國(guó)產(chǎn)芯片認(rèn)知的5大誤區(qū)
本文來(lái)自方正證券研究所2021年6月13日發(fā)布的報(bào)告《國(guó)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(duì)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(guó)產(chǎn)芯片五大誤區(qū):
一、有了光刻機(jī)就能造芯片?
其實(shí)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(cè))中的一個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)中的任何一個(gè)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(cè)、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(jī)(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(jī)就能造芯片,光刻只是芯片制造工藝流程的中的一個(gè),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(jī)同等重要。
二、中國(guó)最緊迫的是造出光刻機(jī)?
其實(shí)目前中國(guó)并不缺光刻機(jī),缺的是其他6大類被美國(guó)廠商把持的工藝設(shè)備(沉積、刻蝕、離子注入、清洗、氧化、檢測(cè))。
光刻機(jī)大致分為兩類:
1、DUV深紫外線光刻機(jī):可以制備0.13um到7nm芯片;
2、EUV極紫外線光刻機(jī):適合7nm到3nm以下芯片。
目前情況下DUV光刻機(jī)并不限制中國(guó),還在正常供應(yīng),因?yàn)楣⿷?yīng)商重要來(lái)自于歐洲荷蘭的ASML以及日本Nikon、佳能,并不直接受美國(guó)禁令,但EUV目前并未買到。
在前序報(bào)告里提到,我們認(rèn)為中國(guó)半導(dǎo)體未來(lái)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(shí),外循環(huán)也就是團(tuán)結(jié)非美系設(shè)備商依舊是重點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)的選擇。目前前道設(shè)備格局是:
1、光刻機(jī):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(cè)設(shè)備:由美國(guó)和日本壟斷,其中檢測(cè)設(shè)備由美系的KLA深度壟斷。
所以現(xiàn)在中國(guó)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(guó)產(chǎn)和聯(lián)合歐洲、日本去替代美國(guó)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(guó)半導(dǎo)體制造并不缺光刻機(jī)。
三、“自研”就能解決芯片缺口?
其實(shí)目前大多數(shù)“自研”不僅不能解決目前的芯片缺口,反倒會(huì)加劇芯片短缺。
因?yàn)樗^的各大互聯(lián)網(wǎng)公司/車廠/手機(jī)廠商的“自研”芯片,其實(shí)只是芯片的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),是芯片制造工藝的一個(gè)步驟,與我們所缺的芯片成品差了最為關(guān)鍵的芯片制造。現(xiàn)在全球缺芯,缺的不是芯片設(shè)計(jì),而是最為核心重要的芯片制造。
現(xiàn)在全民自研芯片,會(huì)加大晶圓廠的流片訂單,會(huì)持續(xù)加大芯片代工產(chǎn)能供需缺口。所以未來(lái)解決芯片缺口只能靠Fab制造廠(中芯、華虹)、IDM廠(華潤(rùn)微、長(zhǎng)存、長(zhǎng)鑫),而不是靠“自研”(芯片設(shè)計(jì))。
相對(duì)來(lái)說(shuō),芯片設(shè)計(jì)門檻相對(duì)較低,啟動(dòng)快,見效快,商業(yè)模式與軟件開發(fā)類似,中國(guó)在諸多芯片設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)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(jì)(自研),如果沒有穩(wěn)固的fab代工廠的支撐,fabless也不過(guò)是空中樓閣海市蜃樓。
四、目前中國(guó)只缺高端芯片?
當(dāng)下其實(shí)中國(guó)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(tái)手機(jī)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(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),不僅在先進(jìn)工藝7/5/3nm與臺(tái)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(jì)算,中芯國(guó)際的產(chǎn)能也就只有臺(tái)積電的10%~15%,差距依舊巨大,根本無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)的需求。
特別是國(guó)內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)上市公司,絕大多數(shù)都在成熟工藝節(jié)點(diǎn),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(shí)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(guò)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(guó)要獨(dú)立建成自己的半導(dǎo)體工業(yè)體系?
其實(shí)半導(dǎo)體是一個(gè)深度全球化的行業(yè),沒有任何一個(gè)國(guó)家能夠?qū)崿F(xiàn)完全“國(guó)產(chǎn)化”。
目前的半導(dǎo)體全球布局是:
半導(dǎo)體設(shè)備:美國(guó)為主、歐洲日本為輔;
半導(dǎo)體材料:日本為主,美國(guó)歐洲為輔;
芯片代工:中國(guó)臺(tái)灣省為主,韓國(guó)為輔;
存儲(chǔ)芯片:韓國(guó)為主、美國(guó)日本為輔;
芯片設(shè)計(jì):美國(guó)為主,中國(guó)大陸為輔;
芯片封測(cè):中國(guó)臺(tái)灣省為主,中國(guó)大陸為輔;
EDA/IP:美國(guó)為主,歐洲為輔。
所以,我們可以看到全球沒有哪一個(gè)國(guó)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(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),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(duì)美國(guó)對(duì)中國(guó)的條件約束,當(dāng)務(wù)之急就是針對(duì)美國(guó)的強(qiáng)勢(shì)領(lǐng)域進(jìn)行替代,并盡最大努力對(duì)美國(guó)之外的(歐洲、日本等)繼續(xù)進(jìn)行外循環(huán)。
目前美國(guó)把持的核心技術(shù)集中體現(xiàn)在除光刻機(jī)之外的半導(dǎo)體設(shè)備(PVD、檢測(cè)、CVD、刻蝕機(jī)、清洗機(jī)、離子注入、氧化、外延、退火),另外就是EDA開發(fā)軟件。
風(fēng)險(xiǎn)提示:中美貿(mào)易摩擦加劇、地緣政治加劇的風(fēng)險(xiǎn);國(guó)產(chǎn)替代不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn);半導(dǎo)體下游需求不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)。
前序報(bào)告:《中國(guó)半導(dǎo)體走向何方?》《認(rèn)知華為的三個(gè)階段》《國(guó)產(chǎn)設(shè)備的格局》《分析師眼里的半導(dǎo)體變局》
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