解析中国半导体产业的发展策略论文（解析中国半导体产业的发展策略研究）

2015年7月，中国发布《中国制造2025》行动计划，力争通过“三步走”实现制造强国战略目标：

第一步，从2015年到2025年，力争用十年时间成为制造强国；

第二步，到2035年，制造业整体达到世界制造强国阵营中游水平；

第三步，中华人民共和国成立100周年之际，制造大国地位将进一步巩固，综合实力进入世界制造强国前列。

半导体产业是这一战略的核心产业。根据《中国制造2025》规划，2020年半导体核心基础零部件和关键基础材料自主保证40%，2025年实现70%。但截至2019年，实际国产化率仅为15.7%，预计2024年才达到20%。

中美贸易摩擦，特别是美国对华为和中芯国际的制裁，将加大本土生产比例的难度，但也会增强中国构建独立半导体生态系统的紧迫感。

好消息是，现在是中国投资半导体产业、调整中国半导体产业结构的好时机。

半导体行业有一个繁荣到萧条的周期，称为“硅周期”，每三到五年重复一次。目前半导体市场正在蓬勃发展。

据SEMI（国际半导体行业协会）预测，2020年半导体生产设备市场将较2019年增长15%，达到549亿美元（约合人民币3843亿元），创下历史新高。存储芯片泡沫破灭带来的下滑预计将在2021年触底，此后每年以5%-6%左右的速度增长。 5G，以及新冠疫情引发的线上经济需求，是半导体行业下一轮增长的关键驱动力。

新的国际形势下，科尔尼认为，中国半导体产业若想加速国产化，需要多方面调整此前的发展战略。

01芯片代工及存储芯片：

聚焦成熟技术，吸引高端人才

半导体代工和存储芯片原本是中国希望撬动半导体产业的两个重要支点。

半导体产业链包括原材料及设备、设计、制造、封装测试四大环节。在半导体设计领域，中国涌现了华为、海思等具有国际竞争力的企业。接下来的发展逻辑应该是抢占半导体代工，进而带动上游原材料和设备。这也是为什么中国国家集成电路产业投资基金（以下简称“大基金”）的第一期投资主要集中在半导体制造和设计领域。

但美国通过制裁中芯国际（Semiconductor Manufacturing International Corporation）严重阻碍了这一进程。

中芯国际是中国大陆最大的芯片代工厂，也是中国大陆目前唯一一家开发7纳米先进制造工艺的公司。但该公司已于2020年12月18日被美国列入禁运实体名单，10纳米及以下半导体芯片生产所需的特定技术和设备将被禁止向其出口，以防止此类关键事件的发生。技术应用于中国军民融合。

科尔尼认为，中芯国际等中国芯片代工厂应该改变策略，收回之前在尖端技术上的投资，稳步提高在成熟芯片工艺代工市场的竞争力。

预计基于成熟工艺的芯片在汽车、工业和通信应用等领域的使用将大幅增加。这些行业使用的芯片不需要采用14纳米以下的先进工艺，但对高耐热（散热）、低延迟、低功耗、高安全性有很高的要求，这也考验芯片代工厂的能力。中芯国际若想在该领域拉开与台积电等其他代工企业的差距，就需要撤回已经配置在前沿领域的资金，转而加强对成熟工艺的投入。

虽然与代工企业无关，但有两个案例可供参考。

2015年，荷兰恩智浦以118亿美元收购美国飞思卡尔，2015年成为全球最大的汽车半导体制造商，并仍保持领先地位。

另一个典型的例子是瑞萨电子2017年收购Intersil。

瑞萨电子在汽车半导体和汽车微型计算机方面具有优势，而Intersil则在航天、航空和军事应用的模拟半导体（尤其是电压控制）方面具有优势。瑞萨电子认为Intersil的能力可以转移到汽车领域。此外，压控半导体是“工匠的领域”，需要很强的专业知识和技术积累，后来者很难追赶。通过收购进入这一领域是非常明智的战略选择。

存储芯片是中国寄予厚望的又一突破。这是由于存储芯片体积庞大，每年存储芯片出货量占全球芯片产量的三分之一。其次，存储芯片更加标准化、通用化，对生态的要求远低于计算芯片。

然而，存储芯片市场高度寡头垄断，主要由三星、SK海力士、美光等少数存储芯片厂商主导。中国存储芯片自给率不足5%。

2016年，中国三大存储芯片厂商浮出水面，分别是长江存储科技有限公司（以下简称“长江存储”）和长鑫存储科技有限公司（以下简称“合肥长鑫”）投资的清华紫光集团。福建金华集成电路有限公司（以下简称“福建金华”）。其中，长江存储负责3D NAND Flash（闪存）芯片，合肥长鑫负责移动DRAM（内存），福建晋华负责利基DRAM。

截至目前，长江存储的NAND Flash研发进展顺利。公司于2019年实现64层3D NAND Flash量产，并计划实现128层3D NAND Flash量产。如果成功量产128层3D NAND Flash，公司将在技术上与顶级厂商保持同步。科尔尼预计，2021年长江存储的市场份额将达到8%。

相比之下，DRAM芯片的进展则有些滞后。

合肥长鑫虽然在2020年实现了DRAM量产，但其制程技术水平不如全球三大DRAM芯片公司（三星、美光、SK海力士），目前对市场的影响很小。

福建晋华采用中方投资、联华电子（UMC）提供技术的模式。然而，2018年10月，金华被美国商务部列入禁运实体名单。目前，联华电子也终止了技术合作，晋华的业务基本处于停滞状态。

紫光集团（长江存储母公司）最近也宣布进军DRAM，但由于其没有制造和封装方面的专业知识，自主研发预计需要三到五年的时间。

如上所述，中国存储器产业目前面临的最大挑战是如何增强实力。如果我们能够收购全球三大DRAM公司中的任何一家，我们就能有效进入和控制DRAM行业。但在目前的国际形势下，这种跨国收购几乎是不可能的。此前，紫光集团有意收购美光和铠侠，并计划投资西部数据，但这些计划均因各国政府的阻挠而未能实现。

因此，最现实的路线是加强技术人才的引进。此前，韩国三星高薪聘请日本技术人员到公司，提高了整体技术水平。

02 装备企业：寻找收购或合作机会

半导体设备企业大致可以分为“光刻设备企业”、“涂层沉积/刻蚀等设备企业”等。这是因为在主要设备中，光刻设备需要特别特殊的技术，而全球市场的玩家完全发挥作用不同的游戏。

在国产光刻机领域，上海微电子（上海微电子装备集团有限公司）脱颖而出。其产品主要采用ArF、KrF和i-line光源，目前只能达到90nm工艺，主要应用于IC的后端封装和面板领域。它们比最先进的一代设备落后20到30年。上海微电子为了提高其在全球范围内的地位，从外部引进技术势在必行。

例如，上海微电子可以引进尼康、佳能的技术。具体技术引进对象包括i-line、KrF、干式ArF和沉浸式ArF。如果想要获得EUV（极紫外光刻）技术，就需要ASML的技术支持。然而，作为一家全球领先的公司，他们无论是收购、技术合作还是人才招聘都异常困难。因此，可以向EUV以外的ArF设备制造商引进和学习技术。

尼康在浸没式ArF光刻设备的全球市场份额不足10%，在干式ArF光刻设备的全球市场份额约为30%。不过，目前，由于开发成本的降低，尼康相关工程师的机会也逐渐减少。佳能在i-line和KrF方面具有技术优势（ArF之后已退出技术开发）。通过吸收这两家公司的技术和人才，我们可以获得从i-line到沉浸式ArF的技术开发能力。

纵观整个半导体行业，设备客户粘性很大，一旦签约就很难替代。在快速崛起的中国半导体市场，如果我们能够提供从i-line到沉浸式ArF的全方位服务，并建立自己的优势定位，我们就可以与客户公司一起积累技术知识，最终拥有在竞争中竞争的技术能力。世界规模。过去，ASML也很早就进入了韩国和中国台湾等尚处于起步阶段的半导体市场，并随着业务的发展巩固了市场地位。

为了实现这一目标，科尔尼认为，中国光刻设备行业下一步可以考虑通过部门收购或人才招聘的方式获取相关技术。

半导体行业有很多非一线企业被收购的案例，买家和卖家都受益：

例如，2008年经济危机后，日本存储芯片公司尔必达因现金流问题进入破产重组。 2013年，美国美光公司趁机收购尔必达。

尽管此次收购当时在日本引起了不少负面评论，但尔必达广岛工厂已成功转型为美光科技内存业务的核心生产基地，负责最尖端产品的研发和生产。美光迄今已在该工厂投资了数千亿日元，并计划继续投资相同数额的资金，并通过招聘应届毕业生等措施扩大约500个工程职位。

国内涂层沉积/刻蚀设备领域的主要公司是北方华创科技集团股份有限公司（以下简称“北方华创”）。

北方华创于2016年由北方微电子（生产CVD、PVD和刻蚀设备）与北京七星华创（生产七星/清洗设备和质量流量控制器）合并重组而成。 2017年收购了美国清洁设备公司Akrion Systems，拥有较为丰富的设备产品线。

此外，中微半导体设备（上海）有限公司已成功量产5nm刻蚀机，并开始接到台积电、长江存储等公司的刻蚀设备订单。

与光刻设备行业类似，中国在涂层沉积/刻蚀等领域并不具备国际最先进的技术。也就是说，它们无法处理需要精细加工的关键工艺，因此开发能够处理这些工艺的干法刻蚀技术和ALD设备已成为当务之急。

外部合作仍然是技术提升的更好选择，例如与日立高科或ULVAC的合作。

日立高科的半导体部门在精度要求极高的栅极刻蚀设备市场占有率超过10%，但该公司可能因业务优化而出售半导体部门。艾发科拥有PVD和金属CVD/ALD设备。虽然这两家公司都没有进入世界第一梯队，但在技术上却更胜一筹。

近年来，在蚀刻、涂层沉积等关键工艺中，上下游工艺互联的重要性不断增强。如果一家公司能够同时拥有高水平的蚀刻和涂层沉积设备，那将是一个重大优势。与光刻设备行业一样，如何利用自身优势提前进入成长期的中国市场，建立自己的竞争优势是一个关键策略

03材料企业面临的两大趋势

半导体材料大致可分为前端晶圆制造材料和后端封装材料。其中，晶圆材料主要包括硅片、光掩模、光刻胶、抛光液等。封装材料主要包括层压基板、引线框架、键合线、热界面材料等。

晶圆是制造半导体的关键材料。随着半导体生产技术的不断提高，晶圆整体尺寸向大尺寸方向发展。晶圆尺寸已从早期的2英寸、4英寸发展到现在的6英寸、8英寸、12英寸。

8英寸和12英寸是目前晶圆的主要尺寸。 2020年之前，中国主要以8英寸晶圆厂为主。随着大资金的持续投入和地方政府的配套资金支持，多个12英寸晶圆厂项目已落地中国大陆。

SEMI数据显示，2017年至2020年全球共有62座半导体晶圆厂投产，其中26座位于中国大陆，占全球总数的42%。

好消息是，中国晶圆厂的激增将促使全球晶圆生产向中国转移。据IC Insight统计，2018年中国大陆晶圆产能为243万片/月（相当于8英寸晶圆），占全球晶圆产能的10%。回合容量为12.5%。预计到2022年，中国大陆晶圆厂产能将达到410万片/月，占全球产能的17.15%。

但晶圆的国产化率仅为5%-10%左右，尤其是用于尖端领域的12英寸晶圆，才刚刚开始形成商业供应。

科尔尼认为，中国不仅需要建设自己的大型晶圆厂以保证相应的产量、质量和成本水平，而且还需要加快中国8英寸和12英寸晶圆厂的整合，打造具有竞争力的大型晶圆厂。圈厂家。

2016年，晶圆行业排名第六的台湾环球晶圆收购了全球第四大半导体晶圆供应商SunEdison Semiconductor（SEMI），成为行业第三大公司。

当时，晶圆行业50%的市场份额被信越化学和SUMCO两家日本企业占据。通过并购，台湾环球晶圆打破了寡头垄断的局面。

封装材料包括电子专用气体、CMP抛光材料、光刻胶等，中国似乎有供应商，但尚未对全球巨头构成威胁。原因之一可能是材料比设备和设备更难进行逆向工程。最后来的人会先来。

在这种情况下，科尔尼认为，有必要抓住当前包装材料领域的两个重要趋势。

第一个大趋势是，人们将越来越关注材料与关键工艺（光刻、蚀刻、涂层沉积）之间的契合。材料设计如果考虑到前后工艺的影响就会更有价值。这意味着通过收购整合国内外相关企业来获得丰富的产品线将变得非常重要。特别地，蚀刻和沉积两个过程同时进行。如果能够同时提供这两种材料并提出相应的建议，对于提升材料企业的竞争力将非常有帮助。

美国材料制造商Entegris对Versum的整合意图就是一个典型案例。 Entegris 专门生产用于涂层沉积的气体。为了补充业务，它曾计划收购在蚀刻气体方面具有优势的Versum，并一度与之达成初步整合协议，但后来默克以更好的条件将其“抢走”。 Versum，如果Entegris和Versum能够整合，将创建一家具有强大跨流程能力的材料公司。

第二大趋势是材料企业正在摆脱“根据客户提出的规格开发材料”的主流工作方式，积极参与开发生产工艺和确定规格的过程，并根据需要与设备制造商合作。例如，材料制造商Versum与Lam Research（全球第三大半导体设备公司）合作，解决了3D闪存开发中的重大技术难题。

中国材料制造商还需要与北方华创等设备制造商进行更多合作。由于材料研究人员往往缺乏对设备的基本了解，因此最好在公司内部建立相应的系统和知识库，掌握最基本的知识，以便与外界合作。

责任编辑：tzh