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朱晶 我国集成电路国产化将受六大因素影响

更新日期:2021/8/20 15:17:06   

刚刚结束的“十三五”,我国集成电路产业规模实现快速增长,总体规模年均复合增长率接近20%,设计、制造、封测三业年均复合增长率分别达到23%、23%、13%,在集成电路关键产品、设备与基础材料等方面的自主研发能力都不断提升。

根据Gartner预测,目前中国在蜂窝基带芯片和CIS、AP、智能卡等消费电子芯片领域已取得了约10%的全球市场份额,未来三年,先进封装也将取得这一成绩,NAND存储需要五年,而DRAM、用于电脑和服务器的MPU、先进工艺、半导体设备/材料/设备零部件以及EDA工具等领域可能需要花上十年时间。

朱晶指出,我国集成电路国产化将受到地缘因素、技术革新换代、超大规模市场、半垄断行业、拔尖人才外溢和产业链协同等六大因素影响。

地缘因素。美国智库大西洋理事会(Atlantic Council)今年发布的《新技术与数据的地缘政治影响委员会报告》中指出,地缘技术是指某项技术一旦重要到能够影响社会运转的程度,那么它就会被当成“地缘技术”来考量。未来十年全球将迎来“地缘技术十年(GeoTech Decade)”,涉及数字经济使能技术、智能系统技术、全球卫生与健康技术、扩大人类、企业和政府活动疆界的技术、人类增强技术、未来基础技术等六大领域。

当前集成电路产业即因为其作为未来基础技术的重要性而被美国视为“地缘技术”,中美纷争为地缘因素驱动集成电路国产化进程提供了外部条件,半导体设备、EDA等美企垄断性强、技术壁垒高、人才稀缺的上游领域,国产化进程受此影响更为明显。

朱晶表示,我国在上述领域尤其在光刻机、涂胶显影机、检测设备、先进制程离子注入机,以及光刻胶、硅晶圆等细分领域基础差、任务重、研发难,且投入周期长、人才少,可能需要十年以上的国产化替代周期,需要举国体制以钉钉子精神,长抓不懈。

技术革新换代窗口因素。随着摩尔定律越来越接近物理极限和工艺技术面临光刻工艺、新材料及工艺、工艺波动、新结构、工艺整合及良率提升等方面的巨大挑战,能够延续摩尔定律,解决纳米尺度器件面临的短沟道效应、高泄漏电路和60mV/dec的亚阈值摆幅限制等问题,以FinFET技术为标志的后摩尔时代新器件技术已经到来。朱晶将后摩尔时代总体分为三个阶段:以晶体管结构、工艺和材料创新为主的延续摩尔阶段;以应用驱动异质集成的扩展摩尔阶段;以新器件、新原理、新材料应用创新的超越摩尔时代。

近年来,我国在先进领域的研发水平逐步提升,例如去年国内共有23篇ISSCC论文入选,位列全球第三,其中超过四分之一的论文由学术界和业界合作完成,比例超过韩国、美国。这意味着我国未来在新器件、新原理、新材料等方面有望赶上技术革新换代窗口机遇。

超大规模市场因素。国内拥有全球最大的品牌整机需求,在超高清视频、消费可穿戴、便携式储能和泛安防等领域具有场景定义权或者产品定价权,技术迭代快,微创新多,集成和方案能力强。面向中国特色市场的芯片领域国产化将受益于内循环加速,1~3年内快速实现国产化替代,或者从一开始就是国产芯片主导。

行业垄断优势。新基建行业(泛信创)将带动国产化率显著提升,得益于系统+芯片协同开发的趋势,供应链安全保障(主动开始和中小企业合作),生态意识等因素,将带动功率半导体、家电相关芯片、智能电网相关芯片、5G相关芯片等领域国产化率大幅提升。

拔尖人才外溢。在一些长期被海外巨头垄断、技术壁垒较高、国内本土人才奇缺的领域,近年来出现明显的人才外溢,例如GPU、EDA、模拟、射频(滤波器)、设备(前道量测、光刻零部件)等。这是由于国产替代导致海外企业收缩国内布局,疫情影响、科创板带来的财富效应、海外企业并购中国区变动、国内企业整合等等市场变动所导致。

基于拔尖人才外溢带来的国产化推进将面临的一个问题是技术力量分散。以GPU领域为例,近几年从硅谷英伟达、高通、海思以及国内的AMD分公司、兆芯(S3)和海思等企业外溢出的人才,催生了登临、天数智芯、沐曦、摩尔线程、海飞科、壁仞等一批GPU创业团队。这些企业在一定程度上能帮助中国实现GPU从0到1的突破,但这些领域的替代难度往往不是仅靠人才就能解决的。

产业链协同。部分产业环节的国产化需要产业链下游的国产化率先有所提升,大大提高了国产替代的难度。例如光刻机与光刻胶需要搭配使用,那么这两者在新产品开发、产品销售等方面均存在一定协同效应,所以光刻胶能做好的先决条件是国产光刻机也要达到一定的水平。其他类似的领域还包括关键IP、装备零部件等。

朱晶认为,在上述六大因素驱动下,各领域集成电路国产化替代进程将有不同程度的节奏。在超大规模市场和半垄断行业因素影响下,门槛较低的消费电子芯片以及工业、轨道交通芯片、汽车半导体、5G基站芯片等领域将在未来5年内率先实现国产化替代;在技术革新换代因素影响下,门槛较高的智能计算、新型存储、AI+EDA、先进封装、宽禁带半导体将在未来5~7年实现国产化替代;在技术性地缘、需要产业链协同、人才等因素影响下的GPU、EDA和IP、射频前端模组、光刻胶、半导体零部件以及企业级SSD主控等领域,先进工艺、前道量测/离子注入/光刻机等半导体设备和硅片、化学品、特气等半导体材料则需要7年甚至10年以上的国产化替代过程。

(来源:腾讯新闻  编辑:张曦)

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