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在全球芯片生态链里,中国芯片到底处于什么水平?

国际电子商情2019-06-10 20:52:03

一块小小的芯片,从最初的沙子原料,到最终的成品,中间要经过设计、制造、封装、测试等诸多步骤。每一个步骤,都由来自产业链各环节的企业完成。

中国芯片企业虽然经过多年的发展,在设计、制造以及封测领域已经形成了一批规模不小的企业,但与全球芯片巨头的技术水平相比仍有差距。

那么,在全球芯片生态链的各个版图里,中国芯片到底是什么水平?

1.设计软件

芯片设计软件是芯片公司设计芯片结构的关键工具,目前芯片的结构设计主要依靠EDA(电子设计自动化)软件来完成。

然而,Cadence(美国铿腾电子科技)、Mentor Graphics(美国明导国际)、ALTIUM(澳大利亚ALTIUM公司)、Synopsys(美国新思科技)、Magma Design Automation(美国微捷码)、ZUKEN INC.(日本图研株式会社)等几家公司,几乎垄断了世界半导体设计软件。其中,仅美国的四家公司在全世界的EDA市场份额就占到70%以上。

目前,中国开发EDA软件的企业主要有展讯和华为。两家公司的设计软件主要供内部使用,市场份额还很低,总占比不到10%。


2.指令集体系

从技术来看,CPU只是高度集合了上百万个小开关,没有高效的指令集体系,芯片没法运行操作系统和软件。作为IT产业的土壤层,世界主流的指令集体系屈指可数。

由于处理信息的方式不同,CPU指令集分为复杂指令集和简单指令集两种。简单指令集有:ARM(英国ARM)、Power Architecture(美国IBM)、Mips(美国普思科技公司)。复杂指令集:X86(英特尔).

目前,英特尔、Mips、ARM三家公司的指令集体系,几乎占领了全世界所有的智能手机、电脑及服务器等设备。中国芯片在这方面的占有率不超过3%。


3.芯片设计

芯片设计公司,作为芯片产业连接电子产品、服务的接口,是平时产业界乃至公众接触最多的企业类型。全球芯片设计公司主要有高通、英伟达、联发科以及专注于物联网领域的美国博通等。

有研究机构指出,在2015年全球前十大芯片设计公司排行及整体销售额显示,高通、博通、联发科排在前三位,这三家公司的销售总额超过后7家之和,接近380亿美元。

大中华地区共有三家企业上榜,台湾的联发科、大陆的海思及展讯。华为海思排名第6位,销售额为38亿美元左右,展讯为18亿美元。


4.制造设备

目前,世界半导体制造设备主要供应厂商是AMAT(美国应材)、ASML(荷兰艾司摩尔)、Lam Research(美国科林研发)、LKA-Tencor(美国科磊)、Dainippon Screen(日本迪恩仕)。这五家公司的销售额占世界总份额的80%以上。英特尔、台积电、三星电子、中芯国际等厂商的关键以及主要半导体设备均由这几家美国及欧洲公司提供。

值得注意的是,其中ASML是全球领先的光刻机生产制造商,20纳米左右制程的芯片,均需要其光刻设备才能生产。

目前国产的半导体生产设备厂商以七星华创、北方微电子、中国电科集团等为主,一些企业也研发出了28纳米的等离子硅刻蚀机,但主要是在国内消化,应用于特种、军工等领域,从全世界范围来看,占比不超过3%。


5.圆晶代工

芯片生产方式一般分为两大类:一类叫IDM,通俗理解就是集芯片设计、制造、封装和测试等多个产业链环节于一身的企业。有些甚至有自己的下游整机环节,如英特尔、三星、IBM就是典型的IDM企业。

另一类叫Foundry,就是企业本身不设计、销售芯片,只负责生产。最著名的就是台积电。圆晶代工厂是芯片从图纸到产品的生产车间,它们决定了芯片采用的纳米工艺等性能指标。

从规模看,全球代工企业主要有台积电、台湾华联电子、美国格罗方德半导体、韩国三星以及中国大陆的中芯国际等公司。

目前,前五家海外圆晶代工厂的市场份额超过全球70%。中芯国际、武汉新芯、上海华力微电子等大陆企业,虽然近年来增长较快,但大陆芯片代工企业的市场份额不超过15%。如果算上英特尔、IBM这样的IDM企业,中国芯片在圆晶制造方面的份额还会更低。

6.封装测试

封装测试,作为芯片进入销售前的最后一个环节,主要目的是保证产品的品质管理,对技术需求相对较低。像英特尔、AMD等芯片厂商内部都拥有封测部门及配套企业。

当然,也有一些企业比如台积电则将封测业务外包,这也就促成了全球近半的封测企业都集中于台湾地区的情况。2014年,台湾芯片封测业产值占全球比例达55.2%。

目前,规模较大的封测企业有台湾地区的日月光集团、矽品、京元电、美国的安靠等。

封测领域是中国芯片产业最早可赶超世界平均水平的领域,而中国大量的封测企业,正在抓紧并购全球的封测公司。

比如,2015年,长电科技与新加坡星科金朋的合并,造就了次于日月光(全球第一)和安靠(全球第二)的全球第三大封测厂,全球市场份额9.8%;南通富士通微电子出资约3.7亿美元收购AMD旗下的苏州厂和马来西亚槟城厂;目前,紫光集团也已入股矽品,占股份25%。从总量来看,中国企业在封测领域的占比接近20%。

总结

整体来看,除了圆晶代工、封装测试等技术要求相对不高的环节,中国芯片产业在其他绝大多数板块都与欧美芯片产业企业存在较大差距,在指令集、设计等一些体现技术含量的环节,中国芯片产业的技术实力几乎可以用“堪忧”来描述。想要解决中国芯片主要依靠进口的痛点,中国芯片产业界仍需努力。

来源:电子技术应用

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