国产芯片狂飙,连遥遥领先都给他们写感谢信

国产芯片狂飙,连遥遥领先都给他们写感谢信

最近正在做芯片产业调研,和同事梳理出不少行业数据,对当前自主芯片产业发展情况,也有了更清晰的认知。活到老学到老,今天不吃瓜,重点跟大家分享一点干货吧,来看看我们的自主芯片产业链发展成果。

众所周知,国内石油和铁矿石进口量巨大,分别位居进口列表的第二和第三位,但领跑进口榜单的却是集成电路,也就是我们常说的芯片。

2023年,我国的芯片进口量达到了4796亿片,价值大约24591亿元人民币。其次是原油,进口量为56399万吨,价值为23733亿元人民币;铁矿石及其精矿紧随其后,进口量为117906万吨,价值9418亿元人民币。

根据美国半导体工业协会(SIA)发布的数据,2022年全球芯片销售额达到创纪录的5735亿美元。Chip 4的芯片销售额超过4000亿美元。同年中国芯片进口额为4156亿美元,芯片进口量达到5384亿颗。简而言之,Chip 4生产芯片的总额占全球总额的70%以上,中国大陆消耗的芯片总额占全球总额的70%以上。

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不过根据海关总署数据,到2023年,我国集成电路进口数量总额是4796亿块,同比下降10.9%;从金额看,2023年,我国集成电路进口总额3502亿美元,同比下降幅度达到15.7%。

可以看到,随着本土集成电路产品的快速增长,尽管面临全球芯片需求波动和中美“芯片战”等影响,我们从2022年开始芯片进口量和进口额也都在逐渐减少。这表明中国芯片产业正在通过自主创新和加强本土供应链建设,努力实现芯片自给自足,减少对外部供应链、进口芯片的依赖。

再深入分析一下芯片产业链细分领域。大体上IC包含芯片设计 ( Fabless ) 、晶圆制造 ( Foundry ) 、封装测试 ( OSAT )等三个环节构成半导体产业链 ,其中封装测试位于下游 。

(1)芯片设计(Fabless)—— 主要涉及集成电路的设计和开发

Fabless公司通常没有自己的晶圆制造工厂,它们专注于芯片的设计、验证和销售,然后将设计好的芯片交由晶圆制造公司(Foundry)进行生产设计过程中会使用各种电子设计自动化(EDA)工具,以确保设计的准确性和高效性设计完成后,会进行一系列的验证和测试,以确保设计的正确性和可靠性

(2)晶圆制造(Foundry)—— 将芯片设计转化为实际产品的关键步骤

Foundry公司通常拥有先进的晶圆制造设备和生产线,能够根据Fabless公司提供的设计图纸,在晶圆上制造出芯片晶圆制造过程包括晶圆制备、光刻、蚀刻、离子注入、金属化等多个步骤,每个步骤都需要高精度的控制和严格的质量管理制造完成后,会进行一系列的质量检测和性能测试,以确保芯片的质量和性能符合设计要求

(3)封装测试(OSAT:Outsourced Assembly& Test)—— 将制造好的芯片封装成可用于实际应用的产品

OSAT公司负责将晶圆上的芯片切割成单独的芯片单元,然后进行封装,以保护芯片并方便与外部设备连接封装完成后,会进行一系列的测试和验证,以确保封装后的芯片在功能和性能上符合设计要求测试过程可能包括功能测试、性能测试、可靠性测试等多个方面

(4)IDM(Integrated Device Manufacturer)模式,即垂直整合制造模式,是指一家芯片公司同时拥有芯片设计、晶圆制造和封装测试等全产业链能力.

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芯片设计(Fabless)方面,国内外主流的那几家都耳熟能详,此前也做过不少相关分析。今天我们重点看看Foundry和OSAT这两个环节。全球前十的晶圆代工厂分别是:台积电、三星、联电、格芯、中芯国际、华虹集团、力积电、高塔半导体、世界先进、东部高科

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芯片制程不断缩小是业内一大趋势。芯片制程亦称为节点或特征线宽,即晶体管栅极宽度的尺英寸,用来衡量半导体芯片制造的工艺水准。随着芯片制造企业工艺水平的不断提升和加工成本的不断优化,芯片对先进制程的需求也在不断增加。

遵循摩尔定律,半导体芯片的制程已经从上世纪 70 年代的 1μm、0.35μm、0.13μm 逐渐发展至当前的 90nm、65nm、45nm、22nm、16nm、10nm、7nm 乃至 5nm。从2020年开始,全球半导体先进制程之战火花四射。从应用市场领域上来看,对不同工艺制程的芯片都有很大的需求,各类终端产品也是涉及我们生活中的方方面面。

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从光刻机视角来看,常见芯片制造工艺有DUV(深紫外光刻)和EUV(极紫外光刻),随着半导体技术的不断发展和市场需求的不断增长,EUV光刻机将在未来扮演更加重要的角色。然而,由于其高昂的成本和复杂的制造工艺,目前EUV光刻技术仍在不断完善和发展中。

DUV光刻技术虽然在高端市场面临EUV技术的挑战,但在中低端市场仍具有广泛的应用前景。同时,随着技术的不断进步和创新,DUV光刻技术也在不断提升其性能和降低成本。

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为了克服半导体行业的市场和技术限制,并寻求超越摩尔定律的途径,先进封装技术,特别是2.5D和3D封装,正成为行业增长的重要驱动力。这些技术为半导体产业的发展提供了新的解决方案和可能性。在全球范围封测厂排名中,本土涌现众多企业。

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我们从芯片晶圆制造和芯片封测这两个环节发现,本土企业正呈现出“疯狂”的增长态势。

在晶圆制造方面,据SEMI统计,2022~2024年,全球半导体产业计划将有82座新设施投产,其中中国大陆芯片制造商将在2024年开始运营18个项目。预计2024年,中国大陆晶圆厂将占全球42%以上的产能,这些生产出来的成熟制程芯片,大部分将在中国国内市场消化。

另外半导体设备购买量也在增加:中国大量购买半导体设备,尤其是光刻机。根据海关数据,2023年中国从荷兰进口了约225台光刻机,而2024年前两个月又进口了32台。这些设备为中国的晶圆制造提供了强有力的支持。

芯片封测方面,2022年我国集成电路封测行业产能规模达到4022.9亿块,同比增长4.6%;收入为2995.1亿元,同比增长8.4%。龙头企业业绩亮眼:A股封测“四小龙”长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技等企业的营收和净利润均实现了显著增长。这也显示出国内封测企业的竞争力和市场活力。

总的来说,自主芯片产业链的快速崛起,不仅得益于国家政策的支持和市场需求的增长,还离不开企业自身的技术创新和产业升级。未来,随着技术的不断进步和市场的不断扩大,本土企业在半导体产业中的地位将越来越重要,国产芯片硬实力亦将得到全方位提升。

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