549
作者：ICVIEWS编辑部
今日，在第12届中国电子专用设备工业协会半导体设备年会、第12届半导体设备与核心部件展示会上，中国科学院微电子所所长戴博伟、中国电子专用设备工业协会半导体设备分会理事长、盛美半导体设备（上海）股份有限公司董事长王晖博士、高通公司中国区董事长孟樸、中国电科第五十八所所长蔡树军发表演讲，围绕先进封装的发展机遇、差异化创新提高本土设备商的核心竞争力、5G+AI为IC产业带来创新发展机遇以及芯片未来发表深刻见解。
01中国科学院微电子所所长戴博伟：中国走出“黑暗森林”的五个要点
如今，在“中美战略博弈”背景下科技创新组织模式发生了变化，从全球化红利的“和平友好时期”过渡到了具有逆全球化特征的“封锁打压时期”，希望走向具有再全球化目标“由中国主导”“开放融合”的战略平衡时期。而在“缺钱、缺人、缺技术”条件下，如何“打赢关键核心技术攻坚战”?
戴博伟认为，我们要做的是增强危机意识，树立底线思维；坚持问题导向和系统观念；发挥新型举国体制优势，实现有限资源的高效整合；避免因无效投资而重蹈前苏联“星球大战”竞争失败被拖垮经济的覆辙。在原本相对友好的情况下，我们在全球产业链之间协作，寻找分工、定位和比较优势。然而现在我们被孤立起来，这并非我们主动的要求的，是被孤立。
在这样的“黑暗森林”和“无人区“中，中国如何才能加快创新发展?
1、坚持系统思维:“卡脖子”的本质是“体系化”的竞争
不管是制造、设计、装备还是光刻机，它的本质并不仅仅是一个单点的领域和技术，它的本质是一个工业化体系，国家整体的科技发展和竞争能力的提高，是一个体系化的竞争，所以必须要统筹考虑。
2、强化基础性根技术创新事实上集成电路技术方方面面，新技术层出不穷，应用也很广泛，但是分析下来最核心的促进尺寸微缩的依然还是工艺为代表的，例如光刻技术的驱动。从根技术基础性的角度来突破，就会带来整体的动态。所以我们不能仅仅局限在应用和产业规模的角度，还是要呼吁基础性根技术改善加强，夯实基础。
3、抓住三维集成电路发展趋势与机遇我们要紧紧地抓住芯片级三维集成，以及封装级的三维集成所带来的优势，提升芯片的综合性和等效性。
4、在攻克“卡点”的同时，要更加关注“系统”与“集成”2016年，国际半导体技术路线图(ITRS，重点关注延续“摩尔定律”的器件和工艺)已被国际器件与系统路线图(IRDS，关注逻辑和存储器件和工艺、封装集成及系统)所取代，表明系统层面的逻辑和存储器件工艺与封装的集成式创新正成为集成电路主流发展趋势，AMD的ZEN系列高性能CPU芯片和NVIDIA的A100和H100高算力GPU芯片是典型代表。台积电是目前全球垄断的高端IC制造“集大成者”，实现了“前道”和“后道”的贯通与集成制造，而这是当前国内尤为欠缺的。
5、以“控制点”为抓手凝练组织重大科技创新任务“控制点”是具有颠覆性意义和价值，目标集中且控制面广，足以吸引社会力量为之投入的技术，围绕其开发相关技术和产品，形成生态。卡点不一定是控制点但控制点是制高点，一定是卡点。控制点基础性更强，是真正需要政府支持的。第一步(近期)遴选并集中力量攻关控制点，布局外围技术，谋划生态；第二步(中期)突破控制点，攻克外围技术，面向应用打造技术生态；第三步(远期)做强做大控制点，形成中国主导的技术体系，建立与美西方的战略平衡，实现自立自强。
02盛美半导体董事长王晖：“低价内卷”是中国半导体设备公司面临的巨大挑战
纵观五十年来半导体设备发展的迁移历程，经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移。自90年代后期，半导体设备中心迁移至中国台湾地区，而到2017年后，中国大陆正在升起中国半导体设备明星企业。半导体设备公司的兴起与成长紧紧跟随全球芯片制造中心的迁移。
未来10年，中国将成为全球半导体芯片制造的中心。王晖表示，随着半导体制造技术日趋成熟，在这波兴起的中国芯片制造潮流中，只有尊重知识产权，拥有差异化创新能力的公司才有可能成为，全球半导体设备市场上升起的中国明星。全球半导体设备市场规模自2022年开始跨入千亿美元市场，之后持续增长。近年来，中国大陆地区的国产设备销售规模非常快，国产设备的复合增长率接近30.17%。去年国内设备销售规模近100亿美金，而国内的进口额约为300亿美金左右，基本上国产化率在30%以上。王晖表示：“还是不错的，一个可喜的大进步。”
根据中国国际招标网数据统计，2023年半导体国产设备中标国产率达到46.4%。当前下游晶圆制造厂商也倾向于更多地采用国产半导体设备，半导体设备国产化正在加速。盛美半导体的目标是跻身世界集成电路设备企业十强行列。王晖在会上重点探讨了关于尊重知识产权，成就中国创造的想法。他表示，低价内卷是中国半导体健康发展面临的最大挑战之一。
一家设备公司研发投入在15%左右，毛利率在40%～50%是比较合适的。低价内卷来的低毛利无法支持设备企业持续研发投入，不可能迭代升级现有技术及研发新技术，最终损害了芯片制造商的利益。
一方面，价格内卷的弊病是没有足够毛利支持自我研发，只能把自己降维到“设备翻新公司”，但是设备翻新公司只是买一台旧设备，翻新该台设备，如果买了一台旧设备，翻新N台设备，就是违反中国知识产权法。这种非法“翻新”和“抄袭”绝不是创新，绝不能成就一家伟大的半导体设备公司。
另一方面，侵权设备生产的芯片销往海外有被起诉的法律风险。如果“内卷”是“卷”新的差异化技术，满足下一代技术产品的技术挑战，潜心研发属于自己的核心专利技术，这是良性“内卷”，是值得鼓励的，享受在专利法保护下的20年的高毛利时间，在中国市场验证及推广后，可以坦荡走向全球市场。因此，只有尊重彼此的知识产权，才能有效防止低价内卷，鼓励创新，成就中国创造，让中国的创新半导体设备回馈全球半导体市场，为全球AI时代带来的技术挑战做出应有的贡献。王晖坚定的说到：“盛美上海的产品是差异化创新产品，有足够的IP保护，如果有“翻新”盛美的产品，我们一定拿起法律的武器，将绝不姑息。”
中国半导体设备在不断发展的过程中，集成创新和原始创新是跨不过的坎。目前，盛美半导体在技术创新方面，拥有：空间交变相移（SAPS）兆声波清洗技术、TEBO （世界首创）+新技术：超临界CO2干燥技术、世界首创 Ultra C Tahoe（单片+槽式，可覆盖25%清洗工艺）。推出了3款清洗系列新产品，高温硫酸SPM清洗设备及SPM防反溅技术、Ultra C be 边缘湿法刻蚀设备、Ultra C VI 18腔工艺设备。电镀核心技术包括Ultra Ecp map多环阳极电镀，能够实现铜双大马士革结构铜互联层电镀。在电镀产品方面，盛美半导体基本占据国内35%的市场份额。此外，基于现有核心技术的AI制造用新产品延伸，盛美半导体还推出了面板级先进封装产品线。
03高通中国区董事长孟樸：5G+AI为IC产业带来巨大商机
当前全球集成电路正处于高速发展和深度变革的交汇点，5G 全面商用、人工智能迅速崛起、物联网广泛应用等技术趋势正在重塑整个产业链，为集成电路行业带来新的市场增量和创新动力。
最新数据显示，2024 年第二季度，全球半导体销售额同比增长 18.3%，环比增长 6.5%，总额达到近 1500 亿美元。据预估，到 2030 年全球半导体销售额有望突破万亿美元。孟樸表示，过去 5 年，5G 在全球取得瞩目进展。
在中国，移动通信产业从 3G 追赶、4G 并行到 5G 赶超，历经 20 年。如今 5G 行至中场，5G-A 正在加速落地，国内主要一线城市、二线城市移动运营商已开始商用 5G-A。
高通正在推动 5G-A 技术落地。高通作为移动通信产业的技术赋能者，积极携手行业伙伴，推动 5G-A 技术及应用场景落地。今年 4 月，高通携手上海联通完成 5G-A 高低频协同连片组网，首次实现网络连续覆盖体验突破每秒 5Gbps 的里程碑。此外，还完成了 5G-A 毫米波下行万兆、三载波聚合、通感一体等技术演示及验证。5G-A 不仅致力于提升现有网络的性能和可靠性，更为下一代移动通信 6G 奠定坚实技术基础。目前行业正积极开展 6G 相关研究工作。
在 5G 技术快速发展的同时，人工智能是引领当前产业变革的另一项战略性技术。孟樸表示，终端侧 AI 的发展已成为不可逆转的趋势。在生成式 AI 走向成熟和广泛应用的过程中，可以看到云端计算模型的一些局限性，特别是在云端运行 AI 时，高昂成本和隐私问题备受关注。比如，生成式 AI 仅靠云端服务无法满足要求，在云端训练和运行生成式 AI 大模型需要高性能 GPU，成本高昂且消耗大量电力。相比之下，在手机等终端设备上使用生成式 AI 能显著节省能耗。
其次，很多用户不希望个人数据上传到云端，选择在终端设备上处理数据能有效解决隐私顾虑。5G 为 AI 在云端、边缘云和终端侧协同奠定坚实基础，为 AI 的实时处理和数据传输提供必要支持。AI 和 5G 深度融合及广泛应用将引发消费电子变革，加速终端设备性能升级和换机周期，对半导体产业界来说是巨大商机。
高通在智能终端领域的成果与展望首先看产品创新与出货量。高通一直致力于将高性能低功耗的 AI 计算能力带入更多类型的终端产品，打造专门为 AI 定制设计的全新计算架构。目前高通 AI 引擎功能的终端产品出货量已超过 20 亿。在去年 10 月的骁龙技术峰会上，高通发布了第三代骁龙 8 和骁龙 X 两款产品，分别实现了 100 亿参数和 130 亿参数的大语言模型在端侧的运行，为众多 AI 手机和 AI PC 提供支持，目前已有超过 115 款采用第三代骁龙 8 的旗舰智能手机发布。
再看智能终端拓展与汽车领域成就。高通打造骁龙数字底盘，涵盖汽车连接、座舱、智能驾驶、车队、云等 4 大领域，帮助汽车厂商打造全新服务和应用。如今骁龙数字底盘全球有超过 3.5 亿辆汽车采用这一解决方案。
自 2021 年起，骁龙数字底盘已经支持了 60 多个中国的汽车品牌，推出了 160 多款汽车的车型。集成电路产业的发展不仅依赖于技术进步，还需要一个健康的生态系统。5G 和 AI 的融合推动了产业链的全面发展，促进了制造、设计与应用之间的协作。在无锡，高通全讯射频工厂是高通在中国重要的射频相关产品生产基地，在高通全球布局中发挥重要作用。为更好地支持中国客户及 5G 事业在全球的发展，无锡工厂扩大生产规模，二期工厂已于 2023 年 4 月正式启用，产品出口到亚洲、北美和欧洲等地区。
孟樸表示，在 5G 与 AI 的共同驱动下，集成电路产业将迎来新的发展机遇，形成更加强大和多样化的技术生态。作为这一变革的参与者和推动者，高通将继续与包括无锡在内的各位合作伙伴一起，让 5G+AI 的力量触及全球每一个角落，真正实现让智能计算无处不在。
04中国电科第五十八所所长蔡树军：商用芯片修长板、国安芯片补短板
蔡树军以两句话描述半导体行业：第一句话指出芯片应用具有“三性”，即广泛性、渗透性和不可替代性，在信息社会人人都离不开半导体，故而其发展极端重要。第二句话表明半导体发展具有“三最”，即持续高速发展时间最长、投入最大、最为先进和复杂，这使得制造难度极大。正因芯片的“三性”极端重要和“三最”难度极大，它成为大国争夺和博弈的焦点，也是崛起的中国面临的挑战之一。
从摩尔定律提出至今，芯片性能实现巨大飞跃，但制造难度也急剧增加。每个芯片上晶体管数量接近千亿级别，制造过程需在极小空间内实现高精度制造和连接。制造晶体管从沙子开始，要经过几千道工序、用上千种材料以及各种尖端设备和仪器，不仅需要先进工具和技术，还要求极高的稳定性和一致性，所以进入该领域门槛越来越高。比如，一个5纳米芯片工厂需投入200亿美元，还不包括持续的研发和维护成本。
目前全球没有一个国家能涵盖整个半导体产业链制造流程。以光刻机为例，20世纪90年代，国际光刻专家因芯片发展到一定程度后光的波长成问题需刻得更细，决定采用EUV技术。1992年开始第一笔投资，到2015年做出第一个样机，历时23年，样机十几吨重，价值三个多亿美元一台。有了此设备并非能很快做出芯片，英特尔是最早投资者之一，但对EUV使用效果不佳，台积电则用得最好。
EUV光源与传统DUV完全不同，每一步都需创新，光刻机光源每台有457000多个零件，精度极高，号称地球上的激光器能打到月球上的高尔夫球，对机械精密程度控制要求非常高。此外，芯片种类繁多，主要分为数字芯片和模拟芯片。
数字芯片（逻辑与存储）须紧跟摩尔定律以保持领先地位，市场占比超70%，是芯片战争焦点；泛模拟芯片包括各类分立器件、探测器、电源控制、射频集成电路等，不遵从摩尔定律，主要在90nm以上节点生产，占比30%。基于对半导体行业的深入洞察与分析，蔡树军给出了以下五点极具前瞻性与指导性的基本判断：
第一点，传统的Moore定律已经接近尾声。以单位面积内集成更多晶体管为标杆的传统Moore定律将终结，以单位体积内实现更多的晶体管（功能）将成为新的标杆，能替代硅的后Moore时代半导体晶体管技术也尚不明朗。蔡树军表示，伴随光刻技术的进步，晶体管由平面型——FINFET——纳米片（GAA）发展，晶体管继续缩小，CMOS单元也将由平面转向3D。
第二点，大量硅集成电路工艺将以成熟的状态延续。摩尔定律终结不意味着硅集成电路终结，硅集成电路将以成熟状态继续存活至少50年，且随着工艺成熟，8英寸、12英寸多节点共存，性价比最高的工艺节点也不一定是最先进的2nm工艺节点，毕竟“合适的就是最好的”。
第三点，AI赋能新的设计工具。新的设计手段（AI）将出现，设计流程再造，注重多维度协同优化，会有更多更好用的设计工具，电路设计平民化，未来用好成熟工艺线将成为主流。
第四点，新的封装技术是未来热点。3D封装技术可在单位体积里实现更多功能。在2.5D、3D发展中，标准很重要，未来芯粒成功在于合适标准，美国和中国都成立了相关联盟。未来3D封装技术平台发展中，转接板除实现再布线外，将集成更多功能；异构集成、光电集成也是未来先进封装技术发展方向之一，晶圆级集成也是未来新赛道。
第五点，半导体产业前途光明。大市场中包含大需求。信息化时代刚刚开启，对半导体电子产品的需求越来越大。黄仁勋预测未来10年内算力再提高100万倍，五年内人工智能达到人类智能水平。胡正明预测IC产业可再成长100年。
从国内半导体企业的全球排名看中国半导体的现状。2023年世界前十大公司，美国5家，欧洲2家，韩国2家，中国台湾1家，中芯国际排名第24。设计领域方面，2023年全球十大IC设计公司的营收排名中美国6家，中国台湾有2家，加拿大1家，上海韦尔排名第九。设备方面，全球半导体设备厂商前十中，北方华创排名第七。封测领域方面，全球前十封测企业中，美国1家，中国台湾5家，大陆4家。
目前来看，我国半导体自主保障率偏低。与此同时，我国也在面临美国新的“抵消”战略。半导体集成电路作为高科技领域的代表，面临全面打压。蔡树军表示，“惟创新者强，惟创新者胜”。要实现科技自立自强蔡树军提出了两个建议。第一个建议，商用芯片修长板。第二个建议，国安芯片补短板。
最后，蔡树军总结到，要客观认识中西差距，盲目自大和妄自菲薄都是不可取的。战略上要有定力，针对半导体产业链，商业领域我们要“修长板”，国安领域要“补短板”，久久为功。未来50年硅集成电路仍将是主流技术。半导体产业前景乐观，顺势而为，大有可为。
