2022年，全球半導(dǎo)體已經(jīng)從全面缺芯過渡到“結(jié)構(gòu)性缺貨”。沒有了滿天飛的漲價(jià)函，更多的是砍單與缺貨交叉出現(xiàn)。市場是反映需求的明鏡，但供需的背后卻始終有個(gè)詞縈繞在萬千半導(dǎo)體人心間—國產(chǎn)化。

中國半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)過十幾年的快速發(fā)展，雖在某些方面小有成績，但仍存在不少軟肋。設(shè)備、工藝、產(chǎn)品每一環(huán)節(jié)都備受掣肘，此外，受到全球產(chǎn)能緊張和新冠肺炎疫情雙重影響加之外部打壓日益加重，中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展困難重重，讓人不禁發(fā)問，國產(chǎn)化路在何方？

圍墻之下，多事之秋

2018年以來，中國芯片行業(yè)外部環(huán)境持續(xù)惡化，外圍通過多種方式對(duì)中國高技術(shù)領(lǐng)域特別是數(shù)字經(jīng)濟(jì)相關(guān)領(lǐng)域持續(xù)限制。2022年以來，其對(duì)華數(shù)字技術(shù)壓制更是動(dòng)作頻出，無論是《芯片與科學(xué)法案》還是對(duì)于先進(jìn)裝備的出口管制，都猶如一座座圍墻將中國芯片行業(yè)圍得水泄不通。

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021年我國集成電路（芯片）全年總共生產(chǎn)3594.3億顆，同比增長33.3%，目前我國的***自給率僅僅為30%，雖然預(yù)計(jì)到2025年我國***自給率有可能達(dá)到70%以上。但目前我國的高端芯片，特別是7納米和5納米以上的芯片仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口。

造成這種困境的原因主要在于，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)如今國產(chǎn)化率最高的環(huán)節(jié)是對(duì)門檻較低，技術(shù)要求較少的封測環(huán)節(jié)。而在最為重要、技術(shù)壁壘最高的是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的材料及設(shè)備端領(lǐng)域國產(chǎn)率極低。上游產(chǎn)業(yè)主要包括整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈需要的硅片、光刻膠、光掩膜、特種氣體等等材料以及設(shè)備，在這些領(lǐng)域，我國整體國產(chǎn)化水平較低。數(shù)據(jù)顯示，目前晶圓制造材料的整體國產(chǎn)化率為20%-30%，其中電子特氣、靶材國產(chǎn)化率約為30%-40%；硅片、濕電子化學(xué)品、CMP耗材總體國產(chǎn)化率約在20-30%。較高端的12寸硅片國產(chǎn)化率不足5%；光掩模版、光刻膠國產(chǎn)化率約在10%以下，EUV光刻膠等高端細(xì)分領(lǐng)域，國產(chǎn)化率近乎為零。

此外，在制造領(lǐng)域，近年來中國大陸晶圓產(chǎn)能增長迅速，但產(chǎn)能占全球比重仍較低，據(jù) Knometa Research 最新發(fā)布的《全球晶圓產(chǎn)能報(bào)告》，截至 2021 年底，全球 IC 晶圓產(chǎn)能約為 2160 萬片/月 ，同比增長超 8%。其中中國大陸產(chǎn)能 350 萬片/月，占全球產(chǎn)能比重 16%，外資晶圓廠占比較高，本土產(chǎn)能任重道遠(yuǎn)。中國大陸產(chǎn)能中，除去 SK 海力士、Intel、聯(lián)電、三星、臺(tái)積電等在中國大陸的晶圓產(chǎn)能，大陸本土企業(yè)產(chǎn)能占比不足 8%，與中國大陸本土消耗全球約 24%芯片量相比，差距依然較大。另據(jù) IC Insights 統(tǒng)計(jì)，2021 年美國公司占據(jù)全球芯片市場銷售總額 54%（包含 IDM 和 Fabless），中國本土企業(yè)占比僅為 4%，其中 IDM 領(lǐng)域最為薄弱，占比不足 1%。2020 年中國大陸生產(chǎn)芯片產(chǎn)值 227 億美元，中國大陸本土企業(yè)生產(chǎn)僅占 37%，其余均為在華外企生產(chǎn)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈錯(cuò)綜復(fù)雜，環(huán)環(huán)相扣，每一環(huán)節(jié)都能影響整體，在上游設(shè)備和制造環(huán)節(jié)，國產(chǎn)率均如此之低，自然整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)受制于人。

不過我國半導(dǎo)體企業(yè)深知差距之大，形勢之嚴(yán)峻，近年來夙夜拼勞，產(chǎn)業(yè)得以加速壯大。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，截至2021年底中國半導(dǎo)體市場規(guī)模約為9890億美元，過去五年年均復(fù)合增長率達(dá)到19.5%。半導(dǎo)體也成了“風(fēng)口”行業(yè)，熱錢不斷涌入。IT桔子統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，2022年前11個(gè)月國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)總計(jì)完成524起投融資事件，總金額超667億元，其中，產(chǎn)業(yè)鏈上游的第三代半導(dǎo)體材料等備受資本喜愛。資本從不青睞沒有未來的領(lǐng)域，從某種意義上來說，國產(chǎn)化的未來部分就藏在第三代半導(dǎo)體材料等新興領(lǐng)域的身上。

行業(yè)新秀，國之未來

正如上文所提，半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游中的重要組成部分。半導(dǎo)體材料分為制造材料和封裝材料，其中制造材料主要是制造硅晶圓半導(dǎo)體、砷化鎵（GaAs）、碳 化 硅（SiC）等化合物半導(dǎo)體的芯片過程中所需的各類材料，在集成電路、分立器件等半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)制造中起到關(guān)鍵性的作用。第三代半導(dǎo)體材料是以碳化硅SiC、氮化鎵GaN為主的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率、可承受大功率等特點(diǎn)。區(qū)別于第一代、第二代半導(dǎo)體材料始終由美國、日本等國家占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，我國發(fā)展第三代半導(dǎo)體的時(shí)間和其它國家?guī)缀跬剑罹噍^小，因此也被業(yè)界認(rèn)為是彎道超車的絕佳領(lǐng)域。

根據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，第三代半導(dǎo)體滲透率逐年上升，SiC滲透率在2023年有望達(dá)到3.75%，GaN滲透率在2023年達(dá)到1.0%，第三代半導(dǎo)體滲透率總計(jì)4.75%。

從整體產(chǎn)值規(guī)模來看，據(jù)CASA數(shù)據(jù)，我國第三代半導(dǎo)體整體產(chǎn)值超7100億元。從國內(nèi)全產(chǎn)業(yè)鏈來看，第三代半導(dǎo)體的設(shè)備、襯底、外延和器件全產(chǎn)業(yè)鏈布局也逐漸完善，基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)覆蓋，可完全自主可控。目前國內(nèi)以SiC、GaN為代表的第三代半導(dǎo)體主要制造商已達(dá)147家。下游市場中，第三代半導(dǎo)體主要應(yīng)用于新能源、光伏等領(lǐng)域。隨著我國“雙碳”目標(biāo)的提出，這些市場的發(fā)展前景也十分可觀。綜合可以看出，第三代半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略性應(yīng)用價(jià)值不言而喻。

而除第三代半導(dǎo)體外，2022年中國半導(dǎo)體行業(yè)國產(chǎn)化道路上還有一顆不可忽略的耀眼的新秀，那便是RISC-V。

數(shù)據(jù)顯示，目前市場上已有超過 100 億個(gè) RISC-V 核心，全球有數(shù)萬名工程師致力于 RISC-V 計(jì)劃。

根據(jù)Semico Research Group預(yù)測，預(yù)計(jì)到2025年，市場上采用RISC-V架構(gòu)的處理器核心將超過624億顆，2018-2025年的年復(fù)合增長率高達(dá)146%。Semico Research預(yù)計(jì)，Arm出貨量有望被RISC-V超越，RISC-V處理器核心在未來五年最廣泛的應(yīng)用市場是工業(yè)市場。

日本、印度、美國的半導(dǎo)體公司都在積極發(fā)展RISC-V產(chǎn)品，而且RISC-V芯片的性能越來越強(qiáng)大，支持它的系統(tǒng)及軟件也會(huì)更豐富。蘋果、華為、微軟等世界級(jí)大廠都在積極布局RISC-V架構(gòu)，都不同程度往RISC-V領(lǐng)域下注。目前中國科技企業(yè)是推動(dòng)RISC-V發(fā)展最強(qiáng)力的一支力量，并基于RISC-V研發(fā)出了各領(lǐng)域的量產(chǎn)芯片產(chǎn)品。其原因也恰恰是本文一直在提及的國產(chǎn)化。

眾所周知，芯片生產(chǎn)離不了最開始的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而在這一環(huán)節(jié)，一直都有一個(gè)繞不開的公司—Arm。Arm既不負(fù)責(zé)生產(chǎn)芯片，也不負(fù)責(zé)銷售芯片，它只出售芯片技術(shù)授權(quán)，并且其芯片技術(shù)占據(jù)了全球九成以上的市場份額。采用Arm技術(shù)IP核的微處理器遍及各類電子產(chǎn)品：汽車、消費(fèi)電子、成像、工業(yè)控制、海量存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安保和無線等市場，Arm技術(shù)幾乎無處不在。

而對(duì)于國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)而言，若想真正在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域擺脫“卡脖子”困境，根本還是要在芯片底層架構(gòu)上有所突破，而RISC-V則幾乎是Arm唯一的可替代選項(xiàng)。

RISC-V與Arm師出同門，同屬于一個(gè)芯片架構(gòu)類型。

但與Arm屬于一家公司不同，RISC-V（V沒有什么特別的含義，是羅馬數(shù)字5，代表其已經(jīng)演進(jìn)至第五代）是一個(gè)開源的RISC芯片架構(gòu)項(xiàng)目，其發(fā)起初衷便是可以被自由地用于任何的]地方，允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件。其實(shí)這就意味著一件對(duì)于中國半導(dǎo)體很關(guān)鍵的事—公平。

無論是設(shè)計(jì)領(lǐng)域的高門檻，還是制造領(lǐng)域的高資金要求，對(duì)于中國半導(dǎo)體行業(yè)國產(chǎn)化而言。時(shí)間都是無法拉開的差距。只有找準(zhǔn)與他國同一起點(diǎn)的賽道，才有機(jī)會(huì)追趕。第三代半導(dǎo)體是如此，RISC-V也是如此。

寫在最后

可以看出中國半導(dǎo)體國產(chǎn)化道路的兩個(gè)關(guān)鍵賽道便是第三代半導(dǎo)體與RISC-V,而賽道的選擇是一方面，另一方面，正確的意識(shí)和堅(jiān)定的決心是國產(chǎn)化道路前進(jìn)的另一要點(diǎn)。于中國半導(dǎo)體行業(yè)而言，要正確認(rèn)識(shí)中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外部環(huán)境影響，積極推動(dòng)“國內(nèi)大循環(huán)，促進(jìn)國內(nèi)國際雙循環(huán)健康發(fā)展”，抓緊時(shí)間打造一個(gè)圍繞自己的安全的供應(yīng)鏈，充分利用中國的龐大市場以應(yīng)用帶動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新，打造中國的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和中國的產(chǎn)品體系，從根本上擺脫技術(shù)路徑的對(duì)外依賴，這將是讓產(chǎn)業(yè)立于不敗之地的根本。國產(chǎn)化道路雖然道阻且長，但路始終在前方。2022年已然過去，2023年，讓我們共同展望一個(gè)更加美好的國產(chǎn)化未來！

審核編輯 ：李倩