半導(dǎo)體國產(chǎn)化開啟全力加速跑！

半導(dǎo)體國產(chǎn)化發(fā)展是一個長期命題，近年來中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游國產(chǎn)化程度逐步提高，但當(dāng)前國內(nèi)外形勢反復(fù)，刺激中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加速邁進(jìn)。

中國半導(dǎo)體協(xié)會副理事長葉甜春近日表示，近幾年大家一直在說卡脖子和補短板，而這兩年我們也確實做出來很大的成績。但是把短板補齊未必就意味著能發(fā)展，“替代”永遠(yuǎn)不是發(fā)展的主題。葉甜春強(qiáng)調(diào)，中國集成電路產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)自主創(chuàng)新的發(fā)展，我們應(yīng)該考慮走出一條新路，“建立內(nèi)循環(huán)，引導(dǎo)雙循環(huán)”，擺脫路徑依賴，實現(xiàn)路徑創(chuàng)新，重塑中國集成電路的產(chǎn)業(yè)體系。

半導(dǎo)體設(shè)備依舊處于黃金發(fā)展期

過去的四年時間是中國半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展的黃金時期，先有2020年始的全球缺芯潮引發(fā)全球晶圓廠擴(kuò)建產(chǎn)能，推動上游設(shè)備、材料業(yè)快速發(fā)展。而最重要的因素是，近幾年中國國產(chǎn)化進(jìn)程加速推進(jìn)，疊加國際形勢反復(fù)多變，兩股力推動刺激著中國設(shè)備行業(yè)進(jìn)入一個高速發(fā)展階段。綜合行業(yè)各方數(shù)據(jù)及各大代表企業(yè)近年財報數(shù)據(jù)看，中國大陸設(shè)備基本可以覆蓋半導(dǎo)體制造流程的各階段所需（除光刻機(jī)外），各領(lǐng)域設(shè)備國產(chǎn)化率及主要廠商如下圖所示。

注：國產(chǎn)化比率綜合行業(yè)多方數(shù)據(jù)

整體上，中國在去膠、清洗、刻蝕設(shè)備方面國產(chǎn)化率較高，在CMP、熱處理、薄膜沉積上近幾年國產(chǎn)化突破明顯，而在量測、涂膠顯影、光刻、離子注入等設(shè)備上，仍較為薄弱。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，中國半導(dǎo)體設(shè)備的國產(chǎn)化比例在近兩年實現(xiàn)了顯著增長，從2021年的21%迅速提升至2023年的35%。值得注意的是，據(jù)相關(guān)行業(yè)人士表示，目前國產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域自主創(chuàng)新意識有明顯提高，許多廠商正加速在先進(jìn)封裝、高性能存儲、光刻、量測等高端半導(dǎo)體設(shè)備上的研發(fā)，以打破技術(shù)壟斷與封鎖，實現(xiàn)自主可控。

具體廠商來看，包括北方華創(chuàng)、中微公司、拓荊科技、盛美半導(dǎo)體、華海清科、精測電子等均正在發(fā)力，在離子注入、刻蝕、檢測、核心零部件、耗材等領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，近兩年釋放出更多新產(chǎn)品迎接市場競爭。如盛美上海11月28日表示，公司推出了三款面板級先進(jìn)封裝的新產(chǎn)品，包括水平式電鍍設(shè)備、邊緣刻蝕設(shè)備和負(fù)壓清洗設(shè)備；晶盛機(jī)電逐步實現(xiàn)8-12英寸半導(dǎo)體大硅片設(shè)備的國產(chǎn)化突破，另外公司8英寸碳化硅外延設(shè)備和光學(xué)量測設(shè)備順利實現(xiàn)銷售，12英寸三軸減薄拋光機(jī)拓展至國內(nèi)頭部封裝客戶，12英寸硅減壓外延生長設(shè)備實現(xiàn)銷售出貨等；半導(dǎo)體設(shè)備公司芯慧聯(lián)新發(fā)布的D2W混合鍵合設(shè)備、W2W混合鍵合設(shè)備打破了該設(shè)備國內(nèi)市場的長期空白狀態(tài)，實現(xiàn)了半導(dǎo)體鍵合設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的自主可控；研微半導(dǎo)體首臺ALD設(shè)備交付大客戶等；萬業(yè)企業(yè)旗下凱世通半導(dǎo)體也提早布局，目前已基本實現(xiàn)國產(chǎn)離子注入機(jī)供應(yīng)鏈自主可控...

有數(shù)據(jù)顯示，中國大陸是世界上最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場，今年前6個月，中國在芯片制造工具上的支出達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的250億美元，超過中國臺灣地區(qū)、韓國和美國的支出總和。

2024年，全球300mm晶圓廠設(shè)備支出預(yù)計將增長4%，達(dá)到993億美元，到2025年將進(jìn)一步增長24%，首次突破1000億美元，達(dá)到1232億美元。預(yù)計2026年支出將增長11%，達(dá)到1362億美元，2027年將增長3%，達(dá)到1408億美元。

應(yīng)對AI需求，存儲產(chǎn)業(yè)求新求變

據(jù)存儲行業(yè)多家廠商反饋，目前中國存儲廠商積極擴(kuò)大DRAM產(chǎn)能，以提高市場份額。具體產(chǎn)品來看，國產(chǎn)存儲廠商主要是在DDR4、LPDDR4等產(chǎn)品上加速競爭。目前，AI市場熱度有增無減，推動存儲器需求水漲船高，高性能HBM、大容量閃存產(chǎn)品備受青睞，國際大廠目前將更多的精力放在了DDR5、HBM等先進(jìn)技術(shù)上，這也為國產(chǎn)DRAM制造商提供了更多的市場機(jī)會。目前國產(chǎn)存儲也正在發(fā)力往高端存儲上走，加速在HBM、DDR5上的研發(fā)。

存儲行業(yè)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，從細(xì)分產(chǎn)品發(fā)展總體情況看，HDD（機(jī)械硬盤）市場主要被美國希捷、美國西部數(shù)據(jù)和日本東芝三家公司壟斷；DRAM內(nèi)存市場則主要由三星、SK海力士、美光三家公司主導(dǎo)；NAND Flash閃存市場主要是三星、SK集團(tuán)（SK海力士+Solidigm）、鎧俠、美光、西部數(shù)據(jù)五家公司占據(jù)主導(dǎo)地位。但值得注意的是，無論是內(nèi)存還是閃存市場，國產(chǎn)存儲廠商在此競爭中已有所成效；而在PC、服務(wù)器等市場中，戴爾、惠普等廠商也長期占據(jù)較多市場份額。中國存儲行業(yè)依舊面臨著強(qiáng)勁競爭，國產(chǎn)存儲廠商還需迎頭趕上。

行業(yè)多方表示，在當(dāng)下AI時代，人工智能算力中心建設(shè)中的“存力”問題便是國產(chǎn)存儲行業(yè)的重大發(fā)展機(jī)遇。目前，人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，存儲系統(tǒng)的戰(zhàn)略地位正經(jīng)歷著深刻變革。它已不再是僅僅承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲功能的簡單容器，而是逐漸演變成為驅(qū)動AI領(lǐng)域持續(xù)進(jìn)步與創(chuàng)新的核心基礎(chǔ)設(shè)施。并且未來，除了不斷增長的云端存儲需求，AI手機(jī)、AI PC、AI服務(wù)器等終端對存儲的需求也促使存儲廠商提供更加適應(yīng)AI需求的存儲解決方案。

但在這場國產(chǎn)化進(jìn)程中，國產(chǎn)存儲廠商有著較大的優(yōu)勢。據(jù)某家國產(chǎn)存儲新勢力廠商高層表示，目前存儲產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同性較高，對于推進(jìn)國產(chǎn)化理念達(dá)成較高的認(rèn)同，從材料設(shè)備到制造、封測以及到整個下游的應(yīng)用，可以明顯發(fā)現(xiàn)大家都在有意識的去推進(jìn)國產(chǎn)化進(jìn)程。

碳化硅加速駛?cè)?英寸快車道

第三代半導(dǎo)體碳化硅的迅猛發(fā)展是國產(chǎn)化進(jìn)程的一大亮眼名片。碳化硅方面，中國大陸碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商從材料（襯底/外延）、芯片/模塊到設(shè)備等各路玩家紛紛出手，劍指8英寸碳化硅。據(jù)全球半導(dǎo)體觀察不完全統(tǒng)計，中國近兩年來有超100家企業(yè)在碳化硅領(lǐng)域進(jìn)行布局，其中2024年就有超50個碳化硅項目迎來最新進(jìn)展。

據(jù)悉，中國大陸主要建有兩條8英寸碳化硅晶圓產(chǎn)線，分別為芯聯(lián)集成在紹興越城建立了第一條8英寸碳化硅MOSFET晶圓產(chǎn)線，并于今年4月完成了工程批下線，預(yù)計明年實現(xiàn)量產(chǎn)；士蘭微今年6月18日在廈門海滄區(qū)正式啟動了國內(nèi)首條8英寸碳化硅（SiC）功率器件芯片制造生產(chǎn)線項目，項目名稱為“士蘭集宏”，總投資達(dá)120億人民幣。第一期項目投資70億元，預(yù)計在2025年第三季度末完成初步通線，并在第四季度實現(xiàn)試生產(chǎn)，目標(biāo)年產(chǎn)2萬片。二期投資規(guī)模約50億元。

目前，中國大陸在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上發(fā)展的短板，主要在碳化硅器件端。國際大廠意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美等正在加速推進(jìn)其SiC MOSFET器件商用進(jìn)程，該領(lǐng)域?qū)⑹墙酉聛韲a(chǎn)化進(jìn)程的重要發(fā)力點。而部分國內(nèi)廠商正在加緊追趕。但在該領(lǐng)域，中國大陸也并非毫無優(yōu)勢，電動汽車的發(fā)展就是碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大助力。近十年來，中國成了全球最大的新能源汽車市場，新能源乘用車銷量在全球市場的占比超過了60%。這也推動著電動汽車急需的基于第三代半導(dǎo)體碳化硅（SiC）的功率器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

中國大陸成為成熟制程增量主力

中國大陸晶圓代工的優(yōu)勢在于成熟制程。據(jù)TrendForce集邦咨詢最新調(diào)查，受國產(chǎn)化浪潮影響，2025年國內(nèi)晶圓代工廠將成為成熟制程增量主力，預(yù)估2025年全球前十大成熟制程代工廠的產(chǎn)能將提升6%，但價格走勢將受壓制。

由于多數(shù)終端產(chǎn)品和應(yīng)用仍需成熟制程生產(chǎn)外圍IC，加上國際形勢導(dǎo)致供應(yīng)鏈分流，確保區(qū)域產(chǎn)能成為重要議題，進(jìn)一步催化全球成熟制程的擴(kuò)產(chǎn)。2025年各晶圓代工廠主要擴(kuò)產(chǎn)計劃包括TSMC(臺積電)于日本熊本的JASM，以及SMIC(中芯國際)中芯東方(上海臨港)、中芯京城(北京)、HuaHong Group(華虹集團(tuán)) Fab9、Fab10和Nexchip (晶合集成)N1A3。

從需求面分析，2025年智能手機(jī)、PC/筆電、服務(wù)器(含通用型與AI 服務(wù)器)等終端市場出貨有望恢復(fù)年增長，加上車用、工控等歷經(jīng)2024全年的庫存修正后出現(xiàn)回補需求，都將成為支撐成熟制程產(chǎn)能利用率的主要動能。

TrendForce集邦咨詢指出，隨著新產(chǎn)能釋出，預(yù)估至2025年底，大陸晶圓代工廠成熟制程產(chǎn)能在前十大業(yè)者的占比將突破25%，以28/22nm新增產(chǎn)能最多。而大陸晶圓代工業(yè)者 specialty process(特殊制程)技術(shù)發(fā)展以HV平臺制程推進(jìn)最快，預(yù)計在2024年將實現(xiàn)28nm的量產(chǎn)。

先進(jìn)封裝加速探討2.5D及Chiplet技術(shù)的落地

先進(jìn)封裝的優(yōu)勢在后摩爾時代體現(xiàn)得淋漓盡致，在行業(yè)達(dá)到晶體管密度和芯片尺寸的物理極限下，SiP、WL-CSP、2.5D、3D、CoWoS、InFO、Foveros、X-Cub等一眾先進(jìn)封裝技術(shù)打破僵局，給半導(dǎo)體行業(yè)拓出廣闊天地。其中，中國先進(jìn)封裝進(jìn)展值得關(guān)注。

今年以來，長電科技、通富微電、華天科技等多個大額投資先進(jìn)封裝項目迎來了最新進(jìn)展。包括華天投資100億元的南京集成電路先進(jìn)封測產(chǎn)業(yè)基地二期項目在南京市浦口區(qū)奠基；通富通達(dá)投資75億元的先進(jìn)封測基地項目開工，通富通科Memory二期項目首臺設(shè)備正式入駐；奇異摩爾攜手智原科技合作的2.5D封裝平臺成功進(jìn)入量產(chǎn)階段、甬矽電子擬投14.6億新增Fan-out和2.5D/3D 封裝產(chǎn)能；齊力半導(dǎo)體投資30億元的先進(jìn)封裝工廠啟用；制局半導(dǎo)體總投資55.2億元的先進(jìn)封裝項目簽約；上海易卜半導(dǎo)體12寸先進(jìn)封裝項目二期實現(xiàn)驗收等。

另外在近期大熱FOPLP先進(jìn)封裝技術(shù)上，中國大陸有華潤微子公司矽磐微電子、華天科技、奕成科技、合肥矽邁微電子、中科四合、佛智芯微電子、天芯互聯(lián)等企業(yè)紛紛開展布局。

應(yīng)對當(dāng)前的大算力芯片封裝需求，國產(chǎn)封裝產(chǎn)業(yè)鏈正在探討如何發(fā)展2.5D封裝技術(shù)以及推動Chiplet技術(shù)的落地。據(jù)銳杰微科技集團(tuán)董事長方家恩表示，Chiplet技術(shù)發(fā)展受限于三點，一個是先進(jìn)工藝和IP，一個是互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，還有一個是封裝技術(shù)。方家恩強(qiáng)調(diào)，國產(chǎn)要形成自己的Chiplet生態(tài)鏈，這是非常重要的，也是值得大家思考和努力的。這也呼應(yīng)了葉甜春的“擺脫路徑依賴，實現(xiàn)路徑創(chuàng)新”的觀點。據(jù)悉，目前標(biāo)準(zhǔn)方面，《芯粒間互聯(lián)通信協(xié)議》（Chiplets Interconnect Protocol，CIP）已經(jīng)獲批，并于今年1月1日正式實施；而國產(chǎn)芯片在同構(gòu)D2D方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，也就是將計算SoC分拆成2個、4個或者6個，然后將其拼起來以實現(xiàn)更高的計算性能。然后就是異構(gòu)的，將不同的計算單元以及HBM融入高性能計算芯片中，這方面臺積電的CoWoS是非常值得借鑒學(xué)習(xí)的。未來Chiplet的工藝全流程和開發(fā)全流程方面將是發(fā)展的重點。

國產(chǎn)AI技術(shù)如何再創(chuàng)新發(fā)展？

AI浪潮風(fēng)靡全球，從智能機(jī)器人到自動駕駛，從智能語音助手到人臉識別等等，中國AI行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，獨角獸企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，市場規(guī)模正持續(xù)擴(kuò)大。代表企業(yè)如無問芯穹、阿里云、百度、礪算科技、瀚博半導(dǎo)體、壁仞科技、智譜AI、摩爾線程、燧原科技、愛詩科技、愛芯元智、百川智能、月之暗面、第四范式、科大訊飛、智譜華章、商湯科技、芯馳科技、云天勵飛、智譜清言等。其中特別是在大模型領(lǐng)域，百川智能、月之暗面、智譜華章等企業(yè)，通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展，已經(jīng)實現(xiàn)了超過200億的估值。

有研報顯示，中國人工智能領(lǐng)域雖取得長足進(jìn)步，但在核心基礎(chǔ)技術(shù)的突破上仍顯不足，尤其在模型創(chuàng)新與算力資源方面與頂尖水平存在差距。其中最主要的掣肘因素就是AI芯片GPU。

綜合行業(yè)多方數(shù)據(jù)顯示，中國AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前有著顯著的發(fā)展優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)體量、高校研發(fā)及政策支持上，政策支持力度眾所周知。數(shù)據(jù)方面，中國工業(yè)規(guī)模大、體系全，為AI應(yīng)用奠定了良好的需求基礎(chǔ)。世界銀行數(shù)據(jù)顯示，2022年，中國工業(yè)附加值為7.2萬億美元，占全球工業(yè)附加值比重達(dá)26%。中國也是目前全球唯一擁有聯(lián)合國全部工業(yè)門類的國家。齊全的工業(yè)體系帶來豐富的應(yīng)用場景，龐大的工業(yè)規(guī)模帶來廣闊的應(yīng)用需求，激烈的競爭環(huán)境驅(qū)動人工智能在工業(yè)場景的落地。此外，中國在AI研究產(chǎn)出方面成績斐然，專利和論文數(shù)量全球領(lǐng)先。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國2022年的已授權(quán)專利占比高達(dá)61.1%。但在其中不可以忽略的問題是，在中國人工智能的蓬勃發(fā)展中，產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合程度還需要較大程度的提高。

面對AI新機(jī)遇，國內(nèi)眾多學(xué)者也針對研發(fā)和創(chuàng)新提出了相關(guān)建議。以人工智能、新能源汽車、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等應(yīng)用需求為牽引，加強(qiáng)與全球集成電路產(chǎn)業(yè)界的合作，推動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的創(chuàng)新發(fā)展。在融合創(chuàng)新方面，工業(yè)和信息化部電子信息司副司長王世江表示，充分發(fā)揮中國超大規(guī)模市場優(yōu)勢，以人工智能、新能源汽車、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等應(yīng)用需求為牽引，加強(qiáng)與全球集成電路產(chǎn)業(yè)界的合作，推動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的創(chuàng)新發(fā)展。