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手機芯片國產化現狀與趨勢分析
為更好地保障通信信息安全,使我國在芯片領域擺脫依賴進口的現狀,首先分析了智能手機主要采用的芯片與芯片供應商格局的基本情況,然后從芯片設計與芯片制造兩方面剖析了手機芯片國產化的發展進程,指出了目前存在的問題并對未來發展趨勢作出判斷。
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引言
芯片是半導體元件產品的統稱,是集成電路的載體,由晶圓分割而成。1960年,美國仙童公司制造出第一塊可實際使用的單片集成電路[1]。我們現在所說的芯片,則是超大規模集成電路發展的杰出代表。據Gartner預測,2017年全球半導體行業總營收將突破4000億美元大關[2]。按收入統計,IC Insights所公布的2016年全球半導體排名TOP20中[3],美國占據8家,日本、歐洲、中國臺灣地區各有3家,韓國擁有2家,新加坡1家,中國大陸暫未有企業上榜。其中純芯片代工企業3家,芯片設計公司5家,其余公司則同時具備芯片設計和制造的能力。這一榜單基本反映了芯片行業主導競爭的全球格局分布。10 nm及其后續7 nm、5 nm、3 nm制造工藝、4G+/5G通信技術、高性能低功耗移動芯片平臺、大容量存儲芯片、物聯網、車聯網等是芯片行業聚焦的熱點,知識產權(IP,Intellectual Property)、先進制造/封裝技術、關鍵設備/原料、高級技術人才是主要的競爭壁壘。
據有關部門統計,2016年中國集成電路進口額高達2271億美元[4],對外依存度仍處于高位。近些年,在國家政策的引導下,國內集成電路產業發展穩步提升,本文梳理了在此輪國內集成電路大發展中智能手機芯片產業鏈國產化情況,分析現狀及存在問題,并對未來的發展趨勢作出判斷。
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國家政策扶持
芯片在智能手機行業中擁有重要地位,是制造業的尖端領域之一,也是先進技術的代表行業之一。鑒于芯片行業的重要性以及我國在該領域的落后現實,工業和信息化部于2014年頒布《國家集成電路產業推進綱要》[5](以下簡稱“綱要”),綱要根據全球的發展趨勢以及我國的產業現狀,提出了集成電路行業發展的主要任務和發展重點,即著力發展集成電路設計業,加速發展集成電路制造業,提升先進封裝測試業發展水平,推動集成電路關鍵裝備和材料相關技術的突破。
綱要中制定了我國芯片產業中長期發展目標,到2020年,集成電路產業與國際先進水平的差距逐步縮小,全行業銷售收入年均增速超過20%,企業可持續發展能力大幅增強。移動智能終端、網絡通信、云計算、物聯網、大數據等重點領域集成電路設計技術達到國際領先水平,產業生態體系初步形成。16/14 nm制造工藝實現規模量產,封裝測試技術達到國際領先水平,關鍵裝備和材料進入國際采購體系,基本建成技術先進、安全可靠的集成電路產業體系。到2030年,集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平,一批企業進入國際第一梯隊,實現跨越發展。
為配合集成電路產業發展,從中央到地方成立了多只產業基金,國家集成電路產業投資基金,以及北京、湖北、合肥、深圳、貴州、湖南、上海、廈門、四川、遼寧、廣東、陜西、南京、無錫、昆山[6]等地方基金目標規模已超過3000億元,各地也紛紛出臺相應政策以促進相關項目在當地的落實推進。
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手機主要芯片及主流供應商
智能手機屬于較為復雜的電子設備,它集成了種類繁多的器件。現階段智能手機主要采用的芯片如圖1所示:
圖1 智能手機硬件框圖
從圖1可以看出,現階段一部智能手機中,主要使用的芯片包括主芯片(應用處理器,AP)、基帶芯片、射頻芯片、存儲芯片、攝像頭芯片、顯示/觸控芯片、指紋識別芯片、電源管理芯片、連接芯片(Wi-Fi、藍牙等)等。另外,部分智能手機也會搭載專用的音頻芯片、用于圖像處理的DSP芯片、虹膜識別芯片、感光芯片、協處理芯片等。手機主要芯片及供應商匯總如表1所示:
表1 手機主要芯片及供應商
從技術、專利、市場表現等方面來比較可知,國外芯片供應商在主要手機芯片領域,例如SoC、存儲、攝像頭等,處于領導或領先位置,可喜的是國內芯片企業已在不少領域實現了零的突破,正奮起直追業界先進。
圖2 手機芯片產業鏈地區分布示意圖
從圖2的全球手機芯片產業鏈分布來看,主流供應商主要集中在美國、日本、韓國及中國臺灣,但中國內地已在大部分環節和領域展開了布局。