中国半导体：从破局到星辰大海
近年来，全球半导体产业在5G通信、人工智能、物联网等新兴技术浪潮的推动下飞速发展，世界半导体贸易统计组织(WSTS)预测，2024年全球半导体市场规模有望达到6,270亿美元，较上一年度增长19%。其中，亚太地区市场规模有望达到3,408亿美元，中国半导体市场规模预计将达到1,865亿美元，占全球市场的33.6%。
然而，国际贸易摩擦和地缘政治等因素使得中国半导体企业在关键技术和设备供应上遭遇瓶颈，高端芯片自给率仍有待提高，半导体设备国产化率也亟需提升。在此背景下，中国半导体产业加快了自主创新和国产替代的步伐。
图1：2023至2025年，中国半导体与全球半导体市场规模和增速对比
《国际电子商情》从半导体产业链的上下游出发，梳理了中国半导体产业的国产化进程。
部分半导体设备“杀入”国际市场
为了实现自主可控的中国半导体产业，国产化半导体设备是其中的核心环节。面对全球半导体产业竞争的加剧，以及外部技术封锁，提升国产半导体设备的比率显得极为关键。
在刻蚀设备领域，中微半导体的等离子体刻蚀设备已成功进入国际市场，广泛应用于28nm及以下制程技术，技术水平达到国际领先。
离子注入机方面，中国电科旗下的电科装备实现了国产离子注入机28纳米工艺制程的全面覆盖，结束了国外长期的垄断局面。
在薄膜沉积设备方面，北方华创、拓荆科技、中微公司、微导纳米等国内制造商，尽管整体国产率仍然较低，特别是在ALD(原子层沉积)设备方面，但在某些工艺和产品上已经实现了突破。
然而，在光刻机领域，与国际领先高端制程技术相比，中国仍存在差距。以极紫外光刻(EUV)技术为例，中国在光源功率、光刻精度、量产稳定性等方面面临技术瓶颈。目前，全球仅有荷兰ASML公司能够生产先进的EUV光刻机，其光刻精度可达到纳米级甚至亚纳米级水平。相比之下，上海微电子装备生产的光刻机仅适用于90nm及以上的节点，这在一定程度上限制了中国半导体产业向更高级制程发展的步伐。
芯片设计领域积极向上
在半导体产业的宏大版图中，EDA工具与IC设计宛如两颗璀璨的明珠，占据着举足轻重的核心地位。EDA工具与IC设计是芯片制造的前提和基础，它们的发展水平直接影响着半导体产业的整体实力。随着5G通信、人工智能、物联网等新兴技术的崛起，对芯片的性能和功能提出了更高的要求，这无疑进一步凸显了EDA工具与IC设计的重要性，它们不仅是推动半导体产业发展的核心动力，更是支撑整个信息技术产业进步的关键因素。
图2：芯片设计制造流程图
回顾中国的EDA工具与IC设计的发展历程，早期中国在这两个领域主要依赖进口EDA工具和国外技术，在国际竞争中处于追赶者的地位。然而，随着国家对半导体产业的日益重视，一系列政策的出台和资金的投入，中国企业和科研机构纷纷加大研发力度，积极探索自主创新之路，逐渐取得了一系列令人瞩目的成果。
华大九天作为国内EDA行业的领军企业，在电路仿真工具方面取得了重大进展。其研发的电路仿真工具已成功支持5nm量产工艺，这一成果使华大九天在高端芯片设计领域具备了与国际巨头竞争的实力。
合见工软在数字验证和数字实现领域表现出色，发布了多项具有国际先进水平的中国自主研发的EDA产品。其数字验证硬件平台能够提供高效的验证解决方案，帮助芯片设计企业快速验证芯片的功能和性能。
思尔芯作为国内首家数字前端EDA供应商，在原型验证领域取得了显著的成就。其第八代原型验证系统“芯神瞳”S8-100，已获国内外头部厂商采用。
芯行纪在数字后端软件领域也取得了重要突破。其研发的布局布线平台“AmazeSys”，是第一个由中国人完全从零开发出来的全功能布局布线软件，并且已进入商用阶段。
其他国产EDA企业如概伦电子、广立微等也在特定领域取得了突破，逐渐在市场中崭露头角。这些企业的技术突破，不仅提升了国产EDA工具的整体技术水平，也为我国集成电路产业的发展提供了更加坚实的技术支撑。
中国本土IC设计产业也在2024年呈现出积极向上的发展趋势，显示出强劲的增长潜力。
中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军提供的数据显示，预计芯片设计产业的总销售额将达909.9亿美元，同比增长11.9%。同时，预计有731家设计企业的销售额将突破1亿元人民币大关，相较于2023年的625家，增加了106家。
在企业格局和发展方面，上海、深圳、北京在芯片设计产业规模的地域分布中继续占据领先地位，无锡则超越杭州，异军突起，重庆、厦门等新兴城市也展现出显著的增长势头。
在企业表现方面，中芯国际作为中国最大的半导体代工厂，提供从28纳米到14纳米的制程服务；华为海思专注于芯片设计，推出了Kirin系列和5G芯片；紫光国微在智能安全芯片和FPGA领域具有较强的竞争力，产品广泛应用于金融、电信、交通等行业；韦尔股份在图像传感器领域取得了重大突破，其产品在智能手机、安防监控等领域得到了广泛应用；比亚迪半导体则专注于新能源汽车芯片的研发。
然而，中国芯片设计产业的产品主要集中在通信和消费电子领域，2024年这两个领域的产品占比达到68.5%，而计算机芯片的占比仅为11%。这表明中国芯片设计在全球产业链中的定位仍然偏向中低端市场，尚未在高端技术领域取得显著突破。
制造、封测国产化进程持续深化
在制造环节，中国厂商积极投资扩产，提升技术水平，部分先进制程技术已取得突破。在封测领域，中国不仅是全球最大的封装测试市场之一，也在向高端、先进封装测试技术迈进。
国内厂商如中芯国际、华虹半导体等在28nm及以上的成熟制程上实现了大规模量产，同时在14nm、7nm等先进制程研发上也取得了重要进展。这些技术突破为中国半导体产业的自给自足奠定了坚实基础。
此外，中国封装测试企业如长电科技、通富微电等，不仅在传统封装技术上占据领先地位，还在SiP(系统级封装)、Fan-Out(扇出封装)等先进封装技术上进行了大量投资和研发，进一步增强了中国在全球封装测试市场的竞争力。
总结：从追赶到超越
实现半导体核心技术国产化，不仅能够提升我国半导体产业的自主可控能力，摆脱对国外技术的依赖，降低“卡脖子”风险，还能推动我国半导体产业向高端化、智能化方向发展。
目前，中国芯片产业正从芯片设计到制造工艺，到封装测试以及终端应用方面，努力构建一个完整的产业生态闭环。未来，中国半导体在芯片设计方面，将向更高性能的CPU、GPU、AI芯片等领域进军，如国产EDA工具和IC设计在技术创新方面，通过与AI、云计算等前沿技术的深度融合，将为芯片设计带来更高的效率、更低的成本和更强大的功能，从而研发更强大的AI芯片，提升其算力和能效比，推动智能语音识别、图像识别、自动驾驶等应用的发展。
