(2022.7.4)半導(dǎo)體周要聞－莫大康

1. 魏少軍教授：中國集成電路產(chǎn)業(yè)的再破局

魏教授表示，美國現(xiàn)在包括中國臺灣、日本和韓國建立“Chip4聯(lián)盟”在內(nèi)的種種動作，似乎都是想將中國排除在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈之外。

在這種形勢下，我們更需要重新審視中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來。

在持之以恒的投入下，中國集成電路產(chǎn)業(yè)的實力正在不斷上升，但自給率依然不足。據(jù)魏教授介紹，我國的集成電路自給率只能做到12.5%，“有人說，這是不是意味著我們可以拼命投資集成電路制造呢？也不盡然，因為如果這樣做，我們可能很快就會出現(xiàn)局部產(chǎn)能過剩的局面，這一點也需要我們認真關(guān)注?！蔽航淌谔嵝颜f。

國內(nèi)也曾出現(xiàn)以互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式探索半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之路，但發(fā)現(xiàn)這是行不通的?！蔽航淌谂e例說。

在魏教授看來，我國集成電路要先實現(xiàn)再破局，擴充產(chǎn)能是一個迫在眉睫的事情?！拔覀儸F(xiàn)在產(chǎn)能缺得太厲害了”，魏教授強調(diào)。據(jù)他所說，我國現(xiàn)在的芯片產(chǎn)能大概只有50萬片左右/月，但實際上我們需要150萬片。換而言之，我們現(xiàn)在只能滿足50%，亟待補上短缺的部分。

2. 美媒：美芯片戰(zhàn)略舉步維艱

在美國總統(tǒng)拜登可能迎來災(zāi)難性的中期選舉之際，他仍有最后一次機會來表明自己有能力推動國會機器通過一項得到兩黨支持的、旨在支撐美國技術(shù)優(yōu)勢的宏偉計劃。

這項耗資520億美元、旨在大力推動美國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展、保持美國對華技術(shù)優(yōu)勢的開創(chuàng)性計劃，有一個朗朗上口的名字：《2022年美國競爭法案》?？墒牵@項工作因為無休止的拖延和政治口角而舉步維艱。迄今為止的情形恰恰告訴我們，美國為什么難以發(fā)揮競爭力：它們破碎的政治體制導(dǎo)致這項工作幾乎成為不可能。

最初，這件事的發(fā)展勢頭似乎銳不可當(dāng)。2021年6月，參議院以68票對32票的壓倒性優(yōu)勢通過所謂的“芯片法案”。不久后，兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案在參議院獲得通過。那一刻，拜登似乎可以像其承諾的那樣，讓美國政治體制再次運轉(zhuǎn)起來以解決重大問題。

英特爾公司曾表示，如果能夠得到國會支持，英特爾將把計劃耗資200億美元的俄亥俄州芯片廠擴建為1000億美元的規(guī)模。但不知出于什么原因，美國總統(tǒng)沒能推動眾議院民主黨領(lǐng)導(dǎo)層采取行動，沒能把自己的言語變?yōu)楝F(xiàn)實。

3. 3納米芯片工藝節(jié)點所面臨的技術(shù)難點實現(xiàn)難度大幅增加

有一些領(lǐng)域的應(yīng)用需要最新的芯片工藝流程，例如機器學(xué)習(xí)，服務(wù)器和智能手機?！爱?dāng)然，我們這些用于半導(dǎo)體制造的軟件肯定需要更多的計算能力。如果我們今天有10倍的相同成本，我們也會喜歡的，因為這是新興技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展中所遇到的正?，F(xiàn)象，可以說所有其他科學(xué)和工程計算領(lǐng)域都處于類似的情況，“D2S首席執(zhí)行官Aki Fujimura說。

在領(lǐng)先優(yōu)勢方面，多年來該行業(yè)一直在努力跟上這一技術(shù)發(fā)展需求。在每個工藝節(jié)點上，芯片制造商已將晶體管規(guī)格縮小了0.7倍，使業(yè)界在每一次芯片工藝節(jié)點轉(zhuǎn)換中性能提高15％，成本降低35％，面積增益降低50％，功耗降低40％。

2011年發(fā)生了重大飛躍，當(dāng)時英特爾從平面晶體管轉(zhuǎn)向22納米finFETs，隨后芯片代工廠以16nm / 14nm FinFETs工藝跟進。FinFETs三極管技術(shù)以更低的功耗提供更高的性能。

但是在每個工藝節(jié)點上，finFET的工藝成本和復(fù)雜性都在飛漲，所以現(xiàn)在完整工藝節(jié)點的擴展節(jié)奏已經(jīng)從18個月延長到2.5年甚至更長的時間。另外，很少有芯片代工廠客戶可以承擔(dān)遷移到更先進工藝節(jié)點上的費用。

展望未來，由于成本的原因，客戶可能會停留在某些節(jié)點上。例如，7nm finFET為大多數(shù)應(yīng)用提供足夠的功率，性能和面積縮放優(yōu)勢。GlobalFoundries首席技術(shù)官Gary Patton表示：“7nm將成為一個長壽命的工藝節(jié)點。

Imec半導(dǎo)體技術(shù)和系統(tǒng)執(zhí)行副總裁An Steegen表示?！敖裉煸?納米工藝節(jié)點的時候，finFETs正在開始掙扎。因此，在3納米處，我們需要為finFET找到一個真正的性能增強器，或者我們需要對納米片進行改變?！?/p>

而現(xiàn)在納米線（nanowire）仍然可行，但納米片（nanosheet）正在越來越受到重視。使用當(dāng)今的技術(shù)，TFET和垂直FET（vertical FETs）實現(xiàn)起來仍太難了。

在這兩種技術(shù)中，納米片F(xiàn)ETs（nanosheet FETs ）有一些優(yōu)點?！斑@是全柵（gate-all-around）最現(xiàn)實的結(jié)構(gòu)。它將包括具有可變納米片（nanosheet）寬度的納米片（nanosheet），以及超過90％與finFETs兼容的工藝，“S.D.三星公司邏輯部的高級副總裁Kwon說。

4. 臺積電：中國場技術(shù)論壇南京28nm擴產(chǎn)進度，2nm新材料五大特色工藝

一如往昔由臺積電總裁魏哲家進行開場。他指出，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將在 2030 年達到一萬億美元，高速發(fā)展的同時也帶來很多挑戰(zhàn)，像是地緣政治之故，供應(yīng)鏈不約而同提高庫存且進行在地化生產(chǎn)。另外，全球客戶對成熟制程產(chǎn)能需求強勁，但興建成熟制程產(chǎn)能的高成本問題，唯有大家齊心合作才能克服挑戰(zhàn)。

N2制程技術(shù)：將采用嶄新的晶體管架構(gòu)Nanosheet，N2和N3E相比，在同樣功耗下速度增加15%，或是相同速度下，功耗會降低30%，同時芯片密度也將明顯進度。N2預(yù)計在2025年開始量產(chǎn)。

N2的創(chuàng)新功能：在高效能運算平臺上N2將提供晶圓背面的電源網(wǎng)絡(luò)（backside Power），以全力支持小芯片（Chiplet）整合，這些創(chuàng)新可以幫客戶提升產(chǎn)品整體性能，特別是速度和功耗。整體來看，N2會更好滿足未來半導(dǎo)體產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用的需求。

半導(dǎo)體新材料的研發(fā)：在高速芯片設(shè)計中，低電阻和低電容的金屬變得越來越重要，臺積電正在研發(fā)一種新的制程工藝，用mental-RIE金屬反應(yīng)離子式刻蝕，這個新技術(shù)可以在導(dǎo)線之間形成真空（airgap）隔離，降低20~30%導(dǎo)線的有效電容。在導(dǎo)線方面，近幾十年一直以銅為主導(dǎo)材料，當(dāng)銅導(dǎo)線的厚度小于電子，電阻值會急劇增加，這是未來半導(dǎo)體技術(shù)演進的障礙。目前，臺積電正在研究一種新的2D材料，有機會代替銅作為導(dǎo)線。由于2D材料具備獨特的傳導(dǎo)性能，因此電阻不會受到導(dǎo)線變薄的影響，從而保證芯片的高速運算性能。

5. 全球首家三星宣布已量產(chǎn) 3 納米芯片

三星電子有限公司周四宣布，該公司已經(jīng)開始在其位于韓國的華城工廠大規(guī)模生產(chǎn) 3 納米半導(dǎo)體芯片，是全球首家量產(chǎn) 3 納米芯片的公司。與前幾代使用 FinFET 的芯片不同，三星使用的 GAA（Gate All Around）晶體管架構(gòu)，該架構(gòu)大大改善了功率效率。

三星公司在一份聲明中說，與傳統(tǒng)的 5 納米芯片相比，新開發(fā)的第一代 3 納米工藝可以降低 45% 的功耗，性能提高 23%，并減少 16% 的面積。三星還稱，第二代 3 納米 GAA 制造工藝也正在研發(fā)中，這種第二代工藝將使芯片功耗降低達 50%，性能提高 30%，面積減少 35%。

6. 蘋果或搞不定5G基帶芯片

郭明錤補充道，根據(jù)此前高通與蘋果達成的協(xié)議，在2024年前，高通將向蘋果提供部分，而非全部的5G基帶芯片。由此，預(yù)計蘋果將繼續(xù)開發(fā)5G基帶芯片。從高通方面來說，郭明錤稱，等蘋果在5G基帶芯片領(lǐng)域成功并可取代高通時，高通新業(yè)務(wù)預(yù)計也發(fā)展到足以顯著抵消iPhone 5G芯片訂單損失帶來的負面影響。

據(jù)悉，該消息源自天風(fēng)國際分析師郭明錤在推特上的最新爆料。郭明錤表示：最新調(diào)查表明，蘋果自研iPhone 5G基帶芯片計劃可能已經(jīng)失敗，因此高通將繼續(xù)成為2023年新iPhone的5G基帶芯片獨家供應(yīng)商，供應(yīng)份額為100%（高通此前估計為20%）。

7. 12英寸產(chǎn)能擴充急用于PMICMCU驅(qū)動IC等成熟工藝產(chǎn)品

根據(jù)TrendForce集邦咨詢資料顯示，2022年全球晶圓代工產(chǎn)能年增約14%，其中八英寸產(chǎn)能因擴產(chǎn)較不符合成本效益，增幅遠低于整體產(chǎn)業(yè)平均，年增約6%，而十二英寸年增幅則為18%。其中，十二英寸新增產(chǎn)能當(dāng)中約65%為成熟工藝（28nm及以上），該工藝產(chǎn)能年增率達20%，顯見2022年各晶圓代工廠多半將擴產(chǎn)重心放置于十二英寸晶圓產(chǎn)能，且以成熟工藝為主軸，而主要擴產(chǎn)動能來自于臺積電（TSMC）、聯(lián)電（UMC）、中芯國際（SMIC）、華虹集團（HuaHong Group）旗下HHGrace，以及合肥晶合集成（Nexchip）。

8. Intel and TSMC Sales

9. Intel capital spending forecast

10. Intel 2021各部門業(yè)績

11. ASML EUV Shipment forecast

12. 從主流晶圓廠Q2招中標數(shù)據(jù)看國產(chǎn)設(shè)備廠商的突破

今年二季度，上海積塔半導(dǎo)體、華虹半導(dǎo)體、燕東微電子、杭州積海半導(dǎo)體等企業(yè)合計招標1930臺設(shè)備。

從國內(nèi)中標的設(shè)備廠商來看，集微網(wǎng)根據(jù)招標平臺數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計，今年二季度，北方華創(chuàng)、中微半導(dǎo)體、芯源微、Tokyo Electron（東京電子）、ASML等企業(yè)合計中標643臺設(shè)備，其中，國產(chǎn)設(shè)備廠商合計中標387臺設(shè)備。

北方華創(chuàng)共中標80臺設(shè)備，中微半導(dǎo)體共中標22臺設(shè)備，芯源微共中標24臺，屹唐半導(dǎo)體共中標12臺，拓荊科技共中標11臺，中科飛測共中標7臺，上海微電子共中標6臺，華海清科共中標8臺；從國外設(shè)備廠商來看，ASML共中標7臺設(shè)備，泛林半導(dǎo)體共中標16臺設(shè)備，KLA共中標18臺設(shè)備，應(yīng)用材料共中標21臺設(shè)備，東京電子共中標87臺設(shè)備。

在光刻環(huán)節(jié)，ASML中標5臺光刻機，占據(jù)行業(yè)主導(dǎo)地位；上海微電子中標1臺步進式光刻機。據(jù)了解，上海微電子SSX600系列步進掃描投影光刻機可滿足IC前道制造90nm、110nm、280nm關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝需求。此外，今年2月，上海微電子成功交付首臺2.5D3D先進封裝光刻機，這對國內(nèi)集成電路行業(yè)有著很大的意義。

13. 汽車芯片自給率低，對國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的影響不小

數(shù)據(jù)顯示，2019年全球汽車芯片市場規(guī)模約3300億元，其中，中國自主汽車芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)模不到150億元，僅占全球的4.5%。IC Insights預(yù)測，2021年中國汽車芯片自給率依然不足5%。

魏少軍認為，缺芯表象背后的根本原因是全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈體系被打亂，未來半導(dǎo)體供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)性混亂會長期存在。他表示，今天不能再以加工為中心，而要以產(chǎn)品為中心，這意味著整個產(chǎn)業(yè)模式要轉(zhuǎn)變。

在業(yè)內(nèi)人士看來，目前汽車領(lǐng)域緊俏的芯片主要種類不是先進制程工藝，而是成熟制程類產(chǎn)品——主要包括主控芯片MCU、功率類電源芯片和驅(qū)動等，占據(jù)芯片緊俏74%的比例，其次是信號類芯片CAN/LIN等總線收發(fā)器。其中緊俏芯片種類涉及的原廠主要包括NXP（恩智浦）、TI（德州儀器）、ST（意法半導(dǎo)體）以及英飛凌等傳統(tǒng)汽車芯片企業(yè)。

14. 環(huán)球晶圓擬建12英寸硅片廠

6月27日，環(huán)球晶圓宣布，將在美國德克薩斯州謝爾曼市（Sherman）新建一座12英寸半導(dǎo)體硅片廠。

根據(jù)環(huán)球晶圓披露，該座12英寸硅片廠預(yù)計總投資將達到50億美元，初期的投資20億美元，新廠房將依客戶長期合約需求數(shù)量分階段建設(shè)，設(shè)備也陸續(xù)進駐，待所有工程竣工后，最高產(chǎn)能可達每月120萬片，產(chǎn)能將于2025年開出。

而近年來，臺積電、格芯、英特爾、三星、德州儀器等國際級大廠紛紛宣布在美國本土擴產(chǎn)，美國對半導(dǎo)體硅片的需求也進一步提升。如今，隨著環(huán)球晶圓12英寸硅片廠選址美國，也將進一步彌補半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的關(guān)鍵缺口...詳情請點擊《全球新增30余家12英寸芯片制造廠，硅片廠擴產(chǎn)同步啟動》

15. 華虹無錫粵芯半導(dǎo)體進賬

6月29日，華虹半導(dǎo)體在港股公告稱，公司當(dāng)日與華虹宏力，無錫實體、大基金、大基金II及華虹無錫訂立了注資協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，華虹半導(dǎo)體董事會已有條件同意華虹無錫的注冊資本將自18億美元增至約25.37億美元，其中華虹半導(dǎo)體、華虹宏力、無錫實體及大基金II各自分別以現(xiàn)金方式出資約1.78億美元、2.3億美元、1.6億美元及2.32億美元。

6月30日，粵芯半導(dǎo)體宣布，公司于近日完成了最新一輪融資，金額達45億元，由廣東省半導(dǎo)體及集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金和廣汽集團旗下廣汽資本聯(lián)合領(lǐng)投，并引入上汽、北汽等車企旗下產(chǎn)業(yè)資本，以及越秀產(chǎn)業(yè)基金、盈科資本、招銀國際、盛譽工控基金等戰(zhàn)略投資股東；同時，還獲得了多家既有股東持續(xù)追加投資。

粵芯半導(dǎo)體表示，本輪融資將用于粵芯半導(dǎo)體新一期項目建設(shè)。融資完成后，粵芯半導(dǎo)體將繼續(xù)聚焦12英寸模擬特色工藝，專注于工業(yè)級、車規(guī)級中高端模擬芯片市場。