作為高科技產(chǎn)業(yè)的核心，芯片產(chǎn)業(yè)日漸成為世界各國(guó)綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)的重要砝碼,，隨著中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,，逐步在全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)重要位置，卻開始受到以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家的限制,。

　　眾所周知,，芯片目前主要被美國(guó)壟斷市場(chǎng)，占據(jù)全球50%的份額,。國(guó)內(nèi)芯片業(yè)雖持續(xù)蓬勃發(fā)展,，但在高端芯片制造領(lǐng)域仍處于劣勢(shì)位置，同時(shí)國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)高度依賴外部市場(chǎng),，在技術(shù)受限的情況下,，被美國(guó)“卡脖子”的困境更為凸顯。

　　有人可能不太清楚,，我們被“卡脖子”的芯片有哪些,？例如常用的電腦核心芯片,、高端手機(jī)核心芯片、視頻系統(tǒng)中顯示驅(qū)動(dòng)芯片,、數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備芯片,，以及可編程邏輯設(shè)備核心芯片等，都是我們目前還造不出來(lái)的高端芯片,，幾乎完全依賴進(jìn)口。

　　近年來(lái)我國(guó)芯片的進(jìn)口量一直“領(lǐng)跑”全球,。數(shù)據(jù)顯示,，2022年前10個(gè)月我國(guó)芯片進(jìn)口數(shù)量為4580.2億個(gè)，支付的金額為23107.8億元,，購(gòu)買芯片的金額占比我國(guó)進(jìn)口商品總金額的15.5%,，超過(guò)石油、煤炭,、天然氣等大宗商品,，占據(jù)首要位置。

　　極大的需求量和極低的自供給量,，自然會(huì)導(dǎo)致“卡脖子”問(wèn)題,。而由于我們對(duì)外部市場(chǎng)的高依存度及短期內(nèi)難以突破的技術(shù)壁壘，被“卡脖子”時(shí)尤為被動(dòng),。我們知道,，國(guó)內(nèi)芯片常遭美國(guó)“卡脖子”的技術(shù)主要涉及三方面，一是制程工藝,；二是裝備/材料,；三是設(shè)計(jì)IP核/EDA工具。今天我們著重談?wù)勚瞥坦に嚒?/p>

　　01 芯片“卡脖子”的3個(gè)階段

　　工藝是指芯片制造工藝,，這一塊是與芯片生產(chǎn)企業(yè)本身的技術(shù)相關(guān),。芯片制程直接影響芯片組的性能優(yōu)劣、電源效率和體積,，一般以28nm為分水嶺,，區(qū)分先進(jìn)制程和成熟制程，前者多用于對(duì)計(jì)算性能要求更高的領(lǐng)域,，后者用于成本較高的場(chǎng)景,。

　　雖然兩種制程都很重要，但更先進(jìn)的制程代表的是廠商的硬實(shí)力,。比如臺(tái)積電,、三星達(dá)到了5nm，甚至開始量產(chǎn)3nm,，而格芯,、英特爾、聯(lián)電等只達(dá)到10nm，這就是技術(shù)差距,，這一塊很重要,，也是“卡脖子”的技術(shù)之一。目前國(guó)產(chǎn)技術(shù)在14nm,，還沒(méi)有達(dá)到10nm或更先進(jìn)的制程,。

　　從制程工藝來(lái)看，我們可以把芯片“卡脖子”分成三個(gè)階段,，第一階段是「能用」,，對(duì)應(yīng)135nm-28nm，為溫飽水平,；第二階段是「夠用」,，對(duì)應(yīng)14nm-7nm含chiplet，能達(dá)到這一制程區(qū)間,，可以說(shuō)是小康水平,；第三階段是「好用」，對(duì)應(yīng)7-2nm的尖端工藝,，屬于發(fā)達(dá)水平,。

　　如果我們不被美國(guó)限制，在全球產(chǎn)業(yè)鏈分工合作的背景下,，國(guó)內(nèi)芯片可以通過(guò)借用其他國(guó)家的技術(shù),、設(shè)備等達(dá)到「發(fā)達(dá)」水平，比如采用臺(tái)積電的5nm代工的“自研芯片”,。但實(shí)際上,，臺(tái)積電工廠的設(shè)備（含EUV）75%來(lái)自于美國(guó)。此前我們發(fā)布的《實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)的國(guó)產(chǎn)替代,，沒(méi)那么急》一文中談到國(guó)產(chǎn)芯片被“卡脖子”的另一重要環(huán)節(jié)——半導(dǎo)體設(shè)備光刻機(jī),，EUV光刻機(jī)是5nm及更先進(jìn)制程芯片制造的剛需，但由于受到美國(guó)禁令等因素影響,，目前國(guó)內(nèi)尚未買到,。

　　所以簡(jiǎn)而言之，我們被“卡脖子”主要是被美國(guó)卡,，就目前的趨勢(shì),，凡涉及美國(guó)技術(shù)而我們沒(méi)有掌握的都可能被卡。今年以來(lái),，美方宣布了一系列限制措施,，其中最嚴(yán)格的芯片“制裁令”，涉及到16/14nm以下先進(jìn)制程的高性能計(jì)算（邏輯）芯片,，其目的即想把中國(guó)卡在溫飽的「能用」水平,，意圖限制我國(guó)云計(jì)算與數(shù)據(jù)中心,、自動(dòng)駕駛、5G,、人工智能等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展,。

　　02 芯片制程的3個(gè)分水嶺

　　前面我們提到，芯片制程通常以28nm為分水嶺,，往前為先進(jìn)制程,，往后是成熟制程。對(duì)應(yīng)上文所說(shuō)芯片“卡脖子”的三個(gè)階段,，可細(xì)分為3個(gè)分水嶺：

　　我們可以認(rèn)為28nm是「能用」的分水嶺,，對(duì)應(yīng)所有家電、消費(fèi)電子,、3G手機(jī)、電動(dòng)車（不含智能化）,、光伏逆變器等,。

　　28nm作為成熟的工藝節(jié)點(diǎn)，自臺(tái)積電率先推出市場(chǎng)距今已有十余年,，持續(xù)在市場(chǎng)發(fā)熱,。各大晶圓廠在28nm工藝節(jié)點(diǎn)上做了很多的特色工藝開發(fā)，使得28nm節(jié)點(diǎn)能滿足更多產(chǎn)品需求,，在全球市場(chǎng)呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的態(tài)勢(shì),，2021年全球28nm芯片市場(chǎng)為313億美元，預(yù)計(jì)至2027年將增長(zhǎng)至449億美元,。

　　中芯國(guó)際是國(guó)內(nèi)首個(gè)能夠量產(chǎn)28nm工藝的企業(yè),，可以說(shuō)在短期內(nèi)，28nm制程將是國(guó)產(chǎn)芯片的主戰(zhàn)場(chǎng),，實(shí)現(xiàn)這一制程的芯片自由也是當(dāng)下要?jiǎng)?wù)之一,。

　　14nm是「夠用」的分水嶺，對(duì)應(yīng)4G手機(jī),、PC機(jī),、普通服務(wù)器、L2的智能電車,、低端人工智能,。

　　從量產(chǎn)時(shí)間點(diǎn)上來(lái)看，14nm芯片誕生于2014年,，最早由英特爾實(shí)現(xiàn)生產(chǎn),，當(dāng)時(shí)臺(tái)積電和三星還處于20nm階段。到2017年,，臺(tái)積電和三星先后攻克了10nm,，而這時(shí)英特爾依舊是14nm,，自此開始臺(tái)積電、三星就走在了英特爾前面,。

　　可以說(shuō)在2017年之前,，14nm就是最高端的芯片制程，雖然如今已經(jīng)5年過(guò)去了,，但是14nm芯片生產(chǎn)線在目前半導(dǎo)體中仍非常關(guān)鍵,，14nm及以上制程基本能滿足目前70%半導(dǎo)體制造工藝需求。

　　國(guó)內(nèi)在這一制程階段,，今年9月份消息,，上海經(jīng)信委主任正式對(duì)外宣布，14nm國(guó)產(chǎn)芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn),，意味著我們的芯片正在從「能用」邁向「夠用」,。

　　5nm是「好用」的分水嶺：對(duì)應(yīng)人工智能、超級(jí)計(jì)算機(jī),、L4高階自動(dòng)駕駛,、智能手機(jī)等。

　　事實(shí)上,，5nm及以下先進(jìn)制程領(lǐng)域,，目前僅有臺(tái)積電和三星兩個(gè)玩家，近乎雙寡頭格局,。今年第三季度,，臺(tái)積電7nm以上先進(jìn)工藝占比達(dá)到54%，5nm首次超過(guò)7nm,，貢獻(xiàn)了最大的收入（28％）,，其次是7nm產(chǎn)線（26%）。

　　5nm及以下制程對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片而言是最有距離的,，盡管目前其市占率不高,，但就發(fā)展趨勢(shì)而言，高端芯片的需求或?qū)㈤L(zhǎng)期持續(xù),，智能設(shè)備,、自動(dòng)駕駛、AI等市場(chǎng)方興未艾,，從大廠的火熱需求即可看出,，如高通、AMD對(duì)4nm/5nm的需求爆棚,，追求卓越的蘋果則對(duì)3nm/2nm熱度不減,。

　　在芯片制程工藝上，我國(guó)半導(dǎo)體未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)將處于「溫飽」和「小康」的過(guò)渡階段,，即從28nm量產(chǎn)走向14nm量產(chǎn),。

　　03 突破“卡脖子”的3個(gè)階段

　　但就目前而言,，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需加大投入,。

　　我們來(lái)看一組數(shù)據(jù)對(duì)比：

　　臺(tái)積電2021年資本開支約300億美元,，2022年三季度其下調(diào)資本支出后為360億美元（原計(jì)劃440億美元）；三星電子2021年資本開支為337億美元,，2022年預(yù)計(jì)為379億美元,；英特爾2021年資本開支達(dá)到179億美元，2022年預(yù)計(jì)達(dá)到280億美元,。

　　中芯國(guó)際2021年資本開支45億美元,，預(yù)計(jì)2022年資本開支達(dá)到50億美元。

　　從數(shù)據(jù)中可以看出,，國(guó)內(nèi)芯片擴(kuò)產(chǎn)增投仍需持續(xù),。

　　所以我們?cè)谥瞥坦に嚿贤黄啤翱ú弊印币驳媒?jīng)歷三個(gè)階段：

　　一是突破「能用」，圍繞135~28nm建立產(chǎn)能,，能夠覆蓋除智能手機(jī)和人工智能等大多數(shù)行業(yè)的大部分需求,，這一塊的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也是非常大的；

　　二是突破「夠用」,，在14~7nm制程上基于Chiplet建立產(chǎn)能，能覆蓋低階智能手機(jī)和人工智能產(chǎn)業(yè),，主攻成熟工藝的同時(shí)不斷向先進(jìn)制程邁近,；

　　三即突破「好用」，未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),，受制于半導(dǎo)體設(shè)備和材料,，國(guó)內(nèi)芯片在尖端工藝的突破上將道阻且長(zhǎng)，但我們?nèi)员中判摹?/p>

　　總  結(jié)

　　當(dāng)前,，外部環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,，美國(guó)多次挑起斷供風(fēng)波，導(dǎo)致“卡脖子”問(wèn)題凸顯,。

　　國(guó)產(chǎn)芯片實(shí)現(xiàn)重大突破是所有人翹首以盼的,，其中的艱難也是可以預(yù)見的，但相信隨著國(guó)內(nèi)擴(kuò)大產(chǎn)能,，加大投入,，人才日益完備，實(shí)現(xiàn)芯片產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的自主可控,，形成新的替代技術(shù)軌道,，將指日可待。