在2018年7月4日的“2018中國(深圳)集成電路創(chuàng)新應用高峰論壇”上,中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長魏少軍教授做了“IC產(chǎn)業(yè)要遠離‘嚇尿體’”的演講致辭,呼吁大家要清醒認識中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。并在最后總結時表示,“我們不如美國,但好于其他國家。”
那中國集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀到底為何呢?賽迪顧問有限公司劉堃在其《集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與思考》中做了詳細的說明。
十年發(fā)展,成績顯著
在主題演講中,劉堃認為,中國的集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)過最近十多年的發(fā)展,取得了不俗的成績,近十年來,集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)高速增長。從2007年到2017年,中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復合增長率為15.8%,遠遠高于全球半導體6.8%的增速。
最近的2018年1~3月銷售額為1152.9億元,同比增長20.8%。其中設計業(yè)同比增長22%,銷售額為394.5億元。制造業(yè)同比增長26.2%,銷售額為355.9億元;封裝測試業(yè)同比增長19.6%,銷售額為402.5億元。
更為可喜的是,中國集成電路產(chǎn)業(yè)結構愈發(fā)均衡。從2008年到2017年,中國集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十年的發(fā)展,逐步形成了設計、制造和封裝測試三業(yè)并舉,協(xié)調發(fā)展的格局。其中設計業(yè)增長迅速,產(chǎn)業(yè)規(guī)模也超過封測業(yè),成為產(chǎn)值占比最大的環(huán)節(jié),目前占比38%。
在集成電路的各環(huán)節(jié)中,中國企業(yè)實力也有了顯著提升,劉堃拿2007年全球前50大集成電路企業(yè)的數(shù)量舉例說,“2017年,中國大陸地區(qū)進入全球前50大設計企業(yè)的數(shù)量達到了10家。其中,中芯國際位列全球代工企業(yè)排名第5,華虹集團位列第7,2017年的銷售額分別為31.01億美元和13.95億美元,同比增長分別為6%和18%。長電科技并購星科金朋后成為全球第三大封測企業(yè)。”
此外,中國企業(yè)的創(chuàng)新能力也再上了一個新的臺階,其中設計、封測加快邁向全球第一陣營,制造水平加速發(fā)展,部分裝備材料彌補空白。
在設計能力方面,智能手機SoC設計能力達到國際領先水平,華為海思10nm工藝麒麟芯片成功商用。自主產(chǎn)品市場份額有所提升,國產(chǎn)CPU在黨政辦公領域已開展部署。
制造工藝水平方面,32/28nm工藝實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn),16/14nm研發(fā)取得階段性進展。
存儲器,實現(xiàn)戰(zhàn)略布局,32層3D NAND Flash研發(fā)成功,長江存儲2018年實現(xiàn)量產(chǎn)。
封裝測試方面,先進封裝測試規(guī)模占比提升至30%。裝備材料等方面也有所突破。
高端芯片對外依存度依然很高
當然,看到成績的同時,我們也要看到不足。劉堃指出,“有些事情依然還沒改變,那就是對外依存度高。”
在他看來,我國半導體產(chǎn)業(yè)在封裝測試和芯片設計方面已經(jīng)具備國際競爭力,然而在處理器、存儲器等高端芯片、模擬芯片、光器件、配套設備材料和工藝、EDA/IP和軟件方面與國際先進水平相比差距依然十分顯著。
具體來說,在高端芯片領域,CPU方面,雖然已經(jīng)解決了有無問題,并在特定領域實現(xiàn)應用,但在民用市場性價比還有待提升;GPU領域國內只有景嘉微公司有所布局,服務特種應用;FPGA方面,國內的高云公司和紫光國芯公司的技術水平還較低;存儲方面,國內尚不具備制造能力。
模擬芯片領域,模擬芯片企業(yè)產(chǎn)品集中在中低端產(chǎn)品,在高壓、高頻率、高性能、高可靠性方面與美國的差距非常顯著;制造器件方面,國內的紫光展銳等公司初步具備4G功率放大器的研發(fā),但是市場競爭力和器件性能與先進水平差距較大,電力電子器件方面,國內企業(yè)除中車時代電氣公司外,整體實力較弱。
光器件領域,國內企業(yè)的產(chǎn)品以中低端光器件為主,高端器件95%以上從國外進口,綜合國產(chǎn)率不足15%。全球排名前十的光電子企業(yè)中,只有烽火集團旗下的光迅科技公司排在第5位,而市場份額只有5%,在100G光電子收發(fā)器市場,國內企業(yè)的市場份額為0。
設備材料方面,我國設備僅在部分品種實現(xiàn)了單點突破,等離子刻蝕機、MOCVD、清洗劑等設備已實現(xiàn)國產(chǎn)化,但尚不具備面向先進工藝的成套工藝能力。材料方面,我國目前在8英寸硅片、金屬靶材、銅電鍍液、CMP研磨液、化學試劑等方面具備一定技術實力,但在面向先進工藝的12英寸硅片、特種氣體、高純化學試劑等材料方面技術實力依然薄弱。
工藝,國內尚處于28nm量產(chǎn)階段,16/14nm還在研發(fā)中,與Intel公司差距至少為3代。
EDA/IP方面,國內基本所有設計企業(yè)都需要依賴進口企業(yè)提供的設計工具。
軟件方面,中國基礎軟件差距較大,使得軟硬件結合優(yōu)勢不能有效發(fā)揮,成為阻礙國內企業(yè)進入的重要壁壘。
中國IC企業(yè)該如何追趕呢?
談了現(xiàn)狀,了解了差距,那國內IC企業(yè)該如何追趕呢?
劉堃認為,中國IC企業(yè)目前還是有很多機會追趕上國際IC企業(yè)的。
首先,摩爾定律開始放緩,因為正常來說全球集成電路制造技術是按照摩爾定律一直在演進中,但最近幾年由于工藝精度、量產(chǎn)良率等原因造成了摩爾定律演進趨緩,英特爾將之前的“Tick-Tock”戰(zhàn)略改為“工藝-架構-優(yōu)化(PAO)”三步走戰(zhàn)略,原計劃2015年推出的10nm工藝,延遲到2017年才推出,而且就算到目前,英特爾也依然存在著一些良率優(yōu)化的問題。
“這雖然不會直接拉近我們跟先進國家的距離,但這確實在一定程度上,為我國集成電路產(chǎn)業(yè)縮短差距,提供了機會。”劉堃在演講中表示。
其次,集成電路產(chǎn)業(yè)是一個資金密集型產(chǎn)業(yè)。從美國、韓國等的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程來看,都是長期高投入的過程。我國這幾年集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐能力顯著提升,特別是大基金的設立,從2014年大基金成立到2017年,加上地方政府設立的集成電路投資基金目標規(guī)模超過了3000億元,同時社會資本和民間資本投資活躍。
還有就是超越摩爾成為重要發(fā)展方向。超越摩爾有個明顯的特征,那就是多元化的技術,這包括新型MEMS工藝、第三代半導體材料器件、二維材料、碳基電子、腦認知與神經(jīng)計算、量子信息器件等等。
超越摩爾定律具有投資分散、產(chǎn)品類型豐富、應用類型更加多的特點,總體來看,未來在超越摩爾的技術路線上,中國IC企業(yè)還是由很大的機會的。
市場機會在哪里?
中國目前是世界上最大的手機制造國,也是全球最大的汽車制造國,更是全球最重要的PC基地,家電制造基地。這些都是優(yōu)勢,但是拋開這些傳統(tǒng)的優(yōu)勢,新興的熱點對半導體有哪些機會?
劉堃認為,新興應用領域將成為半導體市場增長的重要動力。“未來科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢,是以物聯(lián)網(wǎng)為核心的,ICT融合帶來的產(chǎn)業(yè)變革,以及產(chǎn)業(yè)服務模式和生態(tài)的重構。”
由于新興應用領域的出現(xiàn),包括人工智能、5G通信、智能制造、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、超高清視頻、云計算、大數(shù)據(jù)等等,都會促使芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和變革。
他拿人工智能舉例說,人工智能發(fā)展將帶來近百億美元芯片市場需求。近期人工智能有望在智能手機、安防監(jiān)控、智能金融、智能駕駛、智能醫(yī)療等領域迎來首輪爆發(fā)。2016年全球人工智能市場規(guī)模達到293億美元,并保持42%高復合年均增長率,到2020年將達到1200億美元規(guī)模。而全球人工智能芯片(包括GPU、FPGA、ASIC等)市場規(guī)模在2016年約為23.8億美元,預計到2020年將達到150億美元。
在5G方面,劉堃認為5G將會成為帶動產(chǎn)業(yè)新一輪爆發(fā)式增長的主要動力。未來終端、基站、物聯(lián)網(wǎng)、核心網(wǎng)和傳輸網(wǎng)都會對基帶和射頻等芯片提出更高的需求。
由于工業(yè)控制芯片是實現(xiàn)智能制造的重要支撐,未來這塊的市場也會有一個大的需求,預計2020年工業(yè)控制市場規(guī)模會突破千億美元,同時工控芯片市場規(guī)模也會有百億美元左右。
智能網(wǎng)聯(lián)汽是傳統(tǒng)汽車制造業(yè)與科技產(chǎn)業(yè)融合的產(chǎn)物,它是我國集成電路產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)突破的重要機遇。近年來汽車電子市場規(guī)模不斷擴大。2017年,全球汽車電子市場規(guī)模達到了1435.4億美元,同比增長9.5%,預計未來5年還會保持8.2%的年復合增長速度。而汽車電子的增長直接帶動了汽車電子半導體市場規(guī)模的增長,2017年全球汽車電子半導體市場規(guī)模超過360億美元,近年來都保持在9%左右的增長速度。
而超高清視頻成為了集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動能。特別是4K、8K視頻,對芯片提出了特殊需求,包括控制方式、轉碼速度,功耗和成本等等。國內的華大、海思、集創(chuàng)北方、瑞芯微等都針對這些超高清視頻應用提出了相應的解決方案。
國內IC企業(yè)如何突破?
到底怎么做才能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展目標呢?劉堃提出了兩點建議,一是戰(zhàn)略定力,二是另辟蹊徑。
他解釋說,“雖然這是兩種完全不同的發(fā)展思路,其實它們存在著互補協(xié)調的關系。發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)需要國家的長期戰(zhàn)略支持,和堅定不移的決心。而另辟蹊徑呢,建議通過創(chuàng)新的方式來實現(xiàn)彎道超車,這里的創(chuàng)新不僅是技術創(chuàng)新,也包括方式創(chuàng)新、模式創(chuàng)新。”
最后他還建議,“首先,國內系統(tǒng)應用廠商應該嘗試跟國內芯片企業(yè)合作。此外,資本方應成為芯片企業(yè)和應用企業(yè)的一個橋梁,能夠推動雙方的合作,讓新型應用市場成為IC企業(yè)發(fā)展的推動力。最終創(chuàng)建資本、芯片和應用企業(yè)三方合作的可持續(xù)發(fā)展模式。”