全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處于迭代升級的關(guān)鍵期，新技術(shù)、新領(lǐng)域不斷加速拓展，供需關(guān)系等關(guān)鍵因素進(jìn)一步推動產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)，全球市場風(fēng)險機(jī)遇并存。
文︱郭紫文
圖︱現(xiàn)場拍攝
任何一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開創(chuàng)新，可以說創(chuàng)新是一切新技術(shù)的內(nèi)核驅(qū)動力。依托于技術(shù)不斷創(chuàng)新迭代，半導(dǎo)體行業(yè)逐漸成為應(yīng)用滲透最強(qiáng)、行業(yè)影響最廣的戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。
6月9日至11日，2021世界半導(dǎo)體大會暨南京國際半導(dǎo)體博覽會在南京國際博覽中心舉辦。以“創(chuàng)新求變，同‘芯’共贏”為主題，共同探討世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與合作、發(fā)展與共贏。
隨著人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)不斷融合發(fā)展，全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速，給半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展上了發(fā)條。作為未來經(jīng)濟(jì)的支柱，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)迎來一次又一次重大突破。
后摩爾時代的新方向
摩爾定律發(fā)展至今，已經(jīng)到達(dá)了物理極限，芯片性能和功耗都已遭遇瓶頸。另一方面，技術(shù)手段和經(jīng)濟(jì)成本也是制約摩爾定律發(fā)展的原因。中國工程院院士、浙江大學(xué)微納電子學(xué)院院長吳漢明表示，后摩爾時代下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨緩，創(chuàng)新空間和追趕機(jī)會也隨之?dāng)U大，高性能計算、移動計算、自主感知成為芯片技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動方向。為了提升芯片PPAC（性能、功率、面積、成本），芯片在制造工藝上將面臨三大挑戰(zhàn)。
第一是精密圖形。以光刻機(jī)為主要裝備的工藝，現(xiàn)今主要用波長193納米形成20納米、30納米的圖形，技術(shù)上具有很大難度。
第二是新材料?？s小尺寸帶來的性能提升有限，需要尋求新的材料支撐日益增長的性能要求。新材料、新工藝是集成電路芯片制造的主旋律。
第三是提升良率。良率是檢驗(yàn)工藝是否真正成熟的標(biāo)準(zhǔn)，也是芯片制造企業(yè)面臨的最艱難的挑戰(zhàn)。
據(jù)中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)黨委常委、副校長毛軍發(fā)所言，半導(dǎo)體芯片未來的發(fā)展路線有兩條，一是延續(xù)摩爾定律，二是繞道摩爾定律。繞道摩爾定律的途徑很多，異構(gòu)集成便是其中一種。
異構(gòu)集成可以融合不同半導(dǎo)體材料、工藝、結(jié)構(gòu)和元器件或芯片的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)大復(fù)雜的功能，具有優(yōu)異的綜合性能，突破了單一半導(dǎo)體工藝的性能極限，具有靈活性大、可靠性高、研發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。毛軍發(fā)表示，異構(gòu)集成的研究意義顯著，集成電路的發(fā)展從單一同質(zhì)工藝轉(zhuǎn)向多種異質(zhì)工藝集成、從二維平面集成轉(zhuǎn)向三維立體集成、從TOP－DOWN轉(zhuǎn)到BOTTOM－UP。
中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副理事長、長電科技董事兼首席執(zhí)行長鄭力表示，后摩爾時代，芯片的密度和集成度越來越復(fù)雜，先進(jìn)封裝已經(jīng)不僅僅是“封”和“裝”，而是走向了“集”和“連”。AMD、臺積電、英特爾等國際巨頭都在積極布局異構(gòu)集成，發(fā)力半導(dǎo)體后道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)芯片高度集成與高度互連。
然而光有制造工藝和高密度的互連集成工藝還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須在芯片前期規(guī)劃和設(shè)計時，就把晶圓制造和后道成品制造聯(lián)系起來，才能保證良率、提高性能。
缺芯危機(jī)中的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)
摩爾定律式微，半導(dǎo)體芯片技術(shù)亟待以創(chuàng)新破局，而半導(dǎo)體市場卻面臨著百年未有之大變局。2020年始，疫情的爆發(fā)讓芯片短缺問題席卷全球半導(dǎo)體市場，汽車電子首當(dāng)其沖。截至目前，包括現(xiàn)代、起亞、通用、福特在內(nèi)的車企因芯片供應(yīng)不足紛紛停產(chǎn)，造成的損失不計其數(shù)。
而根據(jù)高盛研究報告顯示，全球有多達(dá)169個行業(yè)在一定程度上受到了芯片短缺的影響，從汽車電子到消費(fèi)電子，甚至蔓延至啤酒肥皂的生產(chǎn)。芯片短缺的影響遲遲沒有消退，反而愈演愈烈。
賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂認(rèn)為芯片短缺無外乎三個原因，市場需求因素、供給原因和供需銜接問題。按照市場規(guī)模統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2010年、2017年半導(dǎo)體市場增速高達(dá)31．9％和22％，而這兩年中半導(dǎo)體市場并未出現(xiàn)缺芯現(xiàn)象。顯而易見，2020年的缺芯并非市場突然爆發(fā)式增長、需求放大，而是供給、供需銜接出現(xiàn)了問題。
SEMI全球副總裁、中國區(qū)總裁居龍也表示缺芯是產(chǎn)能不足的體現(xiàn)，而產(chǎn)能不足時全面性的。從先進(jìn)節(jié)點(diǎn)到材料，甚至封裝測試關(guān)鍵的基板都已陷入缺芯恐慌。單說汽車缺芯，除需求旺盛和產(chǎn)能不足外，車企對供應(yīng)鏈的管理能力欠缺也是造成當(dāng)前“芯荒”局面的原因之一。
從芯片制造、封測、設(shè)計到汽車、網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子等全產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商均受到缺芯影響，并有所行動。臺積電、三星、德州儀器、中芯國際等頭部廠商積極擴(kuò)充產(chǎn)能，尋求新的突破口。AMD等無晶圓廠、下游車企等也在積極尋求合作，保證產(chǎn)能供應(yīng)。
據(jù)業(yè)界諸多言論稱，芯片短缺仍將持續(xù)一至兩年時間。上下游市場哄抬市價，芯片仍然處于有市無價的狀態(tài)。對于中小型企業(yè)來說，2020年必然是艱難的一年。頭部廠商也亟需作出改變，適應(yīng)市場新的發(fā)展趨勢。
創(chuàng)新求變中謀發(fā)展
綜合各個機(jī)構(gòu)的預(yù)測，2021年半導(dǎo)體市場規(guī)?；旧暇褪恰皾q漲漲”。預(yù)計2021年將會有15％至20％的增長率，市場規(guī)模將超過5000億美元，達(dá)到一個新的里程碑。
2020年至今，基于市場需求，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)都在加緊布局，以應(yīng)對變化，謀求發(fā)展。中國臺灣、韓國為首的12英寸晶圓廠在不斷擴(kuò)建，中國8英寸產(chǎn)能也在持續(xù)上升。半導(dǎo)體器件制造商不斷加大投資力度，增加研發(fā)資本。三星、英特爾等廠商在全球內(nèi)增加投資額，擴(kuò)建芯片廠。
面對當(dāng)前市場局勢，對于國內(nèi)廠商來說，是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。2020年，我國芯片制造行業(yè)市場規(guī)模2560億，封測市場規(guī)模2509億，這意味著中國芯片制造行業(yè)有史以來第一次超過封裝測試行業(yè)，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在持續(xù)優(yōu)化。芯片制造行業(yè)的迅速發(fā)展，有力支撐了中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈安全提供了堅實(shí)的保障。
5G、人工智能、自動駕駛等新賽道融入市場，半導(dǎo)體材料、技術(shù)、工藝等也都在迅速更新迭代，未來市場格局將會重新協(xié)同整合。李珂表示，全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)應(yīng)該對未來市場趨勢有清醒的認(rèn)知，積極主動尋求新的機(jī)遇。
總結(jié)
全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處于迭代升級的關(guān)鍵期，新技術(shù)、新領(lǐng)域不斷加速拓展，供需關(guān)系等關(guān)鍵因素進(jìn)一步推動產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)，全球市場風(fēng)險機(jī)遇并存。在過去幾年，國產(chǎn)化替代的話題熱潮不斷。2021年作為十四五開局之年，各企業(yè)應(yīng)以自身為主體，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局，技術(shù)創(chuàng)新迭代，夯實(shí)技術(shù)硬實(shí)力，支撐國產(chǎn)應(yīng)用落地。
