简要分析芯片行业发展前景

发布时间: 2021-12-27

芯片是半导体元件产品的统称,又称微电路、微芯片、集成电路。是指 内含集成电路的硅片,体积很小。半导体是许多工业整机设备的核心,普遍应用于计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等核心领域。半导体主要由四个组成部分组成:集成电路,光电器件,分立器件,传感器,因此通常将半导体和集成电路等价。集成电路按照产品种类又主要分为四大类:微处理器,存储器,逻辑器件,模拟器件。

半导体制造简单划分可以分为晶圆制造集成电路制造两大块。其中晶圆制造大致经历普通硅沙纯化,分子拉晶为晶柱再成为晶圆几个步骤。

石英砂纯化:第一步是冶金级纯化,此过程主要是加入碳,以氧化还原的方式,将氧化硅转换成98%以上纯度的硅。分子拉晶:将前面所获得的高纯度多晶硅融化,形成液态的硅之后,以单晶的硅种和液体表面接触,一边旋转一边缓慢的向上拉起。最后,待离开液面的硅原子凝固后,排列整齐的单晶硅柱便完成了,其硅纯度达到99.999999%。切割晶圆:用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片,这些硅晶片经过洗涤、抛光、清洁和接受入眼检测与机器检测,最后通过激光扫描发现小于人的头发丝宽度的1/300的表面缺陷及杂质,合格的圆晶片交付给芯片生产厂商。

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集成电路制造工艺是由多种单项工艺组合而成的,简单来说有四个主要步骤:薄膜制备工艺,图形转移工艺和掺杂工艺。

薄膜制备工艺:集成电路的制造过程中需要在晶圆片的表面上生长数层材质不同,厚度不同的薄膜。图形转移工艺:IC制作工艺中氧化,沉积以及扩散,离子注入等流程本身对晶圆片没有选择性,都是对整个硅晶圆片进行处理,不涉及任何图形。IC制造的核心是将IC设计者的要求的图形转移到硅晶圆片上,因此需要图形转移工艺,主要包括光刻工艺。掺杂工艺:掺杂工艺是将可控数量的所需杂质掺入晶圆的特定区域中,从而改变半导体的电学性能。扩散和离子注入是半导体掺杂的两种主要工艺。

半导体芯片分为计算机芯片、手机芯片、车用芯片、生物芯片、人脑芯片以及其他芯片。可应用于新能源领域、信息通讯设备领域、4C产业、智能电网领域。比如新电子产品方面的TWS无线耳机、AR/VR设备、智能家居、车联网和5G等。生物芯片可用于生物制药领域、医学诊断和食品安全方面。随着科技的发展,越来越多的领域涉及到芯片,可以说芯片在我们的生活中无处不在。未来随着我国芯片技术的进步,芯片将应用于更多的领域,芯片行业前景一片光明。

半导体市场自给不足,供需失衡到缺芯+国产替代环境下的芯片崛起。中国作为全球半导体核心市场,占据了全球芯片市场50%以上的份额,对半导体具有大量需求。市场虽大,自给率却低。高端芯片对外依存度高,每年进口芯片需要花费3000亿美元,到2019年时我国的自主芯片自给率才达到30%,虽说相比前几年自给率有了很大的提升,但从总体来看自主芯片自给率仍偏低。我国在芯片领域与西方国家之间存在一定的差距,可以说芯片是我经济发展最薄弱的地方。

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中兴事件、华为事件等美国对中国科技企业的打压,令我国深刻意识到掌握芯片核心科技自主性的重要性,想到了应对之策——芯片国产替代。2014年,大基金一期成立,带动了数千亿资金支持国产芯片发展。2019年,大基金二期成立,预计能带动上万亿资金支持国产芯片发展。2020年8月,国务院更是正式提出:中国芯片自给率要在2025年达到70%。“预计到高增长,没想到直接井喷”,2012-2019年,我国集成电路行业销售收入保持上升态势,根据2012-2018年销售收入数据测算,我国集成电路市场规模年复合增长率约20.3%。2020年,由于5G通信及AI智能发展的需求拉动,以及2019年下半年全球半导体行业景气开始回温,前瞻产业研究院预测我国集成电路行业市场规模将保持20.3%的增速,2019年中国集成电路销售收入达到7856亿元,,同比增长15.80%。预计到2025年,有望突破20000亿元。芯片设计领域,华为海思设计的5nm芯片——麒麟9000,性能不输高通和苹果最顶级的芯片。目前,我国在高端芯片设计领域已经实现了突破。芯片制造领域,中芯国际已经量产了14nm芯片制造技术,在中低端芯片制造领域实现了突破。收益于国产替代,国内集成电路市场规模还在扩大,尚未进入成熟期,有较大的增长空间。

对于芯片产业、集成电路产业,中国政府高度重视,发布了促进集成电路产业和软件产业高质量发展的政策,全面优化完善高质量发展芯片和集成电路产业的有关环境政策。主要有几项措施:

一是加大企业减税力度。对于集成电路企业自获利年度开始减免企业所得税,这些政策对企业发展给予了很大的推动力。

二是在基础方面进一步加强提升。芯片涉及到基础问题比较多,有材料、工艺、设备,涉及比较长的产业链。只有把基础打扎实了,芯片产业才能不断创新和发展。

另外芯片产业发展还依赖于人才,所以在人才储备、人才培养上,政府、国家采取了一系列措施。芯片产业是一个全球性产业链,要加大合作。

登顶全球前十的国产芯片公司:华为海思、华大半导体、兆易创新、安市半导体、吉林华微、士兰微、歌尔股份、中国赛微电子控股公司。

华为海思在2020年第一季度跻身全球第十大半导体厂商,销售额接近27亿美元。众所周知,华为海思在手机芯片行业的成绩非常优秀。它在电视芯片和监控芯片等行业表现也同样出色,甚至于芯片行业实力最强的美国也有六成的监控摄像头采用了华为海思的芯片。

华大半导体为全球第十大MCU供应商、全球第五大安全芯片供应商,主要聚焦在工业控制、汽车电子、安全芯片领域。并且华大的安全芯片以9.2%的全球市占率排在第五位。目前,华大电子安全芯片产品累计出货量已超过160亿颗,是国内最大的智能卡安全芯片商。

事实上,中国芯片封装业是整个半导体产业中发展最早的,也是处于领先地位。根据中国半导体行业协会数据,2004年至今,中国半导体封测行业一直保持高速发展,年复合增长率为15.8%。而2015年并购新加坡星科金朋的江苏长电科技,规模已经跻身世界第三。在2021世界半导体大会上,工业和信息化部电子信息司司长乔跃山表示,2020年中国集成电路产业规模达到8848亿元,“十三五”期间年均增速近20%为全球同期增速的4倍。