电子行业培育了芯片行业,芯片目前正在席卷汽车行业,所有,不管是智能驾驶和座舱,还是是软件定义汽车,背后一切的驱动都是芯片。我们在《汽车芯片半导体 - 101》中大概介绍了汽车芯片有哪些和用在哪里。但是依然不少人对芯片整个蓝图缺少理解。例如下图是2021年全球芯片品牌销售额排名,包括了所有消费和工业。但是依然有人问,台积电TSMC在哪里?中芯国际SMIC在哪里?

 

 

所以其实不少人还是对芯片产业链缺乏了解,所以本文借用资料简单的分享下:

 

  • 芯片产业链
  • 芯片全球产业链地域布局
  • 芯片全球产业链中的品牌

 

希望能给大家一些认知,同时或许能够帮大家看清楚一些时事政治,没有那么简单。

 

全球芯片产业链

 

芯片最开始是IP,在电子设计中,半导体 IP 是逻辑、单元或芯片布局设计的可重复使用单元,也是一方的知识产权。IP 核可以授权给另一方,也可以由一方单独拥有和使用。例如当前AI芯片《智能自动驾驶六大主流车载芯片及其方案》中提到的英伟达,华为,高通,华为都使用ARM的IP.接下来就是芯片设计,就是基于IP芯片去设计符合自己需求的芯片,例如我们在《理想L9的智能座舱,驾驶技术以及供应链》中讲到高通8155属于异构芯片,就是不同IP组合设计成综合芯片。芯片可以设计成运算的,也可以是存储等不同功能。

 

 

到了要生产的时候,就需要材料-晶圆,芯片比较巧妙的就是材料非常普通,就是沙子,所以不存在供应链和稀少的问题,但他需要高纯度提纯形成晶圆。

 

生产设备还需要大名鼎鼎的光刻机,这东西属于高精密仪器了,想想去制造几nm的东西的设备,可不是大而在于精巧。有了这些东西,接下来就是生产制造了,生产制造有以下详细步骤:

 

 

所以以上部分就构成了芯片产品的供应链条。

 

芯片全球产业链地域布局

 

在芯片供应链产业中,欧美主导了设计;欧美,日本和韩国主导了装备和材料,所以最近大陆对台湾暂停天然砂出口,显然不是针对芯片,也无法针对;日本,韩国和中国台湾主导了生产制造;美国和中国成了最大的市场。

 

 

台湾芯片的生产占全球 10 nm以下半导体工艺节点产量的 92%,使其成为绝大多数芯片的主要供应商,高端手机等消费电子中的芯片,以及智能驾驶英伟达的Orin芯片都是小于10nm。根据波士顿咨询集团的一项研究,如果台湾芯片供应中断一年,全球科技公司将损失约 6000 亿美元。如果台湾发生战争,芯片制造设备被摧毁,在其他地方重建产能至少需要三年时间和 3500 亿美元。

 

 

中国大陆芯片当前主要的产量都在45nm以上,以及1/5的28nm-45nm的芯片,目前大部分汽车MCU在这个区间。

 

芯片全球产业链条中的品牌

 

在芯片产业链中,IP基本上少数几个拥有,例如ARM。消费者和各个供应链也很少触及。

 

我们一般终端和消费者触及到的就是芯片品牌,芯片品牌有的从设计到生产都可以自己做的,当然他们也会给代工厂代工。例如鼎鼎大名的英特尔,三星,SK都可以从设计生产一条龙。汽车业内的德州,恩智浦,英飞凌,瑞萨,意法半导体都可以设计和生产。主要专注于设计的品牌有,高通,英伟达,博通,AMD,联发科等。国内智能汽车方面的芯片品牌,地平线,黑芝麻等都属于此类。

 

 

那么生产代工厂就有台湾的台积电和联华,韩国的三星,国内的中芯国际。

 

总结

 

其实芯片产业,到了互联网和电子的时代已经变成工业的基础,类似于工业时代的动力能源。没有芯片,软件应用,AI 都是虚幻的空中阁楼。地缘政治以及后疫情时代,很遗憾看到的芯片在去全球化,芯片成为了和能源类似的各种筹码。

 

参考文章以及图片

2021-SIA-State-of-the-Industry-Report - SIASemiconductor Supply Chain Analysis-arancaStrengthening-the-Global-Semiconductor-Value-Chain-April- BCG&SIAsekisui - 芯片制造工艺