11位大佬谈破局思考：中国芯片制造业的困境、战略与奇招

  芯东西4月18日报道，2023年第25届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会高峰论坛今日举行。本次会议以“立足新发展阶段，构建新发展格局”为主题，会上，华润微电子、长电科技、沪硅产业、盛美半导体等半导体厂商分享了自身在新能源产业、功率半导体、半导体工艺等赛道的发展和布局。

  中国半导体行业协会集成电路分会理事长、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长、国家科技重大专项02专项技术总师叶甜春分析了中国特色集成电路创新之路；中国半导体行业协会设计分会理事长、中国集成电路创新联盟常务副理事长、国家科技重大专项01专项技术总师魏少军谈到了如何强化设计工艺协同，提升供应链安全。

  ▲中国半导体行业协会集成电路分会理事长、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长、国家科技重大专项02专项技术总师叶甜春

  上海哥瑞利创始人兼董事长孙志岩谈到怎么样才能解决12寸FAB厂制造系统“卡脖子”难题，以及纯国产MES的未来方向；聚时科技创始人兼CEO郑军谈到精密视觉与深度学习怎么样助力晶圆缺陷检验测试；微崇半导体创始人兼CEO黄崇基则介绍了一种名为量检测的半导体工艺检测的新办法。

  在高峰论坛的开幕式上，广东粤财投资控股有限公司党委书记兼董事长金圣宏提到广东省集成电路产业基金二期正在筹备中。他说，该基金一期设立于2021年，目前业务规模达310亿人民币，有包括中芯聚源在内的三支子基金，已投资超百家企业。

  为集聚集成电路产业资源，构建优质投资合作生态，基金二期正在推动运营中，该基金预计陪伴企业长期发展的期限为17年，为企业让利60%。基金二期将以粤财控股为母基金核心层，以投资70亿的中芯聚源、投资53亿的武岳峰科创以及投资21亿的华登国际为子基金紧密层，以其他社会资本为松散层，三层紧密结合，将一同推动基金二期运营。

  在大会上，中国半导体行业协会集成电路分会理事长、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长、国家科技重大专项02专项技术总师叶甜春对集成电路产业的创新之路进行分享，提出要以再全球化对逆全球化。

  回顾过去，他提到，自2008年到2022年来，中国电子信息制造规模逐年增长，至2022年，该制造规模已达20.77万亿元，粤港澳大湾区是集成电路发展的重点。而2022年全国集成电路进口额达2.76万亿元。2008年至2022年集成电路设计业销售额增长13.2倍、制造业销售额增长9.8倍、装备业销售额增长30.8倍、集成电路材料业增长8.5倍。2022年，国内14家代表设备厂商营业收入已超过300亿元，预计总体增速达36%。

  值得关注的是，内资企业市场占比下降趋势仍未扭转。但在传统封装测试领域，2008年至2021年，封测业销售额增长4.5倍。

  谈到如今我国集成电路领域面临的主要挑战，叶甜春说，中国集成电路产业链多头在外，高度依赖国际大循环。在过去的20年间，中国集成电路产业积极融入国际循环，在快速地发展的同时也形成了路径依赖。2021年，在应用领域，电子信息产品产业规模超过20000亿美元，在芯片产品和芯片制造领域产业规模达5000亿美元，而集成电路供应链规模约1000亿美元。

  电子信息产品70%以上在中国大陆制造和组装，但主要标准、核心技术和知识产权掌握在美国等西方企业手中。

  在集成电路供应链方面，美国的EDA/IP占有全球90%的市场，提供全球50%的装备和20%的材料；日本提供全球约30%的装备和70%的材料；欧洲提供全球约20%的装备，主要是光刻机，荷兰ASML光刻机占全球市场的80%。中国大陆在28nm装备和材料初步建立供给能力，目前传统封装产业规模世界第一，系统封装集成技术达国际领先水平，但产业规模不到全球10%。

  目前我国已经具备走出一条以我为主发展路径的坚实基础，在过去的15年里，我国培育了800余家重点骨干企业，上市企业超过150家；全行业50余万从业人才，其中核心创新队伍近10万人。

  面对当前产业形势，叶甜春提出了“建立内循环，引导双循环，重塑国际集成电路循环体系”的战略。他强调说，“补短板”只是战术措施，改变不了战略被动，战略上求变才能掌握主动。

  他谈道，过去十五年“从无到有”进行产业链布局后，中国需要“升级版的发展的策略”，推动解决市场产品供给问题。下一阶段战略是“以产品为中心，以行业解决方案为牵引”，推动系统应用、设计、制造和装备材料融合发展。

  从“追赶战略” 转向“路径创新战略”，要更多发挥中国市场崛起的优势，以中国市场引领全球市场，立足中国市场，在若干核心技术领城形成具有特色的创新技术和创新产品，开辟新赛道，技术创新与商业模式创新并行，形成内循环＋双循环，重塑全球产业链。

  技术创新战略上，路径创新、换道发展才是出路。中国在现存技术路径上遭遇壁垒，将倒逼“路径创新”，给FDSOI、三维晶体管等技术带来机遇。比如集成方法从平面向三维技术演进，功能融合趋势将拓展出新空间，设计创新、架构创新、EDA智能化、硬件开源化等成为新焦点。

  在关键路径上，行业用产需要改变单纯的“国产替代”的思路，下决心重构系统，梳理产品体系，重新定义芯片，立足国内集成电路能力建立供应链。集成电路行业，还要基于创新路径，重建产业生态，有力支撑行业用户的新需求。

  迫在眉睫的问题就在于，推动国家科技重大专项接续，再次启动产业、科技、金融三链融合的“新型制”。他呼吁中国集成电路产业加强团结，加强协同，巩固“中国集成电路命运共同体”，停止“内卷”，遵守商业规则，建立利益分享机制。

  中国半导体行业协会设计分会理事长、中国集成电路创新联盟常务副理事长、国家科技重大专项01专项技术总师魏少军谈到影响全球供应链的十个重要的因素为：成本、交货期、能力、技术、标准、市场、经济、文化、社会、政治。魏少军说，全球供应链的每一环最重要的都是创造利润，追求利润是行业运转的大前提，为什么需要供应链的全球化，因为它是内在发展规律，追求利润最大化是企业的天性，而全球供应链可实现利润最大化。

  在过去的20年，中国集成电路设计业虽然取得了重大的进步，但仍存在一些短板，比如产品定义不强、创新不足，产品进步主要依赖工艺技术进步和EDA工具进步，同样的产品性能需要用比竞争对手更先进的工艺，而同样的工艺做出的产品，性能往往落后于竞争对手。魏少军提出，“以生产为中心的模式”已经过时，芯片制造厂与设计企业之间的关系应该是相互合作模式。

  过去三十年半导体产业模式不断演进，魏少军说，我们设计和制造之间没有连接起来。设计工程师广泛依赖于PDK，设计工程师要补课。芯片制造要以产品为中心关心客户的产品两者结合，以生产为中心不行。能否用14nm做出4nm的水平？重点是设计制造合作，而不是关起门来，我们应该设计工艺的协同。随着全球半导体供应链正在经历大变局，供应链的碎片化使得设计和工艺之间的联系逐渐弱化，强化设计和工艺的协同是提升供应链安全的重要任务。

  魏少军说，某些国家打压中国企业，部分原因是他们要调整去工业化造成的内部空心化状态，这部分国家想把中国排除在全球半导体供应链之外，都是枉顾半导体产业高质量发展规律。

  他谈道，中国集成电路发展需要守正，然后出奇。出奇就要出奇兵，要有创新，另一个奇招是软件定义芯片，然后是异质堆叠集成技术，把逻辑电路的晶圆和存储器的晶圆面对面，通过三维混合键合形成一体。中国受到制约的背景下，把软件定义芯片的技术和进程计算的这两个技术结合起来也许会有新的奇效。

  从技术、生产力、产业链到产业模式，中国一直在做产业的升级，技术从低到高、从劳动密集型转向智力密集型转变，生产力和产业链都在往高端走，而西方国家在做产业重建，与中国完全相反。魏少军说，目前欧美产品都是空心化的状态，印度有潜力但还没达到实现目标的水平。因此在短期内，也许十年、二十年、五十年，世界还是要看中国怎么发展。

  华润微电子CEO李虹说，2010年至2021年全球半导体行业经历了多轮周期，跌宕起伏，但长久来看半导体市场需求依旧支撑其长期增长。随着5G、物联网、新能源等新兴应用场景出现，2022年全球市场有望越过6400亿美元。2014年起中国大陆地区已逐渐承接全球半导体产业，消费与设备市场均已超过1/3份额。而预计2021至2030年期间，全球新能源每年支出3万亿美元，半导体下业超过2万亿美元。

  在此背景下，中国半导体产业链设备、材料板块处于重要的战略机遇期，尽管在半导体设备、材料板块，美、日、欧半导体企业仍占据较大的市场占有率，但是中国半导体设备、材料呈现从“造”到“用”的新气象。半导体是国际化、市场化产业，目前国内企业积极认证国产设备和材料，这对于国内半导体设备和材料企业是一个非常好的机会。但从用户的方面出发，Safety（安全）、Quality（质量）、Delivery（交付）、Cost（成本）四个方面的要求丝毫不能放松。

  李虹将新能源市场分为风电市场、光伏市场、储能市场、新能源汽车市场四大部分。全球风电项目招标市场持续火热，总招标规模达8800万千瓦，同比涨幅高达153%。而在光伏市场领域，预计到2025年，全球光伏新增装机量将达到175-205GW。由于政策驱动国内外储能行业快速地发展，国内储能产业链也日渐成熟。再观新能源汽车市场，目前行业正处于补贴驱动向市场驱动的过渡阶段，行业进入新一轮高景气周期。

  根据IDC的预测，未来3年全球新增的数据量将超过过去30年的总和；2025年全球新增数据量可达175ZB；截至去年年底，中国的存力总量以达1ZB，我国对算力、存力的资源需求不断提升。

  计算场景创新亟需芯片更强算力的支撑，工信部统计显示，截至去年底，我国算力总规模达到180百亿亿次浮点运算每秒，算力每投入1元，将带动3至4元的GDP经济稳步的增长。与此同时，算力应用的场景也更为丰富，AI训练模型、数据中心、VR游戏、无人驾驶等需求慢慢地变得多样化。

  芯盟科技副总裁洪齐元提出，训练AI（人工智能）所需要的数据大幅度增长，是线倍。在不到一年的时间里，数十种AI模型已悄然进入我们的世界，它们创造着海量的文本、图片、视频和代码，以编程代码为例，预计在2023年AI产生的数据量将是人类的10倍。传统形态的集成电路发展放缓，已不足以满足算力、存力的更高需求。

  因此，三维异构集成是高性能芯片的必然发展的新趋势，三维异构集成可使芯片制造工艺更可控，同时极大增加带宽降低功耗，而成本也将更低。洪齐元介绍道，小芯片（Chiplet）技术就像搭积木一样，可以把预先生产好的实现特定功能的芯片裸片（die）通过先进封装形式将多颗小芯片组合，小芯片与小芯片之间带宽低，最终形态仍为多颗芯片封装。而HITOC（Heterogeneous Integration Technology On Chip）通过封装和混合键合等不同方式实现，最终将多颗“小芯片”合为一个整体。最终三维集成的理想形态是一颗单独且功能完整的新芯片。

  长电科技CEO郑力强调高性能封装慢慢的变成了集成电路制造的核心环节之一，异质异构系统集成的发展为集成电路高性能的发展提供新空间，高性能封装将重塑集成电路产业链。

  郑力说，Die-To-Die 2.5D/3D封装是逻辑、模拟、射频、功率、光、传感器等小芯片异质集成的重要方法。高密度的SiP技术与晶圆级2.5D/3D封装技术异曲同工。

  传统的摩尔定律（晶体管尺寸密度每18个月翻倍）在过去的50余年推动了集成电路性能的不断的提高，但未来集成电路高性能的持续演进更依赖于微系统集成技术。

  异构异质高性能封装对芯片成品制造带来架构设计、封装方式、高精度组装技术等诸多挑战，怎么样应对这些挑战，郑力提出，应坚持芯片成品制造环节与IC设计和晶圆制造环节紧密协同，全行业应共同参与Chiplet标准化进程，加速多样化高性能芯片成品制造平台创新，同时，设备自动化与高性能新材料也必不可少。

  最后，郑力总结道，Chiplet架构下的2.5D/3D封装和高密度SiP封装是摩尔定律向前发展的必经之路，也将成为下一代先进封装技术的必备项和必选项，STCO系统技术协同优化模式是芯片开发的核心从器件集成走向微系统集成的分水岭，高性能封装呼唤封装设备产业链的高度自动化与半导体封装材料的高精细化进步。

  沪硅产业成立于2015年12月，专注于硅材料产业及其ECO发展。2020年4月20日，沪硅产业在上海证券交易所科创板正式挂牌上市。沪硅产业旗下有控股子公司上海新昇半导体有限公司、上海新傲科技股份有限公司、芬兰Okmetic公司等，此外还参股了法国Soitec公司等。

  沪硅产业主要是做半导体硅片的研发、生产和销售，是中国大陆顶级规模的半导体硅片企业，是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。沪硅产业自设立以来，突破了多项半导体硅片制造领域的关键核心技术，打破了我国300mm半导体硅片国产化率几乎为0%的局面，推进了我国半导体关键材料生产技术“自主可控”的进程。沪硅产业提供的产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片、外延片及SOI硅片，产品主要使用在于逻辑与存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、传感器、射频芯片、模拟芯片等领域。

  沪硅产业总裁、上海新昇半导体CEO邱慈云博士提出300mm硅晶圆产能愿景，目前正在提供60万片每月的产能，以缩小与国际供应商规模差距，扩大市场占有率，沪硅产业在第三阶段的最终目标则是提供120万片每月的产能，建设世界级半导体硅晶圆产业基地。

  目前各类科技应用场景快速的提升，智能手机、云技术、人工智能、物联网以及无人驾驶五大应用正强力驱动着半导体市场的持续成长。

  半导体设备公司的兴起与成长紧紧跟随全球芯片制造中心的迁移，不论是半导体产业中心在70~80年代的美国，80~90年代的日本，还是90年代之后的韩国和中国台湾地区，各个阶段都在当地市场上形成了半导体设备巨头。未来10年，中国有望成为全世界半导体芯片制造的中心。由于半导体制造技术日趋成熟，在这波兴起的中国芯片制造潮流中，只有拥有革命性、颠覆性核心技术的公司才有机会成为全世界半导体设备市场主要参与者。

  中国半导体设备公司起步较晚，发展虽然任重而道远，但是今后10年一定会有中国的半导体设备公司进入世界八强。

  谈到盛美半导体湿法设备的竞争格局，董事长王晖自信满满，本土12英寸晶圆厂清理洗涤设施大多数来源于国际半导体清理洗涤设施提供商DNS、盛美半导体、LAM（泛林半导体）、TEL（东京电子）。而盛美半导体的市占率领先国内同行，本土替代空间广阔，国际市场充满机会。

  半导体12寸MES是支撑整个工厂运行的大型核心应用系统，如果宕机，整个FAB都会停摆。但是目前FAB厂难以考虑国产化，国家也尚未支持到此。

  哥瑞利创始人兼董事长孙志岩分享道，哥瑞利成立于2007年，于2010年拥有首例自主研发半导体前道8寸MES。2014年，哥瑞利为全国首家可代替国外PCC/RCM的公司。2020年，该公司国内首家推出iDEP智能分析平台，首套半导体装备成功替代国外。2022年，哥瑞利12寸前道全厂MES Auto 3研发成功，实现了许多从“0”到“1”的突破。

  半导体装备软件MESwell从2008年开始起步，经过十余年的发展，从拉晶、外延、半导体前道、半导体后道、SMT到设备自动化整合，完成整场MES项目，实现全厂自动化。

  对于解决12寸MES“卡脖子”问题，孙志岩提出了三点建议：一是国产化率指标要求太粗糙，应精准扶持国产化卡脖子技术点；二是国家应该多招募有关技术点专家、科学家、战略家，系统地攻关；三是是否成功的考核点应该为是否解决了卡脖子问题，而不是给了多少钱，挣了多少钱。

  伴随集成电路（IC）制造工艺继续向10nm及以下节点延拓，针对IC制作的完整过程中的关键工序开展晶圆表面缺陷检验测试，以此来实现IC制造的工艺质量监控与良率管理，已成为半导体制程不同工艺阶段的必然选择。

  聚时科技创始人兼CEO郑军说，图形化晶圆（patterned wafer）的自动光学检测一直是长期伴随IC制造发展的工程问题，随技术的发展，通过复杂精密视觉检测技术并结合自定义AI神经网络，可大幅度提高良率管控的精准度，使得检测成本明显降低且检测效率明显提升，此类智能视觉检测设备在半导体生产制程中具有广阔的未来市场发展的潜力。AI可为半导体行业者带来可观收益，其长期利润回报最高可达950亿美金。

  先进视觉成像技术结合复杂深度学习算法，能够迅速精准地对晶圆表面亚微米级别缺陷进行精准定位和分类，同时通过智能数字化管理软件对异常缺陷进行统计分析并及时反馈决策层，体现了数字化工厂闭环管理的绝对优势。

  半导体精密光学成像技术MatrixSemi独创底层深度模型加大模型、矩阵模型，解决了缺陷检验测试种类多、无规律、缺陷易混淆等挑战。

  聚时科技深耕复杂智能视觉检验测试领域，发挥自身独特的2D/3D视觉模组设计能力和基于深度学习的图像分析能力，并将这两项核心技术封装成专用设备，为半导体前道晶圆宏观缺陷检验测试、中后道晶圆表面缺陷检验测试提供一系列高性能智能化量检测解决方案。

  半导体工艺技术十分复杂，涉及物理、化学、机械、软件等众多学科领域，是人类科技的结晶之一。随着半导体制程的进步和产能的扩张，晶圆生产的过程检测也慢慢的变重要。

  微崇半导体创始人兼CEO黄崇基介绍道，过程检测大致上可以分为量测和检测，是半导体工艺的眼睛。量检测是除光刻、薄膜沉积、刻蚀外，最大的半导体设备细分类市场。目前主要的过程检测市场由KLA、应用材料等海外企业所主导，国内也涌现出一批替代型的企业。

  目前半导体制程和工艺日益先进，更多新的量检测应用场景也随即出现，在传统检测站点持续助力晶圆厂增效降损和保证良率的背景下，新型量检测技术也在为晶圆厂提供额外的稀缺性的价值，微崇半导体开发的创新型晶圆检测技术在前道工艺的多个节点都能够在一定程度上帮助客户实现从零到一的突破，增效降损和提高利率。

  在众多嘉宾的分享过程中，“自主创新”与“设计制造结合”反复被提及，创新驱动型经济时代已经来临，中国作为世界第二经济大国，半导体产业作为国民经济基础性支撑备受重视。

  在以往，半导体产业常常把设计与制造分开，打造以“生产为中心的模式”，但如今随着全球经济的变动，地理政治学因素的影响，芯片制造厂与设计企业之间的关系已经不单单是单纯的商业委托，全球供应链的碎片化迫使我国要将芯片制造厂的能力和客户的能力有机地结合在一起，强化设计工艺协同，提升供应链安全。