製造業發展進入快車道, 產業營收高速增長.
我國整合電路產業實力快速提升, 製造業保持高速增長態勢. 在市場和政策的雙輪驅動下, 根據中國半導體行業協會統計, 2016年中國整合電路產業銷售額達到4335.5億元, 同比增長20.1%. 產業結構趨於平衡, 設計, 製造, 封測的銷售額分別為1644.3億元, 1126.9億元及1564.3億元. 製造業銷售額持續提升, 增速達到25.1%, 在產業鏈各環節中最高.
龍頭企業銷售額不斷增加, 部分企業實現持續盈利. 中芯國際先進位程出貨量穩步提升, 華虹宏力, 華潤微電子等8英寸生產線滿負荷運行. 中芯國際2016年在全球純晶圓代工企業營收排名中位列第四, 銷售額達29.2億美元, 同比增長30.3%. 華虹宏力保持了連續24個季度盈利,銷售收入創曆史新高 (7.12億美元) , 淨利潤達到1.29億美元, 增長14.5%, 在全球位列第八.
(二) 製造工藝不斷提升, 產能持續擴張.
晶圓製造企業技術工藝不斷提高. 中芯國際推出的28nm工藝已經為國內外多家企業進行穩定代工. 16nm工藝研發穩步推進, 65nm及以下工藝的銷售額佔總銷售額的44.6%. 華力微電子開發的55nm映像感測器工藝, 是目前國內最先進的映像感測器工藝平台. 受惠於智能手機攝像頭市場需求提升, 華力微電子的映像處理器晶片出貨持續穩定增長. 華虹宏力擁有全面的嵌入式非易失存儲器工藝平台組合, 涵蓋Flash, EEPROM, MTP, OTP等技術, 在CMOS-MEMS感測器製造方面, 成功實現了MEMS器件與標準CMOS工藝及生產線的全相容.
(三) 製造產能逐年增加, 產能佔比日趨合理.
我國製造業產能逐年增加, 成為全球增長的新動力. 根據IC Insights數據顯示, 2016年國內晶圓月產能為184.9萬片 (折算8英寸) , 佔全球總產能的10.8%. 從產能變化情況來看, 2000年後, 我國製造業產能提升經曆了兩次浪潮, 每次浪潮持續5~7年. 第一次為2002年~2007年, 第二次從2014年開始, 預計將持續到2021年. 2014年以後, 我國新增產能佔全球新增產能的30%以上, 成為全球晶圓產能增長的新動力.
製造業加快轉型升級, 產能分布日趨合理. 從我國晶圓產能分布來看, 12英寸晶圓產能近年來加速攀升, 2016年達到101.7萬片/月 (折算8英寸值, 下同) , 產能佔比達到55%, 已超過200mm和150mm及以下. 8英寸晶圓產能穩步增長 (10年CAGR為6.2%) , 達到62.5萬片/月. 6英寸及以下晶圓產能達到10.7萬片/月, 且增長相對緩慢 (10年CAGR為2.7%) (數據來源於IC insight) .
全國多地形成建廠熱潮, 新建廠房數量不斷增加. 國家和各地方均高度重視整合電路的發展, 在《國家整合電路產業發展推進綱要》等相關政策的帶動下, 以及各類基金的推動下, 多地形成晶圓廠建設熱潮. 根據國際半導體設備與材料產業協會 (SEMI) 統計, 全球在2017年~2020年間將投產的半導體晶圓廠為62個, 其中26個位於中國大陸境內, 佔比高達42%, 其中多數為晶圓代工廠.
晶圓廠投資不斷增加, 產能供給持續擴大. 據Gartner統計, 2021年我國將有19個12英寸晶圓廠, 總產能將達到207萬片/月 (未折算8英寸, 下同) , 內資晶圓廠產能將達到119.5萬片/月, 佔比達到57.7%. 其中, 存儲器月產能達到129.5萬片, 邏輯代工達到77.5萬片. 如果所有項目按期達產, 《中國製造2025》中設定的2020年製造產能達70萬片, 2025年達100萬片12英寸晶圓產能的目標可以完成.
供需問題是產業目前面臨的核心問題
我國整合電路製造業仍面臨著諸多問題, 制約著整合電路產業的整體發展. 產業鏈, 資金和人才等供需矛盾是最主要的矛盾.
設計製造 '兩頭在外' 問題仍在持續. 我國製造業飛速發展, 但主要為海外客戶代工; 晶片設計業高速增長, 但主要依賴海外製造資源. 中芯國際2016年來自中國客戶的銷售額不足營收的一半. 在此背景下, 國內代工廠擴大產能未必能直接提高國產晶片自給率, 部分項目反而會面臨巨大風險.
全球矽晶圓缺貨嚴重, 已成為製造業產能瓶頸. 目前我國半導體設備和材料佔全球市場不足1%, 嚴重製約著國產晶片產業的自給自足和健康發展. 據WSTS估計, 未來幾年內半導體市場將呈現回暖趨勢, 對主流的300mm矽片需求大增, 將導致全球6大300mm矽片製造商的產能面臨滿載, 全球矽晶圓片出現供不應求, 部分小型的晶圓製造廠恐因無法獲得足夠矽片被迫減產.
製造工藝相對落後, 技術差距依然存在. 晶圓代工方面, 我國最先進的工藝與國際主流工藝相差近三代. 中芯國際目前仍然停留在28納米PoliSiON工藝. 存儲器製造方面, 武漢新芯僅實現32層3D NAND快閃記憶體晶片試產, 但今年三星第四代64層3D NAND晶片量產後, 將對美光, 東芝及武漢新芯等同業競爭者帶來巨大壓力.
產業資本支出總體偏少, 技術研發仍需大量資金. 一是我國整合電路整體資本支出偏低. 我國2016年整合電路全產業資本支出為636.2億美元, 僅佔全球的9%, 未達到英特爾, 台積電, 三星等晶片巨頭的企業投資. 二是資金偏向基礎設施建設, 技術研發仍需持續投入. 雖然各地基金投資積極性高漲, 但是部分基金和資本更關注土地, 廠房, 設備等固定資產投資, 新技術研發仍有大量資金缺口.
製造業快速發展, 人才匱乏短板依然凸顯. 根據工業和資訊化部軟體與整合電路促進中心數據顯示, 我國整合電路產業需要的人員規模為70萬, 而目前從業人員不足30萬人, 面臨大量人才缺口. 人才匱乏主要體現在兩方面: 一方面是帶領技術研發的 '將軍人才' 稀缺, 技術瓶頸短期難以迅速突破; 另一方面, 具備經驗的操作人員和設備維護人員數量存在更大缺口, 直接影響生產線正常運行或產品的良率.
升級發展刻不容緩
加強技術自主研發, 實現核心技術突破. 一是加強邏輯代工工藝研發, 儘早突破1X納米工藝節點. 二是儘快突破多層3D存儲晶片製造工藝, 向64層主流工藝靠攏. 三是發展MEMS製造工藝, 圍繞超越摩爾定律加大技術布局力度.
構建面向生態建設的產業投資發展思路. 一是順應人工智慧, 物聯網等新興應用領域需求, 從國家戰略層面整體推進, 面向重點應用領域投資, 布局含晶片, 軟體, 整機, 資訊服務等在內的整體產業生態體系. 二是在 '中國製造2025' , 人工智慧, 智能硬體等重大工作的推進落實過程中, 同步考慮對重點晶片產品及整機系統的支援.
推動產業上下遊間深化協作. 一是推動晶片設計企業面向系統級解決方案需求, 以自研, 併購, 合作等多種方式彌補技術短板, 構建整體技術能力. 二是推動設計企業, 製造企業, 封測企業間的合作, 加快先進位造工藝和先進封裝工藝的研發突破和規模商用, 擺脫 '兩頭在外' 的困擾.
作者系 中國資訊通信研究院資訊化與工業化融合研究所 李策