今天小编分享的科技经验：国产高端芯片取得突破性进展的背后，欢迎阅读。
2023 年已经过半，在全球芯片市场低迷，以及美国限制政策的双重作用下，中国半导体业在上半年的表现如何？产业链各环节的国产化率发展到了什么水平？下面具体介绍一下。
中国国家统计局公布的数据显示，2023 年前两个月，中国芯片产量同比下降 17%，芯片进口量下降 26.5%，出口下降 20.9%。而随着国产化浪潮渐起，以及芯片市场供过于求开始向供需平衡转变，中国芯片产量逐渐增加，工信部发布的数据显示，今年前 5 个月，我国芯片产量达到 1401 亿个，同比增长 0.1%。
近期，中国海关总署披露的全国进出口重点商品量值表显示，今年 1-6 月，中国芯片进口数量和进口总额同比都明显减少，其中，进口数量为 2277.7 亿个，同比减少 18.5%，进口总额为 1626.09 亿美元，同比减少了 22.4%。
与此同时，上半年，中国共出口芯片 1275.8 亿个，同比减少了 10%。
可见，上半年本土芯片产量同比略有增加，但进出口总量都明显减少。总体来看，喜忧参半，中国本土芯片产业链各环节还需要继续努力，才能更加自如地应对各种变化带来的负面影响。
01
中国芯片产业链各环节的发展和变化
下面就从半导体设备、芯片设计和制造等环节入手，看一看近半年来中国本土相关企业和产品取得的进步，以及存在的问题和不足之处。
首先看半导体设备。
根据中国本土晶圆厂设备采购数据进行统计，结果显示，截至 6 月，去胶设备国产化率达到 90% 以上，代表厂商是屹唐半导体；清洗设备国产化率约为 58%，代表厂商是盛美、北方华创和至纯科技；刻蚀设备国产化率约为 44%，代表厂商是中微公司、北方华创和屹唐半导体；CMP 设备国产化率为 32%，代表厂商是华海清科；热处理设备国产化率约为 25%，代表厂商是北方华创和屹唐半导体；CVD 设备国产化率为 29%，代表厂商是北方华创和拓荆科技；PVD 设备国产化率为 10%；涂胶显影设备国产化率为 29%，代表厂商是芯源微；离子注入机国产化率为 7%，代表厂商是万业企业（凯世通）；量测设备国产化率为 4%，代表厂商是精测电子。此外，28nm 制程光刻设备也实现了零的突破。
从半导体设备招投标情况来看，今年 6 月，可统计得標设备数共计 21 台，同比增长 65.63%，其中，薄膜沉积设备 3 台，辅助设备 12 台，检测设备 4 台，刻蚀设备 1 台，真空设备 1 台。6 月，北方华创、正帆科技、上海精测、武汉精测、上海微电子都有设备得標。
上半年 1-6 月，可统计设备得標数共计 254 台，同比下降 37.90%，其中，薄膜沉积设备得標 38 台，同比增长 80.95%，辅助设备 16 台，同比减少 60.98%，高温烧结设备 17 台，同比增长 112.50%，光刻设备 1 台，同比持平，检测设备 139 台，同比减少 33.18%，刻蚀设备 21 台，同比减少 61.11%，抛光设备 3 台，同比减少 40.00%，清洗设备 1 台，热处理设备 12 台，同比减少 7.69%，真空设备 4 台，同比增长 33.33%。
总体来看，半导体设备的国产化率依然偏低，且由于上半年芯片市场很低迷，晶圆厂产能利用率不足，导致采购设备意愿不足，国产设备得標数量同比呈下降态势，不知道这种状况在下半年会不会明显好转。
下面看一下芯片设计。
相对于在芯片制造方面与国际先进水平存在的差距，中国芯片设计能力并不弱，也一直在进步。中国芯片设计企业与国际大厂之间的差距，主要体现在对 EDA 工具、IP 和制程工艺的依赖程度，例如，使用同样一款较为先进的 EDA 工具，国际大厂都够在 18 个月内设计出一款较为成熟的 7nm 芯片，且能取得较高的流片成功率，而中国排名靠前的设计公司，使用同样的工具，只能设计出 14nm 的芯片，且流片成功率与国际先进大厂之间也存在差距。
在提升设计水平，积累更多设计 know-how 认知方面，中国本土设计公司一直在努力。与此同时，本土芯片采购企业将更多的订单给到了本土芯片公司，使得中国芯片设计公司有了更多在市场上历练的机会，这对于磨练设计水平很有帮助。
IP 方面，受美国限制政策影响，国外高端 IP 进口到中国大陆市场的难度越来越大，国内 IP 短板在这种形势下凸显出来，同时也激发了中国本土半导体 IP 企业的发展动力，一批新势力涌现出来。
高速 SerDes 接口 IP 已成为以数据中心为代表的 HPC 应用的关键，这方面的本土代表企业是芯动科技，该公司可提供 16/32/56/64Gbps 多标准 SerDes 解决方案，25G/32Gbps SerDes 已经量产，56Gbps SerDes 已经发布。另一家公司牛芯半导体则推出了 25/28/32Gbps 的 SerDes IP。此外，灿芯、和芯微可提供 1.25Gbps-12.5Gbps 多速率 SerDes IP，锐成芯微、纳能微电子也有各种 SerDes IP 产品。
与 Chiplet 相关的接口 IP 方面，芯动科技和芯原微电子已经推出了相关产品。芯原是中国大陆首批加入 UCIe 产业联盟的公司，推出了基于 Chiplet 架构设计的高端应用处理器平台，该平台 12nm SoC 版本已经完成流片，正在进行 Chiplet 版本的迭代。
芯耀辉正在集中力量研发 28nm/14nm/12nm 及更先进工艺 IP，该公司还开发了 DDR PHY IP 产品，目前尚不清楚其所能支持的 DDR 应用有哪些。目前，芯耀辉正从可靠的 SI（信号完整性）和 PI（电源完整性）分析、高可靠性训练设计、高性能 DDR IO 设计和多频点快速切换这四方面入手，攻克 DDR PHY 技术难关。
最后看一下最重要的部分——芯片制造。
芯片制造是中国大陆的薄弱环节，特别是在先进制程（10nm 以下）方面，鲜有能进入市场的量产芯片。近两年，中国本土晶圆厂也在努力攻克技术难关，争取补齐本土高端芯片制造能力不足的短板。
近一段时间，有两个关于本土高端芯片制造的好消息传出，非常值得关注，一是 BAW 滤波器实现了本土量产，二是华为将于今年年底推出自家设计，由本土晶圆代工厂生产的 5G 手机处理器。
滤波器是手机射频前端模块中的重要器件，主要分为声表面波滤波器（Surface Acoustic Wave，SAW）和体声波滤波器（Bulk Acoustic Wave，BAW）两大类。
BAW 滤波器的基本原理与 SAW 相同，差异在于 BAW 滤波器中声波垂直传播，能够更有效地捕获声波，因为其在高频段的出色表现，插损低性能优秀，适用于 5G 高频滤波。BAW 滤波器中的主流技术 FBAR 需要在有源区下方做高精度蚀刻，这就对芯片工艺提出了很高要求，BAW 滤波器对薄膜沉积和微机械加工技术的要求极高，制造难度和成本比 SAW 高很多。另一方面，也需要同时了解器件物理特性和工艺的工程师来完成结合工艺的器件设计。
目前，BAW 滤波器市场 Broadcom（博通）一家独大，市占率达到 87%，Qorvo 占据 8% 的市场份额。
在这样的背景下，中国的赛微电子实现了 BAW 滤波器量产，作为重要的合作伙伴，武汉敏声与赛微电子做到了工艺和器件设计的协同优化，在赛微电子的晶圆厂用定制化工艺生产。
据悉，赛微电子量产的 BAW 滤波器将用于国内某品牌手机当中，并签署了长期采购協定，涉及 12 款不同型号的 BAW 滤波器及其衍生器件（双工器、四工器等），協定执行期间为 2023 年 8 月 -2024 年 12 月，協定金额不少于 1 亿元人民币。不知道赛微电子的合作对象是不是华为。
除了 BAW 滤波器量产，最近还有另一个重磅消息传出：华为有望于今年年底在其新款旗舰手机中用上自家设计，本土制造的 5G 手机处理器。
自从被美国限购以后，华为既不能从高通那里购买 5G 手机处理器，也不能从台积电和三星那里拿到先进制程代工产能，这使得华为高端手机市占率大幅下滑，一度跌出前六榜单，但是，最近半年，华为手机的市占率大幅提升，最新统计显示，其在中国大陆的市占率已经超过 13%（排名第一品牌的市占率在 18% 左右），华为高端手机又复活了。
如果华为真能在今年推出的新款旗舰手机中搭载自主设计、本土晶圆厂生产的 5G 手机处理器，无疑是一个重大突破，也会给美国的封锁政策以沉重打击。
02
下一步如何走？
自 2019 年 " 半导体战争 " 爆发以来，中国本土相关产业问题进一步凸显出来，正是因为如此，政府和本土产业链上各环节的企业也更加清醒了，目标也明确了，并在近三年取得了一定成绩，但问题还没有得到根本解决，需要全产业链继续努力。
首先，就是发展模式，以及产业链各环节之间的协作，如何做，才能进一步提升效率呢？我们认为，IDM 的发展模式还是一个重要选项，虽说当下全球芯片制造业更倾向于晶圆代工，各大 IDM 也有 " 轻量化 " 自有晶圆厂的意愿，但就中国大陆半导体业的发展阶段和特点而言，要完全与国际 " 晶圆代工化 " 接轨，恐怕还不是时候。再有，面对美国将长期进行的限制政策，做符合中国市场特点的 IDM（此 IDM 不同于美欧 IDM 大厂，中国的 IDM 涉及的产业链环节可能会更长），会进一步提升效率。
近两年，华为被限制后，无法拿到先进制程产能，很痛苦。为了尽早解决这个问题，该公司做了很多整合本土产业链的工作和投入，就是要提升效率，以期在中国本土制造出先进制程芯片。
还有一点很重要，那就是做好先进制程和成熟制程的协调发展工作。可以说，在可预见的未来多年内，中国本土芯片制造一定是以成熟制程为主力的。
近些年，在美国政府限制政策，以及中国本土企业和政府共同努力等因素作用下，中国成熟制程技术和产能水平一直在提升，截至 2022 年，在全球 50nm-180nm 成熟制程产能中，中国大陆所占市场份额达到 30%，以当下的形势和规划的晶圆厂建设进程来看，未来 5 年内，这一占比有望提升至 35%。
中国大陆不断扩大的成熟制程产能对全球电子系统和设备厂商的吸引力越来越大，特别是对于中国本土的电动汽车、工业机器人、无人机、物联网设备、医疗设备制造商来说，本土成熟制程芯片的性价比很高。与此同时，中国大陆不断增长的产能和成本竞争力正在吸引越来越多的海外系统和设备制造商来此采购芯片。
接下来，中国需要在 20nm-45nm 这一制程区间发力，争取更多的市场份额，而实现这一点的难度并不是很大，只要相关企业踏实工作，政府给予足够的补贴和扶持，用不了多久，就会形成类似于 50nm-180nm 制程的市占率。
2023 全年的电子半导体市场低迷已经没有悬念了，在迎来产业复苏的 2024 年，中国本土产业链还有很多事情要去改善和提高，以应对更多的市场和国际贸易挑战。
