中国粉体网讯 回首往昔，中国的半导体产业起步并不晚。早在上世纪60年代，中国就开始了硅材料的研发，70年代初，更是建立了自己的集成电路生产线。然而，随着国际半导体市场的不断变化，中国的半导体产业却一度陷入停滞。当全球半导体产业进入飞速发展的阶段，中国却因为技术落后、资金短缺、人才匮乏等原因，逐渐落后于世界的步伐。
图片来源：pexels
纵然近些年来我们奋起直追，并取得了举世瞩目的成就，在芯片设计、制造、设备等方面都取得了不少成果，但我们也清醒的认识到：现阶段我国半导体发展水平仍远远落后于发达国家。
Intel CEO帕特-盖尔辛格在一场经济论坛上发言时断言，由于美国对关键芯片制造部件的制裁，中国的半导体发展将比领先国家落后十年。在国内，很多业内也普遍认为我国的半导体发展落后发达国家10年以上。
关注营收和市场占比上的落后没有太大意义，这是技术及产业链各个环节落后所带来的结果。
不管从哪种视角来看半导体产业链，无外乎设计、芯片制造和封装测试三大环节，同时还包括原材料、设备等支撑产业。不同环节之间相互独立，而又密不可分。整体来说，我国半导体产业产业链仍处于“四处漏风”的状态。
设计环节
半导体设计包括前端设计和后端设计。前端设计是指对芯片的运算、处理等功能进行逻辑设计，而后端设计则是指与其制作工艺相关的设计，可以简单理解为半导体的图纸设计等。
因集成电路设计研发投入巨大、开发周期长，必需保障设计和代工的质量。目前，一方面国内代工厂合作IP库良莠不齐，与国外存在很大差距，产业合作意愿由此减少；另一方面，美国联合其盟友的制裁和出口管制下，国际合作意愿也不断降低。
EDA是芯片设计的必备工具，是芯片设计最上游、最高端的产业，同时也是国内芯片产业链最为薄弱的环节。
EDA软件更新周期非常短，甚至有些按季度更新。如果EDA软件长时间不更新，会与代工厂沟通存在偏差。生产中前端和后端差距太大，可能会推倒重来或重做局部设计，会导致产品加工到组装完成的周期加长。再者设计软件无法快速更新，设计出的芯片会与先进水平有差距。
目前全球EDA市场基本处于由三大美国企业Synopsys、Cadence和Mentor Graphics寡头垄断的局面，共占据了全球市场份额的60%以上，并且已经维持着三足鼎立的状态多年。其中Synopsys一直是全球最大的EDA公司，除了拥有最全面的EDA服务和产品外，更致力于复杂系统的开发，其市占率可达到30%左右，还在持续增长。其次是Cadence，它的服务和产品也是覆盖整个设计流程的，其市占率在20%左右。第三名的是Mentor Graphics，于2017年被西门子公司收购，它的业务并非像前两家公司一样覆盖全流程的服务和产品，但在一些特殊领域有其自己的优势，市占率大概在10%左右。
而我国EDA产业长期处于空白状态，近几年开始成立EDA重大专项，在EDA的部分环节实现了技术突破，但短时间内实现国产替代仍然十分困难。
2019年5月，美国规定华为不能使用美国的EDA，同年8月美国商务部正式决定禁止向中国出售该软件。
晶圆代工
晶圆代工是指并不从事半导体设计，仅进行半导体晶圆的制造和生产，属于技术及资本密集型产业。最初半导体产业一直由日本的IDM企业领先，直到台积电成立，意味着纯晶圆代工模式的出现。这种纯代工的经营模式相比于IDM模式来说，由于细化分工使得生产更加高效，并且减少了企业所需投入的资产，这些特点都使台积电得以迅速发展。
全球晶圆代工厂商中，龙头企业台积电处于绝对领先地位，其全球市占率达一半以上。全球市占率TOP10的企业中包括，4个中国台湾的企业，2个中国大陆企业和2个韩国企业，还有2个分别是美国和以色列的企业。目前全球领先行列的台积电和三星已经开始在5nm/3nm的先进制程上下功夫，我国大陆企业在先进制程上还处于落后位置，仅实现了14nm半导体的量产。
在成熟制程上，全球前10企业的产能则较为均衡，我国中芯国际的产能占全球晶圆代工产能的10%左右，排名第三，而排名第一的台积电在成熟制程中产能也仅占28%左右。但就我国目前的技术水平来说，完全排除美国的技术后，制程仅在32nm左右。
半导体设备
半导体设备是指应用于晶圆代工和封装测试环节的制造设备，其中包括热处理、光刻机、刻蚀、掺杂、沉积、抛光等环节。目前我国在半导体设备的部分环节中有所突破，但核心技术仍有较大差距，甚至相差2-3代。
热处理环节中的扩散炉、退火炉等设备国产企业在国际中具有一定的竞争力，国外厂商主要以美国的AMAT和日本的TEL、Kokusai为代表，国内代表厂商为北方华创，其水平达到28/14nm的设备已经进入产业化阶段，可以实现与国内晶圆代工产业的配套，并开始投入研发更先进的7nm/5nm的设备。
光刻环节中的光刻机是我国目前与国外差距最大的设备之一，该设备最先进的国外厂商为荷兰企业ASML，基本处于垄断地位，该企业的市占率高达80%以上。我国的代表厂商是上海微电子，目前技术仅能达到90nm的规模化生产，与ASML的光刻机相差了3代之多，还有很大的进步空间。
涂胶显影设备上，目前我国领先的厂商为芯源微，其设备可满足28nm半导体的生产，基本与国内半导体生产需求配套。但与全球领现的日本企业TEL还有一定的差距。
刻蚀环节中所需要的金属刻蚀机，国外依然是以美国厂商AMAT和Lam为主，国内则以北方华创为主要代表厂商，技术水平可以达到14nm，但是可以覆盖的产品线和国外相比较为单一，并且暂时无法配套先进制程。而介质刻蚀机是我国目前比较先进的领域，以中微公司为首，2020年开始投产5nm的先进制程，并开始向3nm投入研发，这一领域处于世界领先地位。
掺杂环节中所需要的离子注入机，国外的龙头厂商以美国AMAT和Axcelis为首，国内则以凯世通和中科信为代表，目前国内技术水平已实现28nm的量产，凯世通则已经拥有14nm工艺，并且在2020年宣布已经突破3nm工艺。离子注入机市场目前处于寡头垄断的局面，进入壁垒仅次于光刻机，主要是被美国厂商和日本厂商所垄断，这两个国家的厂商市占率就可达到70%左右。
离子注入设备
薄膜沉积设备依然由Lam、AMAT两家美企和TEL、日立两家日企领跑，国内则是由北方华创和沈阳拓荆为代表，28nm工艺可以实现量产，14nm工艺也已经进入验证阶段，并且已经与国内部分主流厂商进行合作，对国内市场份额达到一定的覆盖。
ALD &CVD & PVD薄膜沉积设备
CMP设备是用于对晶圆进行抛光的设备，该市场的龙头厂商依然是美日企业，华海清科是我国该领域目前唯一一家可以提高12英寸的高端设备的厂家，也可以说华海清科的技术突破填补了我国之前在CMP设备领域的空白，但目前国产化率仍然较低。
CMP设备&设备结构
清洗设备在国际市场中主要由美日还有中国台湾厂商领跑，国内则是由盛美半导体领跑，已进入14nm工艺的验证阶段，北方华创也已实现28nm的量产。
去胶设备国际市场中由美日韩三国厂商为代表，我国屹唐半导体已进入5nm先进制程的生产线，基本已经具备了进口替代的能力。
整体来说，我国的半导体设备仍是一大短板（光刻机尤甚），也是发达国家对我国实施限制、断供的重灾区。
2022年，美国商务部要求所有美国芯片生产设备制造商，不得向中国出口14纳米及以下芯片的生产设备，显示其对华出口管制范围扩大到半导体制造设备。为了强化对中国芯片行业的打压，美国将对芯片制造设备出口的限制范围，从此前的“10纳米以内”扩大到“14纳米以内”(这正好与美国得知2019年中芯国际公司等已拥有14纳米技术和生产能力“对接”)，力图将中国制造先进芯片的能力“锁定”在14纳米而不得再有提升。其后，相关限制从生产设备扩展到装机和维护领域，例如禁止供应商为已出口到中国的设备提供后续服务等，使得中国企业今后要提升芯片产能和创新突破都将更加困难。
同时，美国还竭力阻止荷兰阿斯麦(ASML)公司向中国出售光刻机，致使阿斯麦迟迟没有给中芯国际公司供货先进光刻机，导致中芯国际等公司只能在14纳米节点上停滞不前。
材料
材料方面，一些细分领域实现了本土化替代。例如我国晶圆制造所用的硅材料、晶圆盖片等原材料已全部实现自给，一些后端封测材料的本土化率也较高，这为我国半导体产业发展提供了一定支撑。但目前我国在一些高端关键材料上的自给率仍较低。
光刻胶是芯片制造的核心关键材料，其质量和性能是影响芯片性能、成品率及可靠性的关键因素。但全球光刻胶行业长期被日本和美国的公司垄断，全球前5大厂商就占到了市场份额的87%。目前适用于6英寸硅片的g线和i线光刻胶国内自给率约20%，适用于8英寸硅片的KrF光刻胶国内自给率不足5%，适用于12英寸硅片的ArF光刻胶几乎完全进口。
光刻掩膜版是一块优质玻璃板，上面用感光材料“画出”电路图形，是光刻步骤中最重要的“道具”之一，也是半导体制造流程中造价最高的部分之一。目前，国内光刻掩膜版主要依靠进口，国产化率不足5%。国内生产和研发光刻掩膜版的企业有：清溢光电、路维光电。
光刻气体是指光刻机用来产生激光的气体，主要由氖气、氩气、氪气、氙气、氟气等气体的混合气体，是芯片制造过程中，占比最大的材料。目前，国内光刻气体的国产化率不足5%。
此外，半导体级别的高纯氢氟酸、高端抛光材料等等也严重依赖进口。
小结
当前，地缘政治下产业链分工被破坏，一个个危害我国半导体产业安全的漏风口真实的呈现在我们面前。今非昔比，我们也早已经从“造不如买”的观念中解放出来。要构建一个中国的强壮的全球供应链系统，没有什么捷径可走，只有脚踏实地，一步一个脚印重视底层技术，培育关键人才，整合发展优势，将一个个的漏风口逐一弥补，才能真正突围而出。
参考来源：
[1]龚梅芝等.新形势下我国集成电路产业现状及发展思考
[2]常舒婷.我国半导体产业安全影响因素分析
[3]冯昭奎.中美芯片之争:现实、逻辑与思考
[4]郭明慧.我国集成电路产业链发展的制约因素及对策研究
[5]曾繁华等.自主可控视角下中国半导体产业链风险及对策研究
[6]浅谈我国半导体产业发展及发展瓶颈.北大纵横
（中国粉体网编辑整理/山川）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除
