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[器件/模块] 勇敢的心:“中国芯”不息的发展雄心 [复制链接]

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发表于 2017-2-7 11:43:54 |显示全部楼层

“互联网核心技术是我们最大的‘命门’,核心技术受制于人是我们最大的隐患。”芯片是这一旨在振兴中国技术行业的战略的最后一处弱点。2016年中国集成电路进口金额高达2296亿美元,出口集成电路金额635亿美元,进出口逆差1661亿美元。目前一直着力发展半导体行业。

国家政策的大力支持

国家层面十分重视目前我国半导体市场自给不足,供需失衡的问题,先后颁布多个政策文件、成立了国家集成电路产业投资基金,意在做大做强中国集成电路产业。

十三五规划期间,无论晶圆代工或封装测试,大陆IC制造产能将大幅成长,结合“物联网+”与“中国制造2025”概念,处理器、现场可程式化闸阵列(FPGA)、物联网(IoT)与信息安全相关芯片、存储器等IC设计企业获得政策大力支持。

中央政府对半导体产业于财税优惠相关政策主要延续十二五规划期间的国发(2011)4号文与财税(2012)27号文。中央政府在IC企业资格认定与支持领域通过以半导体产业投资基金以直接入股方式,对大陆半导体企业给予财政支持或协助购并国际大厂。

根据SEMI 最新研究数据表示,当前中国大陆正掀起兴建晶圆厂的热潮,预估2017 年时,中国兴建晶圆厂的支出金额将超过40 亿美元,占全球晶圆建厂支出总金额的70%。而到2018年,中国建造晶圆厂相关支出更将成长至100 亿美元,而其中又将以晶圆代工占其总支出的一半以上。

“国家大基金”负责人丁文武介绍,过去两年多来,总共决策投资了43个项目,累计项目承诺投资额818亿元,实际出资超过560亿元。实施项目覆盖了集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料、生态建设等各环节,实现了产业链上完整布局。

斥巨资缘由成本高

集成电路产业的特色是赢者通吃,像Intel这样的巨头,巅峰时期的利润可以高达60%。芯片的成本包括芯片的硬件成本和芯片的设计成本。芯片硬件成本包括晶片成本、掩膜成本、测试成本、封装成本四部分还包括像ARM阵营的IC设计公司要支付给ARM设计研发费以及每一片芯片的版税,而且还要除去那些测试封装废片。

从二氧化硅到市场上出售的芯片,要经过制取工业硅、制取电子硅、再进行切割打磨制取晶圆。晶圆是制造芯片的原材料,晶片成本可以理解为每一片芯片所用的材料(硅片)的成本。晶片成本占比最高。

值得一提的是中科院微电子所集成电路先导工艺研发中心在下一代新型FinFET逻辑器件工艺研究上取得重要进展。微电子所殷华湘研究员的课题组利用低温低阻NiPt硅化物在新型FOI FinFET上实现了全金属化源漏(MSD),显著降低源漏寄生电阻,从而将N/PMOS器件性能提高大约30倍,使得驱动性能达到了国际先进水平。

封装是将基片、内核、散热片堆叠在一起,起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用,芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。故而封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。封装成本就是这个过程所需要的资金。若产量巨大,封装成本一般占硬件成本的5%-25%左右。

测试可以鉴别出每一颗处理器的关键特性,比如最高频率、功耗、发热量等,并决定处理器的等级,不过,如果芯片产量足够大的话,测试成本可以忽略不计。

掩膜或称光罩(mask)这一部分是流程衔接的关键部分,是流程中造价最高的一部分,也是限制最小线宽的瓶颈之一。成本就是采用不同的制程工艺所需要的成本,像40/28nm的工艺已经非常成熟,成本也低——40nm低功耗工艺的掩膜成本为200万美元;28nm SOI工艺为400万美元;28nm HKMG成本为600万美元。不过在先进的制程工艺问世之初,耗费则颇为不菲。制造一颗芯片需要十几块不同的掩膜,所以芯片制造初期投入非常大。芯片量产后,成本相对来说就比较低了,好的掩膜可以同时生产上百块芯片。芯片如果出货量很大,利润还是非常高的,但如果出货量很少,那芯片平均制造成本就高得吓人,几百万美元打水漂是很正常的。

重大挑战与机遇

过去两年,中国半导体产业布局飞速发展,国家政策大力支持,地方政府重金投资,尤其面向台湾地区、美国、欧洲的整合,引发海内外诸多警惕。

法媒称,在美国新任总统正式就任前两天,中国以“真金白银”的方式展现了同美国竞争而且是在最尖端科技领域同美国竞争的雄心。中国清华紫光集团将在南京投资超过300亿美元建立半导体产业基地以保证世界第二大经济体在这一战略性行业中的独立性。

中国半导体业早在10多年前就苦苦寻求制造业为基础的突破口,自2014年起在全球掀起了收购热潮,在早期的时候,在收购ISSI和豪威的时候取得了不错的成果,但一系列的并购引起了美国等政府的警惕,中国未来的收购将会变得越来越艰难。

随着特朗普的就任,中美对立将会加剧从而可能令中国的半导体产业发展遇到更大挑战。近期美国新任总统川普不断攻击中国的贸易行为。中国官方已经寻求美国贸易团体等管道,向西方媒体发声,希望透过不同方式对美国新政府喊话。工信部电子司副司长彭红兵借助媒体回应说,针对中国半导体产业的布局,美国没必要太过紧张,中国不希望与美国发生冲突,毕竟目前许多相关计划都还在初期拟定阶段。

美国希望保有这些技术,但中国也希望能够自给自足,建立制造能力。贸易政策专家何伟文表示,“国有企业在这一领域进行收购将会极端困难。”到2025年,中国希望能够满足本国市场70%的需求而非像目前这样仅能满足10%的需求,这一雄心壮志的实现还要颇具破折。

虽然目前半导体行业发展遇到种种问题,但是要放平心态,稳中求胜,避免短期趋利,期待“中国芯”的早日强健。


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