芯片被誉为现代工业的 '粮食' , 是信息技术产业的核心, 其产业技术的发展直接关系着电子工业的发展水平. 近年来, 我省紧紧抓住半导体产业发展的战略机遇, 大力发展与主导产业相融合, 有巨大市场需求的驱动芯片, 存储芯片, 家电芯片等特色芯片, 半导体产业实现了 '从无到有, 从有到多' 的跨越发展. 全省半导体企业由2013年的数十家增至目前的近150家, 增速居全国前列. 初步形成了从设计, 制造到封装测试, 材料和设备较为完整的产业链, 主要产品涉及存储, 显示驱动, 汽车电子, 视频监控, 微处理器等多个领域. 皖产芯片发展如何?
产值增长10多倍, 初步形成完整的产业链
头戴防尘帽, 身穿无尘服, 再戴上口罩, 手套, 走过粘尘垫, 经过风淋室进行除尘……近日, 记者参观了合肥芯碁微电子装备有限公司的光刻机生产车间. 在经过一系列严格的防尘程序后, 进入到该企业产品研发中心, 只见一台台大型光刻机映入眼帘, 技术人员正在紧张调试.
'在指甲盖大小的芯片上, 密布的千万条电路需要光刻机来完成. 因此, 在芯片制作过程中, 对洁净度要求很高, 哪怕细小的灰尘都有可能造成线路不良. ' 企业工程技术部负责人李香滨向记者介绍, 作为制造芯片的核心设备, 光刻机以前完全依赖进口. 企业自主研发的直写光刻机实现了500纳米线宽的直写, 支持65纳米线宽制成, 制出的芯片可以满足导航, 显示器, 手机等多领域应用. '芯片行业属于高技术行业, 也是高壁垒行业, 只有掌握了核心技术, 才不会受制于人. 光刻机实现了国产化以后, 打破了国外产品的市场垄断, 进口产品价格也大幅下降. '
安徽东科半导体有限公司是马鞍山市一家集设计, 研发, 生产为一体的芯片企业, 其电源类芯片, 触摸控制类芯片等产品广泛应用于充电器, 电源适配器, LED驱动电源等领域. 公司董事长谢勇介绍, 在电源芯片领域, 国产技术已经非常成熟, 完全可以替代进口, 市场正迎来快速增长. '去年安徽东科共销售2亿多个电源芯片, 产值1.3亿元. 今年将进一步扩大产能, 产值有望突破2亿元. '
'以合肥为例, 2013年还只有12家集成电路企业, 截至2017年12月, 合肥集成电路企业已达129家. ' 合肥市半导体行业协会常务副理事长陶鸿介绍, 全球第六大晶圆代工企业台湾力晶科技, 全球最大光罩生产厂商美国Phtronics, 国内封装企业龙头通富微电, 设计业龙头企业台湾联发科技等企业加速集聚合肥, 群联电子, 敦泰科技, 硅力杰, 北京兆易创新, 君正科技等也先后落户省城. 联发科技在合肥设立了全球第二大研发中心, 芯片设计能力达到7纳米; 中国电科38所自主研发的 '魂芯二号A' 在一秒钟内能完成千亿次浮点操作运算, 单核性能超过当前国际市场上同类芯片性能的4倍; 易芯半导体公司自主研发的12英寸芯片级单晶硅片, 填补了国内空白; 晶合12英寸线建成量产, 目前已经实现每月5000片的产能, 预计2020年可达到月产4万片规模, 有望成为全球最大的面板驱动芯片制造商; 合肥长鑫存储技术有限公司总投资80亿美元, 计划建成月产12.5万DRAM存储器晶圆制造基地, 将有效填补国内市场空白, 重塑世界DRAM存储器芯片产业格局. 与先发国家差距在哪?
高端芯片还大量依靠进口, 装备自给率仍然很低
快速发展的同时, 也应该看到安徽乃至全国芯片产业与先发国家相比有较大差距. 国内半导体主要依赖进口的局面依然没有改变, 数据显示, 2017年我国集成电路进口额高达2601亿美元, 同比增长14.6%.
'尤其在通讯, CPU等高端芯片领域, 还大量依靠进口. ' 陶鸿介绍, 虽然在中低端的芯片领域能够基本自给, 但是在存储器, CPU, GPU, FPGA, 光通讯等高端芯片领域和EDA工具, 国内还几乎处于空白状态. '一个手机上有几十种芯片, 虽然很多芯片都已经国产化, 但核心的嵌入式CPU却完全靠进口. '
'在制造上, 国产通用芯片现在能够达到28纳米, 而台积电, 三星, 英特尔等芯片巨头已经量产7纳米的芯片, 相差了好几代. 装备上更是严重依赖进口, 国产化率还不到2%. ' 陶鸿口中的一系列数据反映出中外芯片产业的差距.
产业化应用也是短板. 合肥宏晶微电子科技股份有限公司是一家主要从事视频处理芯片研发设计企业, 公司董事长刘伟认为, 在平板显示芯片领域, 国产芯片虽然技术日趋成熟, 认知度也在不断提高, 但产业化应用仍然不足. '国外芯片产业产品线广, 品类丰富, 国产芯片目前产业链还不完善, '只见树木, 不见森林' , 没有形成协同集群效应, 因此市场占有率不高, 很多下游企业更愿意采购进口产品. '
另外, 芯片研发周期长, 投入高, 风险大, 也是制约产业发展的 '绊脚石' . '一颗芯片从研发到量产, 周期一般在18个月到2年时间, 投入至少上千万元. 一旦市场不认可, 就意味前期投入打了水漂. ' 合肥君正科技有限公司技术部经理刘远告诉记者, 电子产品更新换代快, 企业要保持持续发展势头, 必须不断加大研发投入, 对于很多民营企业而言, 无法投入大量资金用于高端产品研发.
目前, 我省芯片设计产品方向还不够集中. 围绕平板显示, 家电, 汽车等主导产业的核心芯片和拳头产品少, 存储器, 处理器, 传感器, 人工智能芯片等高端产品紧缺, 大部分产品市场占有率不高, 竞争力不强. 另外, 产业链上下游关联不紧密. 芯片设计与制造关联度不高, 制造水平目前无法满足设计企业流片需求, 多数设计企业要在海外流片. 芯片模块集成企业匮乏, 汽车, 家电等整机应用企业与芯片设计企业联动机制尚未形成, 协同发展能力不足. 做强产业如何规避风险?
增强制造能力, 做强芯片设计, 推动重点领域应用
'以10纳米的线宽算, 在1平方厘米的晶圆(硅半导体集成电路制作所用的硅芯片)上, 可以密布55亿个晶体管. 芯片产业堪称当今世界微细制造的最高水平, 相当于在头发丝百万分之几的精度上进行精细操作. ' 陶鸿认为, 国外芯片产业优势是长时间持续不断地资金投入, 人员培养和技术积淀形成的, 我们应该理性看待中外芯片产业的差距, 中国芯片产业的发展不可能一蹴而就. 芯片产品类多面广, 希望短期内完全靠自主研发替代进口是不现实的, 更不应该一哄而上, 不计成本, 不考虑资金, 人才等实际盲目发展. 未来应该以市场为导向, 从我省人才, 资金, 技术基础的实际出发, 有重点, 有计划地加强核心技术研发, 逐步做强我省的半导体产业.
日前, 由省政府办公厅印发的《安徽省半导体产业发展规划(2018—2021年)》, 明确提出到2021年, 我省半导体产业规模力争达到1000亿元, 半导体产业链相关企业达到300家, 芯片设计, 制造, 封装和测试, 装备和材料龙头企业分别达到2家至3家. 重点打造以合肥为核心, 以蚌埠, 滁州, 芜湖, 铜陵, 池州等城市为主体的半导体产业发展弧, 构建 '一核一弧' 的半导体产业空间分布格局.
合肥芯片产业起步较早, 初步确立了 '以设计为先导, 晶圆制造为基础, 结合本地市场需求建立全产业链' 的发展路径. '在芯片产业中, 芯片设计属于轻资产项目, 投入相对较小, 见效比较快. 晶圆制造的产业拉动性强, 能够有效带动上下游产业, 包括设计, 封装, 设备和材料企业的发展; 结合本地产业特色, 依托强大的市场需求支撑, 能有效规避市场风险, 促进半导体产业良性发展. ' 陶鸿认为, 未来合肥应该进一步增强芯片制造能力, 做大做强芯片设计, 引进若干设计龙头企业和数个设计, 制造, 封装一体化的公司; 围绕本地产业特色, 充分发挥面板, 汽车, 家电等特色产业的市场需求优势, 全面推动半导体产业的稳健发展, 打造中国的IC重镇.