“短板”正在被一塊塊補上!直擊灣芯展:“中國芯”是怎麼煉成的

又一次打破西方技術封鎖。2025灣區半導體產業生態博覽會(簡稱灣芯展)10月15日在深圳舉行。《每日經濟新聞》記者(簡稱每經記者)現場直擊,隨著多項關鍵技術的突破,“短板”正在被一塊塊補上,中國半導體產業全球躍升進入“關鍵時刻”。

灣芯展上還發佈了一個振奮人心的消息:中國國產半導體裝置廠商深圳新凱來工業機器有限公司(以下簡稱新凱來)旗下萬里眼技術有限公司(以下簡稱萬里眼)自主研發的新一代超高速即時示波器,實現“全球第二”的歷史性跨越。

“擠不過去了!”每經記者在現場看到,前來觀展的人擠滿了新凱來、芯源微、匯川技術等企業展台,詢問公司的前沿技術。

圖片來源:每經記者 盧嶸 攝

1 新突破 中國國產示波器實現歷史性跨越

萬里眼將中國國產示波器性能提升500%,為何就是“全球第二”的歷史性跨越?這是因為,超強性能頻寬突破了90G赫茲就打破了西方國家對於中國的封鎖。

“一年多前我去了一個實驗室,一位白髮蒼蒼的老科學家,他非常興奮跟我說,在他臨近退休之際,終於第一次用上了我們中國自己的高端測量儀器,而且更重要的是經過他兩年多的嚴格測試,每一項指標都達到了要求。”發佈會上,當萬里眼CEO劉桑提起這個小故事時,與白髮蒼蒼的老科學家呼應的,是萬里眼一支平均年齡僅二十八九歲的年輕團隊,攻克了示波器這項“卡脖子”難題。

如何做到90GHz?發佈會後,萬里眼CEO劉桑對包括《每日經濟新聞》記者在內的媒體稱:“在整個示波器研發過程中,除了關鍵器件,先進基礎材料、製造工藝、系統整合能力、軟體演算法和相關的協議能力等都是我們從事高端電子測量儀器研發、製造以及產品服務的關鍵技術。從我們的角度來看,要堅持把這幾個技術做到‘根技術’。”

記者從萬里眼相關工作人員處瞭解到,頻寬大於1GHz的示波器就已經屬於高速行列,中國、國際廠商的進步努力都很大。

上述萬里眼工作人員表示,90GHz超高速即時示波器突破了一些西方國家的管制限制。“不管是儀器儀表還是其他行業,中國特色品牌可以在一定程度上讓市場更活躍,有更多選擇。”

與萬里眼一起亮相灣芯展的還有來自全球20多個國家的超600家企業、機構。

圖片來源:每經記者 攝

在展區佈置上,本屆灣芯展除了設定晶圓製造、先進封裝、化合物半導體、晶片設計四大核心展區外,還設定了AI晶片與邊緣計算生態、RISC-V生態、Chiplet與先進封裝三個特色展區。

市場對灣芯展的高度關注,也正是因為在半導體領域中國國產技術的崛起與突破。展會現場,一名中小投資人在接受記者採訪時表示,中國高科技產業看好半導體和人工智慧,其對新凱來已經關注有一年半了,希望有更多產品,“期待看到我們中國國產光刻機”。

德聚投資副總裁葉葳也告訴記者,中國的優質企業越來越多,當前是中國晶片躍升為全球晶片生態鏈一環的關鍵時刻。在現場,他關注裝置、材料端的企業,並表示這些都是有關鍵技術儲備以及資源需求的領域,希望未來能夠有更多好公司在中國出現。

現場也有參展公司對記者表示,深圳國資機構非常下力氣支援“灣芯展”,“某個國資機構直接開車去當地晶圓廠接人來參展,這些直接就是半導體裝置企業的客戶,對參展企業非常友好”。

2 新成效 中國晶片科學十大進展發佈

本屆灣芯展,記者在採訪中瞭解到,不少廠商都攜帶公司最先進裝置亮相。還有廠商表示,他們的產品已經接近國際先進水平,並且此後將升級為國際一流產品。

在灣芯展開幕式上,活動主辦方還發佈了2024年度中國晶片科學十大進展:

一、新型非晶P型半導體薄膜電晶體與CMOS整合

二、基於范德華層壓的單晶片三維整合工藝

三、人造藍寶石晶體介質助力低功耗晶片發展

四、基於原語表示的類腦互補視覺感知晶片“天眸芯”

五、Pb級超分辨三維奈米光子儲存器技術

六、太極:大規模智能光計算晶片

七、N型半導體水凝膠

八、全降解植入式顱內生理訊號無線監測超凝膠晶片

九、仿人類皮膚機械感知功能的三維架構電子皮膚

十、一種基於載流子可控受激發射的熱發射極電晶體

據主辦方解說,部分進展成就打破了國外在先進半導體器件領域的長期壟斷,或在某一細分領域為半導體和積體電路發展提供了重大原創研究思路。

記者還注意到,本屆灣芯展上,不少上次參展的老面孔再次出現。

圖片來源:每經記者 攝

科創板半導體裝置龍頭拓荊科技相關工作人員告訴記者,半導體行業產品或技術的研發周期都比較長,一款產品從打磨到成熟,需要5年到6年的時間。因此,公司並沒有展示新產品,而是帶來了現有裝置的升級版,“今年我們產品線、產品矩陣更加豐富,比如這款半導體沉積裝置升級了整體框架架構,產能可以提升30%左右”。

“我們與國外裝置的差距在不斷縮小,例如美國應用材料公司,我們在產品性能上跟他們已經很接近了。我們下一步的發展方向是在性能方面必須超越國外幾家公司,包括產能和性能表現。”上述工作人員補充道。

華海清科是高端半導體裝備供應商,處於積體電路製造上游關鍵產業鏈,聚焦CMP、減薄、劃切、邊拋、離子注入、濕法等核心裝備及晶圓再生、耗材服務等領域。公司也展示了一系列半導體裝置,工作人員告訴記者,公司2024年推出的封裝裝置——減薄貼膜一體機可以和國際廠商性能對標。由於半導體裝置客戶驗證周期較長,這款產品目前還在推廣中。

華海清科工作人員表示,包括離子注入等積體電路製造產業鏈領域都已經有新產品實現中國國產替代,“只是進度快慢的問題”。其中,離子注入機技術相對比較難,而且與國際上一些產品相比,還有進一步突破的空間。記者還注意到,北方華創也推出了離子注入機。

華潤微在深圳投資了半導體晶圓生產線項目,由潤鵬半導體(深圳)有限公司實施,項目一期投資220億元,建成後晶圓年產能達48萬片。現場工作人員表示,公司在產12英吋晶圓片,該產品比之前的8英吋晶圓片製程先處理程序度更高。同時,深圳項目二期正在建設中,最快2027年可建成投產。

3 新局面 “短板”正在被一塊塊補上

提到半導體,大家第一反應是“卡脖子”——光刻機進不來、EDA用不了、高端晶片買不到。但如今,風向或許正發生變化。“發展趨勢從長期來看,肯定是中國國產替代”。一位資深半導體分析師說道。

在本屆灣芯展上,人潮湧動,熱鬧非凡,展會記錄了中國半導體如何在“卡脖子”困境中突圍。

尤其是在中國國產裝置廠商新凱來的展台,市場對這家成立僅數年的國資背景企業期待頗高。從公司展出的產品來看,覆蓋工藝裝備與量檢測裝備兩大系列,從擴散、薄膜、刻蝕到檢測、量測、物理與X射線量測,新凱來試圖以“全流程中國國產裝備”的佈局切入長期由國際巨頭主導的賽道。“新凱來五年內會重塑行業。中國行業發展是很快的,短板在逐一追趕。”前述資深半導體分析師稱。

對半導體而言,EUV光刻機不能一蹴而就,荷蘭ASML公司幾乎壟斷了全球高端光刻機市場,但在半導體的若干細分環節,展會上已顯示出單點突破與快速替代的趨勢。

對於晶片而言,設計是萬里長征的第一步,而設計晶片離不開EDA工業軟體。

如果把晶片設計比作蓋大樓,EDA 就是集“建築師圖紙設計、工程師結構計算、施工隊自動施工”於一體的超級工具。想像一下,上世紀60年代的晶片設計師們,需要趴在繪圖板上用鉛筆勾勒每一根電路連線,一個包含幾千個電晶體的積體電路可能就要畫滿幾十張圖紙。這種純手工的設計方式不僅耗時數月,還常常因為一個微小的線條偏差導致整個晶片報廢,隨著晶片上的電晶體數量從幾千個增長到百億級,這種“手工繡花”式的設計方式徹底走到了盡頭——EDA工具的出現,解決這場“晶片設計的效率革命”。

然而,在半導體產業的核心領域,EDA軟體長期被國際巨頭壟斷,成為制約中國晶片發展的“卡脖子”技術。在本屆灣芯展上,新凱來子公司啟雲方科技首次向外界發佈了兩款擁有完全自主智慧財產權的中國國產電子工程EDA軟體——“啟雲方原理圖設計軟體”和“啟雲方PCB設計軟體”。

“公司電子工程EDA設計軟體的產品性能較行業標竿提升30%,軟體支援多人平行協同設計、隨時隨地線上檢視,產品硬體開發周期縮短40%,智能輔助設計一版成功率提升30%。”啟雲方相關工作人員介紹道。這套軟體不僅實現了對國外產品的全面替代,還相容多款中國國產作業系統和資料庫,建構了產品生態。

如果說EDA是設計晶片的魔法棒,那高端示波器就是電子工程師的“眼睛”。長期以來,中國高端示波器市場被海外的泰克、力科以及是德科技三巨頭牢牢掌控。但這次,新凱來另一家子公司,成立於2023年的深圳市萬里眼技術有限公司,直接發佈了其自主研發的新一代超高速即時示波器,頻寬突破90GHz,實現“全球第二”的歷史性跨越。而過去,中國國產示波器卻只能在中低端市場徘徊,頻寬僅為8GHz~18GHz。

萬里眼CEO劉桑表示:“在選擇產品策略的時候,我們沒有太多選擇的餘地,就是為戰略而生,必須去解決(卡脖子)問題。”

當晶片製程逼近1奈米的物理極限,摩爾定律開始“失速”,晶片的性能提升之戰悄悄換了賽道。

過去晶片靠著把電晶體做得越來越小,以此來提升性能,但成本也越來越高,如今,行業的焦點轉向了一個新方向——先進封裝。小晶片(Chiplet)、2.5D、3D封裝,這三個名字,正成為中國國產晶片實現“逆襲”的新密碼。

把多個“小晶片”(Chiplet)像樂高一樣拼在一起,這樣一來,不同工藝、不同功能的芯粒(如CPU、GPU、AI加速器、儲存模組)都能組合成一個“超級晶片”。既能提升性能,又能降低成本,這套“搭積木”的玩法,正在成為本屆灣芯展的另一個焦點。

圖片來源:每經記者 攝

展會上,由珠海矽芯科技有限公司牽頭,聯合了近30家晶片設計、封裝製造、科研院校及產業聯盟等單位,共同打造了業內首個大型“Chiplet與先進封裝生態專區”。

先進封裝的技術路線再強,也離不開材料與裝置的支撐。好消息是——中國廠商正在逐步補齊短板。在關鍵的RDL、TSV、電鍍、凸塊製程環節,北方華創、中科飛測等裝置廠商正在實現裝置中國國產替代。

過去,中國晶片產業常被戲稱為“被封測的國家”,這背後,是我們在晶片設計、製造、裝置和材料等高端環節長期受制於人的無奈自嘲。封裝測試作為產業鏈中相對勞動密集的環節,曾是中國參與全球分工最深、卻也最凸顯我們產業結構失衡的寫照。

如今,隨著多點攻克,這幅產業圖景正在被迅速重構。曾經的“短板”正在一塊塊被接上,一條自主可控的產業鏈正在快速崛起。 (每經頭條)