2018—2019年中国半导体产业发展蓝皮书
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四、技术发展

2018年,我国在集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料等方面取得了一系列新进展,在技术方面与世界先进水平的差距正逐步缩小。

(一)设计业技术发展情况

目前,我国企业在移动智能终端芯片、数字电视芯片、智能卡芯片、人工智能芯片等专用器件市场,CMOS图像传感器、MEMS麦克风传感器、指纹传感器等通用器件市场发展较好,整体技术达到或接近世界先进水平。移动处理器方面,采用7nm FinFET工艺的海思麒麟980芯片于2018年上市,继续成为全球主流的高端移动处理器芯片之一。基带芯片方面,我国企业紧追 5G 应用趋势,已有海思巴龙5G01芯片、展锐春藤510芯片等支持5G通信协议的国产芯片问世,我国企业迈入了全球 5G 第一梯队。人工智能芯片方面,除寒武纪等企业外,地平线、百度等公司纷纷推出自家的人工智能芯片,我国人工智能芯片技术正在继续缩小同国际先进水平的距离。桌面级处理器方面,兆芯2018年推出的ZX-D芯片成为国内首款支持DDR4 CPU的产品,缩短了我国桌面级处理器技术同国际先进水平之间的差距。嵌入式处理器方面,中天微公司 CK系列嵌入式CPU芯片在2018年出货量超过2亿颗,产品成功进入电网等重要物联网应用市场,如表2-4所示。

表2-4 我国集成电路设计业重点技术发展情况

数据来源:赛迪智库整理,2019,03。

(二)制造业技术发展情况

目前,我国大陆地区集成电路制造技术仍同以我国台湾企业台积电为代表的国际先进水平存在一定距离,先进逻辑工艺同国际领先水平存在 3 代左右技术差距。但是以中芯国际、华力微电子等为代表的企业正在通过快速布局16/14nm 工艺实现先进逻辑工艺的追赶。中芯国际 16/14nm 工艺试产良率于2018年年中达到95%,计划于2019年实现工艺量产。华力微电子将于2019年年底前量产28nm HKC+工艺,于2020年年底前量产14nm FinFET工艺。我国企业正在存储器领域实现突破,长江存储发布了应用于 3D NAND Flash 芯片中的Xtacking 技术,将芯片 I/O 接口速度提升至 3Gbps,和 DDR4 内存相当。公司于2018年量产32层堆栈的3D NAND Flash芯片,计划于2019年量产64层堆栈的3D NAND Flash芯片,如表2-5所示。

表2-5 我国集成电路制造业重点技术发展情况

数据来源:赛迪智库整理,2019,03。

(三)封装测试业技术发展情况

由于我国企业进入行业时间较早、技术研发持续性较好、内资龙头企业对国外优质标的进行收购等,我国封装测试技术已经整体达到世界先进水平,部分技术工艺达到世界领先水平。配合我国在生产成本方面的优势,封装测试成为全球集成电路产业中最先向我国进行转移的环节。面向传统封测技术,因为技术具有不可替代性,所以在新款芯片对传统封测工艺提出新需求的同时,继续优化传统封测技术依然受到主流封测厂商的重视。现今,包括中小封测厂商在内的我国企业已经全面掌握传统封测技术,成本、工艺技术差异化是厂商形成市场竞争力的关键。面向先进封测技术,在芯片小型化、高密度化的发展趋势下,先进封测技术是全球主流封测厂商研发的核心。我国先进封测技术由长电科技、通富微电子、华天科技、晶方科技等企业掌握,技术覆盖 WLP、Fan-Out、Flip Chip、2.5/3D等。伴随我国封测技术的发展,先进封测技术应用比例不断提高。整体约 33%产值来自先进封测,对于龙头企业,先进封测技术为企业贡献产值比例超过50%。

表 2-6所示为入选 2017年中国半导体创新产品和技术的 IC封装与测试技术。

表2-6 入选2017年中国半导体创新产品和技术的IC封装与测试技术

数据来源:中国半导体行业协会封装分会,2018,08。

(四)装备业技术发展情况

我国集成电路装备业虽然以进口为主,在“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”重大专项(02专项)的大力支持下,部分集成电路关键装备已顺利通过验收。目前,我国 12 英寸设备已经实现了部分突破,总体水平达到28nm,刻蚀机、物理气相沉积、离子注入机、化学机械抛光等 16 种关键设备通过生产线验证并实现销售。此外,以北方华创、上海微电子装备、中微半导体和中电各研究所为代表的中国集成电路设备企业,借助国内庞大的市场需求和高速增长的投资需求,国产设备商得以在各生产线实现批量应用并不断完善。目前,部分国产 12 英寸设备已在生产线实现批量应用,其中刻蚀设备、PVD设备等均有超过50台的采购量。在刻蚀和PVD等核心设备实现零突破的同时,国产集成电路设备正向 14nm 制程生产线进行突破,北方华创等企业在硅刻蚀、退火、清洗和PVD等领域均已进入实际验证。

(五)材料业技术发展情况

我国集成电路材料业在“02 专项”支持下成果显著。在前道制造材料方面,硅片、抛光液、高纯化学试剂、电子气体、靶材、光刻胶、掩膜版、离子源等材料均实现突破,部分材料已经应用到12英寸生产线;在后道封装材料方面,引线框架、封装基板、键合丝、粘片胶等材料基本可以实现自给且产量规模不断提升。

由于国内先进工艺、特色工艺和存储器生产线的陆续投产,集成电路材料市场需求将逐年攀升,企业研发力度也不断加大。硅片方面,上海新昇、有研半导体、天津中环等都在积极研发12英寸硅片,河北普兴、上海新傲、南京国盛等在生产硅外延片。光刻胶方面,苏州瑞红等公司已经实现不同用途的正性光刻胶、负性光刻胶突破。