半導體國產化邁出一大步！國產90nm閃存量產

連續10年，我國芯片進口超過石油——一個又一個的天文數字不僅讓國人感到驚訝，更讓人感到無奈與難過，我國半導體產業發展滯后的現狀不斷鞭策著國人，正是在這樣的大背景下，每一次半導體產業的進步或成果，都能在短時間內成為國人議論的焦點與驕傲。

昂貴的進口產品

根據海關數據統計，2017年我國芯片進口額為2601.16億美元，同比增長14.6%;2018年我國芯片進口額為3120.58億美元，同比增長19.8%。我國近十年芯片進口額每年都超過原油進口額，2018年我國原油進口額為2402.62億美元，芯片繼續是我國第一大進口商品。當我們為華為這樣的民族企業成長而感到自豪時，抬頭卻發現三星、SK Hynix、美光幾大存儲芯片巨頭僅用了兩年時間就賺取了10倍于華為的利潤。

而在龐大的芯片進口體系中，存儲芯片擁有非常重要的地位。存儲芯片是半導體元器件中不可或缺的組成部分，幾乎存在于所有的電子設備中。隨著大數據、云計算、物聯網、人工智能等產業的發展，其在整個產業鏈中扮演的角色越來越重要。

來自韓國海關的數據表明2017年該國半導體芯片出口總值997.1億美元，同比增長60.2%，其中存儲芯片出口增長90.7%，達到了672億美元，占據絕大多數份額。半導體出口國中，中國占據了393.5億美元，從2005年以來都是韓國半導體芯片第一出口對象，考慮到中國在存儲芯片市場自產份額接近于0，這部分進口額幾乎全都是中國的逆差，韓國的順差。據前瞻產業研究院發布的《存儲芯片行業市場需求分析與投資前景預測》統計數據顯示，2017年全球存儲芯片產業營收達1319億美元，占半導體產業收入30%左右，過去五年復合增長率高達37%。其中DRAM和NAND市場規模達到730億和550億美元，分別占存儲芯片市場的56%和40%。我國作為全球最大的存儲芯片消費市場之一，每年進口存儲芯片的金額超過700億美元，占全球市場的半壁江山。

決不能放棄的糧倉

存儲芯片作為集成電路的三大品類之一，目前廣泛應用于內存、消費電子、智能終端和固態存儲硬盤等領域，其銷售額占整個芯片產業的比重超過25%，反映了一個國家或地區的半導體發展水平。根據SIA數據，2018年5月，全球半導體營收結構中，存儲芯片仍以32%的占比位居第一。隨著下游應用的需求，存儲芯片開始成為集成電路產業的主力，成為半導體行業發展的主要驅動力。

如同鋼鐵、石油是工業時代的“糧食”一樣，芯片是通信產業發展最重要的“糧食”。沒有芯片，個人電腦、智能手機、數碼消費產品、通信基站、光通信等設備都無法正常運轉。

2017年，中國集成電路產品的市場格局，排在前三位的為：存儲芯片占比30%，專用集成電路占比28%及模擬集成電路占比17%。中國作為全球電子產品的制造基地，一直以來都是存儲器產品最大的需求市場。

然而，中國作為最大的集成電路消費國，自身企業的市場占有率卻很低，極大的消耗量，自給率卻很低，卻需要巨額的進口，全球DRAM、NAND存儲芯片基本由美日韓企業壟斷，三星、SK海力士、美光、東芝等巨頭順勢賺得盆滿缽滿。受制于資金和技術上的缺陷，我國本土的芯片制造企業仍然面臨數量少、規模小、產品落后等問題。

國產90nm閃存量產

發展國產存儲器早早地就成為了國人的共識，因為存儲產業不僅關乎國家半導體產業發展，更關乎國家信息存儲安全。多年地發展，讓我國形成了紫光集團與武漢、南京及成都合作展開的NAND與DRAM項目，兆易創新與合肥合作的DRAM項目（合肥長鑫），聯電與福建省合作的DRAM項目（福建晉華）等三大存儲項目。

經過多年的發展，近日上海華虹半導體今天宣布其第三代90納米嵌入式閃存（90nmeFlash）工藝平臺已成功實現量產。根據華虹資料，華虹半導體一直深耕嵌入式非揮發性存儲器技術領域，通過不斷的技術創新，第三代90納米嵌入式閃存工藝平臺的Flash元胞尺寸較第二代工藝縮小近40%，再創全球晶圓代工廠90納米工藝節點嵌入式閃存技術的最小尺寸紀錄。FlashIP具有更明顯的面積優勢，使得芯片整體面積進一步減小，從而在單片晶圓上獲得更多裸芯片數量。與此同時，光罩層數也隨之進一步減少，有效縮短了流片周期。而可靠性指標繼續保持著高水準，可達到10萬次擦寫及25年數據保持能力。

近年來，華虹半導體在90納米工藝節點連續成功推出三代閃存工藝平臺，在保持技術優勢的同時，不斷探求更高性價比的解決方案。第三代工藝平臺的大規模穩定量產，為電信卡、Ukey、交通卡等智能卡和安全芯片產品以及微控制器（MCU）等多元化產品提供持續穩定的支持和解決方案。而在深入討論國產90納米閃存量產時，不少人發現我國存儲芯片項目經過前期孵化后，發展已經開始提速。

國產閃存發展提速

除了上海華虹半導體90納米嵌入式閃存量產的小心令人振奮外，根據長江存儲之前公布的消息，長江存儲斥資10億美元研發成功國產3DNAND閃存，全年小規模試產了32層堆棧的64Gb閃存，今年的目標是量產64層堆棧的3DNAND閃存，再下一代則會直接進入128層堆棧，跳過了三星、美光、東芝、Intel等公司現在力推的96層堆棧閃存，這幾家公司預計在2020年才會推出128層堆棧的閃存。

紫光旗下的長江存儲以武漢新芯為基礎，投資240億美元建設3座全球單座潔凈面積最大的3DNANDFlashFAB廠房，預計明年正式投產，2020年完成全部項目。合肥長鑫建設的存儲芯片工廠預計投資達到72億美元，將以DRAM存儲芯片為主，預計2019年投產。

而福建晉華也是以DRAM存儲芯片為主，投資額達到370億元人民幣，預計明年投產，其制造技術工作主要交由聯電進行，制程工藝由32納米切入，規劃產能為每月6萬片，預計2018年9月開始試產。公司目標最終推出20納米產品，規劃到2025年四期建成月產能24萬片。

持續多年的大規模投資加上三駕馬車的努力，國產閃存發展終于提速，不過由于起步較晚，工業體系薄弱等問題，國產閃存發展的道路并不平坦。

極為關鍵的光刻機

在半導體制造過程中，最重要的一個過程就是光刻工藝，需要用到光刻機，7納米及以下節點工藝則需要EUV光刻機，目前只有荷蘭ASML公司能生產，每臺售價超過1億歐元。對于可以上升到國家戰略的半導體芯片產業而言，光刻機價格高昂咬咬牙總能接受，關鍵是ASML每年的產能并不高。

2018年全年，ASML生產了18臺7納米光刻機，2019年將生產30臺，其中18臺已經被臺積電購買，我國大陸的中芯國際預定有1臺。光刻機生產周期較長，需要提前預定。一臺光刻機包含了5萬多個零部件，從下單到正式交貨，需要21個月。2017年是中芯國際成功預定一臺7納米的EUV光刻機，預計今年能夠成為到貨。

按照ASML規定，“投資ASML的企業，才能獲得優先供貨權”，這樣的傾斜銷售策略下，光刻機在全球半導體產業擴張的當下，顯然是供不應求的，不過我國發展國產閃存的戰略眼光也是看得相當遠的。2018年5月，國家存儲器芯片基地——長江存儲，也購買了ASML公司193nm浸潤式光刻機，用于10nm級（14?20nm）的晶圓生產。同月，上海華虹六廠也從ASML公司進口了193nm浸潤式光刻機，工藝覆蓋28-14納米技術節點。而今年3月，中國廣州粵芯半導體也從ASML公司進口了多臺光刻機設備，用于12英寸芯片生產。

雖然在最新制程光刻機僅“搶”到一臺，但從技術發展節點看，國產芯片企業正一步步彌補自己的不足，尤其是在細分領域，包括閃存在內的國產芯片替代已經有長足的進步。

由細分市場起步的國產替代化

直接同三星、海力士等閃存芯片巨頭碰撞顯然是不現實的，由細分市場切入，積累沉淀技術的同時也能讓產品市場化，而目前國內也有一些公司研發了用于特定行業的閃存芯片，比如兆易創新的NOR閃存，其他還有一些嵌入式閃存。

在智能家居等新興物聯網領域，國產閃存芯片其實已經實現批量出貨。西安紫光國芯半導體有限公司的閃存產品已經批量供應給喜馬拉雅的智能音箱（小雅Nano），而西安紫光國芯成功切入成長迅猛的新興智能硬件領域，避開了傳統的PC配件領域，搶先占據新生市場，也為國產閃存崛起提供了思路。中國是全球最大的服務器、PC和智能手機市場，對存儲芯片的需求極為龐大，無論是智能穿戴、智能家居還是智能汽車等新興領域，都能讓我國閃存芯片廠商避開與國際巨頭在傳統PC領域的直接碰撞，從而走出一條屬于自己的獨立發展道路。

明星般的華為供應鏈

國產閃存企業開拓細分市場的結果是令人興奮的，同樣令人欣喜的還有華為供應鏈實現的國產替代化。隨著中美貿易爭端與華為被禁事件的出現，華為身后的國產供應鏈也逐漸付出水面。華為在成長過程中，本身就帶動了半導體及通信一眾合作企業的共同成長，而自2018年下半年起，華為開始放寬對供應商認證資格的條件，以應對出貨量增長的局面，而加強國內供應鏈的選擇，也推動了國內半導體產業鏈相關企業的成長。

時至今日，OLED面板（京東方）、射頻前端（信維通信）、化合物半導體（三安光電）、半導體封測（華天科技/長電科技）、上游核心設備（大族激光/精測電子）等華為供應鏈相關企業不僅分享到華為成長的紅利，更伴隨著OPPO、vivo、小米等消費市場整機企業的成長而獲得更多市場份額乃至話語權。產業鏈龍頭企業的帶動作用是相當明顯的，或許在高精尖元器件領域國產替代比例相對較低，可隨著主流生產技術的成熟及相關知識體系的完善，國內半導體芯片產業未嘗沒有突破的可能。除華為外，在半導體這樣一個技術、資金密集型產業里面同樣需要有領頭羊式的企業出現。

肩負重任的紫光

我國從2015年就開始扶持半導體發展，2015年大基金一期主要投資在芯片制造領域，占比65%;大基金二期2019年有望落地，募集金額1500-2000億元;設計和特色工藝可能是關注重點;國家大基金鎖定存儲、碳化硅（SiC）及氮化鎵（GaN）等化合物半導體、以5G、人工智能、物聯網為主的IC設計等三大領域加強投資，這樣的方針策略下，也培養出京東方、大族激光、紫光集團等一大批國產半導體產業鏈的巨頭。

在國產閃存領域，紫光絕對擁有舉足輕重的地位。經過多年的發展，紫光集團在存儲器的設計制造領域已形成一定基礎，積累了從設計、生產、測試、方案構建到全球量產銷售等研發和產業化經驗。紫光旗下長江存儲耗資10億美元，由1000人團隊歷時2年，于2017年研發成功了3DNAND閃存芯片，實現了中國存儲芯片零的突破，也讓紫光集團成為國內存儲領域的標桿型企業。

紫光集團本身是國內最大的綜合性集成電路企業之一，除了存儲芯片外，紫光集團先后斥資近60億美元收購展訊、銳迪科、華三通信等具有全球影響力的公司，也構筑了相對完整產業鏈。紫光集團透露，公司未來3至5年仍將對芯片產業保持較大規模的投資，公司與武漢、成都、南京和重慶等地方政府簽訂協議，將聯合國家集成電路產業基金、地方基金和當地政府指定部門等共同投資建設芯片制造基地，以上芯片制造基地規劃總投資合計約1000億美元。

持續大量投資足以令紫光集團成為國內半導體產業的“航母”，除其自身通過紫光國微、紫光控股和長江存儲布局電子元器件及設備領域外，其同華為一樣也帶動了相關產業鏈的成長，尤其是一些容易被大眾忽視的半導體材料產業，在紫光、上海華虹等領頭羊的帶領下，也取得了長足的發展。

不容忽視的半導體材料產業

相對于芯片這樣“明星級”的元器件，半導體材料產業在終端消費市場的人氣并不高，其本身是指電導率介于金屬與絕緣體之間的材料，半導體材料的電導率在歐/厘米之間，一般情況下電導率隨溫度的升高而增大。半導體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要材料。

在半導體材料領域，由于高端產品技術壁壘高，國內企業長期研發投入和積累不足，我國半導體材料在國際分工中多處于中低端領域，高端產品市場主要被歐美日韓臺等少數國際大公司壟斷，比如：硅片全球市場前六大公司的市場份額達90%以上，光刻膠全球市場前五大公司的市場份額達80%以上，高純試劑全球市場前六大公司的市場份額達80%以上，CMP材料全球市場前七大公司市場份額達90%。

而根據預測，到2020年，我國晶圓制造材料市場規模整體可達617億元，其中硅片和硅基材料201億元，掩膜版74億元，光刻膠40億元，濕電子化學品71億元，靶材17億元，CMP拋光材料47億元，電子氣體101億元。半導體材料的國產替代化可以說是勢在必行，全產業鏈的國產替代化才有望擺脫半導體元器件被卡住咽喉的危局。

自主研發與授權兩步走

半導體產業本身是門檻相對較高的領域，往往是一個國家綜合科技實力的落地與體現，芯片量產并不是單靠光刻機就能解決的，芯片架構規劃、IP選型、前端設計、DFT、驗證、物理設計、版圖、流片、封裝及測試服務等復雜的流程環節往往會決定一款芯片的成敗，復雜的流產讓芯片國產化道路困難重重，自主研發顯然是不二的選擇，只不過想要追趕全球領先企業，完全靠自主研發也不且實際。

授權、并購成為國產半導體產業鏈快速成長的加速器，通過IP授權從基礎的封裝、制造做起，不斷積淀經驗后完成全產業鏈的重構與發展。而并購不僅可以壯大國產半導體產業企業，更能通過并購獲得先進半導體產業資源，紫光集團便是很好的例子，其通過并購不斷擴大自己在半導體領域的版圖，更引來了Intel這樣的戰略投資者。

實際上在去年年底，聞泰科技339億“天價”收獲安世半導體同樣成為當時全球半導體產業鏈的焦點事件，看似昂貴的購買價格，卻獲得半導體二極管、晶體管、邏輯器件、ESD保護器件等多個細分市場的絕對話語權。相對于表面的溢價，安世集團1萬多個產品線、2萬多個客戶，每年的全球出貨量超過1千億顆成為眾多財團眼中的香餑餑，而這類并購的完成，也有助于我國半導體產業鏈快速成長。

難得的機會

半導體產業的崛起不僅僅是努力就可以實現的，大環境趨勢的變化同樣極為重要。以韓國為例，三星、LG一眾半導體寡頭的崛起，恐怕同當初美國和日本簽訂“日美半導體擔保協議”不無關系，在美日兩國圍繞DRAM產品的爭端中，韓國半導體產業持續大量投入，最終在全球半導體產業鏈中獲得一席之地。

而當下，不僅內部有我國政策面積極扶持國產半導體產業成長，外部日本韓國半導體貿易爭端爆發，同樣給與國內相關產業鏈崛起的機會。日韓貿易爭端中，日本對韓的出口管制，范圍波及含氟聚酰亞胺、光刻膠、氟化氫以及轉讓與之相關的制造技術，包括與制造設施出口有關的制造技術，而上述的產品都是目前半導體行業的重要原材料，包括韓國三星、SK海力士、LG等韓國企業都需要這些材料來生產OLED屏幕、DRAM內存、NAND閃存。

國內半導體產業鏈經過多年的發展，已經在不少原材料及終端產品領域實現替代，一旦日韓貿易紛爭持續下去，國內產業鏈相關企業有望成為受益者。同時，在半導體向國內轉移的趨勢下，國際大廠紛紛到大陸地區設廠或者增大國內建廠的規模。根據SEMI數據顯示，預計2017年至2020年間，全球投產的晶圓廠約62座，其中26座位于中國大陸，占全球總數的42%。這樣的趨勢一旦形成，必然會推動我國半導體產業綜合實力的提升。

資源堆砌出的階梯

縱觀全球半導體產業鏈的發展，人才及團隊的獲取、成熟企業的并購看似捷徑，但真正要形成本國半導體產業核心競爭力乃至優勢，需要的不僅僅是時間，更有數以千億計的投入。

自2014年6月開始，國務院頒布了《國家集成電路產業發展推進綱要》，提出設立國家集成電路產業基金（簡稱“大基金”），將半導體產業新技術研發提升至國家戰略高度。據集邦咨詢統計，截至2017年11月30日，大基金累計有效決策62個項目，涉及46家企業，累計有效承諾額1，063億元，實際出資794億元，分別占首期總規模的77%和57%，投資范圍涵蓋IC產業上、下游。大基金在制造、設計、封測、設備材料等產業鏈各環節進行投資布局全覆蓋。

而在國家集成電路產業投資基金之外，多個省市也相繼成立或準備成立集成電路產業投資基金，目前包括北京、上海、廣東等在內的十幾個省市已成立專門扶植半導體產業發展的地方政府性基金。在持續、大規模資金投入下，半導體國產化的成果也是相當明顯的，國產90nm閃存量產便是有力說明。

寫在最后

中國芯崛起的曙光

作為全球主要的存儲芯片采購市場之一的中國大陸，在2014年成立集成電路產業基金后也將發展存儲芯片業務作為一大戰略目標，中國正日益認識到存儲芯片產業對國內產業安全和信息安全的重要性，給予國內存儲芯片企業的發展創造良好的條件，加上紫光集團、合肥長鑫等領軍企業的推動，未來，全球存儲乃至半導體芯片領域，必將有中國企業的一席之地。