新一轮集成电路产业竞争,设备材料成焦点

2021-09-30 10:34

新华财经上海9月19日电(记者 杨有宗) 集成电路产业是高端制造业的典型代表,在眼下,更是城市能级和核心竞争力的重要支撑。经过多年发展,我国集成电路产业实现大发展,14纳米先进工艺规模量产,5纳米刻蚀机、12英寸大硅片、国产CPU、5G芯片等技术产品打破垄断。业内专家表示,相比于投资铺产线,集成电路设备领域投资或将成为新一轮产业角逐的焦点。


“芯片热”与“设备冷”

5纳米约为头发丝直径的一万五千分之一。经过多年自主研发,创立于上海的中微公司生产的刻蚀机已跻身国际第一梯队,用于5纳米等先进工艺芯片量产。

在刚刚结束的第二届中国(上海)自贸区临港新片区半导体产业发展高峰论坛上,中微半导体设备(上海)股份有限公司董事长尹志尧说,“半导体设备公司不仅仅是集成电路的供应商和产业链,更是集成电路制造最核心的部分。”

相比于眼下的芯片热潮,尹志尧认为,集成电路设备领域是被忽视的一方面。“国内目前的芯片热,还是侧重大量投资,大量购买国外的设备和材料,上万亿元的投资,70%用来购买设备。”

尹志尧告诉记者,目前国内芯片的生产线上,国产设备只占7%到10%左右,离实现设备和材料大量本土化还差得很远。

随着半导体工艺的进步,如闪存从2D时代走向3D时代,尹志尧认为,刻蚀设备的参与占比将从过去的约20%,上升至40%至50%。“存储芯片从2D到3D演变、先进逻辑芯片的等离子刻蚀步骤大幅增加,这两大因素给刻蚀机和薄膜设备带来更大机遇。”

相比于刻蚀机,集成电路设备领域另一产品光刻机更受到各方关注。中科院院士刘明说,在没有EUV光刻机的情况下,先进封装是发展自主高端芯片的必由之路。

从学界观察出发,刘明认为,在同等工艺节点下,采用先进封装工艺进行集成,可以起到“相当于一代技术进步”的效果。因此,她建议,若要发展高性能芯片,则需要关注先进封装。

第三代半导体重构产业生态

随着5G、新能源汽车、光伏等行业快速发展,我国半导体行业发展迎来重要节点,其中,第三代半导体需求持续升温,碳化硅等第三代半导体材料持续受到资本市场关注。业内专家认为,这或将在一定程度上重构产业生态。

第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料,与前两代半导体材料相比,第三代半导体材料禁带宽度大,具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势。

同为第三代半导体材料,上海瞻芯电子科技有限公司创始人张永熙解释说,碳化硅在部分高功率密度应用场景具有一定优势,而氮化镓则在小功率更高频应用场景更有优势。他预测,未来5年到10年,碳化硅的应用成本会降至目前硅基的同等水平。

新的产业生态对于行业内材料、设备、工艺等都提出新的要求。

上海新昇董事长李炜说,目前全球半导体硅片预期使用量已达到每月700万片,尤其是12英寸大硅片供不应求。目前,国内只有少数企业实现了12英寸大硅片的规模化量产。

着眼于新的产业生态,在装备材料方面,上海提出,“十四五”期间加强装备材料创新发展,突破光刻设备、刻蚀设备、薄膜设备、离子注入设备、湿法设备、检测设备等集成电路前道核心工艺设备。

EDA软件被称为“芯片之母”。北京华大九天董事长刘伟平说,针对模拟芯片,目前华大九天EDA全流程工具可以在电路仿真上支持最先进的5纳米制程。针对数字芯片,除个别工具以外均可达到国际领先水平,可以支持5纳米制程。

CMOS图像传感器领域龙头企业之一的格科微日前对外发布,其位于上海自贸区临港新片区的12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目顺利封顶。“为了加快高端产品研发速度,我们必须自建工厂来做特色工艺的研发。”格科微电子(上海)有限公司董事长兼首席执行官赵立新说。

区域发力集成电路产业 如何做出特色?

当前,全国不少城市、部分区域都将集成电路产业作为重点发展产业之一。不同区域该如何做出特色,形成自己的优势?

对于上海自贸区临港新片区来说,其优势在于全产业链。“自2019年8月临港新片区揭牌以来,新片区集成电路产业呈现了爆发式的增长态势,目前亿元以上规模集成电路企业在临港新片区已经集聚100多家,遍及集成电路的芯片设计、设备制造、关键材料、封装测试等各个领域。”上海临港经济发展(集团)有限公司党委副书记、副总裁翁恺宁说。

在翁恺宁看来,上海处在开放最前沿也是其优势之一。“我们还将用好洋山特殊保税区集成电路进口物料全保税监管政策,探索研发+设计+制造+封测全产业链保税模式。建设辐射全国、扩展到亚太地区的集成电路设备支持服务中心和零部件耗材等仓储配送中心。”

临港新片区提出,力争到“十四五”末,临港新片区集成电路产业规模突破1000亿元,占到上海全市五分之一。

临港新片区管理委员会高新产业和科技创新处处长张彤说,“临港新片区将重点聚焦EA、大硅片、抛光片等国产规模化替代,聚焦光刻胶、光刻机、先进制程特殊工艺、第三大化合物等卡脖子环节实现国产突破,与张江一起打造上海集成电路产业双核驱动格局,形成全产业链集聚的东方芯港基本框架。”


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