#中國半導體
一圖概覽全球半導體產業鏈,中國處在什麼地位?
這是一張來自WireScreen的半導體產業供應煉長圖(基於2022年資料)。半導體擁有全球最複雜的供應鏈之一,涉及眾多國家和數百家公司,這張圖展示了各個環節的價值分配和主要參與公司,並重點分析中國在該供應鏈中的位置。中國在原料供應上佔據主導地位,但在高價值環節仍相對落後。各環節價值分配半導體規模超過5,000億美元,預計未來十年內將成長至1兆美元。這張圖將供應鏈劃分為七個核心步驟,並標示了每個環節所創造的價值佔比,顯示「錢流向那裡」:核心智慧財產權:提供晶片設計的核心架構(如ARM)。 - 價值佔比:0.9%電子設計自動化軟體:提供設計晶片所需的軟體工具(如Synopsys)。 - 價值佔比:2.4%晶圓:製造晶片的基底材料(矽片)。 - 價值佔比:1.5%製造裝置:用於晶片製造、光刻、蝕刻、測試等環節的機器。 - 價值佔比:14.9%晶片設計:公司依需求設計晶片藍圖(如蘋果、高通、輝達)。 - 價值佔比:29.8%晶片製造:將設計藍圖在晶圓上製造出來,是技術最難、價值最高的環節(如台積電、三星)。 - 價值佔比:38.4%組裝、測試和封裝:將製造好的晶圓切割成單一晶片,並進行測試和包裝。 - 價值佔比:2.5%可以看出,晶片設計和製造是價值鏈中最大的兩個環節,合計佔據了近70%的價值。中國的優勢和弱勢中國公司在關鍵原料的生產上佔據全球主導地位:矽:佔全球產量69%稀土:佔60%鍺:佔68%鎵:佔98%精煉銅:佔42%精煉鈷:佔70%但在高附加價值的環節市佔率較低,核心智慧財產權、EDA軟體、製造裝置等領域幾乎由美國、歐洲、日本和韓國公司壟斷。在晶片設計和晶片製造這兩個價值最高的環節,中國的全球市佔率也相對較小。尖端晶片技術仍然是美國、歐洲、日本和韓國公司的領域,它們攫取了供應鏈中的大部分價值和市場份額。但是,中國企業正在快速發展各個環節的先進技術,並有望在未來增強中國在供應鏈中的地位。例如:EDA:華大九天製造裝置:北方華創、中微公司晶片設計:華為海思、寒武紀、龍芯、兆芯晶片製造:中芯國際、華虹集團、Nexchip中國也透過合資和地方政府支援的模式進行追趕,例如2015年台灣力晶科技與中國合肥市政府成立合資企業Nexchip(合肥市政府實體持股39.74%,力晶科技持股20.58%),專注12吋晶圓製造,至2021年底月產能達10萬片,約為中芯國際的一半;2023年IPO融資16.7億美元,是當時亞太地區最大規模的IPO。各環節產業“領導者”和中國“挑戰者”這張圖列出了每個環節的行業領導者,例如:微影裝置:荷蘭的ASML在極紫外光微影領域擁有壟斷地位。晶片製造:台積電、三星、英特爾是領導者。晶片設計:蘋果、輝達、高通、博通是領導者。IDM公司:如英特爾、三星等集設計、製造、銷售於一體的公司,在其領先的環節中被列為行業領導者。 (銳芯聞)
日經新聞—中國在儲存半導體領域提高存在感
“沒想到技術水平提高到這種程度”,競爭對手對於長江存儲科技的新型儲存半導體難掩驚訝。其堆疊層數達到約270層,接近三星電子。長江存儲科技的NAND銷量份額首次超過全球10%。在中美對立背景下,中國的技術正在提升……長江存儲科技的目標是在2026年前實現掌握15%的市場份額(湖北省武漢市)中國在儲存半導體領域的存在感正在增強。在用於長期儲存資料的NAND方面,大型企業長江存儲科技(YMTC)的銷量份額首次超過全球10%。在中美對立的背景下,借助中國政府鼓勵使用本國半導體的優惠政策,長江存儲科技迅速提高了技術實力。目前該公司以中國國內業務為中心,但難免會對鎧俠控股(Kioxia Holdings)等日美韓廠商的經營產生影響。“沒想到技術水平提高到這種程度”,對於長江存儲在2025年2月之前開始量產的新型儲存半導體,競爭對手企業的技術人員難掩驚訝之情。這是因為堆疊層數達到約270層,接近韓國三星電子,使用了與日美韓廠商同等水平的技術。此外,還迅速引進了其他企業尚未採用的降低生產成本的方法。調查公司香港Counterpoint的資料顯示,長江存儲在全球NAND出貨量中所佔的份額在2025年1~3月首次達到10%。2025年7~9月同比增長4個百分點達到13%,份額直逼世界第4位的美國美光科技。以中國品牌的筆記型電腦和智慧型手機為中心,長江存儲的產品獲得的採用正在增加,全年的市場份額有望超過1成。儘管以銷售額計算目前只佔世界的8%,但是Counterpoint的分析師MS Hwang認為,到2027年按銷售額計算也將達到10%。長江存儲的目標是在2026年底之前獲得15%的銷量份額。將在中國武漢市周邊推進工廠投資。目前正在實施的投資完成後,長江存儲將佔全球供應量的約2成。這一規模超過了日本鎧俠,直逼韓國SK海力士。在用於短期儲存的DRAM領域,長鑫儲存技術(CXMT)擴大了市場份額。2025年7~9月為8%,居世界第4位。2024年同期為6%。長鑫儲存技術推進增產用於個人電腦和智慧型手機的通用產品,被認為在中國國內擁有4成左右的市場份額。另一方面,在用於生成式AI的高性能“高頻寬儲存器(HBM)”技術方面,SK海力士等的尖端技術是第6代,而長鑫儲存只是第3代。在技術上落後5年。長江存儲和長鑫儲存等中國企業在價格方面壓倒海外競爭對手。調查公司TechInsights的資料顯示,中國生產的NAND比其他國家生產的便宜1~2成左右。美國調查公司IDC的資料顯示,中國2024年的智慧型手機出貨量同比增長6%,達到2億8600萬部,佔全球總量的23%。有分析認為,鎧俠的總銷售額中面向中國的比例約為2成。如果中國廠商的儲存半導體的採用比例不斷提高,日美韓廠商有可能面臨市場份額下降和利潤空間縮小。中國企業能否在中國以外地區獲得更多份額尚不明朗。美國政府於2022年將長江存儲列為限制對象,禁止美國企業在未經許可的情況下提供設計技術。當時美國蘋果曾考慮採購長江存儲生產的儲存半導體用於iPhone,但最終決定放棄。日本企業也“由於質量和安全方面的擔憂,並未積極採用中國的儲存半導體”(鎧俠的高管)。不過,中國大力發展的太陽能面板、電池和純電動汽車(EV)等憑藉價格競爭力在海外迅速獲得市場。國際半導體產業協會(SEMI)的青木慎一分析稱,“即使因美國限制而無法採購充足生產裝置,中國廠商的良品率仍在提高”。還有其他的儲存器技術人員表示,“如果目前的價格差持續下去,其他國家增加採用中國的儲存半導體只是時間問題”。 (日經中文網)
傳日本斷供光刻膠,波及中芯國際、長鑫儲存
12月1日,香港《亞洲時報》等主要外媒報導稱,"日本似乎已從本月中旬起全面停止向中國出口光刻膠的出貨"。儘管日本政府和企業並未正式宣佈此事,但日本和中國業界已普遍將其視為既定事實。有評價指出,此次措施的具體實施範圍已明確到佳能、尼康、三菱化學等具體企業名稱的程度。《亞洲時報》稱此次中斷是"中國擔憂的最壞情況"。當前半導體市場不僅限於 HBM,通用 DRAM需求也同時激增,正處於全面供應短缺的局面,這被認為是中國企業加速成長的時機。雖然 CXMT和SMIC基於政府支援擴大生產能力,與這一趨勢相吻合,但日本光刻膠出口中斷的情況被指直接動搖擴產計畫。若核心材料採購變得不穩定,中國儲存器的市場進入速度也可能受到影響這有可能引發全球供應鏈重組及整體價格結構的變化。另一方面,此次事件也被視為加劇了日本本土企業與中國之間的距離,同時反而強化了韓國與日本供應鏈聯絡更加緊密的趨勢。隨著日本對光刻膠的控制加大中國企業的採購不確定性,韓國企業愈發需要加強與日本中小企業的穩定合作結構,實際上兩國企業間的合作範圍也在擴大。有分析認為,隨著與日本的技術和材料聯絡加強,韓國更有可能在中國與日本之間確立為半導體供應鏈的核心軸。日本此舉被認為中日衝突加劇的背景下,影響已蔓延至半導體供應鏈的訊號。日本正通過限制其優勢領域——部件、材料向中國流入的方式加大施壓,而韓國業界也在密切關注,若此類衝突給中國半導體生產帶來變數,將對韓國企業產生何種影響。光刻膠是一種對光反應後化學性質發生變化的“感光物質”。特別具有將光線聚集到一處的特性,因此在半導體工藝的初期階段“光刻工藝”中被廣泛用作核心材料。塗覆在晶圓上後,能將射向晶圓的光線集中到一點,從而幫助繪製精細的電路圖案。日本在全球光刻膠市場佔據超過70%的份額,地位獨步天下。正因如此,當在政治、經濟領域與其他國家發生衝突時,日本政府最先拿出的施壓手段往往就是光刻膠。2019年將韓國從白名單(出口審查優待國)中排除時,日本在半導體領域最先封鎖的也正是光刻膠。有分析認為,近期展現活力的中國半導體產業整體也將失去活力。日本的感光劑出貨中斷被評價為讓中國連製造各種半導體的第一顆紐扣都無法扣上,更是如此。中芯國際等在全球市場份額中反彈的晶圓代工(半導體委託生產),以及長鑫儲存等記憶體企業,預計都將受到不小的打擊。業界相關人士表示:“特別是記憶體,近期隨著 DRAM 價格的暴漲,長鑫儲存等中國企業正顯示出增建工廠、擴大產能的動向,但日本的出口限制措施也可能成為絆腳石。”日本對中國的半導體相關出口管制,可能從光刻膠開始逐步擴大範圍。據日本《日經新聞》報導,日本代表性半導體企業“鎧俠”最近已停止進口中國產的 DRAM等儲存器。公司一名高管解釋稱:“出於質量和安全方面的擔憂我們停止了進口。 (半導體材料與工藝裝置)
美國立法剔除12類中國半導體設備
近日,美國國會眾議院正式提出HR 6,207號議案,即所謂的《晶片設備品質、實用性和完整性保護法案》(Chip EQUIP Act)。法案由美國會眾議院兩黨議員共同發起,並得到參議院兩黨議員的呼應。該法案主要目標不是新增出口管制,而是透過修改前任拜登政府的政治遺產《晶片與科學法案》( CHIPS Act)中的資金條款,即規定為:凡接受聯邦補貼的項目,其所使用的半導體設備不得來自所謂「受關注外國實體」(FEOC)。法案推出的背景與近年來美國內部對「補貼外流」風險的擔憂有關。根據國會公開資料和議員說明檔案,美國方面注意到,中國在半導體設備領域的生產能力快速增長,特別是在「成熟過程」設備上獲得了新的市場份額。美國議員認為,若缺乏限制機制,可能出現「由美國納稅人出資建廠、卻採購外部補貼國家設備」的現象。因此,Chip EQUIP Act被定位為CHIPS Act的“補充條款”,旨在在資金使用環節增設合規邊界。根據法案原文,該規定透過修改《2021財政年度國防授權法案》(NDAA2021)第9901與9909條的方式落實。其中,所謂的「不合格設備」被定義為:由受關注外國實體或其子公司製造、組裝或翻新的「已完成且完全組裝」( completed, fully assembled)半導體製造設備,用於晶圓製造、封裝、測試或研發等環節。相應條款特別強調,此定義不包括任何零件、腔體、子系統或子組件。這意味著,法案主要針對整機採購環節,而非零件貿易。在設備範圍上,法案列出了十二類被視為所謂的「不合格」的設備類型:沉積、刻蝕、光刻、檢測與計量、晶圓切割、劃片、引線鍵合、離子注入、化學機械拋光(CMP)、擴散或氧化爐、熱處理裝置及自動化物料搬運系統。該清單幾乎涵蓋了晶圓製造的全部主要工序,也包括部分後段製程設備,顯示出立法意圖不僅限於最先進製程。在執行層面,Chip EQUIP Act並非一項一般性的進口限制,而是以合約條款的方式嵌入資金協議。法案要求美國商務部長須在與受資助企業簽署的協議中加入禁止條款,約定自簽署日起十年內,不得採購、安裝或使用不合格設備。這類條款屬於“資金條件約束”,即僅適用於接受CHIPS補貼的特定項目,而不自動擴展到企業的其他海外或自籌資金項目。而外媒引述國會消息稱,該限制僅適用於美國境內的受補貼工廠,並不影響企業在海外的營運或供應鏈採購。法案也設定了三類豁免情形,但標準較高。其一,當美國或其盟國無法生產足量或合格替代設備時;其二,相關設備並非由受關注外國實體製造,而僅由其翻新;其三,若使用符合美國《出口管制條例》(EAR),並經美國國家情報總監或國防部長(戰爭部長)認定符合美國國家安全利益時,可獲例外處理。從產業層面來看,該法案若獲得通過,將對正在建造的美國本土晶圓廠(如Intel、TSMC、三星在美項目)形成直接限制。這些企業需要重新檢視設備採購清單,尤其在自動化系統和後段工序設備方面,避免因組件來源問題而觸及合規風險。對中國及其他被列為「受關注外國」的設備供應商而言,這類項目的市場准入將受到長期限制,且由於其以資金協議為載體,未來即便政策放寬,也可能因合約義務而維持效力。Chip EQUIP Act可能反映出一種制度化的趨勢:美國政府在半導體政策中,正將「安全性」要求從出口端延伸到資金流與供應鏈端。與傳統出口管制相比,它的著眼點不在技術轉移,而是在資金使用的歸屬邏輯。支持者認為,這能確保美國政府補貼不會被外部企業間接受益;而批評者則擔心,這種做法可能進一步複雜化跨國製造鏈的設備採購流程。雖然Chip EQUIP Act意在填補Chips Act的所謂漏洞,但CHIPS Act作為拜登的政治遺產,在川普的治下已經面目全非。今年二進宮後,川普政府雖未廢止這一框架,但已經透過「補貼換股權」的方式重塑其邏輯,例如以CHIPS Act授予但尚未支付的補貼款加上國防相關Secure Enclave項目撥款,共計約89億美元,換取Inte公司股份的9.9%。此舉標誌著美國政府角色由單純的資助者轉為被動股東,更強調「公共資金的投資回報」而非「產業補貼」。Chip EQUIP Act距離川普簽署還有很長的路要走,需要持續關注。 (半導體材料與製程設備)
等死與找死?FD-SOI何以成為中國半導體的一條活路
2014年前後,法國SOI襯底材料龍頭Soitec正經歷著公司歷史上最艱難的時刻。由於FD-SOI市場遲遲未能起量,這家掌握著獨門Smart-Cut技術的法國公司一度面臨資金鏈斷裂的危機,需要依靠法國政府的貸款才能維持營運。與此同時,中國的國家積體電路產業投資基金(“大基金”)剛剛成立,正在全球範圍內尋找投資標的。據芯原股份創始人戴偉民博士回憶,當時大基金的考察團曾有機會投資Soitec,考察團中有人說了一句後來廣為流傳的話:“做FinFET是等死,做FD-SOI是找死。”這句話深刻反映了當時國內產業界對FD-SOI的普遍認知——在FinFET當時已經成為絕對主流,而且形成技術有序迭代的情況下,中國大陸半導體如果追者FinFET技術路線跑,可能會永遠棋差一步,當時普遍有這種焦慮:“為何我們投入的錢越來越多,和西方的差距反而不見縮小?”然而,另一條路——逆勢押注FD-SOI似乎是一條看不到出路的死胡同。十年之後的今天,當全球半導體產業格局因地緣政治而劇烈重構,當中國晶片產業在先進製程領域遭遇“卡脖子”困境,這條曾被主流產業拋棄的技術路線,正在以一種出人意料的方式,為中國半導體產業打開一扇新的窗戶。技術路線的分岔:同一個問題,兩種解法要理解這場技術路線分岔的深意,需要回到二十世紀末的那場危機。1999年,美國國防部高級研究計畫局(DARPA)資助了一個雄心勃勃的研究項目,目標是探索CMOS技術如何突破25奈米的物理極限。彼時,整個半導體行業籠罩在一片悲觀情緒之中。根據當時的技術預測,當電晶體的柵極長度逼近20奈米時,傳統的平面結構將徹底失效——電子會像不聽話的孩子一樣四處亂竄,漏電問題將使晶片變成一塊發熱的廢鐵。領導這個研究項目的,是加州大學伯克利分校的胡正明教授。這位後來被譽為“摩爾定律續命人”的華人科學家,帶領團隊提出了兩種截然不同的解決方案。用一個通俗的比喻來理解:想像你手中握著一根越來越細的水管,水流變得越來越難以控制,總是從指縫間漏出去。怎麼辦?第一種辦法是把水管豎起來——你的手指可以從三面包裹住水管,接觸面積大了,控制力自然就強了。這就是FinFET的核心思想:將原本平躺的電晶體溝道豎起來,形成一個像魚鰭一樣的三維結構,讓柵極能夠從三面包裹住溝道,大幅增強對電流的控制能力(如下圖)。第二種辦法是在水管下面墊一層絕緣材料——即使水流想往下滲漏,也會被這層“防水墊”擋住。這就是FD-SOI的邏輯:在電晶體下方嵌入一層超薄的絕緣氧化層(埋氧層。如下圖),同時將頂層的矽膜做到極薄,讓整個溝道處於“全耗盡”狀態,從根本上切斷漏電通路。兩種方案各有千秋。FinFET的優勢在於與傳統工藝的相容性更好,可以沿用大部分現有裝置;FD-SOI則保留了平面結構的簡潔性,工藝步驟更少,而且擁有一項獨特的“殺手鐧”——背面偏置技術,可以通過調節襯底電壓來動態控制電晶體的性能和功耗,這在物聯網、射頻晶片等對功耗敏感的領域有著巨大的應用價值。技術本身是中立的,但產業的選擇從來不是。胡正明教授團隊在1999年發表了FinFET的研究成果,2000年又公佈了FD-SOI的技術方案。按照他的設想,這兩條路線完全可以平行發展,各自服務於不同的應用場景。然而,產業界的反應卻出人意料地一邊倒。問題出在FD-SOI對襯底材料的苛刻要求上。要讓這種技術正常工作,頂層矽膜的厚度必須控制在極薄且極均勻的水平——用戴偉民博士的比喻來說,“飛機從巴黎飛到上海,整個過程中上下波動不能超過15毫米”。這種精度要求在當時看來幾乎是天方夜譚。更關鍵的是,能夠提供這種高品質SOI襯底的廠商屈指可數。法國的Soitec公司掌握著一項名為Smart-Cut的獨門技術,可以製造出滿足要求的超薄矽膜。但對於當時如日中天的英特爾來說,將如此核心的材料供應鏈命脈交給一家"小法國公司",在戰略上是難以接受的。還有一個被忽視的因素:2000年代初期,CPU市場仍以數字邏輯電路為主,射頻功能並不是晶片設計的重點。FD-SOI在射頻整合方面的優勢,在那個時代尚未得到充分認識。於是,英特爾做出了影響深遠的決定:全力押注FinFET,徹底繞開SOI襯底的技術路線。接下來發生的事情,幾乎是一場產業鏈的“多米諾效應”。台積電一直以來的策略是跟隨領先者——英特爾走那條路,台積電就緊隨其後。當英特爾在2011年率先量產22奈米FinFET工藝時,台積電迅速跟進,三星也不甘落後。裝置廠商、材料供應商、EDA工具商紛紛調整研發方向,整個產業生態迅速向FinFET傾斜。戴偉民博士在回憶這段歷史時感慨萬千:“英特爾一走,台積電就走了。整個產業鏈的裝置、材料、IP全部傾向了FinFET。”FD-SOI就這樣被推到了歷史的邊緣。它並非技術上失敗了,而是在產業博弈中"輸"給了生態系統的力量。命運的轉折:中國資本與法國技術的相遇雖然大基金的考察團與Soitec的故事告一段落,但事情並沒有就此結束。2016年,上海矽產業投資有限公司(滬矽產業的前身)以一種更加務實的方式介入了這場博弈。他們沒有試圖“賭”那條技術路線會勝出,而是通過資本紐帶與Soitec建立了戰略合作關係,認購了這家公司約14.5%的股份。這筆投資的意義遠超財務回報。它為中國半導體產業打開了一扇通往SOI技術世界的大門。此後,滬矽產業旗下的上海新傲科技獲得了Soitec最核心的Smart-Cut技術授權,成為全球僅有的四家擁有該技術的企業之一。戴偉民博士清楚地記得那些年每年在上海舉辦的FD-SOI論壇上的一個傳統——晚宴會安排在一艘船上舉行。“We are on the same boat”,他這樣解釋這個安排的寓意,“我們在同一艘命運之船上。”戴偉民博士在前幾天Soitec襯底願景峰會上做了演講中國資本的注入不僅挽救了Soitec於危難之中,也間接促使法國政府堅定了對這家公司的支援。如今回頭看,當年那筆投資的回報已經超過了十倍。而更重要的是,它為中國在FD-SOI領域建立自主能力埋下了種子。在半導體產業的版圖中,FinFET與FD-SOI從來不是簡單的優劣之爭,而是不同應用場景下的適配之選。FinFET的優勢在於極致的性能和整合密度,是手機處理器、高性能計算晶片等領域的不二之選。但它也有明顯的短板:工藝複雜度高、製造成本昂貴、對先進裝置依賴度極高。從14奈米往下,每前進一個節點,投資額都以百億美元計。更關鍵的是,最先進的FinFET製造能力高度集中在台積電、三星和英特爾三家手中,而這些產能對中國大陸企業的可及性正在急劇下降。FD-SOI則展現出截然不同的特點。它保留了平面工藝的簡潔性,製造步驟比同等性能的FinFET工藝少30%以上,對光刻裝置的要求也相對寬鬆。一條22奈米FD-SOI產線的投資額,大約只有同等產能14奈米FinFET產線的三分之一到一半。更重要的是,FD-SOI在功耗控制方面有著天然的優勢。通過背面偏置技術,設計師可以在晶片運行過程中動態調節功耗和性能——需要高性能時“踩油門”,空閒時“松腳剎”。這種能力在物聯網感測器、可穿戴裝置、汽車電子等對續航敏感的應用中極具價值。此外,FD-SOI在射頻性能上的優勢尤為突出。由於平面結構的寄生電容更低,FD-SOI電晶體可以輕鬆工作在毫米波頻段,非常適合5G通訊、衛星通訊、汽車雷達等高頻應用。相比之下,FinFET的三維結構天然會產生更大的寄生電容,在高頻應用中反而成為劣勢。對於正在經歷“卡脖子”困境的中國半導體產業而言,FD-SOI提供了一條相對現實的突圍路徑。它不需要最先進的EUV光刻機,不需要天文數字的資本投入,卻能在物聯網、汽車電子、射頻晶片等高速增長的市場中提供有競爭力的解決方案。正如IBS首席執行官Handel Jones所指出的:“18奈米FD-SOI可以支援大多數16/14/12奈米FinFET的設計需求,甚至部分7奈米FinFET的設計也可以用12奈米FD-SOI來實現,而成本要低得多。”生態圈的培育:一場持續十年的長跑技術的成功從來不是單點突破,而是生態系統的整體成熟。自2013年第一屆上海FD-SOI論壇舉辦以來,中國的FD-SOI生態圈已經經歷了十年的培育。如今,一條從襯底材料、晶圓代工、EDA工具到IP設計的完整產業鏈正在逐漸成形。在襯底材料端,滬矽產業旗下的新傲科技已經具備了200毫米SOI矽片的量產能力,並正在向300毫米FD-SOI襯底邁進。通過與Soitec的戰略合作,新傲掌握了Smart-Cut技術,可以生產滿足先進製程要求的超薄矽膜。滬矽產業還持有Soitec約11%的股份,建立了從技術到資本的深度繫結。2025第十屆上海FD-SOI論壇在晶圓代工端,格芯(GlobalFoundries)是目前全球FD-SOI工藝的主要推動者。這家公司在收購IBM半導體業務後繼承了FD-SOI的技術積累,並推出了22FDX和12FDX兩代工藝平台。據格芯披露的資料,2019年其22FDX平台50%以上的流片來自中國客戶。意法半導體(ST)也是FD-SOI陣營的重要力量,2023年法國政府宣佈投資29億歐元支援ST與格芯在法國合建一座基於FD-SOI工藝的晶圓廠。在EDA和IP端,芯原股份是中國FD-SOI生態圈的核心推動者之一。這家由戴偉民博士創立的公司,已經為22奈米FD-SOI工藝提供了超過59個模擬與混合訊號IP,涵蓋藍牙、Wi-Fi、GNSS等主流無線通訊協議。國內的EDA公司芯和半導體也在積極支援FD-SOI設計流程,與格芯合作加速客戶的技術採用。在晶片設計端,已經有多家國內企業開始採用FD-SOI工藝。瑞芯微、復旦微電子、國科微等公司都曾宣佈採用22奈米FD-SOI工藝設計物聯網晶片。國際市場上,NXP的i.MX處理器系列、瑞薩的22奈米微控製器、Lattice的FPGA晶片等知名產品也都採用了FD-SOI工藝。中國科學院院士,中國著名半導體材料學專家王曦曾在FD-SOI論壇上表示:“中國有廣闊的空間可以吸納SOI的技術和產品。我們在同一艘命運之船上。”當然,FD-SOI並非沒有挑戰。最顯而易見的問題是生態系統的規模差距。經過十多年的發展,FinFET已經建立起一個龐大且成熟的產業生態,從設計工具、IP庫到製造產能,供應鏈的每一個環節都高度完善。相比之下,FD-SOI的生態圈仍然是一個小眾市場。正如Handel Jones所說:“我們仍然只是市場的一小部分,FinFET仍然佔據供應鏈價值的大頭。”襯底成本是另一個關鍵瓶頸。FD-SOI矽片的價格仍然顯著高於普通體矽——根據早期的資料,SOI襯底的價格曾是體矽的三到四倍。雖然隨著產能擴張和技術進步,這一差距正在縮小,但成本因素仍然是阻礙FD-SOI大規模普及的重要障礙。這裡存在一個典型的“先有雞還是先有蛋”的困境:規模化能力不足導致襯底成本難以下降,而成本居高不下又阻礙了規模化推廣。滬矽集團常務副總,上海新昇董事長兼任總經理李煒博士也說:“FD-SOI襯底技術會的人還是會,不會的還是不會。”打破這一僵局需要產業鏈上下游的協同努力,以及持續的資本投入。更棘手的問題是本地代工產能的缺失。儘管中國在FD-SOI的襯底材料、EDA工具、IP設計等環節已經取得了長足進步,但目前仍然缺少一座具備先進FD-SOI工藝能力的本土晶圓廠。格芯曾在2017年宣佈與成都合資建設22FDX產線,但這一項目後因種種原因停工。華力微電子也曾傳出涉足FD-SOI的消息,但至今未見實質性進展。沒有本地代工能力,中國的FD-SOI晶片設計企業就必須依賴格芯在德國德累斯頓或新加坡的產線,這不僅增加了物流成本和交期風險,更在地緣政治緊張的背景下帶來了供應鏈安全的隱憂。結語:歷史的另一種可能站在2025年的時間節點回望,當年那場技術路線的分岔似乎正在以一種意想不到的方式迎來某種“和解”。從技術演進的角度看,FinFET與FD-SOI並非完全對立的兩條路線,而是有可能在未來某個節點實現融合。業界已經開始探索將SOI襯底與FinFET電晶體結構相結合的SOI-FinFET工藝,這種方案或許能夠兼具兩種技術的優點。法國原子能委員會電子與資訊技術實驗室(CEA-Leti)已經在10奈米和7奈米節點上進行了FD-SOI的試驗線研發,證明這條技術路線仍然有繼續演進的空間。從市場格局的角度看,FD-SOI正在找到屬於自己的生態位。它不是要在手機處理器、高性能計算等FinFET的傳統強項領域與後者正面競爭,而是在物聯網、汽車電子、射頻通訊、邊緣AI等新興市場開闢自己的天地。根據市場研究機構的預測,全球FD-SOI市場規模將從2022年的約7億美元增長到2027年的40億美元以上,復合年增長率超過30%。對於中國半導體產業而言,FD-SOI的戰略價值或許不在於它能否成為主流,而在於它提供了一種在封鎖環境下保持技術能力建設的現實路徑。在最先進製程被"卡脖子"的情況下,用成熟的22/12奈米FD-SOI工藝覆蓋儘可能多的應用場景,既是一種務實的商業選擇,也是一種保持技術活力的戰略佈局。戴偉民博士在最近一次FD-SOI論壇的圓桌討論上提出了一個發人深省的問題:“我們的未來究竟是直接邁向GAA(環繞柵極電晶體),還是將FD-SOI技術推向極限?”這個問題沒有標準答案。但可以確定的是,在半導體這個沒有“備胎”就可能出局的遊戲中,多保留一條技術路線的能力,就多保留了一份在未來博弈中的籌碼。二十多年前,當胡正明教授在伯克利的實驗室裡同時提出FinFET和FD-SOI兩種方案時,他或許沒有預料到,產業的選擇會如此決絕地一邊倒。他也可能沒有想到,二十年後,那條被主流拋棄的技術路線,會在地球另一端的中國重新獲得關注。歷史的偶然性就在於此。英特爾一個看似純粹的商業決定,牽動了整條產業鏈的走向;中國資本一次不起眼的財務投資,卻為日後的技術突圍埋下了伏筆。FD-SOI的故事還在繼續。它能否成為中國半導體產業破局的關鍵一子,答案仍在書寫之中。但至少,它提醒我們:在摩爾定律的盡頭,或許不止一條路通向未來。 (心智觀察所)
《紐約時報》:美國對中國的半導體封鎖計劃,正被中國自己的裝置廠一點點突破
據美國媒體《紐約時報》的報導指出,美國主導的對華先進半導體與裝置出口管控,正被中國本土裝置廠商與產業鏈自救措施「逐步破解」。中國在半導體裝置領域已經有了自己的一席之地,依靠中國自身的技術優勢,美國再難對中國半導體產業實行卡脖子的限制。自2022年10月起,美國與其盟友陸續收緊了對中國出口的半導體裝置與關鍵零件的控制,範圍包括高端設計工具、部分高級工藝裝置、用於訓練大型AI 模型的高性能GPU 等,並對涉及高級晶圓製造能力的主體實施實體名單或許可限制。他們的目標很明確:儘量阻斷中國取得用於量產最先進邏輯與儲存晶片的關鍵裝置與技術。然而,面對管控,中國企業反而在半導體裝置領域實現了關鍵突破,在半導體產業實現了質的飛躍。眾所周知,光刻機被譽為人類工業史上的奇蹟,全球ASML一家獨大。近年來,美國聯合荷蘭、日本,對中國實施光刻機禁令。 EUV全面封鎖。先進型號DUV(如NXT:2000 以上)禁止發貨,連維修權限也受限制。值此艱難時刻,在這個最難突破的領域,中國有了自己的新進展。上海微電子DUV 光刻機已進入客戶驗證,雖然與ASML 差距仍然明顯,但路線已打通。另外,在光源、高精度鏡頭與光學系統這些核心環節已經實現了國產化突破。在刻蝕領域,美國限制中國採購最先進的等離子體刻蝕裝置。 Lam Research、Applied Materials 對華發貨受控。中微公司站上世界舞台,首次與美係正面競爭。 5nm、3nm 節點刻蝕機進入產線驗證,深矽刻蝕在全球主流市場佔有率領先。在功率晶片、化合物半導體刻蝕實現量產壟斷級地位。這是美國最想限制卻限制失敗的領域之一。薄膜沉積方面,高階原子層沉積(ALD)裝置禁止對華銷售。 Applied Materials、TEL 在先進節點ALD 市場對中國斷供。北方華創又站了出來,突破ALD 覆蓋元件層、介質層、金屬柵等關鍵領域,多款ALD/CVD 已進入國內14nm、12nm 產線穩定量產。清洗裝置曾是美國認為難以被覆制的“濕工藝壁壘”,但盛美已完成國產替代的關鍵一步。先進節點清洗機已進入中芯國際量產。先進的「單片清洗」技術穩定量產。在功率元件、MEMS、邏輯晶片領域全面擴張。沒有檢測裝置,就無法知道產品那裡出錯。沒有計量工具,工藝無法持續優化。它是「工藝閉環」的核心能力。然而KLA 的缺陷檢測系統、E-beam 掃描、CD計量裝置對中國封鎖最嚴,是美國最核心的「精確監控能力」。中國在檢測計量方面起步最晚,但突破正在加速。 CD-SEM、AFM、奈米級計量裝置已被國內多家工廠使用。 E-beam 技術已進入可工程演示階段。在平坦度檢測、線寬計量等領域已具備商業競爭力。這一領域仍是中國與美國差距最大的方向,但成長速度最快。CMP 是過去最不起眼,但現在是最關鍵的國產替代突破點。 CMP是晶圓製造中最「髒活累活」的工序,過去CMP拋光裝置長期被應用材料壟斷,CMP拋光墊、拋光液、關鍵耗材對中國限制嚴格。杜邦、陶氏長期壟斷高端市場。近年來,華海清科完成28nm以上CMP裝置國產化,拋光液、拋光墊國產率也快速提升。正如《紐約時報》指出:美國封堵的越細,中國突破的越精準。中國半導體裝置正從被動補課走向體系化能力建構。這才是美國最不願意看到的趨勢。 (芯火相承)
荷蘭安世“斷供”!矽晶圓成為中國半導體產業“卡脖子”的關鍵環節?
荷蘭“強搶”安世半導體以來,雙方你來我往,各自出招;雖然依舊未能決出勝負,但卻也牽出中國國產半導體產業一個大“漏洞”——荷蘭安世半導體於10月26日暫停向東莞封裝測試工廠(ATGD)供應晶圓,直接導致該工廠約70%產能停滯;由此也引發全球半導體供應鏈震盪。晶圓作為半導體產業鏈的核心環節,其製造過程從高純度石英砂開始,經過1400℃高溫提純、氯化反應等工藝,最終得到純度達99.9999999%以上的電子級矽。單晶矽錠通過真空拉晶技術成型,再經切割拋光成為晶片製造的“畫布”,其尺寸(如12英吋)和工藝精度直接影響晶片性能與成本,佔據晶片製造成本50%以上。其實,要達到11個9電子級矽純度的技術要求極高,在工藝上涉及多塔串聯精餾、高溫氯化還原等複雜工序;而且生產過程存在安全風險,如矽烷易爆;同時,對核心裝置和產線要求極高的潔淨度與密閉性。這導致,國內的企業長期以來不能批次穩定生產出高品質電子級多晶矽產品;目前全球矽片供應主要由少數幾家大型廠商把控,如日本信越化學、SUMCO,台灣環球晶圓,德國的Siltronic,韓國的SK Siltron等,這些廠商佔據全球90%以上的市場份額。除了綜合性的巨頭,一些企業在特定領域建立了強大優勢。例如,法國的Soitec在FD-SOI襯底技術上全球領先;美國的Wolfspeed則是碳化矽(SiC)襯底領域的龍頭,是特斯拉的獨家供應商;而芬蘭的Okmetic在RF-SOI(射頻絕緣體上矽)領域擁有超過60%的市場份額。當前,矽晶圓主要應用尺寸為8英吋(200mm)和12英吋(300mm);其中8英吋主要用於模擬晶片、功率器件等成熟製程,但當前市場相對疲軟;而12英吋產品稱為是絕對主流,佔大尺寸晶圓出貨量的64%以上,驅動AI等高端晶片製造。根據最新資料,2025年第三季度全球矽晶圓出貨量達到3313百萬平方英吋,同比增長3.1%。增長主要來自用於先進邏輯、雲端運算和儲存的300mm(12英吋)晶圓。但隨著近兩年國內晶圓廠的興建,終端帶動需求的增加,國產矽晶圓產業也取得了一系列的突破。技術上,中國團隊在多塔差壓耦合技術、反歧化反應技術、矽烷法等方面取得了重要突破,打破了國外壟斷。在產業端,滬矽產業、立昂微(旗下有金瑞泓)、中環股份、有研矽等是國內矽片領域的核心企業。其中,滬矽產業是國家大基金重點扶持的企業,也是中芯國際的核心供應商,其12英吋矽片在國內的國產化處理程序中扮演著關鍵角色。目前,國產廠商在28nm及以上製程所需的矽片上已實現突破,自給率突破50%。在產能建設上,各家也在快速擴張,例如滬矽產業計畫將其300mm(12英吋)矽片總產能提升至120萬片/月。但在最先進的12英吋矽片技術,尤其是用於3nm、5nm製程上與國際龍頭仍有差距,部分特殊矽片如RF-SOI的國產化率仍不高。同時,根據的資訊,當前全球半導體矽片市場存在5%-10%的供過於求,這對於仍在擴產中的中國廠商而言,意味著可能面臨更激烈的市場競爭和價格壓力。根據行業資料,2024年全球矽晶圓市場規模達到130億美元,到2029年將增長到169.8億美元。其中中國市場,2024年市場規模為131億元,處於快速上升通道。因此,此次荷蘭安世“斷供”晶圓造成東莞封測廠70%產能停產,正是抓住了國產半導體產業在矽晶圓上的薄弱之處;從某種程度上講國產矽晶圓產業發展的滯後,或將成為國產半導體產業發展的一個巨大瓶頸。附:2025年全球半導體矽晶圓30強!(飆叔科技洞察)
10萬片產能!不用EUV光刻機,中國首條碳基晶片生產線正式量產,能否彎道超車?
沒有EUV光刻機,中國國產半導體產業有沒有可能彎道超車呢?這可能是許多人心裡的疑問!目前整個國產半導體產業可謂“百花齊放”,既有按照傳統路線拚命攻關光刻系統的;也有不走尋常路,期待通過量子晶片反向突破的;這些路徑當然都是一種可能性,然而有一種“顛覆性路徑”或許才是國產晶片“彎道超車”的關鍵所在——碳基晶片。現在市面上絕大多數的晶片都是以“矽”為核心材料的,也就是矽基晶片。而碳基晶片,顧名思義就是以碳材料(主要是碳奈米管 (CNT) 和石墨烯)為半導體活性層,取代傳統矽(Si)製程的積體電路。碳材料擁有極高的電子遷移率、優異的熱導率和可在室溫下工作而不受量子隧穿限制的特性,被視為後摩爾時代突破矽極限的關鍵技術。隨著矽基晶片工藝逐漸逼近物理極限,全球半導體產業都在尋找能夠延續摩爾定律的新材料。碳基晶片,特別是以碳奈米管為代表的碳基半導體,正成為最有希望的替代者。碳奈米管是由碳原子組成的微小管狀結構,直徑只有1-2奈米,相當於頭髮絲的五十萬分之一。這些微小的結構卻擁有令人驚嘆的特性:電子在碳奈米管裡的移動速度比在矽中快約10倍,能製造出運算速度更快的電子器件,且功耗低、散熱效果好。更重要的是,有別於矽基晶片是電晶體的二維整合,碳基晶片能實現電晶體的三維整合,達到更高的整合度,理論上具有更高的性能潛力。中國碳基晶片研究已走過25年曆程。以中國科學院院士彭練矛、張志勇教授為首的科研團隊,經過二十多年攻關,研發出一整套高性能碳奈米管電晶體的無摻雜製備方法,達到世界領先水平。他們早在2017年就成功製備出5奈米柵長的碳奈米管電晶體,性能接近理論極限,並在碳奈米管純度控制上達到全球領先水平,這是實現高性能晶片的基礎。2020年,北大碳基團隊首次製備出達到大規模碳基積體電路所需的高純、高密度碳奈米管陣列材料,並加工出性能超越矽基積體電路的碳奈米管積體電路,相關研究成果在世界頂級期刊《科學》上發表。但他們並沒有停下研發的腳步,2023年11月,北京大學重慶碳基積體電路研究院正式揭牌成立。同年,國內首條碳基積體電路生產線在重慶投運,標誌著碳基晶片正式從實驗室走向工程化量產階段。這條生產線大量採用國產裝置,並已成功實現8英吋碳基晶圓的量產。2024 年關於石墨烯半導體的論文發表,首次實現帶隙石墨烯器件,為石墨烯在邏輯電路中的應用奠定基礎。2025 年全球首款碳基AI晶片正式發佈,基於CNT電晶體,展示了在 AI 推理中的高效能;同時實現了8 英吋CNT 晶片中試線,提升了製造規模化的可行性。與此同時,高純度6N銅靶材研發成功,為碳基晶片的低成本製造提供關鍵材料,解決了碳基工藝對高純度金屬靶材的需求。在碳基晶片應用落地上也實現了新的突破,在推進通用晶片的同時,碳基晶片憑藉其特定優勢,已在一些細分市場開始應用。例如,基於碳基晶片開發的全球首款手持式氫氣檢測儀已用於氫能源汽車產業鏈,實現了成果的快速轉化。根據規劃,國產碳基晶片將在"十五五"期間,獨立打造出28奈米的碳基積體電路生產線,其性能可對標7奈米的矽基晶片,並計畫到2028年實現年產碳基晶圓10萬片。也就是說,在未來的2-3年國產碳基晶片將實現量產和規模化應用。由於碳基晶片可以繞過先進光刻機的限制,這將使得中國能夠規避在極紫外光刻機(EUV)領域面臨的“卡脖子”問題。當然,不得不說碳基晶片要實現大規模產業化,仍面臨一系列挑戰。其中最主要的是材料製備問題。雖然中國科學家已實現8英吋碳基晶圓的量產,但要獲得高純度、高密度、均勻性良好的碳奈米管陣列材料仍然面臨挑戰。另外,碳奈米管製備中可能存在金屬型與半導體型混合的問題,如何大規模獲得純度達99.9999%的半導體型碳奈米管,仍是需要突破的技術瓶頸。其次,在工藝整合上也面臨挑戰。碳基晶片的製造工藝與矽基晶片有顯著不同,需要開發專用的工藝裝置和流程。目前重慶的生產線雖然已實現量產,但產能與主流的矽基晶片生產線相比仍有較大差距。最後,碳基晶片要真正實現產業化,需要建構從設計、製造到封測的完整產業鏈,以及相應的軟體工具和人才培養體系。目前這一生態仍處於早期階段。因此,雖然面臨諸多挑戰和面臨,但隨著重慶生產線開始量產8英吋碳基晶圓,一條無需依賴極紫外光刻機的晶片製造路徑正逐漸清晰。碳基晶片的成功產業化,將使中國半導體產業擺脫在矽基技術路徑上的長期追趕局面。正如北京大學碳基團隊所言:在矽基道路上“彎道超車”不太現實,但碳基晶片這條全新賽道,給了中國積體電路技術一次“換道開車”的歷史機遇。 (飆叔科技洞察)