安徽省集成電路產業自主可控發展研究

文/疏宜菲 唐志強（安徽省工業和信息化研究院）

集成電路產業作為基礎性、戰略性、先導性產業，受地緣政治和疫情影響，正處于全球化向區域化轉換的巨大變局中。當前，我國仍有90%的高端芯片需要進口，伴隨“瓦森納協定”“芯片法案”“Chip4”芯片聯盟等對華限制進一步升級，我國集成電路產業同國際脫鉤風險日益加劇，底層技術安全問題越發顯現[1]。安徽省是全國重要的家電、汽車、顯示器件制造大省，新能源汽車、高端裝備、新型顯示、智能家居、綠色化工冶煉等主導產業，以及人工智能、空天信息、量子科技等未來產業對集成電路產品需求巨大，加上長鑫存儲、晶合集成等集成電路重大項目發展需求，安徽省集成電路產業對外依存度高的現實問題更加凸顯。因此，迫切需要構建安全可控的集成電路產業體系，支撐主導產業發展。

一、安徽省集成電路產業基礎

近年來，安徽省把集成電路產業作為戰略性、全局性的首位產業全力推動，主動對接國家重大戰略，在關鍵核心技術突破、產業集群建設、生態體系打造等方面實現創新發展，產業發展邁上新臺階。從規模體量上看，2021 年，安徽省集成電路全行業營業收入首次超過400 億元，約為上海的17%，江蘇的15%和浙江的61%。從行業主體上看，安徽省集成電路企業已超過400 家，營業收入過億元企業50 余家。芯碁微裝、富樂德、匯成股份、恒爍半導體、耐科裝備、安芯電子、龍迅股份等產業鏈企業均首次公開發行股票，集成電路產業上市公司增多。從區域布局上看，省會合肥市作為國家發展和改革委員會認定的14 個集成電路產業重點發展城市之一，集成電路產業集群已現雛形；池州、銅陵、馬鞍山、蚌埠、蕪湖、滁州等市也分別圍繞材料、設備、封測等環節快速發展，形成了不同程度、各具特色的集聚發展態勢（見表1），總體上安徽省集成電路產業呈“一核（合肥）一帶（各集聚市布局）”空間分布。從發展基礎上看，長鑫存儲、晶合集成等重大項目正加快建設，合肥沛頓科技DRAM 封測、滁州華瑞微IDM芯片、銅陵富樂德再生晶圓等一批重點項目相繼建成，全產業在建及謀劃項目總投已超3000億元，發展基礎厚底勁足。

表1 安徽省集成電路產業集聚地的特色領域

2020—2022 年，安徽省聚焦集成電路產業，重點圍繞先進存儲技術研發、自主可控高端芯片設計、集成電路材料與裝備研發、新一代半導體、MEMS、EDA等方向，共下達項目40 項，省財政撥付經費7370 萬元。另外，下達382 項產學研用補短板產品和關鍵共性技術攻關目錄，其中集成電路專項有22 項，包括汽車芯片、存算一體化芯片、功率半導體芯片、硅沉底和光刻技術等方面。科研項目側重解決核心技術和共性問題布局，財政經費對重大專項、攻關目錄的支持，有利于聚力解決關鍵核心技術和產品的“卡脖子”問題。此外，安徽省重視產業人才培育，重點圍繞電子信息、新材料等戰略性新興產業，出臺多項人才專項政策，如“人才政策20 條”“人才政策新8 條”。全省近30 所本專科高校設置集成電路相關專業點100 余個，每年電子信息類招生規模超過5000 人。全國28 所國家級示范性微電子學院中，中國科技大學和合肥工業大學2 所高校選入，占長三角地區四分之一。

二、安徽省集成電路產業自主可控發展的短板弱項

在保障供應鏈安全穩定的國產替代大背景下，安徽省產業鏈上游的材料、裝備自主化水平低，設計工具高度依賴國外，產業鏈、供應鏈安全穩定性迫切需要提升，本文依次從設計、制造、封測等重點環節分析：

1.設計環節

設計工具高度依賴進口。國內EDA 市場被Synopsys、Candence、Mentor Graphics 三家公司壟斷90%以上市場份額。國產EDA 全力發展，部分企業已實現局部突破，華大九天可提供模擬芯片設計全流程EDA產品，概倫電子器件建模及驗證EDA 工具已被國際領先晶圓廠通用，廣立威推出業界領先的高效測試芯片自動設計、高速電性測試和智能數據分析的全流程平臺與技術方法。但是，國內龍頭企業多聚焦芯片制程工藝要求不高的模擬芯片，在數字芯片領域與國外廠商差距大。[2]此外，在IP 核方面也以國外廠商授權為主。IP 核，即應用在系統芯片（SoC）中具有特定功能、可復用的電路模塊，全球市場被ARM、Synopsys、Ceva壟斷。EDA 國際龍頭深度綁定IP，市場壁壘極高[3]。國內IP 企業呈現小而散的局面，利用率低且缺乏維護。安徽省在EDA 和IP 方面發展較為滯后，本土設計企業大量采購外國公司處理器芯片IP、存儲器芯片IP、混合信號芯片IP，對國外EDA 工具嚴重依賴。目前，僅有全芯智造、芯思原等少數企業和英國ARM、美國Synopsys 等外資在合肥設立子公司，全芯智造等在計算光刻上已經實現工具點突破，仍缺乏完整的數字全流程國產化解決方案。

重點產業需求無法有效滿足。安徽省集成電路設計環節發展較快，2021 年，設計環節營業收入97.98億元，同比增長約73.15%。形成了以杰發科技、聯發科技（合肥）、兆芯電子、恒爍半導體、君正科技、格易集成、龍訊半導體等為代表的億元級企業群。DRAM存儲芯片、NOR flash 芯片、DSP 芯片等產品水平已達到國內領先水平，已在新型顯示、新能源汽車、家電、光伏等重點產業中實現應用。從全省芯片供需來看，供給側方面，部分重點企業產品競爭力較強，君正安防系統芯片、聯發科多媒體芯片、合芯微顯示芯片、恒爍閃存芯片、兆芯存儲控制芯片、龍訊信號傳輸芯片、芯海高精度解碼芯片、長鑫DRAM 芯片、芯紀源DSP芯片、杰發科技汽車主控芯片等多款產品已廣泛應用于各類終端設備（見表2）；需求側方面，安徽省對中央處理器、圖形處理器、數字信號處理器、人工智能芯片、智能傳感器、信號鏈芯片、電源管理芯片、通訊芯片、高端主控芯片需求量持續攀升。當前，安徽省現有供應能力不足，部分產品線缺乏產業布局，特別在工業級、車規級芯片和高端處理器芯片方面，全國范圍缺少較為成熟可行的替代方案。已實現批量應用的部分芯片產品與國際競品相比，存在技術差距和缺乏規模優勢等問題。

表2 2021 年部分芯片中國大陸占比情況表

2.制造環節

與國際先進水平差距明顯，代工產品線不夠豐富。國際上以28nm 為標志區分先進制程與成熟制程，根據IC Insights 數據，2021 年，28nm 及以上的成熟工藝仍占全球芯片市場50%以上份額。2021 年，安徽省制造環節營業收入260.43 億元，同比增長約1270.68%，已建成運行12 寸晶圓線2 條、4～6 寸小尺寸晶圓線10 條，除長鑫存儲12 寸晶圓線外，都屬于成熟制程。以長鑫存儲和晶合集成為核心，重點發展動態隨機存儲芯片制造和晶圓代工領域。長鑫存儲在產品方面，DDR5 內存產品也已推出，但操作速度和功耗指標等方面低于競品；工藝方面，當前量產最先進制程為17nm，仍處于1x 代，落后于競爭對手至少3 年以上（見表3）；產能方面，不足10 萬片/ 月，與海力士、鎂光30+萬片級和三星50+萬片級的規模相比，缺乏成本優勢，且產品良率也低于國際競爭對手。晶合集成作為中國大陸晶圓代工產能第三大的純晶圓代工企業（不含外資控股企業），12 寸晶圓制造項目顯示驅動芯片月加工晶圓產能爬坡至11 萬+，液晶面板顯示驅動芯片代工產能占全球市場20%、大陸市場85%。產品覆蓋LDDI、SDDI、TDDI、AMOLED、PMIC、OTP/MTP、Flash，在55～110nm 制程上具有相對技術優勢。目前，本輪技術制裁對其基本無影響。

表3 長鑫存儲與國際頭部企業工藝節點演變年份表

材料裝備對外依存度居高不下，基礎領域短板嚴重。長期以來，國內集成電路產業關鍵核心材料設備嚴重對外依賴，存在不同程度的“卡脖子”隱患，嚴重危及產業鏈供應鏈安全穩定(見表4 和表5)[4]。材料和設備是安徽省集成電路產業薄弱環節，安徽省集成電路產業材料自給率僅為0.5%（國外進口占比50.75%,省外采購占比48.75%），集成電路產業設備自給率僅為0.49%（國外進口占比76.85%，省外采購占比22.66%）。材料和設備的綜合對外依存度（省外）超過99.5%，凸顯安徽省集成電路產業基礎能力薄弱，高進口比例也折射出供應鏈安全存在高度不可控。為夯實產業基礎，保障供應鏈穩定，安徽省大力推動集成電路材料和設備發展，隨著滁州先進封裝材料項目（AAMI）、合肥奕斯偉COF 卷材生產基地、合肥新陽集成電路關鍵工藝材料等一批重點項目落地和企業不斷研發攻關，部分材料和設備已有布局（見表6）。

表4 集成電路產業部分前道材料國產化率

表5 集成電路產業部分前道設備國產化率

表6 安徽省集成電路產業材料及設備布局情況

現階段安徽省集成電路材料及設備環節的主要問題和困難有：

（1）前道產品尚未形成規模。材料和裝備環節重點企業95 戶，但較為成熟的產品多集中于后道流程，如引線框架、封裝基板、封裝系統、測試設備等，產品整體價值和技術含量較前道流程使用的材料和設備明顯偏低，前道產品由于項目在建或仍在研發階段無法穩定供應。

（2）創新能力不足。已布局材料和設備企業中有部分為非中資企業和為供需配套落后的生產性子公司，對增強基礎創新能力，突破技術壁壘，解決“卡脖子”難題并無實質性幫助。

（3）對制造環節支撐作用較小。集成電路材料和設備主要應用于封裝測試環節，制造環節用材料和設備的工藝節點也多布局在0.18μm 以上，對安徽省集成電路制造環節實際需求（Dram 19nm、DDIC40nm～0.15μm、CIS55nm～90nm、MCU55nm～0.11μm、PMIC 90nm～0.15μm）無法形成有效供給。

（4）大規模發展存障。集成電路材料和設備的專用性較強，大多數產品都存在技術難度不小、市場規模不大、驗證應用門檻較高等客觀因素，穩定放量供貨前會面臨持續的研發投入和收益空白，不適合初創型企業從事。此外，前道材料特別是工業氣體、濕化學品、電子特種氣體、電鍍液等屬于對環境污染型危險化學行業，現行環保、安全生產政策限制化工集中區建設，不適合大規模集聚發展。

3.封測環節

封測企業呈現一定規模，封測水平發展迅速。2021 年，安徽省封測環節營業收入40.79 億元，同比增長約53.35%。現有封測企業40 余家，在全國排名第4，約為江蘇封測企業數30%，億元以上企業10 家，引進通富微電、新匯成、矽邁微、速芯微、富滿電子、泰瑞達、三菱捷敏等高端封測項目，封裝產能持續釋放，培育國晶、合晶本土企業。形成一定產業規模，在合肥、池州、滁州、馬鞍山均有布局，主要從事存儲芯片、顯示驅動芯片、分立器件、LED 光電芯片等產品封裝測試。國內封測龍頭通富微在合肥工廠主營超高密度框架封裝產品，技術難度較高，從事DRAM和LCD 驅動芯片封測。先進封測技術比例逐步擴大，封測企業掌握WLP（扇入型晶圓封裝）、Fan-Out（扇出型晶圓封裝）、Flip Chip（倒裝）、2.5/3D（立體封裝）等全部主流先進封裝技術，封測工藝發展迅速。

封測設備材料涌現亮點，整體國產化率不高。安徽省芯碁微裝、銅陵三佳與大華封測設備等國產化裝備制造發展態勢良好。芯碁微裝作為國內直寫光刻技術產業化應用的頭部企業，自主研發的雙面臺激光直接成像光刻設備打破國外同類高端設備壟斷，助力國內IC 載板、類載板產業生態國產化建設。銅陵三佳集團在集成電路封裝模具及設備、引線框架制造等方面保持國內先進水平。新匯成晶圓凸塊封測，填補國內同類產品空白。矽邁微晶圓級扇出型先進封裝，處于國內領先水平。顯示芯片封測“雙子”項目，COF 卷帶項目與液晶面板驅動芯片封測服務，實現COF 卷帶本地化生產。雖然部分企業工藝、產品填補國內空白，但是還未形成規模優勢。另外，在檢測設備上被美國、日本高度壟斷。安徽省后道流程集中更多的成熟產品，如引線框架、封裝基板、封裝系統、測試設備等，產品整體價值和技術含量較前道流程使用的材料和設備明顯偏低。

三、提升安徽省集成電路產業自主可控水平的建議

安徽省集成電路產業應立足發展實際，加大對外開放，對標國際、國內先進工藝制程，發揮省內龍頭企業帶動作用，通過“外引+內培”方式，瞄準產業鏈堵點和供應鏈卡點，部署一批、攻克一批、應用一批重點項目，構建自主可控發展路徑，提升產業基礎高級化和產業鏈現代化水平，實現產業鏈供應鏈安全穩定。

1.加大政策扶持力度

聚力支持龍頭企業發展。集成電路龍頭企業的自主高效發展離不開國家政策有力支持，要繼續將集成電路產業作為全省戰略性和全局性的首位產業，堅持“一張藍圖畫到底”，主動對接國家重大戰略，爭取更多政策和資金支持。依托電子信息產業“320”專班（全省電子信息重點企業三類各20 戶企業），進一步做好電子信息重點企業對接幫扶，帶動產業鏈強鏈延鏈補鏈，推動地方加強“雙招雙引”。支持圍繞長鑫、晶合等核心項目，繼續保障存儲器作為未來集成電路產業突破發展的重要方向和支持重點。繼續支持龍頭企業在科創板上市，加速芯碁微裝、恒爍半導體、晶合集成、安芯電子、龍訊半導體、富樂德等已經IPO 過會的龍頭企業上市進度，打通融資渠道，支持高額研發投入和大規模擴廠，提升龍頭企業在行業內競爭優勢。合力促進國產化替代進程。加強國產化替代激勵、風險補償政策。積極發揮“三首”政策作用，探索采用首臺（套）重大技術裝備、首版次軟件保險補償機制試點等政策支持國產化推廣應用。支持制造、封測企業優先采購省內制造和封測設備，給與一定程度補貼。

2.支持關鍵核心技術攻關

加強科技創新體系。借助長三角一體化發展大勢，依托長三角豐富科創資源，打造“產學研”區域創新網絡。重視原始創新，鼓勵高校科研院所和龍頭企業聯合成立實驗室，圍繞產業技術發展路徑，積極布局一系列關鍵技術研究領域，搶占技術創新競爭高地。整合存儲、顯示、汽車、人工智能芯片產業鏈上下游創新資源，依托上海、南京長三角集成電路產教融合平臺，打造一批國際先進企業。聚力關鍵共性技術攻關，積極發揮科技重大專項、揭榜掛帥、補短板產品和關鍵共性技術攻關政策牽引作用，繼續支持一批半導體重大項目和關鍵核心技術攻關。在設計環節，圍繞新型顯示、智能家電、新能源及智能網聯汽車、航空航天、量子等重點領域，提升本地芯片設計企業和整機制造企業協同發展，推進集成電路設計工具EDA國產化研發和替代；在制造環節，大力發展特色制造工藝，加快先進存儲器工藝技術提升，加強晶圓代工能力，加快布局第三代化合物半導體，顯示驅動、MEMS 傳感器等生產研發；在封裝測試環節，以特色工藝平臺創新為核心，借助速芯微電子、聚躍檢測、華達半導體等封測平臺，增強先進封測能力為重點，提高先進封測技術比例，實現產業“延鏈”；在設備材料環節，支持核心裝備和關鍵材料的技術攻關、研發試產和產業化，依托北方華創、上海至純在省內形成薄膜沉積設備、清洗干燥設備等細分領域優勢，支持有條件龍頭企業, 掌握關鍵材料生產，逐漸掌握市場占有率。

3.促進產業鏈協同發展

積極搭建省內供需對接平臺。最大程度挖掘產業鏈本土化潛力，推動省內零部件與整機廠商對接，制造企業與材料、裝備廠商對接等，降低同質無序競爭，擴大省內企業對外開放，精準找到與長三角、中部等兄弟城市差異化定位，互補互促。同時，發揮國家、省域供需平臺作用，組織長三角供需對接活動，承接長三角可轉移的技術進步和產業結構升級產業，有效解決集成電路材料運輸難題，引入專業機構，設立進口光刻膠等集成電路化學品原材料監測中心或實驗室，吸引關鍵配套企業落戶建立制造基地或研發中心。加強人才培養招引,積極發揮省內微電子學院作用，做大做強省內中國科學技術大學、合肥工業大學、安徽大學微電子學科基礎建設，同時支持企業面向長三角復旦大學、浙江大學、南京大學等省外高校校企合作、產教結合、訂單式培養高端人才。落實人才政策發揮實效，加強人才公寓、子女上學等配套措施落到實處，構建全省集成電路產業良好發展生態。[本文系2021年度安徽省創新環境建設專項 “安徽省集成電路產業自主可控發展路徑研究”（編號：202106f01050069）的研究成果]