一台光刻机，解不了我国“芯痛”
来历：亿欧网
我国芯片工业现在从规划、制作到商场出售都存在许多应战。
文|岑烨
修改|刘欢
我国芯片被卡脖子的问题，往往被总结成我国短少光刻机，好像只需有了光刻机，我国就能完结“芯片自在”，现实真的是这样吗？
芯片工业首要能够分为芯片规划、晶圆制作、封装测验三个环节。我国要完结芯片全工业链的国产代替，这三个环节中的技能、设备、资料、工艺、人才、资金都不容忽视。
现在，不只仅是晶圆制作环节中光刻机稀缺，我国从芯片规划到封装测验都还有许多过程和美、日等国家存在距离。本文将环绕芯片出产制作中的三个环节：芯片规划、晶圆制作、封装测验及制品芯片商场出售端我国面对的问题及应战展开讨论。
芯片规划
我国现在现已成为全球最大的半导体及芯片商场。在商场运用的带动下，以及在国家半导体大基金的扶持下，2018年我国出现了超越1600家芯片规划公司。这其间，以海思半导体、紫光展锐、龙芯中科、阿里平头哥半导体、长江存储、汇顶科技、寒武纪、北京君正等芯片规划企业为首。
虽然国内芯片规划公司数量许多，简直涉及到各个运用范畴中，但有必要看到我国芯片规划公司与世界抢先的芯片规划公司，在盈余水平缓规划能力还存在必定距离。
1.1 盈余水平
2020年，世界芯片规划企业营收排名榜首的高通、第二的博通营收分别为194亿美元、177亿美元。位列我国芯片规划企业营收榜首的是海思半导体，盈余大约在963亿人民币左右。我国除了海思半导体的营收规划能与世界前列企业相等之外，其他公司都距离甚远。
1.2 规划能力
据业界专家向亿欧EqualOcean泄漏，虽然现在我国芯片规划草创企业数量许多且受资本商场追捧，但许多芯片规划企业都是做反向的，经过Decap即开封芯片对正品芯片逐层摄影，提取，剖析其间的数据信息，终究获取芯片的整个集成电路布图结构，反推芯片的电路规划。
芯片反向工程本来的意图是为了避免芯片被抄袭，但后来逐步演化成为公司为了更快更省本钱的规划出芯片而采纳的一种办法。我国也有一些企业专门供给芯片开封技能及服务，例如，芯愿景软件有限公司。而芯愿景也正是因为无法脱节对反向规划的依靠，导致科创板IPO阻力重重，终究被驳回。
晶圆制作
晶圆制作是芯片出产制作环节中最中心且最杂乱的环节。在世界舞台上，不论从商场占有率仍是营收评价，台积电都遥遥抢先其他企业。我国现在首要的晶圆制作代工厂是中芯世界和华虹半导体。晶圆制作的难点可归纳为原资料的出产能力约束和制作工艺设备稀缺。
2.1 原资料
遭到芯片原资料出产能力约束，我国芯片的晶圆制作在源头上就存在困境。出产整合芯片的原资料是硅，在从沙子中获取硅的加工工艺环节，对技能要求较高且杂乱繁琐，其纯度不能低于99.99999%。用二氧化硅提纯出纯度要求十分高的电子级多晶硅的产能问题，是我国芯片开展道路上的一座高山。
纵观全球，出产制作原资料单晶硅片的中心技能首要被日本把握，日本信越化学和SUMCO、韩国LG有机化学及我国台湾的举世圆晶等，都是硅资料方面的知名企业。现在，全球半导体硅片商场现已被来自日本、德国等国家和地区的5家供货商垄断了超越90%的商场份额。
2.2 制作工艺及其设备
工艺方面说到最多的便是光刻机，因为光刻机是其间最杂乱及最中心的工艺设备。此前，全世界能批量出产高端光刻机的厂家只要三家，荷兰ASML，日本的尼康和佳能。可是，光刻机的研制本钱让尼康和佳能简直难以担负。
现在，ASML厂家占有全球光刻机商场出货量的90%。在中高端光刻机范畴，ASML出产的最高端类型的EUV光刻机每台价格高达1.1亿美元。我国受限于光刻机不只因为价格昂扬，更受制于1996年签署的《瓦森纳协议》对我国的封闭禁售。
除此之外，光刻机的收购、运送、调试及运用都存在困难。以最先进的EUV光刻机为例，单台设备超越10万个零件、4万个螺栓、3000条线路，软管总长超越两公里。设备重180吨，单台发货需求用到40个货柜、20辆货车以及3架货机。在调试运用光刻机时，往往需求国外驻场工程师的参数调理及运用辅导。我国不只缺少设备，一起也缺少设备工程师等专业运用、运维、维护、整修人才。
其实，我国也有自主出产光刻机的企业，业界熟知的是上海微电子装备（集团）股份有限公司（SMEE），企业出产的600系列光刻机工艺制程在90nm到280nm之间，65nm的光刻机还在研制中。2001年，ASML就获得了157nm要害的光学技能。2010年，上海微电子初次出售概念性工艺节点在180nm到130nm的光刻机。由此可见，我国在光刻机范畴的开展比ASML落后了至少10年。
短期内，我国需求处理的是怎么运用及怎么补葺的问题；长时刻是要处理怎么制作的问题。
封装测验
芯片封装及测验是我国芯片工业链中仅有能与世界企业竞赛的环节。
现在，我国封装测验商场首要由长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技等企业占有。封装测验常被人认为是芯片技能门槛较低的环节，可是我国现在在资料端、设备端、人才等方面都还存在必定问题。
3.1 资料
以银浆固化程序中的银浆为例，国产银导电浆料在导电功能、浆料稳定性方面与进口产品存在距离，使得适当一部分导电浆料仍有依靠于进口。
3.2 设备
其间，引线焊接过程被认为是最难环节，因为引线需求设备极高的稳定性。引线焊接所需求的引线键合机（金线机、铝线机）以美国、日本、荷兰进口为主。以下表格列举了一些芯片封装测验环节常用的设备及其品牌。
业界专家向亿欧泄漏，一条完好的封装测验出产线需求超越10个进口设备，总设备本钱大约在1200万人民币到1500万人民币左右。因为，封装设备治具的不同，一条封装测验线只能封装一种类型。因而，许多我国封装企业会购买美国或台湾筛选的二手设备，在进行创新后投产运用，以降低本钱投入。
3.3 人才
依据《我国集成电路工业人才白皮书（2017-2018）》显现，2020年，我国集成电路职业人才需求规划约72万人，现有人才存量40万，缺口达32万人。32万的人才缺口，遍及芯片工业的方方面面，包含规划研制人才、企业管理人才、每道工序的制作人才、封装工人、设备和谐工人等。
在亿欧实地造访调用中，业界专家表明，芯片封装测验出产线及工厂往往需求装备各个方面专业的人才，包含：工艺工程师，担任调研规划封装体，设定治具的要求及确认封装工艺的参数；设备工程师，担任履行、调试参数，到达稳产的要求；操作工，担任点胶、上料等；质量管理厂务，担任产品质量管理等。
其间，工艺工程师要求较高，前期我国也需求延聘日本，台湾等相关人才。
我国芯片企业现有形式及全体面对的应战
半导体商场中，许多珠三角的芯片封装测验企业，经过从日本，台湾等地购买裸片（晶圆），直接进行自主封装，测验完结后会贴上自己品牌或许原厂的标签，标榜自己是国产化代替。终端企业，例如一些特别部分为了满意方针要求的国产化代替率，也会购买此类产品。
整体而言，国产芯片不只难出产，同样在商场端售卖也面对困境。这也被看作是国产芯片企业面对的通病。
其首要原因是国产芯片起步晚，需求很长时刻的验证和优化，以及终端用户对国产芯片信任感较低。其次是国产芯片产品谱系缺乏，许多国产芯片仍是会集在单个爆款品类及低端产品，要做到全产品谱系，国内还有很长的路要探索。
别的，芯片规划需求经过流片厂进行“试出产”，流片的首要意图是出产5-25片芯片进行产品验证。但其本钱昂扬，流片一次的价格大约在人民币50万-100万左右。
一起，我国的流片厂数量很少，首要只要华润上华（CSMC）、华虹宏力（HHGrace）、中芯世界这三家企业。因而，流片厂产能严重，芯片规划企业很难拿到排期。这也是我国芯片规划企业需求一起面对的应战。
虽然，我国芯片工业现在从规划、制作到商场出售都存在许多应战。可是，咱们也等待未来我国各个芯片相关企业能在困局中包围，真正从原资料、人才、设备、技能、制作工艺等全方位做到国产代替。
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