1965年,中國的第一塊硅基數字集成電路研制成功。
2019年,中國自研的華為鯤鵬920與華為麒麟正式發布,達到世界頂尖水平。
中國芯用了54年的時間,從無到有,從弱到強,從迷茫探索到堅定進擊,這一路稱得上是一部磨難史。
而這場磨難,還遠沒有結束。因為輸在起跑線上的中國,在全球半導體競賽中,依舊落后。
目前中國國內的半導體自給率水平非常低,特別是核心芯片極度缺乏,國產占有率都幾乎為零,芯片國產自主化迫在眉睫。
中國在半導體的市場;(來源:波士頓2019年報告)
而西方國家在技術、設備、人才等方面的封鎖,更是嚴重阻礙著中國芯的發展。眼下,跨越前方的大山和大海,成了國產芯片崛起的唯一答案。
第一步:跨越IC設計
國產IC設計公司超1700家,華為啟用“備胎計劃”
和美國及其他半導體發達的國家和地區相比,中國大陸集成電路產業仍有很大的差距,除了技術本身的落后之外,產業結構也不夠合理。國產芯片仍然大量集中在附加值和技術含量較低的市場,大家一起打價格戰,互相廝殺。過低的利潤難以讓企業通過健康的研發投入來提升產品的市場地位,導致惡性循環。在制造方面也相對分散,不容易聚集財力和人力辦大事。
根據集邦咨詢旗下拓墣產業研究院最新統計,2019年全球前三大IC設計業者是博通(Broadcom)、高通(Qualcomm)及英偉達(NVIDIA),均為美系企業。整體來看,美系企業主導著全球IC設計產業,排名前十的超威(AMD)與賽靈思(Xilinx)也都屬美系。
另外,三家中國臺灣IC設計企業聯發科(Mediatek)、聯詠(Novatek)和瑞昱(Realtek)在2019年的表現皆不俗。
回到中國大陸,近幾年,中國芯片設計產業發展迅速,目前中國大陸的芯片設計公司已超過1700多家!設計從業人員超16萬。就芯片設計而言,國產IC設計企業已掌握了芯片設計的核心技術,漸漸拉近了與外國的距離,甚至開始與國外企業競爭。
其中華為海思,國內 IC 設計企業毋庸置疑的龍頭,其芯片技術已經可以和高通、蘋果一較高下。盡管華為在2019年五月受到美國實體清單政策沖擊,但對其全年整體表現影響有限,搭載Kirin處理器的智能手機出貨依然強勢,壓縮其他品牌的表現。同時,為免被卡脖子,華為未雨綢繆啟用“備胎計劃”——華為一直在其基站、企業IT設備和手機上使用的芯片方面,采取兩條腿走路的策略,即國際合作/外購與自主研發同時進行。
總體而言,在芯片設計領域,中國與國外技術的差距并不算太大。
第二步:跨越晶圓代工
中芯國際采用N+1工藝制造7nm芯片,繞過ASML光刻機壟斷
晶圓代工有著高資本壁壘和技術壁壘,行業十多年沒有新的競爭者出現且越來越多現有玩家放棄先進制程追趕。目前,全球晶圓代工老大為臺積電,三星次之,而國內最有實力追趕的當數中芯國際。
1998年,華晶與上華合作生產MOS圓片合約簽定,開始了中國大陸的Foundry時代。
2000年,中芯國際在上海成立,中國大陸的晶圓代工進入加速發展階段。
2008年,第一批45納米產品成功通過良率測試。
2015年,中芯國際28納米產品實現量產。
2019年,中芯國際開始14nm中端芯片的量產。
如今,全球真正量產的先進制程是7nm,但由于多方阻力,中芯國際沒能從荷蘭引進7nm制造工藝的光刻機,故國產高端芯片代工仍需依賴臺積電。
芯片技術包括設計和制造兩個環節,在設計上我國并不落后,但在制造上與國際差距很大,這個差距就是被“光刻機”卡住了脖子。
目前,國際光刻機技術已經發展到了第五代,高端光刻機全部來自荷蘭ASML公司。荷蘭第五代極深紫外光刻機禁止向我國出口是眾所周知的事實。2018年中芯國際耗資1億歐元訂購的我國唯一一臺第五代極深紫外光刻機,原定于2019年初交付,但至今也沒有到貨。
但近日,中芯國際傳出重大好消息,稱可繞過ASML光刻機,采用N+1工藝制造出接近7nm工藝的芯片,并將于2020年底量產。如果中芯國際能成功量產7nm工藝芯片,無疑將會讓國產芯片掌握越來越多的話語權。