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缺芯大变局:国产芯的困境与突围

2021-05-20 10:42 来源:编辑部 作者:亓

自去年开始,全球范围内出现缺芯情况至今已持续一年多之久。无论原厂、供应商或是终端产品层面,包括汽车,手机等行业都卷进这场狂潮之中。有的企业抵抗力较弱,随涨潮之时就被吞没。因芯片稀缺,市场仍供不应求,不少芯片价格上涨,国内外不少汽车、手机等产业出现停产、减产现象,缺芯局面正进入白热化阶段。

缺芯局面持续时间较长,也让不少企业看到我国芯片制造短板,意识到自主研发生产的重要性,国内产业链上游的供应商们迎来了业绩爆发期,越来越多的企业开始布局,加快造芯脚步。

中国芯片制造有多难?

华为作为受此次缺芯卡脖子程度较重的企业之一,多年来在芯片及各种手机零部件上长期依赖进口,基本受控于美方。近段时间在受美国多番政策打压下,众多芯片制造厂商被切断了与华为之间的合作,华为供应链出现断裂,正面临从未有过的芯片“风波”。

对此,业界纷纷引起讨论:小小一个芯片,竟然成为大中国长期未能解决的难题?中国芯为何不能独立行走?

1、起步早,但发展进度较慢

其实,中国芯片制造起步并不算晚,早在1956我国“十二年”科学技术发展远景规划中,半导体科学技术被列为国家新技术四大紧急措施之一。可见当时我国已开始半导体发展规划,相比于日本等国起步时间还要早几年。但在接下来的时间,我国并没有很好的紧抓发展,中间开始出现停滞,而此时其他国家正处于发展的高峰,不知不觉中中国已被赶超。片发展并非一蹴而就,在短时间内中国芯片要与外国企业并肩,仍有一定难度。

2、原材料制造能力较为匮乏

众所周知,芯片的原材料是硅。硅从沙子中提取而来,虽然沙子随处可见,但是从沙子中提得硅的技术确实一大难题。硅提取工艺对精度要求严格,其纯度不能低于99.99999%,相应技术要求也高。在原材料单晶硅片的生产制造能力上,全球知名企业仍然不多,中国更是少之又少。硅(SiO),被称作是半导体设备产业链的基础,而半导体原材料是行业的基石。没有原材料的制造技术支撑,基本供应都成问题,更别谈需突破和创新。

3、设计软件、技术受限于外国

从设计软件上看,我国的EDA软件开发仍有不足。全球有名的三大EDA软件公司,分别是美国的Synopsys、Cadence和西门子旗下的MentorGraphics,三大巨头几乎垄断了全球90%以上的EDA市场份额。

设计技术中的算法繁杂,涉及的学科众多,其中大部分专利也掌握在外国企业之手。受外国政策制约,很多设计技术无法受用。芯片设计制造过程十分复杂,外国企业在此也花费了很长的一段时间,几年甚至几十年。在短时间内,从技术的落地、使用,到投入时间,存在较大难度。

4、重要设备制造受限

光刻机作为芯片制造的重要设备之一,在光刻机市场上荷兰的ASML占据了80%的份额,而其中的零部件来自几十个国家,分别有德国的蔡司镜头设备,日本的特殊复合材料,瑞典的工业精密机床等。光刻机的制造设计涉及全球的供应链体系,汇集了全世界各国的高端技术,目前我国制造光刻机的材料供应受阻,实现光刻机自供仍需要时间。

“芯”机遇推动中国“芯”发展

此次缺芯,虽然带来不少挑战,但正视自身短板,积极做出调整,才能实现可持续发展。2020年我国全年新注册与芯片相关的企业2.28万家,同比增长195%。近日,最新数据显示,2019年我国芯片自给率为30%,计划今年自给率提高到40%,制定到2025年达到70%芯片自主率目标,为更好推进我国半导体行业发展,各地推出了一系列半导体产业的扶持政策。中国芯片产业正站上发展新风口,国内造芯的热潮袭来。

龙芯科技:未雨绸缪,“避免卡脖子”现象再现

4月中旬,龙芯科技宣布成功研发指令系统架构LoongArch。此前,全球范围内研究芯片架构的企业主要由英特尔和ARM两大巨头,而龙芯芯片架构LoongArch的出现,打破英特尔和ARM长期以来两级垄断局面。虽芯片架构进口目前没有明确受限,但未雨绸缪,补齐国内芯片架构的短板,可尽量避免一旦脱离他国供应,我们再出现“卡脖子”现象。另一方面,这一芯片100%中国造的历史性突破,显示出我国在困境中不畏挑战,从容应对,让我们看到国产化的未来。

中芯国际:紧系国家需要,谋求自身发展

5月13日,中芯国际公布2021年一季度财报。报告中显示:公司一季度营业收入为72.92亿元,同比增长13.9%一季度归母净利润同比增长136.4%,主要营收来源是55/56nm工艺,14/28nm的营收占比较低。同时中芯国际首席财务官高永岗博士对二季度收入进行预测,预计环比成长17%-19%,上半年营收为158亿元。

此前,中芯国际对外宣布将于北京投资约500亿元,建设28nm等芯片生产线,预计在2023年开始量产。不久后,中芯国际又宣布投资近200亿元,在深圳建设28nm芯片生产线,一前一后,中芯国际共计划投资700亿来建设28nm芯片生产线。中芯国际在28nm芯片工艺制程技术上已相对成熟,目前我国进口较多的是28nm芯片,对于先进制程的7nm芯片需求较低,要实现国家2025年大目标,加大28nm制程芯片的制造是当务之急。中芯国际结合国家需求,发挥自身优势;面对困难,中芯国际精准攻坚克难,越做越好。

比亚迪:减少依赖性,自主研发探“芯”路

说到处于缺芯狂潮重灾区的行业,汽车产业可谓占领最近的热榜。因此在原材料稀缺,价格有上涨的风口下,不少本土汽车厂商开启自主造芯道路,比亚迪就是其中之一。

比亚迪以汽车产业为大家熟知,但其实在集成电路设计及大规模集成电路、新型电子元器件等的生产销售上,也一直在行动。比亚迪半导体早在2004年成立,于2020年宣布分拆上市。比亚迪半导体于2009年推出一款自主研发IGBT芯片,历经十年,于2019年完成自供,在中国车用IGBT市场占有率约20%。目前,比亚迪半导体已是国内较大的车规级IGBT厂商,其车规级IGBT一直对外供应,在2020年晶圆产能达到5万片/月。

近日,经从比亚迪半导体官方确认,比亚迪半导体西安研发中心即将启用。截至目前,比亚迪已在全国拥有深圳、惠州、宁波、长沙、西安五大研发及生产制造基地。比亚迪新基地的开启,不仅减少目前缺芯局面对自身的影响,同时进一步加强研发和技术提升,从国家层面上减轻对外进口负担,在自身层面开启属于自己的“芯”道路。

总结

缺芯背景下,国内企业都在积极进行芯片研发,我国各地芯片厂商产能和销售都有所提高;在研发新技术新产品上,也不断传来好消息。这是一个好的开端,预示着芯片行业将重新洗牌,中国芯片逐步实现自主化。虽然在前进的道路上,还存在不少风浪,但相信在全球芯片市场中,中国芯片未来可期。

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