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集成电路的国产替代之路

2020-9-16 12:12:45浏览次数:

十八大以来,中国集成电路产业发展蒸蒸日上,年均复合增速超过了20%,为同期国际增速的4倍左右,2018年产业销售规模已达6400亿元,然中高端芯片大多需要进口,如何突破技术壁垒、完成中高端 芯片国产替代?在2019年第二届智博会上,英特尔、SK海力士、高通、紫光等国内外企业将献言献策。 


01、何为集成电路 

集成电路,英文为Integrated Circuit(缩写为IC),采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。


集成电路实体往往要以芯片的形式存在,因此在日常生活中集成电路也被简称为芯片,被广泛应用到各行各业,譬如桌面电脑、智能手机、智能手表、智能电视、智能音箱、VR、基站、单片机开发等。此外,集成电路也不全是高大上的产品,低端产品就在我们身边天天都会接触,譬如身份证、交通卡、银行卡、门禁卡等都带有芯片。


我国集成电路行业发展经历四个阶段:


1965—1978年,以开发逻辑电路为主,初步建立我国集成电路工业基础。


1978—1990年,初步改善了我国集成电路装备水平,较好地解决了彩电集成电路的国产化问题。


1990—2000年,以908工程、909工程为重点,在多领域进行科研技术突破。


2000年至今,成立国家集成电路产业投资大基金,扶持集成电路企业快速成长,实现了多点开花的效果。 


集成电路实体往往要以芯片的形式存在 


02、全球集成电路行业发展现状 


当前,集成电路发展势头较好的主要是中国、美国与韩国。


█中国:三驾马车雏形初现

我国集成电路主要依靠华为、紫光与阿里巴巴这三家公司作为行业的领路人。华为旗下的海思半导体是我国集成电路的翘楚,涉足手机芯片、智能芯片、安防芯片等,实现了从低端到高端的蝶变,跻身为世界第七大集成电路公司,可与国外巨头分庭抗礼。譬如海思最新的麒麟990芯片,用上了当今最先进的7nmEUV工艺,且采用自主研发的达芬奇架构NPU(此前麒麟810已经采用),已与世界最先进的手机芯片相媲美,未来将继续扩大华为在高端芯片领域的市场份额。


紫光旗下的紫光展锐,与高通、联发科并列为手机芯片三强(海思手机芯片未对外销售),每年芯片出货量超15亿颗,为三星、Vivo、中兴、联想等手机厂商供货。在没有英特尔帮助下,紫光展锐自主研发了5G基带芯片,并在今年世界移动通信大会发布了5G通信技术平台及首款5G基带芯片春藤510,在当天英特尔就因为自身失去了合作的价值,宣布与紫光展锐终止5G合作。


除了手机芯片,紫光在存储器领域实现了国产零突破,旗下的长江存储64层NAND量产在即,规划产能为10万片/月,将在2020年直接挑战国际大厂。阿里巴巴旗下的平头哥半导体,虽然正式成立还不满一年,但干劲十足。2019年7月发布了第一款芯片产品玄铁910(XuanTie910),应用于5G、人工智能以及自动驾驶等领域,这是业界性能最强的RISC-V处理器,性能直接提升了40%以上,同时宣布全面开放IPCore,意图打造新的生态体系,震撼整个行业。不到一个月,又透露正在研发一款专用SoC芯片,这款芯片将被用于新一代阿里云神龙服务器的核心组件MOC卡,可提高服务器的网络和存储性能,解决云计算的性能损耗难题。更不用说,还有一款云端神经网络芯片Ali-NPU也在抓紧研发中,真可谓三管齐下。


█美国:依然保持领先地位

英特尔曾保持全球集成电路第一大厂商位置达25年之久,2017—2018年被三星超越,2019年上半年以320.38亿美元的营收重回“铁王座”,不过在新兴芯片领域已落后,譬如2019年才发布AI芯片,可耗时4年设计的芯片一诞生就落后竞争对手了。


在AI芯片领域,谷歌才是王者。2016年,谷歌发布第一代AI芯片TPU,是专门为机器学习定制的专用芯片,如今谷歌的AI芯片已发展到第三代,第四代也在研发的路上。


除了谷歌,亚马逊、苹果、Facebook等切入集成电路赛道,研发重心都是AI芯片。亚马逊早在2015年就收购了以色列芯片公司Annapurna Labs, 于 2018 年 底 发 布 了 AI 芯 片Inferentia,并发布了一款ARM服务器芯片Graviton;苹果从2017年开始为iPhone X和iPhone 8生产带AI功能的仿生芯片,大获成功;至于Facebook,正在自研AI芯片。


█韩国:偏科严重

韩国早在上世纪70年代就发力集成电路,三星为“带头大哥”,主攻方向为存储器,经过二三十年努力,打败了美国与日本,成为全球最大的存储器制造国,截至2018年底,三星与SK海力士全球存储器市场占有率合计为74.6%,昔日三巨头美国美光、日本三菱、日本夏普,仅美国美光还是赛道中的选手。 


03、FPGA智能创新全球大赛巅峰对决 

智博会,是一次国家级展会,汇聚了世界众多知名的集成电路企业,包括谷歌、英特尔、SK海力士、高通、意法半导体、华为、阿里巴巴、紫光等。


上述企业将参与8月27日上午9点在重庆悦来国际会议中心举办的集成电路产业高峰论坛,共商集成电路未来的技术趋势、行业需国产化提速等。智博会期间,官方与英特尔公司联合举办英特尔FPGA智能创新全球大赛,来自全球11个国家的24个团队齐聚重庆,进行巅峰对决。


FPGA是专用于集成电路中的一种半定制电路,是可编程的逻辑列阵,能够有效地解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA可编程芯片在通信、安防等行业的应用比较广泛,属于中高端芯片范畴。


这也意味着,在FPGA智能创新全球大赛上,将目睹全球最顶尖水平的FPGA设计作品,碰撞出创新的火花,提升我国PGA可编程芯片的设计水准。


西永微电子产业园

据了解,重庆在集成电路领域走在前列。早在2005年8月就已在西永微电子产业园,构建从EDA平台、共享IP库、芯片设计、制造到封装测试的集成电路全新产业生态,吸引了SK海力士、华润微电子、中国电科、西南集成等一批知名集成电路企业聚集发展,年产值已超100亿元,占全市集成电路产值的80%以上。目前正全力打造全球协同研发创新平台、全国最大功率半导体基地和韩国SK海力士集团全球最大的芯片封装测试工厂。


此外,在仙桃国际大数据谷,成立了重庆集成电路设计产业园,将打造百亿级集成电路设计产业园,围绕智能汽车、智能终端、物联网、人工智能等领域芯片,搭建IP库、EDA工具、样机制造、培训、孵化咨询、基金等六大公共服务平台。力争在3年内,聚集80家IC设计企业,引进和培养5000人以上IC设计人才,建设1个国内知名的集成电路高端研究机构,培育孵化2家以上IC设计上市企业,IC设计年产值超过100亿元。目前已落地ARM、安芯教育、线易科技、物奇科技等企业和平台。


2019智博会,将促成一批集成电路项目落地,加快集成电路的制造技术迭代,提升集成电路国产化进度,从而为我国集成电路独立自主出一份力。