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换上一颗“中国芯”有多难,半导体产业万亿补贴重点应发力哪些领域?
2022-12-15 来源:网络整理
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关键词: 半导体 芯片 中芯国际

最近,美国对我国的「卡脖子」行为愈发紧逼,还拉上了荷兰和日本,意欲组成「三国联盟」。对此,我国正在制定一项超过1万亿元人民币(1,430亿美元)的半导体产业支持计划。


这是我国朝着芯片自给自足,迈出的重要一步。




万亿补贴怎么补?

据称,这1万亿的产业支持计划,是近期最大的财政激励计划之一,分配时间为五年,旨在通过补贴和税收抵免来支持国内的半导体生产和研究活动。

由于对芯片的需求飙升,我国将采取更直接的方式,来塑造这个行业的未来。这可能会进一步引起美国及其盟友对于我国在半导体行业竞争的担忧。

一些美国立法者已经开始担心起我国的芯片产能建设了。

有消息称,这项计划最早可能在明年第一季度实施。根据计划,大部分财政援助将用于补贴我国公司购买国内的半导体设备,主要是半导体制造厂或晶圆厂。这些公司将有权获得20%的采购成本补贴。这一激励方案旨在加大对我国芯片企业的建设和扩建,以及对制造、组装、封装和研发设施的支持力度。

另外,中国半导体行业还会享有税收优惠政策。

说实话,中国这些年在半导体产业投入和发展都很有力,近期遭遇不小的打压和困难。中国在封装和组装部分占的份额比较高,在附加值最高的芯片设计和制造上,也有一定突破。

芯片产业模式主要有三种:

全产业链的IDM模式:设计、制造、封装测试到销售自有品牌IC都一手包办的半导体垂直整合型公司。

垂直的Fabless模式:只负责芯片的电路设计与销售,将生产、测试、封装等环节外包。

代工的Foundry模式:只负责负责制造、封装或测试的其中一个环节。

虽然全产业链的IDM模式的头部公司主要还是被发达国家占据,比如英特尔、三星和德州仪器,但是国内也开始在发展中,持续在等高门槛市场取得突破。

再来看专攻芯片设计的Fabless公司:


得益于国家战略补贴和消费终端市场的支持,特别是新能源车产业,这些公司发展比较快,复合增长率也不低。

代工制造Foundry模式这块,国内先进制程主要有南京台积电、西安三星、无锡海力士和上海中芯国际四个厂商,其中国产的中芯国际达到14nm的制程,武汉的长江存储、合肥的长鑫存储也在追赶中。

目前中国的芯片产业集群主要集中在长三角,以上海张江——未来的中国硅谷为中心,辐射苏州、无锡、南京、宁波、合肥、武汉等城市,未来要发力了。


芯片设计和设备是产业短板

就技术水平而言,中芯国际的12/14nm工艺已经成熟,N+2工艺(相当于台积电7nm)在2021年就曾经给矿机芯片代工,现在主要的问题是良品率偏低和成本偏高,相信通过几年的产能爬坡和良率提升,良率和成本将不在是问题。

从技术水平和市场份额上看,中国芯片制造能力不仅不弱,反而挺强,除了台积电高高在上,在技术上与三星有一定距离,从技术上和市场份额上超越垂暮的GF只是时间问题。即便是现在的水平,中芯国际也是全球名列第五。

相比之下,中国IC设计公司则缺乏像中芯国际、华力微电子这样的龙头企业。

以在中美贸易摩擦前常年位居中国大陆IC设计企业排行榜榜首的H为例,虽然在商业上非常成功,但在设计上依赖ARM授权,在制造上依赖台积电工艺。

由于其CPU核、GPU核高度依赖ARM授权,H从K3到QL990,在十多年里,QL芯片的CPU核、GPU核全部从ARM等外商购买,属于重复引进,反复引进,其手机芯片基本不具备独立实现CPU、GPU技术迭代的能力。H做的事情是把买来的GPU、GPU核“组装起来”,类似于搭建乐高积木。在遭遇制裁之后,既失去了ARM授权,又失去了台积电工艺,QL芯片随即“绝版”。

2022年,H推出了桌面级ARM CPU盘古900。由于只能基于ARM已经授权,且在市场中缺乏竞争力的老旧CPU核设计SoC,加上只能使用境内12/14nm工艺,盘古900的单核性能是QL9006C的50%左右(QL9006C的指令集、微结构均从ARM购买),单核性能倒退到2015年的QL950水平。

有人说,性能倒退是工艺问题。但事实上,根本原因还是H设计能力不行。

举例来说,龙芯3A5000使用与盘古900同等级的工艺,但龙芯的IPC比盘古900高了50%,主频高了35%,龙芯采用自主指令集,自主设计CPU,而盘古900则依赖ARM授权。

请注意,从今往后,在CPU领域,自主技术性能优于ARM这种引进技术会成为常态,千万不要有奴才心态,先入为主的认为自主技术不行。

龙芯3A6000则在使用与3A5000同等工艺的情况下,把CPU性能提升40%至60%。

这并非孤立,在3A3000与3A4000时代,两款同样采用28nm工艺,3A4000的性能相对于3A3000提升了80%。

更有趣的是,龙芯3B1500采用32nm,龙芯3A2000采用40nm,在工艺倒退的情况下,龙芯对CPU核进行了升级,CPU性能反而提升了50%。

这才是真正掌握了核心技术,具备CPU核心设计能力。

可以说,制造被卡是表象,根子是国产arm设计能力不行,高度依赖arm授权和制造工艺提升性能,脱离了arm和台积电,就原形毕露了。

另外,不仅仅是CPU,即便是不依赖尖端工艺的芯片,国内企业同样被外商压着打。

德州仪器、ADI、Skywoks、Qorvo、博通、英飞凌、恩智浦、ST等公司的模拟芯片制造工艺大部分都在14nm以上,从工艺上看,是不存在卡脖子的。国内市场被外商垄断,根本还是国内的IC设计公司水平不行。

半导体设备也是不亚于设计的短板行业,中国半导体设备厂商在国内市场仅占17.2%的市场,近83%左右的市场,全部被国外的设备所占据,这还是这几年因中美贸易摩擦下对本土厂商有一定政策倾斜的结果。



放眼全球,中国半导体设备厂商的市场份额仅为5.2%。就技术水平来说,中国设备商与国外寡头差距明显,上海微电子商业量产的光刻机只能加工90nm芯片,与ASML差距在10年以上。在刻蚀设备、离子注入设备、薄膜设备等方面,国内企业与应用材料、泛林、东京电子等国际大厂均存在一定差距。

总之,当下中国半导体产业最大的短板是设计和设备,然后是原材料,芯片制造反而是发展的比较好的。


芯片设备、汽车芯片或成扩内需关键抓手

随着12月14日,《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》(以下简称《纲要》)的出台,市场正在积极寻找扩大内需的有效突破口,寻找可以代表市场情绪的明星单品。就像之前的房地产、之后的家电下乡、汽车下乡一样,此次芯片设备、汽车芯片或许将成为这轮扩大内需的明星单品。

按照《纲要》要求,新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化将成为扩大内需的主力军。其中,释放出行消费潜力,优化城市交通网络布局,大力发展智慧交通……推进汽车电动化、网联化、智能化的发展更是关键发展方向。

然而,面对如此庞杂、几乎涉及所有方面的扩大内需要求,如何抓住主线,找准主要矛盾就成为了市场发力的关键。

于是,作为遏制中国工业高质量发展,困扰汽车产业、电子消费品产业的关键环节,半导体产业,尤其是芯片设备、芯片制造、汽车芯片及关键电子配件的发展就成为了破解扩大内需的有力抓手。

众所周知,芯片对于新型工业化、信息化都起着极其重要的作用。没有芯片的话,无论是汽车制造商,还是手机制造商,甚至日常使用的家用电器都无法继续生产。近年来由于贸易战和全球芯片短缺的影响,许多行业都受到了极大的影响。

由于手机高端芯片的短缺、以及科技制裁,导致中国华为、中兴等企业蒙受巨大损失。今年上半年,国内市场手机总体出货量同比下降21.7%,国产手机出货量下降25.9%。

此外,由于汽车芯片短缺,全球汽车行业的损失就高达2100亿美元。数据显示,2021年全球汽车累计减产量高达893.4万辆。中国汽车产业,尤其是新能源汽车企业也广泛受到芯片短缺的困扰。2021年中国汽车产业减产已超过160万辆。



与此同时,自2020年下半年以来,“缺芯”的不安与焦虑就发酵与蔓延在半导体行业之中。汽车停产、小家电缺芯、显卡涨价、手机缺货相继发生。

在扩大内需的背景下,加强芯片产业的投资,提高芯片,尤其是技术含量相对较低的汽车芯片,汽车电子产品的产量和质量;在MLCC、氮化镓,以及相关芯片设备上等取得突破就成为,解绑产业困境,促进消费增长的关键抓手。

且不说难度更高的手机芯片,即使是汽车芯片的短缺情况能够在2023年有所缓解,也将意味着中国汽车产量能够再次获得大规模的提升。