中國的半導體技術怎麼樣?在世界上處於什麼水平?

半導體技術是科技的核心啊


對於半導體這個技術主導的領域..各從業公司的銷售排名大致可以反映技術差距的現況,分三大塊來講吧:
1.製造設備
我們先來看看排名情況:
美國:2,4,5,10,12,15
日本:3,6,7,8,11,14
荷蘭:1,9

注:其中8,9,12,15主要是封裝測試設備,其餘為晶元製造設備
解讀:
這是半導體製造技術中最核心的部分,採用什麼樣的設備決定了一個工廠工藝技術的極限,幾乎所有上榜廠商都在某一個工藝技術領域處於領先地位,沒有ASML/NIKON在光刻設備上的突破,Intel絕玩不出22nm..日本地震影響Ivy Bridge出貨日程就是這個理; 這個行業也是可怕的高利潤率(40%)與很高的技術門檻(精密製造技術,自動化,以及光學,材料等等各種基礎科學..),中國(包括台灣)以及風頭正勁的韓國在這塊基本上都是空白.美/日/荷具有壓倒性優勢.

2.製造工藝
先名詞解釋一下,製造工藝是指採用上述設備製造出晶元的技術.雖然如第1條所述,設備決定了工藝技術的極限.但晶元的製造是個極其複雜的過程,有了能完成特定工藝的設備,還需要基於設備開發出相應的工藝流程,器件的電性優化,為晶元設計建立模型等等,這部分對技術要求也是相當高的,AMD當年就是在0.13um工藝研發上出了差錯,錯過了趕超Intel的絕佳機會.
由於對台灣相對寬鬆的出口限制和寶島80年代開始實行的成功的半導體技術發展策略(專攻晶元代工)在這一領域,寶島的TSMC相當生猛(注:前20里只有3,15,20是純製造的代工廠),不光銷售額,在製造工藝上,TSMC也是僅次於Intel的業界一流水準.
至於大陸,由於先進工藝設備的出口管制和起步較晚,代表廠商SMIC和業界的先進水平還有一些差距,不過差別並不大,大約也就在2年左右.

3.晶元設計
晶元設計更類似於軟體行業的情況,資本和配套的門檻並沒有1,2兩條高,關鍵所需的是人才.由於美國日本晶元產業發展的時間較長,所以在各種類型的晶元設計上都有相應的人才積累;中國的晶元設計公司大多數是專精某一種特定類型的晶元(通常是有某一類人才加盟開始),在通用的高性能晶元上還有差距,在某些特定類型晶元設計水平上大致和主流同步(尤其是針對大陸市場的晶元).
以下是純設計公司排名(注:4名以下都未進入總體排名前20大)
可以看到大陸終於有兩家上榜,這兩家都基本是做通信晶元,技術水平大致也在這個位置上,主流偏低的位置)


題外話:
關於製造技術:

"因為半導體技術的工程實現,是個勞動力密集型的行業;" 是蠻大的謬誤,半導體技術可算得上人類製造技術中最尖端的前3之列,人力成本所佔比不過零頭而已,一個現代化的半導體工廠,平均是4個工程師對一個工人.更不論一台光刻設備的維護和折舊費用超過一個工廠所有工人的工資..
只不過技術更新太過迅速,行業景氣度也不穩定,投資又極巨大,是個贏家通吃的行業,需要產生積聚效應,不是人人都能玩的起的罷了.
試舉一例:
富士康(勞動密集型代表)的凈利潤率&<3%,而半導體製造業代表TSMC從1987年創立以來至今從未虧損.利潤率在30~40%(遠大於蘋果);

以上.


從產業結構來看,目前在半導體領域的前沿研發基本都被歐美和日韓的企業以及院校所包攬。新的設計,新的製造工藝基本都首先由這些國家所提出來並實現,而相應的測試方法也自然而然的隨著這些新技術的應用而被開發出來。作為現代IT業的根本基礎,最核心的晶元生產技術基本為Intel,台積電,Global Foundry,IBM,三星,東芝等有限的幾家大型公司所掌握。同時,作為供應鏈的上游,一些非常關鍵的設備和材料供應商,比如ASML,尼康,3M,杜邦,也同樣屬於歐美日韓體系。

最新的設計往往都是基於最新的製造工藝,而在設計方面獨樹一幟的公司比如高通,ARM等,和上述的那些製造公司都是有著密切的合作的。目前這個工藝/設計研發的圈子還很少有大陸企業涉足。就我所知好像只有華為一家在逐漸的從設計往下慢慢探索製造方面的整合能力,別的公司就完全沒有聽過這方面的努力了。

大陸的現狀基本是:
1)有著大量的中小型設計公司,具有滿足絕大多數普通應用場景的設計能力(比如數模轉換,工業控制,小型嵌入式系統等)。然而由於財力和技術積累的不足,在規模最大、利潤最高的幾塊市場,比如CPU,FPGA或者存儲器上,大陸公司基本還處於別人吃肉我來喝湯的地位。

2)在工藝製造領域有一家SMIC,一直在緊追慢趕的試圖擠入台積電,Intel它們這幾家所把持的市場,然後由於財力和技術積累的不足,SMIC始終難以承擔那些大的設計客戶(高通,NXP,IBM等)的重要訂單。

3)高端設備和原材料的供應商極缺,所有重要設備和材料幾乎完全進口。

目前在大陸比較欣欣向榮的是封裝測試領域。各種大型的封裝測試工廠遍地開花,有外資的也有民營的。由於封測產業對於技術要求相對較低,但是對於成本控制相當敏感,所以在勞動力相對低廉的大陸獲得了較大的發展。而另一方面,對於成本不敏感,而對技術極其依賴的晶元製造業短期內在大陸無法看到美好的前景。

就目前的發展形勢來看,我個人對於大陸的整體水平持比較悲觀的態度。這個行業和LV,Gucci什麼的不同,不是光用錢就能砸出響來的。其中涉及到太多社會結構和商業文化的東西,在最近的30年甚至更長的時間內,我們可能要一直扮演追趕者的角色。希望通過扮演世界工廠這個角色,能夠給我們的商業和技術領袖們積累足夠的資本和眼界,在這個世界最大的產業中最終獲得穩固的地位。


// 感謝邀請。這個問題太大了....
// 我的涉獵面還從未覆蓋到整個「半導體技術領域」去,也沒有做過全面調研,只能粗略說說。

首先,將半導體技術分成「科學研究」和「工程運用」兩個最大的方面來看待。

1、「科學研究]上:
毫無疑問,美國是全球最領先的;這種領先地位是由完善、成熟的學術體制和科研氛圍一步步建構起來的。而且就我個人理解,一旦這種體系建構完善,就會讓這個優秀的學術圈佔據掉幾乎所有的頂尖學術資源;後繼人才也會自動地被資源吸引而流向這個圈子。
美國擁有當今全球相對來說最優秀的學術體制和科研氛圍,同時矽谷在半導體技術上曾經登峰造極式的輝煌也讓美國佔據了大批將科研內容轉化為工程實用的業界資源。因此我認為,美國在科學研究上的領先地位,將在很長時期內不可撼動。
這方面,中國大陸的水準相對來說是很低的,原因不多說了;相比而言,台灣地區的科研水準高些,在半導體科研的不少分支領域內已經超越歐洲傳統的幾大學術強國(特別是器件物理和數字電路設計方面)。


2、「工程運用」上,再分成「上層設計」和「底層製造」兩個方面來看待:

(1) 「上層設計」還是美國絕對領先。
Intel 在業界不可撼動的地位大家都知道,且美國掌握了這一領域中絕對多數的行業標準,並長期起著標準制定者和指導者的角色。
其實設計跟科研很像,也需要投入大量的資金、並營造良好的氛圍來培養、並最終留住人才群體。一旦積累的一定的基礎,地位就很難撼動了。因為高集成度、高性能的半導體相關產品的設計,絕對不是少數幾個人就可以完成的,需要一個科學知識和工程技術都非常完善的(規模不小的)團隊合力進行。
中國大陸的獨立設計能力很弱,超大規模的數字集成電路(大如 CPU)就不說了,功能完善的定製應用電路,也少有可以設計得完美的——創新開發就更稀有了。還是台灣明顯強一些,著名的三家——台積電[1]、台聯電[2]、聯發科[3] ——算是名聲在外,而聯發科更是因開發「山寨手機」而積累的成績,在上撥經濟危機中表現得異軍突起。

(2) 「底層製造」中國有很大的發展空間。
半導體技術的底層製造業(也常叫「微電子製造加工業」)是個純粹的製造業。(開個不算太過分的玩笑:大家可以簡單、粗暴地把在矽片上刻電路類比成傳統的紙張印刷行業。)中國大陸近年來的代工製造一直處於上升階段,很多傳統領域的代工技術已然世界領先,下一步在微電子製造業上也達到尖端是可以期待的,業界也普遍看好。這是勞動力資源的優勢所決定的。曾經日本、韓國、新加坡等地該行業很興旺,但現在普遍因為勞動力資源的緊缺和漲價而大幅衰弱,台灣也略有衰退之勝,中國大陸正在快速上升期。
而目前台灣的台積電和台聯電,在微電子製造工藝上已然躍居世界領先的行列。據我所知,不少美國頂尖高校也會在台灣的代工廠中加工實現自己的科研產品。

總體來說,「工程」方面,中國還是被業界普遍看好的。因為半導體技術的工程實現,是個勞動力密集型的行業;當然,對勞動力的技術性要求比很多傳統行業要高,然而一個國家處在目前的發展階段中,勞動力素質的上升也將是一個必定會走過去的階段。


以上僅供參考,如果謬誤,歡迎指正。

--
[1] 台灣積體電路製造股份有限公司,簡稱「台積電(TSMC)」,http://www.tsmc.com/chinese/default.htm
[2] 台灣聯華電子股份有限公司,簡稱「台聯電(UMC)」,http://www.umc.com/chinese/
[3] 聯發科技股份有限公司,簡稱「聯發科(MTK)」,http://www.mediatek.com/tw/index.php


華為、海思這兩個企業在半導體行業慢慢是有地位了。

前瞻產業研究院提供的《2015-2020年中國集成電路行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》指出,2014年全球半導體業營收將達3532億美元,同比2013年增長9.4%。雖然整體呈現利好,但行業併購不斷,資源整合加劇。2014年全球半導體業併購次數達到23起,數目與規模均超2013年市場價值也擴大到300億美元。缺乏資本與晶元技術不斷提高,是半導體併購成風的主因。

隨著汽車與手機等設備性能的進一步加強,未來半導體行業整合仍將繼續。半導體格局將會產生如下變化。

首先。恩智浦收購飛思卡爾後,以瑞薩、意法與飛思卡爾為主的車載半導體市場格局將會打亂,未來隨著車聯網技術的普及,高通、英特爾與英偉達等移動晶元廠商也將積極布局這一市場。

其次,隨著高通被中國處罰,三星推行自家晶元,華為海思等國產晶元的崛起,未來移動晶元領域將有洗牌。

最後,物聯網技術催動下,微型晶元成為發展趨勢。目前可穿戴設備晶元市場被德州儀器、博通與羅姆等老牌半導體廠商控制,而隨著英特爾、聯發科等廠商發力,可穿戴設備市場格局也將發生改變。


今年來回看這個問題,看上去比12年情況好了不少。


手上好多0.13和0.8um的單管,還在搞這方面的可靠性吧,現在在中科院讀。很茫然。


據說國內曾經仿製ASML九十年代的裝備都沒能仿製出來 如果這是真的 你自己想像吧

國家禁運(明擺著不讓你生產仿製研發) 技術壁壘(做過科研的尤其是偏複雜的實驗的都能體會到啥是技術壁壘) 專業壁壘(哪怕你拚命外加幸運做出來了人家還說你抄襲不讓你用) 三座大山在那呢


按央視的說法世界領先,二百多個國家和地區,有工藝的也不超過二十個吧,工藝雖然落後,但還有一百八十個國家造不出來,所以算是領先咯。


SMIC號稱是65nm工藝,但是還是很多服務無法提供。所以很多國內一流設計單位還是去外面流片。設計能力已經有了很大提高。畢竟國家投入巨大!但是工藝一直受制於人,在外面流片很多問題無法直接交流,對於設計很不利。這還是工程上的問題,基礎理論依然任重道運。國內搞這個的還是太少了,還各搞各的。


只能說起步階段吧,目前只是在有限的幾個領域裡有所建樹,但即便是這些領域也是仿照國外產品,原創的太少。要不就是國家扶持的比如TD,但是這個標準能走多遠,個人持悲觀態度。再一個看標準,現在大的標準比如USB, DP等里鮮見中國廠商影子。


中國在半導體方面的技術可能落後50年。


這個曾被叫做「夕陽產業」又有回到美國去的可能,有技術,有人,有錢(幾家大公司)。亞洲還有三星和台積電可以撐著,天朝的先天不足,後天無力。TSMC代工這條路走不通了,三星這條路機會也不大,只能做fabless,但缺少先進fab的技術和人才支撐,這個也沒戲。十幾年前地方政府還有錢和魄力投產12寸的廠,到了18寸,估計得把國內所有的這方面資源都整合起來了。


天朝的唯一能做的,還是在組裝上,不管是電腦,電視機還是手機,pad,成品製造國和一個挺大的市場。


一點個人想法,以上。


推薦閱讀:

保研北大微電子mems方向碩士。有沒有出路?
如果mosfet柵極懸空,加直流高壓,危險嗎?
半導體是夕陽產業嗎?
為什麼 CPU 只用硅做,而不用能耗更低的鍺做?

TAG:半導體 | 微電子 |