「新华财经研报」华为麒麟芯片或成绝唱 半导体国产化大势所趋

2020-10-25 21:29:54 做个明媚小女子

10月22日,华为首发“史上最强大”的Mate系列旗舰手机发布,Mate 40搭载的5nm麒麟9000处理器,各项性能超过苹果的A14,但由于美国的制裁,麒麟9000或将成为绝唱。近年来,美国在高科技领域频繁对中国实施制裁和断供,倒逼中国加快速芯片国产化进程,开启全方位国产替代。而半导体产业是信息产业的核心,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。突破芯片“卡脖子”技术,是确保整个产业链安全乃至国家安全的重要举措。

一、麒麟高端芯片或成绝唱

10月22日晚间,华为自称“史上最强大”的Mate系列旗舰手机正式对外发布。华为Mate 40系列首发搭载的5nm麒麟9000处理器,按照华为官方的说法,技术性能远胜苹果的A14。麒麟9000芯片集成153亿个晶体管,比苹果A14多30%。麒麟9000芯片采用八核CPU,24核Mali-G78 GPU,2大核+1小核NPU,并集成了华为最先进的ISP技术。此外,麒麟9000系列另外一个领先的地方是,直接集成了同样是5nm工艺的5G基带,而苹果A14只是外挂高通的X55,相比较之下,前者会更加省电,续航表现也更好。Mate 40系列搭载的麒麟9000芯片,在5G上行速度上也比其它厂商快2倍。

虽然技术上很领先,但麒麟9000或许是麒麟高端芯片的绝唱。华为具备芯片设计的自研能力,但不具备生产能力,所以一直以来都由台积电等厂商代工。今年5月,美国对华为发起了史上最严厉的制裁。9月15日,美国对华为的禁令生效,使用美方技术的芯片企业将不得在未经允许的情况下向华为供货。这条禁令使得台积电在内的一大批企业都没有办法在继续给华为提供芯片的设计和制造服务。华为交付给台积电的5nm麒麟芯片(也称麒麟9000)订单是1500万颗,但台积电从9月15日以后,无法再与华为有业务往来,由于生产时间受限,在停止生产之前,订单并未全部完成,最终只有880万颗,只有订单的60%左右,其余的40%并没有完成。

麒麟芯片受到美国打压,只是中国半导体行业被美国为代表的西方国家“卡脖子”的一个缩影。近年来,美国对中国采取了一系列封锁举动,尤其中国在信息技术关键领域5G上取得优势后。中美经贸摩擦正在走向科技领域,科技竞争已经越来越变成最前沿、最极端的竞争。尽管中国在人工智能领域赶超很快,依然要清晰的认识到在基础、核心、“卡脖子”技术等方面还存在诸多不足。

二、多年来国内半导体产业对外依赖度较高

半导体是材料,集成电路是半导体做成的电路集合,芯片是多种集成电路的集合。长期以来,集成电路生产的一些关键设备依靠国外进口,如生产芯片必用的硅片等核心材料、制造芯片的光刻机等高端设备、设计芯片的EDA软件工具等,这也导致美国在科技特别是芯片领域对我国进行一系列打压后,相关行业、企业陷入困境。

毋庸置疑的是,当前全球芯片设计仍以美国为主导,美国IC设计公司占据了全球约68%的最大份额,台湾地区IC设计公司占16%,欧洲IC设计企业只占了全球市场份额的2%,日韩地区Fabless模式并不流行。

中央处理器(CPU) 方面,英特尔几乎垄断了全球市场,国内相关企业约有3-5家,但都没有实现商业量产,仍然依靠申请科研项目经费和政府补贴维持运转。龙芯等国内CPU设计企业虽然能够做出CPU产品,而且在单一或部分指标上可能超越国外CPU,但由于缺乏产业生态支撑,还无法与占主导地位的产品竞争。

目前全球存储芯片主要有三类产品,根据销售额大小依次为:DRAM、NAND Flash以及Nor Flash。在内存和闪存领域中,IDM厂韩国三星和海力士拥有绝对的优势,在两大领域合计市场份额分别为75.7%和49.1%,中国厂商竞争空间极为有限,武汉长江存储试图发展3D Nand Flash(闪存)的技术,但目前仅处于32层闪存样品阶段,而三星、英特尔等全球龙头企业已开始陆续量产64层闪存产品;在Nor flash这个约为三四十亿美元的小市场中,兆易创新是世界主要参与厂家之一,其他主流供货厂家为台湾旺宏,美国Cypress,美国美光,台湾华邦。FPGA、AD/DA等高端通用型芯片,具有研发投入大,生命周期长,较难在短期聚集起经济效益,因此在国内公司层面发展较为缓慢,甚至有些领域是停滞的。

三、半导体产业国产化上升为国家战略

美国在半导体关键技术领域对中国实行禁运断供等制裁,使中国清醒地认识到只有在芯片产业链多个领域谋求突破,才能把主动权掌握在自己手里。半导体产业是信息产业的核心,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。在当前中美关系紧张的国际背景下,大力发展我国的半导体产业,突破芯片“卡脖子”技术,是确保整个产业链安全乃至国家安全的重要举措。

对抗美国在高科技领域的制裁和施压,对中国来说既是巨大的挑战,也是巨大的机遇。美国的断供倒逼中国加快速芯片国产化进程,开启全方位国产替代。近期,国家和地方都出台了一系列加快半导体发展政策进行扶持,无论是政府还是企业都形成了加快半导体产业国产化发展的共识,这是一个良好的开端。例如,武汉市10月22日刚刚发布了《武汉市加快集成电路产业高质量发展若干政策》,鼓励集成电路企业、高校和科研机构建设集成电路核心技术攻关载体,对集成电路领域新获批的国家技术创新中心、国家重点实验室,一次性资助500万元。支持集成电路企业销售自主研发设计的芯片及相关产品,对单款芯片年度销售金额累计超过500万元的,按照销售金额的10%给予奖励。

珠海市10月21日印发《珠海市大力支持集成电路产业发展的意见》和《关于促进珠海市集成电路产业发展的若干政策措施》,大力支持集成电路产业发展。《措施》提到,对新成立的集成电路生产制造项目,在项目投产前年度实缴注册资本每1000万美元或1亿元人民币给予最高200万元奖励。对原有或新成立的已投产集成电路生产制造项目,年度新增实缴注册资本每1000万美元或1亿元人民币给予最高300万元奖励。单个项目累计奖励最高1亿元。成都市发布《成都市支持集成电路产业高质量发展的若干政策实施细则》,内容包括全掩模首轮工程样片的重点支持方向、鼓励采购自主设计的芯片产品、鼓励采购IP和EDA软件、骨干人才奖励和紧缺专业毕业生补贴的审核和资金兑付“放权”区(市)县以提升政策实施精准性、操作性等。

中国大陆技术较为领先的芯片制造公司是中芯国际,最新的全球排名是第5位。在技术上中芯国际当前最成熟的生产线是28纳米,2019年下半年已经在14纳米上开始投入量产,将在今年大规模提升产能;同时,有消息说,中芯国际目前正在全力突破7纳米的技术。客观地说,从工艺代差上来看,台积电领先中芯国际整整三代,乐观估计也至少需要5年时间去追赶。正因为如此,10月4日美国对中芯国际进行制裁后,国家大基金二期与上海集成电路基金二期立即启动了应对方案,对中芯国际注资160亿元,用于工艺技术的突破和产能的提升。中芯南方“12英寸芯片SN1项目”规划中的月产能为3.5万片,当前已经具备月产能6000片。这是中国大陆第一条FinFET工艺生产线,也是中芯国际14纳米及以下先进工艺研发和量产的主要承载平台。

半导体产业国产化已逐渐上升为国家战略。目前,我国半导体产业的国内需求旺盛、市场巨大,但产业链不完整,自给率不足,芯片产品主要集中在中低端。半导体国产化是大势所趋,做大做强半导体产业链,需要设计、设备、材料、制造、封装等各领域全产业链条协同发展,芯片设备、制造等相对比较薄弱的部分需要逐渐补足,另外还要发挥设计、封装等优势领域的带动作用。加速推进我国半导体产业链国产化发展,实现弯道超车,一是加快半导体产业补链延链强链,补足半导体产业链弱项,做全产业链,突破核心技术才有机会实现弯道超车。二是抓住半导体技术更新换代的机遇。虽然我国在芯片制造核心技术上依然存在很多问题,在今后研发的道路上或许也会遇到各种各样的难题,但只要坚持下去,实现芯片自给也并非遥不可及。

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