全球半导体产业处于迭代升级的关键期，新技术、新领域不断加速拓展，供需关系等关键因素进一步推动产业链重构，全球市场风险机遇并存。
文︱郭紫文
图︱现场拍摄
任何一个产业的发展都离不开创新，可以说创新是一切新技术的内核驱动力。依托于技术不断创新迭代，半导体行业逐渐成为应用渗透最强、行业影响最广的战略性、先导性产业。
6月9日至11日，2021世界半导体大会暨南京国际半导体博览会在南京国际博览中心举办。以“创新求变，同‘芯’共赢”为主题，共同探讨世界半导体产业的创新与合作、发展与共赢。（提示：后台回复“创新论坛”可获得本届世界半导体大会创新论坛相关演讲资料，具体可见文末）
随着人工智能、5G、物联网等新兴技术不断融合发展，全球数字化转型加速，给半导体行业的发展上了发条。作为未来经济的支柱，半导体产业技术迎来一次又一次重大突破。
后摩尔时代的新方向
摩尔定律发展至今，已经到达了物理极限，芯片性能和功耗都已遭遇瓶颈。另一方面，技术手段和经济成本也是制约摩尔定律发展的原因。中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明表示，后摩尔时代下，半导体产业技术发展趋缓，创新空间和追赶机会也随之扩大，高性能计算、移动计算、自主感知成为芯片技术发展的驱动方向。为了提升芯片PPAC（性能、功率、面积、成本），芯片在制造工艺上将面临三大挑战。
第一是精密图形。以光刻机为主要装备的工艺，现今主要用波长193纳米形成20纳米、30纳米的图形，技术上具有很大难度。
第二是新材料。缩小尺寸带来的性能提升有限，需要寻求新的材料支撑日益增长的性能要求。新材料、新工艺是集成电路芯片制造的主旋律。
第三是提升良率。良率是检验工艺是否真正成熟的标准，也是芯片制造企业面临的最艰难的挑战。
据中国科学院院士、上海交通大学党委常委、副校长毛军发所言，半导体芯片未来的发展路线有两条，一是延续摩尔定律，二是绕道摩尔定律。绕道摩尔定律的途径很多，异构集成便是其中一种。
异构集成可以融合不同半导体材料、工艺、结构和元器件或芯片的优点，能够实现强大复杂的功能，具有优异的综合性能，突破了单一半导体工艺的性能极限，具有灵活性大、可靠性高、研发周期短等优点。毛军发表示，异构集成的研究意义显著，集成电路的发展从单一同质工艺转向多种异质工艺集成、从二维平面集成转向三维立体集成、从TOP-DOWN转到BOTTOM-UP。
中国半导体行业协会副理事长、长电科技董事兼首席执行长郑力表示，后摩尔时代，芯片的密度和集成度越来越复杂，先进封装已经不仅仅是“封”和“装”，而是走向了“集”和“连”。AMD、台积电、英特尔等国际巨头都在积极布局异构集成，发力半导体后道技术，实现芯片高度集成与高度互连。
然而光有制造工艺和高密度的互连集成工艺还远远不够，必须在芯片前期规划和设计时，就把晶圆制造和后道成品制造联系起来，才能保证良率、提高性能。
缺芯危机中的半导体产业
摩尔定律式微，半导体芯片技术亟待以创新破局，而半导体市场却面临着百年未有之大变局。2020年始，疫情的爆发让芯片短缺问题席卷全球半导体市场，汽车电子首当其冲。截至目前，包括现代、起亚、通用、福特在内的车企因芯片供应不足纷纷停产，造成的损失不计其数。
而根据高盛研究报告显示，全球有多达169个行业在一定程度上受到了芯片短缺的影响，从汽车电子到消费电子，甚至蔓延至啤酒肥皂的生产。芯片短缺的影响迟迟没有消退，反而愈演愈烈。
赛迪顾问股份有限公司副总裁李珂认为芯片短缺无外乎三个原因，市场需求因素、供给原因和供需衔接问题。按照市场规模统计数据显示，2010年、2017年半导体市场增速高达31.9%和22%，而这两年中半导体市场并未出现缺芯现象。显而易见，2020年的缺芯并非市场突然爆发式增长、需求放大，而是供给、供需衔接出现了问题。
SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙也表示缺芯是产能不足的体现，而产能不足时全面性的。从先进节点到材料，甚至封装测试关键的基板都已陷入缺芯恐慌。单说汽车缺芯，除需求旺盛和产能不足外，车企对供应链的管理能力欠缺也是造成当前“芯荒”局面的原因之一。
从芯片制造、封测、设计到汽车、网络、消费电子等全产业链上下游厂商均受到缺芯影响，并有所行动。台积电、三星、德州仪器、中芯国际等头部厂商积极扩充产能，寻求新的突破口。AMD等无晶圆厂、下游车企等也在积极寻求合作，保证产能供应。
据业界诸多言论称，芯片短缺仍将持续一至两年时间。上下游市场哄抬市价，芯片仍然处于有市无价的状态。对于中小型企业来说，2020年必然是艰难的一年。头部厂商也亟需作出改变，适应市场新的发展趋势。
创新求变中谋发展
综合各个机构的预测，2021年半导体市场规模基本上就是“涨涨涨”。预计2021年将会有15%至20%的增长率，市场规模将超过5000亿美元，达到一个新的里程碑。
2020年至今，基于市场需求，全球半导体产业链的企业都在加紧布局，以应对变化，谋求发展。中国台湾、韩国为首的12英寸晶圆厂在不断扩建，中国8英寸产能也在持续上升。半导体器件制造商不断加大投资力度，增加研发资本。三星、英特尔等厂商在全球内增加投资额，扩建芯片厂。
面对当前市场局势，对于国内厂商来说，是机遇也是挑战。2020年，我国芯片制造行业市场规模2560亿，封测市场规模2509亿，这意味着中国芯片制造行业有史以来第一次超过封装测试行业，国内半导体产业结构在持续优化。芯片制造行业的迅速发展，有力支撑了中国集成电路产业的发展，也为供应链、产业链安全提供了坚实的保障。
5G、人工智能、自动驾驶等新赛道融入市场，半导体材料、技术、工艺等也都在迅速更新迭代，未来市场格局将会重新协同整合。李珂表示，全产业链企业应该对未来市场趋势有清醒的认知，积极主动寻求新的机遇。
总结
全球半导体产业处于迭代升级的关键期，新技术、新领域不断加速拓展，供需关系等关键因素进一步推动产业链重构，全球市场风险机遇并存。在过去几年，国产化替代的话题热潮不断。2021年作为十四五开局之年，各企业应以自身为主体，引导产业优化布局，技术创新迭代，夯实技术硬实力，支撑国产应用落地。
提示
后台回复“创新论坛”可获得本届世界半导体大会创新论坛相关演讲资料，具体如下：
英飞凌《聚势求新，创新共赢》
SEMI《全球缺芯：半导体产业链布局加速重整》
赛迪顾问《2021年全球半导体发展趋势展望》
日月光《异质整合的新时代发展趋势》
风兴科技《适配随机稀疏的高能效神经网络加速设计》
