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:内容来自「拓墣产业研究院、网易新闻学院」,
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1、2019年第二季全球前十大晶圆代工营收排名出炉
根据集邦咨询旗下拓墣产业研究院最新报告统计,由于全球政经局势动荡,2019年第二季全球晶圆代工需求持续疲弱,各厂营收与去年同期相比普遍下滑,预估第二季全球晶圆代工总产值将较2018年同期下滑约8%,达154亿美元。市占率排名前三分别为台积电、三星与格芯。
拓墣产业研究院还指出,2019年第二季晶圆代工业者排名前五与去年相同,第六名至第十名则略有变动:力晶因存储器和显示驱动芯片代工需求下滑,排名与去年同期相比由第七名下降至第九名;显示驱动芯片转移至12寸投产的趋势愈加明显,使得不具有12寸产能的世界先进营收受冲击,排名被华虹半导体超越,滑落至第八名。
观察前十大晶圆代工业者第二季表现,仅有华虹半导体受惠于Smart Card、IoT、Automotive的MCU和功率器件等市场需求较为稳定,因而营收与去年同期持平,其余业者皆因市场需求不济、库存尚待消化等原因,第二季营收表现较去年同期下滑约8%。
其中值得关注的是市占率近半的台积电,受惠于7nm为主的先进制程客户需求拉升,其第二季的年衰退幅度相对于其他业者来的较小。然而受华为事件影响,台积电7nm很难维持其在旗舰手机处理器市场的市占率,这又将进一步影响全球晶圆代工产业2019下半年的表现。三星则凭借完整的产业链和全球渠道布局,将是华为事件潜在的最大受益者。
展望2019年,全球政经局势的不确定性变动都将为经济带来重大的冲击,世界银行近期已将全球GDP由1月预估的2.9下修至2.6%,IMF则由原预估的3.6%下调至3.1%。拓墣产业研究院预估,2019年全球晶圆代工产业将出现十年来首次的负成长,总产值较2018年衰退近3%。
据数据统计,中国集成电路产品连续多年每年进口额超过2000亿美元,一旦缺“芯”,可以想像会面临什么生产困难。
那么“芯片”为什么这么重要?中国芯片制造业的短板在哪里?我们什么时候才能实现真正的“中国芯,中国造”?今天我们来简单谈谈中国的芯片制造业。
我们经常碰到“芯片”、“集成电路”、“半导体”这几个术语,这些词在我们日常的讨论中经常是混用的,硬要区分的话,可以说集成电路是更广泛的概念。
1958年9月12日,在美国德州仪器公司担任工程师的Jack.Kilby发明了集成电路的理论模型。1959年,曾师从晶体管发明人之一肖克莱的Bob.Noyce率先创造了掩模版曝光刻蚀方法,发明了今天的集成电路技术。
我们所说的集成电路指的是采用特定的制造工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及元件间的连线,集成制作在一小块硅基半导体晶片上并封装在一个腔壳内,成为具有所需功能的微型器件。在国家的产业统计上,集成电路也常常作为一个宽泛的概念而使用。
芯片则是指内含集成电路的半导体基片(最常用的是硅片),是集成电路的物理载体。而半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的材料,常见的有硅、锗、砷化镓等,用于制造芯片。
集成电路产业离普通人很近又很远。大多数人只知道手机电脑、各行各业里面都要用到电子器件,CPU、GPU、单片机、数控装备、汽车都离不开芯片,但是说起芯片的设计制造,却只有少数人知道。
芯片行业的技术含量可以说十分密集,像画板子、晶圆、流片、制程、封装、光刻这样的芯片制造“黑话”很多人可能闻所未闻。另外,芯片行业资金极度密集,生产线动辄数十亿上百亿美金。此外,人才也是这个行业的稀缺资源。一方面是技术又贵又难、人才难以培养,另一方面是行业的集中度很高,少数的几家大企业垄断了行业的尖端技术和市场,剩下的企业里人才的待遇也就很难赶上几家巨头了。
芯片生产是一个点砂成金的过程,从砂子到晶圆再到芯片,价值密度直线飙升。真正的芯片制造过程十分复杂,下面我们为大家简单介绍一下。
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆。单单从晶圆到芯片,其价值就能翻12倍,2000块钱一片的晶圆原料经过加工后,出来的成品价值约2.5万元,可以买一台高性能的计算机了。
从熔融态Si中拉出晶圆并切片
获得晶圆后,将感光材料均匀涂抹在晶圆上,利用光刻机将复杂的电路结构转印到感光材料上,被曝光的部分会溶解并被水冲掉,从而在晶圆表面暴露出复杂的电路结构,再使用刻蚀机将暴露出来的硅片的部分刻蚀掉。
晶圆片抛光后利用光刻机将设计好的电路转印到晶圆上
在晶圆上刻蚀出来复杂的结构
接着,经过离子注入等数百道复杂的工艺,这些复杂的结构便拥有了特定的半导体特性,并能在几平方厘米的范围内制造出数亿个有特定功能的晶体管。
镀铜后再切削掉表面多余的铜
再覆盖上铜作为导线,就能将数以亿计的晶体管连接起来。
经过测试、晶片切割和封装,就得到了我们见到的芯片
一块晶圆经过数个月的加工,在指甲盖大小的空间中集成了数公里长的导线和数以亿计的晶体管器件,经过测试,品质合格的晶片会被切割下来,剩下的部分会报废掉。千挑万选后,一块真正的芯片就这么诞生了。
切割出合格晶片后报废的晶圆
制约集成电路技术发展的有四大要素:功耗、工艺、成本和设计复杂度,其中光刻机就是一个重中之重,核心技术中的核心。
一些装备由于其巨大的制造难度被冠以“工业皇冠上的明珠”的称号,最主流的说法是两大装备:航空发动机和光刻机,最先进的航空发动机目前的报价在千万美元量级,但是最先进的光刻机目前的报价已经过亿美金。
芯片的集成程度取决于光刻机的精度,光刻机需要达到几十纳米甚至更高的图像分辨率,光刻机的两套核心系统——光学系统和对准系统的精度越高,可以在硅片上刻的沟槽越细小,芯片的集成度越高、计算能力越强。
目前,世界上80%的光刻机市场被荷兰公司占据,高端光刻机也被其垄断。中国在努力追赶,但是目前仍与国外存在技术代差,比美国差两代、比美国的盟国差一代——但是这不是说我们的追赶不重要,如果我们不做出来,国外就可以想怎么卖就怎么卖,卖不卖、卖啥型号、卖多少钱都不由我们,而我们做出来了,国外更高精度的设备就会卖给我们,价格也相对实惠很多。
总的来说,中国的芯片制造技术在快速发展,同时存在工艺落后、产能不足、人才紧缺等问题。
中国集成电路行业共分芯片封装、设计、制造三部分,总体呈现高速增长状态。2004年至2017年,年均增长率接近20%。2010至2017年间,年均复合增长率达20.82%,同期全球仅为3%-5%。
但是另一方面,中国集成电路制造工艺落后国际同行两代,预计于2019年1月,中国可完成14纳米级产品制造,同期国外可完成7纳米级产品制造;产能严重不足,50%的芯片依赖进口;同时中国的产能和需求之间结构失配,实际能够生产的产品,与市场需求不匹配;长期的代工模式导致设计能力和制造能力失配、核心技术缺失;投资混乱、研发投入和人才不足等问题,导致中国集成电路产业目前总体还处于“核心技术受制于人、产品处于中低端”的状态,并且在很长的一段时间内无法根本改变。