【芯观点】中国芯的危与机

2020.08.11作者:爱集微

集微网消息,2018年10月29日福建晋华被美国列入出口管制实体清单,宣布限制向晋华出口半导体制造设备等美国产品,此事件被视为美国开始全力打压中国半导体产业的开端;2020年8月7日,华为余承东悲情宣布,海思麒麟高端芯片在9月15日之后无法制造,将成为绝唱。

按照计划,中国目标在2025年达到半导体自给率70%。然而一张接一张的禁令一次次地提醒我们落后就要挨打,不到两年的时间里,美国对以华为为代表的中国高科技企业进行“绞杀”,对中国半导体产业步步紧逼,更使中国坚定无论如何也要攻克先进半导体产业难题的决心。在可以预见的长期复杂国际形势下,即使拥有全球最大的半导体消费和应用市场,我们更应该清醒地审视自身发展和不足之处。

中国大陆IC产业发展现状与趋势

增长速度下滑:

WSTS最新统计显示,2019年全球半导体市场为4123亿美元,中国半导体市场规模占全球比重上升为34.97%,已经是全球最大和贸易最活跃的半导体市场。台湾工研院国际策略发展所指出,2018~2019年受中美贸易战影响及智能手机、PC需求增长减缓,影响全球半导体市场,而中国大陆为全球半导体市场成长主要动力,但受到全球市场环境影响,故成长有所趋缓。2019年中国大陆IC产业产值为7609亿人民币,年增长率16.1%,相比2018年这一数据为20.9%,而今年预计将进一步下滑至14.1%。

IC设计业比重取得突破:

芯片设计行业已经成为国内半导体产业中最具发展活力的领域之一,近年来,中国芯片设计产业在提升自给率、政策支持、规格升级与创新应用等要素的驱动下,保持高速成长的趋势。数据显示,芯片设计业销售收入从2015年的1325亿元增长到2019年的2947.7亿元。预计2020年,中国芯片设计行业市场规模将突破3500亿元。

过去IC封测产业在大陆IC产业比重是最高的,2012年达到最高点的48%。2016年起,IC设计业比重(当年为37.9%)首次超越封测业(36.1%),2019年突破40%,占比达40.5%。

2019年大陆十大IC设计公司发展状况

根据IC Insights的数据,2019年大陆十大IC设计公司依次为海思、紫光集团、豪威科技、比特大陆、中兴微电子、华大集成电路、南瑞智芯微电子(Nari Smart Chip)、ISSI、兆易创新、大唐半导体。其中,仅有海思(22%)、 豪威(18%)、北京兆易创新(39%)三家公司实现了增长而且是两位数增长,其余公司与2018年相比都有不同程度的下滑。

豪威:

2019年全球智能手机市场萎缩,使得各手机品牌厂都推出人像、夜拍与变焦能力等多样功能来刺激消费者购买换机。尽管2020年受到疫情与市场饱和影响,智能手机需求可能将呈现负成长,但手机搭载双镜头或三镜头的趋势仍持续发酵,手机搭载的CIS数量也将持续增加,支撑CIS产业未来持续成长。

作为全球第三大CIS供应商,豪威CIS产品营收占据其业务比重超过九成,得益于去年下半年以来CIS的缺货涨价潮,豪威2019年营收也得到了大幅增长。

兆易创新:

兆易创新业务布局包括存储芯片(NOR Flash、NAND Flash)、MCU、传感器三部分,2019年营收占比分别为80%、14%、6%(传感器及其他)。

2019年兆易创新收购大陆市场领先的电容触控芯片和指纹识别芯片供应商思立微100%股权,积极推进与思立微的整合,在光学指纹传感器方面,积极优化透镜式光学指纹产品,并推出了LCD屏下光学指纹、超小封装透镜式光学指纹产品、超薄光学指纹产品、大面积TFT光学指纹产品等。

兆易创新2019年营收实现39%的大幅增长,一方面得益于市场需求增加,公司不断拓展新客户、新市场,导入新产品,优化调整产品结构,2019年存储片销售增加约7.17亿人民币,MCU 2019年收入较2018年增加约3920万元人民币。此外,完成并购思立微,后者收入贡献了2.03亿人民币。

在先进工艺的IC设计方面,海思和紫光展锐都走在了行业前列。

海思2019年发布高端应用处理器麒麟990 5G,当时为全球第一款成功整合的5G基带SoC,搭载在华为手机Mate30系列上。麒麟990采用台积电的7纳米EUV制程。今年海思发布第二款5G芯片-麒麟820,采用台积电的7纳米制程,主要锁定中高端手机市场。

大陆第二大IC设计公司紫光展锐也于今年2月发布最新的第二代5G芯片虎贲T7520,预计2020年底量产,针对5G中端的手机市场,采用台积电6纳米EUV制程。

此外多家手机品牌厂商纷纷投入自研手机芯片的大军。除了华为使用海思自研的麒麟系列,小米旗下松果电子于2017年发布首款自制芯片澎湃S1,OPPO投入自研手机芯片,公布“马里亚纳”计划。对于这些手机品牌,自研手机芯片需要投入更多时间、资金和技术,但成功与否却不一定,但若成功就可以把关键的处理器芯片技术掌握在手上。如今进入5G时代,技术门槛进一步提高,对于手机厂商自研芯片,更是加大了考验。

相比华为有海思成熟的麒麟系列,OPPO、小米等其他手机厂商均依赖高通、联发科的手机芯片。然而美国对华为的禁令,加快了大陆“去美化”的决心,也从某种程度上促使OPPO等手机品牌厂想要提升更为核心的自研芯片能力。对后者来说,巨大的研发投入、人才和技术来源、技术基础和市场接受度都将是巨大的挑战。

IC制造六成来自外资晶圆厂,存储产业面临危与机

数据显示,2016年中国圆晶制造行业市场规模突破1000亿元;到2019年,中国圆晶制造行业市场规模超过2000亿元,达到2149.1亿元。预计2020年,我国晶圆制造行业市场规模或达到2623.5亿元。

不过2019年大陆的IC制造营收,超过60%以上来自外资晶圆厂,包括SK海力士、三星、英特尔、台积电等。本土IC制造营收主要来自中芯国际、上海华力微电子;存储芯片制造主要来自长江存储和长鑫存储。即使长鑫存储及长江存储开始大量生产后,IC Insights预测到2024年,大陆IC制造仍有50%是来自外资晶圆厂。

作为集成电路价值量最大的产品之一,存储芯片产业是国家战略产业,直接关系到电子信息产业的发展,为减少进口依赖,近几年国家一直在大力投资布局国产存储芯片。

计划中的战略布局是长江存储专注NAND Flash,长鑫存储和福建晋华专注DRAM。然而晋华先后遭遇与美光诉讼和被制裁事件后,如今已接近停滞状态。

长江存储于2019年成功量产64层3D NAND Flash,2020年4月宣布成功研发128层3D NAND Flash,但仍落后三星、美光等厂商,业内先进目前主要生产92/96层3D NAND Flash,并增产112/128层3D NAND Flash。目前与长江存储合作的企业当中,包括了国科微、江波龙、威刚、群联、联芸科技、慧荣等优质合作伙伴,共同推动长江存储64层TLC产品应用。

长鑫存储也于2019年9月份正式量产DDR4芯片,并已被威刚、七彩虹、光威在内的五六家品牌厂商采用。

尽管面临重重考验,国产存储芯片还是实现了从“0”到“1”的重要突破,不过这还只是刚开始,产能提升是个长期过程,盈利更是遥远的目标。要想在存储市场占据一席之地仍有很远的路要走,首先要做的就是发展具竞争力的本土存储芯片产业,并首先要满足国内的存储芯片需求。

IC封测成果斐然,但先进封装差距仍较大

IC封测可以说是国产半导体最成熟的领域。目前,全球封测市场中国台湾、中国大陆以及美国三足鼎立,大陆封测厂商近年来通过收购快速壮大,合计市场份额达到20.1%,国内龙头厂商已进入国际第一梯队。

封装测试产业规模的强劲发展对国内半导体产业整体规模的扩大起到了显著的带动作用,为国内芯片设计与晶圆制造业的迅速发展提供有力支撑。未来随着物联网、智能终端等新兴领域的迅猛发展,先进封装产品的市场需求明显增强。2019年,我国封装测试行业市场规模将近2500亿元,预计2020年将超过2800亿元。

2019年,受中美贸易战、半导体产业景气不振等大环境因素影响,长电、华天营收相比2019年分别下滑4.3%、19.6%,仅有通富微电实现了9.8%的增长。不过随着国产替代带来的转单效应,国内封测厂商将实质性受益。去年以来大陆三大封测厂商均积极扩张先进封装产能,资本支出进入上行期,说明大陆封测厂商对未来的成长预期乐观,行业复苏迹象明确。

值得注意的是,摩尔定律演进脚步放缓,先进封装成为业者满足终端产品性能提升需求的另一路径,在提升芯片产品性能中扮演着日益重要的角色,成为群雄必争之地。

随着台积电、英特尔、三星等晶圆代工厂和IDM厂商的挺进以及OSAT企业的加码布局、市场需求的持续增长,围绕先进封装的竞逐赛将愈演愈烈,本土封测厂商能否在这场竞逐赛中优胜,对于大陆封测产业甚至整个半导体产业均至关重要。

政策、资金推波助澜,大力扶持国产半导体产业

中美贸易摩擦、关系紧张倒逼大陆推动国产化趋势,大陆半导体企业近来迎来了众多国家层面的支持,如大基金一、二期进入实质投资、科创板推波助澜、新基建的政策推出等。

大基金二期在近期陆续开始投资,首个项目主要由大基金二期携手上海国盛集团,共同向紫光展锐注资45亿元;7月份中芯国际科创板发行战略配售242.61亿元,国家大基金二期获配超35亿元,是最大投资者。

可以看出,相比大基金一期着重半导体制造,二期投资重点放在一期已经投资的企业及项目,另外也将对半导体设备材料领域的企业提供支持,重点支持龙头企业的发展,通过推动建立专属的集成电路设备产业园区,来吸引海内外的半导体零组件企业聚集,并透过政府力量,督促半导体制造企业提高采购国产设备的比例,为更多国产设备材料提供工艺验证条件,扩大采购规模。

近期国务院更印发了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,新增集成电路制造28nm以下“十年免税”政策,鼓励先进工艺制造。设备、材料及封测公司明确享受“两免三减半”政策,利好新设子公司或亏损转盈利企业。明确免除进口设备、材料、零配件关税,鼓励制造厂商扩产。设计公司继续扶持,集成电路企业上市融资条件放宽。

思考

半导体行业目前呈现专业分工深度细化、细分领域高度集中的特点。目前全球半导体行业正经历第三次产业转移,世界半导体产业逐渐向中国大陆转移。产业转移是市场需求、国家产业政策和资本驱动的综合结果。历史上两次成功的产业转移都带动产业发展方向改变、分工方式纵化、资源重新配置,并给予了追赶者切入市场的机会,进而推动整个行业的革新与发展。

疫情、禁令、断供、市场疲软……这些危机当前,我们应该放下盲目自大或是胆怯退让。更应清醒地认识到,尽管大陆占全球半导体市场3成以上,但本土芯片自制率仍未突破2成。

台湾工研院产科国际所指出,随着IC设计与封测方面逐渐成熟稳健,下一步要朝向IC制造方面前进,包括晶圆代工以及存储芯片方面。

其次,除了海思、紫光展锐等本土IC设计龙头,手机品牌也想下海自研芯片,想将关键技术掌握在自己手中。但是关键的技术和资金都是巨大的挑战,进入5G时代,技术门槛更高,人才更是一大稀缺。

最后,眼下虽面临着美国方面一波又一波、越来越严厉的打压,政府仍坚定地不断加大扶持产业力度,提升芯片自给率目标进程虽然有所减缓,但是要坚信,这些挫折丝毫不会减少我们想要发展半导体自主化的决心。

(校对/范蓉)

编辑:乐川

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