基础制造业如何帮助半导体产业实现行业跨越

自2020年以来，缺芯潮在全球蔓延，加之美对华为禁令，芯片断供无不让人感受到“卡脖子”的切肤之痛，摆脱关键领域核心技术受制于人，需要让基础制造业得到更多的验证资源和机会，帮助半导体产业实现行业跨越。

全球缺“芯”持续蔓延

回顾过去两年的半导体市场，自2020年以来，缺芯潮在全球蔓延，国内外原装芯片交付时间延长，市场价格也大幅上涨。因此，许多晶圆厂和封测厂的生产节奏被打乱，一些芯片设计公司的供应无法保证，下游制造商到处寻找商品，并大规模囤货。恐慌性订单遍布整个产业链，导致行业真实需求的混乱，缺货越来越严重。

在一个典型的周期性芯片行业，每一次危机都意味着模式的轮换。获得生产能力的制造商将成为赢家，而竞争中的失败者可能已经站在危险的边缘。

被持续影响的全球终端市场使供应链面临严峻挑战，这恰好再次凸显了半导体对我们生活质量、工作效率、教育和国家安全的重要性，对于半导体行业增长潜力的信心从未如此强烈。

国产“芯”自强路

芯片，简单来说就是用半导体材料制成的集成电路，手机、电脑、汽车、高铁、电网……这些领域都需要用到大量的芯片，可以说只要涉及到信息的地方就需要芯片。比如电脑里处理信息的CPU，内存里的储存芯片，手机里处理信号的射频芯片和基带芯片、手机里摄像单元的信号处理芯片。

目前国产“芯”占有率整体较低，除了移动通信终端和核心网络设备有部分集成电路产品占有率超过10%外，包括计算机系统、通用电子系统、显示及视频系统中的核心集成电路国产芯片占有率都是0。

芯片产业链包括装备、材料、设计、制造、封装测试五个环节。在装备与材料方面，中国与国际顶尖水平差距较大。而封测领域，中国芯片封装企业长电科技已经跻身世界第三。因此，加大力度+投入在芯片设计与制造两大环节可以带动产业链的前后两端。设计与制造环节目前也是中国芯片产业投资和政府扶持的重点。

随着中国产业升级的浪潮，以及贸易争端带来的进口限制，芯片开始成为国家大力扶持的产业，国产芯片行业将迎来进口替代导致的需求暴增。集成电路“国产化”将是未来10-20年攻坚克难的持久战，催生内生动力，加快产业链国有化，自主自强，自给自供，由产业内循环再到引进国内外双向循环，打造以我为主的半导体生态链。

基础制造业助力突围

2011年，工业和信息化部首次提出要大力推动中小企业向“专精特新”企业发展。随着中国基础制造业的系统性重构，在国家层面也敏锐地感受和引导促成专精特新企业这股“势”。

在国家战略加持下，专精特新企业开始集体涌现。截至2022年9月，工业和信息化部评选了四批共计8997家专精特新“小巨人”企业，全国认定省级专精特新企业4万多家，入库培育11万多家。这些专精特新企业大部分处于价值链的中间环节，为行业提供关键技术、基础材料、核心零部件和先进装备，它们既是材料和零部件供应商，又是复杂产品的创造者。

许多专精特新企业的崛起和这种系统性重构高度呼应。例如国内工业机器人行业近年来呈现爆发式增长态势，产量在六年内增长了十倍，伴随着市场的扩张，原先以汽车、电子为重要方向的供给能力需要进行革新，国内企业开始挖掘新的场景，开发新的产品，满足新的需求，从而对此前国外力量主导的产业格局进行系统性重构，其背后是大量专精特新企业持续在基础制造业的细分领域开展创新。

半导体领域技术突破

在许多高复杂度产业，新技术的突破带来了技术原理、产品功能、制造方式和应用场景等方面的同步革新，在某些时候会形成一个上下游高度协同的创新体系。一起看看半导体领域的技术突破吧。

SiC单晶衬底自主技术体系

中国已开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底，山东天岳公司、北京天科合达公司和河北同光晶体公司分别与山东大学、中科院物理所和中科院半导体所进行技术合作与转化，在SiC单晶衬底技术上形成自主技术体系。

国内半导体激光隐形晶圆切割技术突破

中国长城宣布，旗下郑州轨道交通信息技术研究院联合河南通用智能装备有限公司，用一年时间完成了半导体激光隐形晶圆切割设备的技术迭代，分辨率由 100nm 提升至 50nm，达到行业内最高精度，实现了晶圆背切加工的功能，大幅提升芯片生产制造的质量、效率、效益。

至纯湿法工艺交付验证

日前不久，至纯科技发布公告表示，现阶段至纯科技28纳米的全部湿法工艺设备已经成功完成认证。据悉，至纯科技是我国国产半导体厂商，主要从事芯片研究设计等工作。经过近几年技术的不断进步，至纯科技成为了国内可以提供中高阶湿法制程的厂商之一，技术能力获得了国内厂商的广泛认可。去年全年，至纯科技湿法设备的出货总量已经超过30台，订单量突破5亿元，发展前景乐观。

65nm到5nm：国产自主刻蚀机突破垄断

中微公司董事长、总经理尹志尧透露，公司研发的等离子刻蚀设备已经进入客户的5nm生产线。等离子体刻蚀设备已应用在国际一线客户从65纳米到14纳米、7纳米和5纳米及其他先进的集成电路加工制造生产线和先进封装生产线。其中，公司开发的12英寸高端刻蚀设备已运用在国际知名客户最先进的生产线上并用于5纳米、5纳米以下器件中若干关键步骤的加工。

全球第一座“氮化镓芯片”生产基地

中国科技企业英诺赛科（苏州）半导体有限公司已经实现了技术突破，在可替代材料“硅基氮化镓”上已经完成了量产，已经建立了生产线，并且完成了对于8英寸硅基氮化镓晶圆的量产。据悉这是全球第一座“氮化镓芯片”生产基地。目前中企已经掌握了成熟的技术，一旦氮化镓被用于制造芯片，相比于硅基芯片功率将直接提升900倍。

碳纳米管材料——碳晶体管

中国科学院院士彭练矛和张志勇教授率碳基纳米管晶体研究团队在2020年5月26日，宣布突破了碳基半导体设备制造的瓶颈，制造出高纯半导体阵列的碳纳米管材料——碳晶体管，在全球范围内率先实现碳基芯片制造技术的突破。碳基芯片再一次成为全球热点。碳基芯片在很多方面确实有叫板硅基芯片实力。

值得一提的是，与硅基芯片相比，碳基芯片具有成本更低、功耗更小、效率更高的显著优势。据相关报道显示，与传统硅基芯片相比，中国碳基芯片在处理大数据时不仅速度更快，而且至少可节约30%的功耗。

8英寸高功率芯片生产线

中国山东第一个8英寸高功率芯片生产项目，正式完成全线设备调试，并在济南比亚迪半导体有限公司顺利通线。这条芯片生产线已实现100%国产，值得一提的是，这条8英寸高功率芯片生产线意义重大，其不仅拥有完全独立的自主知识产权，而且相关技术还达到了国际先进水平。

重要的是，济南比亚迪半导体有限公司还可以针对不同的产品设计，匹配对应的制造工艺。除此之外，这条生产线的国产化，还将有效缓解当前新能源汽车产业芯片供应持续紧张的状况。

石墨烯储能材料关键应用技术

众所周知，石墨烯具有很强的导电性，是一种零距离的半导体，有非常好的光学性能和热传导功能，被业界誉为“新材料之王”。虽然石墨烯广泛存在于自然界，但由于石墨烯分离和应用方面存在诸多技术性难题，导致石墨烯新材料在批量化生产运用方面存在较多技术障碍。

中国的兰州大学联合方大炭素研发的“石墨烯交联活性炭复合膜、制备方法及超级电容器电极”，之前正式获国家知识产权局发明专利授权。这标志着中国石墨烯储能材料应用技术取得重要的突破。

可以看到在新政策和趋势下，通过吸纳优质人才技术研发，国内的半导体产业能实现更多的突破，逐步缩小和美国等西方国家的差距。

PME-赋能中国质量

在许多高复杂度产业，新技术的突破带来了技术原理、产品功能、制造方式和应用场景等方面的同步革新，在某些时候会形成一个上下游高度协同的创新体系。精密及超精密加工技术往往是各种创新要素汇集的关键枢纽，它们一端深入用户内部，挖掘独特场景；另一端整合优质技术，开发出新产品，甚至创造出新赛道。

每个行业要转型、创新，需要回归行业本身闭环的底层逻辑去挖掘其市场需求，思考其未来趋势。每个行业都存在环环相扣的“链”。

PME作为产业链服务平台上的一角，可以通过自有的供应商及用户资源做整合，结合当地政府的需求，联合或者辅助参与到一些项目中去，融入半导体行业的新突破口。

制造行业有运营管理、生产研发、市场营销、消费交付。同样，展会行业有展览展示、会议交流、采购对接、广告宣传，所以谋划转型与创新是必然的。

PME CHINA国际精密加工博览会作为全球领先的精密及超精密加工技术的国际化专业博览会，展品涵盖精密磨削技术、去毛刺技术、精密清洗技术、表面处理技术、特种加工技术、微加工技术、先进材料，PME顺应了中国高质量发展的时代需要，是一场不容错过的精密加工技术国际盛会。