叶甜春:哪怕国际形势有所缓和,中国半导体也要坚持自己做下去

来源:观察者网

2021-11-09 08:36

叶甜春

叶甜春作者

中国半导体行业协会集成电路分会理事长

【整理/观察者网 吕栋 编辑/周远方】

11月1日-3日,第24届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会在广州举行。在大会高峰论坛上,国家科技重大专项02专项技术总师叶甜春做了题为《中国集成电路制造产业现状与展望》的报告。

叶甜春指出,中国半导体产业过去十几年的发展速度非常快,是一个从无到有,从低到高的发展过程。十三五期间,在重压之下,全行业化危为机,抓住了发展机遇,成长迅速。但同时也要看到,我们虽然建立了技术创新体系和产业体系,但这个体系并不强,甚至这个体系中还有很多非常弱的东西。

他在报告中强调,在供应链安全方面,我们以前抱有幻想吃了亏。但幸运的是,我们在幻想之中仍然坚持在国家重大专项支持下,进行创新研发并做好了一些布局。接下来,国际形势风云变幻,哪怕形势有所缓和,哪怕我们自己做的成本高一点,也必须坚持不懈自己做下去。

叶甜春长期从事集成电路制造、新型器件及微细加工、物联网等技术领域的研究和管理工作。现任中国半导体行业协会集成电路分会理事长,国家科技重大专项02专项技术总师,中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长。

叶甜春在大会上做报告 图源:观察者网

观察者网整理叶甜春报告原文如下:

大家好,接下来我做一个主题报告,给大家分享一下过去一年,尤其是十三五时期,我们国家集成电路制造产业及产业链的发展情况,总体分为几个方面:

首先是发展回顾。

现在这个时间点恰逢上一个中长期规划结束,新的中长期规划即将开始。从整体回顾来看,过去12年实际上是3个五年计划,因为十一五从2008年开始。在国家科技重大专项、国家集成电路产业基金还有相关政策支持下,中国大陆集成电路全产业链实现快速发展,更重要的是我们开始建立技术创新体系和产业体系,体系能力的建设给整个产业发展带来基本的底气和信心。

大家可以看一下这张产业版图,就全球国家和地区而言,中国大陆集成电路产业的版图框架是最完整的。

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十三五期间,中国大陆集成电路产业整体出现快速增长,年化增长率接近20%,2020年整个产业销售额已经达到8848亿元,恰好是珠穆拉玛峰的高度。其中集成电路制造业在十三五期间保持了23%的增长率,2020年销售额达到2560亿元。

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中国大陆集成电路制造业在全行业的占比也在逐年提高,2020年达到28.9%,在全球同业中的比重达到19.9%,这是我们之前制定的要到2025年达到的目标,早期我们在全球的占比还不到5%,所以这是一个很大的进展。

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按中国半导体行业协会的统计,2020年中国大陆芯片制造业排名前10的企业(外资企业和台资企业也统计在内),包括三星中国、英特尔中国、中芯国际、SK海力士中国、上海华虹集团、台积电大陆、华润微电子、联芯、西安微电子所、武汉新芯。

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按企业性质来划分,内资企业、台资企业和外资企业在中国大陆的营收总体在增长。但一个值得关注的现象是,内资企业的收入占比在2016年-2020年期间大幅下降,从44.0%下降到27.7%,外资企业的占比从49.1%上升到61.3%,台资企业的占比从6.9%提升到11.0%。这意味着行业整体在增长,内资企业的营收也在增长,但是增长的速度远远低于外资企业和台资企业。

在大家的印象中,内资晶圆厂这几年在突飞猛进、在扩产,增长的很快,但事实上远远低于外资企业的增长速度,这是值得引起我们关注的一个现象。

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按区域来划分,中国大陆集成电路制造产业的重心是长三角、中西部、京津环渤海地区。因为下一步国家要求打造粤港澳大湾区,所以这次珠三角也做了统计。从数据可以看出,占比最高的是长三角44%;中西部包括武汉、成都、重庆等,占比从原来的31%提高到39.2%;京津环渤海地区从5.6%提高到14.1%;珠三角地区的芯片制造业刚刚起步,整体占比只有2.8%,所以未来一方面大湾区制造业的发展任重道远,另一方面我们也看到充分的发展和伸展空间。

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下面这张图,是十三五时期中国大陆集成电路代工领域的增长。大家注意增长速度,从过去几年的增长来看,平均年化增长率只有5.57%。而十三五期间,中国大陆本土集成电路制造业整体的增长率是23%。目前,国内的IDM(设计、制造、封测一体化)比例还很小,接下来随着IDM规模的增长,中国集成电路制造业的结构可能还会有较大变化。

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这张图是现在国内晶圆代工企业的相关情况,企业的数量在增加,从原来的5家,现在已经增加到10家。

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从产业链角度来看,十三五期间的主题是创新发展,集成电路制造技术得益于国家重大专项支持,在按节点持续向前推进。12寸的主流技术,14纳米量产。我们看到早期布局的特色工艺,尤其是在8英寸晶圆方面,现在市场竞争力在大幅提升,因为产品种类在丰富、品质在提高,这方面的特色工艺已经开始具有国际竞争力。同时,主流工艺也随着新的工艺品种、品类的开发挖掘之后,现在性能也在提高,市场竞争力在逐步提升。

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现在大家关注的焦点是供应链,包括装备、材料和零部件。目前来说,本土的装备开始进入快速的发展时期,在国家专项十几年的支持后,中国大陆集成电路制造装备大类的研发布局已经完成,细分品种也在不断丰富。

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现在我们看到有些缺项,有些装备没有,其实是细分的品种。目前来看,这几年国内集成电路制造业在重重重压之下,给本土装备产业带来很大的发展机遇和空间,本土装备零部件的配套能力也正在逐步完善。

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从数据可以看出,本土装备企业的销售额正在连续增长。2020年,中国大陆半导体设备销售收入达到242.9亿元,同比增长38.7%;其中,集成电路设备销售收入达到107亿元,同比增长48.6%。目前预测,2021年增长率肯定会超过50%。

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本土集成电路装备的快速增长,实际上是从十三五时期开始。因为十一五、十二五时期国内的装备品种非常少,本土装备还处于研发和用户考核阶段。在十三五时期逐步通过用户验证后,随着市场机遇的到来,本土装备企业的销售收入开始快速增长,年化增长率达到38.77%。虽然看起来增长很快,但是体量并不大,总量才240多亿,集成电路装备只有100多亿。

最近我们在做一些统计分析,在本土新建生产线中,本土装备中标率已经达到16%左右,最近可能会超过20%。但在全球集成电路装备业中,我们的占比依然很低,但还是要把它列出来。2015年只有1.9%,现在做到6%。我们的关注点,也不再是单品或者某个产品线,相信我们在全球的占比很快超过10%,甚至达到20%、30%,这是未来发展的新趋势。

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在材料方面,集成电路材料品类细分高达2000多种,归类粗一点也有220、230多种,大类有八九类。和设备一样,现在国产在大类方面有了以后,细分品种也在完善。最近我们看到一个好的现象,十三五时期,尤其是过去两三年,有大量的材料品种进入本土生产线,整体大约有123种,占比超过50%的超过95种。

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下面这是两张表,一张是中国大陆半导体材料市场规模及增长情况,另一张是中国大陆半导体材料产业销售收入规模及增长情况。十三五期间,中国大陆本土半导体材料的市场占比达到38.7%,这是材料产业相关的发展情况。

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从总体销售来看,2020年中国大陆半导体材料销售额已经达到388亿。在结构方面,国产硅片的占比是比较高的,这符合全球行业的占比;电子气体也是国内做的比较好的,占比较高;工业化学品和靶材也做的比较好。但大家要注意,我们的CMP抛光材料,尤其是光刻胶、光掩膜占比非常小,从全球行业来看,这几个占比不应该这么低,这是我们要关注的。

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过去十几年来,中国大陆集成电路装备的发展很快,也带动了泛半导体产业,从光伏到LED的发展。而本土装备材料的发展,使我们的建厂成本大幅下降,进而推动了整个行业在全球竞争力的大幅提升。

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接下来,面向未来的发展,我还有几个想法想讲一下:

第一,中国半导体产业过去十几年的发展速度非常快,是一个从无到有,从低到高的发展过程。十三五期间,在重压之下,全行业化危为机,抓住了发展机遇,也有大的成长。但也要看到,我们虽然建立了一个体系,但这个体系并不强,甚至这个体系中还有很多非常弱的东西。面向“十四五”,甚至是面向2035年,我们要坚持不懈地支持集成电路行业的发展。

之前在一个全球化的环境里面,大家认为中国不需要自身体系,应该在全球产业链中占有自己的位置,寻求话语权和全球合作的模式。现在重压之下,大家形成共识,我们要在系统应用、芯片设计、制造、装备、材料方面建立协同发展创新的良性生态。目前业界在朝这个方面努力,尤其在制造领域,我们制造企业的用户对本土装备材料的带动和支持是非常大的,但是现在的进展离我们要达到的目标还远远不够。因此要继续努力,思想观念、发展理念、机制体制和政策方面的支持都需要来做。

第二,集成电路本质上是一个制造业,也是一个基于制造业发展的庞大产业链。这其中装备、零部件、材料和软件工具仍然是核心基础,当前是痛点,长期也是焦点,五年、十年、十五年,只要集成电路在发展,都会是焦点。

针对供应链的安全,我们以前抱有幻想吃了亏。但幸运的是,我们在幻想之中仍然坚持在国家重大专项支持下,进行创新研发并做好了一些布局。接下来,国际形势风云变幻,我认为哪怕形势有所缓和,哪怕我们自己做的成本高一点,也必须坚持不懈自己做下去。

第三,本土供应链的发展,已经从原来的点上产品、线上产品扩展到面上产品。本土企业下一阶段的重点,不再是单品参与采购,而是要面向用户要长单。今天在座的制造企业、材料企业、装备企业都在,我们需要的是长期订单,而且要求订单的比例,最终每个企业都要开始考虑市场占有率。以前我们谈市场占有率是奢侈,因为只有少数几个产品,卖一点东西,占比百分之零点几。现在我们单个企业的单品占比能做到50%、60%,少的能有7%、10%。未来的发展必须考虑这方面,行业要考虑市场占有率,企业要考虑产品市场占有率,长期订单也要考虑。

第四,供应链骨干企业的发展重点,要从单品研发和产品线拓展,转向规模化经营。在拿到长期批量订单后,产品一致性和稳定性、批量生产管理和品质控制、对客户的服务保障能力、对零部件和原材料的管理,都会成为供应链企业发展过程中遇到的问题。现在本土企业的销售额是几个亿、十几个亿、几十个亿,未来目标要把单位从人民币换成美元。我们有充足的市场空间,战略上也要考虑清楚。

第五,“卡脖子”问题总是存在的,但解决“卡脖子”问题不能靠“大而全”,不能买不到的东西全部自己来做。而是要通过特色创新,建立局部优势,成为反制手段,形成竞争制衡。最终要考虑开放合作,还是要在全球化的环境下进行。尽管现在出现逆全球化,但我们仍要考虑如何发挥中国市场潜力,通过创新合作,开拓新的空间,重新打造一个合作共赢、不受地缘政治影响的全球化新生态,这个责任落在中国半导体集成电路产业的肩上。

第六,现在企业间的竞争越来越激烈,研发需求成倍增长,各级政府的研发支持就变得非常重要。前面讲的都是产业投资,投资需要回报,这就导致企业的研发投入十分有限。现在国家新的中长期规划尚未启动,行业最担心的空窗期已经出现,“不进则退、慢进亦退”的局面正在发生。我们呼吁地方政府能不能先行,企业股东们能不能给投资的企业“松松绑”,多做一些研发投入。同时,我们也在推动国家层面的支持。

第七,我想讲的是,在考虑眼前“卡脖子”问题的同时,面向中长期的技术路径创新和产业模式创新,同样不能被忽视。

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下面我再重点讲一下创新发展的问题。

我们讲了很多技术问题,在很多赛道上考虑技术上缺什么补什么、怎么去发展。其实整个中国大陆集成电路产业链的发展,无论有没有外界压力,发展到这个阶段都需要一个新的战略。原来我们的市场也很弱小,但后来做了产业布局。现在有了产业布局,要考虑未来十年、十五年、新的中长期做什么。

一是解决供应链安全,自立自强的问题是要做的。二是要解决供给的问题,通过特色创新打造新的全球产业链。这是我们这个产业未来十到十五年要解决的问题。

解决供给问题,这个口号已经提了很多年,以产品为中心,以产品解决方案为重点。我们特别提到中国市场,现在讲“双循环”,国内“大循环”,国际国内“双循环”,中国市场正在成为全球最大市场,中国消费者正在引领全球消费需求。我们以中国市场来引领全球市场,重塑产业链,这是我们的机会。面向应用、面向产品去做技术创新,形成自己的特点,这是我们的一个出路。

这时新的产业模式要考虑了。随着汽车、电网、轨道交通、消费电子、互联网、物联网等产业的发展,我们要认识到Fabless+Foundry的模式是不够的,因为全球产品的70%都是IDM做的。IDM我们要做,但这两种模式之外还有没有新模式,需要我们探索。对于中国而言,发展IDM模式是非常迫切的。要鼓励这种模式的发展,最终才能解决我们的产品问题。

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在技术上也是这样,现在大家说14纳米、7纳米、2纳米、3纳米都在往前走,缩微会持续,但是越来越难,这是在倒逼我们路径创新。我们都知道用三维集成,从平面到三维集成,他是从系统封装的角度来看问题。其实我们知道从器件的角度也要考虑,三维晶体管的存储器是一两百层的集成,那逻辑晶体管可不可以这样做?这需要我们从器件结构、工艺材料设计方法学上去做路径创新。

我们还特别要关注新制造技术FDSOI。其实集成电路工艺的缩微,在十几年之前就经历过路线之争:是三维立体做成FinFET,还是继续沿着平面新材料往前走。最后FinFET脱颖而出,但现在FinFET往下走已经遇到大量的技术壁垒,FDSOI开始显现出优点,除了它的性能优势之外,在制造上,它的要求低于FinFET,对于中国已有的产业链装备材料也非常适合。再加上未来中国蓬勃发展的市场,未来我们能不能打造一个新的生态来做这件事情。也就是说,开辟一个新的领域,开辟一个新的赛道。在已有赛道上继续努力去做,开辟新赛道,也为全球未来集成电路产业发展带来新的发展空间,当然设计创新依然是我们要继续努力的。

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总体而言,我们这个产业发展已经迎来了一个新的历史阶段。以2021年“十四五”开局为标志,到2035年,我相信基于中国集成电路产业的发展,中国集成电路产业技术的创新一定会为全球集成电路产业发展进入新的阶段做出引领性的巨大贡献。谢谢大家!

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责任编辑:吕栋
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