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乱序之下,中国半导体产业链如何重塑?

本文作者:吴优 2022-06-28 16:09
导语:全球半导体供应链正在经历大变局。

“缺货”几乎是近一两年在全球半导体行业范围内提及频率最高的热词,虽然消费电子的购买力在下降,手机芯片已经从缺货转为消耗库存,但汽车MCU依然是“缺芯”重灾区。

6月25日,广汽集团董事长曾庆洪在由芯谋研究承办的2022中国·南沙国际集成电路产业论坛(以下简称“论坛”)上表示,2022年以来,广汽受芯片短缺和疫情的影响,1月至6月损失16.6万辆订单,产值损失202亿元,二季度芯片短缺仍然高达3.3万片。

乱序之下,中国半导体产业链如何重塑?

芯谋研究首席分析师顾文军开幕式致辞

此前已经有不少文章分析过芯片缺货的原因,有观点认为疫情下的汽车订单量远超预期,晶圆厂无法在短时间内满足汽车芯片市场的需求,也有分析称是全球8英寸晶圆厂数量下降,汽车所需要的大部分芯片类型都由8英寸晶圆厂提供。

“‘缺芯’只是表象,背后的根本原因在于全球供应链被人为地打破,加上疫情,供应链出现紊乱,尽管这段时间稍有缓解,但结构性的混乱还会长期存在。”清华大学教授魏少军在论坛上直指“缺芯”的根本,并表示美国欲将中国排除在全球半导体供应链之外,全球半导体供应链正在经历大变局,能否回到此前全球产业链的分工协作,如今已难以预料。

乱序之下,中国半导体产业链如何重塑?

这意味着,早日解决缺芯难题,需要处于产业链上下游的中国半导体公司尽快实现高效地协同分工以应对供应链的结构性混乱,产业界内从EDA到芯片设计公司,再到晶圆厂、测试厂早已意识到这一问题,并在此次集成电路产业论坛上就如何更好地实现产业链协作的问题给出了各自的建议和看法。

Fabless加强同Foundry的合作,或提前预测未来需求

2018年之后,国内陆续涌现了一大批从事芯片设计的公司,从数字芯片、到模拟芯片、电源芯片,再到射频芯片。与IDM相比,Fabless公司需要的资金和人力投入更少,在半导体产业专业化分工明确的情况下,成为举国力发展中国半导体产业的大势下不少芯片创业者的首选。

芯片设计公司作为产业链的龙头,是产业链上下游服务的核心,另一方面Fabless公司由于只能自己设计和销售芯片,成为“缺芯”大潮下半导体产业链上最大的受害者,因此Fabless公司加强同产业链协作的需求最为迫切。

赛微微电子董事长兼总经理蒋燕波认为,Fabless公司想要解决产能短缺有四种解决方案:

第一,Fabless与Foundry或封测体系投资主体“联姻”。减少Fabless工艺迁移方面的投入,保证产能的同时节约研发资源,缺点在于对于产品作为核心竞争力的公司而言,难以继续寻找新的代工资源。

第二,自建晶圆厂或封测厂。优点在于完全自主可控,可以根据自家产品线针对性地研发工艺,提升产品性能,缺点在于需要面临高昂的资本投入、长期的工艺研发、融资挑战及管理挑战。

射频芯片公司汉天下就拥有自己的晶圆厂产线,其CEO陶镇表示,同公开晶圆代工厂相比,拥有自己的晶圆产线能够节省三分之二的流片周期,降低30%的生产成本。

第三,设计公司们共同创办一家合资公司并投产。这一解决方案的资本投入相对较低,且设计公司们有一定的控制权,与此同时设计公司之间存在不可避免的产品竞争,今天的合作伙伴可能变成明天的竞争对手。

第四,基金、Fabless和Foundry共同合作,通过产能投资主体的方式建 Fab厂。基金公司出钱,Fabless指明技术方向和出一部分钱,Foundry出人力。

“基金、Fabless和Foundry合作建厂,对Foundry来说,在投资初期可以锁定客户,因为合作伙伴就是Fabless。同时,撬动更大的资本投入完成产能布局;对Fabless来说,可以避免大规模固资投入对利润表的影响,投资初期就可以锁定产能,更合理规划更适用的工艺,也是Fabless最主要的诉求;对VC/PE来说,可以大规模降低固资投入风险,同时这也是很好的募资策略及募资项目,以及可以提前锁定供需双方。”蒋燕波分析道。

乱序之下,中国半导体产业链如何重塑?

利扬芯片CEO张亦锋也对第四种方案表示认同:“产能利用率确实是大问题,Fabless+Foundry+VC/PE的模式如果能解决产能以及竞争对手的问题,一定是一种好模式。”

建立起高度自主可控的合作机制是一方面,提前给Foundry打预防针也是Fabless公司们加强产业链协作,应对缺芯的方式之一,例如在能够准确预测未来发展方向的射频芯片领域,就能尽早做到防患于未然。

慧智微电子CEO李阳通过分析5G射频发展趋势,预测产业链上游需求的变化。

李阳表示,未来的5G射频前段将支持越来越多的频段和模式,高性能不断增加,并朝着模组化方向发展,其中模组化的发展趋势影响产业链上游的需求变化。

乱序之下,中国半导体产业链如何重塑?

“我们将标准的Phase7LE模组进行拆分,与4G流行方案相比,发现RF-SOI翻了4倍,砷化镓翻了2倍,CMOS翻了3倍”,李阳说道:“目前国内射频厂商需要的RF-SOI产能,大概是国外提供的10倍,还有很强的需求没有满足,期待上游在RF-SOI工艺节点和产能上加强投入。”

Foundry求创新,聚焦成熟制程,做定制化代工

晶圆代工是中国大陆半导体产业链的最大短板,这一短板在缺芯潮下更加明显。

全球晶圆代工市场规模约为1000亿美金,其中台积电全球市占率达到53%,大陆最大晶圆代工厂中芯国际的市场份额只占5%。台积电在先进制程市场占尽优势,大陆晶圆厂们如果只是在工艺制程上与其进行比拼,恐怕难以等到追赶上台积电的那一天。

回看台积电的发展,其成功之处在于在半导体产业链全球化分工逐渐细化的趋势下,开创了一种新的商业模式,中国半导体产业链想要走出自己的道路,晶圆厂的创新和实践必不可少。

粤芯半导体副总裁吴永君分享了粤芯在晶圆代工方面的创新和实践:

一是为客户做定制化代工,既能避免同质化竞争,提高用户黏性,又能帮助客户建立工艺壁垒,快速上量。

二是聚焦成熟制程和特色工艺节点的研发。2021年,汽车电子市场规模达到450亿美金,有研究机构预测到2026年,将增长到740亿美金,汽车电子中需要用到先进制程的主要为逻辑芯片和存储芯片,其他大部分汽车半导体依然依赖成熟的工艺制程,这意味着成熟制程未来依然有较大的市场空间。

吴永君表示,任何一个环节及公司的发展,只靠自身力量远远不够,需要通过自研加合作的方式双轮驱动进行技术的迭代。

目前,粤芯半导体正在规划三期和私企建设,预计建成后能够实现每年12万片的晶圆产能,为产业界提供更多的产能。

发展独立第三方的测试厂

一般而言,可以将半导体产业链拆分为工具与材料、芯片设计、制造、封装和测试等重要环节,芯片公司根据自身所处状况发展为不同的商业模式,规模大的芯片公司可以发展IDM模式,实现自产自销,规模小的芯片设计公司就需要借助产业链上下游的力量向前发展。

乱序之下,中国半导体产业链如何重塑?

“我认为,未来这两种模式一定会长期存在。产业的规模决定分工的深度,当产业规模达到一定程度后,专业的分工还是最好的商业模式。”张亦锋说道。

这里所指的专业的分工,包括将封测进一步细分为封装和测试。张亦锋介绍到,封装供需包括磨划、装片、键合、塑封、电镀等,更多涉及材料学或力学概念;测试是对芯片内电路的功能、性能或指标进行测试,更多涉及电学层面。“如果将两者硬融到一起,是有问题的。”

最主要的问题在于,不同的产品所需要的测试设备、程序和解决方案各不相同,如果只是在封装厂进行测试,最终测试的产品类型受限,如果使用独立第三方的测试厂进行测试,效率将有所提高,类似于第三方晶圆厂与IDM之间的优劣势对比,前者更加中立。

芯片测试虽然被放在半导体产业的最后一个环节,但却贯穿整条集成电路产业链,包括前期的设计验证、晶圆测试、CPK测试、晶圆半成品测试,以及封装完成后的连接检查,是整个产业链中不可或缺的一部分。

相关数据显示,目前国内已经成立80多家独立测试公司,但实际体量依然很小,排在前列的利扬芯片,2021年营收4亿元人民币,市场占比小于2%,国内第三方测试厂仍有较大的成长空间。

半导体产业链长而复杂,本不应该将其完全割裂开来自建一条完整的产业链,但在全球半导体都在“军备竞赛”的情况下,我们没有退路,加强大陆半导体产业链上下游的协同,重塑属于我们自己的半导体产业链势在必行,这就需要Fabless加强同Foundry的合作,Foundry找到自己的优势所在,以及发展更多独立第三方测试厂,强链补链,共同战胜供应链挑战。

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