2021年是建黨100周年，也是十四五的開局之年。盡管新冠肺炎疫情對產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的影響依然明顯，但是面臨全球集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)換擋期和產(chǎn)業(yè)鏈重組機(jī)遇期，發(fā)展空間進(jìn)一步拓寬，在全體從業(yè)者的共同努力下，中國集成電路產(chǎn)業(yè)依然取得了豐碩成果。

在旺盛需求的驅(qū)動下，中國集成電路市場呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的態(tài)勢。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，2021年1-9月中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為6858.6億元，同比增長16.1%。其中，設(shè)計業(yè)同比增長18.1%，銷售額3111億元；制造業(yè)同比增長21.5%，銷售額1898.1億元；封裝測試業(yè)同比增長8.1%，銷售額1849.5億元，保持了中國集成電路產(chǎn)業(yè)一貫的穩(wěn)健增長態(tài)勢。

從集成電路三業(yè)發(fā)展情況來看，我國集成電路設(shè)計業(yè)的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，20162020年期間，從1325億元增長到3819億元，年復(fù)合增長率達(dá)到23.6%，是同期全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)年復(fù)合增長率的近6倍。2021年表現(xiàn)同樣良好，19月市場規(guī)模已達(dá)3111億元。集成電路設(shè)計企業(yè)規(guī)模與創(chuàng)新能力進(jìn)一步提高。銷售額超過1億元的規(guī)模設(shè)計企業(yè)超過289家，技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)一步增強(qiáng)。除華為海思推出5nm工藝設(shè)計的麒麟9000SoC芯片之外，阿里巴巴旗下半導(dǎo)體公司平頭哥發(fā)布的服務(wù)器芯片倚天710同樣采用5nm工藝；吉利旗下芯擎科技發(fā)布國內(nèi)首顆7nm車規(guī)級SoC芯片；中興通訊的7nm5G通信基站芯片實(shí)現(xiàn)商用，5nm也在技術(shù)導(dǎo)入當(dāng)中。

我國集成電路晶圓制造業(yè)競爭力大幅度提升。特色工藝的產(chǎn)品種類不斷豐富、品質(zhì)不斷提高，已經(jīng)開始具有國際競爭力；與此同時，先進(jìn)工藝的產(chǎn)品技術(shù)水平也在逐步提高。

封裝測試業(yè)從中低端進(jìn)入高端。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)互動日趨緊密，先進(jìn)封裝受到越來越多重視，我國封測企業(yè)的先進(jìn)封裝銷售占比達(dá)到35%，表現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。封裝技術(shù)成為集成電路產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)中與國外差距最小的一環(huán)。

之所以能夠取得如此快速的進(jìn)步，與中國市場對集成電路產(chǎn)品的巨大需求密切相關(guān)。新基建等基礎(chǔ)建設(shè)的實(shí)施，有力推動了集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。賽迪顧問副總裁李珂指出，中國已經(jīng)成為全球最大的電子產(chǎn)品制造基地，多年來對集成電路產(chǎn)品的市場需求均保持快速增長。從區(qū)域市場結(jié)構(gòu)來看，中國在全球主要國家和地區(qū)半導(dǎo)體市場規(guī)模中占比最高。

我國集成電路企業(yè)在保障供應(yīng)鏈穩(wěn)定、補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈短板方面也做出了大量努力。受到新冠肺炎疫情影響，今年以來全球范圍內(nèi)都出現(xiàn)芯片短缺現(xiàn)象，汽車行業(yè)受到的影響最為明顯。隨著汽車行業(yè)電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的興起，車上搭載的電子設(shè)備越來越多，對半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求量迅猛增長。半導(dǎo)體產(chǎn)品在汽車中所發(fā)揮的作用越來越重要。這也導(dǎo)致了車用芯片供應(yīng)的短缺。調(diào)研顯示，2021年車用MCU從用戶下單到收貨，交付周期達(dá)到20.2周，部分缺貨產(chǎn)品交貨周期甚至長達(dá)69周。

針對這種情況，國內(nèi)芯片企業(yè)積極發(fā)力汽車用芯片領(lǐng)域，對產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行補(bǔ)位。比亞迪通過旗下子公司比亞迪半導(dǎo)體的自主研發(fā)，在車規(guī)級MOSFET和IGBT方面取得巨大進(jìn)步，不但沒有受缺芯的太大影響，還能做到芯片對外出售，深溝槽型SiC功率模組在真車實(shí)驗中的性能表現(xiàn)優(yōu)于國外供應(yīng)商的產(chǎn)品。吉利旗下芯擎科技自主研發(fā)出7nm車規(guī)級SoC芯片龍鷹一號，采用7nm工藝，集成88億個晶體管，于2022年第三季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。聞泰科技全資子公司安世半導(dǎo)體完成對英國新港晶圓廠（NewportWaferFab）的收購，擴(kuò)大車用半導(dǎo)體的制造能力。華為自研的5G基帶芯片巴龍、AI芯片昇騰以及CPU芯片鯤鵬開始在車用領(lǐng)域發(fā)揮作用。公開資料顯示，搭載華為昇騰310、鯤鵬920的MDC車載計算平臺陸續(xù)裝車應(yīng)用，MDC600被用在了奧迪在華生產(chǎn)的汽車上，MDC810則用在了極狐阿爾法SHI版上。

集成電路企業(yè)也致力于彌補(bǔ)自身供應(yīng)鏈的短板與不足。裝備材料與EDA工具作為產(chǎn)業(yè)鏈上游，一向是我國集成電路產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，近年來得到快速發(fā)展。2021年上半年，我國集成電路生產(chǎn)設(shè)備完成銷售收入59.03億元，同比增長123.7%。集成電路制造裝備大類的研發(fā)布局已經(jīng)完成，細(xì)分品種不斷豐富，同時本地零部件配套能力逐步改善。至2020年我國集成電路材料銷售已達(dá)388億元，從2020年材料銷售收入結(jié)構(gòu)來看，硅材料占比最高達(dá)40.20%，電子氣體占比為28.60%。裝備和材料對55~28nm技術(shù)形成整體供給能力，部分產(chǎn)品進(jìn)入14~7nm，被國內(nèi)外生產(chǎn)線采用。

對此，中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路分會理事長葉甜春指出，在國家科技重大專項、國家產(chǎn)業(yè)基金、相關(guān)政策的支持下，集成鏈路全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，更重要的是開始建立起技術(shù)創(chuàng)新體系以及產(chǎn)業(yè)體系，而體系的建立給我們整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了基本的底氣和信心。

隨著摩爾定律的持續(xù)推進(jìn)，單純靠工藝進(jìn)步來提升芯片性能的方法已無法充分滿足時代需求，集成電路行業(yè)逐步進(jìn)入后摩爾時代，這也給國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。我國集成電路企業(yè)在寬禁帶半導(dǎo)體、碳基半導(dǎo)體、先進(jìn)封裝、RISC-V等潛在顛覆性技術(shù)領(lǐng)域積極發(fā)力，跳出原有框架，探索集成電路性能突破的新路徑。

寬禁帶半導(dǎo)體能實(shí)現(xiàn)硅材料難以實(shí)現(xiàn)的功能，也能在部分與硅材料交叉的領(lǐng)域具備更優(yōu)性能和更低系統(tǒng)性成本，是后摩爾時代材料創(chuàng)新的關(guān)鍵?？斐浜托履茉雌嚨钠占盀閷捊麕О雽?dǎo)體在國內(nèi)消費(fèi)市場的滲透創(chuàng)造了新的機(jī)遇。碳化硅方面，國內(nèi)多家企業(yè)推出車規(guī)級量產(chǎn)產(chǎn)品；氮化鎵方面，數(shù)十家國內(nèi)主流電源廠商開辟了氮化鎵快充產(chǎn)品線，氮化鎵功率器件、快充協(xié)議芯片以及氮化鎵控制芯片全面實(shí)現(xiàn)本土化。

碳基半導(dǎo)體是以碳納米管（CNT）、石墨烯為代表的新型半導(dǎo)體材料，采用28納米工藝的碳基芯片可以實(shí)現(xiàn)等同于7納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)的硅基芯片。2017年，中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)電子學(xué)系教授彭練矛和張志勇教授團(tuán)隊首次制備出柵長5納米的碳管晶體管；2018年，該團(tuán)隊再次突破了傳統(tǒng)理論極限，發(fā)展出超低功耗狄拉克源晶體管；2020年，該團(tuán)隊研究出了多次提純和維度限制自組裝方法，解決了長期困擾碳基半導(dǎo)體材料制備的材料純度、密度和面積問題。

先進(jìn)封裝能降低生產(chǎn)成本，讓芯片尺寸更小、性能更高、功耗更低。目前主流先進(jìn)封裝技術(shù)路線有2.5D/3D封裝、Fan-out（扇出型）封裝和異構(gòu)集成Chiplet（芯粒）封裝。2021年，長電科技正式發(fā)布XDFOI全系列極高密度扇出型封裝解決方案，將為芯片成品制造提供一站式服務(wù)；通富微電子推出引腳數(shù)分別為8、9、10的SiP封裝方案；天水華天已經(jīng)具備基于FOWLP、FC、WB等互連方式的SiP封裝方案；晶方科技擁有超薄晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)（ThinPac）、MEMS和LED晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)。

RISC-V是繼x86、Arm、MIIPS之后又一躋身主流市場的CPU架構(gòu)，其開源模式改變了傳統(tǒng)封閉性x86和Arm的授權(quán)模式，能讓整個產(chǎn)業(yè)以更低成本、更靈活自主的方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計。中國RISC-V創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊正不斷涌現(xiàn)；阿里和華為均加入了RISC-V基金會董事會；阿里旗下的平頭哥半導(dǎo)體推出了基于RISC-V的玄鐵910芯片；華為openEuler已支持RISC-V架構(gòu)。

作者丨陳炳欣

編輯丨連曉東

美編丨馬利亞