半導體行業(yè)寒冬將至，國產(chǎn)芯片未來(lái)發(fā)展值得深思

如今世界經(jīng)濟持續低迷，最為現代電子工業(yè)的核心領(lǐng)域——半導體行業(yè)也迎來(lái)寒冬，以美國為首的西方國家為應對市場(chǎng)寒冬可謂是絞盡腦汁，而中國作為全球最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地之一，如何做到從制造到創(chuàng )造，是需要深度思考的，并且科技是國家經(jīng)濟的核心，半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化也對于國家安全和經(jīng)濟持續發(fā)展也具有重要意義。

芯片設計

芯片設計作為半導體產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節，也是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術(shù)含量的環(huán)節之一。隨著(zhù)華為自研芯片取得重大突破，半導體高端制造國產(chǎn)化預期升溫，中國的芯片設計能力也在不斷提升。除華為外，目前國內已經(jīng)涌現出一批具有自主研發(fā)能力和核心技術(shù)的高性能芯片設計企業(yè)，如海思、聯(lián)發(fā)科、展訊通信等。

這些企業(yè)在移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，且不斷推出新產(chǎn)品以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。但國內芯片設計企業(yè)數量眾多，但規模普遍較小。目前國內芯片設計企業(yè)數量已經(jīng)超過(guò)了3451家，但其中絕大多數是小微企業(yè)。因此，專(zhuān)業(yè)人士常用“小”、“分散”、“低端”等關(guān)鍵詞形容國內集成電路設計的一些現狀。

從銷(xiāo)售額來(lái)看，預計到2023年底，國內芯片設計產(chǎn)業(yè)的銷(xiāo)售額為5773億元（約合824.9億美元），增長(cháng)率為8%，相對來(lái)說(shuō)占全球集成電路產(chǎn)品市場(chǎng)的比例也將略有提升。但企業(yè)年銷(xiāo)售額多數在1億元以下，員工數量也較少，預計只有625家企業(yè)銷(xiāo)售額超過(guò)1億元人民幣，相比2022年的566家增加59家，同比增長(cháng)10.4%。此外，有176家企業(yè)銷(xiāo)售額在5000萬(wàn)元到1億元之間；740家企業(yè)銷(xiāo)售額在1000萬(wàn)元到5000萬(wàn)之間；1910家企業(yè)的銷(xiāo)售收入小于1000萬(wàn)元，占比高達55.35%，可以看出，很大一部分上市企業(yè)的處境并不樂(lè )觀(guān)。企業(yè)大面積出現虧損已經(jīng)成為2023年設計業(yè)的一個(gè)不能回避的事實(shí)。

并且國產(chǎn)芯片設計行業(yè)相對分散，缺乏頭部企業(yè)引領(lǐng)。國內芯片設計企業(yè)的主戰場(chǎng)集中在手機芯片領(lǐng)域，而在其它領(lǐng)域，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等則相對落后。在制造工藝方面，國內芯片制造企業(yè)與國際先進(jìn)水平5nm，甚至是3nm的工藝仍有明顯差距。此外，在芯片設計領(lǐng)域，國內企業(yè)也面臨著(zhù)缺乏核心技術(shù)的困境。意識到關(guān)鍵問(wèn)題的國內芯片設計企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始加大研發(fā)投入，提升技術(shù)水平。據了解，以華為為首的一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始自主研發(fā)先進(jìn)的芯片制造工藝技術(shù)，并取得了一定的成果。此外，還有一些企業(yè)開(kāi)始涉足人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，嘗試通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新來(lái)提升自身的競爭力。國產(chǎn)芯片設計行業(yè)正處在不斷發(fā)展的過(guò)程中，雖然面臨著(zhù)一些挑戰和困難，但也存在著(zhù)巨大的發(fā)展潛力和機遇。未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的不斷增長(cháng)，國內芯片設計企業(yè)有望實(shí)現更高水平的發(fā)展。

芯片制造

芯片制造是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的中游，也是核心環(huán)節，并且是技術(shù)難度最高的環(huán)節之一。在半導體關(guān)鍵設備和基礎材料領(lǐng)域，我國整體自主化水平仍低。從全球晶圓制造的地區分布看，我國大陸地區晶圓廠(chǎng)整體占據 16%的市場(chǎng)份額，但主要產(chǎn)能在10nm以上制程，先進(jìn)制程的產(chǎn)能規模顯著(zhù)不足。華為麒麟系列芯片的發(fā)展也面臨晶圓制造環(huán)節的短板，但如果其 9000i 芯片完全實(shí)現自主生產(chǎn)，意味著(zhù)我國本土晶圓制造產(chǎn)業(yè)鏈自主化水平的顯著(zhù)提升。

制造設備也是半導體產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節，包括光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備等，這些設備是制造半導體產(chǎn)品所必需的，并且材料方面，芯片制造需要使用高純度的半導體材料，如硅片、砷化鎵等。國內企業(yè)對半導體材料制備技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)程度不足，仍需提高材料的質(zhì)量和純度。但國內整體芯片制造企業(yè)數量較少，反觀(guān)歐美等芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家和地區，巨頭是非常多的，因為芯片行業(yè)競爭激烈，投入大，只有巨頭才能持續投入和產(chǎn)出，抗風(fēng)險能力才強，我們知道2023年是半導體行業(yè)的寒冬，雖然十大設計企業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻從70億元降低到65億元，但整體增長(cháng)率高達51%。目前，十大設計企業(yè)的銷(xiāo)售合計達到1829.2億元，行業(yè)占比為31.7%，與2022年同期的1226.5億元，占比22.9%相比，有了明顯改善。這說(shuō)明，當行業(yè)處于下行周期時(shí)，頭部企業(yè)的抗壓能力更強。

我國晶圓加工設備的整體自主化水平較低，光刻設備對ASML等公司的光刻機依賴(lài)度高，當前上海微電子等光刻機研發(fā)企業(yè)持續提升技術(shù)實(shí)力，已經(jīng)具備28nm以上制程的研發(fā)生產(chǎn)能力。在北方華創(chuàng )、中微公司等頭部公司的引領(lǐng)下，我國刻蝕和薄膜沉積設備的國產(chǎn)化率得到顯著(zhù)提升，而在量檢測領(lǐng)域，國產(chǎn)設備的滲透率仍低。從半導體設備進(jìn)口地的變化看，非美設備的占比明顯提升。2020 年，美國設備占我國采購份額的 53%，預計到 2023 年將回落至 43%。

據統計，2022年，中國臺灣地區的晶圓制造龍頭臺積電營(yíng)收超5千億元，在全球晶圓代工廠(chǎng)中占據 63%的市場(chǎng)份額。聯(lián)電和格芯排第二、三名，大陸地區晶圓代工企業(yè)中芯國際、華虹集團和晶合集成分別位列第四、五和第九名。全球前十大晶圓代工廠(chǎng)市場(chǎng)份額達 94.6%，而中國大陸地區三家晶圓廠(chǎng)的市場(chǎng)份額為10.88%，相較2021年提升0.56個(gè)百分點(diǎn)。

但國內仍主要以中低端產(chǎn)品為主。雖然有一些企業(yè)在不斷加大投入，提升制造工藝水平，但與國際領(lǐng)先企業(yè)相比，仍存在一定的差距。同時(shí)，由于受到材料、設備等方面的限制，國內制造企業(yè)的生產(chǎn)效率和良品率也相對較低，同時(shí)，國內芯片制造企業(yè)也面臨著(zhù)一些挑戰和困難。首先，芯片制造需要大量的資金投入，包括設備購置、技術(shù)研發(fā)、人力成本等。其次，國內芯片制造企業(yè)缺乏核心技術(shù)和自主知識產(chǎn)權，需要加強技術(shù)創(chuàng )新和人才培養力度。此外，國內芯片制造企業(yè)還需要面對國際競爭對手的競爭壓力，需要不斷提高自身的競爭力。因此“國產(chǎn)替代”的路還很長(cháng)，但機遇較大，若國內廠(chǎng)商把握住機會(huì )，還是可以更上一層樓的。

封裝測試

封裝測試是半導體產(chǎn)業(yè)鏈的下游環(huán)節，也是國內企業(yè)最為集中的環(huán)節之一。封裝測試是最后一個(gè)環(huán)節。按照分裝方式，可分為 WB/FC×BGA/CSP 等四類(lèi)，其中 FCBGA 技術(shù)要求最高。隨著(zhù)國內半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，封裝測試企業(yè)數量也在不斷增加，且技術(shù)水平不斷提升。目前，國內主要的封裝測試企業(yè)包括長(cháng)電科技、通富微電、華天科技等。這些企業(yè)在封裝測試領(lǐng)域有著(zhù)豐富的經(jīng)驗和較強的技術(shù)實(shí)力，能夠滿(mǎn)足國內外企業(yè)的需求。

國內芯片封裝測試行業(yè)近年來(lái)得到了快速發(fā)展，技術(shù)水平和市場(chǎng)規模不斷提高。目前，中國已經(jīng)成為全球最大的芯片封裝測試市場(chǎng)之一，且增速明顯高于全球水平。國內封測市場(chǎng)在全球占比達70%，大陸企業(yè)市場(chǎng)占有率為20%左右，行業(yè)的規模優(yōu)勢明顯。中國封裝業(yè)起步早、發(fā)展快，中國大陸封測環(huán)節在全球已經(jīng)具備一定的競爭力。2020年全球前十大封測企業(yè)中，中國大陸企業(yè)長(cháng)電科技、通富微電和華天科技分別位列3、6、7名。

在技術(shù)方面，國內封裝測試企業(yè)已經(jīng)具備了先進(jìn)封裝技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)能力，如BGA、WLCSP、SiP等。這些技術(shù)的應用使得芯片封裝更加小型化、高密度化和高性能化。同時(shí)，國內封裝測試企業(yè)也在積極引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)，提高自身的技術(shù)水平和研發(fā)能力。

摩爾定律想必大家都知道，其核心內容是集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每18個(gè)月到24個(gè)月會(huì )增加一倍。但隨著(zhù)芯片制程不斷縮小，摩爾定律即將被打破。早在2018年，芯片實(shí)際性能與摩爾定律的要求間的差距擴大了15倍。隨著(zhù)摩爾定律被打破，伴隨而來(lái)的就是成本的上升。5nm芯片的晶圓廠(chǎng)建設成本高達54億美元，是28nm的6倍。系統異質(zhì)整合是提升系統性能，降低成本的關(guān)鍵技術(shù)之一，需要依賴(lài)先進(jìn)封裝技術(shù)。

在市場(chǎng)規模方面，國內封裝測試行業(yè)呈現出快速增長(cháng)的趨勢，半導體產(chǎn)業(yè)的下游應用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛，且市場(chǎng)潛力巨大。據中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )數據，2011年至2020年，中國封裝測試行業(yè)的市場(chǎng)規模由975.7億元增長(cháng)至2509.5億元，年復合增長(cháng)率約為11.1%。同時(shí)，隨著(zhù)國內半導體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，封裝測試市場(chǎng)的需求也持續增長(cháng)，為行業(yè)發(fā)展提供了廣闊的空間?？傮w來(lái)說(shuō)，國內芯片封裝測試行業(yè)已經(jīng)具備了一定的規模和實(shí)力，并在技術(shù)水平和市場(chǎng)規模方面不斷取得進(jìn)展。未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的不斷增長(cháng)，國內封裝測試企業(yè)有望實(shí)現更高水平的發(fā)展。

近年來(lái)，我國政府對于半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了高度關(guān)注和支持。政府通過(guò)出臺一系列政策，包括財政、稅收和金融等方面的優(yōu)惠政策，鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入，推動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化。此外，政府還通過(guò)加強與國內高校和科研機構的合作，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新和人才培養，為半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化提供有力保障。在政策支持下，國內半導體企業(yè)逐漸崛起，并取得了一定的成績(jì)。這些企業(yè)的進(jìn)步為半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化提供了有力支撐。

雖然國內半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化取得了一定的進(jìn)展，但仍面臨一些挑戰。因為市場(chǎng)存在無(wú)序競爭和惡性循環(huán)等問(wèn)題，導致企業(yè)利潤下降，影響研發(fā)和生產(chǎn)投入。未來(lái)需要加強政策引導、技術(shù)創(chuàng )新和市場(chǎng)監管等方面的工作，推動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化的進(jìn)程，為國家安全和經(jīng)濟持續發(fā)展做出貢獻。同時(shí)，也需要加強國際合作和交流，借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗和技術(shù)，推動(dòng)國內半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。