2020年，細說張江半導體如何“穿越火線”？

2020年，我們見證了太多“炮火紛飛”與“匍匐前進”——

3月12日，特朗普簽署法案，正式禁止使用聯(lián)邦資金購買華為設備，華為等國內廠商多方受阻。此后的幾個月內，華為、?？低?、中芯國際等多家中國企業(yè)相繼被美國納入黑名單。多重因素影響之下，汽車芯片產(chǎn)能不足這一情況也迅速登上各大媒體頭條。

另一邊，政策、資本相繼助力——

7月27日，國務院印發(fā)《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的若干政策》；

11月3日，中共中央發(fā)表了“十四五”規(guī)劃，其中集成電路被納入其中。

資本市場更是攜重金而來，民間對半導體的關注和熱情也空前高漲。

加速奔跑

在此背景下，國內半導體企業(yè)開始“加速奔跑”。

想要做出一片完整且性能良好的芯片，設計、制造、封裝、測試這一系列流程必不可少。與國外實力強勁的巨頭采用IDM模式（打通設計、制造、封裝、測試到銷售的整個鏈條）不同，國內基本采用著分工合作的Fabless+Foundry（設計+代工）模式。

而張江，經(jīng)過二十多年的產(chǎn)業(yè)積累，早已匯聚了當前國內產(chǎn)業(yè)最集中、綜合技術水平最高、產(chǎn)業(yè)鏈最完善的集成電路產(chǎn)業(yè)集群。

芯片設計：群英匯聚，百舸爭流

美國實體清單一經(jīng)發(fā)布，手機芯片成為大眾關注的焦點之一，國產(chǎn)替代成為人們的追逐目標。

目前，智能手機越來越高端化，手機攝像頭由雙攝變成三攝，對EEPROM的需求也越來越大，攝像頭技術創(chuàng)新已成為各大手機廠商進行差異化競爭的焦點。

在手機攝像頭芯片這一細分領域，聚辰股份無疑是佼佼者——

該公司的智能手機攝像頭EEPROM產(chǎn)品全球排名第三，并占有全球約43%的市場份額；在國內EEPROM企業(yè)中排名第一。

聚辰股份的EEPROM存儲芯片正是通過矯正參數(shù)，使鏡頭的成像效果更佳。早在2012年，聚辰股份的EEPROM就通過了三星的驗證，應用到三星智能手機的攝像頭模組中。

憑借多年的技術積累，當前，聚辰股份已與舜宇、歐菲、丘鈦、信利、立景、富士康等行業(yè)領先的智能手機攝像頭模組廠商形成了長期穩(wěn)定的合作關系，產(chǎn)品應用于三星、華為、vivo、OPPO、小米、聯(lián)想、中興等多家市場主流手機廠商的消費終端產(chǎn)品，并正在積極開拓國內外其他智能手機廠商的潛在合作機會。

數(shù)據(jù)顯示，僅在2019年度，聚辰股份就已實現(xiàn)年穩(wěn)定生產(chǎn)近22億顆芯片的供應鏈能力，產(chǎn)品在客戶端的失效率為0.26DPPM（每百萬缺陷機會中的不良品數(shù)），遠低于業(yè)界對商業(yè)級電子元器件應用100DPPM失效率的要求，在客戶端建立了良好的品質信譽。

2019年年末，聚辰股份登陸科創(chuàng)板。如今，2020年即將過去，聚辰股份也開始謀求更深度的布局。聚辰股份董事長陳作濤曾對媒體表示，未來公司將關注兩大領域，一是技術上沿著存儲產(chǎn)業(yè)方向走，比如新一代內存DDR5；二是在市場端，開拓汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等新應用領域。

同樣在手機芯片“下功夫”的還有紫光展銳。其虎賁T7510 5G芯片已經(jīng)成功商用在多款5G智能手機上，推動了5G向消費者端的快速普及。

值得注意的是，虎賁T7510 5G芯片采用的是6nm工藝制程。在目前的半導體行業(yè)內，7nm是較為成熟的工藝，5nm則更為先進。

在11月10日的紫光展銳市場峰會期間，紫光展銳CEO楚慶曾對媒體表示，在后摩爾時代，工藝節(jié)點選擇往往對一家企業(yè)的發(fā)展有著致命的影響，主流的5G手機芯片陸續(xù)采用5nm方案，但也面臨著試錯成本更高的困境，展銳采用6nm則是在7nm成熟的基礎上做進一步的改進。得益于成熟的工藝，紫光展銳執(zhí)行副總裁周晨也向媒體透露，明年搭載展銳6nm5G芯片的手機將量產(chǎn)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)設備進入千家萬戶，越來越多的用戶習慣了用手機連接家電的習慣。比如，用APP通過藍牙連接空調，通過網(wǎng)絡配置將空調連到家里的WiFi。這些物聯(lián)網(wǎng)設備里，都安裝了一種同時支持藍牙和WiFi的芯片：物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi MCU。

另一家張江科創(chuàng)板上市公司樂鑫科技就深耕于WiFi MCU芯片。憑借多年的專注研發(fā)與快速積累，樂鑫科技實現(xiàn)了高集成、低功耗，將產(chǎn)品準確地瞄準物聯(lián)網(wǎng)市場，打破海外企業(yè)在WiFi MCU芯片領域的壟斷，成為第一家與高通、TI、Marvell等同屬第一梯隊的大陸企業(yè)。

今年10月22日，樂鑫科技公布第三季度報告，公司實現(xiàn)第三季度單季度營業(yè)收入2.6億元，同比增長27.81%，實現(xiàn)歸母凈利潤4608.3萬元，同比增長44.37%。

半導體IP是芯片設計中經(jīng)過驗證可以直接使用的模塊，如同建筑行業(yè)的“磚瓦”，可以大大降低芯片設計的難度，加快芯片設計的速度，是半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。與傳統(tǒng)的芯片設計服務公司經(jīng)營模式不同，芯原股份主要為芯片設計平臺即服務（SiliconPlatformasaService，“SiPaaS模式”）——通過積累的芯片定制技術和半導體IP技術為客戶提供一站式芯片定制服務和半導體IP授權服務。

簡單來說，即使他們的產(chǎn)品會出現(xiàn)在世界上最知名的蘋果和三星的手機里，也只能當背后默默的芯片設計服務者、定制服務端，而芯原股份的名字并不會在產(chǎn)品上標識出來。

目前，芯原股份在傳統(tǒng)CMOS、先進 FinFET和FD-SOI等全球主流半導體工藝節(jié)點上都具有優(yōu)秀的設計能力。在先進半導體工藝節(jié)點方面，公司已擁有14nm/10nm/7nm FinFET 和28nm/22nm FD-SOI工藝節(jié)點芯片的成功流片經(jīng)驗，并開始進行新一代FinFET和FD-SOI工藝節(jié)點芯片的設計預研。芯原股份的客戶囊括各大國際大型互聯(lián)網(wǎng)公司，例如Facebook、博世、亞馬遜、英特爾、恩智浦、賽諾思、涌現(xiàn)（南京）芯片科技有限公司等等。

今年8月18日，芯原股份在上交所鳴鑼上市，正式登陸科創(chuàng)板。

芯片制造：龍頭齊聚，加速騰飛

芯片設計出來后，往往需要芯片制造代工廠代工生產(chǎn)。

早期，芯片設計公司不僅要設計又要建廠以及不停更新生產(chǎn)線，需要付出的高昂成本。全球晶圓代工龍頭企業(yè)臺積電認準芯片行業(yè)會產(chǎn)生分工，將復雜的生產(chǎn)包下來，開創(chuàng)性的轉型做芯片代工。

在張江，也有一家晶圓代工巨頭——中芯國際。今年7 月，中芯國際在科創(chuàng)板上市，上市當日坐上了“A股半導體市值頭把交椅”。

追溯中芯國際的發(fā)展歷程，還需回到千禧年——2000年，張汝京在上海張江創(chuàng)辦中芯國際，成為中國大陸大陸技術最先進、規(guī)模最大、配套服務最完善、跨國經(jīng)營的專業(yè)晶圓代工企業(yè)。

2004年，中芯國際就在美國紐約、中國香港兩地上市。2019年5月，中芯國際宣布從紐交所退市。

12月3日，美國國防部將中芯國際加入了涉軍企業(yè)名單。對此，中芯國際發(fā)布公告稱對公司運營沒有重大影響，公司是獨立營運的國際性企業(yè)，投資人、客戶等利益相關方遍及全球。

在此前一天，中芯國際在互動平臺回答投資者問時，就透露公司第一代FinFET14納米已于2019年四季度量產(chǎn)；第二代FinFETN+1已進入客戶導入階段，可望于今年年底小批量試產(chǎn)。

11月11日，中芯國際發(fā)布的第三季度財務報告也證實了這一說法。報告顯示，公司第一代FinFET已成功量產(chǎn)，四季度將貢獻有意義的營收；第二代FinFET研發(fā)穩(wěn)步推進，客戶導入進展順利。

在盈利層面，中芯國際第三季度不僅產(chǎn)能利用率達到了97.8%，而且先進工藝占比快速提升，14/28nm工藝占比達到了14.6%，上季度中是9.1%，去年同期是4.3%。

但不容忽視的是，產(chǎn)能緊缺一直困擾著整個半導體產(chǎn)業(yè)。在今年12月10日舉辦的中國集成電路設計業(yè)2020年會暨重慶集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇（ICCAD 2020）上，中芯國際資深副總裁彭表示，由于5G推動芯片需求增長；汽車產(chǎn)業(yè)的興起；IoT、智能家居需求持續(xù)上升；COVID-19下的“宅經(jīng)濟效應”，引發(fā)了芯片產(chǎn)能建設遠遠跟不上需求的情況。

在彭進看來，產(chǎn)能擴充不僅僅是錢和人的問題，背后還有工藝、IP、客戶，這些都需要更需要時間積累。如今，隨著中芯國際登陸科創(chuàng)板，其資本投入也在不斷擴大。

目前，中芯國際擁有150個工藝平臺，其中就包括了2020年新增的10個工藝，以及2300多個IP。今年，中芯國際正式進入顯示領域，提供從高清到超高清，大屏和小屏顯示驅動芯片的全技術解決方案。

在中芯國際今年第三季度報披露的前一天，國內第二大晶圓代工廠、華虹集團旗下企業(yè)——華虹半導體同樣披露了2020財年第三季報。華虹半導體在港交所公告，第三季度銷售收入2.53億美元，同比上升5.9%，環(huán)比上升12.3%；凈利潤1770萬美元，去年同期為4520萬美元。

今年年初，華虹集團正式啟動12英寸制造平臺建設，成為業(yè)界唯一一家連續(xù)兩年建設并投產(chǎn)運營兩條12英寸生產(chǎn)線的企業(yè)。同時，公司也宣布在14nm上取得了重大進展，而更先進技術節(jié)點的先導工藝研發(fā)也正在加快部署。

封測：創(chuàng)新研發(fā)，未來可期

芯片的最后一步，也就是封裝、測試。在討論這一步之前，我們還面臨一個問題：如何把芯片造出來？

這里就涉及到造芯片所需的一種武器——光刻機。

有人這樣形容光刻機：這是一種集合了數(shù)學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別領域頂尖技術的產(chǎn)物。光刻機也因此成為目前晶圓制造產(chǎn)線中成本最高的半導體設備，被稱為“現(xiàn)代光學工業(yè)之花”。

曾有網(wǎng)友曾在社交媒體上發(fā)問：ASML的光刻機和氫彈哪一個更難搞？

這個答案似乎呼之欲出——原子彈研制成功用了6年，上海微電子（SMEE）用了17年造出了90nm光刻機。

當前，在EUV光刻機高端市場，ASML一家獨大且壟斷了90%以上的市場，并已經(jīng)實現(xiàn)5納米工藝制程，3納米光刻機也已經(jīng)趨于成熟。

雖然SMEE的光刻機相對于ASML公司的5nm工藝水準，還存在很大的技術差距，但已足夠驅動基礎的國防和工業(yè)。哪怕是面對“所有進口光刻機都瞬間停止工作”這種極端的情況時，中國仍然有芯片可用。

我國作為全球芯片消費最大的國家之一，每年有大量的芯片都依賴進口，比如2019年一年我們進口的芯片就達到2萬億人民幣以上，在這些芯片當中既包括高端的芯片，也包括了一些中低端芯片。

SMEE則從低端切入各個細分市場，現(xiàn)已成為封測龍頭企業(yè)的重要供應商，國內市場占有率高達80%，而先前這種光刻機均需要進口，全球市場占有率僅有40%。

光刻機生產(chǎn)制造作為資金、技術密集式制造業(yè)，除去需用有大批量的資金和技術累積，還需用大批量出色的優(yōu)秀人才?，F(xiàn)階段，上海微電子現(xiàn)已有著超出1000人的專業(yè)人才和管理人員在從事光刻機的相關工作。

今年6月，SMEE披露將在2021-2022年交付第一臺28nm工藝的國產(chǎn)沉浸式光刻機。一旦交付，國產(chǎn)光刻機將從此前的90nm工藝一舉突破到28nm工藝。

在造芯的環(huán)節(jié)中，芯片生產(chǎn)出來以后，還需洗去硅片上的顆粒物、污染。光刻和清洗是最重要的兩個步驟——其中，光刻負責微縮，清洗則是微粒的去除。

當微縮技術一旦進入線寬更小的下一代，就可能引發(fā)失效、低良率的問題。到了20nm以下，基本上在整個芯片制造過程中，每兩步就要做一次清洗；而到1Xnm后，如果想得到較高良率幾乎每步工序都離不開清洗，這些都需要建立在精細化基礎之上。

經(jīng)過十多年的研發(fā)和技術積累，盛美半導體已研發(fā)出全球首創(chuàng)的SAPS/TEBO兆聲波清洗技術和Tahoe單片槽式組合清洗技術，可應用于45nm及以下技術節(jié)點的晶圓清洗領域，有效解決刻蝕后有機沾污和顆粒的清洗難題，并大幅減少濃硫酸等化學試劑的使用量，打破了國際市場壟斷格局。

傳統(tǒng)兆聲波清洗技術中，兆聲波能量傳送不均勻，顆粒去除效率極低。盛美獨有的“SAPS”技術可以控制兆聲波能量在硅片面內以及硅片到硅片之間的非均勻度都小于2%，而在市面上的單片兆聲波清洗設備只能把兆聲波能量非均勻度控制在10-20%。

在本土12英寸晶圓產(chǎn)線上，僅有盛美半導體持續(xù)獲得清洗設備重復訂單，推動清洗設備國產(chǎn)化率達到22%。

盛美位于張江的辦公大樓

今年9月30日，盛美半導體首發(fā)申請獲上交所上市委員會通過；10月，盛美半導體宣布，美國專利及商標局批準了盛美獨有的TEBO兆聲波清洗技術，極大地提升了其在世界半導體清洗工藝的市場競爭力。

歲末回首

站在2020年的歲末再次回首，我們經(jīng)歷過困難，也見證了半導體行業(yè)的火熱。據(jù)SEMI發(fā)布的《半導體設備市場年終預測報告》顯示，全球半導體設備市場在2021-2022年的增長后勁將更強，預估2021年將實現(xiàn)719億美元的銷售額，2022年將進一步升至761億美元。

原文標題：年終盤點 | 2020年，細說張江半導體如何“穿越火線”？

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責任編輯：haq