《電子技術(shù)應(yīng)用》
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芯片制造“霸權(quán)”更迭史

2020-12-31
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 芯片 韓國 歐洲 中國臺(tái)灣

在產(chǎn)能為王的當(dāng)下,,半導(dǎo)體制造,,特別是精細(xì)分工后的晶圓代工業(yè)越來越受到產(chǎn)業(yè)界和各國政府的重視。特別是在中國大陸,、中國臺(tái)灣地區(qū),、韓國,以及歐洲和美國這五大市場(chǎng),,無論是產(chǎn)業(yè)資本,,還是政府政策,都在加碼各地區(qū)的半導(dǎo)體制造,,以求在未來的競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取主動(dòng)權(quán),。

  自從上世紀(jì)50年代誕生集成電路以來,先由美國引領(lǐng),,歐洲緊隨其后發(fā)展,,然后就是1970年代日本的快速崛起,之后被美國打壓,,一蹶不振到現(xiàn)在(這里主要指芯片制造,,在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的材料和設(shè)備方面,日本的競(jìng)爭(zhēng)力還是非常強(qiáng)的),,與此同時(shí),,韓國在1990年代趁機(jī)崛起。而進(jìn)入新世紀(jì)之后,,中國大陸的芯片制造業(yè)得到快速發(fā)展,,也開始在全球芯片制造競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中占有一席之地。而自從1980年代開創(chuàng)晶圓代工商業(yè)模式以來,,中國臺(tái)灣地區(qū)的芯片制造業(yè)就一直穩(wěn)定發(fā)展,,且在全球市場(chǎng)始終穩(wěn)健前行,。

  晶圓代工模式問世后(1987年由臺(tái)積電開創(chuàng)),全球芯片制造業(yè)就進(jìn)入了“現(xiàn)代化”的發(fā)展模式,,一直到今天,。在這幾十年里,每十年,,全球芯片制造市場(chǎng)產(chǎn)能格局都會(huì)發(fā)生變化,,有的市場(chǎng)衰退,有的市場(chǎng)不斷壯大,,有的則穩(wěn)健發(fā)展,,具體如下圖所示。

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  1990-2000年

  從圖1中可以看出,,在這10年當(dāng)中,,美國、歐洲,、日本,、韓國和中國臺(tái)灣這五大市場(chǎng)基本處于均衡競(jìng)爭(zhēng)的狀態(tài)。相互之間的差距不大,。

  美國

  作為集成電路技術(shù)的發(fā)源地,,在1990年代以前,美國是全球半導(dǎo)體與集成電路制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,。然而,美國半導(dǎo)體發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的,,特別是在1980年代,,曾一度被日本打敗。

  從歷史來看,,晶體管,、集成電路、大型集成電路,、超大規(guī)模集成電路,、個(gè)人電腦、智能終端等發(fā)展,,美國不是技術(shù)發(fā)明者就是行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者,。“第一款產(chǎn)品”意味著開拓?zé)o人占領(lǐng)的新興市場(chǎng),,也意味著對(duì)后來者設(shè)定市場(chǎng)準(zhǔn)則,。因此,作為半導(dǎo)體游戲規(guī)則制定者與裁判,,這種雙重身份使得美國在半導(dǎo)體發(fā)展史上展現(xiàn)出了超強(qiáng)實(shí)力,。這也正是其在1990年代能夠在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域保持競(jìng)爭(zhēng)力的重要原因。

  歐洲

  歐洲的半導(dǎo)體業(yè)是緊隨美國發(fā)展起來的,特別是制造,,當(dāng)時(shí)的飛利浦(NXP還沒有拆分出來),、英飛凌和意法半導(dǎo)體憑借超強(qiáng)的IDM綜合實(shí)力,在1990年代的全球芯片制造市場(chǎng)具有很強(qiáng)的話語權(quán),。

  中國臺(tái)灣地區(qū)

  自1987年臺(tái)積電首創(chuàng)晶圓代工Foundry模式后,,中國臺(tái)灣以代工切入,在全球芯片制造市場(chǎng)的地位迅速攀升,。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)提升,,1990年代在該領(lǐng)域具備了很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和很高的市占率。

  實(shí)際上,,在臺(tái)積電出世之前,,中國臺(tái)灣就依靠早期給在臺(tái)建廠的美日廠商做基礎(chǔ)低端加工起步,積累了大量知識(shí)與技術(shù),。1980年代末,,抓住美國逐漸轉(zhuǎn)向Fabless 模式推行全球縱向分工的機(jī)會(huì),將利潤不高,、投資金額大的芯片制造,、封測(cè)轉(zhuǎn)進(jìn)臺(tái)灣島內(nèi),使其在設(shè)計(jì),、制造,、測(cè)試和封裝這四個(gè)環(huán)節(jié)都有相應(yīng)發(fā)展,為后來的技術(shù)提升打下了良好的基礎(chǔ),。

  到1990年代末期,,隨著全球貿(mào)易的進(jìn)一步深化,中國臺(tái)灣憑借相對(duì)廉價(jià)的勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì),,以客戶為導(dǎo)向的晶圓代工模式快速興起,,臺(tái)積電、聯(lián)電等臺(tái)灣本地區(qū)晶圓代工企業(yè)崛起,,此后,,臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,分工也越來越明確,,如聯(lián)發(fā)科和晨星做芯片,、臺(tái)積電和聯(lián)電專注于晶圓代工,日月光,、精材做封裝等,,逐步擴(kuò)大了其在全球芯片制造市場(chǎng)的影響力。

  政策方面,,在1970年代,,中國臺(tái)灣確定了以科技產(chǎn)業(yè)為核心的政策,,扶持了眾多科技公司,威盛電子,、聯(lián)電,、富士康均在此期間成立。而臺(tái)灣地區(qū)的電子產(chǎn)業(yè)涉及手機(jī),、電腦,、LED、電子組裝等,,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈非常完善,,相關(guān)公司眾多,給半導(dǎo)體企業(yè)發(fā)展和崛起(特別是芯片制造業(yè))提供了良好土壤,。為了支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,中國臺(tái)灣建立了世界上第一個(gè)由政府主導(dǎo)成立的科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)——新竹科技產(chǎn)業(yè)園。

  日本

  1950年代,,日本半導(dǎo)體業(yè)就開始跟隨美國發(fā)展了,,1970-1986年為黃金期。1986年,,全球排名前10半導(dǎo)體公司中有6家來自日本,,前三強(qiáng)為日本電氣、日立和東芝,。當(dāng)時(shí),,日本DRAM市占率達(dá)80%,反超美國成為全球半導(dǎo)體第一強(qiáng)國,。對(duì)此,,當(dāng)時(shí)的美國政府迅速做出了戰(zhàn)略調(diào)整,推出了包括最為著名的《美日半導(dǎo)體貿(mào)易協(xié)議》(The U.SJapan Semiconductor Trade Agreements)與SEMATECH 聯(lián)盟(美國半導(dǎo)體科技與制造發(fā)展聯(lián)盟),。在美國的打壓下,日本半導(dǎo)體業(yè)開始走下坡路,,逐漸沒落?,F(xiàn)今,已經(jīng)沒有一家日本企業(yè)專注于DRAM了,。

  那之后的1990-2000 年,,是日本半導(dǎo)體制造業(yè)盛宴的尾聲,雖然開始沒落,,但由于底子雄厚,,所以在這10年,在芯片制造方面還是可以和其它幾大市場(chǎng)分庭抗禮的,。

  韓國

  1959年,,韓國金星社(LG公司的前身)研制并生產(chǎn)出韓國第一臺(tái)真空管收音機(jī),,這被認(rèn)為是韓國電子半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的開端。

  發(fā)展到1970年代,,韓國半導(dǎo)體組裝業(yè)在美日企業(yè)的帶動(dòng)下,,已經(jīng)取得了一定的成績,出口貿(mào)易中電子工業(yè)的比重持續(xù)擴(kuò)大,。

  1981年,,韓國政府為推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,制定了“半導(dǎo)體工業(yè)育成計(jì)劃”,,加強(qiáng)了對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)的開發(fā),。政府還頒布了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性長期規(guī)劃(1982-1986)。而韓國工商部下屬的電器電子工業(yè)局的局長所領(lǐng)導(dǎo)的工作小組提出“1981年計(jì)劃”,,該計(jì)劃具體明確了需要大力發(fā)展的四個(gè)領(lǐng)域:超大規(guī)模集成電路,、計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和電子部件,。在半導(dǎo)體領(lǐng)域,,該計(jì)劃偏向晶圓制造,而不是測(cè)試和封裝,,并確立了將大規(guī)模生產(chǎn)內(nèi)存芯片用以出口而不是滿足國內(nèi)需求的戰(zhàn)略,。由于得到政府的大力支持,三星,、現(xiàn)代等都宣布大舉參與超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn),,尤其是DRAM。

  1980年代,,DRAM芯片價(jià)格不斷下探,,但三星逆周期投資,繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能,,并開發(fā)更大容量的DRAM,。1987年,行業(yè)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,,美國政府發(fā)起針對(duì)日本半導(dǎo)體企業(yè)的反傾銷訴訟,,很快,DRAM價(jià)格回升了,,三星開始盈利,。之后就一路高歌猛進(jìn),從而為韓國在1990年代與其它芯片制造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)奠定了基礎(chǔ),。

  2000-2010年

  從圖1中可以看出,,在這10年內(nèi),中國大陸異軍突起,,在全球芯片制造領(lǐng)域占有了一席之地,。之所以如此,,得益于在這之前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和政策推動(dòng)。

  1965年,,中國第一塊硅基數(shù)字集成電路研制成功,,開創(chuàng)中國集成電路產(chǎn)業(yè)史;1982年,,無錫742廠從東芝引進(jìn)電視機(jī)集成電路生產(chǎn)線,,這是中國第一次從國外引進(jìn)集成電路技術(shù);1985年,,我國第一塊64K DRAM在無錫742廠試制成功,;1991年,首都鋼鐵公司和日本NEC公司成立合資公司——首鋼NEC電子有限公司,;1997年,,上海華虹集團(tuán)與日本NEC合資組建上海華虹NEC電子有限公司,承擔(dān)“909”工程超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線建設(shè)任務(wù),;1998年,,華晶與上華簽定合作生產(chǎn)MOS晶圓合約,中國大陸開始進(jìn)入Foundry時(shí)代,;2000年,,中芯國際成立。

  政策方面,,1982年,,國務(wù)院成立電子計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路領(lǐng)導(dǎo)小組,制定了中國集成電路發(fā)展規(guī)劃,,提出“六五”期間要對(duì)半導(dǎo)體工業(yè)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),;1989年,當(dāng)時(shí)的機(jī)電部在無錫召開“八五”集成電路發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì),,提出振興集成電路的發(fā)展戰(zhàn)略,;1990年,國務(wù)院決定實(shí)施“908”工程,;1995年,,國務(wù)院決定實(shí)施集成電路“909”工程,集中建設(shè)我國第一條8英寸產(chǎn)線,。

  自2000年以來,我國國務(wù)院和相關(guān)部委陸續(xù)出臺(tái)了一系列促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策,。特別自2014年,,國家出臺(tái)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,明確規(guī)劃了未來國家繼承電路發(fā)展的階段和目標(biāo),,在那之后,,各地方也響應(yīng)國家政策,,出臺(tái)了一系列地方性集成電路產(chǎn)業(yè)促進(jìn)政策,集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,。

  2010-2020年

  從圖1中可以看出,,在這10年,韓國芯片制造規(guī)模進(jìn)一步壯大,,明顯超過了所有其它地區(qū),。與之相反,歐洲芯片制造明顯萎縮,,全球市占率下降到了1%,,這主要是因?yàn)闅W洲幾乎沒有20nm以下的先進(jìn)制程工藝,生產(chǎn)的大多都是采用40nm及以上制程工藝的模擬芯片,。

  歷經(jīng)近60年的發(fā)展,,韓國已經(jīng)成為全球半導(dǎo)體制造行業(yè)的佼佼者。2011 年,,韓國半導(dǎo)體市占率達(dá)到了16%,,第一次超越日本,成為僅次于美國的第二大半導(dǎo)體強(qiáng)國,。在存儲(chǔ)市場(chǎng),, 三星、SK海力士在DRAM和NAND Flash領(lǐng)域市場(chǎng)份額連續(xù)多年全球領(lǐng)先,。繼存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)方面占據(jù)統(tǒng)治地位之后,,以三星為代表,韓國在智能手機(jī)應(yīng)用處理器,、晶圓代工等業(yè)務(wù)也躋身全球頂尖行列,。

  從1977年到2017年,韓國半導(dǎo)體行業(yè)出口金額增長迅速,,40年間年均復(fù)合增長率為16%,, 2017年的出口額高達(dá)979億美元,同比增長57.4%,。

  同樣是在2017 年,,韓國半導(dǎo)體制造迎來了又一個(gè)歷史巔峰,全球前十名半導(dǎo)體企業(yè)榜單中,,三星和SK海力士營收規(guī)模均進(jìn)入前三,,三星更是超越了25年長居第一的英特爾,榮登榜首,。三星和SK海力士兩家企業(yè)總營收高達(dá)875.2億美元,,占全球半導(dǎo)體總產(chǎn)值的21.0%。

  從圖1可以看出,,在這10年,,中國大陸也在鞏固著前10年取得的成果,。由于國際芯片制造產(chǎn)能重心向亞洲轉(zhuǎn)移,中國大陸晶圓產(chǎn)能占比逐步提升,,而美國半導(dǎo)體制造業(yè)產(chǎn)能在全球占比已從1980年的42%降至1990年的30%,,到2018年,這一數(shù)字僅為12.8%,。截至2018 年,,韓國、日本,、中國大陸,、臺(tái)灣地區(qū)產(chǎn)能占比分別為21%、17%,、13%和22%,。其中,中國大陸晶圓產(chǎn)能占比從2011年的9%提升至2018年的13%,。

  隨著半導(dǎo)體終端應(yīng)用崛起,,晶圓制造業(yè)產(chǎn)能逐步向中國大陸轉(zhuǎn)移,三星,、SK海力士,、英特爾等海外芯片廠商紛紛在中國大陸設(shè)廠,以保持產(chǎn)品供應(yīng)和成本競(jìng)爭(zhēng)力,,同時(shí),,本土晶圓廠建設(shè)如火如荼。預(yù)計(jì)到2022年,,中國大陸12英寸晶圓廠產(chǎn)能將達(dá)到200萬片/月,,年均增速為42.2%,其中,,本土企業(yè)晶圓廠產(chǎn)能將從2018年的15萬片/月增至113萬片/月(年均增速65.6%),,外資晶圓廠產(chǎn)能由34萬片/月增至87萬片/月(年均增速26.5%)。本土晶圓廠產(chǎn)能占比將從2018年的31%提升至2022年的57%,。8英寸晶圓廠方面,,到2022年,產(chǎn)能合計(jì)有望達(dá)到139萬片/月,,其中,,本土和外資晶圓廠產(chǎn)能將分別達(dá)到96萬片/月和43萬片/月。

  2020-2030年

  從圖1可以看出,,這10年的最大看點(diǎn)依然是中國大陸,,芯片產(chǎn)能與上一個(gè)10年相比,有望增加一倍。

  除了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸向中國轉(zhuǎn)移這一因素之外,,半導(dǎo)體業(yè)與宏觀經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)相關(guān)性也在逐漸加強(qiáng),中國大陸每年約6%的GDP增速,,是芯片制造強(qiáng)有力的發(fā)展保證,。

  另外,中美貿(mào)易摩擦堅(jiān)定了我國自主發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的決心,。2018 年以來,,我國在半導(dǎo)體關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的短板逐漸暴露出來。美國限制對(duì)我國科技龍頭的核心元器件出口,,直接導(dǎo)致國內(nèi)科技企業(yè)受到較大沖擊,。未來,中美貿(mào)易摩擦在較長時(shí)間內(nèi)都將呈現(xiàn)反復(fù)拉鋸的趨勢(shì),,而國內(nèi)自上而下,,從政府各部門到企業(yè),都已經(jīng)明確了發(fā)展核心技術(shù)的方向,,其中半導(dǎo)體是重中之重,。

  國產(chǎn)化替代已成為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展契機(jī),以華為為例,,2018年核心供應(yīng)商共有92家,,其中大陸廠商22家,臺(tái)灣地區(qū)廠商10家,,國外廠商60家,,其中有33家來自美國,11家來自日本,。受到美國將華為與70家關(guān)聯(lián)企業(yè)列入實(shí)體名單影響,,華為轉(zhuǎn)而注重國內(nèi)市場(chǎng)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)。這些成為了帶動(dòng)中國大陸半導(dǎo)體制造在下一個(gè)10年快速發(fā)展的序幕,。

 

  編輯觀點(diǎn):在過去的三十年中國大陸的在芯片制造領(lǐng)域從無到有,,直到現(xiàn)在的占據(jù)一席之地,得益于過去產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國家政策的推動(dòng),,更依賴無數(shù)研究人員的貢獻(xiàn),。而未來的十年,在當(dāng)前的國際背景下,,我們更需要加緊半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主研究,,國產(chǎn)化替代勢(shì)在必行。再有一個(gè)高期待,、高目標(biāo)的同時(shí),,需要更多的政策推動(dòng),需要國內(nèi)企業(yè)更多的配合。

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