中國半導體IC製造產業現狀與創新應用對半導體行業的發展

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核心產業鏈:1、 IC設計 2、IC製造 3、IC封裝與測試

摩爾定律

當價格不變時,集成電路上可容納的元器件數目,約每隔18—24月便會增加一倍,性能也將提升一倍,從而要求集成電路的尺寸越來越小。

晶片製程概念

晶片製造工藝常用90nm、65nm、40nm、28nm、22nm、14nm、來表示。

比如:英特爾六代酷睿系列CPU就採用14nm製造工藝。

國外企業製程進展

今年4月,國際晶片製造廠商先後公布它們最新製造工藝進展,代工巨頭台積電宣布其7nm,工藝技術已經成熟,並開始量產晶片,當前,台積電已經使用7nm技術生產了18種產品,年底將生產50種以上的產品,它的7nm技術將應用於CPU、GPU和移動SOC等領域。

三星宣布已經完成了7nm的工藝研發,比之前預計的2018年下半年提前了6個月,高通的驍龍5G晶片將成為首批客戶,和三星,台積電7nm開始生產不同,4月英特爾宣布其10nm製程的量產可能會推遲到今年下半年,值得注意的是IC廠商在先進位程的度量標準和命名上海沒有達成共識,英特爾高層在精尖製造日就表示,其他廠商10nm製程技術的晶管密度只相當於英特爾14nm製程密度,但是無論如何,三星,台積電,英特爾都已經位居先進位程的第一梯隊。

國內企業製程進展

國內龍頭中芯國際是世界領先的集成電路代工企業之一,也是在世界上為數不多的可以提供完整的從成熟製程到先進位程的晶圓代工廠之一,同時也是內地規模最大,技術最先進的集成電路晶片製造企業,中芯國際的0.35μm到28nm工藝製程都已經進入量產,14nm工藝正在研發中。

總體來說:市面上28nm製造工藝僅有5家純晶圓代工企業和5家IDM企業成功量產,20nm一下先進位程僅有三星、英特爾兩家IDM企業和台積電、聯電、格羅方德、中芯國際4家代工廠可以量產,10nm以上先進位程技術僅被英特爾、三星、台積電掌握。

中芯國際作為中國大陸技術唯一可以量產20nm技術的晶圓代工廠,在16nm、14nm和7nm先進位程技術研發力度不斷加大,才能追趕國際巨頭的水平。

趕超邏輯

在面對國際廠商製程的進度越來越先進,以及我國現在面對國外高端設備限制出口和本土IC製造設備落後、和人才缺乏的情況下,要趕超國際巨頭還需要很多時間以及行業經驗的累積,但是中國作為半導體產業需求的巨大終端市場,趕超國際廠商並不是不可能,在網際網路發展到今天為止,舊的網際網路以信息為基礎產業的產業鏈,逐漸發展成現在提出的萬物互聯產業鏈(如:物聯網、區塊鏈,AR/VR、人工智慧、汽車無人駕駛、5G等),在新的技術革命和產業變革的時代下,這個時代的開始將是中國廠商趕超國際廠商的關鍵。

以物聯網為例子

物聯網

定義:通過二維碼識讀設備、射頻識別(RFID) 裝置、紅外感應器、全球定位系統和雷射掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與網際網路相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

市場調研機構Gartner數據顯示,2017年全球物聯網市場規模將達到1.69萬億美元,較2016年增長22%。

在新一輪技術革命和產業變革帶動下,預計物聯網產業發展將保持20%左右的增速,到2020年,全球物聯網產業規模將達到2.93萬億美元,年均複合增長率將達到20.3%。

物聯網應用中有三個關鍵技術:

1、傳感器技術

這也是計算機應用中的關鍵技術。

大家都知道,到目前為止絕大部分計算機處理的都是數位訊號。

自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉換成數位訊號計算機才能處理。

2、RFID標籤

也是一種傳感器技術,RFID技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術,RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。

3、嵌入式系統技術

是綜合了計算機軟硬體、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的複雜技術。

經過幾十年的演變,以嵌入式系統為特徵的智能終端產品隨處可見;小到人們身邊的MP3,大到航天航空的衛星系統。

嵌入式系統正在改變著人們的生活,推動著工業生產以及國防工業的發展。

如果把物聯網用人體做一個簡單比喻,傳感器相當於人的眼睛、鼻子、皮膚等感官,網絡就是神經系統用來傳遞信息,嵌入式系統則是人的大腦,在接收到信息後要進行分類處理。

這個例子很形象的描述了傳感器、嵌入式系統在物聯網中的位置與作用。

我國在物聯網發展的幾大優勢

第一,我國早在1999年就啟動了物聯網核心傳感網技術研究,研發水平處於世界前列

第二,在世界傳感網領域,我國是標準主導國之一,專利擁有量高

第三,我國是能夠實現物聯網完整產業鏈的國家之一

第四,我國無線通信網絡和寬頻覆蓋率高,為物聯網的發展提供了堅實的基礎設施支持

第五,我國已經成為世界第二大經濟體,有較為雄厚的經濟實力支持物聯網發展

發展問題

儘管我國在物聯網發展中有一定的優勢,但仍然存在四大問題制約發展。

首先,晶片和讀寫器核心模塊嚴重依賴進口。

其次,射頻標籤自主技術標準缺位。

再次,市場因素制約射頻標籤規模化推廣。

第四,民營企業處於競爭劣勢,風險投資態度謹慎。

重要突破

世界第一塊工業物聯網晶片,2012年由重慶郵電大學研發的全球首款支持三大國際工業無線標準的物聯網核心晶片——渝「芯」一號(uz/cy2420)在渝正式發布,標誌著我國在工業物聯網技術領域達到了世界領先水平,為我國掌握物聯網核心技術的國際競爭話語權奠定了堅實基礎,對加快推進工業化與信息化的深度融合具有重要意義。

雖然我國在IC製造製程上處於弱勢,但是在IC設計和IC封測上和國際水平相差不大,在全球分工越來越明細前提下,同時在網際網路革新與產業變革發展中,不如設想在半導體核心產業鏈(IC設計、IC製造、IC封測)中,我國在網際網路新興產業鏈中,加快腳步研發新產業的IC設計與IC封測,製造出中國標準,而IC製造產業已經開始向中國大陸轉移,在這方面我國廠商在很多技術方面還需要向國際廠商學習,並結合市場需求製造出符合市場的產品,方能在半導體行業實現彎道超車。


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