半导体产业,是一个全球性的产业链,专业的分工性极强。目前,仅仅美、日两国,在半导体技术上,是有能力去卡他人脖子。以往,韩国在储存芯片,中国台湾在晶圆代工方面,都发展得很好。
近几十年,由零开始到现在,中国的整体发展,势不可挡。从生活上,高铁、高楼、旅游,甚至豪车一条街,即使在国内的中等规模城市,也是常见。事实说明,中国已经踏进小康社会。

(图片来源:一位常年工务于,太平洋两岸4国6地的,外籍企业家,家乡不是四川)
同时,中国实行集中资源办大事的体制优势,民族复兴及中国梦,作为每一位中国人,都深深感到自豪。

(图片来源:网络)
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而且,当年博通(Broadcom)的创办人和思科(Cisco)的技术副总裁对我们的技术不看好,说我们是疯子。这样来说,一般财务投资者就更难投资新技术!

(图片来源:斯坦福大学)
据说,华为是在2003年,开始自研芯片。它的手机是在2015年左右,才带有自研芯片,华为不是交了十几年学费吗?
资本市场也有一定的周期性。半导体发展发展规律更复杂,要有耐心,未来可能会有第三波,第四波的产业浪潮…

(图片来源:斯坦福大学)
半导体产业
西方国家,把握着先进技术,运用封锁的套路,以高价卖技术的手段,来维持着领先地位 。

(数据来源:ACA 资本)
美、日是掌握核心技术,是第一梯队,包括设备、材料、EDA工具/IP核、芯片设计等领域;中国台湾与韩国,是第二梯队,掌握着先进的制造工艺技术;中国是第三梯队,因投资不断加大,未来有很大的发展空间。

(数据来源:亿欧智库)
在早期阶段,资源在各大领域的分配,以及市场规律,发展会经历一个探索阶段。下面,让我们看看以上几个领域。

(图片来源:阿斯麦尔)
设备/材料市场/EDA工具/IP核
全球半导体设备市场基本上是由美、日企业平分的市场,加上荷兰阿斯麦尔(ASML),销售占设备市场的9成以上。2020年,市场规模大约为625亿美元。
半导体设备主要分为三大领域,它们分别为:光刻、薄膜、蚀刻等,再加上封装、测试。设备的特性是:可靠性和精度极高,比一般军用、航天设备,都要高好几个级别。
光刻设备龙头,是荷兰阿斯麦尔,产品支持5纳米工艺制程,国产的光刻设备,是上海微电子,支持90纳米。
另外,薄膜设备龙头,是美国应用材料(Applied Materials)占7成市场份额,国产的是沈阳拓荆。
蚀刻设备龙头,是美国泛林(Lam Research)占5成市场份额,国产是中微半导体,封测龙头分别是ASM和KLA。

(图片来源:网络)
光刻机比较受关注,其功能是光学蚀刻电路,可简单理解为,原理与照相机一样。

(图片来源:尼康)
材料方面,由美、日、欧企业垄断,占市场8成左右。晶圆龙头,是日本信越。气体、研磨材料也是美、日企业为主,3M、杜邦、日本Fujimi等等。

(图片来源:上海微电子)
另外,美企几乎垄断EDA工具/IP核的全部市场,龙头是新思科(Synopsys),国内是华大九天。
卡脖子是多种形式的,由来已久的。2019年,日本卡韩国三星脖子。有些日本设备,是不卖给中企的。中国多家企业被美国卡脖子,因为美国技术有相关的出口审查法规。

现实上,中企往往比较难买到先进设备。因此,部分8吋二手设备价格,被炒到7成12吋的价格,你要知道,8吋设备早在20年前,就已经停产。我看不懂,但我大受震撼!

但是,中国拥有完整并且主导稀土产业链,而美、日企业只是在高端半导体应用上领先。高纯度材料技术,则掌握在日企手里。

(图片来源:网络)
与此同时,日本村田,在半导体材料方面,是具有领导地位,并与五矿集团合作,购买稀土。美国通用,也与中国稀土合作,生产永磁材料,应用于电车方面。

(图片来源:网络)
中国稀土行业协会陈占恒秘书长说,稀土是工业的黄金,应用很广。例如,氧化铈,是用于抛光粉,氧化钕、氧化镨等永磁材料。氧化铈在半导体应用,可用于LED面板抛光、晶圆和多层陶瓷电容(MLCC)减薄等。
还有,在深圳华强北电子元器件市场,你会发现,高端MLCC、电阻等,是日产品牌,国产只是中低端。

(数据来源:稀土行业协会)
2017年,某大电容厂的总工,告诉我,日产的电容厚度是超薄的,日产的MLCC电容厚度只是他们的1/5~1/10。基于性能质量的因素,他们采用日本陶瓷粉和其他部分日本设备 。
总而言之,设备市场,有其潜规则:佬大挣大钱,产品就是行业标准,佬二挣小钱,佬三亏钱。

(图片来源:网络)
芯片设计
据企查查数据,现存有8.64万家芯片企业,今年新增3.21万家。这些数据,真的会吓死美国国会山庄的“宝宝们”啦。幸亏,他们不懂中文😅
另外,从微信的大数据可以看出,全民“买房”最热的是深圳。据企查查数据,去年,转型也快,深圳是半导体创业最火的地方。
中国人的企业家精神是最强的,万众创新的时代来了!
在设计领域里,投资可以少,甚至一人做起,从小到大,做设计服务都可行。韩国很多芯片企业,也是这样走出来的。同时,这也是美、日流行的商业模式。
如果这些企业协同合作良好,的确是可以把很多EDA工具、IP核搞好,因为这些是不需要流片。

(图片来源:世芯电子)
当然,能进台积电流片是很难的,它只支持低位的数十家设计企业(N),而中芯国际也只支持以台积电客户规模的,N-10家,左右。另外,中芯国际不分配产能给中等规模企业,也是时有发生。

(图片来源:ACA 资本)
安谋(ARM)也是从小慢慢发展起来,是源于一个偶然的机会,而找到靠山。1996年,徳州仪器(TI)选用了它刚开发的微处理器(MCU),嵌入在TI的手机芯片上,而TI,当时拥有全球接近9成的,手机芯片市场份额,2012年退出手机主芯片市场。这样,给安谋垄断移动设备市场,打下基础。
华为也是从小做大,交了多年的学费。华为被制裁后,没有了5G功能?就是个例子。据说,2022年,华为的麒麟830和720芯片,均退回采用14纳米工艺制程,而2018年的710采用12纳米,2020年的820采用7纳米先进工艺。
任总,真的不容易,是我YYDS🌹🌹🌹

(图片来源:建荣集成电路)
上面提到了三代技术差,现在来探讨一下,差距究竟是什么?一般来说,芯片技术,每代都可以,把晶体管单位面积密度翻倍。
但实际上,一般每代芯片,只减少面积25%左右,因为芯片设计的利用率一般定在70%~80%,主要原因是,芯片的内核布局与输入输出,有其物理极限。

(图片来源:SANA Technology)
可这样理解,一幢房子的大小,取决于它内部有多少家具与门窗。我早年的一颗网络芯片的利用率,不到40%。
这样推算,三代技术,可把同样功能的芯片减少面积一半以上,结果就是成本砍半以上,耗电减少,性能提高,让更多应用软件,可以跑起来,更快。
确实,芯片设计的差距是很大的。产业合作水平,需要向第一和第二梯队学习,早日建立产业协同。
期待,中国半导体产业发展壮大的那天早日到来。

(图片来源:建荣集成电路)
知识产权/产业标准
近年来,国家大力鼓励知识产权创新与产业标准制定。同时,半导体专利技术的追赶,也发生了巨变。半导体相关的专利申请量已经进入前三,并成为专利输出国。

政府还有专利奖励计划。李文红律师,从业20余年来,了解华为专利战略,也见证到,中国的半导体专利技术,从量到质量的脱变。他说的最好的案例是,在专利技术与市场份额上,京东方如今已名列前茅。
2012年,在张宏伟与张建荣处长的协调下,国家质检总局主导,制定了国家特种设备物联网产业标准。虽然工业物联网标准很难,但这是一个良好的开始。

(图片来源:Altus)
物联网的概念,是从1996年提出的。直到2016年,才有了窄带NB-IoT的国际标准。但是,不能用于工业安全性的应用。
现时的通信技术,目前还不能达到工业生产安全的要求。例如,塔吊的控制室是在半空中的塔吊架子上,控制场景是现有的通信技术,都没办法把它拉到地面上的,我们曾试用光纤,但是也解决不了问题。

(图片来源:Altus)
因此,半导体技术,未来二十余年的发展前景甚好,加上元宇宙、电动车、物联网通信、软件定义芯片、区块链、量子计算等,应用的需求在不断提高。
环境保护
半导体制造业,是一个对环境,带来化工污染的行业。即使在全球范围内,也是极大的挑战。天津环保局温武瑞局长说过,中国是发展中大国,也是环境保护负责任的大国,必须大力执行环境保护。同时,期待更多的电子新技术。
习主席庄严承诺,中国在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。
人才
美国半导体,从业人员已经老龄化,平均年龄在60岁左右,心态情绪比较低落,躺平的多,吐槽多年来,没有产品发展路线图的也不少。年轻人,基本是不进入这个行业,往往跑到互联网、医疗健康等行业。日本情况也是差不多。

但是,中国半导体发展快,集成电路已经是一级学科,中国多所高校,建立微电子学院,培养新一代。国内半导体从业人员相对年轻,据资深行业分析,全国平均年龄在30岁左右,上海在40岁左右。
同时,海归越来越多,如果用以老带新的方法,充分利用年轻化,是一定会带来创新的。本来,半导体技术,就是创新驱动。
健康问题
在996横行年代,健康是一个重大问题,我有同行同事,由于长时间工作过劳,情绪压力过大,心血管相关疾病的患病率甚高,最后死于岗位上,或在回家的路上,是时有发生的。
归根结底,身体是革命的本钱。
结语
总的来说,半导体技术商业化的路,是具有很大的挑战的一个竞争体系,而且专业性极强。从第一天开始,就已经是全球化,而且也是漫长的。就算龙头,美国,也是有温差。中国半导体要在,全球化中学习和追赶。过去40余年的发展,很不错。未来有希望。
最后,用一首诗来总结:
正视差距
协同发展
努力创新
保重健康
正道沧桑💪
弯道超车🎉🎉
强国有我🇨🇳🇨🇳🇨🇳
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