2023年已經(jīng)過半，在全球芯片市場低迷，以及美國限制政策的雙重作用下，中國半導體業(yè)在上半年的表現(xiàn)如何？產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的國產化率發(fā)展到了什么水平？下面具體介紹一下。
中國國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)顯示，2023年前兩個月，中國芯片產量同比下降17%，芯片進口量下降26.5%，出口下降20.9%。而隨著國產化浪潮漸起，以及芯片市場供過于求開始向供需平衡轉變，中國芯片產量逐漸增加，工信部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年前5個月，我國芯片產量達到1401億個，同比增長0.1%。
近期，中國海關總署披露的全國進出口重點商品量值表顯示，今年1-6月，中國芯片進口數(shù)量和進口總額同比都明顯減少，其中，進口數(shù)量為2277.7億個，同比減少18.5%，進口總額為1626.09億美元，同比減少了22.4%。
與此同時，上半年，中國共出口芯片1275.8億個，同比減少了10%。
可見，上半年本土芯片產量同比略有增加，但進出口總量都明顯減少。總體來看，喜憂參半，中國本土芯片產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)還需要繼續(xù)努力，才能更加自如地應對各種變化帶來的負面影響。
01\中國芯片產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的發(fā)展和變化
下面就從半導體設備、芯片設計和制造等環(huán)節(jié)入手，看一看近半年來中國本土相關企業(yè)和產品取得的進步，以及存在的問題和不足之處。
首先看半導體設備。
根據(jù)中國本土晶圓廠設備采購數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結果顯示，截至6月，去膠設備國產化率達到 90%以上，代表廠商是屹唐半導體；清洗設備國產化率約為58%，代表廠商是盛美、北方華創(chuàng)和至純科技；刻蝕設備國產化率約為44%，代表廠商是中微公司、北方華創(chuàng)和屹唐半導體；CMP設備國產化率為32%，代表廠商是華海清科；熱處理設備國產化率約為25%，代表廠商是北方華創(chuàng)和屹唐半導體；CVD設備國產化率為29%，代表廠商是北方華創(chuàng)和拓荊科技；PVD 設備國產化率為 10%；涂膠顯影設備國產化率為29%，代表廠商是芯源微；離子注入機國產化率為7%，代表廠商是萬業(yè)企業(yè)（凱世通）；量測設備國產化率為4%，代表廠商是精測電子。此外，28nm制程光刻設備也實現(xiàn)了零的突破。
從半導體設備招投標情況來看，今年6月，可統(tǒng)計中標設備數(shù)共計21臺，同比增長65.63%，其中，薄膜沉積設備3臺，輔助設備12臺，檢測設備4臺，刻蝕設備1臺，真空設備1臺。6月，北方華創(chuàng)、正帆科技、上海精測、武漢精測、上海微電子都有設備中標。
上半年1-6月，可統(tǒng)計設備中標數(shù)共計254臺，同比下降37.90%，其中，薄膜沉積設備中標38臺，同比增長80.95%，輔助設備16臺，同比減少60.98%，高溫燒結設備17臺，同比增長112.50%，光刻設備1臺，同比持平，檢測設備139臺，同比減少33.18%，刻蝕設備21臺，同比減少61.11%，拋光設備3臺，同比減少40.00%，清洗設備1臺，熱處理設備12臺，同比減少7.69%，真空設備4臺，同比增長33.33%。
總體來看，半導體設備的國產化率依然偏低，且由于上半年芯片市場很低迷，晶圓廠產能利用率不足，導致采購設備意愿不足，國產設備中標數(shù)量同比呈下降態(tài)勢，不知道這種狀況在下半年會不會明顯好轉。
下面看一下芯片設計。
相對于在芯片制造方面與國際先進水平存在的差距，中國芯片設計能力并不弱，也一直在進步。中國芯片設計企業(yè)與國際大廠之間的差距，主要體現(xiàn)在對EDA工具、IP和制程工藝的依賴程度，例如，使用同樣一款較為先進的EDA工具，國際大廠都夠在18個月內設計出一款較為成熟的7nm芯片，且能取得較高的流片成功率，而中國排名靠前的設計公司，使用同樣的工具，只能設計出14nm的芯片，且流片成功率與國際先進大廠之間也存在差距。
在提升設計水平，積累更多設計know-how認知方面，中國本土設計公司一直在努力。與此同時，本土芯片采購企業(yè)將更多的訂單給到了本土芯片公司，使得中國芯片設計公司有了更多在市場上歷練的機會，這對于磨練設計水平很有幫助。
IP方面，受美國限制政策影響，國外高端IP進口到中國大陸市場的難度越來越大，國內IP短板在這種形勢下凸顯出來，同時也激發(fā)了中國本土半導體IP企業(yè)的發(fā)展動力，一批新勢力涌現(xiàn)出來。
高速SerDes接口IP已成為以數(shù)據(jù)中心為代表的HPC應用的關鍵，這方面的本土代表企業(yè)是芯動科技，該公司可提供16/32/56/64Gbps多標準SerDes解決方案，25G/32Gbps SerDes已經(jīng)量產，56Gbps SerDes已經(jīng)發(fā)布。另一家公司牛芯半導體則推出了25/28/32Gbps的SerDes IP。此外，燦芯、和芯微可提供1.25Gbps-12.5Gbps多速率SerDes IP，銳成芯微、納能微電子也有各種SerDes IP產品。
與Chiplet相關的接口IP方面，芯動科技和芯原微電子已經(jīng)推出了相關產品。芯原是中國大陸首批加入UCIe產業(yè)聯(lián)盟的公司，推出了基于Chiplet架構設計的高端應用處理器平臺，該平臺12nm SoC版本已經(jīng)完成流片，正在進行Chiplet版本的迭代。
芯耀輝正在集中力量研發(fā)28nm/14nm/12nm及更先進工藝IP，該公司還開發(fā)了DDR PHY IP產品，目前尚不清楚其所能支持的DDR應用有哪些。目前，芯耀輝正從可靠的SI（信號完整性）和PI（電源完整性）分析、高可靠性訓練設計、高性能DDR IO設計和多頻點快速切換這四方面入手，攻克DDR PHY技術難關。
最后看一下最重要的部分——芯片制造。
芯片制造是中國大陸的薄弱環(huán)節(jié)，特別是在先進制程（10nm以下）方面，鮮有能進入市場的量產芯片。近兩年，中國本土晶圓廠也在努力攻克技術難關，爭取補齊本土高端芯片制造能力不足的短板。
近一段時間，有兩個關于本土高端芯片制造的好消息傳出，非常值得關注，一是BAW濾波器實現(xiàn)了本土量產，二是華為將于今年年底推出自家設計，由本土晶圓代工廠生產的5G手機處理器。
濾波器是手機射頻前端模塊中的重要器件，主要分為聲表面波濾波器（Surface Acoustic Wave，SAW）和體聲波濾波器（Bulk Acoustic Wave，BAW）兩大類。
BAW濾波器的基本原理與SAW相同，差異在于BAW濾波器中聲波垂直傳播，能夠更有效地捕獲聲波，因為其在高頻段的出色表現(xiàn)，插損低性能優(yōu)秀，適用于5G高頻濾波。BAW濾波器中的主流技術FBAR需要在有源區(qū)下方做高精度蝕刻，這就對芯片工藝提出了很高要求，BAW濾波器對薄膜沉積和微機械加工技術的要求極高，制造難度和成本比SAW高很多。另一方面，也需要同時了解器件物理特性和工藝的工程師來完成結合工藝的器件設計。
目前，BAW濾波器市場Broadcom（博通）一家獨大，市占率達到87%，Qorvo占據(jù)8%的市場份額。
在這樣的背景下，中國的賽微電子實現(xiàn)了BAW濾波器量產，作為重要的合作伙伴，武漢敏聲與賽微電子做到了工藝和器件設計的協(xié)同優(yōu)化，在賽微電子的晶圓廠用定制化工藝生產。
據(jù)悉，賽微電子量產的BAW濾波器將用于國內某品牌手機當中，并簽署了長期采購協(xié)議，涉及12款不同型號的BAW濾波器及其衍生器件（雙工器、四工器等），協(xié)議執(zhí)行期間為2023年8月-2024年12月，協(xié)議金額不少于1億元人民幣。不知道賽微電子的合作對象是不是華為。
除了BAW濾波器量產，最近還有另一個重磅消息傳出：華為有望于今年年底在其新款旗艦手機中用上自家設計，本土制造的5G手機處理器。
自從被美國限購以后，華為既不能從高通那里購買5G手機處理器，也不能從臺積電和三星那里拿到先進制程代工產能，這使得華為高端手機市占率大幅下滑，一度跌出前六榜單，但是，最近半年，華為手機的市占率大幅提升，最新統(tǒng)計顯示，其在中國大陸的市占率已經(jīng)超過13%（排名第一品牌的市占率在18%左右），華為高端手機又復活了。
如果華為真能在今年推出的新款旗艦手機中搭載自主設計、本土晶圓廠生產的5G手機處理器，無疑是一個重大突破，也會給美國的封鎖政策以沉重打擊。
02\下一步如何走？
自2019年“半導體戰(zhàn)爭”爆發(fā)以來，中國本土相關產業(yè)問題進一步凸顯出來，正是因為如此，政府和本土產業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)的企業(yè)也更加清醒了，目標也明確了，并在近三年取得了一定成績，但問題還沒有得到根本解決，需要全產業(yè)鏈繼續(xù)努力。
首先，就是發(fā)展模式，以及產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間的協(xié)作，如何做，才能進一步提升效率呢？我們認為，IDM的發(fā)展模式還是一個重要選項，雖說當下全球芯片制造業(yè)更傾向于晶圓代工，各大IDM也有“輕量化”自有晶圓廠的意愿，但就中國大陸半導體業(yè)的發(fā)展階段和特點而言，要完全與國際“晶圓代工化”接軌，恐怕還不是時候。再有，面對美國將長期進行的限制政策，做符合中國市場特點的IDM（此IDM不同于美歐IDM大廠，中國的IDM涉及的產業(yè)鏈環(huán)節(jié)可能會更長），會進一步提升效率。
近兩年，華為被限制后，無法拿到先進制程產能，很痛苦。為了盡早解決這個問題，該公司做了很多整合本土產業(yè)鏈的工作和投入，就是要提升效率，以期在中國本土制造出先進制程芯片。
還有一點很重要，那就是做好先進制程和成熟制程的協(xié)調發(fā)展工作。可以說，在可預見的未來多年內，中國本土芯片制造一定是以成熟制程為主力的。
近些年，在美國政府限制政策，以及中國本土企業(yè)和政府共同努力等因素作用下，中國成熟制程技術和產能水平一直在提升，截至2022年，在全球50nm-180nm成熟制程產能中，中國大陸所占市場份額達到30%，以當下的形勢和規(guī)劃的晶圓廠建設進程來看，未來5年內，這一占比有望提升至35%。
中國大陸不斷擴大的成熟制程產能對全球電子系統(tǒng)和設備廠商的吸引力越來越大，特別是對于中國本土的電動汽車、工業(yè)機器人、無人機、物聯(lián)網(wǎng)設備、醫(yī)療設備制造商來說，本土成熟制程芯片的性價比很高。與此同時，中國大陸不斷增長的產能和成本競爭力正在吸引越來越多的海外系統(tǒng)和設備制造商來此采購芯片。
接下來，中國需要在20nm-45nm這一制程區(qū)間發(fā)力，爭取更多的市場份額，而實現(xiàn)這一點的難度并不是很大，只要相關企業(yè)踏實工作，政府給予足夠的補貼和扶持，用不了多久，就會形成類似于50nm-180nm制程的市占率。
2023全年的電子半導體市場低迷已經(jīng)沒有懸念了，在迎來產業(yè)復蘇的2024年，中國本土產業(yè)鏈還有很多事情要去改善和提高，以應對更多的市場和國際貿易挑戰(zhàn)。
