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一个外国人眼中的中国半导体产业

新闻出处:捷配电子市场网  发布时间:2017/03/21 | 155次阅读

  引言
  当下的华夏大地,正被一股天翻地覆的英雄气概所笼罩。半导体集成电路正成为仅次于互联网机器人的热词。没有几个人能说得清,有多少条8寸12寸生产线在运筹帷幄之中,又有多少大佬背着钱袋在这个“金矿”边上徘徊。中国历来的传统是,党指向哪里我们就冲向哪里。今天国家确定的目标,就是今后我们为之奋斗的战场。最近我们的行业领军人士已经开始注意到潜在的风险,我们在去“传统产能”的同时,会不会带来新的“高科技产能过剩”风险?这是我们每个行业从业者要认真考虑的。难怪半导体大佬发出”如今半导体产业虚火太旺”这样的感叹!今天《产品智慧圈》向大家推荐这篇文章,看看老外眼中的中国半导体产业到底是个什么样?
  中国的半导体产业正在以难以置信的步伐连续扩张,目前在中国约有24座新Fab在开工建设。中国最近在半导体领域超乎寻常的大规模投资行为已经引起行业更多的思考: 这个未来的市场将如何演绎?
  无论这些Fab项目最终能否落地,近似于疯狂的大规模建厂背后的动机是清晰的,这就是中国试图摆脱集成电路产品依赖别人的状况。中国政府希望有更多的芯片是本国造,特别是基于国家安全的考量。作为这一庞大规划的一部分,中国已经引进了许多跨国芯片制造商。他们看重的是那里的市场。GlobalFoundries,IntelSamsung,SK Hynix,TSMC和UMC都在中国设厂并逐步扩大他们的产能。
  另外,在中国的土地上开始了新一波的fabs建设热潮。目前有大约14~22家新的fab在实施中,他们当中有的已经开始建设,有的还在筹划之中。这些项目既包括本土企业,也包括跨国企业。令人疑问的是这些fab项目最终能否真正落地?因为对中国芯片制造商来说,阻挡他们实现雄心的过去是技术,现在还是技术。
  在过去的时间里虽然中国已经宣布了众多的fab项目计划,但是许多还是停留在纸面上。基于这点和对未来半导体行业的发展趋势研判,某些观点认为中国这一波新的fab项目有50%会鹿死胎中,当然也有人持乐观的看法。“我不想给出一个类似于50%这样的具体数字,但确实很难相信这些fab都能按计划建设和运营。”Gartner的分析师Samuel Wang给出这样的观点,“在这些计划面前每一个人都是雄心勃勃的,但在这些fabs实际建成并投入运营之前,任何事情都可能发生。”
  Gartner预计,如果这些项目全部落地投产,中国12英寸芯片产能总量将扩大三倍之多,从现在的每月400,000片(wspm),到2020年可达到1.4million 片(wspm)。这些产能的60%是存储器芯片,40%是逻辑电路。即使这些项目不能完全落地,也仍然带来一些令人不安的信号。比如,这些计划中的大部分制造商将目标锁定为28纳米工艺,一个时期后会不会出现产能供大于求,价格战会不会一触即发?Samuel Wang肯定地说,“价格战会在2018年正式开始,那将对代工业务产生巨大影响。”
  接下来,中国本土芯片制造商将会超越现在被动的跟随技术去开发更加先进的前沿技术。这些本土芯片制造商能否短时间内在逻辑代工领域开发出新的领先技术是一个问号,但可以期待的是TSMC,2018年台积电将开发16纳米的FinFETs工艺,并将新技术运用到中国新建的fab里去。
  中国力争fab主动权
  中国新的一波fab建设浪潮给半导体设备产业带来增长动力。据SEMI的统计,中国半导体设备支出已经从2017年的$6.7billion上升到2018年的$10billion。
  据上海华力半导体的数据,目前中国大约有20座八英寸和10座十二英寸的fab在运营,正在建设的有7座八英寸厂和12英寸工厂。这些新fab各有不同的时间表,但量产都在2018年以后。“我们认为2017年半导体设备支出将与上一年持平,”Applied Materials市场与业务发展副总裁 Arthur Sherman说,“我们预期2018年会有一个大的提升,我们不断提醒客户,必须要有足够的设备采购支出才能支撑中国半导体未来几年发展战略的需求。”
  也有人持这样一种观点,“这些新的fab项目大部分都聚焦在开始面临下降通道的逻辑器件,而以存储器为核心的新兴技术才是行业的未来,” KLA-Tencor中国区总经理Francis Jen说,“ 在中国利用那些过时的或者说已经很成熟的工艺节点的扩张,可以为那些翻新的二手设备和新产的早已定型的设备创造新的市场需求。”
  需要提醒的是,半导体设备制造商必须谨慎看待中国市场。Gartner预计,如果这些计划中的fab全都投入运营,到2020年中国至少需要采购$70 billion价值的半导体设备,这是一项十分庞大的支出。因此对设备制造商的一个挑战是,如何对中国半导体市场作出准确理性的判断。否则,设备制造商将会面临供应短缺或者加大库存的风险。尽管如此,中国的半导体市场仍是行业关注的焦点。中国生产的电子产品不但在全球占比很高,中国也是全球最大的芯片消费国。很多在当地制造的系统芯片在中国出口后随后又被返销回来。
  中国拥有相当规模的本土半导体产业。中国的半导体产业始建于1980年代,国家也开展了几次重大“工程”希望借此提振半导体产业。每次重大工程的宗旨都是期望本土的半导体制造商能够生产大部分自用芯片,并且参与全球化市场竞争。在这些重大项目推动下,中国的半导体产业在每个回合都取得了一些进步,但每一次重大项目推进的结果,似乎都没有达到预定目标。在集成电路制造工艺上一直落后于竞争对手,国家进口的集成电路产品数量和品种也一年比一年多。
  由于这些问题的存在,中国在2014年发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》,同时建立了$19.3 billion的集成电路产业基金,基金将被用来投资国内的半导体企业。在接下来的十年里,将会投入$100 billion资金用于加速提升中国的半导体产业。《纲要》制定了中国IC产业的发展目标和途径:
   2020年实现40%的芯片国产化,2025年达到70%。
   推进14nm finFET工艺、先进封装、MEMS和存储器工艺技术。
  在依靠自身努力不能达到目标时,通过引进外国先进技术来提升技术水平。
  以上战略从理论上给出一个信号,“作为全球电子产品消费领导者的中国,还不能够自主制造满足国内市场需要的大部分芯片,”Coventor的CTO David Fried说,“用国产化芯片来满足消费者需求的做法是明智的,所以中国正在重点投资数字逻辑领域和存储器领域,并希望尽快取得成果。”
  至今为止,中国在IC领域所做的努力亮点和问题并存。据IC Insights的统计,中国芯片制造占全球代工市场的比例2011年是8.5%,到2016年提升到9.2%。因此,IC Insights总裁Bill McClean评论说, “中国在代工领域取得了一些进步,但总的来说,我不认为中国目前在代工领域的做法和它所确立的目标能够完全实现。”
  目前中国的电子企业还是要持续依赖外国芯片,这一做法一直没有改变。IC Insights统计指出,2016年中国消费了价值$112 billion的芯片,这个数字占世界IC总产量的38%。而中国本土芯片制造商贡献的比例仅仅是$13 billion,这个数字占中国2016年集成电路市场的11.6%,比2011年的9.8%增加了些许。基于这些数据,很难相信中国在2020年能够实现40%的国产化。“40%这一目标几乎是不可能实现的,”McClean如是说。
 

  当然中国的进步还是有目共睹。“中国在2000年宣布要大举进军芯片制造业时,中国的GDP大约是1万亿美元。那时中国先进的半导体制造商、设计公司和半导体人才在中国非常缺乏,”D2S的执行副总裁兼首席生产执行官Linyong Pang说,“2015年中国的GDP上升到11万亿美元,这个数字是前十五年的10倍。现在中国有了十多家先进的半导体制造企业,上千家设计公司(Fabless)和上百万的半导体从业者。”
  通过近十年的发展,这些从业者在中国半导体领域取得了新的收获。“许多人进入到企业的高管层,他们有良好的教育和专业背景以及创造能力,”Pang乐观地表示,“在这样的前提下,这一波规划的20多家fab项目-即使不是全部都完成,但大多数都将会在未来一一落地。”
  疯狂建厂的背后
  这些规划中的fab有多少能实现?什么时间建成?生产什么产品?目前这些问题还都不是很确定。
  但有两种产品类型是确定的-存储器和逻辑代工(foundry/logic)。存储器正面临两大阵营,一个是跨国集团公司-以Intel,三星和SK Hynix为代表,他们在中国都有工厂并还在扩张产能。还有一个就是本土制造商,已经有几家本土的存储器制造商开始出现了。例如长江存储(YRST),这是一家有政府背景的公司,最近宣布投资两家fab工厂,初期投资$54 billion,希望将来生产3D NAND和DRAM。
  针对中国进军存储器市场的计划,不少分析师心有疑虑。他们不清楚的是中国从哪里可以获得制造存储器芯片的技术?“这些新的存储器制造商需要更多的技术支持,” 来自台湾的一家市调机构Market Intelligence & Consulting Institute (MIC)的分析师Alex Yang说,“他们需要从国外公司引进技术以增强他们的制造能力。我认为在短时间内是不容易做到的。”
 

  对于本土企业和跨国集团这两大阵营,似乎跨国集团公司成功的系数要大一些,本土制造商能否成功还需要时间来判定。但不管你在哪一个阵营,新的fab制造能力取决于你是否拥有成熟的技术。“我们看到的是一边是新fab不断设立,一边是原有的fab产能还在不断扩充,”来自Axcelis的市场与战略副总裁Doug Lawson说,“这主要是源于大部分的投资是针对成熟技术的。因此2017年主要的投资领域是成熟的半导体技术,2018年投资将会转向存储器领域。”
  总体来说,中国本土的制造商能够提供的是已经过了上升期的工艺,例如数字电路、混合信号和RF。事实上,中国的制造商通过对这些工艺的精雕细刻也得到了一个极好的盈利商机。上海华力的40nm工艺就是一个很好的例子,“说明市场对这个工艺还有很大需求,”上海华力的毛志标(音译)对我们说。
  从长远看,中国芯片制造商需要更进一步推进技术发展。“中国现有的工艺技术与世界先进技术相比还处于落后态势,”Gartner的Wang认为,“中国要想取得成功的关键是开发出更先进的工艺技术。那样他们就能用先进的工艺节点赢得市场份额,而不是现在只是使用过时的工艺节点。“使中国政府沮丧的是中国的本土制造商还没有掌握那些处于领先的前沿芯片制造技术,国内的代工客户要想得到这些技术必须依赖跨国制造商。中国最大的芯片制造商中芯国际(SMIC),目前可以提供的是28nm工艺(这也是国内最先进的技术)。相比之下,某些跨国公司已经上升到10nm或7nm的finFETs工艺。
  为了提升现有的逻辑芯片工艺,2015年中芯国际、华为、Imec和高通在中国成立了一个联合研发中心。该组织计划在2020年前开发14nm finFETs技术。“我们会力争提前实现14nm工艺的量产,”中芯国际执行长Tzu-Yin Chiu说。SMIC还很看重市场对于65nm,55nm和40nm工艺的需求,这个需求是来源于数字电视、机顶盒和RF的应用驱动。为了满足市场需求,SMIC目前正在新建三座工厂。去年十月在天津开工的世界最大的八英寸生产线,上海开工的新的12英寸工厂。11月深圳动工的12英寸生产线,尚不清楚将采用何种工艺技术。上海另一家华力半导体,最近在上海启动了可容纳三条生产线的12英寸工厂项目,一期是建设一条28nm工艺技术的生产线。新fab造价$5.9 billion,预计2018年下半年试生产。
  在这段时间内,跨国集团制造商也开始陆续进入中国市场。TSMC在上海已经有一座8英寸工厂,UMC在苏州也有一座8英寸工厂。最近跨国厂商在中国又开始了新的一轮fab建设。为了吸引更多的芯片制造商,很多省市的政府都给出了相当诱人的政策吸引跨国厂商。去年底,UMC在厦门新建一座12英寸合资工厂“联合半导体”,合作方的另一方是厦门市政府和福建省电子信息集团。工程一期提供55nm/40nm工艺,到年底fab产能从3000wspm提升到11,000wspm,未来将采用28nm工艺。UMC执行长Po Wen Yen告诉我们,“这座工厂将使UMC完美的定位于充分利用大陆巨大的市场机会,使我们能够更加贴近我们的大陆客户。”
  UMC负责人补充道,“我们会随时把控包括大陆在内的全球产能的波动,大陆有巨大的市场机会,如无线通信和物联网市场,极其需要一种能够在成本和性能之间获得平衡的高收益技术。在这种市场区间里40nm和28nm都是理想的选择;因此我们正在这座新的fab扩张40nm产能,如果台湾当局批准我们将开始实施28nm工艺计划,UMC在这个节点已经做到了稳定量产。”
  去年TSMC与当地政府合作在南京新建了一条12英寸生产线,整个投资在$3 billion左右。生产线将生产16nm finFETs产品,计划2018年下半年投产。计划分两个阶段,大陆的设计业者对新的前沿技术有需求,TSMC共同执行长Mark Liu说,“他们也对我们现有的技术有需求。”
  还有一个消息是GlobalFoundries与重庆市政府曾签署建厂备忘录,但不久被取消了。替代的是GlobalFoundries和成都市政府在成都建设一座12英寸合资工厂,整个投资大约$10billion。一期GlobalFoundries将新加坡工厂的180nm/130nm技术转移到成都,计划2018年投产。2019年开发22nm FD-SOI 工艺。“这些新的投资将使我们有能力扩张我们已有的fab,同时利用合作加强我们在中国的存在感,”GlobalFoundries的执行长Sanjay Jha说。
  “中国是世界上最大的半导体市场,也是增长最快的市场,全球制造规模是我们的战略支柱,中国是下一个最值得开发的领地。中国客户喜欢采购本国芯片,也有利于我们对市场的需求反应更加敏捷。”GlobalFoundries的官员说,“我们已看到全球市场对我们的几种工艺有着很强的需求,特别是22FDX。他们需要更多的产能并希望有第二货源来补充我们在Dresden的产能。“乐此不疲的是,还有一家叫做“Powerchip“的台湾专用芯片制造商,最近正在合肥设厂,还有包括TowerJazz等等厂商,也正在努力开发中国市场力求分得一杯羹。中国是否能如期完成它所勾画的半导体产业宏伟蓝图,只有时间能给出答案。如果说未来的中国是世界半导体行业的中心还为时过早的话,但目前看来中国至少是这个行业的一片热土,而且很热。
  2017年5月18-20日,CSHE/CICE将在深圳会展中心强势出击。在展示内容上,展会围绕智慧生活应用场景,同时结合新产品与服务方案落地案例,深入发掘行业应用需求,将为促进中国智慧产业驶入健康快速发展的快车道打下坚实的基础。

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