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专利技术数量不足 中国大陆芯片自足率难达成

华为手机搭载海思半导体推出的Kirin芯片系列,在消费市场上颇受好评,也带动海思半导体的业绩大幅成长。图片来源:www.hisilicon.com/

在高达13亿人口支撑下,加上各类行动装置价格快速下跌,近来中国大陆一直是全球最大半导体市场,只是受限于半导体产业技术上的不足,绝大多数芯片都仰赖进口。为此,中国大陆在2015年推动的「中国制造2025」计画中,即期盼透过国家资源挹注,带动半导体产业的快速发展,达成芯片自给率在2020年达到40%、20225达到70%的目标。

由国家政策支撑特定产业发展,其实常见于各国政府的经济政策。只是近来中国大陆跨足的太阳能、面板等产业,最终都陷入削价竞争的红海市场,让国际半导体业者对中资企业合作保持警戒心。尤其在2018年美、中正式爆发贸易冲突,美国政府祭出技术输出限制,更让中国大陆半导体产业发展受到很大的限制。

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长江存储在在第7届全球半导体联盟存储器论坛 上,宣布将在2019年8月正式推出的新一代 3D NAND Flash技术—Xtacking 2.0架构。图片来源:www.ymtc.com/cn/

晶圆量产技术落后  仰赖国家基金支撑

自从1987年台积电成立,主打专业集成电路制造服务(即晶圆代工)的商业模式后,即带动全球半导体产业的快速发展,让许多有创意、技术的IC设计团队,在不需要自建晶圆厂下,也能在市场上推出多元应用的芯片。由于晶圆制造是半导体产业发展的重要基石,因此也成为中国大陆投资金额最高的一环,如2019年全球预定有9家12 寸晶圆厂启用,其中5家位于中国大陆。

然而晶圆制造是属于资金、技术密集的产业,有中国大陆政府支持中芯国际,尽管是全球第五大晶圆公司,加上有庞大内需市场支撑,但是在制程、营收、产能利用率上,却远远不及前四大晶圆公司。

以晶圆代工龙头台积电为例,早在2018年第2季即进入7nm量产,且多数营收都来自于高毛利的先进制程。根据该公司公布资料显示,2019年第2季营收有超过60来自先进制程,远高于其它同业。至于三星电子的7nm制程可能到2019年底才能稳定量产,但在10nm、14nm制程部分,早有国际大厂订单支撑。

至于全球第二大晶圆的代工厂格罗方德,以及跨入28nm甚早的联电者,前者将重心放在技术成熟的14nm及22nmFD-SOI产品上,而后者则选择深耕市场需求量最大的28nm,并持续投入12nm、14nm研发,并视市场需求选定量产时间。

至于中国大陆的两大晶圆代工业者—中芯国际与华虹半导体,虽然都号称投入14nm平台研发,但真正量产时间并不明朗。特别是中芯国际主要是以低价抢单,主要营收来源以低毛利的中低阶产品为主,即便未来先进制程正式量产,也无法确定能否获得国际大厂的订单。

IC设计蓬勃发展 唯中美贸易展成变量

受惠于全球半导体晶圆代工模式成熟,带动IC设计产业的蓬勃发展。2018年全球IC设计总产值达1,094亿美元,其中前三名分别为,美国企业市场占有率达到68%,台湾企业占有率为16%,中国大陆企业占有率则创下13%的历史新高。

在消费性电子产品需求量持续攀升,加上芯片自主的国家政策,中国大陆IC设计产业成长速度非常快,海思、紫光展锐与北京豪威为稳居市场前三大,而根据Digitime Reserch研究报告显示,海思更是为区全球第六大IC设计公司。

由华为投资的海思半导体,主要产品为无线通讯芯片,如WCDMA、LTE等功能的手机系统单芯片。过去几年在华为品牌手机销售量快速攀升,加上台积电的晶圆代工服务加持,整体营呈现快速攀升的趋势,2018 年营收更有近 30%成长。

隶属紫光集团旗下的紫光展锐,则致力于移动通讯和物联网网域核心芯片的研发及设计,产品涵盖2G/3G/4G/5G移动通讯芯片、物联网芯片、射频芯片等。日前,该公司借重台积电12nm推出春藤510芯片,主打符合最新的3GPP R15标准规范,可支持2G/3G/4G/5G多种通讯模式。至于北京豪威科技则专注在图形处理解决方案。

尽管中国大陆IC设计产业发产速度非常快,但多半集中在竞争激烈的中低阶产品,也代表产品被替代率相当高。在美、中贸易冲突升级下,恐怕会影响市场使用的意愿,难保不会冲击到产业的发展。

DRAM、3D NAND Flash量产  2019年底见真章

在晶圆制造之外,应用范围广泛的存储器,是中国大陆政府亟欲扶植、且投资金额的另个半导体产业,其中又以长江存储、合肥长鑫存储、福建晋华为主要厂商。由于全球主要的存储器核心专利技术,都掌握在三星、SK海力士、美光、东芝等美、日韩、大厂手中,所以过去中国大陆半导体业者不断透过延揽人才,又或者并购方式取得相关技术,但都没有真正达成量产目标。

尤其2018 年 11 月 1 日,美国司法部以窃取商业机密为理由,起诉福建晋华、联电等主管,加上美国商务部亦以基于国家安全和经济考量,将福建晋华列入出口管制实体名单,禁止美国企业对该公司出售技术或产品,让中国大陆存储器产业受到很大的打击。

不过,在第7届全球半导体联盟存储器论坛(GSA Memory+Conference)上,长江存储宣布将在2019年8月正式推出的新一代3D NAND Flash技术—Xtacking 2.0架构。为争取合作伙伴支持,该公司表示技术来源除自行研发外,也从大陆中科院微电子研究所、清华大学、复旦大学等,共取得超过1,500项专利授权,加上与飞索半导体(Spansion)的技术合作,所以完全没有侵权的问题,目前规划将于2019年底前正式量产64层Xtacking 架构的3D NAND Flash产品。

至于合肥长鑫存储也在该大会上表示,将于2019年第4季正式量产8GB LPDDR4规格的DRAM芯片,其技术来源则为已破产的德国奇梦达(Qimonda),以及日本尔必达(Elplda Memory)前工程师。

尽管前述两家公司均表示将在2019年底推出产品,但是由于过去量产失败次数太高,以及产品良率难以预测,恐怕还是得到年底才能得知。

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