全球半導體產(chǎn)業(yè)處于迭代升級的關鍵期,，新技術,、新領域不斷加速拓展，供需關系等關鍵因素進一步推動產(chǎn)業(yè)鏈重構,，全球市場風險機遇并存,。
文︱郭紫文
圖︱現(xiàn)場拍攝
任何一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開創(chuàng)新，可以說創(chuàng)新是一切新技術的內核驅動力,。依托于技術不斷創(chuàng)新迭代,，半導體行業(yè)逐漸成為應用滲透最強、行業(yè)影響最廣的戰(zhàn)略性,、先導性產(chǎn)業(yè),。
6月9日至11日，2021世界半導體大會暨南京國際半導體博覽會在南京國際博覽中心舉辦。以“創(chuàng)新求變,，同‘芯’共贏”為主題,，共同探討世界半導體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與合作、發(fā)展與共贏,。
隨著人工智能,、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術不斷融合發(fā)展,，全球數(shù)字化轉型加速,，給半導體行業(yè)的發(fā)展上了發(fā)條。作為未來經(jīng)濟的支柱,，半導體產(chǎn)業(yè)技術迎來一次又一次重大突破,。
后摩爾時代的新方向
摩爾定律發(fā)展至今，已經(jīng)到達了物理極限,，芯片性能和功耗都已遭遇瓶頸,。另一方面，技術手段和經(jīng)濟成本也是制約摩爾定律發(fā)展的原因,。中國工程院院士,、浙江大學微納電子學院院長吳漢明表示，后摩爾時代下,，半導體產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展趨緩,，創(chuàng)新空間和追趕機會也隨之擴大，高性能計算,、移動計算,、自主感知成為芯片技術發(fā)展的驅動方向。為了提升芯片PPAC（性能,、功率,、面積、成本）,，芯片在制造工藝上將面臨三大挑戰(zhàn),。
第一是精密圖形。以光刻機為主要裝備的工藝,，現(xiàn)今主要用波長193納米形成20納米,、30納米的圖形，技術上具有很大難度,。
第二是新材料,。縮小尺寸帶來的性能提升有限,，需要尋求新的材料支撐日益增長的性能要求,。新材料,、新工藝是集成電路芯片制造的主旋律。
第三是提升良率,。良率是檢驗工藝是否真正成熟的標準,，也是芯片制造企業(yè)面臨的最艱難的挑戰(zhàn)。
據(jù)中國科學院院士,、上海交通大學黨委常委,、副校長毛軍發(fā)所言，半導體芯片未來的發(fā)展路線有兩條,，一是延續(xù)摩爾定律,，二是繞道摩爾定律。繞道摩爾定律的途徑很多,，異構集成便是其中一種,。
異構集成可以融合不同半導體材料、工藝,、結構和元器件或芯片的優(yōu)點,，能夠實現(xiàn)強大復雜的功能，具有優(yōu)異的綜合性能,，突破了單一半導體工藝的性能極限,，具有靈活性大、可靠性高,、研發(fā)周期短等優(yōu)點,。毛軍發(fā)表示，異構集成的研究意義顯著,，集成電路的發(fā)展從單一同質工藝轉向多種異質工藝集成,、從二維平面集成轉向三維立體集成、從TOP－DOWN轉到BOTTOM－UP,。
中國半導體行業(yè)協(xié)會副理事長,、長電科技董事兼首席執(zhí)行長鄭力表示，后摩爾時代,，芯片的密度和集成度越來越復雜,，先進封裝已經(jīng)不僅僅是“封”和“裝”，而是走向了“集”和“連”,。AMD、臺積電,、英特爾等國際巨頭都在積極布局異構集成,，發(fā)力半導體后道技術，實現(xiàn)芯片高度集成與高度互連,。
然而光有制造工藝和高密度的互連集成工藝還遠遠不夠,，必須在芯片前期規(guī)劃和設計時，就把晶圓制造和后道成品制造聯(lián)系起來，才能保證良率,、提高性能,。
缺芯危機中的半導體產(chǎn)業(yè)
摩爾定律式微，半導體芯片技術亟待以創(chuàng)新破局,，而半導體市場卻面臨著百年未有之大變局,。2020年始，疫情的爆發(fā)讓芯片短缺問題席卷全球半導體市場,，汽車電子首當其沖,。截至目前，包括現(xiàn)代,、起亞,、通用、福特在內的車企因芯片供應不足紛紛停產(chǎn),，造成的損失不計其數(shù),。
而根據(jù)高盛研究報告顯示，全球有多達169個行業(yè)在一定程度上受到了芯片短缺的影響,，從汽車電子到消費電子,，甚至蔓延至啤酒肥皂的生產(chǎn)。芯片短缺的影響遲遲沒有消退,，反而愈演愈烈,。
賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂認為芯片短缺無外乎三個原因，市場需求因素,、供給原因和供需銜接問題,。按照市場規(guī)模統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2010年,、2017年半導體市場增速高達31．9％和22％,，而這兩年中半導體市場并未出現(xiàn)缺芯現(xiàn)象。顯而易見,，2020年的缺芯并非市場突然爆發(fā)式增長,、需求放大，而是供給,、供需銜接出現(xiàn)了問題,。
SEMI全球副總裁、中國區(qū)總裁居龍也表示缺芯是產(chǎn)能不足的體現(xiàn),，而產(chǎn)能不足時全面性的,。從先進節(jié)點到材料，甚至封裝測試關鍵的基板都已陷入缺芯恐慌,。單說汽車缺芯,，除需求旺盛和產(chǎn)能不足外,，車企對供應鏈的管理能力欠缺也是造成當前“芯荒”局面的原因之一。
從芯片制造,、封測,、設計到汽車、網(wǎng)絡,、消費電子等全產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商均受到缺芯影響,，并有所行動。臺積電,、三星,、德州儀器、中芯國際等頭部廠商積極擴充產(chǎn)能,，尋求新的突破口,。AMD等無晶圓廠、下游車企等也在積極尋求合作,，保證產(chǎn)能供應,。
據(jù)業(yè)界諸多言論稱，芯片短缺仍將持續(xù)一至兩年時間,。上下游市場哄抬市價,，芯片仍然處于有市無價的狀態(tài)。對于中小型企業(yè)來說,，2020年必然是艱難的一年,。頭部廠商也亟需作出改變，適應市場新的發(fā)展趨勢,。
創(chuàng)新求變中謀發(fā)展
綜合各個機構的預測,，2021年半導體市場規(guī)模基本上就是“漲漲漲”,。預計2021年將會有15％至20％的增長率,，市場規(guī)模將超過5000億美元，達到一個新的里程碑,。
2020年至今,，基于市場需求，全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)都在加緊布局,，以應對變化,，謀求發(fā)展。中國臺灣,、韓國為首的12英寸晶圓廠在不斷擴建,，中國8英寸產(chǎn)能也在持續(xù)上升。半導體器件制造商不斷加大投資力度,，增加研發(fā)資本,。三星、英特爾等廠商在全球內增加投資額,，擴建芯片廠,。
面對當前市場局勢，對于國內廠商來說,，是機遇也是挑戰(zhàn),。2020年，我國芯片制造行業(yè)市場規(guī)模2560億,，封測市場規(guī)模2509億,，這意味著中國芯片制造行業(yè)有史以來第一次超過封裝測試行業(yè)，國內半導體產(chǎn)業(yè)結構在持續(xù)優(yōu)化,。芯片制造行業(yè)的迅速發(fā)展,，有力支撐了中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為供應鏈,、產(chǎn)業(yè)鏈安全提供了堅實的保障,。
5G、人工智能,、自動駕駛等新賽道融入市場,，半導體材料、技術,、工藝等也都在迅速更新迭代,，未來市場格局將會重新協(xié)同整合。李珂表示,，全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)應該對未來市場趨勢有清醒的認知,，積極主動尋求新的機遇。
總結
全球半導體產(chǎn)業(yè)處于迭代升級的關鍵期,，新技術,、新領域不斷加速拓展，供需關系等關鍵因素進一步推動產(chǎn)業(yè)鏈重構,，全球市場風險機遇并存,。在過去幾年，國產(chǎn)化替代的話題熱潮不斷,。2021年作為十四五開局之年,，各企業(yè)應以自身為主體，引導產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局,，技術創(chuàng)新迭代,，夯實技術硬實力，支撐國產(chǎn)應用落地,。
