近期芯片產(chǎn)業(yè)成為全民關(guān)注的焦點，民眾對國內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)寄予厚望，期待能夠突破技術(shù)封鎖，實現(xiàn)國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。
 
        由于大家對芯片的應(yīng)用場景比較陌生，因此很難對國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀有客觀認識，對國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的真實實力一直爭論不休。本文依據(jù)國內(nèi)政府部門和相關(guān)機構(gòu)的研報，讓大家對國內(nèi)芯片行業(yè)有一個客觀的認識。
 
        首先給一個概述：國內(nèi)IC市場規(guī)模大，自給能力不足；中低端產(chǎn)品發(fā)展迅速，細分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，核心技術(shù)受制于人。
 
        我國是世界工廠，承接了全世界電子產(chǎn)品的加工制造，每年需要大量進口芯片。芯片已經(jīng)超過原油，成為我國進口的第一大品類。


        雖然擁有如此龐大的市場，但由于芯片產(chǎn)業(yè)鏈條長，每個環(huán)節(jié)均有不小的技術(shù)難度，導(dǎo)致我國芯片自給能力弱，截至2018年，自給率在15%左右。在整個產(chǎn)業(yè)鏈的多數(shù)環(huán)節(jié)，我們與國際先進技術(shù)之間存在巨大差距，這也是自給率不足的重要原因。不過經(jīng)過多年發(fā)展，我們在一些細分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破，達到先進水準(zhǔn)，如海思的手機處理器等。

        按照產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)劃分，具體可以分為設(shè)備、材料、IC設(shè)計、晶圓代工、封裝測試五個領(lǐng)域，每個領(lǐng)域都有一定的門檻，下面分別介紹每個領(lǐng)域的發(fā)展情況。

        一、材料
        芯片實際就是搭建了集成電路的硅片，制造芯片，首先要有硅片。先進芯片的制程已到了納米級別，這就對硅片的純度和平整度有極高要求，因此制造硅片并不容易。
 
        制造硅片大概需要以下三個步驟：純化、拉晶、切割。主要難度在拉晶這個環(huán)節(jié)，拉晶就是將純化得到的多晶硅融化，用單晶硅種接觸液面表面，然后旋轉(zhuǎn)拉升，得到單晶硅柱。做出的晶柱越粗，可切出的硅片直徑越大，芯片制造時的效率就會更高。

        主流的硅片為8寸和12寸兩種，國內(nèi)做的比較好的是新昇半導(dǎo)體和中環(huán)股份，去年底時新昇半導(dǎo)體的12寸硅片已經(jīng)通過中芯國際認證，這個領(lǐng)域未來國產(chǎn)替代的空間很大。
 
        除硅片外，芯片制造過程中還需要用到電子氣體、靶材、工藝化學(xué)品、光刻膠、光刻膠除膠劑、CMP、掩模板等材料。

        我國廠商在濺射靶材、研磨液上有所突破，但大多數(shù)材料仍需依賴進口。涉及相關(guān)業(yè)務(wù)的國內(nèi)上市公司有：南大光電、雅克科技、中環(huán)裝備（電子氣體）；南大光電、晶瑞股份（光刻膠）；江化微、晶瑞股份（電子化學(xué)品）；鼎龍股份（CMP）；江豐電子、有研新材（靶材）。

        二、IC設(shè)計
        IC設(shè)計類似于做圖紙，設(shè)計師根據(jù)系統(tǒng)、邏輯與性能的要求,制作具體物理版圖的過程。有些企業(yè)會將制作的圖紙交給代工企業(yè)制造，有些則擁有自己的制造廠，網(wǎng)絡(luò)移動通信芯片的主要設(shè)計商ARM、華為海思、高通等屬于前者，而Intel、三星等屬于后者。
 
        IC根據(jù)功能的不同，可以分為多個子類：

        1、存儲器：這塊主要被韓國的三星、海力士和美國的美光壟斷，最近幾年存儲器漲價讓幾家巨頭賺翻了。存儲器國產(chǎn)化率非常低，我國最近幾年在存儲器領(lǐng)域投入巨資，最具有代表性的是紫光集團旗下的長江存儲，未來有可能會打破國外的壟斷，但還需要時間來驗證。
 
        2、微處理器：在PC端，國產(chǎn)實力較弱，暫時沒有能力實現(xiàn)國產(chǎn)替代；在移動端，華為海思已經(jīng)可以設(shè)計出世界先進水平的處理器，而紫光展銳的中低端處理器已經(jīng)成功應(yīng)用于許多手機廠商。不過無論海思、展銳還是高通、蘋果，設(shè)計芯片時都使用了ARM的架構(gòu)，ARM是這個領(lǐng)域的隱形霸主。
 
        3、微控制器：MCU廣泛運用在多個領(lǐng)域。目前國內(nèi)高端市場被國外廠商占據(jù)，國內(nèi)僅有中穎電子和兆易創(chuàng)新在中低端MCU領(lǐng)域迅速實現(xiàn)國產(chǎn)化，主要是鋰電池管理芯片，小家電主控芯片等。
 
        4、數(shù)字信號處理器：這塊同樣被國外壟斷，國內(nèi)僅在軍用領(lǐng)域有一些突破，民用領(lǐng)域差距很大。
 
        5、模擬電路：與國際巨頭差距明顯，且追趕難度巨大。
 
        三、制造
        有些芯片公司只做設(shè)計（Fabless），并沒有自己的工廠（Foundry），因此要找制造企業(yè)代工。臺積電是全球Foundry中的絕對霸主，一家拿到了50%的份額，臺積電先進制程的開發(fā)進度幾乎決定了行業(yè)的發(fā)展速度。目前臺積電已經(jīng)試產(chǎn)了5nm，三星為了與臺積電競爭，稱要研發(fā)3nm制程。大陸工廠與臺積電的差距大約在2代以上，最先進的中芯國際今年一季度剛剛可以量產(chǎn)14nm制程，目前正抓緊攻克12nm；至于排行老二華虹半導(dǎo)體，距離先進制程仍有距離。

        另外也有一些芯片企業(yè)采用了IDM模式，國內(nèi)長江存儲自建了存儲器晶圓生產(chǎn)線，制造工藝同樣較為先進。
 
        四、封裝測試
        封測是集成電路產(chǎn)品的最后一段環(huán)節(jié)，技術(shù)相對容易。封裝和測試是兩道工序，封裝是把電路包起來，外部留出接觸的pin腳；測試則是檢測芯片的性能滿足設(shè)計要求。

        國內(nèi)封測領(lǐng)域有三大龍頭，分別是長電科技、華天科技和通富微電，三家均進入了全球封測行業(yè)的前十，2017年時三家總共占了全球封測市場份額的19%。得益于2015年收購了國際封測巨頭星科金朋，長電科技無論技術(shù)還是規(guī)模均牢牢占據(jù)國內(nèi)第一位?？上咄滔蟛①徍蟛]有給長電科技帶來現(xiàn)金回報，星科金朋2015-2018年累計虧損了20.73億，也是非常難受。

        光刻機的技術(shù)難度最高，目前被荷蘭廠商ASML壟斷。EUV是先進制程IC制造的重要設(shè)備，目前僅有ASML可以制造，筆者認為EUV是人類科學(xué)史上的奇跡，短期國內(nèi)在這個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的可能性幾乎為0。
 
        另外一個比較重要的設(shè)備就是刻蝕機，刻蝕設(shè)備的難度遠遠低于光刻機，準(zhǔn)備在科創(chuàng)板上市的中微公司的等離子體刻蝕設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于從65nm到7nm 的IC加工制造及封裝。另一個國產(chǎn)IC設(shè)備龍頭則是北方華創(chuàng)，北方華創(chuàng)的優(yōu)點在于全面，目前可以制造等離子刻蝕、物理氣相沉積、 化學(xué)氣相沉積、氧化/擴散、清洗、退火等半導(dǎo)體工藝裝備。
 
        可以說在芯片設(shè)備領(lǐng)域，除光刻機外均有所突破，未來也是國產(chǎn)替代的重點。
 
        六、總結(jié)
        半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈條長，全球分工分散，沒有任何一個國家具備完全自主制造先進芯片的能力。當(dāng)對手用違背商業(yè)精神的招式來限制我們時，任何一個企業(yè)都難以招架。不過我們要相信：道阻且長，行則將至。

 
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