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国产芯片认知的5大误区

本文来自方正证券研究所2021年6月13日发布的报告《国产芯片认知的五大误区》。

由于集成电路产业链极其复杂,因而对半导体产业链有很多认知误区,本文集中回答了最常见国产芯片五大误区:

一、有了光刻机就能造芯片?

其实光刻只是半导体前道7大工艺环节(光刻、刻蚀、沉积、离子注入、清洗、氧化、检测)中的一个环节,虽然是最重要的环节之一,但是离开了其他6个环节中的任何一个都不行。

集成电路的制造工艺分为“三大”+“四小”工艺:

三大(75%):光刻、刻蚀、沉积;

四小(25%):清洗、氧化、检测、离子注入。

一般情况下光刻占整条产线设备投资的30%,与刻蚀机(25%)、PVD/CVD/ALD(25%)并列成为最重要的三大前道设备之一,所以并不是有了光刻机就能造芯片,光刻只是芯片制造工艺流程的中的一个,还需要其他6大前道工艺设备的支撑,其重要程度与光刻机同等重要。

二、中国最紧迫的是造出光刻机?

其实目前中国并不缺光刻机,缺的是其他6大类被美国厂商把持的工艺设备(沉积、刻蚀、离子注入、清洗、氧化、检测)。

光刻机大致分为两类:

1、DUV深紫外线光刻机:可以制备0.13um到7nm芯片;

2、EUV极紫外线光刻机:适合7nm到3nm以下芯片。

目前情况下DUV光刻机并不限制中国,还在正常供应,因为供应商重要来自于欧洲荷兰的ASML以及日本Nikon、佳能,并不直接受美国禁令,但EUV目前并未买到。

在前序报告里提到,我们认为中国半导体未来将从全部外循环,转向外循环+内循环的双循环架构,基于半导体是全球化深度分工的现实,外循环也就是团结非美系设备商依旧是重点和现实的选择。目前前道设备格局是:

1、光刻机:由欧洲ASML和日本Nikon和Canon垄断;

2、刻蚀、沉积、离子注入、清洗、氧化、检测设备:由美国和日本垄断,其中检测设备由美系的KLA深度垄断。

所以现在中国半导体扩产大背景下的内外双循环的当务之急是依靠国产和联合欧洲、日本去替代美国把持的非光刻设备,所以,与绝大多数人理解的不同,中国半导体制造并不缺光刻机。

三、“自研”就能解决芯片缺口?

其实目前大多数“自研”不仅不能解决目前的芯片缺口,反倒会加剧芯片短缺。

因为所谓的各大互联网公司/车厂/手机厂商的“自研”芯片,其实只是芯片的设计环节,是芯片制造工艺的一个步骤,与我们所缺的芯片成品差了最为关键的芯片制造。现在全球缺芯,缺的不是芯片设计,而是最为核心重要的芯片制造。

现在全民自研芯片,会加大晶圆厂的流片订单,会持续加大芯片代工产能供需缺口。所以未来解决芯片缺口只能靠Fab制造厂(中芯、华虹)、IDM厂(华润微、长存、长鑫),而不是靠“自研”(芯片设计)。

相对来说,芯片设计门槛相对较低,启动快,见效快,商业模式与软件开发类似,中国在诸多芯片设计fabless领域都已经全球领先,以华为海思为例,在被限制芯片代工之前,海思的各类芯片设计实力已经是全球前二。

所以现在更需要支持的是芯片制造领域,而不是芯片设计(自研),如果没有稳固的fab代工厂的支撑,fabless也不过是空中楼阁海市蜃楼。

四、目前中国只缺高端芯片?

当下其实中国缺的更多的反倒是成熟工艺,8寸比12寸紧缺,12寸的90/55nm比7/5nm紧缺。

成熟/先进工艺都很重要,缺一不可,一台手机里面除了AP和DRAM外,其他绝大多数芯片都是成熟工艺。电车需要的芯片,特别是功率半导体芯片/MCU芯片都是成熟12寸或是8寸。

对于中国来说,不仅在先进工艺7/5/3nm与台积电差距巨大,更大的差距体现在成熟工艺的产能。以等效8英寸产能计算,中芯国际的产能也就只有台积电的10%~15%,差距依旧巨大,根本无法满足国内的需求。

特别是国内的芯片设计上市公司,绝大多数都在成熟工艺节点,但是根本没有本土配套的成熟代工产能与其配套;

韦尔股份的CIS/PMIC/Driver、兆易创新的NOR和MCU、汇顶科技的指纹识别、圣邦股份的模拟IC、卓胜微的射频等芯片都在12寸的成熟工艺(90~45nm),而不是所谓的14/10/7/5nm先进工艺。更为重要的是,当下需求量最大的电车和光伏逆变器/MCU/功率芯片都是在8寸成熟产能上完成,这也是目前最缺的板块,稀缺程度超过所谓的“先进”芯片。

所以,现在的当务之急反倒不是7/5/3nm,而是先做好成熟工艺。

五、中国要独立建成自己的半导体工业体系?

其实半导体是一个深度全球化的行业,没有任何一个国家能够实现完全“国产化”。

目前的半导体全球布局是:

半导体设备:美国为主、欧洲日本为辅;

半导体材料:日本为主,美国欧洲为辅;

芯片代工:中国台湾省为主,韩国为辅;

存储芯片:韩国为主、美国日本为辅;

芯片设计:美国为主,中国大陆为辅;

芯片封测:中国台湾省为主,中国大陆为辅;

EDA/IP:美国为主,欧洲为辅。

所以,我们可以看到全球没有哪一个国家能够覆盖半导体的全产业链,所以全球化合作依旧是行业主流。

但是,由于中美的科技摩擦,对于中国来说,必须要进行双循环。也就是从之前的外循环为主、内循环为辅,改变成现在的外循环为辅、内循环为主。

所以,面对美国对中国的条件约束,当务之急就是针对美国的强势领域进行替代,并尽最大努力对美国之外的(欧洲、日本等)继续进行外循环。

目前美国把持的核心技术集中体现在除光刻机之外的半导体设备(PVD、检测、CVD、刻蚀机、清洗机、离子注入、氧化、外延、退火),另外就是EDA开发软件。

风险提示:中美贸易摩擦加剧、地缘政治加剧的风险;国产替代不及预期的风险;半导体下游需求不及预期的风险。

前序报告:《中国半导体走向何方?》《认知华为的三个阶段》《国产设备的格局》《分析师眼里的半导体变局》

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