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努力实现国产替代中国治愈“芯痛”还有多远?

美国为何执念“以芯遏华”?中国离治愈“芯痛”还有多远?《交叉点道》推出全新力作,复旦大学发展研究院副教授江天骄为您讲述《中美“芯”战》。

第四集,中国芯。

最后我们再来说说芯片本身以及中国芯片产业的发展情况。我们常说的芯片在业内有个更加专业的说法叫集成电路。1958年世界上出现了第一款集成电路芯片。在过去几十年中,芯片制程工艺不断进步,逐渐走向纳米化。目前7纳米的芯片已经能实现量产,在实验室甚至能实现5纳米以下的工艺。集成电路也是半导体产业中市场规模占比最高的,超过80%。

集成电路主要应用于数据处理和通讯领域。预计到2025年,这两个应用方向的芯片在全球将拥有约4千亿美元的规模。其中,在汽车电子和工业机器人领域应用的集成电路涨幅最大。由于这些应用场景与人们的日常需求息息相关,全球半导体市场始终保持高速增长态势。由于许多半导体企业在中国扩大生产,加之我国不断提升半导体自主研发,中国半导体在全球半导体销售份额不断提升。据统计,2020年中国半导体在全球销量中占9%,到2024年有望翻倍。

根据国际知名咨询公司波士顿咨询前两年的报告,如果美国在半导体领域对中国“脱钩”,很可能造成美国半导体产业收入下降近40%,按当时的收入计算,相当于损失超过800亿美元。这反应出美国的所谓“脱钩”“封锁”完全是损人不利己的行为,严重违背市场客观规律。这也是为什么像台积电、三星这样的芯片巨头极其不情愿在中美之间选边站。

那么在美国的围追堵截之下,我们国家的集成电路产业近些年发展的如何?

集成电路的制造大致可以分为集成电路设计、晶圆制造、封装测试三大部分。

在集成电路的设计和研发方面,英特尔、三星、SK海力士、高通、东芝等都是国际知名企业。近年来,我国在集成电路设计方面也追赶迅猛,涌现了一批像华为海思、华大半导体这样的企业,逐步接近国际领先水平。

在晶圆,也就是芯片的母板制造方面,三星、富士通、台积电等都是国际知名企业。中国大陆规模最大的应该是中芯国际。尽管如此,晶圆制造环节确实是我们目前面临的最大挑战之一。这当中涉及到半导体材料,如晶圆硅片,尤其是高纯度单晶硅,砷化镓等,以及核心生产设备光刻机等目前仍然被美国、日本、韩国和欧洲的企业垄断。

但在封装测试环节,我们的优势正进一步凸显。所谓封装测试就是对已经造好的合格的晶圆进行切割塑封,并通过电气功能测试确保芯片符合要求。先进的封测技术可以降低芯片的成本,提升使用效率。国内包括像长电科技、华天科技以及通富微电等企业基本与国外厂商技术同步,且市场份额不断攀升。

总体上,当前我国集成电路产业规模持续增加,产业结构进一步优化,国产集成电路产品市场占有率稳定增长,企业创新能力进一步提升,投资项目和力度持续增加。据工信部数据显示,2020年我国集成电路产业规模达到8848亿元,设计、制造、封测三业的销售额分别为3778.4亿元、2560.1亿元及2509.5亿元,总体规模年均复合增长率接近20%,三业年均复合增长率分别为23%、23%、13%。从发展规模和速度来看,五年内产业成长速度保持平稳较快发展。根据业内同行的估计,我国在28纳米芯片上基本可以实现国产替代,但在更加先进的制程工艺方面仍然需要时间和积累。

其中,在核心技术的研发投入方面仍有不足。集成电路技术发展迅速,技术和产品迭代快,研发需要大投入。从2015年起,Intel每年投入130多亿美元用于研发,三星和台积电等每年也都投入30多亿美元做研发。由于我国的集成电路企业习惯于技术跟随,生产的产品相对利润很薄,没有资金投入研发,也没有建立起企业自己的研发体系。我国集成电路作为一个追赶者,在企业研发投入方面仍需进一步加强。

此外,集成电路创新需要很大的资本投入,需要吸引世界级人才,也需要大的创新平台和创新体系建设。近年来,各地设立了各种创新中心和公共服务平台,但存在竞争同质化、资源分散化的趋势,没有形成创新合力。个别地方甚至出现“有条件要上、没有条件创造条件也要上”的恶性竞争,最终导致项目建设停滞、厂房空置、项目烂尾,形成产业内耗。

最后,我国集成电路产业高层次领军人才和骨干技术人才依然紧缺。《中国集成电路产业人才白皮书(2019-2020年版)》显示,示范性微电子学院博士毕业生更愿意进入高校或科研院所工作,进入本行业就业的毕业生不到20%。部分高校存在人才培养环节产学研脱节现象。为解决人才缺口问题,亟需成立一批集成电路紧缺人才培训基地。快速培养掌握集成电路基础知识和产业链技能的集成电路产业人才。通过产教结合,联合集成电路优质企业共同设置多学科交叉课程,推动产业需求更好融入人才培养过程,强化工厂实习,形成教育和产业的良性互动,解决集成电路产业人才严重不足这一迫切问题。

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