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中国芯片发展问题简述

  发表时间:2021年06月04日  点击数:584 次

  一、产业政策分析

  政策方面,国家先后出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》等鼓励文件,将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度,提出到2020,集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%。

  《国家集成电路产业发展推进纲要》提出大基金,将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度。大基金一期募集资金1387亿元,二期募资今年初已经启动,市场预计二期规模有望达到2000亿元。大基金将提高对设计业的投资比例(目前仅占17%),并将围绕国家战略和新兴行业进行投资规划,比如智能汽车、智能电网、人工智能、物联网、5G等,并尽量对装备材料业给予支持,推动其加快发展。

  国家和地方政府的扶持政策加快了芯片产业产能的全面爆发。目前,包括北京、天津、西安、重庆、成都、武汉等20多个城市都有芯片产业项目。中芯国际创始人张汝京预测,到了2020年,建成的200mm(毫米)和300mm集成电路生产线产能可以达到每月200万片。这个规模比现在至少翻了一倍。

  二、产业现状分析

  中国是世界上最大的集成电路市场,占全球份额一半以上。根据中国半导体行业协会统计,2017年中国集成电路产业销售额达到5411.3亿元,同比增长24.8%。但这一全球最大的集成电路市场,主要的产品却严重依赖进口。2013年以来,中国每年需要进口超过2000亿美元的芯片,而且连续多年位居单品进口第一位,2017年更达到历史新高:2601亿美元。

  一份由半导体协会和工信部中国电子信息产业发展研究院公布的2017年国内十大集成电路设计/制造行业的最新排名报告显示,在国内前十大集成电路设计企业当中,华为海思半导体以361亿元销售额排名第一;清华紫光展锐以110亿元排名第二;中兴微电子以76亿元排名第三。目前,中国芯片需求量占全球50%以上,而国产品牌芯片只能自供8%左右,且集中在中低端,目前芯片贸易已经成为中国进出口贸易逆差的最大原因。

  2015年全球半导体市场规模3352亿美元,其中集成电路占比最高为81%,其余光电子、分立器件、传感器等分别占据10%、6%和3%的份额;更进一步看,集成电路细分下去发现,逻辑电路、存储器、微处理器和模拟电路等分别占27%、23%、18%和13%。半导体从产业链看,主要分为芯片设计、芯片制造、封装测试等环节,在各个环节都对应有原材料、生产设备、化学品等。从业内近年发展模式来看,专业分工越来越强,但也存在IDM厂商(设计、生产、封装测试、销售等一体化模式)、IC设计厂商和代工厂商,其中IDCM厂商的代表是英特尔和三星,IC设计达标厂商是高通,代工厂代表是台湾台积电。英特尔、三星电子、台积电位列前三甲,市占率分别为14.49%、11.98%和7.65%,分别是电脑、智能手机和存储、代工领域的领导者。在TOP20中没有中国厂商的身影。

  在2017年世界前20半导体企业中,美国企业占了13家,在中国市场销售额合计是667亿美元。其中,高通、博通、美光有一半以上的市场销售额是在中国实现的。

  从区域来看,TOP20共占据全球半导体市场份额约为75%,而美国占据40%份额,为全球领导者,韩国、台湾、日本等紧随其后,但与美国相差较大。近20多年韩国、台湾电子产业发展迅猛,受益于美国、日本产业转移趋势以及三星电子、台积电等公司的不断进步研发能力。

  经过多年的发展,国内半导体生态逐渐建成,设计制造封测三业发展日趋均衡。设计业:虽然收购受限,但自主发展迅速,群雄并起,海思展讯进入全球前十。制造业:晶圆制造产业向大陆转移,大陆12寸晶圆厂产能爆发。代工方面,虽然与国际巨头相比,追赶仍需较长时间,但中芯国际28nm制程已突破,14nm加快研发中;存储方面,长江存储、晋华集成、合肥长鑫三大存储项目稳步推进。封测业:国内封测三强进入第一梯队,抢先布局先进封装。设备:国产半导体设备销售快速稳步增长,多种产品实现从无到有的突破,星星之火等待燎原。材料:国内厂商在小尺寸硅片、光刻胶、CMP材料、溅射靶材等领域已初有成效;大尺寸硅片国产化指日可待。

  三、产业发展问题

  在设计和封测领域,中国与美国等先进企业差距已经逐步缩小,但是制造方面还存在不小差距。即使设计领域,华为海思发展已非常不错,但在制造环节仍由台积电代工。地平线芯片相关负责人则表示,其AI芯片也是采用台积电工艺,“确实应该支持国货,但是要支持好的国货,而不是道德绑架,我们可以允许有5%~10%的偏差,但不能太大”。

  没有掌握核心技术,产业就容易被遏制。存储芯片对制造工艺要求较高,主要由韩国的三星、海力士和美国的美光等垄断。2016年下半年开始,存储芯片价格暴涨,国内终端厂商苦不堪言。虽然紫光集团旗下的长江存储正试图实现中国存储芯片的突破,但离真正的规模量产仍需时间。

  国产芯片的研发和应用短缺,更为根本的问题在于我国计算机人才培养的“头重脚轻”。计算机专业的大学生和研究生,普遍不愿意学习更为基础的计算机系统结构,而是对计算机应用更加上心。高校的芯片产业人才储备堪忧。几乎所有人都在做计算机应用的东西,而不是基础的东西。根据工业和信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)2017年5月发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2016-2017)》(以下简称白皮书),目前我国集成电路从业人员总数不足30万人,但是按总产值计算,需要70万人,人才培养总量严重不足。

  一方面是因为芯片等底层技术有较高门槛,只有“985”等顶尖院校才培养得出来;另一方面也因为国内人才培养体制机制仍存在一些问题。目前国内高校和科研机构对计算机人才的考核大多以发表论文为主要评价标准,而相比大数据、人工智能等应用领域,芯片研究这类试错成本非常高的领域发表论文,或者作出原创发明专利的难度明显更高,因此入选“国家杰出青年基金”等培养计划的机会也更少。

  一方面是过热的资本开始干扰到了正常的产业投资规律,未来是否会造成地方沉重的财务负担,依靠借贷来发展半导体的模式能够支撑多久,都是未知数。另一方面,半导体是高投入、高风险、慢回报的行业,快速投产下的芯片成品是否满足市场需求,低端产品如何实现盈利,人才缺口以及研发费用如何补课?这些问题其实并没有答案。

  中国的经济实力是在最近十年左右才爆发性增长的。由于IC-FAB工厂所需投资额巨大,十几年前中国实际上没有多少钱投入,水平落后是必然的。再加上科研体制的问题,早期有一帮公司靠打磨进口芯片冒充自己的产品,造成了极其恶劣的影响,首当其冲的就是“汉芯”。

  中国芯痛不光在核心技术,在很多基础原件制造方面我们也没有沉下心去做。我们制造不出高规格的钢铁材料。我们国内的大多课题项目教授专家的额外收入,汉芯不是一个人造假的结果,是整个体系存在问题。

  结语

  国内芯片产业虽然规模不小,但整体实力还远远低于欧美日韩等国家。而芯片产业已然成为经济发展的核心所在。我们的芯片如何追赶世界水平值得深思。目前从国家到企业到消费者认识较为统一,即重视核心技术、发展产业整合优势、引导人才流通,才可能实现芯片产业的不落伍和追赶。

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