1965年,中國的第一塊硅基數(shù)字集成電路研制成功。
2019年,中國自研的華為鯤鵬920與華為麒麟正式發(fā)布,達到世界頂尖水平。
中國芯用了54年的時間,從無到有,從弱到強,從迷茫探索到堅定進擊,這一路稱得上是一部磨難史。
而這場磨難,還遠沒有結(jié)束。因為輸在起跑線上的中國,在全球半導體競賽中,依舊落后。
目前中國國內(nèi)的半導體自給率水平非常低,特別是核心芯片極度缺乏,國產(chǎn)占有率都幾乎為零,芯片國產(chǎn)自主化迫在眉睫。
中國在半導體的市場;(來源:波士頓2019年報告)
而西方國家在技術、設備、人才等方面的封鎖,更是嚴重阻礙著中國芯的發(fā)展。眼下,跨越前方的大山和大海,成了國產(chǎn)芯片崛起的唯一答案。
第一步:跨越IC設計
國產(chǎn)IC設計公司超1700家,華為啟用“備胎計劃”
和美國及其他半導體發(fā)達的國家和地區(qū)相比,中國大陸集成電路產(chǎn)業(yè)仍有很大的差距,除了技術本身的落后之外,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也不夠合理。國產(chǎn)芯片仍然大量集中在附加值和技術含量較低的市場,大家一起打價格戰(zhàn),互相廝殺。過低的利潤難以讓企業(yè)通過健康的研發(fā)投入來提升產(chǎn)品的市場地位,導致惡性循環(huán)。在制造方面也相對分散,不容易聚集財力和人力辦大事。
根據(jù)集邦咨詢旗下拓墣產(chǎn)業(yè)研究院最新統(tǒng)計,2019年全球前三大IC設計業(yè)者是博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)及英偉達(NVIDIA),均為美系企業(yè)。整體來看,美系企業(yè)主導著全球IC設計產(chǎn)業(yè),排名前十的超威(AMD)與賽靈思(Xilinx)也都屬美系。
另外,三家中國臺灣IC設計企業(yè)聯(lián)發(fā)科(Mediatek)、聯(lián)詠(Novatek)和瑞昱(Realtek)在2019年的表現(xiàn)皆不俗。
回到中國大陸,近幾年,中國芯片設計產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,目前中國大陸的芯片設計公司已超過1700多家!設計從業(yè)人員超16萬。就芯片設計而言,國產(chǎn)IC設計企業(yè)已掌握了芯片設計的核心技術,漸漸拉近了與外國的距離,甚至開始與國外企業(yè)競爭。
其中華為海思,國內(nèi) IC 設計企業(yè)毋庸置疑的龍頭,其芯片技術已經(jīng)可以和高通、蘋果一較高下。盡管華為在2019年五月受到美國實體清單政策沖擊,但對其全年整體表現(xiàn)影響有限,搭載Kirin處理器的智能手機出貨依然強勢,壓縮其他品牌的表現(xiàn)。同時,為免被卡脖子,華為未雨綢繆啟用“備胎計劃”——華為一直在其基站、企業(yè)IT設備和手機上使用的芯片方面,采取兩條腿走路的策略,即國際合作/外購與自主研發(fā)同時進行。
總體而言,在芯片設計領域,中國與國外技術的差距并不算太大。
第二步:跨越晶圓代工
中芯國際采用N+1工藝制造7nm芯片,繞過ASML光刻機壟斷
晶圓代工有著高資本壁壘和技術壁壘,行業(yè)十多年沒有新的競爭者出現(xiàn)且越來越多現(xiàn)有玩家放棄先進制程追趕。目前,全球晶圓代工老大為臺積電,三星次之,而國內(nèi)最有實力追趕的當數(shù)中芯國際。
1998年,華晶與上華合作生產(chǎn)MOS圓片合約簽定,開始了中國大陸的Foundry時代。
2000年,中芯國際在上海成立,中國大陸的晶圓代工進入加速發(fā)展階段。
2008年,第一批45納米產(chǎn)品成功通過良率測試。
2015年,中芯國際28納米產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)。
2019年,中芯國際開始14nm中端芯片的量產(chǎn)。
如今,全球真正量產(chǎn)的先進制程是7nm,但由于多方阻力,中芯國際沒能從荷蘭引進7nm制造工藝的光刻機,故國產(chǎn)高端芯片代工仍需依賴臺積電。
芯片技術包括設計和制造兩個環(huán)節(jié),在設計上我國并不落后,但在制造上與國際差距很大,這個差距就是被“光刻機”卡住了脖子。
目前,國際光刻機技術已經(jīng)發(fā)展到了第五代,高端光刻機全部來自荷蘭ASML公司。荷蘭第五代極深紫外光刻機禁止向我國出口是眾所周知的事實。2018年中芯國際耗資1億歐元訂購的我國唯一一臺第五代極深紫外光刻機,原定于2019年初交付,但至今也沒有到貨。
但近日,中芯國際傳出重大好消息,稱可繞過ASML光刻機,采用N+1工藝制造出接近7nm工藝的芯片,并將于2020年底量產(chǎn)。如果中芯國際能成功量產(chǎn)7nm工藝芯片,無疑將會讓國產(chǎn)芯片掌握越來越多的話語權。