1月25日,欧洲议会表决通过了《欧盟芯片法》草案。而正式协议会在2月份正式出台。这一消息让我国本就艰难前行的半导体行业,更加的雪上加霜。这次的协议表明,就涉及到的半导体的生产跟制造的设备、相关技术对我国的出口进行限制。其形式由原来的美国领头,其他国家观望的态度,变成了全球主要半导体国家,统一对我国实行封杀。严格来说,以后的几年或者数年,我国在高端芯片行业,已经无法再借助外部力量了。一、《欧盟芯片法》成立的背景跟措施中美贸易战以来,全球政治格局开始发生变化,逆全球化开始加速。美国针对我们的高科技领域,出台各种限制政策。我国的相关制造业受到很大的影响,波及到全球各个国家。拜登在去年签署的《芯片法案》,主要是针对中国正在发展的第三次科技革命,这对我国造成了不少的麻烦,受其影响的是世界芯片供应链的稳定性。2020年初的疫情的突然爆发,一下子让本就受到影响的芯片行业,更加的雪上加霜。全球所有的相关企业都一下处在“缺芯”的恐慌中。尤其是去年一度让许多企业“无芯”可用。严重影响到欧洲汽车和其他高端制造业。各国出于此种考虑,将芯片视为重要战略物资,开始考虑加强供应链自主。从去年开始各国分别出台针对芯片行业的扶持政策。美国出台针对半导体企业的500亿的资金扶持。欧盟将投入超过450亿欧元公共和私有资金,用于支持欧盟的芯片发展,制造、试点项目和初创企业。
由于美国利用半导体先进技术,针对我国进行无情的打压,也让其他的国家感到深深的恐惧。欧盟借此机会希望欧洲,在全球半导体市占率能从目前不到10%提高到20%;并降低芯片对美国和亚洲的依赖。
二、我国目前半导体行业现状芯片行业几大领域:设计、晶圆制造、封测、EDA工具、芯片原材料、半导体设备1.半导体设备半导体产业链应用环节划分,设备可分为前道工艺设备(晶圆制造)和后道工艺设备(封测设备)两个大类。其中,后道工艺设备还可以细分为封装设备和测试设备。设备中的前道设备占据了整个市场的 80%-85%(价值量),其中光刻机、刻蚀机和薄膜设备是价值量最大的三大环节,各自所占的市场规模均达到了前道设备总量的20%以上。
半导体设备是产业链最上游环节,芯片代工晶圆厂是中游环节,他们负责通过采购芯片加工设备,将晶圆衬底进行数百道上千道工艺的加工,在通过相关设备完成前道加工,再交由最下游封测厂进行封装测试,最终出产成品芯片。芯片前道工艺的生产制备流程
在整个前道设备中,由欧洲ASML和日本Nikon和Canon深度垄断,日本的Nikon和Canon,其光刻机主要以DUV设备为主。EUV光刻机只有ASML可以提供。目前我国的光刻机龙头企业,目前最好的成绩是90nm的光刻机,28nm的光刻机目前尚处于设备优化阶段,无法经过良品率的测试。除光刻机以外的其他设备,如离子注入、薄膜沉积、涂胶显影等领域国产化率低
我国去胶设备、清洗设备、CMP抛光设备、热处理设备、刻蚀设备国产化率较高。但在价值量较高领域内国产化率较低。国产化率随着这几年国外的封锁,加上我国对于半导体行业的资金+政策的扶持,我国的半导体设备公司,在这几年技术突破方面都取得了不错的成绩。
光刻机厂商中,中科院光电所研发出 365nm 波长的近紫外光 DUV 光刻机设备。上海微电子已有生产前道90nm制程的光刻机,后道先进封装光刻机也已经实现出货。上微的28nm制程的光刻机,也已经在2020年实现首台的样机下线。经过两年的打磨之后,第二台的样机在去年的第四季度下线,目前该样机尚处于持续优化中,预计明年下半年到2025年可交付使用。
国产厂商在刻蚀设备领域较早的实现了突破。无论是中微公司,北方华创,嘉芯半导体等在国产线的出货量逐渐增大。中微公司CCP(介质刻蚀)刻蚀设备可以覆盖5nm以下的逻辑芯片以及128层3D NADA产线。中微公司的CCP并在几年前就已经进入台积电的生产线。在薄膜设备的国产化进程方面,拓荆科技在 CVD 领域,北方华创在 PVD 领域都已经有了一定的市场份额。但薄膜设备整体的国产化率依然较低,2021 年在 10%左右。拓荆科技专注于薄膜沉积设备研发,产品主要包括PECVDALDSACVD设备,薄膜设备已广泛适用于国内14nm及以上制程集成电路制造产线。国内厂商技术突破根据各公司的报告,以及证券研究所的统计,目前我国还在涂影显影设备、检测量测设备、CMP设备(化学机械抛光)、离子注入机、缺陷检测设备、干法去胶设备、清洗设备几个领域,都有国产替代厂商。2.设计公司韦尔股份:手机摄像头中的图像传感器芯片设计,全球排名前三。兆易创新:NOR闪存存储设计,SPINOR FLASH市场占有率较高,同时也是全球排名前三。圣邦微电子:国内模拟芯片设计龙头,产品覆盖电源管理和信号链,跟TI、ADI还有很大差距。寒武纪:专注AI芯片和AI IP,是目前国际上少数几家全面系统掌握了通用型智能芯片 及其基础系统软件研发和产品化核心技术的企业之一。汇顶科技:在触控芯片全球领先恒玄科技:蓝牙耳机音频SoC芯片全球龙头聚辰半导体:公司为全球排名第三的EEPROM产品供应商,市场份额在国内EEPROM企业中排名第一3.制造厂商中芯科技为我国芯片制造的龙头企业。目前制造工艺已经突破7nm制程。还有华虹、华润微电子、积塔半导体、粤芯半导体等数十家企业。
我国半导体代工厂4.封装测试厂商目前我国的封测企业,长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技、深科技。长电科技是我国封测行业的龙头企业,属于全球领先的封测厂商,无论在技术还是规模上均与海外龙头处于同一梯队。通富微电在技术方面已经下探到5nm的封测。半导体封测厂商5.半导体材料有上海新阳、江化微、江丰电子、南大光电、华特气体等诸多厂家。上海新阳前段时间已经研发成功Arf的光刻胶。6.EDA厂家目前有华大九天、概伦电子、苏州芯禾、芯原股份等20多家企业。概伦电子目前已经登录科创板,成为我国EDA第一股。华大九天是国内规模最大、产品线最完整的 EDA供应商,是我国唯一能够提供模拟电路设计全流程 EDA 工具系统的本土企业。三、我国半导体行业后续走向芯片法案对中国芯片制造的重点在高端EUV(极紫外线)光刻机的先进制程:即14nm 及以下的fab、18nm 的DRAM、128层的NAND。目前,成熟制程应用的DUV(深紫外线)光刻机由日本、欧洲掌握。通常芯片主要以军工级、工业级和民用消费级。目前军工级跟工业级主要以稳定为主,不追求高制程的芯片,主要以28nm及以上,目前我国已经可以自主生产。民用消费级以手机、无人驾驶、新能源汽车等行业冲击比较大。之前华为被制裁以后,华为手机无芯可用,手机市场直接拱手让人。荣耀被迫出售。英伟达A400的芯片不允许对我国销售,直接让我国云计算、人工智能企业哗然。目前我国首要应对的方式,需要针对成熟工艺的芯片产品,做到完全的自主可控。国际半导体行业,对于28nm定义为黄金成熟工艺分割线。目前SMIC和华虹宏力分别在2015年和2018年攻克了28nm工艺。
来源: IC Insights在全球晶圆市场预测报告中,可以看出19-21年以前10nm及以下占比较小,分别为4.4%,10%,16%。并且这部分占比的玩家只有台积电和三星。在10-20nm,占比不少,玩家又多了英特尔,格罗方德,SMIC等。28nm工艺依然有着广泛应用的原因是其性能在这些领域完全够用,并且其在功耗、成本,可靠性方面也有着很好的平衡。可以说,28nm工艺在各家芯片制造厂依然是主要的盈利方向。目前成熟工艺占比中,我国厂商只有SMIC和华虹宏力占比超过5%,分别为6%和11%。在成熟工艺的市场上,我国半导体的自给率应该在20%左右。依然有巨大的替代空间。所以需要中芯等厂商,尽可能多的提升在成熟工艺的市场占比。而其他的半导体配套企业,国内半导体设备厂商、EDA工具、材料等行业企业的产品满足成熟工艺的标准(28nm),产品管线覆盖除光刻机外的所有领域,产品性能得到持续验证,半导体设备国产化率不断提升。做到真正的自主可控,才能让我国的半导体行业,不再受制于人,而我国才能真正意义的的引领第三次信息革命。