人类之所以能研制出越来越小的芯片,主要都源于不断精进的紫外线波长。买不到先进的光刻机,显然就造不出先进的芯片。
也就是说,想要解决高端芯片生产问题,要先解决芯片生产工具的生产问题,自研成了唯一的希望。根据现有消息,中科院等国内顶尖的科研机构已经入局,这也是国内半导体的重要布局之一。
除此之外,研发费用投入较少,也是我国芯片制造企业落后于国外的原因之一。
最近几年,我国半导体企业追赶势头很快,在研发方面也不吝投入,例如上游EDA企业新思科技,每年研发投入占总营收的30%以上。而据权威半导体市场研究公司IC Insights报告来看,2020年半导体研发支出占全球半导体总营收的比例仅有14.2%。
然而占比虽然远超平均水平,但由于国内企业体量不够大,所投入的总研发费用便不够多。2020年,台积电研发费用约为251亿元,联发科研发费用约为110亿元,而中芯国际全年研发费用仅为10.8亿元。
芯片行业是资本密集型产业,只有不断增加科研领域的投资,技术领域的发展才会更快。但最近两年,国家集成电路产业投资基金累计带动了8000亿的资金投资半导体产业链,高精尖“中国芯”也许正在路上。不过从客观来看,国内芯片半导体产业要怎么走呢?
中国自主芯片追赶契机在哪?
平心而论,想要完全实现国产芯片的完全自主化,还需要一定的时间和资金投入。虽然已经有应用于航天器的龙芯系列、华为海思系列等高端化芯片,但它们距离商业化落地还需要较长的时间,无法满足国内庞大的消费需求。
公开资料显示,中国是世界上最大的芯片消费市场,为了应对日益庞大且多种多样的使用需求,仅2020年我国就从海外进口了价值3500亿美元的芯片,占到了当年国内消耗芯片总量的70%以上。
从这个现象中我们可以看到,非前沿制程工艺的芯片领域,或许可以成为国内半导体产业追赶的契机。
自7nm工艺以来,先进的工艺提升对于民用化智能设备的性能影响也越来越有限。而且万物互联涉及到的相关产业,所需的主流芯片依然还是聚焦在28nm、14nm这些成熟的工艺,至少在新能源汽车领域,采用低线程工艺的芯片也不能完全对产品性能有较大助益。
在这样的情况下,国产芯片企业更应该去抓住这样的机会,通过体量优势,从低端逐渐向高端延伸,为中国半导体产业的弯道超车提供可能。
其次,运用AI等更多的先进技术,芯片企业可以通过为下游厂商满足更多的需求,从而实现突围,例如号称“AI芯片第一股”的寒武纪,便为行业展现出了另一种可能。
除此之外,芯片的封装领域正成为行业的新机遇。
作为芯片生产的“最后一公里”,芯片封装对于产品的可用性和稳定性有着决定性因素,而且这方面可做文章的地方还很多。在2021年世界半导体大会上,中国科学院院士毛军便提出,可以运用异构集成电路,帮助国内芯片产业走向尖端。
所谓异构集成电路,就是同一个3D系统级封装中,将不同工艺制造的硅和非硅器件集成到一个更高级别的系统,使次一级的技术也能发挥出更高的性能。
据《松果财经》了解,通过异构集成,国内有公司用40nm的工艺的芯片性能,已经可以和与16nm芯片相媲美。通过比较成熟的工艺做出比较先进的系统,或许在一定程度上,能够代表未来的技术延伸和发展方向。
这个观点并非孤例,英特尔此前也曾表示,异构集成电路是封装技术的未来趋势。
不过客观来说,当前中国芯片封装仍以传统技术为主,与国际领先水平也有一定的差距。虽然长电、通富、华天和晶方等企业已经开始通过研发和并购来积累技术,但国内先进封装营收仅占总营收的25%,远低于全球41%的平均水平,还需要继续加大投入。
结语:
半导体决定了制造业的未来,但当前市场挑战与机遇并存,从中芯国际、华为海思、士兰微等其中,我们能够看到中国人在产业独立自主方面的努力,也看到了中国芯片产业在高动态市场变化中的韧性,期待那颗高精尖的“中国芯”早日出现。
文|松果财经
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