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國產(chǎn)芯片誤區(qū):有了光刻機就能造芯片?

時間:2021-06-16 14:10:34來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:?本文來自方正證券研究所2021年6月13日發(fā)布的報告《國產(chǎn)芯片認(rèn)知的五大誤區(qū)》。

  由于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈極其復(fù)雜,因而對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈有很多認(rèn)知誤區(qū),本文集中回答了最常見國產(chǎn)芯片五大誤區(qū):

  一、有了光刻機就能造芯片?

  其實光刻只是半導(dǎo)體前道7大工藝環(huán)節(jié)(光刻、刻蝕、沉積、離子注入、清洗、氧化、檢測)中的一個環(huán)節(jié),雖然是最重要的環(huán)節(jié)之一,但是離開了其他6個環(huán)節(jié)中的任何一個都不行。

  集成電路的制造工藝分為“三大”+“四小”工藝:

  三大(75%):光刻、刻蝕、沉積;

  四小(25%):清洗、氧化、檢測、離子注入。

  一般情況下光刻占整條產(chǎn)線設(shè)備投資的30%,與刻蝕機(25%)、PVD/CVD/ALD(25%)并列成為最重要的三大前道設(shè)備之一,所以并不是有了光刻機就能造芯片,光刻只是芯片制造工藝流程的中的一個,還需要其他6大前道工藝設(shè)備的支撐,其重要程度與光刻機同等重要。

  二、中國最緊迫的是造出光刻機?

  其實目前中國并不缺光刻機,缺的是其他6大類被美國廠商把持的工藝設(shè)備(沉積、刻蝕、離子注入、清洗、氧化、檢測)。

  光刻機大致分為兩類:

  1、DUV深紫外線光刻機:可以制備0.13um到7nm芯片;

  2、EUV極紫外線光刻機:適合7nm到3nm以下芯片。

  目前情況下DUV光刻機并不限制中國,還在正常供應(yīng),因為供應(yīng)商重要來自于歐洲荷蘭的ASML以及日本Nikon、佳能,并不直接受美國禁令,但EUV目前并未買到。

  在前序報告里提到,我們認(rèn)為中國半導(dǎo)體未來將從全部外循環(huán),轉(zhuǎn)向外循環(huán)+內(nèi)循環(huán)的雙循環(huán)架構(gòu),基于半導(dǎo)體是全球化深度分工的現(xiàn)實,外循環(huán)也就是團(tuán)結(jié)非美系設(shè)備商依舊是重點和現(xiàn)實的選擇。目前前道設(shè)備格局是:

  1、光刻機:由歐洲ASML和日本Nikon和Canon壟斷;

  2、刻蝕、沉積、離子注入、清洗、氧化、檢測設(shè)備:由美國和日本壟斷,其中檢測設(shè)備由美系的KLA深度壟斷。

  所以現(xiàn)在中國半導(dǎo)體擴(kuò)產(chǎn)大背景下的內(nèi)外雙循環(huán)的當(dāng)務(wù)之急是依靠國產(chǎn)和聯(lián)合歐洲、日本去替代美國把持的非光刻設(shè)備,所以,與絕大多數(shù)人理解的不同,中國半導(dǎo)體制造并不缺光刻機。

  三、“自研”就能解決芯片缺口?

  其實目前大多數(shù)“自研”不僅不能解決目前的芯片缺口,反倒會加劇芯片短缺。

  因為所謂的各大互聯(lián)網(wǎng)公司/車廠/手機廠商的“自研”芯片,其實只是芯片的設(shè)計環(huán)節(jié),是芯片制造工藝的一個步驟,與我們所缺的芯片成品差了最為關(guān)鍵的芯片制造?,F(xiàn)在全球缺芯,缺的不是芯片設(shè)計,而是最為核心重要的芯片制造。

  現(xiàn)在全民自研芯片,會加大晶圓廠的流片訂單,會持續(xù)加大芯片代工產(chǎn)能供需缺口。所以未來解決芯片缺口只能靠Fab制造廠(中芯、華虹)、IDM廠(華潤微、長存、長鑫),而不是靠“自研”(芯片設(shè)計)。

  相對來說,芯片設(shè)計門檻相對較低,啟動快,見效快,商業(yè)模式與軟件開發(fā)類似,中國在諸多芯片設(shè)計fabless領(lǐng)域都已經(jīng)全球領(lǐng)先,以華為海思為例,在被限制芯片代工之前,海思的各類芯片設(shè)計實力已經(jīng)是全球前二。

  所以現(xiàn)在更需要支持的是芯片制造領(lǐng)域,而不是芯片設(shè)計(自研),如果沒有穩(wěn)固的fab代工廠的支撐,fabless也不過是空中樓閣海市蜃樓。

  四、目前中國只缺高端芯片?

  當(dāng)下其實中國缺的更多的反倒是成熟工藝,8寸比12寸緊缺,12寸的90/55nm比7/5nm緊缺。

  成熟/先進(jìn)工藝都很重要,缺一不可,一臺手機里面除了AP和DRAM外,其他絕大多數(shù)芯片都是成熟工藝。電車需要的芯片,特別是功率半導(dǎo)體芯片/MCU芯片都是成熟12寸或是8寸。

  對于中國來說,不僅在先進(jìn)工藝7/5/3nm與臺積電差距巨大,更大的差距體現(xiàn)在成熟工藝的產(chǎn)能。以等效8英寸產(chǎn)能計算,中芯國際的產(chǎn)能也就只有臺積電的10%~15%,差距依舊巨大,根本無法滿足國內(nèi)的需求。

  特別是國內(nèi)的芯片設(shè)計上市公司,絕大多數(shù)都在成熟工藝節(jié)點,但是根本沒有本土配套的成熟代工產(chǎn)能與其配套;

  韋爾股份的CIS/PMIC/Driver、兆易創(chuàng)新的NOR和MCU、匯頂科技的指紋識別、圣邦股份的模擬IC、卓勝微的射頻等芯片都在12寸的成熟工藝(90~45nm),而不是所謂的14/10/7/5nm先進(jìn)工藝。更為重要的是,當(dāng)下需求量最大的電車和光伏逆變器/MCU/功率芯片都是在8寸成熟產(chǎn)能上完成,這也是目前最缺的板塊,稀缺程度超過所謂的“先進(jìn)”芯片。

  所以,現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急反倒不是7/5/3nm,而是先做好成熟工藝。

  五、中國要獨立建成自己的半導(dǎo)體工業(yè)體系?

  其實半導(dǎo)體是一個深度全球化的行業(yè),沒有任何一個國家能夠?qū)崿F(xiàn)完全“國產(chǎn)化”。

  目前的半導(dǎo)體全球布局是:

  半導(dǎo)體設(shè)備:美國為主、歐洲日本為輔;

  半導(dǎo)體材料:日本為主,美國歐洲為輔;

  芯片代工:中國臺灣省為主,韓國為輔;

  存儲芯片:韓國為主、美國日本為輔;

  芯片設(shè)計:美國為主,中國大陸為輔;

  芯片封測:中國臺灣省為主,中國大陸為輔;

  EDA/IP:美國為主,歐洲為輔。

  所以,我們可以看到全球沒有哪一個國家能夠覆蓋半導(dǎo)體的全產(chǎn)業(yè)鏈,所以全球化合作依舊是行業(yè)主流。

  但是,由于中美的科技摩擦,對于中國來說,必須要進(jìn)行雙循環(huán)。也就是從之前的外循環(huán)為主、內(nèi)循環(huán)為輔,改變成現(xiàn)在的外循環(huán)為輔、內(nèi)循環(huán)為主。

  所以,面對美國對中國的條件約束,當(dāng)務(wù)之急就是針對美國的強勢領(lǐng)域進(jìn)行替代,并盡最大努力對美國之外的(歐洲、日本等)繼續(xù)進(jìn)行外循環(huán)。

  目前美國把持的核心技術(shù)集中體現(xiàn)在除光刻機之外的半導(dǎo)體設(shè)備(PVD、檢測、CVD、刻蝕機、清洗機、離子注入、氧化、外延、退火),另外就是EDA開發(fā)軟件。

  風(fēng)險提示:中美貿(mào)易摩擦加劇、地緣政治加劇的風(fēng)險;國產(chǎn)替代不及預(yù)期的風(fēng)險;半導(dǎo)體下游需求不及預(yù)期的風(fēng)險。

標(biāo)簽: 芯片

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