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“中國芯”面臨着制造、原材料、裝備等諸多短闆,如今卻走入了低水平重複建設、爛尾潮的迷途。

 

10月22日,華為手機史上最強大的Mate40發布,然而,因為受美國制裁,這款搭載麒麟9000芯片的手機,或将成為華為高端手機的絕唱。

 

10月4日晚,内地規模最大、技術最前沿的芯片代工企業中芯國際發布公告稱,确認受到美國出口管制,向中芯國際出口的部分美國設備、配件及原物料須申請出口許可證後,才能繼續供貨。

 

近年來,中國芯片進口額都超過石油,成為第一大宗進口商品。2019年,中國集成電路的總進口量約為4451.3億塊,進口總金額超過3000億美元。芯片是決定電子設備正常高效運轉的大腦,因其以半導體為主要原材料,集成電路為實現功能的核心,因此常以半導體或集成電路代稱。從2018年的中興事件,到近兩年華為危機、中芯國際受限,暴露出中國企業“缺芯少魂”的緻命軟肋。

 

9月16日,中科院院長白春禮在國新辦發布會上表示,2019年中科院就已啟動處理器芯片與基礎軟件等5個科研專項,未來還将部署光刻機等卡脖子領域攻關。

 

實際上,早在2014年,随着《國家集成電路産業發展推進綱要》頒布和國家集成電路産業投資基金(以下簡稱“大基金”)的啟動,全國各地就掀起芯片産業發展熱潮,一個項目投資動辄數百億元乃至千億元。而在最近一年多裡,各地有多個投資目标百億元級别的半導體項目停擺,引發爛尾潮。

 

10月20日,在國家發改委的例行發布會上,發改委新聞發言人孟玮表示,要按照“主體集中、區域集聚”的發展原則,有序引導和規範集成電路産業發展秩序;建立防範機制,引導地方加強對重大項目建設的風險認識,對造成重大損失或引發重大風險的,予以通報問責。

 

“脖子”卡在哪裡

 

芯片的“出世 ”要曆經設計、制造、封裝三個環節。眼下,國産芯片在設計和封裝領域與世界先進水平的差距不斷縮小,“卡脖子”的環節主要在于制造。華為就是典型代表,以麒麟9000芯片為例,因其隻布局了設計,沒有涉足制造,因而隻能找擁有全球最領先5納米制程工藝的台積電為其代工。

 

所謂5納米,是指構成芯片基本單位晶體管上源極和漏極間的距離,這一數值越小,芯片上能排列的晶體管數就越多。目前,台積電正研制3納米制程,預計于2021年下半年試産。中芯國際在2019年實現了14納米工藝量産,工藝水平與台積電相比還落後至少兩代。

 

更緻命的是制造設備和材料的匮乏。制造芯片時先要将原材料矽提純,再切成薄厚均勻、厚度不超過1毫米的矽片,稱為晶圓,這相當于芯片的“地基”。晶圓越大,意味着能封裝出的芯片越多,成本降低,對生産工藝要求也越高。

 

中國半導體行業協會副理事長、清華大學微電子學研究所所長魏少軍對《中國新聞周刊》說,目前,國内集成電路加工所需的純度為99.9999%乃至更高的大尺寸矽片基本依賴進口,由數百種原料構成、加工工藝複雜的光刻膠雖說技術上并非不可逾越,但因國内研發起步晚,也主要依靠日本美國企業。

 

被稱為“半導體工業皇冠上的明珠”的光刻機的重要性更是廣為人知。目前最先進的光刻機是由荷蘭ASML公司所生産的5納米工藝制程的極紫外(EUV)光刻機,1台售價超過1億美元。而目前國産光刻機工藝水平為90納米。國内領先的半導體設備制造企業上海微電子設備(集團)有限公司将于2021年~2022年交付首台28納米工藝的國産浸沒式光刻機。

 

國家工信部下屬的賽迪智庫集成電路所集成電路制造研究室主任史強對《中國新聞周刊》說,這一産品還要經過驗證才能上生産線,往往還需要一到兩年。除光刻機外,尖端工藝所需的諸如刻蝕機、離子注入機等設備、材料也都大多掌握在東京電子、應用材料、泛林等歐美日韓企業手中。

 

由于産業結構和需求的失配,中國所需處理器/存儲器等核心芯片主要依賴進口。一位在半導體行業有數十年從業經驗、曾在多家頂尖芯片公司擔任高管的資深業内人士對《中國新聞周刊》表示,表面上看,近年來國内企業取得了一些進步,但實際上進步是“非常脆弱”的,因為生産裝備、原材料、管理生産流程的工業軟件MES90%以上都要進口。

 

即便在設計領域,中國的芯片業也有軟肋。芯片設計的自動化軟件EDA由兩家美國公司與德國西門子的一家子公司掌控。此外,全球90%的智能手機和平闆電腦芯片中都運用ARM架構,ARM與在電腦中占據霸主地位的英特爾X86架構,并稱為當下芯片主流的兩大架構。但在9月14日,美國芯片巨頭英偉達宣稱,将以400億美元的價格收購日本軟銀公司旗下的知名芯片設計架構公司ARM。在外界看來,這或将使得美國政府限制ARM架構在中國的使用。

 

芯片産業爛尾潮

 

2014年,國家大基金啟動,首期募集資金超過1300億元。大基金是中央财政、國開金融、中國移動等設立的産業投資基金,重點投資行業龍頭企業,如中芯國際、長江存儲等,還意在撬動更多社會資金注入。在魏少軍看來,在某種程度上,大基金更像是為企業擴張、上市而設立的資金。

 

以“芯片”為關鍵詞在企業信息平台“企查查”搜索發現,截至今年10月初,全國的芯片相關企業超過50000家,今年新成立的芯片公司就達12740家。

 

今年1月20日,一台全新尚未啟用、被武漢市東西湖區政府稱為“國内唯一能生産7納米芯片”的ASML高端光刻機被以5.8億元抵押給了武漢農商銀行東西湖支行,抵押方為武漢弘芯半導體制造有限公司。這家成立于2017年11月的公司,因其号稱擁有14納米及7納米先進生産工藝、先後兩期計劃投資總額達1280億元而備受關注。2018年和2019年,弘芯連續入選湖北省重大項目,在武漢市發改委發布的2020年市級重大項目計劃中位列第一位。2019年,弘芯還邀請台積電前首席運營官蔣尚義出山,任公司首席執行官。

 

但在今年7月30日,引進弘芯的武漢市東西湖區政府在官網發布的《上半年東西湖區投資建設領域經濟運行分析》中指出,弘芯項目存在較大資金缺口,随時面臨資金鍊斷裂導緻項目停滞的風險。目前,湖北省重大項目中已将武漢弘芯移除。

 

事實上,近年來,因資金鍊斷裂瀕臨或導緻爛尾的半導體項目并不罕見。

 

在四川成都高新區,由美國芯片代工企業格羅方德和成都市政府計劃投資90.53億美元、2017年合作組建的格芯(成都)集成電路制造有限公司已經停業。該公司曾稱要建立全中國規模最大的12寸晶圓廠。

 

在陝西西鹹新區,原計劃投資近400億元,号稱要建設國内首個柔性半導體服務制造基地的陝西坤同半導體,在成立一年多後,于今年年初被曝出拖欠員工薪水。

 

今年6月,半導體界的“明星公司”南京德科瑪因資金不足進入破産清算及資産移交程序。德科瑪的案例備受關注,其創辦人李睿為更因先後在淮安、南京、甯波三地參與創辦半導體公司,被稱為“投機分子”。

 

李睿為對《中國新聞周刊》說,2015年,他和曾在中芯國際擔任過廠長的夏紹曾一起,與南京經濟技術開發區接洽,希望引進以色列芯片巨頭Tower Jazz的技術,在南京建一座晶圓代工廠。籌備期間,因接到了淮安市政府抛出的橄榄枝,二人決定移師,創建了總投資額450億元、一期投資120億元的淮安德科瑪,後更名德淮半導體。

 

但據媒體報道,到2019年10月,德淮項目達成的投資隻有46億元,目前基本擱淺。《中國新聞周刊》了解到,當地已成立德淮半導體工作推進小組,負責整體穩定工作。德淮初創後,李睿為因和夏紹增産生矛盾,又回到南京,創辦了南京德科瑪,一期投資目标總額預計達50億~60億元,計劃生産電源管理芯片等模拟芯片。但項目自 2017年1月開工後一年多,就出現了資金鍊斷裂,到2019年2月,德科瑪籌集到的投資隻有2.5億元;南京項目停擺後,李睿為又帶了十幾個舊部,在甯波注冊了一家不用花大價錢建廠房的芯片設計公司——承興(甯波)半導體公司。

 

梳理國内這些爛尾的公司或項目,大多有一個共同特點:項目方極少出資甚至零成本出資。

 

作為引進南京德科瑪的主要參與者,南京經濟技術開發區副主任沈吟龍對《中國新聞周刊》說,實際上,當初引進德科瑪,也是因為看到國家鼓勵發展半導體産業,這是開發區引進的第一個半導體項目。但當初引進時,開發區提到的一個原則性條件就是政府不作為主要出資方,而是可以配資或提供一些獎勵補貼,“德科瑪最初希望政府出資二三十億元,我們說這是不可能的”,這也是德科瑪後來轉戰淮安的重要原因。在德淮半導體成立初期,政府就投資二十多億元,并且以項目落地方淮陰區政府出資為主。2017年,淮陰區政府的一般公共預算收入隻有25.6億元。而在日後的投資中,絕大部分都來自于政府。

 

半導體産業專家、芯謀研究首席分析師顧文軍對《中國新聞周刊》說,現在行業裡出現的一個很重要的問題就是政府出資,親自下場辦企業,缺乏對于半導體行業的敬畏,地方政府真正應該做的是搭平台,做好營商環境建設。顧文軍還撰文稱,有些輕資産(甚至是無資産)的企業去地方政府落地,沒有任何産品,當地就先拿了幾個億甚至十幾個億的補貼。

 

賽迪智庫集成電路所集成電路制造研究室主任史強分析說,現在很多半導體項目上馬都有投機色彩。當地政府為了能占得先機,一些項目“低調”上馬,甚至帶有“神秘”色彩。項目方由于沒有實際投入,缺乏和當地深度綁定,可以說走就走,一些項目本身就是為了騙錢。

 

前述半導體行業資深人士說,半導體行業有着資金密集、技術密集、人才密集的特點,很多地方這幾個條件都不具備,宣稱的巨額投資又到不了位,因而隻有極少數項目能做起來,其他都會爛尾。

 

沈吟龍說,現在回過頭來看,南京德科瑪很重要的一點教訓就是對項目評估時,隻對技術、團隊專業背景做了解,忽視了投資的可行性,對項目方募集資金的能力有些“輕信”,這樣的教訓還是有現實意義的。現在開發區努力做的,是對南京德科瑪進行重組,“還是想把Tower jazz這樣的跨國公司留住,能把先進生産工藝引進來,這還是值得的”。

 

低水平重複建設和虛火的市場

 

根據李睿為和南京經濟技術開發區2015年簽訂的投資建設協議書,南京德科瑪最初想打造的是圖像傳感器CIS的産業園,号稱要填補中國CIS産業空白。CIS芯片可用于手機攝像頭、安防監控與車載移動攝像頭等,依據對像素、分辨率的要求,分為中低端和高端。李睿為和南京當地的想法是從普通、中低端的入手,再逐步升級。2017年南京德科瑪項目重啟後,雙方又覺得CIS芯片難度仍較高,于是退而求其次,打算先做對工藝要求相對更低的模拟芯片,而CIS的“宏圖”率先在德淮半導體實現。

 

2017年6月,德淮半導體一期12寸晶圓廠主廠房封頂,也在這一年,夏紹曾引進了美國安森美的技術。但據财新報道,2019年底,德淮産品的總銷售額僅為2.5億元。2016年前後,當時仍供職于業内巨頭意法半導體的曹韻對德科瑪項目有所了解,“當時就覺得匪夷所思”。他認為,國内已經有像上海華虹等企業在做CIS,一些代工廠也有成熟的項目和工藝,德科瑪在沒有太多專業根基的背景下,貿然進入,不會有競争力,從國家戰略布局來講也沒有必要。

 

半導體市場紮堆瞄準的另一大産品品類是功率器件。史強說,一些廠家計劃或已經生産的功率器件都比較低端,“瞄準市場雷同,技術同質化嚴重”。在李睿為給記者提供的南京德科瑪和甯波(承興)半導體的生産規劃中,都不乏這一門類的産品。史強分析說,有的廠家在相對高要求的功率器件做不出後,會退而求其次,轉向工藝水平更低的産品。

 

曹幻實是茄子(上海)管理咨詢有限公司創始人,擔任《芯片揭秘》節目策劃人,與業界多有接觸。在她看來,現在有太多企業在做功率器件,“相對來說用量比較大,門檻也不高,很多初創廠都會拿這種産品練手,或者先填補産能。”在全國範圍内,低水平重複建設的案例屢屢出現。

 

現在全國遍地開花的還有第三代半導體項目。目前絕大多數芯片以矽為主要原料,而第二代半導體材料為砷化镓。第三代半導體,即所謂化合物半導體,以碳化矽、氮化镓為主要原材料。“嚴格來說,這不該叫第三代半導體而應叫第三種半導體,第三種半導體并不比前兩代先進,也無法替代前兩代,隻是各有用途,很多項目方拿着第三代半導體的概念忽悠政府。”

 

前述芯片領域資深人士直言,在全球市場中,以矽為主要原來的半導體占95%,砷化镓半導體占比4%,第三種半導體的市場份額1%都不到。第三種半導體有着耐高壓、耐高溫高速等特性,可用于5G、6G網絡的通信芯片,藍光激光照明器件,新基建中耐高壓的器件等,但其工藝要求也不高,“最高精度隻需要250納米,30年前的制備矽芯片時的技術就可以達成,精度要求是粗糙的”。但核心問題在于原材料比較難制備,“原材料需要百分之百進口”,美國、日本曆經幾十年發展才剛剛開始量産,沒那麼容易。中國現在還沒有什麼廠家做出來,都在炒概念,而且第三種半導體産品的價格相較其他兩種半導體高,這也決定了其是個小衆市場,普通百姓不一定用得起。

 

魏少軍曾指出,在先進工藝節點産能不足的情況下,國内半導體行業規劃的産能主要集中在40納米~90納米工藝之間,預計建成後可能出現部分節點産能過剩。重複建設的另一個直接後果還有會使得投資分散。 

 

急速向前的芯片業也在不斷推高着入局者的市值。就曹幻實的觀察,全國3000餘家芯片設計企業中,擁有自己的知識産權、依據市場需求設計出高端芯片的企業較少。但不少企業在設計出一款芯片後,就會借科創闆上市流程和門檻的便利,匆忙上市。在這一行業,企業年銷售額過億元并非難事。

 

賽迪顧問數據顯示,今年1~8月中國半導體企業IPO募資規模高達661.74億元,是2019年全年的5.93倍,是2018年全年的42.47倍。科創闆半導體企業的市盈率,即市值和利潤的比值超過100倍,意味着半導體企業獲得了相當高的估值。

 

沈吟龍向記者感歎,當一種新興産業起來後,很容易大家在短時間内一擁而上,“各地政府摩拳擦掌,投資人也躍躍欲試,帶有一種盲目性,這是我們産業發展中的一種弊端,形成一種虛熱”。

 

路在何方?

 

沈吟龍對《中國新聞周刊》說,當初引進德科瑪項目時,對項目涉及的技術和團隊進行評估及調研時,也和當地高校、科研院所相關專家交流,“但我們畢竟不是專業技術人員”。他希望今後各地引進半導體項目時,能有國家或省級發改委等更高級别權威部門組織專家對項目可行性進行前期論證。

 

魏少軍将各地半導體項目瘋狂上馬稱為“招商引資”驅動、項目驅動,而非科學驅動。“當你去問很多地方政府,他們的半導體項目的目标客戶是誰,給哪個細分領域做東西,競争策略是什麼,他們都說不出”。在他看來,各地是否上馬半導體項目缺乏頂層設計,目前國家發改委的指導機制是項目上馬的“事後”指導,應該将關口前移。

 

2019年,國家大基金二期成立,2000億元投向芯片市場。大基金總裁丁文武此前表示,二期将繼續支持刻蝕機、薄膜設備、測試設備和清洗設備等領域已布局的企業,同時加快開展光刻機、化學機械研磨設備等核心設備及關鍵零部件的投資布局。

 

在前述芯片行業資深人士看來,大基金應更早關注設備、原材料、工業軟件的投入,把這些作為投資重點。此外,大基金投資總額也不夠。“數字最後再加一個零也不過分。”美國麻省理工學院副教授、英特爾最高成就獎得主、中芯國際創始人之一謝志峰對《中國新聞周刊》說,大基金一期5年下來,全國平均每年投資50億美元,而英特爾一家公司每年的研發投入就達120億美元。

 

然而,投資的加大并不等同于研發投入的上升。在魏少軍看來,半導體行業更應加大的是研發的持續性投入。他解釋說,當研發投入占到一家芯片企業銷售收入額15%以上時,其發展才能步入良性循環。

 

以美國為例,芯片産業研發投入占到了銷售收入的17%,是其他國家的兩倍。相比之下,中國内地芯片企業總體研發投入不足,平均大概隻占銷售收入8%。再者,根據摩爾定律,集成電路産品每18個月左右就更新換代一次,而中國通常按照5年規劃的節奏來投資,這造成科研投入與産業發展脫節,以緻研發投入“一會兒有一會兒沒有”。魏少軍認為,在企業規模、盈利能力尚佳的情況下,國家層面應加大對技術研發的投入,設立專門的研發基金,改變投資節奏,實現創新驅動。

 

另一個問題是人才。目前,全國集成電路人才缺口大約在30萬人。“從領軍人物,到中高層管理人才,再到研發人才、工程師全面缺乏。”謝志峰說。今年7月29日至31日,華為總裁任正非還接連到訪了上海交通大學、複旦大學、東南大學,強調要加強産學研合作。

 

上世紀70年代,為縮小與美國的差距,日本出台了超大規模集成電路計劃,集結了日立、三菱、富士通、東芝、日本電氣等五家公司,政府同時出面協調,在光刻、大尺寸晶圓、存儲芯片等領域攻關。從1980年到1986年,日本企業的半導體市場占有率由26%上升到45%,美國企業半導體市場份額由61%下降至43%。

 

今年8月,國務院發布的《新時期促進集成電路産業和軟件産業高質量發展的若幹政策》的文件中提到,要不斷探索構建社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制。魏少軍認為,在以往科技專項的實施上,存在政府過多介入科研目标及最終決策的情況,采用的一些方式如編指南、項目評審等效率不高。今後,在新型舉國體制探索上,技術攻關組織方應具有專業技術背景,并且不僅要做到對結果的管理,還要在攻關的全程給予協調支持。

 

回顧中國集成電路産業發展的60餘年,魏少軍說,上世紀80年代前,中國在被全面封鎖的情況下被迫自主創新,到了1990年代後,以引進為主。21世紀前十年,主要依賴市場機制發展集成電路,政府作用有些缺失。過去10年,政府作用找回,開始在原始創新發力。

 

魏少軍認為,如果未來政策對路,資源投入充足的話,中國集成電路應在2030年左右可以實現大部分不受制于人,少部分并跑的局面,到2040年實現大部分并跑,一些領域實現領跑。

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