在剛剛結(jié)束的2021年，全球半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)歷了很多故事。一方面，持續(xù)蔓延的芯片短缺給整個半導(dǎo)體行業(yè)帶來很大困擾，也給全球半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)帶來了巨大挑戰(zhàn)。另一方面，受疫情影響，遠程辦公相關(guān)的半導(dǎo)體產(chǎn)品需求大增，數(shù)據(jù)中心、人工智能、5G通信，以及新能源汽車等領(lǐng)域加速發(fā)展，促進了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繁榮。
2022年，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展？全球供應(yīng)鏈短缺何時可以緩解？各國政府會如何推動支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展？這些都是行業(yè)非常關(guān)心的。近日，廣電計量技術(shù)專家李汝冠接受中國半導(dǎo)體行業(yè)專業(yè)媒體《半導(dǎo)體芯科技》雜志的專訪，分享對于這些問題的分析和看法。
廣州廣電計量檢測股份有限公司半導(dǎo)體技術(shù)副總監(jiān)
李汝冠
采訪嘉賓
電子科技大學(xué)博士，高級工程師，半導(dǎo)體相關(guān)領(lǐng)域近10年工作經(jīng)驗，曾獲工信部“國防科技進步二等獎”，廣東省人社廳“2020年度廣東省百名博士博士后創(chuàng)新人物”，主持省部級科研項目三項、參與重大課題研究六項，授權(quán)國家發(fā)明專利7件、實用新型專利1件，發(fā)表學(xué)術(shù)論文二十余篇，其中SCI收錄15篇。
SiSC：請展望一下2022年全球半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展前景。
2020年下半年以來，芯片短缺問題一直困擾著全球市場，但全球半導(dǎo)體廠商也在紛紛擴產(chǎn)。美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年前11個月全球半導(dǎo)體年度累計銷售量達1.05萬億，創(chuàng)下了歷史最高紀(jì)錄。這表明全球的芯片制造商已經(jīng)大幅提高了產(chǎn)量，以滿足日益高漲的高需求。我們認(rèn)為，雖然伴隨著全球建廠產(chǎn)能逐步釋放，但由于前期芯片短缺嚴(yán)重，芯片缺口市場依然存在。如果國內(nèi)外疫情形勢不出現(xiàn)大的波動，供應(yīng)緊張的部分，預(yù)計在2022年會有所緩和，在 2年左右會趨于平穩(wěn)。
SiSC：您認(rèn)為中國半導(dǎo)體行業(yè)即將面對怎樣的挑戰(zhàn)？
在市場規(guī)模方面，在全球半導(dǎo)體廠商擴產(chǎn)的情況下，供需缺口將逐漸縮小。中國市場也處于全球市場之下，在國家產(chǎn)業(yè)政策支持下，近年來中國半導(dǎo)體行業(yè)出現(xiàn)了顯著增長態(tài)勢，涌現(xiàn)出許多新的國產(chǎn)半導(dǎo)體企業(yè)，原有半導(dǎo)體企業(yè)也紛紛增加產(chǎn)能。但從產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展規(guī)律來看，過去數(shù)十年半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)出明顯的周期性規(guī)律，當(dāng)前投資、擴產(chǎn)火熱，長期來看，當(dāng)產(chǎn)能快速增長造成產(chǎn)品價格下降、或者需求不景氣，逐漸出現(xiàn)供過于求的情況時，有可能出現(xiàn)半導(dǎo)體產(chǎn)能過剩情況。
在質(zhì)量技術(shù)方面，當(dāng)前國內(nèi)半導(dǎo)體市場需求量大，但國產(chǎn)自給率還比較低。近幾年中國市場在IC設(shè)計、材料、晶圓制造、封裝測試、設(shè)備制造等多個領(lǐng)域都加大投資、擴產(chǎn)力度，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金也不斷加快投半導(dǎo)體項目的步伐。但國產(chǎn)化是一項長期工程，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)整體發(fā)展時間較短，在規(guī)模、技術(shù)、性能、品質(zhì)、制程迭代更新等多個方面較海外龍頭企業(yè)仍有一定差距。同時，就廣電計量服務(wù)的半導(dǎo)體企業(yè)情況來看，產(chǎn)品質(zhì)量仍然是廠商打入市場的關(guān)鍵。因此，如何提升國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量，成為擺在一眾國產(chǎn)廠商面前的難題，特別是新成立的廠商。如汽車行業(yè)，雖然目前國內(nèi)出現(xiàn)了很多新的元器件廠商，但真正能獲得主機廠信任、成功裝車的國內(nèi)元器件仍然屈指可數(shù)。其背后的原因就在于車規(guī)電子對可靠性要求極高，芯片廠家需要長時間的技術(shù)積累，而國產(chǎn)新晉元器件供應(yīng)商沒有足夠的驗證數(shù)據(jù)來證明其可靠性，難以得到汽車廠商的信任。因此，即使是在“缺芯”的背景下，車廠對國產(chǎn)芯片仍然持謹(jǐn)慎觀望態(tài)度。因此，提升車用電子元器件可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量，成為各大芯片廠家突破市場的重中之重。
SiSC：結(jié)合貴司所經(jīng)營的業(yè)務(wù)，您認(rèn)為2022年產(chǎn)品供應(yīng)鏈將面臨什么問題？
我們認(rèn)為，2022年半導(dǎo)體產(chǎn)品供應(yīng)鏈將持續(xù)面臨加速國產(chǎn)化進程帶來的挑戰(zhàn)，以及可能出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題。
廣電計量在半導(dǎo)體產(chǎn)品質(zhì)量管控上擁有多年技術(shù)積累和項目經(jīng)驗，形成了全壽命周期可靠性設(shè)計、分析、評估及試驗技術(shù)服務(wù)，可提供半導(dǎo)體可靠性驗證與評價解決方案。廣電計量擁有30多名博士，400多名碩士，并設(shè)有技術(shù)研究院，牽頭承擔(dān)了國家工信部“面向集成電路、芯片產(chǎn)業(yè)的公共服務(wù)平臺建設(shè)項目”，該項目將圍繞關(guān)鍵實施目標(biāo)，開展集成電路應(yīng)用驗證平臺建設(shè)，推動芯片在重點行業(yè)領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用，建立覆蓋醫(yī)療器械、手機、新能源汽車等領(lǐng)域的芯片測評認(rèn)證體系，建立芯片測試參數(shù)數(shù)據(jù)庫和芯片應(yīng)用信息數(shù)據(jù)庫，為行業(yè)企業(yè)提供綜合服務(wù)，推進知識產(chǎn)權(quán)申請，以解決國產(chǎn)集成電路“不敢用、不會用、不想用”的難題，為國產(chǎn)集成電路保駕護航。
SiSC：國家出臺半導(dǎo)體行業(yè)扶持政策，您認(rèn)為如何充分從中受益，這對貴司業(yè)務(wù)發(fā)展有何指導(dǎo)作用？
近年來，我國出臺了一系列政策法規(guī)，從產(chǎn)業(yè)定位、戰(zhàn)略目標(biāo)、稅收等各方面實施鼓勵，來促進半導(dǎo)體行業(yè)的蓬勃發(fā)展。廣電計量不僅是檢測試驗服務(wù)供應(yīng)商，更是科研與咨詢服務(wù)提供商，作為國有檢測機構(gòu)，我們將緊跟國家政策導(dǎo)向，在國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中秉承國企擔(dān)當(dāng)，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的檢測服務(wù)、檢測技術(shù)研究、科研咨詢等專業(yè)技術(shù)服務(wù)。國家對半導(dǎo)體行業(yè)的扶持，支持我國半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈的快速、健康發(fā)展，也必將爆發(fā)出大量檢測、認(rèn)證、科研及咨詢等需求，公司也將從中受益。
在元器件篩選與國產(chǎn)化驗證方面，公司構(gòu)建了先進的國產(chǎn)化電子元器件的可靠性篩選及量產(chǎn)測試技術(shù)能力。元器件篩選是提升電子裝備可靠性的關(guān)鍵手段，廣電計量提供電子元器件測試、評估、質(zhì)量保證的成套方案，幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)和剔除有缺陷易發(fā)生早期失效的元器件，提高電子元器件的使用可靠性，保障和支撐電子裝備可靠性提升。在半導(dǎo)體集成電路國產(chǎn)化、小型化、高集成、高性能要求的趨勢下，半導(dǎo)體行業(yè)引進了大量新材料、新工藝和新的器件結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致集成電路更高的缺陷密度，廣電計量提供超大規(guī)模集成電路動態(tài)老煉與測試技術(shù)服務(wù)，協(xié)助客戶保證及提高產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量的一致性。同時，我們還可為應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、通信、智能網(wǎng)聯(lián)的芯片和微波通訊生產(chǎn)企業(yè)提供高效、快速的原材料、元器件、PCB等半導(dǎo)體分立器件的微觀結(jié)構(gòu)、材料成分、電性能綜合測試及破壞性物理分析、失效分析根因等技術(shù)咨詢、測試及分析評價服務(wù)。
在半導(dǎo)體器件及模塊的質(zhì)量提升工程方面，廣電計量擅長功率器件的可靠性驗證和失效分析。針對這些器件在應(yīng)用時功率密度大、且應(yīng)用場景復(fù)雜導(dǎo)致的器件可靠性問題，廣電計量可為5G通信、軌道交通、電動汽車、智能電網(wǎng)、家用電器等領(lǐng)域的IGBT和以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體器件提供可靠性驗證服務(wù)，并對產(chǎn)品的設(shè)計和工藝改進提供分析和建議。
在車規(guī)級芯片AEC-Q認(rèn)證方面，AEC-Q（Automotive Electronics Council-Qualification）作為國際通用的車規(guī)級電子元器件測試規(guī)范，目前已成為車用元器件質(zhì)量與可靠性的標(biāo)志。為了保證元器件質(zhì)量與可靠性，汽車廠和零部件供應(yīng)商通常會要求電子元器件生產(chǎn)商通過完整的AEC-Q認(rèn)證。廣電計量作為已完成AEC-Q100（針對集成電路）、AEC-Q101（針對分立半導(dǎo)體器件）、AEC-Q102（針對分立光電子器件）、AEC-Q104（針對多芯片組件）、AEC-Q200（針對無源元件）完整驗證報告的第三方機構(gòu)，具備豐富的驗證經(jīng)驗和完整的試驗?zāi)芰?，并可對AEC-Q驗證過程的失效品展開分析，幫助企業(yè)根據(jù)失效機理指導(dǎo)產(chǎn)品改進升級。自開展車規(guī)驗證以來，廣電計量充分發(fā)揮汽車工業(yè)供應(yīng)鏈串聯(lián)優(yōu)勢，累計完成近200個型號的車規(guī)電子元器件驗證試驗。
SiSC：貴公司在2022年的技術(shù)或產(chǎn)品規(guī)劃是什么？
廣電計量將持續(xù)瞄準(zhǔn)我國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展機遇，持續(xù)加速業(yè)務(wù)布局及能力建設(shè)，全面提升我們在元器件篩選與國產(chǎn)化驗證、半導(dǎo)體器件與模塊質(zhì)量提升工程，以及車規(guī)級芯片AEC-Q認(rèn)證這三大板塊的檢測和科研咨詢技術(shù)核心競爭力，并完善半導(dǎo)體材料分析技術(shù)及集成電路量產(chǎn)測試技術(shù)能力，加大人才引進力度，全方位打造一流的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)檢測服務(wù)平臺。
SiSC：回顧2021年，整個半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展如何？貴公司又取得了怎樣的成績？
回顧2021年，我國半導(dǎo)體行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，我司作為目前國內(nèi)覆蓋芯片種類最多、技術(shù)能力最全面的第三方檢測機構(gòu)之一，半導(dǎo)體檢測相關(guān)服務(wù)訂單也呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。無論是集成電路芯片、激光芯片、還是第三代半導(dǎo)體SiC芯片，都涌現(xiàn)出一大批測試驗證需求，以車規(guī)芯片測試驗證為例，2021年我司承接了包括MCU、電源管理、安全芯片、運放芯片、SiC芯片、激光雷達芯片、LED芯片等在內(nèi)的數(shù)十個型號的車規(guī)芯片驗證訂單，訂單量實現(xiàn)快速增長。