芯片2021 | 困境之中尋求突破

（CWW）作為當(dāng)下最受矚目的熱門產(chǎn)業(yè)，集成電路正快速融合到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、千行百業(yè)的智慧化轉(zhuǎn)型都離不開(kāi)芯片的支撐，各個(gè)領(lǐng)域的強(qiáng)勁增長(zhǎng)推動(dòng)集成電路行業(yè)快速發(fā)展。WSTS的最新報(bào)告預(yù)測(cè)2021年世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)營(yíng)收額將達(dá)5529.6億美元，同比增長(zhǎng)25.6%，從年初8.4%的增長(zhǎng)率調(diào)整到25.6%，直觀見(jiàn)證了2021年集成電路產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)。

對(duì)于中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)而言，2021年是高速發(fā)展的一年，也是擺脫困境尋求突破的一年。

困境之下，國(guó)產(chǎn)替代之路荊棘密布

隨著華為、中興等企業(yè)屢遭美國(guó)禁令限制，中國(guó)芯片供應(yīng)鏈的安全問(wèn)題暴露出來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)的短板成為了目前最為緊要解決的卡脖子問(wèn)題，芯片國(guó)產(chǎn)化需求緊迫。近年來(lái)，在我國(guó)政府投入大量的政策支持、資金支持下，集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，但國(guó)產(chǎn)替代之路仍舊荊棘密布，面臨重重困境。

自研率低！我國(guó)芯片供應(yīng)仍嚴(yán)重依賴進(jìn)口

據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2021年1-9月中國(guó)進(jìn)口集成電路4784.2億塊，同比增長(zhǎng)23.7%；進(jìn)口金額為3126.1億美元，同比增長(zhǎng)23.7%。出口集成電路2329.8億塊，同比增長(zhǎng)28.4%；出口金額為1086.2億美元，同比增長(zhǎng)33.1%，這將近三倍的進(jìn)出口銷售額差距也凸顯出中國(guó)對(duì)進(jìn)口集成電路的依賴程度。

面對(duì)核心技術(shù)被卡脖子的難題，中國(guó)的芯片企業(yè)均加大了研發(fā)投入，但由于我國(guó)在集成電路產(chǎn)業(yè)起步晚，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)自給自足，仍將繼續(xù)依賴進(jìn)口芯片。以最為緊缺的汽車芯片為例，Wind數(shù)據(jù)顯示，目前國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)中，車用芯片自研率僅占10%，90%的汽車芯片都依賴進(jìn)口，汽車廠商們時(shí)刻面臨著被卡脖子的風(fēng)險(xiǎn)。

人才缺口大，短期內(nèi)難以形成體系化的人才隊(duì)伍

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)屬于高科技，除卻制造設(shè)備的限制，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體技術(shù)自主可控離不開(kāi)體系化的人才隊(duì)伍。上世紀(jì)的中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)認(rèn)為造不如買，買不如租，依賴進(jìn)口芯片，國(guó)內(nèi)廠商自主研發(fā)的芯片因?yàn)楦鞣N原因無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，產(chǎn)業(yè)界沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)積累，也沒(méi)有體系化的人才隊(duì)伍。隨著中國(guó)集成電路發(fā)展進(jìn)入快車道，人才與技術(shù)研發(fā)進(jìn)度不匹配的情況越發(fā)突出。

《中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書（2019~2020）》的數(shù)據(jù)顯示，到2022年，我國(guó)芯片專業(yè)人才仍將有25萬(wàn)左右缺口。針對(duì)人才短缺，2021年集成電路科學(xué)與工程被批準(zhǔn)正式成為一級(jí)學(xué)科；教育部新增備案“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)高校10所；清華大學(xué)、北京大學(xué)、安徽大學(xué)接連成立集成電路學(xué)院?？梢钥吹?，支撐集成電路產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系正在形成，但芯片行業(yè)人才培養(yǎng)周期長(zhǎng)，從學(xué)科設(shè)置、學(xué)院設(shè)立到人才供給仍需要一個(gè)過(guò)程，以目前的人才積累并不足以滿足技術(shù)快速迭代的需求。

美國(guó)的封鎖再升級(jí)！卡脖子現(xiàn)象深入產(chǎn)業(yè)鏈

華為海思在經(jīng)歷美國(guó)的四輪制裁之后，在制造環(huán)節(jié)被卡住脖子，陷入無(wú)芯可用的境地，中芯國(guó)際等晶圓制造企業(yè)也因無(wú)法獲取先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)備在先進(jìn)制程的研發(fā)上進(jìn)展緩慢，CINNO Research的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)市場(chǎng)第三季度海思芯片的市場(chǎng)份額持續(xù)下降，僅有5.8%，以聯(lián)發(fā)科、高通、蘋果、海思、展銳排名前五的手機(jī)芯片市場(chǎng)格局逐漸清晰，中國(guó)市場(chǎng)的需求很大，但中國(guó)企業(yè)在手機(jī)芯片市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力急劇下降。

步入2021年，美國(guó)對(duì)中國(guó)的封鎖再度升級(jí)，深入中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，涉及多家企業(yè)和個(gè)人，這里簡(jiǎn)要概述，4月8日，7個(gè)中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)體被列入實(shí)體清單；7月9日，東土科技、立昂技術(shù)等22家中企被列入了實(shí)體名單；11月24日，國(guó)科微、新華三半導(dǎo)體技術(shù)等12家中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)被加入實(shí)體清單；12月10日，商湯科技等多家中企被列入制裁名單。

名單中提到的企業(yè)都是中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)冉冉升起的新星，對(duì)中國(guó)實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主可控影響深遠(yuǎn)，例如國(guó)科微經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累在廣播電視、智能監(jiān)控、存儲(chǔ)以及物聯(lián)網(wǎng)四大領(lǐng)域形成了較為完整的自主技術(shù)體系，而美國(guó)深入產(chǎn)業(yè)鏈的封鎖無(wú)疑將拖慢中國(guó)實(shí)現(xiàn)芯片自給自足的進(jìn)程。

缺芯常態(tài)化背后，行業(yè)亂象迭起

隨著缺芯問(wèn)題加劇，一些中小型芯片廠商的供貨源開(kāi)始不穩(wěn)定，在訂單加急、違約金高昂等原因的壓迫下，有些廠商開(kāi)始從非正規(guī)渠道購(gòu)買“假芯片”，而“假芯片”的性能缺陷則給廠商帶來(lái)了巨大的損失。如今，市場(chǎng)對(duì)于“假芯片”的監(jiān)管和預(yù)防尚有不足之處，雖然開(kāi)始重視對(duì)芯片的檢測(cè)環(huán)節(jié)，但治標(biāo)不治本。

此外，缺芯長(zhǎng)期困擾汽車市場(chǎng)，今年更是有多家車企宣布因缺芯而停產(chǎn)、減產(chǎn)，與去年相比，2021年汽車芯片價(jià)格上漲了10倍到20倍，但仍然“一芯難求”，汽車芯片市場(chǎng)哄抬價(jià)格、囤貨炒作的現(xiàn)象開(kāi)始出現(xiàn)。

芯片短缺加劇，全球化不可替代

缺芯仍舊是是當(dāng)下集成電路產(chǎn)業(yè)面臨的最大難題。2021年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)繼續(xù)呈現(xiàn)加速態(tài)勢(shì)，在供需兩旺的局面下，芯片短缺反而愈演愈烈。Susquehanna Financial Group最新研究顯示，11月芯片交付事件再度延長(zhǎng)達(dá)到22.3周，其中，電源管理芯片和微控制器芯片交付時(shí)間的增長(zhǎng)尤為明顯，但沒(méi)有哪類芯片能幸免，許多產(chǎn)品的供應(yīng)壓力將會(huì)深入到2022年。

如今，缺芯、價(jià)格上漲的現(xiàn)象發(fā)生在全球主要經(jīng)濟(jì)體、主要應(yīng)用領(lǐng)域中，汽車、智能手機(jī)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域都出現(xiàn)了不同程度的芯片短缺問(wèn)題，在一定程度上限制了產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，例如在手機(jī)芯片領(lǐng)域，canalys的數(shù)據(jù)顯示，2021年三季度，由于芯片等零部件短缺，供應(yīng)商難以滿足對(duì)設(shè)備的需求，全球智能手機(jī)出貨量下降了6%。又譬如在缺芯更為嚴(yán)重的汽車行業(yè)，AutoForecast Solutions的最新數(shù)據(jù)，截至2021年12月5日，今年全球汽車市場(chǎng)累計(jì)減產(chǎn)量為1012.2萬(wàn)輛，其中，中國(guó)汽車市場(chǎng)累計(jì)減產(chǎn)量已達(dá)198.2萬(wàn)輛，占總減產(chǎn)量的19.6%。

2021年全球集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)處于上游產(chǎn)能緊缺，下游供給不足的困境中，全球主要晶圓代工廠產(chǎn)能持續(xù)滿載，并積極擴(kuò)充產(chǎn)能，SEMI在《全球晶圓廠預(yù)測(cè)報(bào)告》中指出，全球半導(dǎo)體制造商將于2021年年底前啟動(dòng)建置19座新的高產(chǎn)能晶圓廠，2022年開(kāi)工建設(shè)另外10座晶圓廠，而隨著業(yè)內(nèi)推動(dòng)解決全球芯片短缺問(wèn)題的力度持續(xù)增加，未來(lái)幾年這29座晶圓廠的設(shè)備支出預(yù)計(jì)將超過(guò)1400億美元。

但建設(shè)晶圓廠并不能解決缺芯的燃眉之急，如臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀所言，打造自由貿(mào)易、自由競(jìng)爭(zhēng)的自由半導(dǎo)體市場(chǎng)才是解決當(dāng)下缺芯問(wèn)題的最佳方案，全球化依然是集成電路發(fā)展不可替代的發(fā)展途徑。

尋求突破，產(chǎn)業(yè)涅槃的大幕拉開(kāi)

面臨種種困境的中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)致力于尋找一條突出重圍的道路，美國(guó)的封鎖、強(qiáng)勁的行業(yè)需求、國(guó)家政策扶持等多重因素為集成電路產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化替代提供了良好的孵化土壤，后摩爾時(shí)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨緩留出的創(chuàng)新空間，也給了中國(guó)追趕的機(jī)會(huì)，如今，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)將瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)，全力研發(fā)，拉開(kāi)產(chǎn)業(yè)涅槃的大幕。

集成電路產(chǎn)業(yè)得到政府高度支持，國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈正在形成

缺芯使全球集成電路產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入重大調(diào)整期，集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略重要性不斷凸顯，美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家不斷加大對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的扶持力度，中國(guó)也出臺(tái)多項(xiàng)政策，全力破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題。2020年8月，我國(guó)出臺(tái)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，為財(cái)稅、投融資、研究開(kāi)發(fā)、進(jìn)出口、人才、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、市場(chǎng)應(yīng)用、國(guó)際合作八個(gè)方面制定了政策框架，涵蓋了集成電路企業(yè)發(fā)展的各個(gè)成長(zhǎng)階段，2021年相關(guān)的配套措施正在逐項(xiàng)落實(shí)當(dāng)中。

在國(guó)家的政策和基金支持下，2021年集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展有了保障，據(jù)企查查數(shù)據(jù)顯示，2021年1-9月，我國(guó)新增芯片企業(yè)3.21萬(wàn)家，同比增長(zhǎng)153.39%，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)都有新的公司涌現(xiàn)出來(lái)。與此同時(shí)，中芯國(guó)際、紫光展銳、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等一批覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的骨干企業(yè)逐步壯大，中國(guó)實(shí)現(xiàn)技術(shù)可控的完整供應(yīng)鏈正在建立。

加強(qiáng)自主可控，國(guó)內(nèi)廠商紛紛開(kāi)啟自研之路

面對(duì)全球供應(yīng)鏈存在的諸多不確定因素，自主研發(fā)芯片的重要性日漸凸顯，為了供應(yīng)鏈安全，國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商們紛紛從ISP芯片發(fā)力，開(kāi)啟自研之路。例如vivo發(fā)布自研ISP芯片“V1”，小米發(fā)布ISP芯片澎湃C1，近日，OPPO宣布即將發(fā)布首款自研影像芯片，終端廠商自研芯片在一定程度上也可以促進(jìn)芯片設(shè)計(jì)水平提升。

說(shuō)到自研芯片，就一定要談?wù)務(wù)逛J，作為中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的代表，展銳在今年發(fā)布了5G品牌——唐古拉，并帶來(lái)兩款6nm手機(jī)處理器芯片T770和T760。9月的展銳生態(tài)峰會(huì)上，展銳唐古拉6nm 5G芯片超過(guò)40萬(wàn)分的跑分成績(jī)也首度釋出，印證了其5G芯片的實(shí)力。Counterpoint數(shù)據(jù)顯示，展銳在全球智能手機(jī)芯片市場(chǎng)的市占率目前顯著提升，從2018、2019年的others,2020年的4%，增長(zhǎng)到今年2季度的8.4%，是全球公開(kāi)市場(chǎng)的前三名。展銳的芯片技術(shù)也正在同行業(yè)手機(jī)芯片廠商中快速崛起。

與此同時(shí)，作為缺芯重災(zāi)區(qū)的汽車行業(yè)，也開(kāi)始投資汽車芯片，例如吉利汽車旗下威睿電動(dòng)汽車與芯聚能半導(dǎo)體、芯合科技投資合資成立廣東芯粵能半導(dǎo)體有限公司，長(zhǎng)安與華為、寧德時(shí)代成立阿維塔科技。

更值得關(guān)注的是，我國(guó)目前在芯片領(lǐng)域的各個(gè)方向都有研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在推進(jìn)，4月15日，新華三發(fā)布自研網(wǎng)絡(luò)處理器芯片智擎660；10月31日，吉利芯擎科技宣布7nm車規(guī)級(jí)SoC芯片SE1000將于2022年量產(chǎn)；8月18日，百度第二代7nm制程昆侖AI芯片量產(chǎn)；9月27日，思朗科技發(fā)布首款中國(guó)自主內(nèi)核的5G小基站處理器芯片UCP1002芯片，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)自主5G小基站芯片的空白。9月28日，北京智聯(lián)安科技有限公司發(fā)布自研5G LPHAP低功耗高精度定位芯片MK8510，可廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景；10月19日，平頭哥發(fā)布自研5nm工藝ARM服務(wù)器芯片倚天710；11月3日，騰訊首次披露芯片研發(fā)進(jìn)展，發(fā)布了AI推理芯片“紫霄”、視頻轉(zhuǎn)碼芯片“滄?！?、智能網(wǎng)卡芯片“玄靈”等三款芯片產(chǎn)品。

這是一條并不完整的時(shí)間線，但足以證明我國(guó)芯片自主研發(fā)能力在穩(wěn)固提升。

28nm芯片國(guó)產(chǎn)化替代加速

28nm作為成熟制程和先進(jìn)制程的分界點(diǎn)，是中國(guó)短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)成熟制程芯片國(guó)產(chǎn)替代化要攻克的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。除了應(yīng)用于智能手機(jī)、電腦等領(lǐng)域的高端芯片需要先進(jìn)制程生產(chǎn)外，物聯(lián)網(wǎng)、新能源汽車、家電、通信等關(guān)鍵應(yīng)用依然廣泛使用28nm以上的成熟制程。倪光南院士曾表示： "一旦我們28nm芯片實(shí)現(xiàn)了完全國(guó)產(chǎn)化，很多下游應(yīng)用行業(yè)將都可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)芯片的自給與替代?！比ツ瓿雠_(tái)的《關(guān)于印發(fā)新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策的通知》明確加大對(duì)28nm及以下制程項(xiàng)目、企業(yè)的稅費(fèi)優(yōu)惠的支持力度。

從28nm產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展上看，當(dāng)前國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈在28nm工藝實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化日漸成熟。中芯國(guó)際、上海華力微等企業(yè)擁有28nm及以下晶圓廠，華海清科、盛美半導(dǎo)體等企業(yè)的國(guó)產(chǎn)設(shè)備開(kāi)始進(jìn)入28nm及以下制程的晶圓生產(chǎn)線。在28nm節(jié)點(diǎn)上，絕大多數(shù)設(shè)備和材料可以做到國(guó)產(chǎn)化，雖然光刻機(jī)仍是難點(diǎn)，但據(jù)報(bào)道，上海微電子將在2021年完成首臺(tái)28nm國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的交付。

當(dāng)下，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷從大到強(qiáng)的爬坡過(guò)程，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，在困境中謀求發(fā)展或許艱難，但迎難而上，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)上的雙突破才是中國(guó)本色。

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