(2022.7.4)半導(dǎo)體周要聞－莫大康

1. 魏少軍教授：中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的再破局

魏教授表示，美國(guó)現(xiàn)在包括中國(guó)臺(tái)灣、日本和韓國(guó)建立“Chip4聯(lián)盟”在內(nèi)的種種動(dòng)作，似乎都是想將中國(guó)排除在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈之外。

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

在持之以恒的投入下，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的實(shí)力正在不斷上升，但自給率依然不足。據(jù)魏教授介紹，我國(guó)的集成電路自給率只能做到12.5%，“有人說(shuō)，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?yàn)槿绻@樣做，我們可能很快就會(huì)出現(xiàn)局部產(chǎn)能過(guò)剩的局面，這一點(diǎn)也需要我們認(rèn)真關(guān)注?！蔽航淌谔嵝颜f(shuō)。

國(guó)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。”魏教授舉例說(shuō)。

在魏教授看來(lái)，我國(guó)集成電路要先實(shí)現(xiàn)再破局，擴(kuò)充產(chǎn)能是一個(gè)迫在眉睫的事情。“我們現(xiàn)在產(chǎn)能缺得太厲害了”，魏教授強(qiáng)調(diào)。據(jù)他所說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)在的芯片產(chǎn)能大概只有50萬(wàn)片左右/月，但實(shí)際上我們需要150萬(wàn)片。換而言之，我們現(xiàn)在只能滿足50%，亟待補(bǔ)上短缺的部分。

2. 美媒：美芯片戰(zhàn)略舉步維艱

在美國(guó)總統(tǒng)拜登可能迎來(lái)災(zāi)難性的中期選舉之際，他仍有最后一次機(jī)會(huì)來(lái)表明自己有能力推動(dòng)國(guó)會(huì)機(jī)器通過(guò)一項(xiàng)得到兩黨支持的、旨在支撐美國(guó)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的宏偉計(jì)劃。

這項(xiàng)耗資520億美元、旨在大力推動(dòng)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展、保持美國(guó)對(duì)華技術(shù)優(yōu)勢(shì)的開創(chuàng)性計(jì)劃，有一個(gè)朗朗上口的名字：《2022年美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)法案》?？墒?，這項(xiàng)工作因?yàn)闊o(wú)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(guó)為什么難以發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)力：它們破碎的政治體制導(dǎo)致這項(xiàng)工作幾乎成為不可能。

最初，這件事的發(fā)展勢(shì)頭似乎銳不可當(dāng)。2021年6月，參議院以68票對(duì)32票的壓倒性優(yōu)勢(shì)通過(guò)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(guò)。那一刻，拜登似乎可以像其承諾的那樣，讓美國(guó)政治體制再次運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)以解決重大問(wèn)題。

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

3. 3納米芯片工藝節(jié)點(diǎn)所面臨的技術(shù)難點(diǎn)實(shí)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(jī)器學(xué)習(xí)，服務(wù)器和智能手機(jī)?！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(jì)算能力。如果我們今天有10倍的相同成本，我們也會(huì)喜歡的，因?yàn)檫@是新興技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展中所遇到的正?，F(xiàn)象，可以說(shuō)所有其他科學(xué)和工程計(jì)算領(lǐng)域都處于類似的情況，“D2S首席執(zhí)行官Aki Fujimura說(shuō)。

在領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)方面，多年來(lái)該行業(yè)一直在努力跟上這一技術(shù)發(fā)展需求。在每個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(jìn)。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(gè)工藝節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的擴(kuò)展節(jié)奏已經(jīng)從18個(gè)月延長(zhǎng)到2.5年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。另外，很少有芯片代工廠客戶可以承擔(dān)遷移到更先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)上的費(fèi)用。

展望未來(lái)，由于成本的原因，客戶可能會(huì)停留在某些節(jié)點(diǎn)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(shì)。GlobalFoundries首席技術(shù)官Gary Patton表示：“7nm將成為一個(gè)長(zhǎng)壽命的工藝節(jié)點(diǎn)。

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(diǎn)的時(shí)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(gè)真正的性能增強(qiáng)器，或者我們需要對(duì)納米片進(jìn)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(lái)越受到重視。使用當(dāng)今的技術(shù)，TFET和垂直FET（vertical FETs）實(shí)現(xiàn)起來(lái)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(diǎn)?！斑@是全柵（gate-all-around）最現(xiàn)實(shí)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(guò)90％與finFETs兼容的工藝，“S.D.三星公司邏輯部的高級(jí)副總裁Kwon說(shuō)。

4. 臺(tái)積電：中國(guó)場(chǎng)技術(shù)論壇南京28nm擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)度，2nm新材料五大特色工藝

一如往昔由臺(tái)積電總裁魏哲家進(jìn)行開場(chǎng)。他指出，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將在 2030 年達(dá)到一萬(wàn)億美元，高速發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)很多挑戰(zhàn)，像是地緣政治之故，供應(yīng)鏈不約而同提高庫(kù)存且進(jìn)行在地化生產(chǎn)。另外，全球客戶對(duì)成熟制程產(chǎn)能需求強(qiáng)勁，但興建成熟制程產(chǎn)能的高成本問(wèn)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(huì)降低30%，同時(shí)芯片密度也將明顯進(jìn)度。N2預(yù)計(jì)在2025年開始量產(chǎn)。

N2的創(chuàng)新功能：在高效能運(yùn)算平臺(tái)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(lái)看，N2會(huì)更好滿足未來(lái)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(jì)中，低電阻和低電容的金屬變得越來(lái)越重要，臺(tái)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(gè)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(huì)急劇增加，這是未來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)演進(jìn)的障礙。目前，臺(tái)積電正在研究一種新的2D材料，有機(jī)會(huì)代替銅作為導(dǎo)線。由于2D材料具備獨(dú)特的傳導(dǎo)性能，因此電阻不會(huì)受到導(dǎo)線變薄的影響，從而保證芯片的高速運(yùn)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(guó)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(shuō)，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(dá) 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(bǔ)充道，根據(jù)此前高通與蘋果達(dá)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(jì)蘋果將繼續(xù)開發(fā)5G基帶芯片。從高通方面來(lái)說(shuō)，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(shí)，高通新業(yè)務(wù)預(yù)計(jì)也發(fā)展到足以顯著抵消iPhone 5G芯片訂單損失帶來(lái)的負(fù)面影響。

據(jù)悉，該消息源自天風(fēng)國(guó)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(jì)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(dú)家供應(yīng)商，供應(yīng)份額為100%（高通此前估計(jì)為20%）。

7. 12英寸產(chǎn)能擴(kuò)充急用于PMICMCU驅(qū)動(dòng)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(kuò)產(chǎn)較不符合成本效益，增幅遠(yuǎn)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(dá)20%，顯見2022年各晶圓代工廠多半將擴(kuò)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(kuò)產(chǎn)動(dòng)能來(lái)自于臺(tái)積電（TSMC）、聯(lián)電（UMC）、中芯國(guó)際（SMIC）、華虹集團(tuán)（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(jī)

11. ASML EUV Shipment forecast

12. 從主流晶圓廠Q2招中標(biāo)數(shù)據(jù)看國(guó)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(jì)招標(biāo)1930臺(tái)設(shè)備。

從國(guó)內(nèi)中標(biāo)的設(shè)備廠商來(lái)看，集微網(wǎng)根據(jù)招標(biāo)平臺(tái)數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)，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(jì)中標(biāo)643臺(tái)設(shè)備，其中，國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商合計(jì)中標(biāo)387臺(tái)設(shè)備。

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

在光刻環(huán)節(jié)，ASML中標(biāo)5臺(tái)光刻機(jī)，占據(jù)行業(yè)主導(dǎo)地位；上海微電子中標(biāo)1臺(tái)步進(jìn)式光刻機(jī)。據(jù)了解，上海微電子SSX600系列步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)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(tái)2.5D3D先進(jìn)封裝光刻機(jī)，這對(duì)國(guó)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(duì)國(guó)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(chǎng)規(guī)模約3300億元，其中，中國(guó)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(cè)，2021年中國(guó)汽車芯片自給率依然不足5%。

魏少軍認(rèn)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(lái)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)性混亂會(huì)長(zhǎng)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(gè)產(chǎn)業(yè)模式要轉(zhuǎn)變。

在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，目前汽車領(lǐng)域緊俏的芯片主要種類不是先進(jìn)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(dòng)等，占據(jù)芯片緊俏74%的比例，其次是信號(hào)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(guó)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(jì)總投資將達(dá)到50億美元，初期的投資20億美元，新廠房將依客戶長(zhǎng)期合約需求數(shù)量分階段建設(shè)，設(shè)備也陸續(xù)進(jìn)駐，待所有工程竣工后，最高產(chǎn)能可達(dá)每月120萬(wàn)片，產(chǎn)能將于2025年開出。

而近年來(lái)，臺(tái)積電、格芯、英特爾、三星、德州儀器等國(guó)際級(jí)大廠紛紛宣布在美國(guó)本土擴(kuò)產(chǎn)，美國(guó)對(duì)半導(dǎo)體硅片的需求也進(jìn)一步提升。如今，隨著環(huán)球晶圓12英寸硅片廠選址美國(guó)，也將進(jìn)一步彌補(bǔ)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的關(guān)鍵缺口...詳情請(qǐng)點(diǎn)擊《全球新增30余家12英寸芯片制造廠，硅片廠擴(kuò)產(chǎn)同步啟動(dòng)》

15. 華虹無(wú)錫粵芯半導(dǎo)體進(jìn)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(wú)錫實(shí)體、大基金、大基金II及華虹無(wú)錫訂立了注資協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，華虹半導(dǎo)體董事會(huì)已有條件同意華虹無(wú)錫的注冊(cè)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(wú)錫實(shí)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(dá)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(tuán)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(guó)際、盛譽(yù)工控基金等戰(zhàn)略投資股東；同時(shí)，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(xiàng)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(jí)、車規(guī)級(jí)中高端模擬芯片市場(chǎng)。