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專利技術數量不足 中國大陸晶片自足率難達成

華為手機搭載海思半導體推出的Kirin晶片系列,在消費市場上頗受好評,也帶動海思半導體的業績大幅成長。圖片來源:www.hisilicon.com/

在高達13億人口支撐下,加上各類行動裝置價格快速下跌,近來中國大陸一直是全球最大半導體市場,只是受限於半導體產業技術上的不足,絕大多數晶片都仰賴進口。為此,中國大陸在2015年推動的「中國製造2025」計畫中,即期盼透過國家資源挹注,帶動半導體產業的快速發展,達成晶片自給率在2020年達到40%、20225達到70%的目標。

由國家政策支撐特定產業發展,其實常見於各國政府的經濟政策。只是近來中國大陸跨足的太陽能、面板等產業,最終都陷入削價競爭的紅海市場,讓國際半導體業者對中資企業合作保持警戒心。尤其在2018年美、中正式爆發貿易衝突,美國政府祭出技術輸出限制,更讓中國大陸半導體產業發展受到很大的限制。

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長江存儲在在第7屆全球半導體聯盟記憶體論壇 上,宣布將在2019年8月正式推出的新一代 3D NAND Flash技術—Xtacking 2.0架構。圖片來源:www.ymtc.com/cn/

晶圓量產技術落後  仰賴國家基金支撐

自從1987年台積電成立,主打專業積體電路製造服務(即晶圓代工)的商業模式後,即帶動全球半導體產業的快速發展,讓許多有創意、技術的IC設計團隊,在不需要自建晶圓廠下,也能在市場上推出多元應用的晶片。由於晶圓製造是半導體產業發展的重要基石,因此也成為中國大陸投資金額最高的一環,如2019年全球預定有9家12 吋晶圓廠啟用,其中5家位於中國大陸。

然而晶圓製造是屬於資金、技術密集的產業,有中國大陸政府支持中芯國際,儘管是全球第五大晶圓公司,加上有龐大內需市場支撐,但是在製程、營收、產能利用率上,卻遠遠不及前四大晶圓公司。

以晶圓代工龍頭台積電為例,早在2018年第2季即進入7nm量產,且多數營收都來自於高毛利的先進製程。根據該公司公布資料顯示,2019年第2季營收有超過60來自先進製程,遠高於其他同業。至於三星電子的7nm製程可能到2019年底才能穩定量產,但在10nm、14nm製程部分,早有國際大廠訂單支撐。

至於全球第二大晶圓的代工廠格羅方德,以及跨入28nm甚早的聯電者,前者將重心放在技術成熟的14nm及22nmFD-SOI產品上,而後者則選擇深耕市場需求量最大的28nm,並持續投入12nm、14nm研發,並視市場需求選定量產時間。

至於中國大陸的兩大晶圓代工業者—中芯國際與華虹半導體,雖然都號稱投入14nm平台研發,但真正量產時間並不明朗。特別是中芯國際主要是以低價搶單,主要營收來源以低毛利的中低階產品為主,即便未來先進製程正式量產,也無法確定能否獲得國際大廠的訂單。

IC設計蓬勃發展 唯中美貿易展成變數

受惠於全球半導體晶圓代工模式成熟,帶動IC設計產業的蓬勃發展。2018年全球IC設計總產值達1,094億美元,其中前三名分別為,美國企業市場佔有率達到68%,台灣企業佔有率為16%,中國大陸企業佔有率則創下13%的歷史新高。

在消費性電子產品需求量持續攀升,加上晶片自主的國家政策,中國大陸IC設計產業成長速度非常快,海思、紫光展銳與北京豪威為穩居市場前三大,而根據Digitime Reserch研究報告顯示,海思更是為區全球第六大IC設計公司。

由華為投資的海思半導體,主要產品為無線通訊晶片,如WCDMA、LTE等功能的手機系統單晶片。過去幾年在華為品牌手機銷售量快速攀升,加上台積電的晶圓代工服務加持,整體營呈現快速攀升的趨勢,2018 年營收更有近 30%成長。

隸屬紫光集團旗下的紫光展銳,則致力於移動通訊和物聯網網域核心晶片的研發及設計,產品涵蓋2G/3G/4G/5G移動通訊晶片、物聯網晶片、射頻晶片等。日前,該公司借重台積電12nm推出春藤510晶片,主打符合最新的3GPP R15標準規範,可支援2G/3G/4G/5G多種通訊模式。至於北京豪威科技則專注在圖形處理解決方案。

儘管中國大陸IC設計產業發產速度非常快,但多半集中在競爭激烈的中低階產品,也代表產品被替代率相當高。在美、中貿易衝突升級下,恐怕會影響市場使用的意願,難保不會衝擊到產業的發展。

DRAM、3D NAND Flash量產  2019年底見真章

在晶圓製造之外,應用範圍廣泛的記憶體,是中國大陸政府亟欲扶植、且投資金額的另個半導體產業,其中又以長江存儲、合肥長鑫存儲、福建晉華為主要廠商。由於全球主要的記憶體核心專利技術,都掌握在三星、SK海力士、美光、東芝等美、日韓、大廠手中,所以過去中國大陸半導體業者不斷透過延攬人才,又或者併購方式取得相關技術,但都沒有真正達成量產目標。

尤其2018 年 11 月 1 日,美國司法部以竊取商業機密為理由,起訴福建晉華、聯電等主管,加上美國商務部亦以基於國家安全和經濟考量,將福建晉華列入出口管制實體名單,禁止美國企業對該公司出售技術或產品,讓中國大陸記憶體產業受到很大的打擊。

不過,在第7屆全球半導體聯盟記憶體論壇(GSA Memory+Conference)上,長江存儲宣布將在2019年8月正式推出的新一代3D NAND Flash技術—Xtacking 2.0架構。為爭取合作夥伴支持,該公司表示技術來源除自行研發外,也從大陸中科院微電子研究所、清華大學、復旦大學等,共取得超過1,500項專利授權,加上與飛索半導體(Spansion)的技術合作,所以完全沒有侵權的問題,目前規劃將於2019年底前正式量產64層Xtacking 架構的3D NAND Flash產品。

至於合肥長鑫存儲也在該大會上表示,將於2019年第4季正式量產8GB LPDDR4規格的DRAM晶片,其技術來源則為已破產的德國奇夢達(Qimonda),以及日本爾必達(Elplda Memory)前工程師。

儘管前述兩家公司均表示將在2019年底推出產品,但是由於過去量產失敗次數太高,以及產品良率難以預測,恐怕還是得到年底才能得知。


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