来自 奇迹 2019-05-28 10:59 的文章

不吹不黑,介绍一个真实的中国芯片产业现状

从美国用芯片掐住中兴的脖子后,芯片产业成为全民关注的焦点,民众对国内的芯片产业寄予厚望,期待能够突破技术封锁,实现国内的产业结构升级。

由于大家对芯片的应用场景比较陌生,因此很难对国内芯片产业的现状有客观认识,网友们对国内芯片产业的真实实力一直争论不休。首席君整理各家券商、研究所的研报,为大家写一篇科普文章,让大家对国内芯片行业有一个客观的认识。

首先给一个总结:国内IC市场规模大,自给能力不足;中低端产品发展迅速,细分领域实现突破,核心受制于人。

我国是世界工厂,承接了全世界电子产品的加工制造,每年需要大量进口芯片。芯片已经超过原油,成为我国进口的第一大品类。

虽然拥有如此庞大的市场,但由于芯片产业链条长,每个环节均有不小的技术难度,导致我国芯片自给能力弱,截至2018年,自给率在15%左右。在整个产业链的多数环节,我们与国际先进技术之间存在巨大差距,这也是自给率不足的重要原因。不过经过多年发展,我们在一些细分领域实现了突破,达到先进水准,如海思的手机处理器等。

按照产业链环节划分,具体可以分为设备、材料、IC设计、晶圆代工、封装测试五个领域,每个领域都有一定的门槛,下面我分别介绍每个领域的发展情况。

一、材料

芯片实际就是搭建了集成电路的硅片,制造芯片,首先要有硅片。先进芯片的制程已到了纳米级别,这就对硅片的纯度和平整度有极高要求,因此制造硅片并不容易。

制造硅片大概需要以下三个步骤:纯化、拉晶、切割。主要难度在拉晶这个环节,拉晶就是将纯化得到的多晶硅融化,用单晶硅种接触液面表面,然后旋转拉升,得到单晶硅柱。做出的晶柱越粗,可切出的硅片直径越大,芯片制造时的效率就会更高。

主流的硅片为8寸和12寸两种,国内做的比较好的是新昇半导体和中环股份,去年底时新昇半导体的12寸硅片已经通过中芯国际认证,这个领域未来国产替代的空间很大。

除硅片外,芯片制造过程中还需要用到电子气体、靶材、工艺化学品、光刻胶、光刻胶除胶剂、CMP、掩模板等材料。

我国厂商在溅射靶材、研磨液上有所突破,但大多数材料仍需依赖进口。涉及相关业务的国内上市公司有:南大光电、雅克科技、中环装备(电子气体);南大光电、晶瑞股份(光刻胶);江化微、晶瑞股份(电子化学品);鼎龙股份(CMP);江丰电子、有研新材(靶材)。

二、IC设计

IC设计类似于做图纸,设计师根据系统、逻辑与性能的要求,制作具体物理版图的过程。有些企业会将制作的图纸交给代工企业制造,有些则拥有自己的制造厂,华为海思、高通等属于前者,而Intel、三星等属于后者。

IC根据功能的不同,可以分为多个子类:

1、存储器:这块主要被韩国的三星、海力士和美国的美光垄断,最近几年存储器涨价让几家巨头赚翻了。存储器国产化率非常低,我国最近几年在存储器领域投入巨资,最具有代表性的是紫光集团旗下的长江存储,未来有可能会打破国外的垄断,但还需要时间来验证。

2、微处理器:在PC端,国产实力较弱,暂时没有能力实现国产替代;在移动端,华为海思已经可以设计出世界先进水平的处理器,而紫光展锐的中低端处理器已经成功应用于许多手机厂商。不过无论海思、展锐还是高通、苹果,设计芯片时都使用了ARM的架构,ARM是这个领域的隐形霸主。

3、微控制器:MCU广泛运用在多个领域。目前国内高端市场被国外厂商占据,国内仅有中颖电子和兆易创新在中低端MCU领域迅速实现国产化,主要是锂电池管理芯片,小家电主控芯片等。

4、数字信号处理器:这块同样被国外垄断,国内仅在军用领域有一些突破,民用领域差距很大。

5、模拟电路:与国际巨头差距明显,且追赶难度巨大。

另外在一些更细分的领域,国产厂商也实现了突破,例如汇顶科技的指纹识别芯片已经成功登顶世界第一。

三、制造