中科院专家原创40000字《DRAM芯片风云》专栏
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作者:二马路的冰
排版:Peter Parker
出品:SOlab
深度好文,4063字=15分钟阅读
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2022年9月14日下午,上海市委外宣办、上海市政府新闻办举行“奋进新征程 建功新时代”党委专题系列新闻发布会首场,市经济信息化工作党委副书记、市经济信息化委主任吴金城,聚焦“强化高端产业引领,构建新型产业体系”主题,介绍上海推进产业经济高质量发展有关情况。

“奋进新征程 建功新时代”党委专题系列新闻发布 图源:上海市政府新闻办
发布会上,上海市经济信息化工作党委副书记、市经济信息化委主任吴金城宣布了上海市集成电路产业最新进展:

聚焦“全链发展+芯机联动”,先进工艺产能、核心芯片能级、关键设备和基础材料配套支撑能力不断提升,14纳米先进工艺规模实现量产,90纳米光刻机、5纳米刻蚀机、12英寸大硅片、国产CPU、5G芯片等实现突破。
全市集成电路产业规模达到2500亿元,约占全国25%,集聚重点企业超过1000家,吸引了全国40%的集成电路人才。
还宣布了产业链供应链情况:
“补链固链强链”,新冠疫情发生以来,全力保障产业链供应链安全稳定,聚焦汽车、集成电路等重点领域,协同长三角建立跨省工作机制,确保全国产业链供应链稳定畅通。
上海集成电路人才培训讲座 图源:百度
问答实录环节,还宣布了如下消息:
1、设计产业园引入130个优质项目,涵盖设计、制造、封测、装备材料全产业链;
2、聚焦关键核心技术攻关,制定实施集成电路、生物医药、人工智能三大先导产业人才培育专项;
3、在分配激励方面,协同市财政部门,拟对集成电路、生物医药、人工智能、软件、高端装备、航空航天、先进材料、新能源等,共8个重点产业领域的企业核心团队及人才实施奖励。
上海芯片产业园车间  图源:百度
市发展改革委党组成员、副主任裘文进指出:
1、在集成电路领域,今年年初,市政府发布《关于新时期促进上海市集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》。
其中包括25条政策措施,主要特点为:
➢ 一是更加注重人才的核心地位。将人才感受度较高的特色举措作为首要政策,如进一步优化研发设计人员和重点企业核心团队奖励政策,加大高端紧缺人才扶持力度等。
芯片产业链概览图 图源:前瞻产业研究院
➢ 二是更加注重政策延续性。优化或吸收了上一轮政策中首轮流片、装备首台套和软件首版次等社会反响较好、各界较为关切的扶持政策。
➢ 三是更加注重支持产业链核心环节。围绕集成电路制造、装备、材料等核心环节和AI新兴技术软件等领域进一步加大支持力度。四是更加注重长三角协同发展。建立了长三角产业协同攻关“揭榜挂帅”机制,支持行业协会等举办长三角软件算法、信息技术创新和电子设计自动化(英语:Electronic design automation,缩写:EDA) 大赛等。
芯片概念图 图源:google
2、强化高水平科技供给力,打造高端产业发展“策源地”。
集成电路领域,在刻蚀机、先进工艺、大硅片等重点环节实现自主创新突破,聚焦工艺器件、材料装备、工具与IP核等,攻克一批事关产业未来发展的新原理、新结构、新材料等技术难题;
浦东新区副区长、区政府党组成员吴强指出:
先导产业加快引领,集成电路稳步推进,构建了从基础软件、核心产品设计、先进制造封测到装备材料的全产业链体系。产业规模占全市近八成,占全国近1/6,建设上海集成电路设计产业园,推动中芯、华虹等一批重大项目,打造国家实验室、国家集成电路创新中心一系列重要创新平台。
上海中芯国际办公楼  图源:拍信网

芯光社特邀专家为此做了解读。
首先简介一下芯片产业链:芯片制造流程大概可以分为“设计—制造—封测”三大环节。
芯片产业链可以分为芯片支撑产业链;芯片制造产业链和芯片终端应用产业链。
芯片设计简要流程 图源:google
➢ 芯片支撑产业链主要包括EDA、IP、材料和装备。其中,EDA和IP为设计环节提供必要工具,材料和装备为芯片制造产业提供重要支撑。
➢ 芯片制造产业链包括集成电路、分立器件、光电子器件和传感器四类。其中集成电路占比约为85%左右。
➢ 芯片终端应用产业主要涉及消费电子、汽车电子、智能制造、人工智能、AI、云计算,医疗设备、通信等场景。所谓的“三百六十行,行行用芯”。
芯片终端应用主要产品 图源:google
接着,芯光社特邀专家对这个新闻发布会的九个特点进行分析解读。
解读1:毫无疑问,集成电路话题是这个新闻发布会的焦点之一,或者也可以说,是最大的焦点。
这个看一下当天新闻发布会的全部内容就知道了。
解读2:上海市当之无愧是中国大陆芯片业第一重镇。
中国大陆主要有四个芯片产业中心,分别是以上海为中心的长三角、以北京为中心的环渤海、以深圳为中心的泛珠三角和以武汉、成都为代表的中西部区域
其中,上海市贡献了全国集成电路25%的销售额。
上海集成电路设计产业园 图源:百度
解读3:上海市芯片制造业在中国大陆规模最大
上海市有晶圆代工厂双雄:中芯国际和华虹宏力。
中芯国际是中国大陆集成电路晶圆代工一哥,总部位于中国上海。
据TrendForce集邦咨询研究显示,2022年第一季全球晶圆代工厂排名中,中芯国际名列全球第五。
中芯国际的情况就不用详细介绍了。
中芯国际芯片概念图 图源:google
华虹宏力半导体制造有限公司由原上海华虹NEC电子有限公司和上海宏力半导体制造有限公司合并而成。
自建设中国大陆第一条8英寸(200mm)集成电路生产线起步,华虹宏力在上海金桥和张江共有三座8英寸晶圆厂(华虹一厂、二厂及三厂),月产能约18万片。
据TrendForce集邦咨询研究显示,2022年第一季全球晶圆代工厂排名中,华虹宏力名列全球第六,可谓进步神速!
全球晶圆代工厂的第五名和第六名都在上海。应该说,上海市芯片制造业在全球占有一席之地。
上海华虹宏力半导体制造有限公司  图源:百度
解读4:上海市芯片制造业在中国大陆技术水平最高
中芯国际在消费性PMIC、AMOLED DDI以及工控、车用PMIC、MCU等系列产品的量产已经非常成熟了。中芯国际第一代14纳米FinFET技术于2019年第四季度进入量产,代表了中国大陆自主研发集成电路的最先进水平。14纳米FinFET技术主要应用于5G、人工智能、物联网、消费电子及汽车电子等领域。
昨天,中芯国际的14nm芯片量产的消息正式官宣!
值得注意的是,这次官宣的是14纳米先进工艺规模实现量产,不是风险量产!
中芯国际的14nm芯片技术 图源:中芯国际
解读5:上海市芯片装备业代表了中国大陆技术水平最高
这次的90纳米光刻机和5纳米刻蚀机的官宣,进一步证明了这一点。
芯片装备业前道包括九类设备:光刻机、离子注入机、刻蚀机、化学机械抛光机、PVD、热处理、涂胶显影机、清洗机和量测设备。
其中光刻机是技术难度最大、成本最高的核心设备,光刻机的精度水平决定芯片技术节点。
90纳米光刻机由上海微电子装备(集团)股份有限公司(简称SMEE)制造。尽管只是90纳米水平,也已经是排在荷兰的ASML、日本的Nikon和Canon之后,全球第四名了。
5纳米刻蚀机代表了当前中国大陆芯片装备业的最高水平,由尹志尧博士领衔的中微半导体设备公司研发成功,已经进入全球芯片代工厂一哥中国台积电公司的生产线。
SMEE使用的光刻机  图源:SMEE官网
解读6:12英寸大硅片的进展令人瞩目
12英寸大硅片目前为五大厂商日本ShinEtsu(信越化学)、日本SUMCO(胜高)、德国Siltronic(世创)、中国台湾环球晶圆和韩国SK Siltron垄断,这五大巨头市场占比高达95%。
12英寸大硅片通常对应的是14纳米芯片制程工艺!
2019年底修订的《瓦森纳协议》,新增了12英寸大硅片技术出口管制内容。其意思不言自明。
沪硅产业打破了我国12英寸大硅片国产化率几乎为0%的局面, 2021年底实现30万片/月装机产能的目标。
《瓦森纳协议》 图源:google
解读7:特别重视全产业链安全和人才培养
作为全球最大的芯片市场,中国消费了全世界约75%的芯片。芯片产业链非常长,芯片制造只是其中的重要一环,是最终的输出形态。
因此,在新冠疫情的背景下,对中国而言,维持产业链供应链安全稳定尤其重要。上海市“全链发展+芯机联动”、 “补链固链强链”的思路清晰。
上海市注重人才的核心地位,将人才感受度较高的特色举措作为首要政策,集聚了全国近40%的集成电路产业人才,从业人员达到20多万人。
中国大陆城市集成电路竞争力排名 图源:芯思想研究院
解读8:最大的遗憾:90nm光刻机
公开资料显示,SMEE成立于2002年3月,SMEE的90的nm光刻机(分辨率是货真价实的90nm)于2007年面世。
20年过去了,尽管不断取得进展,迄今尚未在中国大陆芯片龙头大厂(比如中芯国际、上海华力、晶合集成)的前道工艺中获得量产应用。
关于光刻机和原子弹那个更难造的问题,仁者见仁,智者见智。
作为参考对比,1955年1月15日,中共中央正式提出了创建我国原子能事业和研制核武器的重大战略决策。1964年10月16日,中国第一枚原子弹爆炸。前后花了9年多时间。
90nm光刻机 图源:google
解读9:14nm芯片的自主可控还在路上
看一下2022年9月13日外交部发言人毛宁主持的例行记者会内容吧。
路透社记者:据路透社报道,拜登政府计划下个月扩大用于人工智能和芯片制造工具的半导体对华出口限制。中方对此有何评论?
2022年9月13日外交部发言人毛宁主持例行记者会 图源:外交部
毛宁:美方这么做完全是“科技霸权主义”。美方企图利用自身科技优势,遏制打压新兴市场和发展中国家。美方嘴上鼓吹公平竞争、“基于规则”,实际上做的却是“美国优先”、实力至上。美国想要把包括中国在内的广大发展中国家永远控制在产业链低端,这种做法不具建设性。
据报道,美国政府已经向科磊半导体(KLA)、泛林集团(Lam)和应用材料(AMAT)发出函件,可能于下月禁止这三大美国巨头向中国大陆芯片制造商出口使用14纳米以下工艺的半导体设备,除非获得美国商务部的许可。
美国计划扩大对华芯片出口限制 图源:凤凰卫视

总之,14纳米先进工艺规模实现量产,90纳米光刻机、5纳米刻蚀机、12英寸大硅片、国产CPU、5G芯片等实现突破。可喜可贺!

但是,破解“中国芯”难题、打造自强之“芯”的风险和困难一直在路上!
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