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2013年成立的中國公司大陸在為加密和區塊鏈應用設計定制芯片,已成為全球。
在人工智能領域,百度、阿里巴巴和騰訊等一批擁有深厚軟件知識的大型中國新品種設計公司、企業硬件供應商和互聯網巨頭,正在投資開發自己的集成硬件和軟件的ASIC芯片。
在內存方面,清華大學集團旗下子公司長江存儲成立于2016年,其目標是在新興的3D NAND閃存領域取得突破,擁有自己的架構。
在制造業,中國計劃在未來五年內將裝機容量翻一番,占全球預計新增總容量的25%以上。加上中國大陸目前在組裝和測試服務業的強勢地位,這種制造能力的大幅擴張可能會使中國大陸在2023年成為世界上大的半導體產出地區。預計中國企業將占國內新增產能的60%左右,其余產能將由外國企業在中國建設。因此,預計中國企業在半導體制造業(包括鑄造廠和IDM)的全球份額將從2018年的3%提高到2023年的7%。
中國在一個國家量子計算實驗室上投入4億美元,申請的量子幾乎是美國近年來的兩倍。
鑒于以上這些發展,分析人士預計,到2025年,中國將用本土設計的半導體滿足25%至40%的國內需求,這一比例將是目前水平的兩倍多。雖然這仍低于中國自己設置的70%自給率的目標,但將使美國在全球的份額下降2至5個百分點。

SMT設備的國產化路徑
經過十多年的探索,貼片機基礎技術在國內已經成熟,隨著SMT技術在計算機、網絡通信、消費電子以及汽車電子等的廣泛應用,實施貼片機國產化戰略時機已經成熟。
一是引進與培育相結合,通過產業投資基金等方式,鼓勵國內企業并購國外二流貼片機企業。
采用三星貼片機產業發展模式,通過產業投資基金等多方式并購國外二流貼片機企業,在此基礎上實施自主創新戰略,集中力量研發貼片機視覺技術、運動控制、軟件等關鍵技術。定位中低速、高精度、高靈活性貼片機市場,在當前經濟環境不景氣的背景下,通過并購、入股等方式收購具備技術優勢但市場銷售不佳的廠商(比如荷蘭安比昂等),綜合集成現有技術基礎,降低研發成本,大大縮短產業化進程。
二是集中國家優勢力量,聯合成立專項研發團隊,并加強技術研發與市場對接。
貼片機生產涉及多學科領域,單個企業很難完成,必須考慮上下游各環節協作、聯合發展。建議以機電自動化程度高的大型國企為主體,組織國內分散研發力量,聯合成立研發機構,同時配套專項基金并積引導社會資金進入,多渠道保證持續研發能力。同時,技術研發與市場對接同步進行、相互促進,加快產業化進程。
三是優化市場環境,加快制定中國SMT產業標準體系。
一方面,應積參與IPC新SMT相關標準的制定,對已有的中國SMT產業標準,應從國家層面加強力度。另一方面,應順應中國SMT市場產品、技術發展趨勢,積引導制定國內電子制造組裝工藝質量技術標準,溝通分享國內SMT企業成功規范,推動其發展成為新的行業標準。
四是成立SMT研發基地,加強人才培養和國際合作力度。
國家應結合產業發展戰略和區域發展優勢,圍繞SMT相關技術和工藝基礎較好的研究院所、高校、企業,設立以SMT為核心的電子制造技能實訓基地,培養大批技能型SMT人才。同時,加強國際交流合作,積參與國際學術交流會、課題研討會。

? 有成熟的非美國供應商的半導體元件。
短期內,中國設備制造商將把采購轉向或歐洲其他地區的現有供應商。當然前提是假設這些海外供應商繼續不受限制地使用美國開發的設計工具和制造設備,與中國客戶做生意也不受限制。中長期看來,中國可能會尋求完全或部分地用國應商取代第三國供應商,以實現其半導體自給自足的既定目標。總體而言,12個半導體產品類別(國需求的45%)屬于這一類。
? 沒有非美國供應商可替代的半導體元件。
國需求27%的9個半導體產品類別符合這一描述。中國將不得不加快本土替代供應商的開發。在某些情況下,中國消費者可以用其它芯片替代美國的處理器。例如,中國公司可以設計自己的集成電路,來代替美國的CPU、GPU和FPGA。事實上,一些的中國公司已經在人工智能領域這樣做了。另一種選擇是開發基于不受美國出口管制的架構的處理器,例如RISC-V開源架構。這種高度復雜的半導體產品需要的設計工具,而目前只有美國的供應商可以提供這些工具,因此中國必須自行開發一套設計工具,或者從第三國尋找能夠設計這些關鍵替代元件的新供應商。
在技術脫鉤的情況下,中國的半導體產業供應鏈將呈現出截然不同的面貌。(見表9)中國可以繼續接觸和歐洲的半導體供應商和代工廠,這些供應商和代工廠將繼續使用美國供應商的設計工具和制造設備,從某種程度上說,中國設備制造商預計受到的干擾,在中長期內將在一定程度上受到限制。
除了轉換到需要快速提高產能以應對需求激增的新供應商的短期動蕩之外,中國面臨的主要挑戰將是為計算密集型應用開發可行的替代高性能處理器,與或歐洲其他地區的新供應商密切合作,這些供應商可以使用美國供應商提供的設計工具。
中國已經在這方面取得了進展,使用了非美國的架構來建造神威超級計算機處理器。歐洲的歐洲處理器計劃和富士通的K和Post-K超級計算機計劃表明,歐洲和國家自己也在積努力擺脫美國的CPU供應商和架構。

貼片機國產化的難點與瓶頸
貼片機應用領域廣,技術含量高,并能帶動精密機械制造、高精密傳感、高性能馬達制造、圖像處理、X-Y伺服控制系統、軟件等相關基礎產業。從上世紀90年代初開始,國內先后有原電子部二所、715廠二所、43所、4506廠、熊貓電子、風華高科、上海現代、上海微電子、羊城科技等數十家企事業單位嘗試過貼片機的國產化工作,但至今未有一款國產貼片機進入市場。
比如,1994年,上海無線電設備廠又與日本合資組裝過貼片機,后因日方變更而終止;2002年上海微電子裝備公司與上海交大合作制成一臺貼片機樣機,未有商品化的后續消息;近年,華南理工大學與肇慶新寶華電子有限公司也對貼片機進行合作開發。
通過調研,NEPCON展會上SMT設備,主要原因歸納起來有以下幾點:
一是貼片機結構復雜、技術含量高,國內基礎工業積累不足。
貼片機是機電光等多學科一體化的高技術精密設備,僅元器件就有1到2萬個,國外貼片機企業一般采購其中的70%,另外30%進行公司定制,而恰恰是這30%元器件國內企業由于缺乏基礎技術人才,無法進行生產。
二是貼片機研制費用高、投資風險大,民營企業無法保證持續的資金投入。
目前,貼片機生產并未得到的足夠重視。以往國有企業開發貼片機,通常是撥專款立項攻關,企業搞出樣機組織鑒定,然后項目隨之結束,缺乏持續創新的動力。
民營企業創新活力強,是目前研制貼片機的主要力量(國內從事SMT設備制造的廠家有幾百家,幾乎都是民營企業),但規模小、實力有限,缺乏生產樣機后進一步研制與提升的資金投入。
同時,國內企業一旦新品研制成功,國外企業便立馬降價打壓國內企業,導致國內企業研發資金鏈斷裂,無法在性能日新月異的貼片機市場競爭中存活。
三是SMT產業標準體系不完善。
標準體系是整合供應鏈的關鍵。SMT技術、新材料和新工藝的快速變化,以及成本和環保的雙重壓力,迫使產品規格標準頻繁變化,對SMT標準制定提出新的要求。長期以來,我國SMT產業過度依賴國外IPC標準,未根據中國SMT產業實際情況制定完備的標準體系。國內雖然制定了GB19247、GB3131、QJ165等標準,但存在標準繁雜、不成體系等問題。
此外,國內SMT積發起制定的國際標準也得不到強有力的支持和保護。比如,IPC-9853個由中國SMT企業發起,歷時4年制定的IPC標準,但在2013年7月被IPC撤銷,并未作任何說明和解釋,傷害了中國SMT企業的競爭力。
四是SMT技能人才缺乏。
SMT設備涉及機械、電子、光學、材料、化工、計算機、自動控制等多學科。目前,國內僅有少數高校將重點放在工藝設備開發或微組裝/封裝領域,與SMT配套的學科、和教學體系建設剛起步,很難滿足SMT行業發展需求,同時行業對電子制造技術研發和人才培養的牽動也不足,制約了SMT制造競爭力的提升。
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