制造业发展进入快车道, 产业营收高速增长.
我国集成电路产业实力快速提升, 制造业保持高速增长态势. 在市场和政策的双轮驱动下, 根据中国半导体行业协会统计, 2016年中国集成电路产业销售额达到4335.5亿元, 同比增长20.1%. 产业结构趋于平衡, 设计, 制造, 封测的销售额分别为1644.3亿元, 1126.9亿元及1564.3亿元. 制造业销售额持续提升, 增速达到25.1%, 在产业链各环节中最高.
龙头企业销售额不断增加, 部分企业实现持续盈利. 中芯国际先进制程出货量稳步提升, 华虹宏力, 华润微电子等8英寸生产线满负荷运行. 中芯国际2016年在全球纯晶圆代工企业营收排名中位列第四, 销售额达29.2亿美元, 同比增长30.3%. 华虹宏力保持了连续24个季度盈利,销售收入创历史新高 (7.12亿美元) , 净利润达到1.29亿美元, 增长14.5%, 在全球位列第八.
(二) 制造工艺不断提升, 产能持续扩张.
晶圆制造企业技术工艺不断提高. 中芯国际推出的28nm工艺已经为国内外多家企业进行稳定代工. 16nm工艺研发稳步推进, 65nm及以下工艺的销售额占总销售额的44.6%. 华力微电子开发的55nm图像传感器工艺, 是目前国内最先进的图像传感器工艺平台. 受惠于智能手机摄像头市场需求提升, 华力微电子的图像处理器芯片出货持续稳定增长. 华虹宏力拥有全面的嵌入式非易失存储器工艺平台组合, 涵盖Flash, EEPROM, MTP, OTP等技术, 在CMOS-MEMS传感器制造方面, 成功实现了MEMS器件与标准CMOS工艺及生产线的全兼容.
(三) 制造产能逐年增加, 产能占比日趋合理.
我国制造业产能逐年增加, 成为全球增长的新动力. 根据IC Insights数据显示, 2016年国内晶圆月产能为184.9万片 (折算8英寸) , 占全球总产能的10.8%. 从产能变化情况来看, 2000年后, 我国制造业产能提升经历了两次浪潮, 每次浪潮持续5~7年. 第一次为2002年~2007年, 第二次从2014年开始, 预计将持续到2021年. 2014年以后, 我国新增产能占全球新增产能的30%以上, 成为全球晶圆产能增长的新动力.
制造业加快转型升级, 产能分布日趋合理. 从我国晶圆产能分布来看, 12英寸晶圆产能近年来加速攀升, 2016年达到101.7万片/月 (折算8英寸值, 下同) , 产能占比达到55%, 已超过200mm和150mm及以下. 8英寸晶圆产能稳步增长 (10年CAGR为6.2%) , 达到62.5万片/月. 6英寸及以下晶圆产能达到10.7万片/月, 且增长相对缓慢 (10年CAGR为2.7%) (数据来源于IC insight) .
全国多地形成建厂热潮, 新建厂房数量不断增加. 国家和各地方均高度重视集成电路的发展, 在《国家集成电路产业发展推进纲要》等相关政策的带动下, 以及各类基金的推动下, 多地形成晶圆厂建设热潮. 根据国际半导体设备与材料产业协会 (SEMI) 统计, 全球在2017年~2020年间将投产的半导体晶圆厂为62个, 其中26个位于中国大陆境内, 占比高达42%, 其中多数为晶圆代工厂.
晶圆厂投资不断增加, 产能供给持续扩大. 据Gartner统计, 2021年我国将有19个12英寸晶圆厂, 总产能将达到207万片/月 (未折算8英寸, 下同) , 内资晶圆厂产能将达到119.5万片/月, 占比达到57.7%. 其中, 存储器月产能达到129.5万片, 逻辑代工达到77.5万片. 如果所有项目按期达产, 《中国制造2025》中设定的2020年制造产能达70万片, 2025年达100万片12英寸晶圆产能的目标可以完成.
供需问题是产业目前面临的核心问题
我国集成电路制造业仍面临着诸多问题, 制约着集成电路产业的整体发展. 产业链, 资金和人才等供需矛盾是最主要的矛盾.
设计制造 '两头在外' 问题仍在持续. 我国制造业飞速发展, 但主要为海外客户代工; 芯片设计业高速增长, 但主要依赖海外制造资源. 中芯国际2016年来自中国客户的销售额不足营收的一半. 在此背景下, 国内代工厂扩大产能未必能直接提高国产芯片自给率, 部分项目反而会面临巨大风险.
全球硅晶圆缺货严重, 已成为制造业产能瓶颈. 目前我国半导体设备和材料占全球市场不足1%, 严重制约着国产芯片产业的自给自足和健康发展. 据WSTS估计, 未来几年内半导体市场将呈现回暖趋势, 对主流的300mm硅片需求大增, 将导致全球6大300mm硅片制造商的产能面临满载, 全球硅晶圆片出现供不应求, 部分小型的晶圆制造厂恐因无法获得足够硅片被迫减产.
制造工艺相对落后, 技术差距依然存在. 晶圆代工方面, 我国最先进的工艺与国际主流工艺相差近三代. 中芯国际目前仍然停留在28纳米PoliSiON工艺. 存储器制造方面, 武汉新芯仅实现32层3D NAND闪存芯片试产, 但今年三星第四代64层3D NAND芯片量产后, 将对美光, 东芝及武汉新芯等同业竞争者带来巨大压力.
产业资本支出总体偏少, 技术研发仍需大量资金. 一是我国集成电路整体资本支出偏低. 我国2016年集成电路全产业资本支出为636.2亿美元, 仅占全球的9%, 未达到英特尔, 台积电, 三星等芯片巨头的企业投资. 二是资金偏向基础设施建设, 技术研发仍需持续投入. 虽然各地基金投资积极性高涨, 但是部分基金和资本更关注土地, 厂房, 设备等固定资产投资, 新技术研发仍有大量资金缺口.
制造业快速发展, 人才匮乏短板依然凸显. 根据工业和信息化部软件与集成电路促进中心数据显示, 我国集成电路产业需要的人员规模为70万, 而目前从业人员不足30万人, 面临大量人才缺口. 人才匮乏主要体现在两方面: 一方面是带领技术研发的 '将军人才' 稀缺, 技术瓶颈短期难以迅速突破; 另一方面, 具备经验的操作人员和设备维护人员数量存在更大缺口, 直接影响生产线正常运行或产品的良率.
升级发展刻不容缓
加强技术自主研发, 实现核心技术突破. 一是加强逻辑代工工艺研发, 尽早突破1X纳米工艺节点. 二是尽快突破多层3D存储芯片制造工艺, 向64层主流工艺靠拢. 三是发展MEMS制造工艺, 围绕超越摩尔定律加大技术布局力度.
构建面向生态建设的产业投资发展思路. 一是顺应人工智能, 物联网等新兴应用领域需求, 从国家战略层面整体推进, 面向重点应用领域投资, 布局含芯片, 软件, 整机, 信息服务等在内的整体产业生态体系. 二是在 '中国制造2025' , 人工智能, 智能硬件等重大工作的推进落实过程中, 同步考虑对重点芯片产品及整机系统的支持.
推动产业上下游间深化协作. 一是推动芯片设计企业面向系统级解决方案需求, 以自研, 并购, 合作等多种方式弥补技术短板, 构建整体技术能力. 二是推动设计企业, 制造企业, 封测企业间的合作, 加快先进制造工艺和先进封装工艺的研发突破和规模商用, 摆脱 '两头在外' 的困扰.
作者系 中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所 李策