全球半導體產業處于迭代升級的關鍵期，新技術、新領域不斷加速拓展，供需關系等關鍵因素進一步推動產業鏈重構，全球市場風險機遇并存。
文︱郭紫文
圖︱現場拍攝
任何一個產業的發展都離不開創新，可以說創新是一切新技術的內核驅動力。依托于技術不斷創新迭代，半導體行業逐漸成為應用滲透最強、行業影響最廣的戰略性、先導性產業。
6月9日至11日，2021世界半導體大會暨南京國際半導體博覽會在南京國際博覽中心舉辦。以“創新求變，同‘芯’共贏”為主題，共同探討世界半導體產業的創新與合作、發展與共贏。
隨著人工智能、5G、物聯網等新興技術不斷融合發展，全球數字化轉型加速，給半導體行業的發展上了發條。作為未來經濟的支柱，半導體產業技術迎來一次又一次重大突破。
后摩爾時代的新方向
摩爾定律發展至今，已經到達了物理極限，芯片性能和功耗都已遭遇瓶頸。另一方面，技術手段和經濟成本也是制約摩爾定律發展的原因。中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明表示，后摩爾時代下，半導體產業技術發展趨緩，創新空間和追趕機會也隨之擴大，高性能計算、移動計算、自主感知成為芯片技術發展的驅動方向。為了提升芯片PPAC（性能、功率、面積、成本），芯片在制造工藝上將面臨三大挑戰。
第一是精密圖形。以光刻機為主要裝備的工藝，現今主要用波長193納米形成20納米、30納米的圖形，技術上具有很大難度。
第二是新材料。縮小尺寸帶來的性能提升有限，需要尋求新的材料支撐日益增長的性能要求。新材料、新工藝是集成電路芯片制造的主旋律。
第三是提升良率。良率是檢驗工藝是否真正成熟的標準，也是芯片制造企業面臨的最艱難的挑戰。
據中國科學院院士、上海交通大學黨委常委、副校長毛軍發所言，半導體芯片未來的發展路線有兩條，一是延續摩爾定律，二是繞道摩爾定律。繞道摩爾定律的途徑很多，異構集成便是其中一種。
異構集成可以融合不同半導體材料、工藝、結構和元器件或芯片的優點，能夠實現強大復雜的功能，具有優異的綜合性能，突破了單一半導體工藝的性能極限，具有靈活性大、可靠性高、研發周期短等優點。毛軍發表示，異構集成的研究意義顯著，集成電路的發展從單一同質工藝轉向多種異質工藝集成、從二維平面集成轉向三維立體集成、從TOP－DOWN轉到BOTTOM－UP。
中國半導體行業協會副理事長、長電科技董事兼首席執行長鄭力表示，后摩爾時代，芯片的密度和集成度越來越復雜，先進封裝已經不僅僅是“封”和“裝”，而是走向了“集”和“連”。AMD、臺積電、英特爾等國際巨頭都在積極布局異構集成，發力半導體后道技術，實現芯片高度集成與高度互連。
然而光有制造工藝和高密度的互連集成工藝還遠遠不夠，必須在芯片前期規劃和設計時，就把晶圓制造和后道成品制造聯系起來，才能保證良率、提高性能。
缺芯危機中的半導體產業
摩爾定律式微，半導體芯片技術亟待以創新破局，而半導體市場卻面臨著百年未有之大變局。2020年始，疫情的爆發讓芯片短缺問題席卷全球半導體市場，汽車電子首當其沖。截至目前，包括現代、起亞、通用、福特在內的車企因芯片供應不足紛紛停產，造成的損失不計其數。
而根據高盛研究報告顯示，全球有多達169個行業在一定程度上受到了芯片短缺的影響，從汽車電子到消費電子，甚至蔓延至啤酒肥皂的生產。芯片短缺的影響遲遲沒有消退，反而愈演愈烈。
賽迪顧問股份有限公司副總裁李珂認為芯片短缺無外乎三個原因，市場需求因素、供給原因和供需銜接問題。按照市場規模統計數據顯示，2010年、2017年半導體市場增速高達31．9％和22％，而這兩年中半導體市場并未出現缺芯現象。顯而易見，2020年的缺芯并非市場突然爆發式增長、需求放大，而是供給、供需銜接出現了問題。
SEMI全球副總裁、中國區總裁居龍也表示缺芯是產能不足的體現，而產能不足時全面性的。從先進節點到材料，甚至封裝測試關鍵的基板都已陷入缺芯恐慌。單說汽車缺芯，除需求旺盛和產能不足外，車企對供應鏈的管理能力欠缺也是造成當前“芯荒”局面的原因之一。
從芯片制造、封測、設計到汽車、網絡、消費電子等全產業鏈上下游廠商均受到缺芯影響，并有所行動。臺積電、三星、德州儀器、中芯國際等頭部廠商積極擴充產能，尋求新的突破口。AMD等無晶圓廠、下游車企等也在積極尋求合作，保證產能供應。
據業界諸多言論稱，芯片短缺仍將持續一至兩年時間。上下游市場哄抬市價，芯片仍然處于有市無價的狀態。對于中小型企業來說，2020年必然是艱難的一年。頭部廠商也亟需作出改變，適應市場新的發展趨勢。
創新求變中謀發展
綜合各個機構的預測，2021年半導體市場規模基本上就是“漲漲漲”。預計2021年將會有15％至20％的增長率，市場規模將超過5000億美元，達到一個新的里程碑。
2020年至今，基于市場需求，全球半導體產業鏈的企業都在加緊布局，以應對變化，謀求發展。中國臺灣、韓國為首的12英寸晶圓廠在不斷擴建，中國8英寸產能也在持續上升。半導體器件制造商不斷加大投資力度，增加研發資本。三星、英特爾等廠商在全球內增加投資額，擴建芯片廠。
面對當前市場局勢，對于國內廠商來說，是機遇也是挑戰。2020年，我國芯片制造行業市場規模2560億，封測市場規模2509億，這意味著中國芯片制造行業有史以來第一次超過封裝測試行業，國內半導體產業結構在持續優化。芯片制造行業的迅速發展，有力支撐了中國集成電路產業的發展，也為供應鏈、產業鏈安全提供了堅實的保障。
5G、人工智能、自動駕駛等新賽道融入市場，半導體材料、技術、工藝等也都在迅速更新迭代，未來市場格局將會重新協同整合。李珂表示，全產業鏈企業應該對未來市場趨勢有清醒的認知，積極主動尋求新的機遇。
總結
全球半導體產業處于迭代升級的關鍵期，新技術、新領域不斷加速拓展，供需關系等關鍵因素進一步推動產業鏈重構，全球市場風險機遇并存。在過去幾年，國產化替代的話題熱潮不斷。2021年作為十四五開局之年，各企業應以自身為主體，引導產業優化布局，技術創新迭代，夯實技術硬實力，支撐國產應用落地。
