隨著中國GDP增速回升,經濟增長狀況穩(wěn)定,消費市場逐漸擴大。同時隨著手機產量提高,可穿戴設備、VR、無人機以及人工智能等市場的緩緩打開,國內芯片產業(yè)的潛力也在逐漸增大。然而我國芯片產品結構處于中低端,高端產品嚴重依賴進口。在核心技術仍被歐美等發(fā)達國家控制的情況下,中國自主芯片的發(fā)展之路仍困難重重,但表現(xiàn)也不乏亮點。
我國芯片自給率目前仍然較低,核心芯片缺乏,高端技術長期被國外廠商控制,芯片已成為中國第一大進口商品,嚴重威脅國家安全戰(zhàn)略。
根據(jù)中國半導體協(xié)會與國家統(tǒng)計局統(tǒng)計,中國芯片產量增速自2013至2017,在波動中達到平均15%,年產量也從903億塊增長至1565億塊,但總體來看,中國芯片供給市場仍大量依靠國外進口。2015年芯片進口額超2000億美元,超越了原油和大宗商品,成為中國第一大進口商品。2017年更是達到了2601億美元。
2016年3月,中興通信涉嫌違反美國對伊朗的出口管制政策,美國商務部對中興實施出口限制,禁止美國元器件供應商向中興出口元器件、軟件、設備等技術產品。2018年4月,美國商務部稱中興因未履行和解協(xié)定部分協(xié)議,將繼續(xù)履行禁令7年,直至8月中興簽署協(xié)議支付4億美元保證金之后才能解除禁令。中興事件的發(fā)生更令社會各界認識到芯片核心科技自主性的重要程度。
目前芯片行業(yè)長期被國外控制,根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)顯示,我國自給率僅為為10.4%,除了移動通信終端和核心網(wǎng)絡設備領域有部分芯片產品占有率超過10%外,其余在如計算機系統(tǒng)中的服務器、個人電腦、工業(yè)應用的微處理器,半導體儲存器,高清/智能電視顯示處理器部分國產芯片占有率幾乎為0%,此現(xiàn)狀更是對未來國家安全增加了風險因素,嚴重影響了國家安全戰(zhàn)略布局。
芯片產業(yè)是整個信息產業(yè)的核心部件和基石,也是國家信息安全的最后一道屏障,芯片高度依賴進口使得整個國家安全受到嚴重威脅。因此,近年來國家出臺了一系列鼓勵扶持政策,為芯片行業(yè)建立了優(yōu)良的政策環(huán)境,促進芯片行業(yè)自主創(chuàng)新,改善擺脫依賴別國的窘境。
2018年《政府工作報告》,提出要加快制造強國建設。推動芯片、第五代移動通信、飛機發(fā)動機、新能源汽車、新材料等產業(yè)發(fā)展,實施重大短板專項工程,發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,創(chuàng)造制造2025示范區(qū)。2018年3月國家財政部《關于集成電路有關企業(yè)所得稅政策》,為部分企業(yè)減免所得稅,鼓勵新建芯片生產企業(yè),優(yōu)化產業(yè)結構。2018年4月,工信部印發(fā)《2018年工業(yè)通信業(yè)標準化工作要點》,大力推進重點領域標準化建設,深入推進軍民通用標準試點工作。
在國家整體相關政策的帶動下,各個省市出臺了適合本地經濟、地理環(huán)境的芯片產業(yè)相關政策,為各省市的芯片產業(yè)發(fā)展指明方向。十三五期間,各省出臺了在此期間發(fā)展芯片行業(yè)的具體政策,政策中明確指出了各省到2020年的重點發(fā)展目標。安徽省作為全國芯片產業(yè)發(fā)展的重要區(qū)域,提出到2021年,全省芯片產業(yè)規(guī)模力爭達到1000億元,芯片產業(yè)鏈相關企業(yè)達到300家,芯片設計、制造、封裝和測試、裝備和材料龍頭企業(yè)分別達到2—3家;芯片設計業(yè)產業(yè)規(guī)模達到150億元;建成3—5條8英寸或12英寸晶圓生產線,芯片制造業(yè)產業(yè)規(guī)模超過500億元;封裝測試業(yè)產業(yè)規(guī)模超過300億元;裝備和材料業(yè)產業(yè)規(guī)模超過50億元等具體發(fā)展目標。
另外,浙江省于2017年4月,發(fā)布了《浙江省新材料產業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,規(guī)劃中明確指出浙江省在芯片篇產業(yè)發(fā)展中要提高材料成品率和性能一致性,實現(xiàn)產業(yè)化和規(guī)模應用,打造特色優(yōu)勢產業(yè)鏈,形成芯片與半導體器件應用產業(yè)鏈等具體要求。
根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,自2013年至2017年間, 在政策的推動下,5年內我國芯片銷售額2509億元增長至5411億元,2017年,實現(xiàn)了翻番的擴張。我國芯片市場總體實現(xiàn)21.2%的年均復合增長率,至2017年,行業(yè)整體增速達到近年的新高度,達到了24.8%。市場進入了高速發(fā)展期。
芯片制造大致有5個主要環(huán)節(jié),生產流程是以電路設計為主導,由芯片設計公司設計出芯片,然后委托芯片制造廠生產晶圓,再委托封裝廠進行芯片封裝、測試。
我國封測產業(yè)高端化發(fā)展,通過內生發(fā)展+并購,實現(xiàn)技術上完成國產替代,是產業(yè)中最具競爭力環(huán)節(jié)
基于我國在成本以及貼近消費市場等方面的優(yōu)勢,近年來全球半導體廠商紛紛將封測廠轉移到中國,國內封測產業(yè)已經具備規(guī)模和技術基礎,與業(yè)內領先企業(yè)技術差距逐漸縮小,基本已逐漸掌握最先進的技術,當前國內封測產業(yè)呈現(xiàn)外商獨資、中外合資和內資三足鼎立的局面,長電科技、華天科技、通富微電等內資企業(yè)已進入全球封測企業(yè)前20名,并通過海外收購或兼并重組等方式不斷參與到國際競爭中,先進封裝產能得到大幅提升。
IP(知識產權)依賴度仍較高,但自主芯片設計近年實現(xiàn)快速發(fā)展
芯片是電子信息產業(yè)的基石,而芯片設計作為芯片產業(yè)鏈上游,是最具創(chuàng)新的重要環(huán)節(jié),具有高投入、高風險、高產出的特點。
根據(jù)中國硅知識產權交易中心統(tǒng)計,2013年中國IP核市場規(guī)模約為2億美元,約占全球市場份額的10%,不過需求嚴重依賴外部供給,85%以上為國外供應商提供。根據(jù)Gartner統(tǒng)計,全球66%的營收集中在全球前三大IP供應商處。其中ARM公司毋庸置疑是全球IP核龍頭企業(yè),市占率為高達43.2%。我國在芯片設計市場,仍處于較弱的地位。
而近年來我國芯片設計領域異軍突起,根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,截止2017年,中國芯片銷售額為5412億元,同比增長23.1%。其中,設計環(huán)節(jié)貢獻同比增長26%,銷售額為2074億元,是三個細分領域里增長最快的。我國目前芯片設計主要服務于通信領域,通信芯片銷售額占2018芯片設計總銷售額近50%,同比增速45%,在中國的十大芯片設計公司中,四家分布在珠三角,三家分布在長三角,京津冀地區(qū)擁有其余三家。
諸多中小型芯片設計公司是帶動中國芯片設計產業(yè)成長的重要原因之一,IC Insights顯示中國芯片設計公司從2000的98家快速增加至2014年664家,直到目前中國芯片設計公司超過1000家。全球前五十大供應商排行榜2009年只有海思一家公司上榜,而目前已增至九家,分別為海思、展訊、大唐、南瑞智芯、中國華大、中興、瑞芯、銳迪科、全志。華為海思作為國內芯片設計的龍頭企業(yè),海思半導體的移動智能終端芯片全面應用于華為的整機產品,整體性能比肩國際的同類產品水平。與此同時,海思通過獨立運作的商業(yè)模式,將逐步實現(xiàn)對外運營,供應非華為手機,發(fā)展成為一家專業(yè)、全球性的芯片供應商。
晶圓制造是規(guī)模經濟,具有投資大、回報慢的特點,我國與國際技術水平差距較大,發(fā)展存在天然門檻
國內先進制程落后相差兩代以上:半導體晶圓制造集中度提升,只有巨頭才能不斷地研發(fā)推動技術的向前發(fā)展。世界芯片產業(yè)28-14nm工藝節(jié)點成熟,14/10nm制程已進入批量生產,Intel、三星和臺積電均宣布已經實現(xiàn)了10nm芯片量產,并且準備繼續(xù)投資建設7nm和5nm生產線。而國內28nm工藝僅在2015年實現(xiàn)量產,且仍以28nm以上為主。
相較于芯片產業(yè)鏈中設計業(yè)不斷利好政策出臺,晶圓制造環(huán)節(jié)由于資本支出高,回報周期長受到忽視,導致市場占有率不斷下滑,與國際先進水平差距不斷拉大。雖然大陸最大芯片代工廠中芯國際宣布將于2019年6月投產14nmFinFET,我國自主芯片制造仍然有很長的路要走。
目前中國在研發(fā)的投入比例仍處于較低水平。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2016年,芯片制造行業(yè)整體的研發(fā)投入約為應收的3.7%,處于行業(yè)內較低水平,一定程度上阻礙了行業(yè)發(fā)展。并且芯片制造對環(huán)境清潔程度,污染控制水平、材料純度有著較高的要求,我國在這些技術方面仍處在起步階段,很難短時間內提升到國際先進水平。
人工智能芯片將登上舞臺,產業(yè)應用前景廣泛,并可促進各行業(yè)結構調整、更新?lián)Q代
北京是人工智能芯片發(fā)展最活躍的城市,超半數(shù)的資源均聚集于此。傳統(tǒng)科研單位如清華大學、微軟亞洲研究院、中科院計算所實力雄厚。新興互聯(lián)網(wǎng)頭部玩家如京東、百度、小米也在加速研究開發(fā)人工智能芯片。
根據(jù)艾瑞預測,2021年人工智能芯片市場規(guī)模達近百億美元,處于較低水平;2016年,我國人工智能芯片市場規(guī)模約為20億元,全球人工智能芯片市場均尚屬于萌芽階段。相關人工智能標準也仍在發(fā)展中,還未形成國際通用的智能生態(tài)標準,我國在此領域雖起步較晚,但并未被發(fā)達國家拉開較大差距。
隨著5G時代的到來和AI產業(yè)的蓬勃發(fā)展,人工智能芯片領域將會是值得關注的新興賽道。人工智能芯片將作為核心硬件,配合以算法為核心的軟件系統(tǒng),搭載于智能移動終端。將此套技術應用于醫(yī)療健康與汽車領域,可引領藥物研發(fā)、疾病監(jiān)測、醫(yī)學影像及無人駕駛方面的產業(yè)結構調整與更新。
