叶甜春:全产业链数据干货!走出中国特色集成电路创新之路

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5月23日,第26届集成电路制造年会暨供应链创新发展大会在广州召开,大会期间,中国半导体行业协会集成电路分会理事长、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长叶甜春发布重磅主题报告。结合电子信息制造业、集成电路设计业、制造业、封测业、装备业、材料业、零部件全产业链最新数据,谈了中国集成电路产业的发展思路和观点。特别是其中详实的产业数据从更广、更新的视角展示了中国集成电路产业的发展。
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中国电子信息制造业发展情况
从行业的整体发展来看,中国电子信息制造业一直在快速的增长,2023年,我国的电子信息制造业规模达到了21万亿,包括80%以上的笔记本电脑,80%以上的数字电视、80%以上的机顶盒等等。与之紧密相关的我们看集成电路的数据,从海关统计的结果来看,我们看到集成电路进口额从2022年的2.76降到2023年的2.46万亿元。可以说现在中国芯片产品进口额开始出现下降趋势,这种趋势背后是中国本土集成电路产品开始快速增长,市场份额不断扩大。
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备注:这是中国规模以上电子信息制造业报告,包括80%以上的笔记本电脑,80%以上的数字电视、80%以上的机顶盒等等
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中国集成电路设计业发展情况
叶甜春认为真正出现产品进入市场的是设计业。原来中国设计业一直保持两位数的增长,2023年在全球负增长的背景下,中国设计业依旧保持了8%的增长。
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中国集成电路制造业发展情况
从设计业的数据我们能看到我们制造业的客户端的情况。去年,制造业有非常微弱的增长,整个制造行业形势艰难的原因是在前几年爆发式产能、行业周期、疫情等因素,低迷期被迫拉长,行业处于销库存的状态。即使是在这种情况下,中国制造业仍有0.5%的增长。但是我们也注意到,从2008年国家重大专项开始实施到2023年,我国制造业销售额增长9.86倍。
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集成电路制造的行业也在不断创新。在逻辑技术上,器件结构正在从FinfFET向GAA演变,背面供电技术、光电互联等引起广泛关注。在存储技术上,DRAM持续缩微,HBM技术持续演进(HBM3E),因为大算力的需求,需求已经起来了;DRAM的新方案备受关注,GAA、IGZO、无电容结构等,路线尚不明确;以及SK海力士的321层NAND已经被报道。对中国来讲,存储器可以看到一个发展的新路径,但逻辑技术上国内目前仍然处于追赶状态。
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把中国大陆本土整体制造业分为内资企业、台资企业以及外资企业来看(如上图),在2019年之前,内资企业的制造业占比较低。从2020年开始增长,这得益于本土源源不断的新厂投产,新的产能开始释放,市场份额也随之开始增加。
有人提出,现在我们行业里面产能是不是过剩了?实际上,中国本土制造业里内资企业的占比增长后也只占到了39.3%,剩下的外资企业占到51.6%,台资企业9.1%。总而言之,在中国的整个制造板块里,仍然具有全球化的特征。
内资企业本身的占比在提升,但仍然是不够的。这并不是通过建更多的厂来解决,而是我们的产品结构有问题。如果大量的厂都集中在中低端,没有进入高端市场,中国未来发展前景是有问题的,因此高端是我们行业努力的一个目标。
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中国集成电路封测业发展情况
封测业发展一直比较稳健,当年占比就比较高,去年略有下降,但整体来看,封测内部结构上趋于合理,现在中国封测行业开始往技术高端发展,中芯北方、武汉新芯、长鑫存储加入2.5D interposer以及混合键合领域。另外,国产2.5D/3D装备持续突破,曝光、刻蚀、沉积、显影、去胶、电镀等多款装备进入国内量产线,另有多家发布混合键合类产品。盛合晶微实现2.5D CoWoS量产,助力昇腾系列芯片实现真正国产化。以及华进半导体联合中科院微电子所和华大九天共同发布了针对2.5D转接板工艺的APDK,推动2.5D集成芯片-封装协同设计。
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中国集成电路装备业发展情况
装备业这几年增长可以用鼓舞人心来形容。
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2008年中国集成电路装备业销售额只有17亿,十五年过去,这个数字增长了41.6倍。尤其是在2018年以后,装备业迎来了快速增长期,去年保持了34.92%增长,这样的增长趋势还会继续下去。明年可能仍然是较高甚至更高的增长速度。
这也很清楚的反映了,在中国制造供应链开始受限、进口受限的时候,本土装备业厂商抓住了这个机遇,填补了市场真空,支撑了整个产业的发展。
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具体数据来看,2023年全球半导体销售额仍处于下行周期,国际设备主要代表企业5家合计营收同比下降0.99%,合计935亿,国内14家代表设备厂商总体增速达35%,远高于国际企业。设备企业营收曲线符合半导体“M”周期规律,经历了上下行周期,当前消费端重启备货,存储厂商营收走强,预测2024年设备市场进入回升。快速增长的同时仍要注意国内的装备企业的差距。
对比国产装备企业规模、研发投入较国际企业仍有较大差距。2017至2023Q3,国际代表厂商(5家)研发投入累计569亿美元,占营收合计12.52%。2017至2023Q3,国内代表厂商(14家)研发投入累计38亿美元,占营收合计21%,高于国际同行业。2017至3Q2023,国际企业营收合计约为国内企业的25倍,国际企业研发合计投入约为国内企业的15倍。
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下一阶段中国供应链里,就如何让自己的产品走向高端做深做透,在技术创新上要做很多事情。中国企业的实力是有限的,需要社会各方支持。如果可以把现在的高速增长持续下去,实力提高,我们就会越来越有信心。中国本土装备企业能够在比较恶劣的环境下支撑住整个产业的发展,这给了我们希望和信心。
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中国集成电路材料业发展情况
材料行业发展也一直比较稳定,这里统计的包括泛半导体材料,2008年至2023年中国集成电路材料业增长了9.64倍。
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叶甜春介绍了社会比较关心的材料业的一些情况:
1.2023年半导体材料产品销售收入704亿元,上市公司达33家。
2.12英寸45-28纳米工艺用材料品种覆盖率超过70%;先进存储工艺用材料品种覆盖率超过75%。其中大硅片产品取得全面突破,实现对国内FAB厂主要工艺的全覆盖,光刻胶取得突破性进展,I线胶市占率超过20%;KrF胶市占率达10%,ArF千式胶开始批量应用部分品种ArFi浸没式胶开始小批量应用。溅射靶材实现对国内FAB厂的全面供应,部分产品国际市场占有率超过40%。本土企业已成为cMP抛光材料、特种电子气体、工艺化学品的主力供应商。
3.封装材料也取得长足进展。传统封装用主要材料实现自主供应;先进封装用DAF膜、粘结胶、解键合材料、减薄膜、cPU封装用TIM1等产品实现小批量供应;封装用光刻胶、PSPI等正在验证迭代之中。
当制造业在一个地方发展,它的供应链尤其材料首先要做到本土化,这就是降本增效必然的趋势。新的国际形势对中国的产业发展有很多限制,但这反而给中国本土材料企业带来了新的市场空间。原来的竞争对手退出了这个市场,我们自己进去了。未来,材料企业也要做深、做透、做高端。
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中国集成电路零部件发展情况
在往年的报告里,并没有统计零部件,但是现在大家对零部件空前瞩目。因为在装备的制造生产运营过程中,零部件是消耗性的,中国的零部件市场规模在增长,近六年复合增长率26%;更重要的是本土零部件企业的收入也在增长,近六年复合增长率达到65%,是一个非常快的增长速度。
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叶甜春提到要特别感谢中国的制造业,他们能够有耐心投入资源,投入精力去帮助供应链成长,促进行业共同的发展。这几年我们零部件原来很少很弱,最后突然就发展起来。
这是中国工业的底蕴,工业就是光机电自动化这些东西在工业的潜力被挖掘出来之后,零部件慢慢就跟上了,装备也跟上了,材料也跟上了,这几年中国集电路产业制造业在重压之下挺住了,最终依靠的就是中国的工业底蕴。我们有全世界最全的工业门类,支撑着集成电路产业,集成电路产业也在支撑中国工业未来向高端的迈进,这是非常好的良性循环。
08
中国集成电路的发展战略
拆解分析了集成电路产业链各环节的发展情况后,叶甜春叶提出了中国集成电路发展战略思考。
从2018年开始,被“卡脖子”后自主可控变得愈发重要。之后我们意识到光自主可控不够,光国产化不够,我们要自立自强,更要一起发展。之后做了很多的“补短板”工作,国家专项做支撑,补材料、补零部件、补装备……补好短板做好防守。
回头看,原来采取的是战术措施、应急措施,但是总体来看,中国需要在一个已有的全球化体系里面建立自己的位置,要从全产业链环节逐渐的找到自己的位置,但是我们自己产业没站稳。中国的后发优势是跑得快、少走弯路,但是带来的劣势就是路径依赖。
全球也都在考虑这个事情,设计产品架构创新肯定要做的,将来走到2纳米、3纳米的时候要做架构创新,我们在7纳米之前就要考虑架构创新,这也是三维系统封装这几年火热的原因。先发者面临制程困难的时候,后发军的急迫性要比全球其他地区更迫切,所以chiplet应运而“火”。
“路径依赖”是制约我国集成电路向高端迈进的最大“卡点”,倒逼行业开展路径创新,形成新赛道。战略上看,在传统技术路径上,我国集成电路先进制程发展遭遇全方位“围追堵截”,如不能开辟新的赛道,3-5年内有重回中低端的风险。
多年以后摩尔定律走不下去的时候,走到接近物理极限时,一定要想到别的路径。这就倒逼中国现在要提前开始考虑新的路径,找到新的赛道,这就是我们现在行业的情况。
全行业、行业协会、创新联盟等最近三年提出的都是全球化,开辟新的赛道,打造新的生态,推进再全球化是中国集成电路全产业未来10年甚至20年的重大任务。
我们的战略目标就是建立内循环,引导双循环。利用一带一路开放合作政策,不是推翻全球的化体系,我们要维持全球化体系,在利益全球化的情况下,重塑循环体系。
我们战略任务首先是在传统赛道。先进制程攻坚克难,成熟制程迈向高端,供应链要着力锻造长板,掌控供应链自主发展权。这并不是说放弃了传统赛道,“拐弯”换路。而是主战场也要做,战略协同去开辟新的战场。
在传统路径上面,不能只是想着先进制程就是高端的,成熟制程就是中低端的。集成电路任何一个工艺节点都有高中低端产品,成熟制程也有高端产品,如果我们的制程进步到了14纳米7纳米,但产品性能不行,它仍然是低端品。因此目光不能只盯着先进的,14纳米,28纳米以上的成熟制程下的高端品也至关重要,有自己的特色产品,特色创新,这样才能掌握住发展的主动权。
其次是路径创新变换赛道。摆脱技术和产业的路径依赖,新老赛道战略协同形成特色发展的新的主赛道,建立非对称优势和战略制衡能力,赢得发展主动权。我们要摆脱的路径依赖,不光是技术的技能依赖,要有新的产业模式,新的产品。
最后是应用创新,以产品为中心,以行业应用方案为牵引,开展应用创新形成新的芯片产品体系及标准,引导形成新的国际国内双循环。
不光是现在的电子信息行业,集成电路的发展需要汽车、家电、工业等多个行业的支持,所以要以应用、产品为主,以行业应用方案为牵引,不能只是简单的替代,而是系统创新。立足于现有的制造能力,通过系统的解决方案先减轻对集成电路芯片的压力,然后共同打造一个新的生态。有了这种标准和解决方案,才能真正的形成双循环。
最后,叶甜春还提到了当前行业对“路径创新”的若干认识误区。1.误认为路径创新是要替代传统赛道,另起炉灶成新的主赛道;2.“颠覆性创新”流于概念,缺乏产业视野、忽视工业体系;3.三维系统封装脱离产品设计架构创新,陷于闭门造车;4.眼光不能只盯着所谓“先进制程”,忽视成熟制程的特色创新;5.全产业链仍未摆脱“单纯替代”的思维等。
中国集成电路行业从“顶得住”发展到了“如何向高端发展”,从自身的角度去看,积小胜为大胜,小的产品创新到大的体系架构的创新,再到生态创新,需要全行业的积累。