在中美摩擦加剧,华为被“卡脖子”事宜等一系列事宜发生后,中国急迫地须要走科研自主创新的道路,加大对芯片领域的投入,来打破对我国半导体领域的封锁。
光刻机,一贯被很多人认为是打破封锁的主要节点。但事实上,中国想冲破芯片封锁,光刻机不是唯一阻拦,在全体芯片环节,中国要走的路还长着。
中国在芯片环节上的现状
众所周知,在全体芯片家当链中共分为三大领域,分别是芯片设计、芯片制造、芯片封测。
在芯片封测环节中,由于封测技能门槛最低、劳动密集型的特点,我国有着天然的上风,因此封测这一环节,成为我国半导体行业中发展最快的领域。展望环球,线下的封测环节基本上因此美国、中国台湾和大陆为主导的局势。
芯片制造,是全体半导体家当链中技能门槛最高,且投入本钱最高的环节,同时也是我国在芯片家当链中最为薄弱的环节,受到国外制造技能设备的管束。
芯片设计,位于半导体家当链的上游,是芯片行业的核心根本。无论是打算机芯片、车辆集成芯片还是消费类电子芯片等,都必须操持设计。但设计芯片除了来自工程师自身的研发能力外,还须要借助EDA软件工具的赞助。纵不雅观环球,天下上最著名的三EDA软件开拓公司分别是英国的Synopsys、Cadence和西门子PLC集团旗下的MentorGraphics,三大EDA软件巨子基本垄断了天下90%以上的EDA市场霸占率,海内的的EDA软件还有很长的一段路须要走。
我国芯片拦路虎之一,芯片原材料的生产能力
众所周知,生产整合芯片的原材料是硅,硅(SiO)也一贯被称为半导体设备家当链的根本。硅是在沙子中提取得到的,而沙子虽随处可见,但是从沙子中得到硅的技能却困难重重且繁芜繁琐。中国不缺沙子,短缺的是从沙子提取硅的技能。
在从沙子中获取硅的加工工艺环节中,对技能哀求较高,哀求其纯度不能低于99.99999%,也便是说,提取出硅的纯度,它的残渣身分不得超过千万分之一。
△硅锭
这哀求残渣身分不得超过千万分之一,是个什么观点?相称于相称于如果从沙子提取1000万公斤硅,它的杂质不能超过1公斤。这等同于如果硅晶圆片是8英寸(直径200mm),空气中的灰尘直径是10万分之一毫米,那么按照硅的纯度哀求,就必须要掌握不能超过2粒灰尘落在8英寸的硅晶圆上。
纵不雅观环球,在生产制造原材料单晶硅片的能力上,日本信越化学和SUMCO、韩国LG有机化学及中国台湾的环球圆晶等都是硅材料方面的有名企业。海内虽然有一定数量的企业在开拓生产光伏材料的产品,但所占比例过小。可以说,单晶硅片的产能问题是中国芯片发展趋势上的一道高山,半导体原材料是行业的基石,如果这道关卡一贯结束不前,我国是不可能在产品的创新上取得原创性的打破。
当然,除了原材料硅的生产技能之外,光刻胶及其配套试剂等芯片材料方面的问题,都是阻碍中国芯片发展的拦路虎。
我国芯片拦路虎之二,芯片制造的生态自主问题
每个行业都有一套配备的范例系统工程,从工厂的搭建到设备、技能人才等等,环环相扣构成了良性稳定的发展,每个环节都缺一不可。
△生产流水线
目前来说,由于我国的半导体领域还没有独立自主的生态,芯片的生态是由别国企业掌控的。芯片制造家当链长,涉及包括130多种装备、5大类500多道工艺、7大类530种材料,一环被卡,整体就会被卡。而且,芯片干系的软件生态弘大繁芜,各种专利和IP壁垒,均节制在他国手里,全体芯片市场壁垒高,很多时候难以绕过去。
站在半导体行业发展上来看,从科研抵家当,其投入巨大,科研须要积累,家当形成须要韶光,这加大了我国芯片家当弯道超车追赶的难度。只管目前政府和企业对芯片家当十分重视,政府也出台干系政策进行勾引支持,并且政府和企业投入大量资金,但短期办理全部问题是不可能的。
我国芯片拦路虎之三,被“卡脖子”的半导体设备软件
芯片的设计离不开EDA软件的赞助,而我国的EDA软件开拓尚有不敷。在半导体行业内中,设计芯片利用率高的EDA软件有Cadence,Synopsys和Mentor;这三个软件在环球的市场份额分别霸占22%、33%和10%,总和超过了65%,但是这三个EDA软件都不是我国生产的;国产的EDA软件占市场比例甚少,排开华大九天有完善成熟的技能能力之外,别的的公司都存在“缺斤少两”的问题。
△EDA软件芯片设计截图
如果没有EDA软件的开拓,高等集成芯片就不能设计方案。芯片设计想要完备实用,EDA手机软件便是不可避免的课题。
中国奋起直追确当下
半导体行业发展的轨迹,从获取原材料,到设计制造芯片的环节,从大略到繁芜,从低级到高等的生态链,都是各国历经多年,集环球高端人才的知识结晶走出来的,我国想一步登天是不存在的,
我国的半导体行业在经历了几十年的发展,目前还处于水深火热之上,这表明了芯片家当不能一昧想着走捷径来弯道超车,而是须要实打实的沉下心来,认清差距,稳扎稳打的占领难关,做好持久战斗的准备。
中国工信部明确表示,国家会加大力度扶持芯片家当,力求让中国芯片自给率在2025年达到70%。纵不雅观当下,在2020年的一年中,我国新增的和半导体有关的企业就高达上万家,表示了国产芯片正在奋起直追。
IC Insights机构预测,到2025年中国大陆半导体芯片市场规模将达到2230亿美元,2020-2025年间的年复合增长率将达9.2%。而2025年中国大陆生产半导体芯片产值将达到432亿美元,2020-2025年间的年复合增长率将达到13.7%。