新一輪超級(jí)周期開(kāi)啟，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如何在創(chuàng)新求變？

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處于迭代升級(jí)的關(guān)鍵期，新技術(shù)、新領(lǐng)域不斷加速拓展，供需關(guān)系等關(guān)鍵因素進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)，全球市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)機(jī)遇并存。

任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)創(chuàng)新，可以說(shuō)創(chuàng)新是一切新技術(shù)的內(nèi)核驅(qū)動(dòng)力。依托于技術(shù)不斷創(chuàng)新迭代，半導(dǎo)體行業(yè)逐漸成為應(yīng)用滲透最強(qiáng)、行業(yè)影響最廣的戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。

6月9日至11日，2021世界半導(dǎo)體大會(huì)暨南京國(guó)際半導(dǎo)體博覽會(huì)在南京國(guó)際博覽中心舉辦。以“創(chuàng)新求變，同‘芯’共贏”為主題，共同探討世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與合作、發(fā)展與共贏。（提示：后臺(tái)回復(fù)“創(chuàng)新論壇”可獲得本屆世界半導(dǎo)體大會(huì)創(chuàng)新論壇相關(guān)演講資料，具體可見(jiàn)文末）

隨著人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)不斷融合發(fā)展，全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速，給半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展上了發(fā)條。作為未來(lái)經(jīng)濟(jì)的支柱，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)迎來(lái)一次又一次重大突破。

后摩爾時(shí)代的新方向

摩爾定律發(fā)展至今，已經(jīng)到達(dá)了物理極限，芯片性能和功耗都已遭遇瓶頸。另一方面，技術(shù)手段和經(jīng)濟(jì)成本也是制約摩爾定律發(fā)展的原因。中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)微納電子學(xué)院院長(zhǎng)吳漢明表示，后摩爾時(shí)代下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨緩，創(chuàng)新空間和追趕機(jī)會(huì)也隨之?dāng)U大，高性能計(jì)算、移動(dòng)計(jì)算、自主感知成為芯片技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)方向。為了提升芯片PPAC（性能、功率、面積、成本），芯片在制造工藝上將面臨三大挑戰(zhàn)。

第一是精密圖形。以光刻機(jī)為主要裝備的工藝，現(xiàn)今主要用波長(zhǎng)193納米形成20納米、30納米的圖形，技術(shù)上具有很大難度。

第二是新材料。縮小尺寸帶來(lái)的性能提升有限，需要尋求新的材料支撐日益增長(zhǎng)的性能要求。新材料、新工藝是集成電路芯片制造的主旋律。

第三是提升良率。良率是檢驗(yàn)工藝是否真正成熟的標(biāo)準(zhǔn)，也是芯片制造企業(yè)面臨的最艱難的挑戰(zhàn)。

據(jù)中國(guó)科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)黨委常委、副校長(zhǎng)毛軍發(fā)所言，半導(dǎo)體芯片未來(lái)的發(fā)展路線有兩條，一是延續(xù)摩爾定律，二是繞道摩爾定律。繞道摩爾定律的途徑很多，異構(gòu)集成便是其中一種。

異構(gòu)集成可以融合不同半導(dǎo)體材料、工藝、結(jié)構(gòu)和元器件或芯片的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)大復(fù)雜的功能，具有優(yōu)異的綜合性能，突破了單一半導(dǎo)體工藝的性能極限，具有靈活性大、可靠性高、研發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。毛軍發(fā)表示，異構(gòu)集成的研究意義顯著，集成電路的發(fā)展從單一同質(zhì)工藝轉(zhuǎn)向多種異質(zhì)工藝集成、從二維平面集成轉(zhuǎn)向三維立體集成、從TOP-DOWN轉(zhuǎn)到BOTTOM-UP。

中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、長(zhǎng)電科技董事兼首席執(zhí)行長(zhǎng)鄭力表示，后摩爾時(shí)代，芯片的密度和集成度越來(lái)越復(fù)雜，先進(jìn)封裝已經(jīng)不僅僅是“封”和“裝”，而是走向了“集”和“連”。AMD、臺(tái)積電、英特爾等國(guó)際巨頭都在積極布局異構(gòu)集成，發(fā)力半導(dǎo)體后道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)芯片高度集成與高度互連。

然而光有制造工藝和高密度的互連集成工藝還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須在芯片前期規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，就把晶圓制造和后道成品制造聯(lián)系起來(lái)，才能保證良率、提高性能。

缺芯危機(jī)中的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)

摩爾定律式微，半導(dǎo)體芯片技術(shù)亟待以創(chuàng)新破局，而半導(dǎo)體市場(chǎng)卻面臨著百年未有之大變局。2020年始，疫情的爆發(fā)讓芯片短缺問(wèn)題席卷全球半導(dǎo)體市場(chǎng)，汽車電子首當(dāng)其沖。截至目前，包括現(xiàn)代、起亞、通用、福特在內(nèi)的車企因芯片供應(yīng)不足紛紛停產(chǎn)，造成的損失不計(jì)其數(shù)。

而根據(jù)高盛研究報(bào)告顯示，全球有多達(dá)169個(gè)行業(yè)在一定程度上受到了芯片短缺的影響，從汽車電子到消費(fèi)電子，甚至蔓延至啤酒肥皂的生產(chǎn)。芯片短缺的影響遲遲沒(méi)有消退，反而愈演愈烈。

賽迪顧問(wèn)股份有限公司副總裁李珂認(rèn)為芯片短缺無(wú)外乎三個(gè)原因，市場(chǎng)需求因素、供給原因和供需銜接問(wèn)題。按照市場(chǎng)規(guī)模統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年、2017年半導(dǎo)體市場(chǎng)增速高達(dá)31.9%和22%，而這兩年中半導(dǎo)體市場(chǎng)并未出現(xiàn)缺芯現(xiàn)象。顯而易見(jiàn)，2020年的缺芯并非市場(chǎng)突然爆發(fā)式增長(zhǎng)、需求放大，而是供給、供需銜接出現(xiàn)了問(wèn)題。

SEMI全球副總裁、中國(guó)區(qū)總裁居龍也表示缺芯是產(chǎn)能不足的體現(xiàn)，而產(chǎn)能不足時(shí)全面性的。從先進(jìn)節(jié)點(diǎn)到材料，甚至封裝測(cè)試關(guān)鍵的基板都已陷入缺芯恐慌。單說(shuō)汽車缺芯，除需求旺盛和產(chǎn)能不足外，車企對(duì)供應(yīng)鏈的管理能力欠缺也是造成當(dāng)前“芯荒”局面的原因之一。

從芯片制造、封測(cè)、設(shè)計(jì)到汽車、網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子等全產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商均受到缺芯影響，并有所行動(dòng)。臺(tái)積電、三星、德州儀器、中芯國(guó)際等頭部廠商積極擴(kuò)充產(chǎn)能，尋求新的突破口。AMD等無(wú)晶圓廠、下游車企等也在積極尋求合作，保證產(chǎn)能供應(yīng)。

據(jù)業(yè)界諸多言論稱，芯片短缺仍將持續(xù)一至兩年時(shí)間。上下游市場(chǎng)哄抬市價(jià)，芯片仍然處于有市無(wú)價(jià)的狀態(tài)。對(duì)于中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)，2020年必然是艱難的一年。頭部廠商也亟需作出改變，適應(yīng)市場(chǎng)新的發(fā)展趨勢(shì)。

創(chuàng)新求變中謀發(fā)展

綜合各個(gè)機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，2021年半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模基本上就是“漲漲漲”。預(yù)計(jì)2021年將會(huì)有15%至20%的增長(zhǎng)率，市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)5000億美元，達(dá)到一個(gè)新的里程碑。

2020年至今，基于市場(chǎng)需求，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)都在加緊布局，以應(yīng)對(duì)變化，謀求發(fā)展。中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)為首的12英寸晶圓廠在不斷擴(kuò)建，中國(guó)8英寸產(chǎn)能也在持續(xù)上升。半導(dǎo)體器件制造商不斷加大投資力度，增加研發(fā)資本。三星、英特爾等廠商在全球內(nèi)增加投資額，擴(kuò)建芯片廠。

面對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)局勢(shì)，對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商來(lái)說(shuō)，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。2020年，我國(guó)芯片制造行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模2560億，封測(cè)市場(chǎng)規(guī)模2509億，這意味著中國(guó)芯片制造行業(yè)有史以來(lái)第一次超過(guò)封裝測(cè)試行業(yè)，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在持續(xù)優(yōu)化。芯片制造行業(yè)的迅速發(fā)展，有力支撐了中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈安全提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

5G、人工智能、自動(dòng)駕駛等新賽道融入市場(chǎng)，半導(dǎo)體材料、技術(shù)、工藝等也都在迅速更新迭代，未來(lái)市場(chǎng)格局將會(huì)重新協(xié)同整合。李珂表示，全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)應(yīng)該對(duì)未來(lái)市場(chǎng)趨勢(shì)有清醒的認(rèn)知，積極主動(dòng)尋求新的機(jī)遇。

總結(jié)

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處于迭代升級(jí)的關(guān)鍵期，新技術(shù)、新領(lǐng)域不斷加速拓展，供需關(guān)系等關(guān)鍵因素進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)，全球市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)機(jī)遇并存。在過(guò)去幾年，國(guó)產(chǎn)化替代的話題熱潮不斷。2021年作為十四五開(kāi)局之年，各企業(yè)應(yīng)以自身為主體，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局，技術(shù)創(chuàng)新迭代，夯實(shí)技術(shù)硬實(shí)力，支撐國(guó)產(chǎn)應(yīng)用落地。