中国准备批量生产5nm芯片！2028年中国将成全球最大芯片市场！

引子:

半导体芯片,被誉为"现代工业的粮食"。掌握了芯片制造的先进技术,就等于掌握了制高点。而目前,主导全球芯片产业发展的,仍是少数几家西方科技公司。但是,中国正在迎头赶上,力求在芯片制造领域实现弯道超车。

突破封锁,自力更生

近年来,在半导体芯片领域,中国不断遭遇来自美国等西方国家的技术封锁和制裁。从华为、紫光到中芯国际,都或多或少受到了一些限制,特别是在先进制程工艺和关键设备上,中国企业的发展遇到了严重的瓶颈。

以极紫外光刻机(EUV)为例,这种用于制造7纳米及以下先进芯片的核心设备,长期被荷兰阿斯麦尔公司(ASML)所垄断。在美国的巨大压力下,从今年1月1日起,荷兰政府停止向中国出口ASML的深紫外浸没(DUV)光刻机,对于一些被制裁企业,连相对成熟的DUV光刻机都被禁运。

面对重重封锁,中国没有气馁,反而将危机化为动力,下定决心自主创新,争取在关键技术领域实现突破。比如,有报道称,北京的一家国企已在研究一种能大规模生产5纳米芯片的自对准四重图案化(SAQP)技术,以突破EUV瓶颈。

所谓SAQP技术,其实就是一种"硬拆解"工艺。通过将光刻工序分解成多个步骤,在硅基板上反复刻蚀、沉积,从而大幅提高晶体管密度,使芯片的制程从7纳米精度升级到5纳米甚至更高。

当然,与单一的EUV光刻相比,SAQP技术的工序要复杂得多,耗时耗力也更大。这就是为什么一些西方专家对SAQP存在偏见的原因。但正因为如此,SAQP才具备了极高的研发价值和前景广阔的应用空间。一旦这项技术彻底成熟,或许能让中国在5纳米甚至3纳米等更高端芯片的批量生产上实现重大突破。

除了SAQP,中国正致力于发展其他前沿的芯片制造和光刻技术,比如纳米印模技术。不同于EUV采用的成像曝光原理,纳米印模利用电子束直接在硅基板上打印电路模板,可以大幅减少工序,有望获得更高精度和更高良率。

这些努力,都是为了让中国掌握核心技术,摆脱被人卡脖子的局面,在芯片制造的赛道上抢占先机。正如很多人所说,任何能"抓住老鼠"的技术,都将是中国半导体产业的"好猫"。

加速自主创新,鼓励多元发展

要让中国芯片产业实现自主可控,单凭一家企业或一种技术是很难做到的,需要形成一个多元发展的态势。这也正是中国半导体产业当前所呈现的大趋势。

除了技术攻关,中国政府在政策层面上也在为芯片产业的发展创造良好环境。2022年6月,国务院印发《关于进一步税收等优惠政策扶持集成电路产业和软件产业发展的通知》,释放一系列加大财税支持力度的具体措施,以支持集成电路设计、晶圆制造、封装测试等关键环节发展。

业内人士认为,如此重磅利好政策对于激励和引导芯片产业发展至关重要。它不仅有利于扶持头部企业做大做强,推动我国集成电路产业链供需协同、循环发展,更有利于激发中小企业的积极性,培育新的市场主体,形成技术和产品的多元化发展格局。

多元发展的另一个现状,是我国集成电路产业中的众多"独角兽"企业正逐步实现产业化,走向规模化发展。据统计,截至2022年,中国已拥有过百家估值过10亿美元的集成电路设计企业"独角兽",这个庞大的队伍足以与行业巨头们一决高下。

与此同时,中国也在不断完善产业配套,助力新兴企业的成长。以装备制造为例,目前我国在光刻机等核心装备领域虽然不及国外巨头,但在刻蚀机、外延材料设备、化学机械抛光设备(CMP)等方面已取得突破。这种进步不断降低了国内整体成本,提升了中国芯片产业的可持续发展能力。

值得一提的是,芯片生态链中的基础软件和设计工具,也是中国不可忽视的薄弱环节。在云端电子设计自动化(EDA)工具方面,中国虽有若干自主供应商,但仍缺乏与国际巨头们分庭抗礼的具备工业级的云端EDA平台。随着云计算和人工智能技术的不断发展,未来的芯片设计必然离不开强大的云端EDA工具作为支撑。因此,提升这方面的自主能力同样刻不容缓,将有利于从源头上保障中国芯片产业的安全和发展。

人才智力是核心资源

要真正实现半导体产业的自主可控,最重要的还是要有一支庞大的人才和智力队伍做坚实支撑。在这方面,中国其实已经具备了良好的基础。据统计,仅2022年,我国集成电路设计人才规模就已超过100万人,制造和装备两个领域的人才规模合计也达到60余万人。经过多年培养,中国已经拥有了一批具备国际水准的芯片设计大师和技术专家。

然而,随着赛道不断升级,人才需求也将持续增长。高端芯片尤其需要数以万计的复合型、交叉学科型顶尖人才。业内人士指出,未来,高等学校需要进一步加大芯片相关专业的培养力度,着力培养具有跨学科知识和复合能力的人才;同时,企业也要主动加大人才引进和培训力度,为产业赢得更多高端人力资源。

政产学研用协同则是确保持续创新能力的关键。中国正在着力构建和完善以北京、上海、南京、西安、武汉为主要节点的集成电路产业创新中心,通过政产学研协同创新,加速半导体前沿技术的突破和产业化进程。这一模式有望打造中国半导体产业的"硅谷",为创新主体提供强大的协同效应。

行业前景可期,机遇与挑战并存

展望未来,中国半导体产业无疑是一片充满希望的蓝海。据业内权威机构预测,到2028年,中国将成为全球最大的成熟制程芯片市场,市场占有率将从2022年的31%提升至39%,首次超越其他所有国家和地区。

与此同时,中国在先进制程芯片领域的突破预计也将加速。有分析认为,到2027年,中国在14纳米及以下先进制程芯片的自给率,将由目前的16.3%提升至48.8%,进口替代效果将十分显著。这对于保障国家信息技术安全和产业安全将是一个里程碑式的突破。

不过,需要清醒认识到,中国芯片产业的发展之路并非一帆风顺。与产业规模相比,特别在中高端芯片领域,中国企业的市场份额仍然偏低,离摆脱被卡脖子、被断供的困境还有相当大的距离。美国及其盟友在关键技术和设备方面的限制也将持续存在,因此必须拿出永不止步的决心和战略定力。

同时,中国芯片产业在人才、创新能力、产业生态等方面仍存在不足,需要持续发力。只有在这些核心要素上下足功夫、不断完善,才能真正确立起行业长盛不衰的根基。

总之,通过政府政策的大力支持、企业自主创新的不懈努力、人才智力的持续聚集、生态体系的逐步完善,中国芯片产业必将在新的赛道上力争上游,最终跻身世界先进行列,这是一个需要全社会共同参与的伟大事业。