11位大佬談破局思考:中國晶片製造業的困境、戰略與奇招

2023-04-18     芯東西

原標題:11位大佬談破局思考:中國晶片製造業的困境、戰略與奇招

芯東西(公眾號:aichip001)

作者 | 段禕

輯 | Panken

芯東西4月18日報道,2023年第25屆中國集成電路製造年會暨供應鏈創新發展大會高峰論壇今日舉行。本次會議以「立足新發展階段,構建新發展格局」為主題,會上,華潤微電子、長電科技、滬矽產業、盛美半導體等半導體廠商分享了自身在新能源產業、功率半導體、半導體工藝等賽道的發展和布局。

中國半導體行業協會集成電路分會理事長、中國集成電路創新聯盟副理事長兼秘書長、國家科技重大專項02專項技術總師葉甜春分析了中國特色集成電路創新之路;中國半導體行業協會設計分會理事長、中國集成電路創新聯盟常務副理事長、國家科技重大專項01專項技術總師魏少軍談到了如何強化設計工藝協同,提升供應鏈安全。

中國半導體行業協會集成電路分會理事長、中國集成電路創新聯盟副理事長兼秘書長、國家科技重大專項02專項技術總師葉甜春

上海哥瑞利創始人兼董事長孫志岩談到如何解決12寸FAB廠製造系統「卡脖子」難題,以及純國產MES的未來方向;聚時科技創始人兼CEO鄭軍談到精密視覺與深度學習如何助力晶圓缺陷檢測;微崇半導體創始人兼CEO黃崇基則介紹了一種名為量檢測的半導體工藝檢測的新辦法。

一、粵財控股金聖宏:廣東省集成電路產業基金二期正在籌備

在高峰論壇的開幕式上,廣東粵財投資控股有限公司黨委書記兼董事長金聖宏提到廣東省集成電路產業基金二期正在籌備中。他說,該基金一期設立於2021年,目前業務規模達310億人民幣,有包括中芯聚源在內的三支子基金,已投資超百家企業。

為集聚集成電路產業資源,構建優質投資合作生態,基金二期正在推動運營中,該基金預計陪伴企業長期發展的期限為17年,為企業讓利60%。基金二期將以粵財控股為母基金核心層,以投資70億的中芯聚源、投資53億的武岳峰科創以及投資21億的華登國際為子基金緊密層,以其他社會資本為鬆散層,三層緊密結合,將共同推動基金二期運營。

二、國家02專項技術總師葉甜春:補短板改變不了戰略被動,新型舉國體制迫在眉睫

在大會上,中國半導體行業協會集成電路分會理事長、中國集成電路創新聯盟副理事長兼秘書長、國家科技重大專項02專項技術總師葉甜春對集成電路產業的創新之路進行分享,提出要以再全球化對逆全球化。

回顧過去,他提到,自2008年到2022年來,中國電子信息製造規模逐年增長,至2022年,該製造規模已達20.77萬億元,粵港澳大灣區是集成電路發展的重點。而2022年全國集成電路進口額達2.76萬億元。2008年至2022年集成電路設計業銷售額增長13.2倍、製造業銷售額增長9.8倍、裝備業銷售額增長30.8倍、集成電路材料業增長8.5倍。2022年,國內14家代表設備廠商營業收入已超過300億元,預計總體增速達36%。

值得關注的是,內資企業市場占比下降趨勢仍未扭轉。但在傳統封裝測試領域,2008年至2021年,封測業銷售額增長4.5倍。

談到如今我國集成電路領域面臨的主要挑戰,葉甜春說,中國集成電路產業鏈多頭在外,高度依賴國際大循環。在過去的20年間,中國集成電路產業積極融入國際循環,在高速發展的同時也形成了路徑依賴。2021年,在應用領域,電子信息產品產業規模超過20000億美元,在晶片產品和晶片製造領域產業規模達5000億美元,而集成電路供應鏈規模約1000億美元。

電子信息產品70%以上在中國大陸製造和組裝,但主要標準、核心技術和智慧財產權掌握在美國等西方企業手中。

在集成電路供應鏈方面,美國的EDA/IP占有全球90%的市場,提供全球50%的裝備和20%的材料;日本提供全球約30%的裝備和70%的材料;歐洲提供全球約20%的裝備,主要是光刻機,荷蘭ASML光刻機占全球市場的80%。中國大陸在28nm裝備和材料初步建立供給能力,目前傳統封裝產業規模世界第一,系統封裝集成技術達國際先進水平,但產業規模不到全球10%。

目前我國已經具備走出一條以我為主發展路徑的堅實基礎,在過去的15年里,我國培育了800餘家重點骨幹企業,上市企業超過150家;全行業50餘萬從業人才,其中核心創新隊伍近10萬人。

面對當前產業形勢,葉甜春提出了「建立內循環,引導雙循環,重塑國際集成電路循環體系」的戰略。他強調說,「補短板」只是戰術措施,改變不了戰略被動,戰略上求變才能掌握主動。

他談道,過去十五年「從無到有」進行產業鏈布局後,中國需要「升級版的發展戰略」,推動解決市場產品供給問題。下一階段戰略是「以產品為中心,以行業解決方案為牽引」,推動系統應用、設計、製造和裝備材料融合發展。

從「追趕戰略」 轉向「路徑創新戰略」,要更多發揮中國市場崛起的優勢,以中國市場引領全球市場,立足中國市場,在若干核心技術領城形成具有特色的創新技術和創新產品,開闢新賽道,技術創新與商業模式創新並行,形成內循環+雙循環,重塑全球產業鏈。

技術創新戰略上,路徑創新、換道發展才是出路。中國在現有技術路徑上遭遇壁壘,將倒逼「路徑創新」,給FDSOI、三維電晶體等技術帶來機遇。比如集成方法從平面向三維技術演進,功能融合趨勢將拓展出新空間,設計創新、架構創新、EDA智能化、硬體開源化等成為新焦點。

在關鍵路徑上,行業用產需要改變單純的「國產替代」的思路,下決心重構系統,梳理產品體系,重新定義晶片,立足國內集成電路能力建立供應鏈。集成電路行業,還要基於創新路徑,重建產業生態,有力支撐行業用戶的新需求。

迫在眉睫的問題在於,推動國家科技重大專項接續,再次啟動產業、科技、金融三鏈融合的「新型舉國體制」。他呼籲中國集成電路產業加強團結,加強協同,鞏固「中國集成電路命運共同體」,停止「內卷」,遵守商業規則,建立利益分享機制。

三、國家01專項技術總師魏少軍:世界還要看中國怎麼發展,軟體定義晶片是奇招

中國半導體行業協會設計分會理事長、中國集成電路創新聯盟常務副理事長、國家科技重大專項01專項技術總師魏少軍談到影響全球供應鏈的十個主要因素為:成本、交貨期、能力、技術、標準、市場、經濟、文化、社會、政治。魏少軍說,全球供應鏈的每一環最重要的都是創造利潤,追求利潤是行業運轉的大前提,為什麼需要供應鏈的全球化,因為它是內在發展規律,追求利潤最大化是企業的天性,而全球供應鏈可實現利潤最大化。

在過去的20年,中國集成電路設計業雖然取得了重大的進步,但仍存在一些短板,比如產品定義不強、創新不足,產品進步主要依賴工藝技術進步和EDA工具進步,同樣的產品性能需要使用比競爭對手更先進的工藝,而同樣的工藝做出的產品,性能往往落後於競爭對手。魏少軍提出,「以生產為中心的模式」已經過時,晶片製造廠與設計企業之間的關係應該是相互合作模式。

過去三十年半導體產業模式不斷演進,魏少軍說,我們設計和製造之間沒有連接起來。設計工程師廣泛依賴於PDK,設計工程師要補課。晶片製造要以產品為中心關心客戶的產品兩者結合,以生產為中心不行。能否用14nm做出4nm的水平?關鍵在於設計製造合作,而不是關起門來,我們需要設計工藝的協同。隨著全球半導體供應鏈正在經歷大變局,供應鏈的碎片化使得設計和工藝之間的聯繫逐漸弱化,強化設計和工藝的協同是提升供應鏈安全的重要任務。

魏少軍說,某些國家打壓中國企業,部分原因是他們要調整去工業化造成的內部空心化狀態,這部分國家想把中國排除在全球半導體供應鏈之外,都是枉顧半導體產業發展規律。

他談道,中國集成電路發展需要守正,然後出奇。出奇就要出奇兵,要有創新,另一個奇招是軟體定義晶片,然後是異質堆疊集成技術,把邏輯電路的晶圓和存儲器的晶圓面對面,通過三維混合鍵合形成一體。中國受到制約的背景下,把軟體定義晶片的技術和進程計算的這兩個技術結合起來也許會有新的奇效。

從技術、生產力、產業鏈到產業模式,中國一直在做產業的升級,技術從低到高、從勞動密集型轉向智力密集型轉變,生產力和產業鏈都在往高端走,而西方國家在做產業重建,與中國完全相反。魏少軍說,目前歐美產品都是空心化的狀態,印度有潛力但還沒達到實現目標的水平。因此在短期內,也許十年、二十年、五十年,世界還是要看中國怎麼發展。

四、華潤微電子李虹:國產設備&材料迎戰略機遇期,四大要求不可鬆懈

華潤微電子CEO李虹說,2010年至2021年全球半導體行業經歷了多輪周期,跌宕起伏,但長期來看半導體市場需求依舊支撐其長期增長。隨著5G、物聯網、新能源等新興應用場景出現,2022年全球市場有望越過6400億美元。2014年起中國大陸地區已逐漸承接全球半導體產業,消費與設備市場均已超過1/3份額。而預計2021至2030年期間,全球新能源每年支出3萬億美元,半導體下遊行業超過2萬億美元。

在此背景下,中國半導體產業鏈設備、材料板塊處於重要的戰略機遇期,儘管在半導體設備、材料板塊,美、日、歐半導體企業仍占據較大的市場份額,但是中國半導體設備、材料呈現從「造」到「用」的新氣象。半導體是國際化、市場化產業,目前國內企業積極認證國產設備和材料,這對於國內半導體設備和材料企業是一個非常好的機會。但從用戶的角度出發,Safety(安全)、Quality(質量)、Delivery(交付)、Cost(成本)四個方面的要求絲毫不能放鬆。

李虹將新能源市場分為風電市場、光伏市場、儲能市場、新能源汽車市場四大部分。全球風電項目招標市場持續火熱,總招標規模達8800萬千瓦,同比漲幅高達153%。而在光伏市場領域,預計到2025年,全球光伏新增裝機量將達到175-205GW。由於政策驅動國內外儲能行業高速發展,國內儲能產業鏈也日漸成熟。再觀新能源汽車市場,目前行業正處於補貼驅動向市場驅動的過渡階段,行業進入新一輪高景氣周期。

五、芯盟科技洪齊元:三維異構集成是高性能晶片的必然趨勢

根據IDC的預測,未來3年全球新增的數據量將超過過去30年的總和;2025年全球新增數據量可達175ZB;截至去年年底,中國的存力總量以達1ZB,我國對算力、存力的資源需求不斷提升。

計算場景創新亟需晶片更強算力的支撐,工信部統計顯示,截至去年底,我國算力總規模達到180百億億次浮點運算每秒,算力每投入1元,將帶動3至4元的GDP經濟增長。與此同時,算力應用的場景也更加豐富,AI訓練模型、數據中心、VR遊戲、自動駕駛等需求逐漸變得多樣化。

芯盟科技副總裁洪齊元提出,訓練AI(人工智慧)所需要的數據大幅增長,是真實產生數據的3倍。在不到一年的時間裡,數十種AI模型已悄然進入我們的世界,它們創造著海量的文本、圖片、視頻和代碼,以編程代碼為例,預計在2023年AI產生的數據量將是人類的10倍。傳統形態的集成電路發展放緩,已無法滿足算力、存力的更高需求。

因此,三維異構集成是高性能晶片的必然發展趨勢,三維異構集成可使晶片製造工藝更可控,同時極大增加帶寬降低功耗,而成本也將更低。洪齊元介紹道,小晶片(Chiplet)技術就像搭積木一樣,可以把預先生產好的實現特定功能的晶片裸片(die)通過先進封裝形式將多顆小晶片組合,小晶片與小晶片之間帶寬低,最終形態仍為多顆晶片封裝。而HITOC(Heterogeneous Integration Technology On Chip)通過封裝和混合鍵合等不同方式實現,最終將多顆「小晶片」合為一個整體。最終三維集成的理想形態是一顆單獨且功能完整的新晶片。

六、長電科技鄭力:高性能封裝續命摩爾定律

長電科技CEO鄭力強調高性能封裝已經成為集成電路製造的核心環節之一,異質異構系統集成的發展為集成電路高性能的發展提供新空間,高性能封裝將重塑集成電路產業鏈。

鄭力說,Die-To-Die 2.5D/3D封裝是邏輯、模擬、射頻、功率、光、傳感器等小晶片異質集成的重要途徑。高密度的SiP技術與晶圓級2.5D/3D封裝技術異曲同工。

傳統的摩爾定律(電晶體尺寸密度每18個月翻倍)在過去的50餘年推動了集成電路性能的不斷提升,但未來集成電路高性能的持續演進更依賴於微系統集成技術。

異構異質高性能封裝對晶片成品製造帶來架構設計、封裝方式、高精度組裝技術等諸多挑戰,如何應對這些挑戰,鄭力提出,應堅持晶片成品製造環節與IC設計和晶圓製造環節緊密協同,全行業應共同參與Chiplet標準化進程,加速多樣化高性能晶片成品製造平台創新,同時,設備自動化與高性能新材料也必不可少。

最後,鄭力總結道,Chiplet架構下的2.5D/3D封裝和高密度SiP封裝是摩爾定律向前發展的必經之路,也將成為下一代先進封裝技術的必備項和必選項,STCO系統技術協同優化模式是晶片開發的核心從器件集成走向微系統集成的分水嶺,高性能封裝呼喚封裝設備產業鏈的高度自動化和半導體封裝材料的高精細化進步。

七、滬矽產業邱慈云:打破大矽片國產化困局,目標月產能120萬片

滬矽產業成立於2015年12月,專注於矽材料產業及其生態系統發展。2020年4月20日,滬矽產業在上海證券交易所科創板正式掛牌上市。滬矽產業旗下有控股子公司上海新昇半導體有限公司、上海新傲科技股份有限公司、芬蘭Okmetic公司等,此外還參股了法國Soitec公司等。

滬矽產業主要從事半導體矽片的研發、生產和銷售,是中國大陸規模最大的半導體矽片企業,是中國大陸率先實現300mm半導體矽片規模化銷售的企業。滬矽產業自設立以來,突破了多項半導體矽片製造領域的關鍵核心技術,打破了我國300mm半導體矽片國產化率幾乎為0%的局面,推進了我國半導體關鍵材料生產技術「自主可控」的進程。滬矽產業提供的產品類型涵蓋300mm拋光片及外延片、200mm及以下拋光片、外延片及SOI矽片,產品主要應用於邏輯與存儲晶片、圖像處理晶片、通用處理器晶片、傳感器、射頻晶片、模擬晶片等領域。

滬矽產業總裁、上海新昇半導體CEO邱慈雲博士提出300mm矽晶圓產能願景,目前正在提供60萬片每月的產能,以縮小與國際供應商規模差距,擴大市場份額,滬矽產業在第三階段的最終目標則是提供120萬片每月的產能,建設世界級半導體矽晶圓產業基地。

八、盛美半導體王暉:十年內國產設備商必進世界八強

目前各類科技應用場景飛速發展,智慧型手機、雲技術、人工智慧、物聯網以及自動駕駛五大應用正強力驅動著半導體市場的持續成長。

半導體設備公司的興起與成長緊緊跟隨全球晶片製造中心的遷移,不論是半導體產業中心在70~80年代的美國,80~90年代的日本,還是90年代之後的韓國和中國台灣地區,各個階段都在當地市場上形成了半導體設備巨頭。未來10年,中國有望成為全球半導體晶片製造的中心。由於半導體製造技術日趨成熟,在這波興起的中國晶片製造潮流中,只有擁有革命性、顛覆性核心技術的公司才有可能成為全球半導體設備市場主要參與者。

中國半導體設備公司起步較晚,發展雖然任重而道遠,但是今後10年一定會有中國的半導體設備公司進入世界八強。

談到盛美半導體濕法設備的競爭格局,董事長王暉自信滿滿,本土12英寸晶圓廠清洗設備主要來自國際半導體清洗設備提供商DNS、盛美半導體、LAM(泛林半導體)、TEL(東京電子)。而盛美半導體的市占率領先國內同行,本土替代空間廣闊,國際市場充滿機會。

九、上海哥瑞利孫志岩:解決12寸FAB廠製造系統「卡脖子」難題

半導體12寸MES是支撐整個工廠運行的大型核心應用系統,如果宕機,整個FAB都會停擺。但是目前FAB廠難以考慮國產化,國家也尚未支持到此。

哥瑞利創始人兼董事長孫志岩分享道,哥瑞利成立於2007年,於2010年擁有首例自主研發半導體前道8寸MES。2014年,哥瑞利為全國首家可代替國外PCC/RCM的公司。2020年,該公司國內首家推出iDEP智能分析平台,首套半導體裝備成功替代國外。2022年,哥瑞利12寸前道全廠MES Auto 3研發成功,實現了許多從「0」到「1」的突破。

半導體裝備軟體MESwell從2008年開始起步,經過十餘年的發展,從拉晶、外延、半導體前道、半導體後道、SMT到設備自動化整合,完成整場MES項目,實現全廠自動化。

對於解決12寸MES「卡脖子」問題,孫志岩提出了三點建議:一是國產化率指標要求太粗糙,應精準扶持國產化卡脖子技術點;二是國家應該多招募相關技術點專家、科學家、戰略家,系統地攻關;三是是否成功的考核點應該為是否解決了卡脖子問題,而不是給了多少錢,掙了多少錢。

十、聚時科技鄭軍:精密視覺與深度學習助力晶圓缺陷檢測

伴隨集成電路(IC)製造工藝繼續向10nm及以下節點延拓,針對IC製造過程中的關鍵工序開展晶圓表面缺陷檢測,從而實現IC製造的工藝質量監控與良率管理,已成為半導體製程不同工藝階段的必然選擇。

聚時科技創始人兼CEO鄭軍說,圖形化晶圓(patterned wafer)的自動光學檢測一直是長期伴隨IC製造發展的工程問題,隨著技術的發展,通過複雜精密視覺檢測技術並結合自定義AI神經網絡,可大幅提高良率管控的精準度,使得檢測成本明顯降低且檢測效率顯著提升,此類智能視覺檢測設備在半導體生產製程中具有廣闊的市場前景。AI可為半導體行業者帶來可觀收益,其長期利潤回報最高可達950億美金。

先進視覺成像技術結合複雜深度學習算法,可以快速精準地對晶圓表面亞微米級別缺陷進行精準定位和分類,同時通過智能數字化管理軟體對異常缺陷進行統計分析並及時反饋決策層,體現了數字化工廠閉環管理的絕對優勢。

半導體精密光學成像技術MatrixSemi獨創底層深度模型加大模型、矩陣模型,解決了缺陷檢測種類多、無規律、缺陷易混淆等挑戰。

聚時科技深耕複雜智能視覺檢測領域,發揮自身獨特的2D/3D視覺模組設計能力和基於深度學習的圖像分析能力,並將這兩項核心技術封裝成專用設備,為半導體前道晶圓宏觀缺陷檢測、中後道晶圓表面缺陷檢測提供一系列高性能智能化量檢測解決方案。

十一、微崇半導體黃崇基:量檢測—半導體工藝的眼睛

半導體工藝技術十分複雜,涉及物理、化學、機械、軟體等眾多學科領域,是人類科技的結晶之一。隨著半導體製程的進步和產能的擴張,晶圓生產的過程檢測也變得越來越重要。

微崇半導體創始人兼CEO黃崇基介紹道,過程檢測主要分為量測和檢測,是半導體工藝的眼睛。量檢測是除光刻、薄膜沉積、刻蝕外,最大的半導體設備細分類市場。目前主要的過程檢測市場由KLA、應用材料等海外企業所主導,國內也湧現出一批替代型的企業。

目前半導體製程和工藝日益先進,更多新的量檢測應用場景也隨即出現,在傳統檢測站點持續助力晶圓廠增效降損和保證良率的背景下,新型量檢測技術也在為晶圓廠提供額外的稀缺性的價值,微崇半導體開發的創新型晶圓檢測技術在前道工藝的多個節點都可以幫助客戶實現從零到一的突破,增效降損和提高利率。

結語:集成電路設計與製造緊密協同

在眾多嘉賓的分享過程中,「自主創新」與「設計製造結合」反覆被提及,創新驅動型經濟時代已經來臨,中國作為世界第二經濟大國,半導體產業作為國民經濟基礎性支撐備受重視。

在以往,半導體產業常常把設計與製造分開,打造以「生產為中心的模式」,但如今隨著全球經濟的變動,地緣政治因素的影響,晶片製造廠與設計公司之間的關係已經不僅僅是單純的商業委託,全球供應鏈的碎片化迫使我國要將晶片製造廠的能力和客戶的能力有機地結合在一起,強化設計工藝協同,提升供應鏈安全。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/aa9d581f1a5c38e3fe3ccc0fc962cf06.html