中国的半导体技术怎么样？在世界上处于什么水平？

　　最近，元气森林唐彬森称中国消费行业和芯片一样落后，真想问问您对芯片了解有多少呢？元气森林是什么核心技术被卡脖子了呢？瞬间对他们的产品好感度全无。

　　在整个半导体产业链中，EDA、制造、和关键设备如光刻机和世界先进水平差距较大；设计方面，移动处理器与国际先进水平差距较小，桌面CPU，GPU等与国际差距明显，部分细分领域也较为落后。封测领域走在世界前列。

　　EDA领域三大巨头，Synopsys、Cadence 和西门子旗下的 Mentor Graphics ，占了全球65%左右的份额，而在国内这三家的份额更是占到了95%以上，可以说处于绝对的垄断地位。

　　雷火竞技

　　成立于1986年，总部位于美国硅谷，是全球排名第一的电子设计自动化(EDA) 解决方案提供商。2018年，新思科技在EDA行业市场占有率在32.1%左右。

　　在1988年由SDA与ECAD两家公司合并而成，总部位于美国加州圣何塞（San Jose）。Cadence产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路综合及布局布线、IC物理验证、模拟混合信号及射频集成电路设计、全定制集成电路设计、PCCE设计和硬件仿线年Cadence在EDA全球占有率大概为22%

　　Mentor是全球著名的EDA工具厂商，提供芯片与系统开发所需的各种设计、仿真与制造工具，与Synopsys和Cadence并称全球三大EDA公司。其2015年营收在12亿美元左右，营运利润约为20.2%，现在全球有5700名员工。

　　Mentor 除EDA工具外，还具备非常多助力汽车电子厂商的产品，包括嵌入式软件等。Mentor 的策略是在主业即EDA工具方面持续加强自主研发，每年30%的销售收入作为科研经费投入。在EDA工具中，硬件仿线%的速率保持超高速率成长。

　　5月28号，Mentor有个线上EDA技术研讨会，感兴趣的知友可以关注下：

　　在国内的EDA公司中，华大九天是目前国内规模最大、技术实力最强的EDA龙头企业。可提供模拟/数模混合IC设计全流程解决方案、数字SoC IC设计与优化解决方案、晶圆制造专用EDA工具和平板显示（FPD）设计全流程解决方案。但其在性能和先进工艺的支持上，显然无法和三大巨头抗衡。

　　其余的EDA公司，芯华章，芯禾科技，广立微，概伦电子，若贝，芯愿景等都只在某一环节做支持或者优化，竞争力比较弱。

　　EDA企业的发展是和芯片设计公司相互依赖的，在技术的快速迭代中不断修复EDA的bug以及提升性能，从而形成良性循环。而想短期内靠大量的资金投入以及人才投入来改变国内EDA现状是比较困难的。

　　结合国内EDA人才短缺以及EDA公司产品比较零散的现状，未来加大在EDA人才方面的培养，以及EDA企业之间加强合作或者国内EDA公司进行整合，也许是将来发展出路。想要在国际拥有竞争力，首先脚踏实地攻克全流程的解决方案，再去逐步的缩小与国际的差距。EDA将来很可能会被卡脖子，所以不能掉以轻心。

　　在芯片制造方面，国内最先进的是中芯国际的14nm工艺，而三星和台积电5nm已经量产，差距在3代左右。

　　在制造工艺的关键设备光刻机方面，与国际先进水平差距非常大。国内最先进的光刻机为上海微电子装备（SMEE）的可制造90nm工艺制程的DUV（ArF 193nm光源）光刻机。

　　高端光刻机技术被荷兰ASML公司垄断，其最先进的光刻机为光源波长13.5nm的极紫外光刻机（EUV）。可满足5nm、3nm工艺的芯片制造。

　　在移动处理器设计方面，国内最先进的当属海思麒麟9000系列，在华为未被美国制裁的时候，麒麟芯片已经达到世界领先水平。和主流的苹果A系列，高通骁龙还有三星的猎户座可以掰一掰手腕。

　　紫光展锐也是一家值得关注的移动端SoC设计公司，其虎贲处理器主要应用在千元机上。

　　在桌面CPU领域，商用市场基本被Intel和AMD瓜分，在国内最出名的大概是龙芯，主要应用于国防军事，航空航天等领域。

　　在GPU行业，我国拥有的开发经验还太少，目前基于国产GPU的应用案例也寥寥。但近几年国内开始出现了一些GPU的初创公司，例如沐曦、壁仞，天数，景嘉微，摩尔线程等。

　　GPU在人工智能算力芯片需求稳中有增、个人消费市场持续火热的大环境下，会吸引一些有经济实力、对GPU产品有需求的企业投入到这一市场中去。

　　我们也欣慰的看到，已经有技术团队从世界各地的芯片公司回到中国大陆，组建新的公司开发国产GPU和GPGPU，他们丰富的产品开发经验将会加速这些产品的开发。通过沐曦集成电路、摩尔线程这样新创公司频繁获得融资，不难发现一级市场对GPU行业也在持续给予资金和关注。综合多方面的有利条件，我国GPU技术的发展已经驶入快车道。[2]

　　而在MCU、MPU、DSP领域，主要市场份额依然被国外瓜分，目前国内MCU企业业务发展较好的有兆易创新、中颖电子、上海贝岭。这部分芯片设计壁垒相对不是很高，国产替代厂商可以从这方面入手。

　　ATE方面，国内市场上80%以上的份额被泰瑞达（Teradyne）和爱德万（Advantest）瓜分。这两家公司产品线非常广，覆盖了数字芯片，模拟芯片，SoC芯片以及分立器件的测试。由于ATE设备更新换代较慢，这两家拥有深厚技术沉淀的公司可以说充分享受着庞大市场带来的利润。

　　国内目前主要的测试设备商包括华峰测控、长川科技、武汉精鸿等。其中在模拟测试机领域，国内包括华峰测控、长川科技已经占据国内相当一部分市场份额，在存储测试机领域，武汉精鸿已经取得长江存储订单，在SoC测试机领域，包括华峰测控等已经在积极布局。

　　封测在芯片整个产业链相对简单，注意只是相对，也是国内优先发展的方向，目前国内在封测领域处于领先地位。大陆的封测厂主要有以下几家：

　　长电科技是全球第3大封测企业，市占率全国第一。长电科技并购星科金朋成为全球市占率13%的第三大封测企业。

　　其拥有有江阴基地、滁州厂、宿迁厂与长电先进四个生产基地。同时有子公司星科金朋与长电韩国。

　　晶方是豪威科技、Sony、格科微电子、海力士、汇顶科技等的封测商。最近发展势头良好，值得关注。

　　过去几十年，全球半导体产业属于分工模式，而在美国对中国公司发起制裁之后，拥有完整的半导体产业链对一个国家来说变得至关重要！韩国拟计划在未来十年投资4500亿美元投资半导体，而欧盟17国也签署声明，联合发展半导体。可以说在国际半导体行业态势动荡的情况下，夯实自己的产业链，不被卡脖子才是当务之急。半导体行业的发展不是一蹴而就的，而是要一步一个脚印，我们在封测领域的成功或许可以给其他环节提供借鉴意义。

　　雷火竞技

　　如果您想了解芯片行业，对芯片发展、对中国科技发展趋势感兴趣，推荐邵魏@winnie Shao老师的课程《说透芯片》。

　　在这里放一下课程目录，干货满满。无论你是学生，初入行业的从业者，或者是半导体领域的猎头，投资人，相信这个课程会让你对芯片行业有个全面的认识！

　　据 SEMI 统计，2014 年全球半导体设备销售规模为 375 亿美元，2020 年全球半导体设备销售额达 712 亿美元，年均复合增长率达 11.28%。2020 年，行业同比增长达 19%。半导体是许多工业整机设备的核心，普遍应用于计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等核心领域，半导体主要由四个组成部分组成：集成电路、光电器件、分立器件、传感器，其中集成电路占到80%以上，因此通常说方法上将半导体等同于集成电路（叫IC就行了）。具体到集成电路，按照产品种类又主要分为四大类：微处理器、存储器、逻辑器件、模拟器件。

　　半导体产业链可按照主要生产过程进行划分，整体可分为上游半导体支撑产业、中游晶圆制造产业、下游半导体应用产业。上游半导体材料、设备产业为中游晶圆制造产业提供必要的原材料与生产设备。半导体产品下游应用广泛，涉及通讯技术、消费电子、工业电子、汽车电子、人工智能、物联网、医疗、新能源、大数据等多个领域。下游应用行业的需求增长是中游晶圆制造产业快速发展的核心驱动力。

　　作为一名半导体设备销售@石大小生，我将从设备端再详细补充下目前国内半导体设备水平，当然@温戈老师已经总体得很好了。

　　半导体产业的发展衍生出巨大的半导体设备市场，主要包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机、探针台等设备，属于半导体行业产业链的技术先导者。应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备（FEOL）和中后道工艺设备（BEOL）两大类。其中，晶圆制造设备的市场规模占集成电路设备整体市场规模的 80%以上。在前道中，可以说共有七大工艺步骤，分别为氧化/扩散、光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入、清洗与抛光、金属化，所对应的设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、清洗设备、机械抛光设备等，其中光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备是集成电路前道生产工艺中的三大核心设备（这三种设备后面仔细分析）。

　　据 SEMI 统计，2014 年全球半导体设备销售规模为 375 亿美元，2020 年全球半导体设备销售额达 712 亿美元，年均复合增长率达 11.28%。而我国已成为全球半导体产业市场规模最大的地区，约占全球35%的市场份额。半导体设备行业在下游快速发展的推动下，保持快速增长。根据SEMI统计，2020年中国大陆地区半导体设备销售规模达187.2亿美元，同比增长39%,首次超过中国台湾地区，成为全球第一大半导体设备市场。

　　从全球市场份额来看，薄膜沉积设备行业呈现出高度垄断的竞争局面，行业基本由应用材料（AMAT）、ASMI、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）等国际巨头垄断。2019年，ALD设备龙头东京电子（TEL）和先晶半导体（ASMI）分别占据了31%和29%的市场份额，剩下40%的份额由其他厂商占据；而应用材料（AMAT）则基本垄断了PVD市场，占85%的比重，处于绝对龙头地位；在CVD市场中，应用材料（AMAT）全球占比约为30%，连同泛林半导体（Lam）的21%和TEL的19%，三大厂商占据了全球70%的市场份额。

　　说到薄膜沉积就不得不说北方华创（PVD/ALD）和拓荆科技（PECVD）。可以说目前国产PVD薄膜工艺最高水平就是北方华创了，根据Gartner统计，2020年北方华创的半导体PVD设备全球市占率为3%。

　　刻蚀设备集中度高，拉姆研究占据半壁江山。根据搜狐网援引立木信息咨询，国外 刻蚀机设备厂商主要有应用材料（Applied Materials）、 东京电子（TEL）、日立国际（Hitach）、牛津仪器，且均已经可以实现 7nm 制程。随着 器件互连层数增多，介质刻蚀设备使用量有望进一步增大。在这样的趋势下，刻蚀机厂 商拉姆研究（Lam Research）利用其较低的设备成本和简单的设计，逐渐在 65nm、45nm 设备市场超过 TEL 等企业，占据了大半个市场，成为行业龙头。根据中微半导体招股说 明书（申报稿），拉姆研究、东京电子和应用材料三家市场占比超过 90%。

　　拉姆研究提供各种家族系列产品，涉及多种刻蚀领域，如金属刻蚀、半导体刻蚀、 介电刻蚀等。应用材料提供 CENTRIS 系列、CENTURA 系列、PRODUCER 系列刻蚀 产品，CENTRIS 系列有着独特的反应腔技术，精度更高，效率更高；CENTURA 系列 下有多种类别产品，功能更有针对性，而 PRODUCER 系列具有高选择比。

　　国产核心设备中，刻蚀机国产化率最高，比率逐年上升，未来在刻蚀机领域国产率将达 50%。北方华创最有望（答主的偏爱，轻喷）在刻蚀机领域突破国际垄断。北方华创在 2016 年突破 14nm 生产技 术，当时与国际水平只差两三年。而根据其 2018 年中报，北方华创 12 英寸 90-28 纳米 集成电路工艺设备已实现了产业化，12 英寸 14 纳米集成电路工艺设备也进入了工艺验 证阶段。

　　大家可以从上图看看ASML、NIKON、CANON三家前道光刻机出货数量，详情可以参考我之前写的文章：

　　对于半导体这个技术主导的领域..各从业公司的销售排名大致可以反映技术差距的现况，分三大块来讲吧:

　　这是半导体制造技术中最核心的部分,采用什么样的设备决定了一个工厂工艺技术的极限,几乎所有上榜厂商都在某一个工艺技术领域处于领先地位,没有ASML/NIKON在光刻设备上的突破,Intel绝玩不出22nm..日本地震影响Ivy Bridge出货日程就是这个理; 这个行业也是可怕的高利润率(40%)与很高的技术门槛(精密制造技术,自动化,以及光学,材料等等各种基础科学..),中国(包括台湾)以及风头正劲的韩国在这块基本上都是空白.美/日/荷具有压倒性优势.

　　先名词解释一下,制造工艺是指采用上述设备制造出芯片的技术.虽然如第1条所述,设备决定了工艺技术的极限.但芯片的制造是个极其复杂的过程,有了能完成特定工艺的设备,还需要基于设备开发出相应的工艺流程,器件的电性优化,为芯片设计建立模型等等,这部分对技术要求也是相当高的,AMD当年就是在0.13um工艺研发上出了差错,错过了赶超Intel的绝佳机会.

　　由于对台湾相对宽松的出口限制和宝岛80年代开始实行的成功的半导体技术发展策略(专攻芯片代工)在这一领域,宝岛的TSMC相当生猛(注:前20里只有3,15,20是纯制造的代工厂),不光销售额,在制造工艺上,TSMC也是仅次于Intel的业界一流水准.

　　至于大陆,由于先进工艺设备的出口管制和起步较晚，代表厂商SMIC和业界的先进水平还有一些差距,不过差别并不大,大约也就在2年左右.

　　芯片设计更类似于软件行业的情况,资本和配套的门槛并没有1,2两条高,关键所需的是人才.由于美国日本芯片产业发展的时间较长,所以在各种类型的芯片设计上都有相应的人才积累;中国的芯片设计公司大多数是专精某一种特定类型的芯片(通常是有某一类人才加盟开始),在通用的高性能芯片上还有差距,在某些特定类型芯片设计水平上大致和主流同步(尤其是针对大陆市场的芯片).

　　可以看到大陆终于有两家上榜,这两家都基本是做通信芯片,技术水平大致也在这个位置上,主流偏低的位置)

　　因为半导体技术的工程实现，是个劳动力密集型的行业； 是蛮大的谬误,半导体技术可算得上人类制造技术中最尖端的前3之列,人力成本所占比不过零头而已,一个现代化的半导体工厂,平均是4个工程师对一个工人.更不论一台光刻设备的维护和折旧费用超过一个工厂所有工人的工资..

　　只不过技术更新太过迅速,行业景气度也不稳定,投资又极巨大,是个赢家通吃的行业,需要产生积聚效应,不是人人都能玩的起的罢了.

　　富士康(劳动密集型代表)的净利润率3%,而半导体制造业代表TSMC从1987年创立以来至今从未亏损.利润率在30~40%(远大于苹果);

　　不好排。全球分档次的话，美国第一档次，占了全球营业额的一半，七成左右的毛利率，研发投入占比，利润的七成，各方面都强大，在技术上几乎和任何国家在任何方面比都不逊色，在它强大的领域是碾压对手。 代表企业：德州仪器，英伟达，英特尔，美光， 亚德诺，微芯，应用材料，赛灵思，高通，博通，AMD，赛普拉斯，skywork，新思等企业 第二档次是欧洲，日本，韩台。这几个国家地区各有优劣，欧洲强在高端产业上面，欧洲强的地方壁垒极高，含金量和美国差不多，但是体量太小。代表企业：ASML，arm，英飞凌，意法，恩智浦等。日本，含金量比欧美低但是相比韩台高不少，在材料领域一家独大，在设备领域行业第二。代表企业：瑞萨，索尼，东京电子，信越化学，东芝等。韩台，体量大，但是含金量比上面的国家差远了。韩国在存储器领域一家独大，在晶圆代工领域第二，在coms领域第二。代表企业：三星，sk海力士。其他忽略不计，体量太小了。总体上含金量比欧美日差距还不小，毛利率，研发投入率等只有欧洲企业的五分之三左右，但是体量比欧洲大了差不多这个数，所以实力差不多。台湾。晶圆代工世界第一，封装世界第一，ic设计世界第三。和韩国类似含金量低。代表企业：台积电，联发科，联电，日月光，瑞昱，联咏等企业，整个台湾半导体收入超过十亿美元以上的企业，只有台积电达到了欧美平均行业水平，联发科水平也不错，含金量也挺高的，其他企业含金量堪忧，如日月光，联电之流体量不小，但是含金量极低，只有百分之十几到二十左右的毛利率，研发投入占比只有百分之四左右，而欧美则在百分之十以上。 中国大陆呢？没有一方面处于绝对优势，但是和上诉除美国外，基本上是有胜有负，如在晶圆代工领域比欧日强，和韩国水平差不多，远比台湾要弱。在封装领域远比除台湾之外的国家地区强。在设备领域不是欧日的对手，但是比起韩台又强不少。在材料领域，和韩台水平差不多，但是发展很快。在ic设计领域，欧日韩台都不是大陆的对手。在功率半导体领域比欧日弱，但是比韩台强。在存储器领域不是韩国的对手，和日本各有优势。在模拟半导体领域，不是欧洲的对手，和日本差不多，比韩台稍微强那么一点，但是总体上一个水平线上。在eda，IP工具方面不是欧洲的对手，但是比日韩台强。在分立器件以及传感器等方面又比欧日弱，但是比韩台强。所以中国大陆的半导体水平你很难归类，从整体上可以说是第二梯队，论营业额比韩台低那么一丢，毛利率，研发投入占比整体上比韩台稍微高那么一丢，但是比日本稍微低那么一丢，总之就是很尴尬。 代表企业：海思，中芯，韦尔股份，长江存储，合肥长鑫，北方华创，华润微，闻泰，沪硅，卓胜微等企业。 中国大陆与欧日韩台半导体相比，是追求全方位发展，所以不想欧日韩台那样部分地方及其突出，但是弱的地方又市场份额为0。所以说中国大陆的半导体水平不好说。总体上来说三年左右中国大陆半导体整体上实力拉开欧日韩台没什么问题。存储器领域虽然依旧追不上韩国，但是拉开和欧日台拉开差距还是很简单，追平美国也有希望。 在设备领域市场份额，整体上追赶欧洲没什么问题。在材料领域和欧韩台拉开差距。在ic设计上和欧日韩台拉开差距，缩小和美国的差距。在功率半导体领域，追上日本问题也不大。在封装领域，追上台湾。在传感器以及分立器件领域，市场份额第一，问题也不大。在，eda，IP工具缩小和美国的差距。三年左右除了，设备，eda，IP工具外基本上所有领域可以达到第二。

　　根据中国海关数据，2022年中国集成电路进口额为4156亿美元，与2021年相比下降5%左右。而2022年中国进口的石油金额为3655.12亿美元。

　　全球前十大半导体公司是：三星、英特尔、海力士、高通、英伟达、博通、美光、AMD、联发科、TI。

　　4、 国内芯片行业最大的瓶颈是材料和设备、EDA工具，其次是制造工艺、领军人才。

　　材料：因为国内化工行业发展较西方起步晚，在先进材料研发投入和人才储备不足，大硅片、光刻胶、刻蚀剂、特纯气体等材料被日本等国外企业卡脖子。材料的底层是化学，需要时间沉淀和积累，不断试错和研发才有可能出成果。

　　设备：半导体设备跟工艺息息相关，vendor厂商需要跟Fab厂商密切配合、持续迭代才能做出稳定可用的设备，研发一代核心设备需要5-8年。CMP、刻蚀、CVD、PVD、光刻机、量测设备等设备国内已经有部分成熟制程的解决方案了，14纳米以下先进制程的设备还有很大的提升空间，跟国外差距很大，这也是老美敢于联合其他国家断供中国的原因。

　　EDA：IC设计人员的工具，这块全球就三家巨头，其中两家是美国公司。没有软件工具和IP授权，即使再天才的工程师也无法设计好的芯片。EDA需要懂计算机、算法、工艺、器件、电路设计的跨学科人才。国内这块才刚起步，公司也很少。好的IP国内也缺，现在设计芯片就像搭积木，IP就好比积木模块。

　　制造工艺：国内目前最新的工艺是SMIC的14纳米，而且14纳米产能还很少。这也是为什么老美敢于封锁14纳米以下先进制程的技术和设备，成熟制程老美不管，因为国内已经能量产了。最先进的制程已经到3纳米了，跟国外差距3代左右。半导体工艺是制造业的天花板，买了设备和材料还不行，还得有工艺。

　　人才：普通工程师虽然紧俏，但可以自主培养。顶级人才比如架构师、研发人员还是相当稀缺的。底层的技术突破需要N个物理学家、数学家、化学家等基础科学的人去突破。