从华为被传要自己建厂造芯的塔山方案风闻就能够看出,风闻是真也好,是假也罢,媒体和半导体职业圈都被这个新闻炸弹炸振奋了,可见社会各界关于国产芯片的等待高居不下。
在方针层面来看,前不久国务院正式发布《新时期促进集成电路工业和软件工业高质量开展的若干方针》,对集成电路财税、投融资、研讨开发、进出口、人才、知识产权、商场应 用 、国际合作等八个方面下手。
在社会各界和政治层面来看,国内半导体工业,特别是芯片等集成电路工业未来将会取得极大的开展动力。
可是,并不是所有人都知道半导体工业详细有哪些类型,工业链又是怎么布局的。
依照干流的说法来看,半导体元件商场首要归为四类,集成电路(芯片)、光电子、分立器材和传感器。
2018年集成电路、光电子器材、分立器材和传感器的全球商场规划别离为3,933亿美元、380亿美元、241亿美元和134亿美元,占4,688亿美元半导体商场全体规划的份额别离约为83.9%、8.1%、5.1%和2.9%。
需求指出的是,由于占比的原因,所以许多内容将半导体与集成电路划上了等号,其实实践上并不是那么回事。
微观来看,在2019年全球各地区半导体收入占比中,美国具有绝对优势,收入比到达了47%,韩国为19%,日本和欧洲各为10%,我国台湾省为6%,我国大陆只要5%。
尽管近来华为海思被美国制裁了,可是能看得出海思近几年在芯片范畴的开展速度可谓神速,国外研讨机构IC Insights近来发布2020年上半年(1H20)全球十大半导体(IC和OSD光电,传感器和分立器材)出售排名,海思位列第十。
一起,在榜单中,能够看到有6家美国企业(别离是英特尔、美光、博通、高通、英伟达以及德州仪器),2家韩国企业(三星和SK海力士),我国大陆1家(华为海思),台湾省1家(台积电)。
尽管这些企业,都是处在半导体范畴金字塔顶端,可是这些企业术业有专攻,在工业链所担任的人物也是不尽相同。
刚刚说过,半导体元件的类型中占比较大的便是集成电路(Integrated Circuit, 简称IC),又称为芯片(chip),所以集成电路、IC、芯片、chip在绝大多数情况下指的都是一个东西。那么分立器材,传感器和光电子和集成电路的差异是什么呢?其实便是姓名上的集成二字,集成电路中的晶体管数量现在都是以亿为单位进行核算的。
那么,芯片的分类方法有许多。依照芯片的运用功用来分类的,芯片可分为CPU、GPU、FPGA、SOC、ASIC、存储芯片等等一系列,详细功用能够自行查询。
依照信号来分,又能够分为模仿芯片和数字芯片两种,现在的芯片也不仅仅是单纯的模仿芯片和数字芯片,它既能够处理模仿信号又能处理数字信号,这种芯片的称号首要依据模仿部分和数字部分的占比大小进行称号。当然,还有最为人熟知的7nm、14nm芯片,这种分类首要是依照工艺制程来进行分类。
说到工艺,就不得不说到芯片的制作流程,大体分为芯片规划→芯片制作→封装测验→整机厂商。在上面所说的2020年前十半导体厂商中,英特尔、三星、SK海力士、美光、德州仪器,这五家厂商都是归于从芯片规划到封装测验等流程一条龙包办,博通、高通、英伟达、华为海思则是只担任芯片规划环节,而芯片制作、封装测验等环节,则交由台积电等第三方厂商来完结,所以台积电首要事务也便是为高通、华为海思这些芯片规划企业供给芯片制作服务。
传感器在半导体中商场规划尽管不大,可是效果不容小视。特别,在物联网年代下,传感器成为搜集数据、剖析数据的柱石。在物联网实践使用场景中,涉及到温湿度、烟雾、光、空气等各类传感器,而且有许多场景待开发。
就现在全球商场规划来看,美、日、德三国占有了全球传感器约70%的商场份额,现已形成了鼎足之势的格式,包含博世、欧姆龙、德州仪器、ADI这些耳熟能详的企业。
与芯片的制作流程相似,传感器需求经过规划、制作、封测等环节。而在整个环节中,国内传感器芯片以及灵敏元件等环节的自主研制才能较弱,仅在传感器芯片上的进口率高达90%多,一起,跨国公司在我国 MEMS 传感器商场占比高达 60%。
关于分立器材,现在有许多说法,笔者的个人了解便是没有封装进集成电路的半导体二极管、半导体三极管、电阻、电容以及逻辑器材等都归于分立器材。
当然,分立器材也在逐渐集成进IC里,使得IC更小,可是分立器材并不会彻底消除。
由于,通用型的IC并不能满意部分厂商的需求,装备不同的分立器材能够完成对应的功用;IC的长处是运算快,控制性强,可是关于大功率产品来说,单纯IC很难完成,所以需求分立器材来进步输出功率;一起,像工厂等一些高温、高压的恶劣环境下,IC并不能习惯,一起逻辑简略,此刻分立器材能够用来代替IC。
关于一般老百姓来说,最常见的光电子便是一般的LED和OLED等显现设备了,包含打印机里边的发射器和光纤都是使用了光电子技能。
详细来说,光电子技能是光子技能和电子技能结合而成,经过光子激起电子或许电子跃迁发生光子,完成光能与电能转化的新技能。
依照使用范畴来分,光电子首要分为信息光电子(通讯、大数据核算、人工智能、智能驾驭、无人机等)、能量光电子(固体、气体、光纤激光器、光伏体系等)、消费光电子(光显现、光照明等)、军用光电子(红外传感等)四大范畴。
在光电子范畴,国外入局时刻较早,国外从20世纪80年代开端在光子学范畴投入了很多精力,美国宣告的光子集成技能国家战略,日本布置的光电子交融体系技能开发项目,德国的地平线方案光电子集成研讨项目。
当然,国内也有布局,2011年科技部《国家严重科学研制方案》对高性能纳米光电子器材进行要点支撑;2017年发布的《十三五资料立异专项规划》指出大力研制新式纳米光电器材及集成技能,加强演示使用;2017年工信部正式发布智能制作试点演示项目名单,加速开展光电子器材与体系集成工业,推进互联网、大数据、人工智能和实体经济深度交融;2018年3月科技部十三五《国家要点研制方案》在光电子范畴进行布置。
不过,与芯片技能相似,国内外距离也比较显着,国内工业链源头的光电子资料、中心光电子器材的制备,与发达国家比较存在较大距离,且 出产 工艺杂乱、对外技能依存度高,均匀本钱和利润率超越整个产品的50%乃至到达70%。
从半导体范畴来看,不论是集成电路,仍是传感器、光电子,这些半导体技能国内起步都相对来说较晚,一起,距离依然较大。最近一段时刻,美国关于华为芯片的制裁,不仅仅仅仅停留在芯片方面,与半导体相关的器材都将会成为隐形的定时炸弹。
笔者此前与几家国内传感器厂商沟通时发现,无一例外,所用的传感器芯片都是国外进口的。而且,他们也不是不想用国产代替,而是从现在整个国内半导体工业开展现状来看,几乎是无芯可替。
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