回望逝去的2020年,疫情籠罩下的世界充滿了「意外」,。這一年里,,我們邂逅了許多只黑天鵝,也無數(shù)次見證歷史,。疫情對全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)影響頗大,,從停工停產(chǎn)到復(fù)工復(fù)產(chǎn),,從芯片需求暴漲到缺貨漲價,從「實體清單」卡脖子到「并購潮」……這一年注定會載入史冊,。站在2021新年之初,,讓我們一起用10個關(guān)鍵詞,,來總結(jié)下2020年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都有怎樣的「打開方式」,?
缺貨漲價
「缺貨」、「漲價」成為了2020年下半年電子產(chǎn)業(yè)人士最為關(guān)注的話題之一,。由晶圓產(chǎn)能緊張引發(fā)的蝴蝶效應(yīng),,半導(dǎo)體晶圓、材料,、芯片,、封裝、測試各環(huán)節(jié)均有廠商宣布產(chǎn)品漲價,,漲價通知接踵而至,。
據(jù)業(yè)內(nèi)分析認為,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈整體漲價源頭來自晶圓產(chǎn)業(yè),,其中尤以8英寸晶圓為主,。當(dāng)前市面上8英寸晶圓供不應(yīng)求,需求暴增,,主要受年初疫情影響,,遠程辦公、遠程教育等生活模式的興起,,促進了移動顯示設(shè)備的火爆,,筆記本、平板電腦所需的8英寸晶圓訂單加劇,,產(chǎn)能嚴重不足,。而美國政府近來加強對中芯國際出口管制,無疑會讓本就緊張的全球晶圓代工產(chǎn)能進一步承壓,。
半導(dǎo)體材料方面,,移動設(shè)備的興起導(dǎo)致面板行業(yè)產(chǎn)能需求旺盛,三星,、LGD等大廠供不應(yīng)求,,靶材產(chǎn)能也十分緊缺。雖然ITO靶材的物料成本并沒有增長,,但人工及運營成本都在增加,,面板廠追加的訂單已經(jīng)有漲價的趨勢;此外PCB線路板的核心材料覆銅板也于近期出現(xiàn)提價趨勢,,已經(jīng)是2020年第三次漲價,,無外乎兩個原因,,一是覆銅板主要生產(chǎn)國受疫情影響嚴重,二是下游需求端暴增帶動了覆銅板的漲價,;同樣,,硅料、硅片等材料也呈現(xiàn)持續(xù)漲價之勢,。
芯片方面,,恩智浦(NXP)、瑞薩電子(Renesas Electronics),,意法半導(dǎo)體等知名企業(yè)廠商陸續(xù)發(fā)布調(diào)價函,,盛群(合泰)、凌通,、松翰,、閎康、新唐五大臺灣MCU廠亦同步傳出調(diào)高產(chǎn)品報價的消息,,部分品項漲幅超10%,,交期甚至拉長至10個月。同樣,,封測市場也沒有「逃脫」?jié)q價狂潮,,日月光、頎邦,、南茂,、華泰、菱生,、超豐等封測廠產(chǎn)能滿載年底前難以緩解,,封裝產(chǎn)能吃緊情況至少會延續(xù)到明年年中,明年第一季全面漲價5~10%勢在必行,。
整個行業(yè)缺貨漲價背后反映的是全球電子產(chǎn)業(yè)一體化的現(xiàn)狀,,「牽一發(fā)而動全身」無疑是對當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最真實的寫照。上游晶圓產(chǎn)能不足問題或?qū)⒊掷m(xù)到明年年中才有可能得到緩解,,其同步影響的材料,、封測及終端芯片產(chǎn)品等一時間也絕對不會停下漲價的腳步,目前只剩下終端消費產(chǎn)品所受的影響微乎其微,。就目前情況來看,,國內(nèi)芯片廠商在這幾年發(fā)展正旺,產(chǎn)品與國際一線大廠之間距離也逐漸拉近,,進口半導(dǎo)體產(chǎn)品漲價難買情況下,,或許可以給國內(nèi)廠商更多的機會。
并購潮
2020年,,全球肆虐的新冠疫情對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)制造造成了一定影響,,但是半導(dǎo)體市場的繁榮以及對半導(dǎo)體行業(yè)長期前景的看好,,仍有大量資本運轉(zhuǎn)于其中。
2020年堪稱半導(dǎo)體并購大年,,回顧各方并購案例,,各家芯片廠商試圖以并購這種方式獲得更先進的技術(shù),或者是借機掌握更大的市場份額,,已經(jīng)成為非常普遍的現(xiàn)象,。
簡單回顧下2020年幾起知名的并購案,ADI 209.1億美元收購Maxim,,緊追頭號霸主TI,;英偉達 400億美元收購ARM,,未來或許能有與英特爾「叫板」的實力,;AMD 350億美元收購賽靈思,步步「緊逼」英特爾,;SK海力士 90億美元收購英特爾NAND業(yè)務(wù)……
不難發(fā)現(xiàn),,不管是收購方還是標(biāo)的方,都是在某一特定領(lǐng)域極為拔尖的企業(yè),。眾所周知,,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有極高的國家戰(zhàn)略性價值,重要性不言而喻,。從技術(shù)層面看,,摩爾定律發(fā)展放緩,各家企業(yè)在面臨技術(shù)壓力劇增的同時,,將目光投向了并購這種進一步壯大自身實力的方式,。借助并購,企業(yè)可以輕易踏過半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高門檻,,在新的領(lǐng)域占有一定市場份額,。
另外一方面,席卷全球的新冠肺炎疫情對全球經(jīng)濟造成嚴重影響,,但半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)卻成為疫情之下少數(shù)呈現(xiàn)逆勢增長的行業(yè),,資本方也助推有實力的芯片巨頭加快新業(yè)務(wù)板塊擴張的步伐。同時,,巨頭們也都試圖打造多樣化的產(chǎn)品組合,,瞄準(zhǔn)了高性能計算、邊緣計算以及數(shù)據(jù)中心這一行業(yè)新增長點,。
并購潮同樣影響著國內(nèi)企業(yè),,隨著2018年中美貿(mào)易摩擦加劇,美國對中國實行了日益嚴苛的技術(shù)禁令,,使得中國企業(yè)難以再到海外市場展開相關(guān)產(chǎn)業(yè)并購等操作,,由此所帶來的挑戰(zhàn)遠大于利好,。如果國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)沒有參與權(quán),而海外巨頭卻能一口一口吞下諸多小而美的半導(dǎo)體企業(yè),,然后再通過多元化的產(chǎn)品組合打入中國市場,,將對我國的「國產(chǎn)替代」造成更嚴重的沖擊。
2nm
先進的制造工藝可以使CPU與GPU內(nèi)部集成更多的晶體管,,使處理器具有更多的功能以及更高的性能,;更先進的制造工藝會減少處理器的散熱設(shè)計功耗(TDP),從而解決處理器頻率提升的障礙,;更先進的制造工藝還可以使處理器的核心面積進一步減小,,也就是說在相同面積的晶圓上可以制造出更多的CPU與GPU產(chǎn)品,直接降低了CPU與GPU的產(chǎn)品成本,,從而最終會降低CPU與GPU的銷售價格使廣大消費者得利,。
廣大芯片廠商也深刻認識到這一點,因此大家都在努力沖擊著芯片工藝的極限,。來到2020年,,5nm工藝已經(jīng)進入量產(chǎn),最先進的工藝制程研發(fā)已經(jīng)來到2nm節(jié)點,。目前,,臺積電在這條道路上展現(xiàn)了自己最為高超的技巧。
圖片源自O(shè)Fweek維科網(wǎng)
在3nm工藝節(jié)點上,,臺積電仍舊選用了成熟的鰭式場效應(yīng)晶體管技術(shù)(FinFET),,但是來到2nm關(guān)口,臺積電將會用上環(huán)繞柵極晶體管技術(shù)(GAA),。原因是因為5nm之后的工藝節(jié)點柵線之間間距的減小,,再想像以往一樣在一個單元內(nèi)填充多個鰭線已不現(xiàn)實,同時柵線間距的減小還會導(dǎo)致FinFET的靜電問題急速加劇并直接制約晶體管性能的提升,,此外FinFET的出現(xiàn)雖然突破了平面晶體管的短溝道效應(yīng)限制讓電壓得以降低,,但是還不夠,在理想情況下溝道應(yīng)該被柵極完全包圍,。因此,,在5nm之后,業(yè)界迫切需要一個新的結(jié)構(gòu)來替代鰭式晶體管結(jié)構(gòu),,這就帶來了全環(huán)繞柵極晶體管,,也就是我們所說的GAA。
無疑,,2nm已成為目前已知芯片工藝能達到的極限所在,,不僅僅是臺積電在追趕這項技術(shù)。近日,歐盟委員會召開歐盟17國家電信部長視頻會議,,共同簽署了《歐洲處理器和半導(dǎo)體科技計劃聯(lián)合聲明》,,并宣布將在未來2-3年內(nèi)投入1450億歐元(約合人民幣1.2萬億元)的資金,以推動歐盟各國聯(lián)合研究及投資先進處理器以及2nm先進工藝制造上進行追趕,。
同樣,,中國半導(dǎo)體也在加速擺脫對美依賴。中科院已經(jīng)研發(fā)出了新型垂直納米環(huán)柵晶體管,,并被視為2nm及以下工藝的主要技術(shù)候選,。這意味著,等該項技術(shù)成熟之后,,國產(chǎn)2nm芯片有望成功破冰,。因為這一技術(shù)可比之前三星所發(fā)布的3nm工藝需要采用的GAA環(huán)繞柵極晶體管性能更強、功耗更低,!但遺憾的是,,中科院研發(fā)的2nm芯片并不能投入量產(chǎn),更不能用于手機等智能設(shè)備,。其原因是我國并沒有能夠大量生產(chǎn)這種芯片的設(shè)備,,尤其是光刻機,。
政策扶持
作為高端制造領(lǐng)域的「皇冠明珠」,,國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略基石,集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直備受關(guān)注,。隨著新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的推進,,我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭更趨積極,市場規(guī)模進一步擴張,,產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)逐步發(fā)展壯大,。
國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政策扶持和幫助,不管是從國際競爭的角度考慮,,還是為了盡快從疫情中復(fù)蘇,,通過政策手段支撐集成電路產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展至關(guān)重要。
2020年以來,,國內(nèi)多條與集成電路產(chǎn)業(yè)相關(guān)的政策出臺,。具體來看,2020年3月,,工信部,、發(fā)改委、財政部,、稅務(wù)總局四部門聯(lián)合發(fā)布通知,,為深入推進行政審批制度改革,決定廢止《集成電路設(shè)計企業(yè)認定管理辦法》。
廢止《集成電路設(shè)計企業(yè)認定管理辦法》將為集成電路設(shè)計企業(yè)帶來直接利好,,國內(nèi)集成電路企業(yè)股票齊齊飄紅,,顯示出資本市場對于這一決定的熱烈歡迎;同期出臺的《加強「從0到1」基礎(chǔ)研究工作方案》則有望為我國集成電路基礎(chǔ)理論研究和核心技術(shù)突破帶來巨大助力,;8月4日,,國務(wù)院公開發(fā)布《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》中,公布了針對集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境的系列優(yōu)化措施及相應(yīng)政策,,重點包括新出臺政策重點包括八大方向,,分別為:一、財稅政策,;二,、投融資政策;三,、研究開發(fā)政策,;四、進出口政策,;五,、人才政策;六,、知識產(chǎn)權(quán)政策,;七、市場應(yīng)用政策,;八,、國際合作政策。其中,,財稅等方面的規(guī)定或?qū)榘雽?dǎo)體行業(yè)帶來一些顯著的利好,,甚至在這個中美貿(mào)易戰(zhàn)持續(xù)、脫鉤風(fēng)險亦不可忽視的大危機背景下,,催生出難得的產(chǎn)業(yè)大機遇,。
在教育方面,2020年,,國務(wù)院學(xué)位委員會會議投票通過集成電路專業(yè)將作為一級學(xué)科,,并將從電子科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科中獨立出來的提案。集成電路專業(yè)擬設(shè)于新設(shè)的交叉學(xué)科門類下,,待國務(wù)院批準(zhǔn)后,,將與交叉學(xué)科門類一起公布。這意味著,,集成電路將成為未來國內(nèi)電子專業(yè)選擇的一大重點方向,,對于高校來說,,這更加充分的把集成電路方面的人才資源進行了聚合,具有重大意義,。
此外,,集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展對于資金的需求十分驚人。為了滿足國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資金需要,,國家成立了集成電路產(chǎn)業(yè)基金二期,,有望帶動7000億元-9000億元資金投入集成電路產(chǎn)業(yè)。在各項政策加速落地,、資金保障逐步到位的情況下,,我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展或?qū)⒂瓉硇乱惠啽l(fā)。
GaN
說起2020年電子產(chǎn)品圈的熱詞,,「氮化鎵(GaN)快充」必有一席之地,。GaN為什么突然大火,還要歸功于小米10發(fā)布會上雷軍對65W小米GaN充電器的大肆夸贊,,新品火起來的同時,,還引起投資人對于第三代半導(dǎo)體的廣泛關(guān)注。
隨著消費電子產(chǎn)品,、電動車,、家用電器等產(chǎn)品更新?lián)Q代,產(chǎn)品的性能也越來越受重視,,尤其是在功率設(shè)計方面,。如何提升電源轉(zhuǎn)換能效,提高功率密度水平,,延長電池續(xù)航時間,,成為了新一代電子產(chǎn)品面臨的最大挑戰(zhàn)。在這樣的背景下,,一種新型的功率半導(dǎo)體——氮化鎵(GaN)的出現(xiàn),或許會成為未來電子產(chǎn)業(yè)的「香餑餑」,。
半導(dǎo)體材料發(fā)展已經(jīng)來到了第三代,,第三代半導(dǎo)體材料主要以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN),、氧化鋅(ZnO),、金剛石、氮化鋁(AlN)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料,。在應(yīng)用方面,,根據(jù)第三代半導(dǎo)體的發(fā)展情況,其主要應(yīng)用為半導(dǎo)體照明,、電力電子器件,、激光器和探測器、以及其他4個領(lǐng)域。而GaN并不存在于自然界,,只能在實驗室中制成,。
與SiC產(chǎn)業(yè)鏈類似,GaN產(chǎn)業(yè)鏈可依次分為GaN襯底→GaN外延→器件設(shè)計→器件制造,。從國內(nèi)外GaN產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,,美國、日本成為GaN產(chǎn)業(yè)發(fā)展的佼佼者,,中國企業(yè)入局者則為數(shù)不多,。
快充產(chǎn)品、5G射頻,、電動汽車,、光伏等功率半導(dǎo)體、照明成為了GaN的主要應(yīng)用領(lǐng)域,。相比于Si等材料,,GaN更節(jié)能、更快,,具備更好的恢復(fù)特性,,但是仍然談不上徹底取代。由于若干原因,,GaN并不常用于晶體管中,,因為GaN器件通常是耗盡型器件,當(dāng)柵極-源極電壓為零時它們會產(chǎn)生導(dǎo)通,,這是一個問題,。
其次,GaN器件極性太大,,難以通過高摻雜來獲得較好的金屬-半導(dǎo)體的歐姆接觸,,這是GaN器件制造中的一個難題,現(xiàn)在最好的解決辦法就是采用異質(zhì)結(jié),,首先讓禁帶寬度逐漸過渡到較小一些,,然后再采用高摻雜來實現(xiàn)歐姆接觸,但這種工藝很復(fù)雜,。
歐美等國家正在持續(xù)加大第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域研發(fā)支持力度,,以GaN、SiC為首的第三代半導(dǎo)體材料被廣泛應(yīng)用,,是半導(dǎo)體以及下游電力電子,、通訊等行業(yè)新一輪變革的突破口。近年來,,國內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,,但在材料指標(biāo),、器件性能等方面與國外先進水平仍存在一定差距,第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)本土化,、高端化的需求依然緊迫,。
資料源自O(shè)Fweek、東吳證券研究所
晶圓代工
自半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)誕生以來,,就不斷分化出越來越龐雜,、廣大、繁榮的產(chǎn)業(yè)生態(tài),。
而近年來,,這個過程中一個顯著的影響就是:晶圓代工廠變得越發(fā)重要。
數(shù)據(jù)也體現(xiàn)了這個細分環(huán)節(jié)的繼續(xù)高速成長:據(jù)TrendForce旗下半導(dǎo)體研究處報告(以下簡稱「報告」),,2020年疫情導(dǎo)致眾多產(chǎn)業(yè)受到?jīng)_擊,,然受惠于遠距辦公與教學(xué)的新生活常態(tài),加上5G 智能手機滲透率提升,,以及相關(guān)基礎(chǔ)建設(shè)需求強勁的帶動,,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逆勢上揚,預(yù)估2020年全球晶圓代工產(chǎn)值年成長將高達23.8%,,突破近十年高峰,。但即便是如此高的成長,也還是不夠填平芯片生產(chǎn)的需求,。
報告指出,,從接單情況看,半導(dǎo)體代工產(chǎn)能的吃緊預(yù)估將至少延續(xù)到2021年上半年,,10nm以下先進制程工藝方面,,臺積電與三星現(xiàn)階段產(chǎn)能都在近乎滿載的水準(zhǔn)。2021,、2022年,,將陸續(xù)有4 / 3nm制程問世,ASML的EUV設(shè)備更成為各家晶圓廠亟欲爭奪的稀缺資源,。
內(nèi)容來自TrendForce相關(guān)報告
據(jù)TrendForce報告2020年8月的報告預(yù)測,,當(dāng)年前三季度晶圓代工領(lǐng)域的前十位營收排名將會如上所示,1,、臺積電;2,、三星,;3、格芯,;4,、聯(lián)電,;5、中芯國際,;6,、高塔半導(dǎo)體;7,、力積電,;8、世界先進,;9,、華虹半導(dǎo)體;10,、東部高科,。
總體來說,臺灣企業(yè)明顯領(lǐng)先,,韓國其次,,美國企業(yè)憑借深厚其國內(nèi)深厚的產(chǎn)業(yè)積累,依然保有重要行業(yè)地位,,中國則是這個領(lǐng)域不可小覷的新興勢力,。
還有一個值得特別注意的是,隨著中美貿(mào)易戰(zhàn),、科技戰(zhàn)的推進,,關(guān)于晶圓代工產(chǎn)業(yè)重要性、技術(shù)能力的話題也受到越來越多的討論,。特朗普政府對以華為,、中芯國際為代表的中國高科技產(chǎn)業(yè)廣泛的「實體清單」政策,更是助長了這方面話題的關(guān)注度,。
量子計算
2019年,,Google懸鈴木實現(xiàn)量子優(yōu)越性的消息引發(fā)了一輪較為廣泛的「量子計算」熱議。
進入2020年,,在中國,,這一消息更是將這一晦澀的概念在廣泛的范圍內(nèi)得以傳播:中科大潘建偉團隊成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機「九章」,200秒求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣,,使中國成為全球第二個實現(xiàn)「量子優(yōu)越性」的國家,。
與《九章》相關(guān)的研究成果,在線發(fā)表在了國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)網(wǎng)站上,,截圖自Science網(wǎng)站
當(dāng)然,,在「量子計算」領(lǐng)域做研究的團隊、機構(gòu)遠不只這兩家,,英特爾,、IBM,、微軟等企業(yè),或者日本,、歐洲,、臺灣等地區(qū)也都在這個領(lǐng)域里投入可觀資源。
然而,,現(xiàn)階段,,實現(xiàn)量子計算至少有兩個要面對重要問題:1、苛刻條件,,2,、有限的應(yīng)用領(lǐng)域。
苛刻條件方面,,最典型的就是對走近絕對零度的極低溫環(huán)境需求,,而為了實現(xiàn)、維持這種環(huán)境,,需要耗費大量資源,。
有限的應(yīng)用領(lǐng)域方面,據(jù)維基百科詞條給出的概念,,量子計算機是一種使用量子邏輯進行通用計算的設(shè)備,。不同于傳統(tǒng)的電子計算機,量子計算用來存儲數(shù)據(jù)的對象是量子比特,,它使用量子算法來進行數(shù)據(jù)操作,。量子計算機在輿論中有時被過度渲染成無所不能或速度快數(shù)億倍等,其實這種計算機是否強大極度看問題而定,,若該問題已經(jīng)有提出速算的量子算法只是困于傳統(tǒng)計算機無法執(zhí)行,,那量子計算機確實能達到未有的高速,若是沒有發(fā)明算法的問題則量子計算機表現(xiàn)與傳統(tǒng)無異甚至更差,。
也是基于這方面的原因,,「九章」問世后,這一獲得大量盛譽的成就,,就引來了大量質(zhì)疑,。
在此,引用臺灣的「微系統(tǒng)暨奈米科技協(xié)會」的專業(yè)解釋來說明一下:「九章」所使用到的「玻色子取樣機」并不同于量子比特計算機,,雖能提供通往高速量子計算的捷徑,,但該取樣機僅執(zhí)行1種固定任務(wù),它是由分光鏡組成的網(wǎng)絡(luò),,能將抵達平行輸入埠的一組光子轉(zhuǎn)換成由平行輸出埠離開的第二組光子,,玻色子取樣便是用來計算光子輸入輸出組態(tài)之間對應(yīng)的概率?!覆I尤訖C」是2011年麻省理工學(xué)院的斯科特·阿倫森和亞歷克斯·阿基波夫(Alex Arkhipov)所提出的裝置,,能提供通往高速量子計算的「捷徑」。玻色子取樣是一種替代方案,,并不是通用的量子計算,。
毫無疑問,量子計算方面的研究將繼續(xù)被推動,,而同樣,,關(guān)于它的爭議與祛魅,也將長期存在下去,。
卡脖子
雖然長期以來習(xí)慣于喊「獨立自主」口號的中國人,,一直在盤算著各種中國無法充分自主供應(yīng)的技術(shù)、資源,。但大概也是從華為被美國特朗普政府「實體清單」限制開始,,這個概念的熱度提升變得快了很多。
中美兩大經(jīng)濟體之間的技術(shù)戰(zhàn),、科技戰(zhàn)背景下,,包括半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的大量行業(yè)領(lǐng)域被指出存在「卡脖子」問題。
大飛機,,其實也是一個深度依賴外部技術(shù)的領(lǐng)域,,圖片來自O(shè)Fweek維科網(wǎng)
國內(nèi)的《科技日報》就總結(jié)過「35項卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)」和「60余項中國尚未掌控的核心技術(shù)」。
「35項卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)」包括:光刻機,、芯片,、操作系統(tǒng)、航空發(fā)動機短艙,、觸覺傳感器,、真空蒸鍍機、手機射頻器件,、iCLIP技術(shù),、重型燃氣輪機、激光雷達,、適航標(biāo)準(zhǔn),、高端電容電阻、核心工業(yè)軟件,、ITO耙材,、核心算法、航空鋼材,、銑刀,、高端軸承鋼、高壓柱塞泵,、航空設(shè)計軟件,、光刻膠,、高壓共軌系統(tǒng)、透射式電鏡,、掘進機主軸承,、微球、水下連接器,、燃料電池關(guān)鍵材料,、高端焊接電源、鋰電池隔膜,、醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件,、超精密拋光工藝、環(huán)氧樹脂,、高強度不銹鋼,、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、掃描電鏡,。
「60余項中國尚未掌控的核心技術(shù)」包括:半導(dǎo)體加工設(shè)備/半導(dǎo)體材,、超高精度機床、工業(yè)機器人,、頂尖精密儀器,、工程器械、軸承,、炭纖維,、光學(xué)、發(fā)電用燃氣機輪,、脫銷催化裝置,、垃圾焚燒設(shè)備、PP PE大型擠壓造粒機,、工業(yè)水泵,、企業(yè)級掃描儀、血液診斷設(shè)備,、全球氧化鋅避雷器,、光伏逆變器、HFC-23分解回收裝置,、海外淡化,,廢水利用、建筑設(shè)計,、加氫反應(yīng)器,、粉體加工機、核心卷繞設(shè)備皮帶張緊機、味之素,、焦炭生成器,、動力總成精密測試設(shè)備、特殊類鋼材,、全成型電腦橫機,、熱轉(zhuǎn)化處理領(lǐng)域、證件制造設(shè)備,、液壓式伺服沖壓機、電波暗室,、高端光纜,、SDN-軟件定義網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)安全解決方案,、全站儀,、化妝品、樂器,、電池,、海底電纜、超級計算機,、cpu/gpu異構(gòu)式超算系統(tǒng),、光纖傳輸、量子計算,、量子通信,、激光光量子計算機的電路板、矢量超級計算機,、電腦多頭秤,、三維圖形轉(zhuǎn)換軟件、復(fù)合材料熱壓燒結(jié)爐,、GPS精度,、太陽帆飛船、引力波望遠鏡,、X射線自由電子激光(XFEL)研究設(shè)備,、超冷中子源生成設(shè)施、高速離子作為慣性約束核聚變加熱介質(zhì)的愿望變?yōu)楝F(xiàn)實,、激光,、除甲烷水合物外另一種可燃冰、通訊測量設(shè)備,、移動設(shè)備用鋰電池不銹鋼外殼,、輪轉(zhuǎn)印刷、稀土。
可以看出,,無論是「35項卡脖子關(guān)鍵技術(shù)」還是「60余項中國尚未掌控的核心技術(shù)」,,都有大量和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)。
事實上,,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自誕生以來,,之所以能不斷分化出如此龐雜、廣大而繁榮的產(chǎn)業(yè)生態(tài),,與全球各國人才,、資源、市場的多方面因素都密切相關(guān),。如今,,中國要以一國之力自力更生,掌控所有這些產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)而不被境外卡脖子,,其難度之大,,其實不難想象……
內(nèi)循環(huán)
其實,從本次OFweek維科網(wǎng)盤點的10個關(guān)鍵詞就可以看出,,中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已深深被國際政治大環(huán)境——尤其是中美關(guān)系——所影響,。
如前所述,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如今已是非常龐雜,、廣大而繁榮的一個巨大產(chǎn)業(yè),,它涉及大量細分而少有從業(yè)企業(yè)/人員的領(lǐng)域。而每一個細分領(lǐng)域,,其所涉及的專業(yè)技術(shù),,往往都是「外人」所難以充分掌握和取代的?!父粜腥绺羯健沟牡览?,在這里體現(xiàn)得更加淋漓盡致。
一個典型典型例子就是超純水,,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一些生產(chǎn)環(huán)節(jié),,在生產(chǎn)過程中都需要用到純度極高的水,作沖洗等用途,。而雖然普通純凈水的生產(chǎn)不管是原理還是過程都很容易實現(xiàn),,但極高純度的水,生產(chǎn)起來就會出現(xiàn)大量非常難以克服的困難,。也因此,,這個領(lǐng)域也被少數(shù)幾家外企所把控。
其實很多人都知道,,全球化時代,,更好地分工合作,、將專業(yè)的事交給專業(yè)的人來做,才是經(jīng)濟效率更高的選擇,。然而,,在如今的全球政治、經(jīng)濟大環(huán)境下,,中國被迫提出包括「內(nèi)循環(huán)」在內(nèi)的「國內(nèi)國際雙循環(huán)」政策,,也是現(xiàn)有環(huán)境下,基于一些問題難以解決的基礎(chǔ),,不得不采取的應(yīng)對策略,。
對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言,如何解決一些關(guān)鍵領(lǐng)域的「卡脖子」困境,,實現(xiàn)獨立自主的「內(nèi)循環(huán)」,,是國內(nèi)所有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從業(yè)者和政策制定者需要共同努力解決的難題。
當(dāng)然,,就一些局部產(chǎn)業(yè)鏈來說,對外依賴的程度也可能沒有那么嚴重,。
例如在物聯(lián)網(wǎng)芯片方面,,對工藝要求其實并不高,大部分物聯(lián)網(wǎng)芯片生產(chǎn)所需的工藝技術(shù)指標(biāo),,國內(nèi)相關(guān)企業(yè)其實已經(jīng)可以覆蓋了,,而相對不那么尖端、關(guān)鍵的技術(shù),、材料,、零部件供應(yīng),除非極端對立情況出現(xiàn),,否則也不會輕易被切斷,。
光刻機
光刻機應(yīng)該算是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最被公眾所熟知的生產(chǎn)設(shè)備了。
最受關(guān)注的光刻機也是技術(shù)最先進的EUV光刻機,,也就是極紫外光光刻機?,F(xiàn)階段,它被用來生產(chǎn)7nm和5nm制程工藝的芯片,。全球EUV光刻機的出貨都由荷蘭ASML一家企業(yè)所掌握,,而受限于供應(yīng)鏈中的提供、零部件等供應(yīng)問題,,ASML對外銷售EUV光刻機的決定也很大程度上受美國政府的管控,。
EUV是業(yè)界最頂尖的光刻機,自上市銷售以來長期供不應(yīng)求,。
2020年10月,,ASML發(fā)布了其當(dāng)年第三季度財報,。財報顯示,其當(dāng)季合并營收達到了40億歐元,,稅后凈利為11億歐元,,三季度新增訂單達到29億歐元,環(huán)比成長超1.6倍,,其中包括四臺EUV光刻機新訂單,。ASML預(yù)期2021年EUV產(chǎn)能可提升至45~50臺,但即便達到這個水平也還是無法完全滿足市場需求,。
如今,,臺積電、三星,、SK海力士等半導(dǎo)體大廠都已開始量產(chǎn)EUV工藝產(chǎn)品,,可以想見,供應(yīng)鏈對于EUV產(chǎn)品的需求只會讓它更加短缺,。
到目前為止,,受《瓦森納協(xié)定》限制,整個中國大陸還沒有哪怕一臺EUV光刻機,,中芯國際2018年向ASML訂購的一臺也遲遲無法接收到位用于生產(chǎn),。
中國大陸市場對于EUV光刻機的渴望還催生出一些不必要的誤會。2020年8月下旬,,轟動業(yè)界的弘芯半導(dǎo)體爆雷事件,,就附帶著一個關(guān)于EUV光刻機的傳言。傳言稱弘芯半導(dǎo)體擁有全中國大陸唯一一臺能生產(chǎn)7nm制程工藝芯片的光刻機(這也被業(yè)界自動聯(lián)想為EUV光刻機),,但弘芯半導(dǎo)體因為資金緊張而在尚未開始生產(chǎn)的情況下就將其抵押出去了,。這臺光刻機后來被證實并非EUV光刻機,而是DUV(深紫外光)光刻機,。
ASML生產(chǎn)的某一型號DUV光刻機
當(dāng)然,,業(yè)界不常討論的是,非頂尖光刻機受到的限制其實并沒有這么高,,如中芯國際就有如弘芯半導(dǎo)體抵押出去的那種DUV光刻機用于芯片生產(chǎn),。此外,由上海微電子研發(fā)制造的,、可用于28nm芯片生產(chǎn)的國產(chǎn)光刻機,,據(jù)媒體報道稱,也將于2021年向國內(nèi)企業(yè)交付,。
如果上海微電子的光刻機能如期交付企業(yè)用于生產(chǎn),,至少對于國內(nèi)廠商而言,多了一個難得的基礎(chǔ)保障,。