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行業(yè)動態(tài)
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中國半導體制造的興盛與隱憂
最近幾年,伴隨著政府的重視與政策支持,以及產(chǎn)業(yè)資本的涌入,使得我國半導體制造業(yè)出現(xiàn)了欣欣向榮的局面,特別是在IC設計業(yè)快速發(fā)展的牽引下,對制造提出了更多的需求,使得相關項目紛紛上馬,包括半導體材料(如硅片)、制造設備,以及晶圓代工廠等。
 
市場充滿活力是好事。但在興盛之下,也存在著隱憂,需要在發(fā)展當中盡量規(guī)避風險,以使產(chǎn)業(yè)更健康地發(fā)展下去。
 
下面就從IC設計、硅片生產(chǎn)、晶圓代工,以及半導體設備這四方面分析一下我們的成績與不足。
 
 
IC設計的牽引
 
中國半導體產(chǎn)業(yè)延續(xù)了近年來的增長勢頭,2018年1~9月全行業(yè)增速為22.4%。2018年,我國集成電路產(chǎn)業(yè)在不確定因素增加的情況下,特別是受“中興事件”的影響較大,仍然取得了不錯的成績。IC設計業(yè)繼續(xù)保持著龍頭地位。
 
在ICCAD 2018峰會上,中國半導體行業(yè)協(xié)會集成設計分會理事長魏少軍教授介紹:2018年,我國大陸地區(qū)的IC設計企業(yè)數(shù)量再次大幅上升,全國共有1698家,比2017年的1380家多了318家,數(shù)量增長了23%。這是2016年設計企業(yè)數(shù)量大增600多家后,再次出現(xiàn)企業(yè)數(shù)量大增的情況。
 
從統(tǒng)計數(shù)量上看,除了北京、上海、深圳等傳統(tǒng)設計企業(yè)聚集地外,無錫、成都、蘇州、合肥等城市的設計企業(yè)數(shù)量都超過100家,西安、南京、廈門等城市的設計企業(yè)數(shù)量接近100家,天津、杭州、武漢、長沙等地的設計企業(yè)數(shù)量也有較大幅度的增加。
 
2018年全行業(yè)銷售預計為2576.96億元,比2017年的1945.98億元增長32.42%,增速比上年的28.15%提高了4.27個百分點。按照美元與人民幣1:6.8的兌換率,全年銷售達到378.96億美元,在全球IC設計業(yè)的占比再次提高。
 
與此同時,我國的IC設計業(yè)依然面臨著很大的挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在:1、我國芯片設計業(yè)提供的產(chǎn)品尚無法滿足市場需求,在全球占比較小,而且同比增長不明顯(以IC設計業(yè)為代表的中國集成電路產(chǎn)品在全球的占比為7.94%,比上年的7.78%僅提升了約0.16個百分點);2、我國IC設計業(yè)的主流設計技術并沒有太明顯的進步??傮w技術路線尚未擺脫跟隨,跟在別人后面亦步亦趨的現(xiàn)狀沒有根本改變,產(chǎn)品創(chuàng)新能力還需提高。我國企業(yè)依靠工藝和EDA工具進步實現(xiàn)產(chǎn)品升級換代的現(xiàn)象尚無改觀。能夠自己根據(jù)工藝,自行定義設計流程、并采用COT設計方法進行產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)仍然是鳳毛麟角;3、CPU等高端通用芯片領域,由于差距較大,尚無法與國際主要玩家同臺競爭。
 
 
晶圓供給側
 
1月8日,SEMI發(fā)布了“2018 年中國半導體硅晶圓展望”(2018 China Semiconductor Silicon Wafer Outlook) 報告,其中指出,中國在2017~2020年間計劃新建的晶圓廠數(shù)量居全球之冠,預計到 2020 年,中國大陸晶圓廠裝機產(chǎn)能將達到每月 400 萬片 (WPM) 8 吋約當晶圓,和 2015 年的 230 萬片相比,年復合成長率(CAGR) 為 12%,成長速度遠高過所有其他地區(qū)。
 
在這樣的背景下,不論是中資或外資,皆在中國境內(nèi)有新建晶圓代工或存儲器廠的計劃,整體晶圓廠產(chǎn)能更是加速擴張。
 
然而,挑戰(zhàn)也隨之而來,那就是硅晶圓供應愈加吃緊,由于晶圓在全球范圍內(nèi)是寡頭壟斷狀態(tài),排名前五大硅晶圓制造商總營收,市占率超過 9 成,在這些廠商嚴格控制全球產(chǎn)量的情況下,晶圓供不應求。為應對這一困境,中國大陸的中央和地方政府,已將發(fā)展境內(nèi)晶圓供應鏈列為首要任務,相關項目,特別是12英寸大硅片廠紛紛上馬。
 
在眾多硅片生產(chǎn)企業(yè)中,中環(huán)股份和上海新昇是兩家典型代表。
 
上海新昇是一家初創(chuàng)企業(yè),以生產(chǎn)12英寸晶圓為主業(yè)。2014年,上海新陽與興森科技、新傲科技等合資創(chuàng)立了上海新昇半導體,是國家02專項300mm大硅片項目的承擔主體,第一大股東國家大基金旗下的上海硅產(chǎn)業(yè)投資有限公司持股62.82%,上海新陽為第二大股東,持股27.56%。
 
據(jù)悉,上海新昇項目總投資68億元,一期總投資23億元。新昇半導體一期投入后,預計最終將形成60萬片/月的12英寸硅片產(chǎn)能,年產(chǎn)值達到60億元。項目第一期的正常建設周期為3年,原計劃2017年底實現(xiàn)15萬片/月的產(chǎn)能,但由于關鍵設備采購困難等問題,進展不及預期。目前產(chǎn)能為6萬片/月。
 
該公司的12英寸大硅片的主要客戶為中芯國際、華力微電子等。此外,該公司大硅片在武漢新芯的認證工作也在進行當中。
 
天津中環(huán)股份則是另一支晶圓生產(chǎn)的重要力量,就在1月7日,該公司發(fā)表公告,將發(fā)行募集資金總額不超過人民幣50億元。根據(jù)他們的規(guī)劃,這筆資金將主要用在8~12英寸硅片之生產(chǎn)線項目的建設。目標是在三年內(nèi)建設月產(chǎn)能為75萬片8英寸拋光片和月產(chǎn)15萬片12英寸拋光片生產(chǎn)線。
 
中環(huán)表示,本次募投項目達產(chǎn)后,有利于鞏固和擴大公司在半導體硅片領域的競爭優(yōu)勢,有利于公司持續(xù)、快速和健康發(fā)展。他們還在公告中透露,公司現(xiàn)有半導體材料中,5~6英寸硅片產(chǎn)銷量快速提升,8 英寸硅片已實現(xiàn)量產(chǎn)。本次募投項目投產(chǎn)后,8 英寸硅片產(chǎn)能將進一步增加,并實現(xiàn) 12 英寸硅片的量產(chǎn)。 
 
雖然這兩年中國大陸的晶圓生產(chǎn)企業(yè)投入頗豐,但由于大都處于發(fā)展初期,短期內(nèi)還難以對那五家國際大廠形成沖擊,這些新進供應商還需要幾年才能達到大尺寸硅晶圓市場所要求的產(chǎn)能和良率水平。
 
 
晶圓代工需求猛增
 
隨著我國IC設計業(yè)的快速發(fā)展,特別是IC設計企業(yè)如雨后春筍般地涌現(xiàn),對晶圓代工服務的需求也在增加。據(jù)IC insights統(tǒng)計,2017年,中國純晶圓代工廠的銷售額增長了30%,達到76億美元,是當年全部純晶圓代工市場增長9%的三倍。2018年,純代工廠對中國的銷售額增長了41%,是全年整個純晶圓代工市場增長5%的8倍。
 
由于2018年中國純晶圓代工市場增長了41%,使其在全球總份額中的占比同比增加了5個百分點,達到19%,超過了亞太地區(qū)所占比例??傮w而言,中國基本上包攬了2018年全部純晶圓代工市場的增長額度。
 
 
 
2018年,所有主要的純晶圓代工廠在中國的營收都實現(xiàn)了兩位數(shù)的增長,受益最大是臺積電。繼2017年增長44%之后,2018年,臺積電在中國大陸的銷售額再次飆升61%,達到60億美元。大陸市場基本上也是臺積電去年銷售額增長的主要來源,銷售額占比從2016年的9%增加到2018年的18%。
 
隨著中國大陸在純晶圓代工市場中的份額迅速增長(從2015年的11%,到2018年的19%),吸引了許多純晶圓代工廠落地中國大陸擴展IC生產(chǎn),全球七大純晶圓代工廠中的每一家都計劃增加中國晶圓制造產(chǎn)量,包括臺積電,GlobalFoundries,UMC,Powerchip和TowerJazz這五家非中國大陸本土代工廠。
 
 
半導體設備
 
SEMI指出,由于2018年晶圓廠投資暴增,使中國大陸超越臺灣地區(qū),成為全球第二大半導體設備消費市場,僅次于韓國。
 
在供給側,雖然我國的半導體設備具備了一定的產(chǎn)業(yè)基礎,但是技術實力與國外相比仍存在較大的差距。即使在發(fā)展水平相對較高的 IC 封裝測試領域,我國與先進國際水平相比仍然存在較大差距。尤其是單晶爐、氧化爐、 CVD 設備、磁控濺射鍍膜設備、 CMP 設備、光刻機、涂布/顯影設備、 ICP 等離子體刻蝕系統(tǒng)、探針臺等設備市場幾乎被國外企業(yè)所占據(jù)。另外,我國本土半導體設備企業(yè)數(shù)量不算少,但總體不強,
 
目前,國產(chǎn)半導體設備處于局部有所突破,但整體較為落后的狀態(tài)。尤其與應用材料、 ASML等相比,國產(chǎn)半導體設備公司的實力仍然偏弱,絕大部分企業(yè)無法達到國際上已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的10nm工藝,部分企業(yè)突破到28nm或14nm工藝,但在使用的穩(wěn)定性上與國際巨頭差距較大。
 
中國大陸市場對半導體設備的需求量巨大,然而,在如此之大的市場中,中國大陸本土的IC設備廠商所能占有的份額,最多也就是5%。這種巨大的市場容量與極為有限的設備輸出水平形成了強烈的反差。其結果就是,我們要花大量的外匯去購買美日歐廠商的先進設備,使得貿(mào)易逆差和產(chǎn)業(yè)安全問題難以避免。
 
中國大陸對半導體設備的渴求程度,從下圖中也可窺到一斑。在過去的十幾年中(圖中從2004年開始計算),全球的IC及元器件制造、封測等工廠在所使用的設備方面的投入逐年穩(wěn)步上升,2017年,全球相關廠商共投入了560億美元,用于購買各種設備,這比2016年的400億美元提升了38%,這個上升幅度是很大的。
 
 
 
之所以在2017年出現(xiàn)了這么大幅度的增長,一方面是因為全球半導體產(chǎn)業(yè)從2014年之前的緩慢復蘇和低速增長(由于2008年爆發(fā)經(jīng)濟危機,半導體行業(yè)低迷了好幾年,2011年才恢復正增長,但年增長率也只有1%左右),而從2015年開始,增長幅度快速提升,使得全球半導體行業(yè)又開始火熱了起來。在這樣的背景下,2017年全球半導體設備支出才出現(xiàn)了同比提升38%的情形。
 
以上是全球的驅(qū)動因素,除此之外,還有一個巨大的驅(qū)動力,就是中國大陸半導體產(chǎn)業(yè)的快速跟進。2014年,集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要推出,同年“大基金”成立,在中央和各地方政府的大力推動和扶持下,一批晶圓代工廠項目上馬、籌建,目前已建和籌建的約有30座左右。這同時帶動了IC設計及相關服務業(yè)的興起,2018年,大陸的IC設計企業(yè)已經(jīng)接近1700家.此外,還帶動了產(chǎn)業(yè)鏈下游的封裝測試企業(yè)的積極性,擴展生產(chǎn)線,購入先進設備,以應對上游企業(yè)和潛在客戶爆發(fā)式的增長。
 
面對這種在相對短的時間內(nèi),資金大量涌入、諸多大項目快速上馬的情形,有人稱之為半導體界的大躍進。不管是不是大躍進,客觀情況要求我們必須大力發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)。然而,在謀求跨越式發(fā)展的同時,產(chǎn)業(yè)安全問題似乎不應該被忽視:由于中國大陸對半導體設備的需求量巨大,而且這種需求還在不斷加強,而與之相對應的,如前文所述,未來幾年,我國本土廠商的設備在全球市場份額當中所占比例最多不過5%,而且還是以中低端設備為主。這種情況持續(xù)下去的話,產(chǎn)業(yè)安全將會面臨挑戰(zhàn)。
 
 
結語
 
綜上,在IC設計業(yè)的推動下,我國的半導體制造發(fā)展得紅紅火火,但在熱鬧的背后,也有隱憂,需要穩(wěn)扎穩(wěn)打,夯實基礎,一步一個腳印地發(fā)展。
 
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