配合及迭代。


就目前来言,制造高端芯片所需的关键性设备——光刻机,便足以让我们“全力冲刺”好些年。


中科院微电子所的刘明院士曾表示,国内的光刻技术与国外技术差距依然有15到20年。


举个例子,现阶段要量产7nm及以下工艺的芯片,就要用到EUV光刻机,它近乎占据了芯片生产成本的三分之一,更是被称之为“印钞机”。因为一年也就生产十几二十台,而全球每年有数不胜数的电子设备被生产出来,其芯片需求可想而知。


目前,世界上唯一掌握该项技术的仅有荷兰ASML(阿斯麦)公司。与此同时,荷兰ASML占据着全球高端光刻机市场70%以上的份额。


值得一提的是,美国英特尔、德国蔡司、韩国三星以及中国台湾的台积电等等都是它身后的股东。


这些巨头的入股,不仅仅为荷兰ASML提供了源源不断的资金,更为它提供了技术支持以及带来了一条集合了全球大部分顶级工业零件厂商的供应链。


荷兰ASML所生产的光刻机的零部件高达10万件,其中8万多个精密零件来自全球40多个国家,而核心零部件则来自欧美日韩以及中国台湾。


比如光学镜头来自德国蔡司,而目前全球只有德国蔡司能达到所需的要求。有意思的是,荷兰ASML还对德国蔡司进行了投资,进一步强化合作关系。

国产芯片“困局”


因此,荷兰ASML曾表示,就算把EUV光刻机的图纸公之于众,其他的国家也没有办法进行山寨。


显然,制造光刻机的难度不仅在于技术还需拥有整合全球顶级供应商的能力。


再举个例子,2018年,台积电已通过荷兰ASML的EUV光刻机实现量产7nm芯片。而5nm也于今年实现量产,至于3nm则预计2021年试产,于2022年量产。


而国内光刻机制造商的代表上海微电子所生产的光刻机,目前只能量产90nm芯片。技术落后十几年以上。


但最近也有消息传出,预计于今年12月,上海微电子将推出可生产11纳米的光刻机,且拥有生产7纳米制程的潜力。但技术成熟度是否能真正达到7nm工艺水准以及试产到量产需要几年时间,目前还不得而知。


而且目前中芯国际仅能量产14nm的芯片,而7nm工艺仍待突破中,即使此前中芯国际研发出了与7nm工艺相当的N+1工艺,但性能仍无法与7nm“媲美”。


显然,无论是光刻机的制造水平还是芯片的制程能力,与第一梯队仍有一定的距离。


结语


虽说差距甚远,但经过特朗普这一“棒”,让国内的半导体行业加速探索高端芯片领域,同时也激发了不少企业的热情,并以不同的姿态“跨界”进来,比如阿里、OPPO。


当然,要跨进“高端领域”这个门槛,少不了产学研一体化及完善,只有源源不断的高精尖人才加入进来,才能加速缩小差距、跻身第一梯队。


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