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中国半导体IC制造产业现状与创新应用对半导体行业的发展

核心产业链:1、 IC设计 2、IC制造 3、IC封装与测试

中国半导体IC制造产业现状与创新应用对半导体行业的发展

  摩尔定律

  当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目,约每隔18—24月便会增加一倍,性能也将提升一倍,从而要求集成电路的尺寸越来越小。

中国半导体IC制造产业现状与创新应用对半导体行业的发展

  芯片制程概念

  芯片制造工艺常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm、来表示。比如:英特尔六代酷睿系列CPU就采用14nm制造工艺。

  国外企业制程进展

  今年4月,国际芯片制造厂商先后公布它们最新制造工艺进展,代工巨头台积电宣布其7nm,工艺技术已经成熟,并开始量产芯片,当前,台积电已经使用7nm技术生产了18种产品,年底将生产50种以上的产品,它的7nm技术将应用于CPU、GPU和移动SOC等领域。三星宣布已经完成了7nm的工艺研发,比之前预计的2018年下半年提前了6个月,高通的骁龙5G芯片将成为首批客户,和三星,台积电7nm开始生产不同,4月英特尔宣布其10nm制程的量产可能会推迟到今年下半年,值得注意的是IC厂商在先进制程的度量标准和命名上海没有达成共识,英特尔高层在精尖制造日就表示,其他厂商10nm制程技术的晶管密度只相当于英特尔14nm制程密度,但是无论如何,三星,台积电,英特尔都已经位居先进制程的第一梯队。

  国内企业制程进展

  国内龙头中芯国际是世界领先的集成电路代工企业之一,也是在世界上为数不多的可以提供完整的从成熟制程到先进制程的晶圆代工厂之一,同时也是内地规模最大,技术最先进的集成电路芯片制造企业,中芯国际的0.35μm到28nm工艺制程都已经进入量产,14nm工艺正在研发中。

  总体来说:市面上28nm制造工艺仅有5家纯晶圆代工企业和5家IDM企业成功量产,20nm一下先进制程仅有三星、英特尔两家IDM企业和台积电、联电、格罗方德、中芯国际4家代工厂可以量产,10nm以上先进制程技术仅被英特尔、三星、台积电掌握。中芯国际作为中国大陆技术唯一可以量产20nm技术的晶圆代工厂,在16nm、14nm和7nm先进制程技术研发力度不断加大,才能追赶国际巨头的水平。

  赶超逻辑

  在面对国际厂商制程的进度越来越先进,以及我国现在面对国外高端设备限制出口和本土IC制造设备落后、和人才缺乏的情况下,要赶超国际巨头还需要很多时间以及行业经验的累积,但是中国作为半导体产业需求的巨大终端市场,赶超国际厂商并不是不可能,在互联网发展到今天为止,旧的互联网以信息为基础产业的产业链,逐渐发展成现在提出的万物互联产业链(如:物联网、区块链,AR/VR、人工智能、汽车无人驾驶、5G等),在新的技术革命和产业变革的时代下,这个时代的开始将是中国厂商赶超国际厂商的关键。

  以物联网为例子

中国半导体IC制造产业现状与创新应用对半导体行业的发展

  物联网

  定义:通过二维码识读设备、射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

  市场调研机构Gartner数据显示,2017年全球物联网市场规模将达到1.69万亿美元,较2016年增长22%。在新一轮技术革命和产业变革带动下,预计物联网产业发展将保持20%左右的增速,到2020年,全球物联网产业规模将达到2.93万亿美元,年均复合增长率将达到20.3%。

  物联网应用中有三个关键技术:

  1、传感器技术

  这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。

  2、RFID标签

  也是一种传感器技术,RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

  3、嵌入式系统技术

  是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。

  我国在物联网发展的几大优势

  第一,我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究,研发水平处于世界前列

  第二,在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高

  第三,我国是能够实现物联网完整产业链的国家之一

  第四,我国无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持

  第五,我国已经成为世界第二大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网发展

  发展问题

  尽管我国在物联网发展中有一定的优势,但仍然存在四大问题制约发展。首先,芯片和读写器核心模块严重依赖进口。其次,射频标签自主技术标准缺位。再次,市场因素制约射频标签规模化推广。第四,民营企业处于竞争劣势,风险投资态度谨慎。

  重要突破

  世界第一块工业物联网芯片,2012年由重庆邮电大学研发的全球首款支持三大国际工业无线标准的物联网核心芯片——渝“芯”一号(uz/cy2420)在渝正式发布,标志着我国在工业物联网技术领域达到了世界领先水平,为我国掌握物联网核心技术的国际竞争话语权奠定了坚实基础,对加快推进工业化与信息化的深度融合具有重要意义。

  虽然我国在IC制造制程上处于弱势,但是在IC设计和IC封测上和国际水平相差不大,在全球分工越来越明细前提下,同时在互联网革新与产业变革发展中,不如设想在半导体核心产业链(IC设计、IC制造、IC封测)中,我国在互联网新兴产业链中,加快脚步研发新产业的IC设计与IC封测,制造出中国标准,而IC制造产业已经开始向中国大陆转移,在这方面我国厂商在很多技术方面还需要向国际厂商学习,并结合市场需求制造出符合市场的产品,方能在半导体行业实现弯道超车。


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