半导体产业被称为国家工业的明珠，直接体现着一个国家的综合国力。无论从科技创新或是经济发展的角度来看，半导体芯片产业的重要性都非常巨大。大部分的电子产品当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。 半导体产业以高附加值著称，产品种类繁多，主要分为集成电路（IC）、分立器件、光电子器件和微型传感器等。
 
中国半导体产业的现状主要表现为：集成电路进出口贸易逆差进一步扩大；中国集成电路产业人才缺口巨大；高端芯片与国际先进水平差距依旧；产业链缺口巨大；中美“贸易战”升级、供应链安全问题突出；技术限制和并购政策收紧，国际并购难度加大。
 
从产业链看中国芯片业现状
 
芯片，是人类最伟大的发明之一，是现代电子信息产业的基础和核心。小到手机、电脑、数码相机，大到5G、物联网、云计算，超算中心等， 全部依赖芯片技术的不断突破。
由于芯片的制造工艺与技术十分复杂，从沙子到芯片，6000+道工序，要经过材料提纯、拉晶、硅锭切晶圆、氧化、光刻(平版印刷)、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、封装、等级测试等诸多程序才能包装上市。目前，12英寸大晶圆市场基本被外企垄断，我们国内刚刚量产。全球前五大硅晶圆供应商分别是日本信越、Sumco，德国Siltronic、台湾环球晶圆（收购了美国SunEdison），韩国LGSiltron，市场份额分别为27%、26%、14%、15%、10%，被称为“五大金刚”，加起来的市场份额高达92%。大陆厂家生产的主要是6英寸晶圆，8英寸晶圆自给率还不到不到15%，12英寸自给率就更低，仅仅是新升月产1.5万片。
2019年，中国企业对12英寸晶圆需求突破每月90万片，预计到2020年超过每月120万片。在中国企业对晶圆需求量逐年增长的情况下，在大晶圆供应链上却被外商限制。
与此同时，国内EDA厂商发展也面临诸多困扰，如：产业应用差（EDA软件与先进工艺结合不够，缺应用）、缺少人才（国内做EDA研发的人大约有1500人，其中约有1200人在国际EDA公司的中国研发中心工作，真正为本土EDA做研发的人员，只有300人左右）、缺乏资金投入（近十年时间，华大九天总投入不到5亿人民币，而全球最大的EDA公司一个月投入就是5亿，一年投入11亿美元，差距确实很大）等问题。
在芯片IP方面，ARM一家独大，传统上移动芯片几乎唯一架构，拥有广泛的生态和应用验证，产业链完整并具有庞大生态。中国目前仅有芯原微为代表的小型IP供应公司。但是RISC-V指令集的出现，成为降低处理器芯片IP成本的新模式，RISC-V是基于精简指令集的芯片架构，开放的RISC-V是未来芯片产业的主要趋势，具有完全开源，架构简单，模块化设计，可移植，工具链丰富等优点，但还处于初步发展和拓展应用之中。
中国的IC设计公司，以海思（华为）半导体与清华紫光展锐为主要代表。海思半导体有限公司是中国最大的无晶圆厂芯片设计公司，紫光集团现已跻身世界前十FablessIC设计公司。目前中国芯片设计公司小而多， 无法具有芯片产业的规模化优势。 产品技术大多位于0.35-28纳米阶段， 缺乏竞争力。
在设备方面， 我们大部分还停留在90纳米以上的阶段，典型的光刻机技术还在90纳米以上， 两年后才可能量产28纳米光刻机设备。虽然有中微半导体公司10-7纳米的刻蚀机国产化， 但设备上总体是落后国外8-10年的水平。 在材料方面，我们的纯度不够，90%依赖进口，50多种材料才国产化低水平的6-7种， 高纯气体和高纯金属靶材严重受制于人。
 
 
后摩尔时代：国家战略助力中国“芯”发展
 
在过去半个世纪里，半导体芯片产业得到了飞速发展，这种飞速发展的背后是人类追求电子元器件最小化高性能的不懈努力。随着“摩尔定律”正在走向终结，人类社会也正在步入“后摩尔时代”。
 
后摩尔时代，芯片产业未来发展首先要面对摩尔定律的未来挑战：
●随着尺寸缩小，次级效应，诸如短沟道效应、寄生电容、寄生电阻、量子隧穿效应等显著增强，严重影响了等比例缩小带来的性能和功耗价值。
●推进新的工艺节点变得越来越困难，1纳米或是硅基CMOS技术的极限！
●测算表明，5纳米节点设计成本将会是14/16纳米节点设计成本的三倍左右！晶圆厂的成本可能飙升到超过160亿美元，这是英特尔目前年营收的三分之一。
 
后摩尔时代的主流技术路线，主要为：FinFET工艺技术、EUV光刻技术、三维封装。目前FinFET器件已经发展到7nm节点，通过减小Fin宽和提高Fin高已经很难再提升器件性能，需要引入更高迁移率的沟道材料来增强其输运特性。单片三维集成的提出不仅仅丰富了后摩尔时代的高密度集成手段，也提供了十分广阔的多样化系统设计空间。异质整合技术是希望将各种不同功能的IC芯片，藉由封装技术或半导体制程，再整合至另外一个硅晶圆、玻璃或其他半导体材料上面。硅光子计划是指的在砷化镓上面做的半导体器件，能够直接在硅的平台上整合，最后可实现用电来控制光，如此就能降低光纤通讯半导体的制作成本、加快设计速度。
 
后摩尔时代，中国集成电路产业也面临很好的发展机遇，发展集成电路产业既是信息技术产业发展的内部动力，也是工业转型升级的内部动力，同时还是市场激烈竞争的外部压力，已上升为国家战略。与此同时，国家多次发布重要文件，推进集成电路产业发展。中国集成电路产业近年来之所以能够有如此突飞猛进的发展离不开国家大基金、地方政府、产业资本的支持。
目前国家、地方政府、产业资本等多方都在助推中国集成电路产业的发展，而且随着人工智能、5G、第三代半导体、汽车电子、超高清视频终端等新一代信息技术产业的高速发展，也会带给集成电路产业更好的发展机会。
 
芯片发展加速新基建 新基建带来“芯”机遇
 
半导体芯片作为5G等新技术的硬件载体，是新型基础设施建设的重要一环。5G、新能源等“新基建”均涉及功率半导体芯片等基础元器件，半导体芯片已经成为“新基建”必不可少的底层支撑，因此芯片支撑新基建，助力发展新业态，与此同时，新基建带来“芯”机遇，为芯片产业提供新动能。在万物智联的5G时代，芯片也有了更多新的发展方向，如AI芯片、存储芯片、存算一体化芯片、光电芯片、微能芯片等。
 
随着中国芯力量的不断崛起、世界格局的不断变化，从企业到政府、从高校到科研机构，从上至下对中国芯的技术发展和创新应用投入了极大的决心和资源，中国芯必将迎来历史性的发展机遇，让我们共同期待。
 
（备注：以上内容根据何进老师2020年6月21日在CIO时代学院主办的“信息技术应用创新研讨班”上的讲课内容整理）

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