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中国的半导体技术怎么样?在世界上处于什么水平?

电脑版   2020-11-30 04:25  

中国的半导体技术怎么样?在世界上处于什么水平?半导体技术是科技的核心啊:半导体技术是指半导体加工的各种技术,包括晶圆的生长技术、薄膜沉积、光刻、蚀刻、

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半导体技术是指半导体加工的各种技术,包括晶圆的生长技术、薄膜沉积、光刻、蚀刻、掺杂技术和工艺整合等技术。

在半导体领域中,半导体设备的研发是重中之重,毕竟如果没有相应的设备支持,就算你的工艺已经达到了5nm芯片级别,甚至是3nm芯片级别,你也无法进行制造,只能停留在蓝图阶段。

美国自去年以来对华为的封锁也正是戳中我国芯片无法自主制造的痛点,让华为陷入前所未有的危机当中。

中芯国际是中国大陆芯片制造的NO.1,而台积电则是全球最顶尖的芯片制造企业,下面就从两者的对比,一窥中国半导体的技术水平。

1、技术水平

在2019年,台积电7nm与10nm节点的市场份额已经相当高,拿下了86%的占比。如今,台积电的5nm芯片已进入量产阶段。

反观中芯国际,目前最先进的工艺仅达到14nm,市场占有率只有可怜的0.3%,远远低于台积电的83%,近乎忽略不计。从中芯国际2020年第一季度技术节点占比中也可以看出,14nm节点的营收占比只有1.3%,前进十分微小。

由此可以见,中芯国际与台积电的差距仍然十分巨大。

值得欣慰的是,中芯国际在40/45nm及以上工艺的市场占有率更高。

2、市场占有率

长时间来,台积电一直占据着业界首位,据日媒公布的数据显示,在今年第二季度,台积电的以51.5%的超高市场占比,依旧是业界冠军。而中芯国际只有4.8%的市场占比,排名第五位。

3、盈利能力

台积电多年来的营收几乎是处于逐年上升的状态,在2019年其营收达357亿元,先进的工艺节点为其带来了丰厚的利润。同年,中芯国际的营收为31.16亿美元,甚至不足台积电的零头。

在净利润方面,台积电净利润为115亿美元,中芯国际则为2.35亿美元。同时,较大的技术差距使得两大巨头之间盈利能力有不小的距离。台积电毛利率一般在47%-50%,而中芯国际却只有7.89%。

4、总结

总体来看,台积电在全球晶圆代工厂商中属于第一梯队,且位于金字塔顶端,其拥有成熟的工艺,亮眼的盈利能力和一骑绝尘的市场占比。

而正在自研芯片道路上摸索着的中芯国际则位于第二梯队,其技术水平、市场占有率、盈利能力等方面均全面落后。

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中国的半导体技术个别领域已经达到国际先进水平,但是,就整体而言落后是非常明显的,因此也就有了“卡脖子”的事件经常发生。

首先,来看看 生产半导体的设备;中国大陆半导体的销售量大约占到了全球的23%;不过,说得难听一点的话,都是“借鸡生蛋”,这些设备的自有率仅仅只有10%左右;

举个例子。上海微电子研制的28nm光刻机最早可能在明年投入生产;同样也是自主知识产权的中微半导体7mm刻蚀机达到国际水平,但是,其它国产设备则都是中低端;

其次,半导体材料也存在同样的问题;高端占比低。硅单晶圆片自给率6英寸50%,8英寸10%,12英寸仍依赖进口;

尽管中国大陆的光刻胶、溅射靶材等化学品可以批量生产,但是也大都是中低端材料;和韩国的半导体依赖日本的高端材料差不多;

再次,就是半导体集成电路的核心“芯片”的的生产了;中国大陆的芯片设计有了长足的进步;有11家企业进入全球IC设计50强,但是,原创设计工具EDA国内市场国产的只占一成;

这是设计环节,另外,在生产环节,与世界先进水平相差了两代!

高端芯片制造主要依靠台积电的外加工;封测环节具有一定优势,销售额占全球59%,封装技术较领先;但是,差距。也是明显的。

简单说,如果将我国半导体生产分为“上游、中游、下游”三个节点的话;中国大陆仅仅在中游与世界先进水平接近甚至超出,但是,在上游与下游的差距仍然不少。

知道了短板在哪里,问题的解决就是迟早的事情;这样的追个不能性急,好钢用在刀刃上;主要是高端半导体材料和芯片。比如华为的麒麟10。

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完整的半导体产业包含原材料,设备,设计和制造以及封装测试四个环节。原材料和设备属于上游技术,试想你的没有原材料和制造设备,你的技术再厉害又有什么用?原材料和设备都是我们的弱项,世界上半导体材料和设备强国有日本,美国和欧洲一些企业,材料代表企业:信越,胜高,杜邦等,设备有应用材料,东京电子,ASML等。接下来是设计和制造环节,集成电路产业主要又分为CPU,DRAM和NAND,显示芯片,功率半导体,MEMS和传感器,CMOS等,CPU阵营又分为x86架构和ARM架构,x86架构就是Intel和AMD两大美国企业的天下,主要应用在在服务器端和pc端,不对外开放,而ARM属于开放项目,大家交点钱都可以拿到他的授权供设计芯片,主要应用在消费端,手机等便携式设备基本都是他的天下。苹果,高通,富士通和华为等属于这一派。DRAM和NAND存储芯片我们刚起步,长江存储就做这,目前主要为日美韩主导。剩下的功率半导体,MEMS和CMOS都是我们的弱项,日美欧绝对领先。制造这一块,由于摩尔定律的发展,半导体制程向7nm,5nm甚至2nm发展,先进制程技术投入大,产出慢,各家都向fabless发展,制造交给第三方,目前台积电主导,三星,格罗方德等第二梯队,我们大陆有中芯国际,但中芯国际目前是28nm和14nm只占销售额的百分之一多一点,10nm和7nm还遥遥无期,而且还受美国提供设备的制约,距离先进制程任重而道远。最后就是封装环节了,属于下游技术,这个国内目前长电,华天和通富已经深耕多年,可以说受的制约相对最小了!

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中国的半导体技术只能说处于起步阶段吧。

目前只是在有限的几个领域里有所建树,但即便是这些领域也是仿照国外产品,原创的太少。从产业结构来看,目前在半导体领域的前沿研发基本都被欧美和日韩的企业以及院校所包揽。大陆的现状基本是有着大量的中小型设计公司,具有满足绝大多数普通应用场景的设计能力。但是在尖端技术上还是无法在国际上竞争,本国内高端产品基本依赖进口。


最新的设计往往都是基于最新的制造工艺,而在设计方面独树一帜的公司比如高通,arm等,和上述的那些制造公司都是有着密切的合作的。目前这个工艺/设计研发的圈子还很少有大陆企业涉足。只有华为一家在逐渐的从设计往下慢慢探索制造方面的整合能力,别的公司就完全没有听过这方面的努力了。


目前国内半导体的现状是:

1、有着大量的中小型设计公司,具有满足绝大多数普通应用场景的设计能力(比如数模转换,工业控制,小型嵌入式系统等)。然而由于财力和技术积累的不足,在规模最大、利润最高的几块市场,比如cpu或者存储器上,大陆公司基本还处于别人吃肉我来喝汤的地位。

2、在工艺制造领域,中芯国际一直在紧追慢赶的试图赶超台积电、intel它们这几家所把持的市场,然后由于财力和技术积累的不足,中芯国际始终难以承担那些大的设计客户(高通,nxp,ibm等)的重要订单。

3、高端设备和原材料的供应商极缺,所有重要设备和材料几乎完全进口。


从目前的发展形势来看,我们可能很长一段时间要扮演追赶者的角色。希望通过充当世界工厂,能够给我们的商业和技术公司积累足够的资本和眼界,在这个世界最大的产业里最终获得稳固的地位。


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通俗易懂说一点,至少美日韩台湾地区都在我们之上,半导体行业严重依赖高端设备,我们的大部分生产设备基本都是日本美国等其他国家的,还是用人家的技术。什么时候中国能生产各环节的高端设备了,中国的半导体产业才能独占鳌头。

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