研究成果
CAICT观点
我国集成电路制造业产能及投资热点分析
作者:李策            发布时间:2017-11-14

  一、    我国集成电路制造产业发展总体向好

  (一) 制造业发展进入快车道,产业营收高速增长。

  我国集成电路产业实力快速提升,制造业持续高速增长态势。在市场和政策的双轮驱动下,根据中国半导体行业协会统计,2016年中国集成电路产业销售额达到4335.5亿元,同比增长20.1%。产业结构趋于平衡,设计、制造、封测的销售额分别为1644.3亿、1126.9亿及1564.3亿。制造业销售额持续提升,增速达到25.1%,在产业链各环节中最高。

  龙头企业销售额不断增加,部分企业实现持续盈利。中芯国际先进制程出货量稳步提升,华虹宏力、华润微电子等8英寸生产线满负荷运行。中芯国际2016年在全球纯晶圆代工企业营收排名中位列第四,销售达29.2亿美元,同比增长30.3%。华虹宏力保持了连续24个季度盈利,销售收入创历史新高(7.12亿美元),净利润至1.29亿美元,增长14.5%,在位列第八。

  (二) 制造工艺不断提升,产能持续扩张。

  晶圆制造企业技术工艺不断提高。中芯国际推出的28nm工艺已经为国内外多家企业进行稳定代工。16nm工艺研发稳步推进,65nm及以下工艺的销售额占总销售额的44.6%。华力微电子开发的55nm图像传感器工艺,是目前国内最先进的图像传感器工艺平台。受惠于智能手机摄像头市场需求,华力微电子的图像处理器芯片出货持续稳定增长。华虹宏力拥有全面的嵌入式非易失存储器工艺平台组合,涵盖Flash,EEPROM、MTP、OTP等技术,在CMOS-MEMS传感器制造方面成功实现了MEMS器件与标准CMOS工艺及生产线的全兼容。

  (三) 制造产能逐年增加,产能占比日趋合理。

  我国制造业产能逐年增加,成为全球增长的新动力。根据IC Insights数据显示,2016年国内晶圆月产能为184.9万片(折算8英寸),占全球总产能的10.8%。从产能变化情况来看,2000年后,我国制造业产提升经历了两次浪潮,每次浪潮持续大约为5-7年。第一次为2002年-2007年,第二次从2014年开始,预计将持续到2021年。2014年以后,我国新增产能平均占全球新增产能的30%以上,成为全球晶圆产能增长的新动力。

  制造业加快转型升级,产能分布日趋合理。从我国晶圆产能分布来看, 12英寸晶圆产能近年来加速攀升,2016年达到101.7万片/月(折算8英寸值,下同),产能占比达到55%,已超过200MM和150MM及以下。8英寸晶圆产能稳步增长(10年CAGR为6.2%),达到62.5万片/月。6英寸及以下晶圆产能达到10.7万片/月,且增长相对缓慢(10年CAGR为2.7%)(数据来源于IC insight)。

  全国多地形成建厂热潮,新建厂房数量不断增加。国家和各地方均高度重视集成电路的发展,在《国家集成电路产业发展推进纲要》等相关政策的带动下,以及各类基金的推动下,多地形成晶圆厂建设热潮。根据国际半导体设备与材料产业协会(SEMI)统计,全球在2017年-2020年间将投产的半导体晶圆厂约为62座,其中26座位于中国大陆境内,占比高达42%,其中多数为晶圆代工厂。

  晶圆厂投资不断增加,产能供给持续扩大。据Gartner统计,2021年我国将有19个12寸晶圆厂,总产能将达到207万片/月(未折算8英寸,下同),内资晶圆厂产能将达到119.5万片/月,占比达到57.7%。其中,存储器月产能达到129.5万片,逻辑代工达到77.5万片。如果所有项目按期达产,《中国制造2025》中设定的2020制造产能70万片,2025年100万片12寸晶圆产能的目标可以完成。

  二、 供需问题是产业目前面临的核心问题

  我国集成电路制造业仍面临着诸多问题,制约着集成电路产业的整体发展。产业链、资金和人才等供需矛盾是最主要的矛盾。

  设计制造“两头在外”问题仍在持续。我国制造业飞速发展,但主要为海外客户代工;芯片设计业高速增长,但主要依赖海外制造资源。中芯国际2016年来自中国客户的销售额不足营收的一半。在此背景下,国内代工厂扩大产能未必能直接提高国产芯片自给率,部分项目反而会面临巨大风险。

  全球硅晶圆缺货严重,已成为制造业产能瓶颈。目前我国半导体设备和材料占全球市场不足1%,严重制约着国产芯片产业的自给自足和健康发展。据WSTS估计,未来几年内半导体市场将呈现回暖趋势,对主流的300mm硅片需求大增,将导致全球6大300mm硅片制造商的产能面临满载,全球硅晶圆片出现供不应求,部分小型的晶元制造厂恐因无法获得足够硅片被迫减产。

  制造工艺相对落后,技术差距依然存在。晶圆代工方面,我国最先进工艺与国际主流工艺相差近三代。中芯国际目前仍然停留在28纳米PoliSiON工艺。存储器制造方面,武汉新芯仅实现32层3D NAND闪存芯片试产,但今年三星第四代64层3D NAND芯片量产后,将对美光、东芝及武汉新芯等同业竞争者带来巨大压力。

  产业资本支出总体偏少,技术研发仍需大量资金。一是我国集成电路整体资本支出偏低。我国2016年集成电路全产业资本支出为636.2亿美元,仅占全球9%,未达到英特尔、台积电、三星等芯片巨头的企业投资。二是资金偏向基础设施建设,技术研发仍需持续投入。虽然各地基金投资积极性高涨,但是部分基金和资本更关注土地、厂房、设备等固定资产投资,新技术研发仍有大量资金缺口。

  制造业快速发展,人才匮乏短板依然凸显。根据工业和信息化部软件与集成电路促进中心数据显示,我国集成电路产业需要的人员规模为70万,而目前业人员不足30万人,面临大量人才缺口。人才匮乏主要体现在两方面:一方面是带领技术研发“将军人才”稀缺,技术瓶颈短期难以迅速突破;另一方面,具备经验的操作人员和设备维护人员数量存在更大缺口,直接影响产线正常运行或产品的良率。

  三、 发展建议

  加强技术自主研发,实现核心技术突破。一是,加强逻辑代工工艺研发,尽早突破1X纳米工艺节点。二是,尽快突破多层3D存储芯片制造工艺,向64层主流工艺靠拢。三是发展MEMS制造工艺,围绕超越摩尔加大技术布局力度。

  构建面向生态建设的产业投资发展思路。一是,顺应人工智能、物联网等新兴应用领域需求,从国家战略层面整体推进,面向重点应用领域投资,布局含芯片、软件、整机、信息服务等在内的整体产业生态体系。二是,在“中国制造2025”、人工智能、智能硬件等重大工作的推进落实过程中,同步考虑对重点芯片产品及整机系统的支持。

  推动产业上下游间深化协作。一是,推动芯片设计企业面向系统级解决方案需求,以自研、并购、合作等多种方式弥补技术短板构建整体技术能力。二是,推动设计企业、制造企业、封测企业间的合作,加快先进制造工艺和先进封装工艺的研发突破和规模商用,解决“两头在外”的困扰。


  作者简介:

  李策:就职于中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所,主要研究集成电路、智能汽车、工业控制、人工智能等。

  邮箱:lice@caict.ac.cn

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