2022年10月，美國出臺最新《出口管制條例》，針對中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的限制再升級，此次，主要涉及高性能計算（HPC）處理器，以及先進制程半導(dǎo)體設(shè)備。

美國的這一波限制政策，在給中國半導(dǎo)體業(yè)“添堵”的同時，也幫助本土相關(guān)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)發(fā)展進一步堅定了決心，特別是以高性能CPU、GPU為代表的HPC處理器，以及半導(dǎo)體設(shè)備。另外，除了以上這兩個半導(dǎo)體“成熟”業(yè)務(wù)板塊，發(fā)展新興業(yè)務(wù)也進一步提上議事日程，因為在新領(lǐng)域，中國與國際半導(dǎo)體巨頭之間的差距沒那么大，實現(xiàn)相對快速發(fā)展并占領(lǐng)市場份額的機會更大，典型代表就是碳化硅（SiC）產(chǎn)業(yè)。

下面針對處理器、半導(dǎo)體設(shè)備和碳化硅這三大板塊，介紹一下中國本土相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。

01

處理器

首先看一下CPU。

目前，國產(chǎn)CPU與國際大廠存在差距：首先，CPU各項參數(shù)（核心數(shù)、主頻、內(nèi)存通道等）、性能有較大提升空間，與Intel和AMD相比，國產(chǎn)CPU在先進制程的晶圓加工工藝方面與國際大廠也存在差距，這也會影響整體性能表現(xiàn)；其次，除了自身性能，國產(chǎn)CPU在生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)上也需要時間去積累經(jīng)驗，主要體現(xiàn)在軟硬件的適配，以及操作系統(tǒng)對應(yīng)用程序的兼容等，當(dāng)下，Wintel和AA兩大生態(tài)體系分別壟斷了PC端和移動端市場，即使是蘋果也花了很多時間和資源才實現(xiàn)一些突破。

雖然存在差距，但在科技競爭加劇的背景下，考慮到國家安全，在通信、金融、電子政務(wù)等關(guān)鍵領(lǐng)域，中國大陸正在加速推進CPU等核心芯片的國產(chǎn)化替代。

目前，國產(chǎn)CPU代表企業(yè)主要包括龍芯中科、華為海思、飛騰、兆芯等。

以龍芯中科為例，公司歷經(jīng)20多年的自主研發(fā)，打造出了多款CPU，并推出了自主指令集LoongArch，以及基于該指令集的產(chǎn)品。此外，飛騰在高端嵌入式CPU、高性能服務(wù)器 CPU與高效能桌面CPU這三大產(chǎn)品領(lǐng)域，填補了我國多項空白，2020年，飛騰CPU交付量已經(jīng)大幅提升至150萬個，2021年突破200萬個。出貨量的增加，一方面反映出國產(chǎn)化趨勢的加速，另一方面，也說明國產(chǎn)化CPU正在被更多的終端需求接受。

目前，國產(chǎn)CPU在生態(tài)建設(shè)方面已經(jīng)有成果，如龍芯中科推出了LoongArch 指令集架構(gòu)，申威推出了SW64架構(gòu)等。它們正在國內(nèi)關(guān)鍵信息領(lǐng)域積累經(jīng)驗，目標(biāo)是在商業(yè)化上實現(xiàn)突圍。此外，飛騰CPU一直加速軟件適配，打造的生態(tài)體系已經(jīng)與百度、搜狗、騰訊等多家互聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)廠商合作，截至2021年12月，與飛騰平臺完成兼容認證的國產(chǎn)軟件已有2000 多款。

下面看一下GPU。

英偉達等國際GPU龍頭企業(yè)已經(jīng)牢牢構(gòu)建了專利墻，中國廠商在開發(fā)過程中，繞開現(xiàn)有專利具備一定難度。不過，就像龍芯經(jīng)過多年潛心研究，將MIPS吃透，進而開發(fā)出屬于自己的指令集和芯片一樣，只要具備坐十年冷板凳的決心和毅力，開發(fā)出自主可控的GPU，是值得期待的。

景嘉微是國內(nèi)老牌GPU企業(yè)，率先研制出了自主GPU并已實現(xiàn)大規(guī)模工程應(yīng)用，以JM5、JM7、JM9系列等GPU為代表，正在從商用向民用市場拓展。除了景嘉微，海光的DCU系列以GPGPU架構(gòu)為基礎(chǔ)，兼容ROCm和CUDA生態(tài)系統(tǒng)，可應(yīng)用于大數(shù)據(jù)處理、人工智能（AI）等領(lǐng)域。

近些年，市場涌現(xiàn)出了一批國產(chǎn)GPU新生力量，代表企業(yè)是芯動科技、壁仞科技、摩爾線程、沐曦集成電路、天數(shù)智芯等。

以芯動科技為例，該公司推出的桌面級GPU“風(fēng)華2號”，集超低功耗、強渲染、4K高清三屏顯示、4K視頻解碼和智能AI計算于一體，像素填充率達48G Pixel/s，F(xiàn)P32浮點算力為 1.5TFLOPS，功耗最低至4W，能效比優(yōu)于競品。摩爾線程則推出了MTT S60，像素填充率高達192G Pixel/s，F(xiàn)P32最高達6TFLOPS，并且是全球率先支持 AV1 格式編碼加速的GPU。

在云端GPGPU方面，天數(shù)智芯是在最近幾年異軍突起的本土企業(yè)，2021年，該公司推出了7nm制程全自研云端訓(xùn)練GPGPU“天垓100”，并于2022年發(fā)布了7nm云端推理GPGPU“智鎧100”，能夠為云端AI訓(xùn)練和HPC通用計算提供高算力和高能效比。

其它幾家企業(yè)也在近兩三年內(nèi)推出了用于數(shù)據(jù)中心和AI的GPU，如壁仞科技的BR100，摩爾線程的MTT S2000，沐曦集成電路的MXC系列。

總體來看，隨著中國大數(shù)據(jù)和AI產(chǎn)業(yè)快速崛起，市場規(guī)模不斷擴大，為國產(chǎn)GPU發(fā)展提供了廣闊空間。同時，隨著高端芯片國產(chǎn)化需求的日益提升，中國本土GPU企業(yè)也將迎來發(fā)展良機。

02

半導(dǎo)體設(shè)備

2022年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一路下行，2023年還將進一步下滑，在這種情況下，中國大陸晶圓廠產(chǎn)能的擴產(chǎn)勢頭依然很猛，在行業(yè)不景氣的大背景下，中國大陸成為全球晶圓廠擴產(chǎn)重心的步伐在加速。

據(jù)SEMI統(tǒng)計，2021年中國大陸晶圓產(chǎn)能的全球占比為16%，2021-2022年全球新增晶圓廠約為29座，其中，中國大陸新增9 座，占比超過30%，2021年中國大陸12英寸晶圓產(chǎn)能提升空間為46.8萬片/月，2022年達到52.3萬片/月，新增產(chǎn)能持續(xù)提升，預(yù)計2026年12英寸晶圓廠月產(chǎn)能將超過276.3萬片。

近些年，在國際貿(mào)易環(huán)境發(fā)生重大變化的情況下，中國大陸本土晶圓廠逐步將發(fā)展戰(zhàn)略從“提升產(chǎn)品良率和產(chǎn)量”向“供應(yīng)鏈安全”傾斜，這些晶圓廠的擴產(chǎn)，為本土產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，特別是上游的半導(dǎo)體設(shè)備和材料提供了良好的土壤，在一定程度上抵消了大環(huán)境的低迷，有效帶動了本土廠商的技術(shù)突破和業(yè)績提升。

包括中芯國際、長存在內(nèi)的6家大型晶圓廠的半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率從2018年的平均10%上升到了2021年的30%左右。據(jù)中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2021年本土晶圓廠半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率達到20.24%。

目前，中國本土半導(dǎo)體廠商在前道和后道設(shè)備領(lǐng)域都在加速突破。

前道設(shè)備方面，熱處理、清洗、刻蝕、去膠、CMP等領(lǐng)域市占率較高，在20%左右或更高。以CMP為例，華海清科已經(jīng)實現(xiàn)12英寸28nm以上邏輯制程、128層以下3D NAND、1X/1Y制程DRAM全覆蓋，14nm及更先進制程設(shè)備已在驗證過程中；刻蝕設(shè)備方面，中微公司已經(jīng)實現(xiàn)5nm制程的CCP設(shè)備量產(chǎn)，北方華創(chuàng)的14nm ICP設(shè)備也已進入中芯國際產(chǎn)線進行驗證。

薄膜沉積、離子注入設(shè)備等領(lǐng)域市占率還比較低，但近年來也有了較大突破，例如，拓荊科技的28nm以上制程PECVD在國內(nèi)產(chǎn)線獲得了訂單，SACVD和ALD設(shè)備也取得了訂單，是個不小的突破。凱世通的多款離子注入設(shè)備獲得了客戶的重復(fù)采購訂單。

后道設(shè)備方面，以測試設(shè)備為例，華峰測控、長川科技、華興源創(chuàng)實現(xiàn)了較大突破，其中，長川科技的數(shù)字測試機D9000集成了1024個數(shù)字通道、數(shù)字測試速率達到200MHz，并實現(xiàn)量產(chǎn)。

03

碳化硅

傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體物理性能局限性越來越明顯，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、耐高溫、耐高壓、功率密度大等優(yōu)點，在高頻、高壓、高溫等應(yīng)用場景中，碳化硅材料能夠提升能效并縮小器件體積。

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈主要分為襯底、外延片、器件三個板塊。

國際碳化硅大廠主要包括Wolfspeed、羅姆、ST、II-VI（更名為Coherent）、安森美等。中國本土碳化硅廠商主要包括三安光電、泰科天潤、基本半導(dǎo)體、聞泰科技。國內(nèi)廠商起步較晚，往往依托某項技術(shù)突破，從特定領(lǐng)域切入碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈，僅專注于產(chǎn)業(yè)鏈特定部分，如天岳先進、天科合達專注于襯底，東莞天域、瀚天天成專注于外延，士蘭微、華潤微專注于器件。

襯底方面，Wolfspeed是行業(yè)龍頭，另外，II-VI、昭和電工、羅姆也是佼佼者。在中國大陸，很多本土碳化硅襯底企業(yè)都是在產(chǎn)研合作的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，科研院所及代表人物帶來的先進研發(fā)能力和前沿技術(shù)水平成為公司發(fā)展的重要推動力，這方面的代表企業(yè)是天科合達、天岳先進、露笑科技。

據(jù)Yole統(tǒng)計，2020年天岳先進占全球半絕緣型碳化硅襯底市場份額的30%，是全球第三大供應(yīng)商。天岳先進積極布局導(dǎo)電型市場，2022年獲客戶14億元6英寸導(dǎo)電型襯底大單，還在積極推動8英寸襯底商業(yè)化生產(chǎn)研究工作，在上海建有工廠和產(chǎn)線。

外延片方面，Wolfspeed與昭和電工是兩大巨頭，中國本土企業(yè)東莞天域與瀚天天成正在布局碳化硅外延片產(chǎn)能，相關(guān)產(chǎn)線處在建設(shè)過程中。東莞天域計劃購置94.7畝用地建設(shè)全球首條8英寸碳化硅外延片生產(chǎn)線，新增產(chǎn)能達100萬片/年（6英寸/8英寸碳化硅外延片），項目2022年動工，預(yù)計2025年竣工并投產(chǎn)。

碳化硅器件方面，隨著新能源車、光伏、儲能等應(yīng)用需求提升，以士蘭微、斯達半導(dǎo)體、華潤微、三安光電為代表的中國本土廠商持續(xù)布局碳化硅器件產(chǎn)線。

三安光電于2021年斥資160億元打造了包括碳化硅長晶、芯片和器件封裝等相關(guān)配套設(shè)施的國內(nèi)首條碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)線，2022年9月發(fā)布碳化硅MOSFET 1200V系列新品，主要應(yīng)用于車載充電OBC/直流快充、電機驅(qū)動/逆變器、DC-DC，其擊穿電壓、穩(wěn)定性等指標(biāo)均優(yōu)于競爭對手。

斯達半導(dǎo)體正在開發(fā)用于機車牽引輔助供電系統(tǒng)、新能源汽車控制器的碳化硅模塊，用于乘用車主控制器的車規(guī)級碳化硅MOSFET模塊已經(jīng)開始大批量裝車。斯達半導(dǎo)體新增了多個使用車規(guī)級碳化硅MOSFET模塊的800V系統(tǒng)主電機控制器項目，預(yù)計將對該公司2024-2030年主控制器用車規(guī)級碳化硅MOSFET模塊銷售增長提供推動力。

截至2022上半年，華潤微第二代碳化硅二極管1200V/650V平臺已產(chǎn)出30多款產(chǎn)品，在充電樁、光伏逆變、工業(yè)電源等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量供貨。2022上半年，華潤微碳化硅器件總銷售規(guī)模同比增長超過4倍，待交訂單超過1000萬元。

04

結(jié)語

在市場整體下行，以及美國遏制政策的雙重影響下，中國大陸半導(dǎo)體業(yè)迎來了新的發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)循環(huán)的重要性特別凸出。

由于市場規(guī)模巨大，且處于成長上升期，中國大陸的半導(dǎo)體業(yè)受低迷市場的影響程度要明顯小于歐美日等成熟市場，再加上美國政策影響，2023年，中國本土半導(dǎo)體商機會更多，就看誰能抓住機會了。

缺什么補什么，市場需求和美國遏制政策，都指向了高性能計算用處理器，以及半導(dǎo)體設(shè)備，這兩個領(lǐng)域?qū)⑹侵袊就疗髽I(yè)發(fā)展的商機所在。此外，抓住新興技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展機遇也很重要，碳化硅是典型代表，其最大的市場驅(qū)動力是新能源汽車，這是目前可見的發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膽?yīng)用市場。

審核編輯 ：李倩