探究中國半導體制造的興盛與隱憂

最近幾年，伴隨著政府的重視與政策支持，以及產(chǎn)業(yè)資本的涌入，使得我國半導體制造業(yè)出現(xiàn)了欣欣向榮的局面，特別是在IC設計業(yè)快速發(fā)展的牽引下，對制造提出了更多的需求，使得相關(guān)項目紛紛上馬，包括半導體材料(如硅片)、制造設備，以及晶圓代工廠等。

市場充滿活力是好事。但在興盛之下，也存在著隱憂，需要在發(fā)展當中盡量規(guī)避風險，以使產(chǎn)業(yè)更健康地發(fā)展下去。

下面就從IC設計、硅片生產(chǎn)、晶圓代工，以及半導體設備這四方面分析一下我們的成績與不足。

IC設計的牽引

中國半導體產(chǎn)業(yè)延續(xù)了近年來的增長勢頭，2018年1~9月全行業(yè)增速為22.4%。2018年，我國集成電路產(chǎn)業(yè)在不確定因素增加的情況下，特別是受“中興事件”的影響較大，仍然取得了不錯的成績。IC設計業(yè)繼續(xù)保持著龍頭地位。

在ICCAD 2018峰會上，中國半導體行業(yè)協(xié)會集成設計分會理事長魏少軍教授介紹：2018年，我國大陸地區(qū)的IC設計企業(yè)數(shù)量再次大幅上升，全國共有1698家，比2017年的1380家多了318家，數(shù)量增長了23%。這是2016年設計企業(yè)數(shù)量大增600多家后，再次出現(xiàn)企業(yè)數(shù)量大增的情況。

從統(tǒng)計數(shù)量上看，除了北京、上海、深圳等傳統(tǒng)設計企業(yè)聚集地外，無錫、成都、蘇州、合肥等城市的設計企業(yè)數(shù)量都超過100家，西安、南京、廈門等城市的設計企業(yè)數(shù)量接近100家，天津、杭州、武漢、長沙等地的設計企業(yè)數(shù)量也有較大幅度的增加。

2018年全行業(yè)銷售預計為2576.96億元，比2017年的1945.98億元增長32.42%，增速比上年的28.15%提高了4.27個百分點。按照美元與人民幣1:6.8的兌換率，全年銷售達到378.96億美元，在全球IC設計業(yè)的占比再次提高。

與此同時，我國的IC設計業(yè)依然面臨著很大的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在：1、我國芯片設計業(yè)提供的產(chǎn)品尚無法滿足市場需求，在全球占比較小，而且同比增長不明顯(以IC設計業(yè)為代表的中國集成電路產(chǎn)品在全球的占比為7.94%，比上年的7.78%僅提升了約0.16個百分點);2、我國IC設計業(yè)的主流設計技術(shù)并沒有太明顯的進步?？傮w技術(shù)路線尚未擺脫跟隨，跟在別人后面亦步亦趨的現(xiàn)狀沒有根本改變，產(chǎn)品創(chuàng)新能力還需提高。我國企業(yè)依靠工藝和EDA工具進步實現(xiàn)產(chǎn)品升級換代的現(xiàn)象尚無改觀。能夠自己根據(jù)工藝，自行定義設計流程、并采用COT設計方法進行產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)仍然是鳳毛麟角;3、CPU等高端通用芯片領域，由于差距較大，尚無法與國際主要玩家同臺競爭。

晶圓供給側(cè)

1月8日，SEMI發(fā)布了“2018 年中國半導體硅晶圓展望”(2018 China Semiconductor Silicon Wafer Outlook) 報告，其中指出，中國在2017~2020年間計劃新建的晶圓廠數(shù)量居全球之冠，預計到 2020 年，中國大陸晶圓廠裝機產(chǎn)能將達到每月 400 萬片 (WPM) 8 吋約當晶圓，和 2015 年的 230 萬片相比，年復合成長率(CAGR) 為 12%，成長速度遠高過所有其他地區(qū)。

在這樣的背景下，不論是中資或外資，皆在中國境內(nèi)有新建晶圓代工或存儲器廠的計劃，整體晶圓廠產(chǎn)能更是加速擴張。

然而，挑戰(zhàn)也隨之而來，那就是硅晶圓供應愈加吃緊，由于晶圓在全球范圍內(nèi)是寡頭壟斷狀態(tài)，排名前五大硅晶圓制造商總營收，市占率超過 9 成，在這些廠商嚴格控制全球產(chǎn)量的情況下，晶圓供不應求。為應對這一困境，中國大陸的中央和地方政府，已將發(fā)展境內(nèi)晶圓供應鏈列為首要任務，相關(guān)項目，特別是12英寸大硅片廠紛紛上馬。

在眾多硅片生產(chǎn)企業(yè)中，中環(huán)股份和上海新昇是兩家典型代表。

上海新昇是一家初創(chuàng)企業(yè)，以生產(chǎn)12英寸晶圓為主業(yè)。2014年，上海新陽與興森科技、新傲科技等合資創(chuàng)立了上海新昇半導體，是國家02專項300mm大硅片項目的承擔主體，第一大股東國家大基金旗下的上海硅產(chǎn)業(yè)投資有限公司持股62.82%，上海新陽為第二大股東，持股27.56%。

據(jù)悉，上海新昇項目總投資68億元，一期總投資23億元。新昇半導體一期投入后，預計最終將形成60萬片/月的12英寸硅片產(chǎn)能，年產(chǎn)值達到60億元。項目第一期的正常建設周期為3年，原計劃2017年底實現(xiàn)15萬片/月的產(chǎn)能，但由于關(guān)鍵設備采購困難等問題，進展不及預期。目前產(chǎn)能為6萬片/月。

該公司的12英寸大硅片的主要客戶為中芯國際、華力微電子等。此外，該公司大硅片在武漢新芯的認證工作也在進行當中。

天津中環(huán)股份則是另一支晶圓生產(chǎn)的重要力量，就在1月7日，該公司發(fā)表公告，將發(fā)行募集資金總額不超過人民幣50億元。根據(jù)他們的規(guī)劃，這筆資金將主要用在8~12英寸硅片之生產(chǎn)線項目的建設。目標是在三年內(nèi)建設月產(chǎn)能為75萬片8英寸拋光片和月產(chǎn)15萬片12英寸拋光片生產(chǎn)線。

中環(huán)表示，本次募投項目達產(chǎn)后，有利于鞏固和擴大公司在半導體硅片領域的競爭優(yōu)勢，有利于公司持續(xù)、快速和健康發(fā)展。他們還在公告中透露，公司現(xiàn)有半導體材料中，5~6英寸硅片產(chǎn)銷量快速提升，8 英寸硅片已實現(xiàn)量產(chǎn)。本次募投項目投產(chǎn)后，8 英寸硅片產(chǎn)能將進一步增加，并實現(xiàn) 12 英寸硅片的量產(chǎn)。

雖然這兩年中國大陸的晶圓生產(chǎn)企業(yè)投入頗豐，但由于大都處于發(fā)展初期，短期內(nèi)還難以對那五家國際大廠形成沖擊，這些新進供應商還需要幾年才能達到大尺寸硅晶圓市場所要求的產(chǎn)能和良率水平。

晶圓代工需求猛增

隨著我國IC設計業(yè)的快速發(fā)展，特別是IC設計企業(yè)如雨后春筍般地涌現(xiàn)，對晶圓代工服務的需求也在增加。據(jù)IC insights統(tǒng)計，2017年，中國純晶圓代工廠的銷售額增長了30%，達到76億美元，是當年全部純晶圓代工市場增長9%的三倍。2018年，純代工廠對中國的銷售額增長了41%，是全年整個純晶圓代工市場增長5%的8倍。

由于2018年中國純晶圓代工市場增長了41%，使其在全球總份額中的占比同比增加了5個百分點，達到19%，超過了亞太地區(qū)所占比例。總體而言，中國基本上包攬了2018年全部純晶圓代工市場的增長額度。

2018年，所有主要的純晶圓代工廠在中國的營收都實現(xiàn)了兩位數(shù)的增長，受益最大是臺積電。繼2017年增長44%之后，2018年，臺積電在中國大陸的銷售額再次飆升61%，達到60億美元。大陸市場基本上也是臺積電去年銷售額增長的主要來源，銷售額占比從2016年的9%增加到2018年的18%。

隨著中國大陸在純晶圓代工市場中的份額迅速增長(從2015年的11%，到2018年的19%)，吸引了許多純晶圓代工廠落地中國大陸擴展IC生產(chǎn)，全球七大純晶圓代工廠中的每一家都計劃增加中國晶圓制造產(chǎn)量，包括臺積電，GlobalFoundries，UMC，Powerchip和TowerJazz這五家非中國大陸本土代工廠。

半導體設備

SEMI指出，由于2018年晶圓廠投資暴增，使中國大陸超越***地區(qū)，成為全球第二大半導體設備消費市場，僅次于韓國。

在供給側(cè)，雖然我國的半導體設備具備了一定的產(chǎn)業(yè)基礎，但是技術(shù)實力與國外相比仍存在較大的差距。即使在發(fā)展水平相對較高的 IC 封裝測試領域，我國與先進國際水平相比仍然存在較大差距。尤其是單晶爐、氧化爐、 CVD 設備、磁控濺射鍍膜設備、 CMP 設備、***、涂布/顯影設備、 ICP 等離子體刻蝕系統(tǒng)、探針臺等設備市場幾乎被國外企業(yè)所占據(jù)。另外，我國本土半導體設備企業(yè)數(shù)量不算少，但總體不強。

目前，國產(chǎn)半導體設備處于局部有所突破，但整體較為落后的狀態(tài)。尤其與應用材料、 ASML等相比，國產(chǎn)半導體設備公司的實力仍然偏弱，絕大部分企業(yè)無法達到國際上已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的10nm工藝，部分企業(yè)突破到28nm或14nm工藝，但在使用的穩(wěn)定性上與國際巨頭差距較大。

中國大陸市場對半導體設備的需求量巨大，然而，在如此之大的市場中，中國大陸本土的IC設備廠商所能占有的份額，最多也就是5%。這種巨大的市場容量與極為有限的設備輸出水平形成了強烈的反差。其結(jié)果就是，我們要花大量的外匯去購買美日歐廠商的先進設備，使得貿(mào)易逆差和產(chǎn)業(yè)安全問題難以避免。

中國大陸對半導體設備的渴求程度，從下圖中也可窺到一斑。在過去的十幾年中(圖中從2004年開始計算)，全球的IC及元器件制造、封測等工廠在所使用的設備方面的投入逐年穩(wěn)步上升，2017年，全球相關(guān)廠商共投入了560億美元，用于購買各種設備，這比2016年的400億美元提升了38%，這個上升幅度是很大的。

之所以在2017年出現(xiàn)了這么大幅度的增長，一方面是因為全球半導體產(chǎn)業(yè)從2014年之前的緩慢復蘇和低速增長(由于2008年爆發(fā)經(jīng)濟危機，半導體行業(yè)低迷了好幾年，2011年才恢復正增長，但年增長率也只有1%左右)，而從2015年開始，增長幅度快速提升，使得全球半導體行業(yè)又開始火熱了起來。在這樣的背景下，2017年全球半導體設備支出才出現(xiàn)了同比提升38%的情形。

以上是全球的驅(qū)動因素，除此之外，還有一個巨大的驅(qū)動力，就是中國大陸半導體產(chǎn)業(yè)的快速跟進。2014年，集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要推出，同年“大基金”成立，在中央和各地方政府的大力推動和扶持下，一批晶圓代工廠項目上馬、籌建，目前已建和籌建的約有30座左右。這同時帶動了IC設計及相關(guān)服務業(yè)的興起，2018年，大陸的IC設計企業(yè)已經(jīng)接近1700家.此外，還帶動了產(chǎn)業(yè)鏈下游的封裝測試企業(yè)的積極性，擴展生產(chǎn)線，購入先進設備，以應對上游企業(yè)和潛在客戶爆發(fā)式的增長。

面對這種在相對短的時間內(nèi)，資金大量涌入、諸多大項目快速上馬的情形，有人稱之為半導體界的大躍進。不管是不是大躍進，客觀情況要求我們必須大力發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)。然而，在謀求跨越式發(fā)展的同時，產(chǎn)業(yè)安全問題似乎不應該被忽視：由于中國大陸對半導體設備的需求量巨大，而且這種需求還在不斷加強，而與之相對應的，如前文所述，未來幾年，我國本土廠商的設備在全球市場份額當中所占比例最多不過5%，而且還是以中低端設備為主。這種情況持續(xù)下去的話，產(chǎn)業(yè)安全將會面臨挑戰(zhàn)。

結(jié)語

綜上，在IC設計業(yè)的推動下，我國的半導體制造發(fā)展得紅紅火火，但在熱鬧的背后，也有隱憂，需要穩(wěn)扎穩(wěn)打，夯實基礎，一步一個腳印地發(fā)展。