三极管

一文读懂集成电路产业生态树!

时间:2024-01-29 14:02:05 文章来源: Bob官网

  2017年11月25日,在昆山半导体产业高峰论坛上,中科院微电子所所长叶甜春提出了集成电路产业生态树这一概念。

  如今,浓缩在芯片上的集成电路慢慢的变成了社会经济和发展的重要支撑,所有的领域的产品不能离开集成电路的支持,可以说集成电路是现代工业赖以生存的“粮食”也毫不为过。

  在集成电路产业生态树中,半导体制造、封装测试、设备,作为根基环节起到基础性的作用,而存储器、处理器、通讯/射频产品、功率/模拟IC这些应用于终端产品的半导体产品则是集成电路生态树的枝叶。

  中国作为全世界最大的半导体消费市场,对于集成电路产品的需求从始至终保持着迅速增加。但是半导体行业发达的国家始终对出口到中国的装备、材料以及工艺技术进行严格审查和限制,如果想要实现自给自足,就必须要实现自身的突破,发展自己的集成电路产业体系

  在2008年之前,国内集成电路制造最先进的量产工艺是130纳米,研发工艺为90纳米。而集成电路高端设备和材料还基本处于空白状态,完全依赖进口。出现这样一种情况的根本原因在于:在集成电路企业的自主创新方面,缺乏自主知识产权。

  在今年五月份的一次讲话中,叶甜春所长总结了近年来取得的重大成果:自专项实施至今,我国集成电路产业的主流工艺已经提升了5代,55、50、28纳米三代成套工艺研发成功并实现量产,22、14纳米的研发工作也取得了突破,形成了自主知识产权。

  在专利方面,截至今年上半年,集成电路领域已申请国内发明专利2.3万余项、国际发明专利2000多项,“所形成的知识产权体系使国内企业在国际竞争中的实力和地位发生了巨大的变化。”

  但是在本次高峰论坛上,叶甜春再一次提示警醒我们,虽然目前在集成电路的制造、封装测试和设备方面取得了巨大突破,但是还远远不足以满足于存储器、处理器、通讯/射频产品、功率/模拟IC产品的市场需求。如果想要形成一套完善的集成电路制造体系,就必须将集成电路生态树各个层级的技术和产品做完善。

  叶甜春所长也指出,目前中国半导体商品市场面临的最严重的问题就是产业倾斜。在之前提到的存储器、处理器、通讯/射频产品、功率/模拟IC四大产品类别中,长江存储代表着等国产储存器厂商发展法向,并且已有消息称长江储存的32层3D NAND产品即将实现量产,这对于中国存储行业来说,不可为不是一剂强心针。

  在处理器领域,寒武纪等国产处理器芯片针对人工智能这一新兴市场推出了不错的产品,无论是在寒武纪的CPU还是紫光同创的FPGA的努力下,中国处理器产业对于马上就要来临的浪潮都有自己的一席之地。

  此外,通讯/射频产品是中国半导体产业近年来最大的发展领域和推动力。在2016年,中国消费的半导体产品占到了全球的三分之一,其中很大一部分是用在通讯、移动电子设备领域。

  值得一提的是,全部采用国产CPU的“神威·太湖之光”中国超级计算机已位列全球500强首位;中国移动智能终端芯片全球市场占有率约20%;智能电视主控芯片也打破垄断,出货量约1000万颗;基于国产密码的标准金融IC卡芯片累计出货已接近1亿颗。今年基带芯片,华为海思970芯片等高端集成电路产品相继出炉,物联网、大数据等周边应用也加快发展,这将明显带动中国集成电路产业的发展。

  总结起来,是由技术的创新、下游应用的市场需要和产业投资共同拉动了中古集成电路市场规模的快速成长。

  目前,中国的集成电路产业生态树中,还存在着短板,其中尤以功率/模拟IC情况最为明显。

  近年来由于工业控制、家电、充电设备等应用对于能源高校利用的不断追求,功率器件下游产品范围的稳步扩张、产量的大幅增长以及功率器件技术的快速更新,在全世界尤其是中国地区都保持稳步增长。

  功率半导体产品形态多种多样,几乎所有与电力能源相关的产品都要使用到功率半导体器件。按照年产值贡献口径,功率半导体最主要的三个产品类别有:IGBT、MOSFET、二极管及整流桥,占据功率半导体八成左右市场。

  首先来看IGBT,多个方面数据显示,2015 年,全球 IGBT 器件及模块销售额 为39.44 亿美金,英飞凌、semikron、三菱及富士电机基本把控了全球 IGBT 市场,前五大厂商占据了 73.2%的市场份额。

  MOSFET 方面,2015 年功率市场产值达到 54.84 亿美金,前五大厂商的市 场占有率合计达到了 60.1%,依旧是国外厂商为主导。

  模拟IC市场,2014德州仪器(TI)卫冕模拟器件老大地位,,占据全球模拟IC市场18%的份额。前十大模拟IC厂商份额占全球份额的57%。而中国庞大模拟IC市场主要被这些国外知名前十大模拟IC中的欧美厂商如德州仪器、意法半导体、英飞凌、恩智浦、ADI所垄断。

  中国虽然拥有全球最大的功率半导体市场,但是中国功率半导体厂商与英飞凌等国外厂商相比依然有着较大的差距,可以说现有的功率元器件几乎没办法达成自给自足。

  具体来看,在功率半导体领域,我国半导体企业技术水平相对落后,优势产品品种类型相对单一,和国际一流半导体公司在全控型功率半导体分立器件市场上的竞争能力上有明显差距,特别是高阶产品领域,90%的市场占有率被美日欧等国际企业占据, 显然大陆进口替代空间巨大。

  首先,中低端聚集。目前,中国绝大多数的模拟IC厂商可提供的高端模拟IC产品并不多,其产品大多分布在在中低端市场。一方面这与中国企业求生存的现状有关,要想在中国市场生存下去,价格战是不可避免的一个问题,而价格因素往往会影响到产品和之后的研发投入,如此循环,产品只能徘徊在中低端市场。

  其次,产品线覆盖范围小。中国模拟IC厂商的发展时间有限,可提供的产品也有限,与TI这些国际厂商可提供动辄上万款产品相比,中国厂商还存在着很大的劣势,更不要说能够为客户提供完整的解决方案了。

  第三,经验缺乏。模拟IC市场更多的是偏向于一个需要长期经验积累的市场,需要大量的人才,但是目前中国半导体人才缺口巨大,也限制了中国厂商的发展。

  资金和政策方面,无论是功率半导体器件还是模拟IC,国家都给予了政策和资金上的支持。功率半导体采用特色工艺,资产金额的投入仅为集成电路的1/10,国内厂商可通过资本优势获得先进工艺实现对海外巨头的弯道超车。模拟IC则偏向于产品创新,而轻制造,不需要在制造方面投入太多的精力,产品创新才是关键。

  市场方面,中国拥有最大的功率半导体市场和模拟IC市场,中国厂商本身拥有着国外厂商不能够比拟的主场优势,如何通过提高自身产品质量,为国内厂商提供更优质的解决方案才是目前的当务之急。

  技方面,国内企业从低端功率器件起家,在多年的经验积累后开始向高端器件进军,成功了实现国产化功率半导体的应用。模拟IC设计目前还处于发展初期,虽然目前的发展需要时间来累积经验和产品的核心技术,不是短时间内就能完成的,但在未来必然也是撼动国际市场的一股力量。

  无论是ECO还是生态树这一概念,对于中国集成电路产业的发展都是特别的重要的。但是单一领域和ECO就仿佛是点和面的组合一般,既不可因噎废食,也不可偏废一方,这是实现中国集成电路产业自主化的必由之路!返回搜狐,查看更加多

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