2020年，细说张江半导体如何“穿越火线”？

2020年，我们见证了太多“炮火纷飞”与“匍匐前进”——

3月12日，特朗普签署法案，正式禁止使用联邦资金购买华为设备，华为等国内厂商多方受阻。此后的几个月内，华为、海康威、中芯国际等多家中国企业相继被美国纳入黑名单。多重因素影响之下，汽车芯片产能不足这一情况也迅速登上各大媒体头条。

另一边，政策、资本相继助力——

7月27日，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》；

11月3日，中共中央发表了“十四五”规划，其中集成电路被纳入其中。

资本市场更是携重金而来，民间对半导体的关注和热情也空前高涨。

加速奔跑

在此背景下，国内半导体企业开始“加速奔跑”。

想要做出一片完整且性能良好的芯片，设计、制造、封装、测试这一系列流程必不可少。与国外实力强劲的巨头采用IDM模式（打通设计、制造、封装、测试到销售的整个链条）不同，国内基本采用着分工合作的Fabless+Foundry（设计+代工）模式。

而张江，经过二十多年的产业积累，早已汇聚了当前国内产业最集中、综合技术水平最高、产业链最完善的集成电路产业集群。

芯片设计：群英汇聚，百舸争流

美国实体清单一经发布，手机芯片成为大众关注的焦点之一，国产替代成为人们的追逐目标。

目前，智能手机越来越高端化，手机摄像头由双摄变成三摄，对EEPROM的需求也越来越大，摄像头技术创新已成为各大手机厂商进行差异化竞争的焦点。

在手机摄像头芯片这一细分领域，聚辰股份无疑是佼佼者——

该公司的智能手机摄像头EEPROM产品全球排名第三，并占有全球约43%的市场份额；在国内EEPROM企业中排名第一。

聚辰股份的EEPROM存储芯片正是通过矫正参数，使镜头的成像效果更佳。早在2012年，聚辰股份的EEPROM就通过了三星的验证，应用到三星智能手机的摄像头模组中。

凭借多年的技术积累，当前，聚辰股份已与舜宇、欧菲、丘钛、信利、立景、富士康等行业领先的智能手机摄像头模组厂商形成了长期稳定的合作关系，产品应用于三星、华为、vivo、OPPO、小米、联想、中兴等多家市场主流手机厂商的消费终端产品，并正在积极开拓国内外其他智能手机厂商的潜在合作机会。

数据显示，仅在2019年度，聚辰股份就已实现年稳定生产近22亿颗芯片的供应链能力，产品在客户端的失效率为0.26DPPM（每百万缺陷机会中的不良品数），远低于业界对商业级电子元器件应用100DPPM失效率的要求，在客户端建立了良好的品质信誉。

2019年年末，聚辰股份登陆科创板。如今，2020年即将过去，聚辰股份也开始谋求更深度的布局。聚辰股份董事长陈作涛曾对媒体表示，未来公司将关注两大领域，一是技术上沿着存储产业方向走，比如新一代内存DDR5；二是在市场端，开拓汽车电子、物联网等新应用领域。

同样在手机芯片“下功夫”的还有紫光展锐。其虎贲T7510 5G芯片已经成功商用在多款5G智能手机上，推动了5G向消费者端的快速普及。

值得注意的是，虎贲T7510 5G芯片采用的是6nm工艺制程。在目前的半导体行业内，7nm是较为成熟的工艺，5nm则更为先进。

在11月10日的紫光展锐市场峰会期间，紫光展锐CEO楚庆曾对媒体表示，在后摩尔时代，工艺节点选择往往对一家企业的发展有着致命的影响，主流的5G手机芯片陆续采用5nm方案，但也面临着试错成本更高的困境，展锐采用6nm则是在7nm成熟的基础上做进一步的改进。得益于成熟的工艺，紫光展锐执行副总裁周晨也向媒体透露，明年搭载展锐6nm5G芯片的手机将量产。

随着物联网设备进入千家万户，越来越多的用户习惯了用手机连接家电的习惯。比如，用APP通过蓝牙连接空调，通过网络配置将空调连到家里的WiFi。这些物联网设备里，都安装了一种同时支持蓝牙和WiFi的芯片：物联网Wi-Fi MCU。

另一家张江科创板上市公司乐鑫科技就深耕于WiFi MCU芯片。凭借多年的专注研发与快速积累，乐鑫科技实现了高集成、低功耗，将产品准确地瞄准物联网市场，打破海外企业在WiFi MCU芯片领域的垄断，成为第一家与高通、TI、Marvell等同属第一梯队的大陆企业。

今年10月22日，乐鑫科技公布第三季度报告，公司实现第三季度单季度营业收入2.6亿元，同比增长27.81%，实现归母净利润4608.3万元，同比增长44.37%。

半导体IP是芯片设计中经过验证可以直接使用的模块，如同建筑行业的“砖瓦”，可以大大降低芯片设计的难度，加快芯片设计的速度，是半导体产业链中的重要一环。与传统的芯片设计服务公司经营模式不同，芯原股份主要为芯片设计平台即服务（SiliconPlatformasaService，“SiPaaS模式”）——通过积累的芯片定制技术和半导体IP技术为客户提供一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务。

简单来说，即使他们的产品会出现在世界上最知名的苹果和三星的手机里，也只能当背后默默的芯片设计服务者、定制服务端，而芯原股份的名字并不会在产品上标识出来。

目前，芯原股份在传统CMOS、先进 FinFET和FD-SOI等全球主流半导体工艺节点上都具有优秀的设计能力。在先进半导体工艺节点方面，公司已拥有14nm/10nm/7nm FinFET 和28nm/22nm FD-SOI工艺节点芯片的成功流片经验，并开始进行新一代FinFET和FD-SOI工艺节点芯片的设计预研。芯原股份的客户囊括各大国际大型互联网公司，例如Facebook、博世、亚马逊、英特尔、恩智浦、赛诺思、涌现（南京）芯片科技有限公司等等。

今年8月18日，芯原股份在上交所鸣锣上市，正式登陆科创板。

芯片制造：龙头齐聚，加速腾飞

芯片设计出来后，往往需要芯片制造代工厂代工生产。

早期，芯片设计公司不仅要设计又要建厂以及不停更新生产线，需要付出的高昂成本。全球晶圆代工龙头企业台积电认准芯片行业会产生分工，将复杂的生产包下来，开创性的转型做芯片代工。

在张江，也有一家晶圆代工巨头——中芯国际。今年7 月，中芯国际在科创板上市，上市当日坐上了“A股半导体市值头把交椅”。

追溯中芯国际的发展历程，还需回到千禧年——2000年，张汝京在上海张江创办中芯国际，成为中国大陆大陆技术最先进、规模最大、配套服务最完善、跨国经营的专业晶圆代工企业。

2004年，中芯国际就在美国纽约、中国香港两地上市。2019年5月，中芯国际宣布从纽交所退市。

12月3日，美国国防部将中芯国际加入了涉军企业名单。对此，中芯国际发布公告称对公司运营没有重大影响，公司是独立营运的国际性企业，投资人、客户等利益相关方遍及全球。

在此前一天，中芯国际在互动平台回答投资者问时，就透露公司第一代FinFET14纳米已于2019年四季度量产；第二代FinFETN+1已进入客户导入阶段，可望于今年年底小批量试产。

11月11日，中芯国际发布的第三季度财务报告也证实了这一说法。报告显示，公司第一代FinFET已成功量产，四季度将贡献有意义的营收；第二代FinFET研发稳步推进，客户导入进展顺利。

在盈利层面，中芯国际第三季度不仅产能利用率达到了97.8%，而且先进工艺占比快速提升，14/28nm工艺占比达到了14.6%，上季度中是9.1%，去年同期是4.3%。

但不容忽视的是，产能紧缺一直困扰着整个半导体产业。在今年12月10日举办的中国集成电路设计业2020年会暨重庆集成电路产业创新发展高峰论坛（ICCAD 2020）上，中芯国际资深副总裁彭表示，由于5G推动芯片需求增长；汽车产业的兴起；IoT、智能家居需求持续上升；COVID-19下的“宅经济效应”，引发了芯片产能建设远远跟不上需求的情况。

在彭进看来，产能扩充不仅仅是钱和人的问题，背后还有工艺、IP、客户，这些都需要更需要时间积累。如今，随着中芯国际登陆科创板，其资本投入也在不断扩大。

目前，中芯国际拥有150个工艺平台，其中就包括了2020年新增的10个工艺，以及2300多个IP。今年，中芯国际正式进入显示领域，提供从高清到超高清，大屏和小屏显示驱动芯片的全技术解决方案。

在中芯国际今年第三季度报披露的前一天，国内第二大晶圆代工厂、华虹集团旗下企业——华虹半导体同样披露了2020财年第三季报。华虹半导体在港交所公告，第三季度销售收入2.53亿美元，同比上升5.9%，环比上升12.3%；净利润1770万美元，去年同期为4520万美元。

今年年初，华虹集团正式启动12英寸制造平台建设，成为业界唯一一家连续两年建设并投产运营两条12英寸生产线的企业。同时，公司也宣布在14nm上取得了重大进展，而更先进技术节点的先导工艺研发也正在加快部署。

封测：创新研发，未来可期

芯片的最后一步，也就是封装、测试。在讨论这一步之前，我们还面临一个问题：如何把芯片造出来？

这里就涉及到造芯片所需的一种武器——光刻机。

有人这样形容光刻机：这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。光刻机也因此成为目前晶圆制造产线中成本最高的半导体设备，被称为“现代光学工业之花”。

曾有网友曾在社交媒体上发问：ASML的光刻机和氢弹哪一个更难搞？

这个答案似乎呼之欲出——原子弹研制成功用了6年，上海微电子（SMEE）用了17年造出了90nm光刻机。

当前，在EUV光刻机高端市场，ASML一家独大且垄断了90%以上的市场，并已经实现5纳米工艺制程，3纳米光刻机也已经趋于成熟。

虽然SMEE的光刻机相对于ASML公司的5nm工艺水准，还存在很大的技术差距，但已足够驱动基础的国防和工业。哪怕是面对“所有进口光刻机都瞬间停止工作”这种极端的情况时，中国仍然有芯片可用。

我国作为全球芯片消费最大的国家之一，每年有大量的芯片都依赖进口，比如2019年一年我们进口的芯片就达到2万亿人民币以上，在这些芯片当中既包括高端的芯片，也包括了一些中低端芯片。

SMEE则从低端切入各个细分市场，现已成为封测龙头企业的重要供应商，国内市场占有率高达80%，而先前这种光刻机均需要进口，全球市场占有率仅有40%。

光刻机生产制造作为资金、技术密集式制造业，除去需用有大批量的资金和技术累积，还需用大批量出色的优秀人才。现阶段，上海微电子现已有着超出1000人的专业人才和管理人员在从事光刻机的相关工作。

今年6月，SMEE披露将在2021-2022年交付第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。一旦交付，国产光刻机将从此前的90nm工艺一举突破到28nm工艺。

在造芯的环节中，芯片生产出来以后，还需洗去硅片上的颗粒物、污染。光刻和清洗是最重要的两个步骤——其中，光刻负责微缩，清洗则是微粒的去除。

当微缩技术一旦进入线宽更小的下一代，就可能引发失效、低良率的问题。到了20nm以下，基本上在整个芯片制造过程中，每两步就要做一次清洗；而到1Xnm后，如果想得到较高良率几乎每步工序都离不开清洗，这些都需要建立在精细化基础之上。

经过十多年的研发和技术积累，盛美半导体已研发出全球首创的SAPS/TEBO兆声波清洗技术和Tahoe单片槽式组合清洗技术，可应用于45nm及以下技术节点的晶圆清洗领域，有效解决刻蚀后有机沾污和颗粒的清洗难题，并大幅减少浓硫酸等化学试剂的使用量，打破了国际市场垄断格局。

传统兆声波清洗技术中，兆声波能量传送不均匀，颗粒去除效率极低。盛美独有的“SAPS”技术可以控制兆声波能量在硅片面内以及硅片到硅片之间的非均匀度都小于2%，而在市面上的单片兆声波清洗设备只能把兆声波能量非均匀度控制在10-20%。

在本土12英寸晶圆产线上，仅有盛美半导体持续获得清洗设备重复订单，推动清洗设备国产化率达到22%。

盛美位于张江的办公大楼

今年9月30日，盛美半导体首发申请获上交所上市委员会通过；10月，盛美半导体宣布，美国专利及商标局批准了盛美独有的TEBO兆声波清洗技术，极大地提升了其在世界半导体清洗工艺的市场竞争力。

岁末回首

站在2020年的岁末再次回首，我们经历过困难，也见证了半导体行业的火热。据SEMI发布的《半导体设备市场年终预测报告》显示，全球半导体设备市场在2021-2022年的增长后劲将更强，预估2021年将实现719亿美元的销售额，2022年将进一步升至761亿美元。

原文标题：年终盘点 | 2020年，细说张江半导体如何“穿越火线”？

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责任编辑：haq