2023·半导体未来十大产业趋势预测之456

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预测四：FD-SOI将为国内开启先进制程大门提供可能

随着5G通信、智能驾驶、人工智能等潮流兴起，SOI技术凭借高性能、低功效的优势，带动SOI硅片需求量大幅增加。基于SOI材料的FD-SOI是先进工艺（28nm以下）两大技术路线之一，也是国内突破先进工艺的方案之一：

1、基于SOI的两大技术路线：RF-SOI技术用于5G射频芯片，FD-SOI开启28nm以下先进制程

• RF-SOI（射频绝缘体上硅）：相较于传统的GaAs和SOS技术，不仅成本更低、集成度更高，还发挥了SOI材料结构的优势，所实现的器件具有高品质、低损耗、低噪声等射频性能，主要用于制造智能手机和无线通信设备上的射频前端芯片。

• FD-SOI：FinFET和FD-SOI是发展先进工艺（28nm以下）的两大解决方案。FinFET技术路线的先进工艺带来了工艺复杂、工序繁多、良率下降等问题，使得在28 nm以下制程的每门成本不降反升。FD-SOI技术路线逐渐得到业界关注。

• 理论上，利用DUV光刻机制造的FD-SOI产品，可以达到与采用EUV光刻机制造的FinFET产品相当的性能。

2、材料：核心技术由法国Soitec掌握，中国大陆加快追赶步伐

• 国外：300mm的SOI硅片核心技术由法国Soitec掌握，日本信越化学、SUMCO、中国台湾环球晶圆等少数企业具备生产能力。

• 国内：沪硅产业旗下子公司获得Soitec技术授权，公司于2022年2月完成50亿定增，其中20亿元投入高端硅基材料研发。项目完成后，沪硅产业将建立300mm高端硅基材料的供应能力，并完成40万片/年的产能建设，加快在SOI领域的追赶步伐。

3、代工：工艺由格罗方德、意法半导体、三星等主导

• 意法半导体于2012年推出了28 nm FD-SOI工艺平台，并于2014年将该技术平台授权给三星。

• 格罗方德于2017年发布了22 nm FD-SOI代工平台，截至2020年年底已实现营收45 亿美元，交付芯片超过3.5 亿颗。

• 格罗方德于2018年投产的12 nm FD-SOI代工平台生产的产品几乎拥有10 nm FinFET 工艺产品同等的性能，但功耗和生产成本却比16 nm FinFET工艺产品还低。

预测五：RISC-V将引领国产CPU IP突破指令集封锁

RISC-V开放的定位是国产芯片实现全产业链自主可控的必要基础，条件约束和技术优势两方面因素决定了RISC-V与中国半导体产业双向选择。从技术架构、软硬件生态到量产应用，我国RISC-V产业正加速迈向成熟。随着2023年正式步入高性能计算场景，基于RISC-V开发的CPU IP将成为2023年国产IP主线。

• RISC-V可以满足国产CPU架构自主可控需求。不同于x86、ARM等国外商业公司垄断的私有指令集架构，RISC-V最大的特点是开放标准化，是CPU技术变革的一次绝佳机遇，能够很好的调节软件普适生态和CPU国产自主可控的双重需求。RISCV生态体系也因此正在全球范围内快速崛起，成为半导体产业及物联网、边缘计算等新兴应用领域的重要创新焦点。

• RISC-V全球化立场鲜明。2019年，RISC-V基金会因为担忧美国的贸易法规而搬到了瑞士，并更名为RISC-V International，进而该开源社区的代码上传下载可不受美国出口管制。目前RISC-V基金会的22个主要成员中有12个来自中国，占比超过50%。其中包括华为公司、阿里巴巴集团、中科院计算所等知名企事业单位。

• IP是实现芯片设计国产化的必经之路。IP作为深层关键要素，对于基础软件、芯片设计等浅层要素，以及代工制造、封装测试等中层要素，乃至芯片全产业链都是不可或缺的存在。当前产业界90%以上的SoC都是采用以IP核为主而进行设计的，大量复用IP核代码和专利等硅知识产权。

• 基于RISC-V的CPU IP将迎来历史性发展机遇。目前我国绝大部分的芯片都建立在国外公司的IP授权或架构授权基础上。近年来美国对华科技产业限制层出不穷，IP和芯片底层架构国产化替代已经迫在眉睫，必须实现深层要素的国产化才能实现全栈要素创新。RISC-V凭借其开放优势有望成为IP独立自主的关键根技术。

• 2023年将成为RISC-V的高性能计算元年。截至2022年末，我国大约有50款不同型号的国产RISC-V芯片量产，应用场景集中在MCU、电源管理、无线连接、存储控制、物联网等中低端场景。而目前已有多家创新企业计划在2023年发布对标64核高性能的服务器级处理器，应用领域也有望从专业应用场景逐步拓展到通用计算场景。

预测六：反全球化持续，中国半导体内循环开启

2022年美国通过《美国芯片与科学法案》，其中针对半导体行业，计划五年内投入527亿美元的政府补贴。此外，加入“中国护栏”条款，禁止获得联邦资金的公司在中国大幅增产先进制程芯片。这标志着半导体行业将由全球化大分工，转向反全球化：

1、1990-2009：美国半导体内循环（一家独大）

• 2010年之前，以AMD、IBM、德州仪器、Intel、镁光为首的半导体巨头以IDM模式占据了全球领导地位，此时的美国基本上是超级内循环模式，在全球科技版图中占据主导地位。

2、2010-2017：全球半导体外循环（全球化蜜月期）

• 2010 年后，AMD、IBM 相继剥离晶圆厂独立成格罗方德。美国在 fab 领域和 IDM（CPU、DRAM）的竞争优势逐步向亚洲转移，苹果主导的全球大分工模式开始。

3、2018-2022：中美+中间体局部外循环（三足鼎立）

• 2018年后，美国开始针对华为开启了三轮科技封锁，全球半导体格局开始分化，形成三大循环体：美国内循环：以半导体设备、EDA软件、芯片设计为核心，号令全球晶圆厂产业链。中间循环体：独立于中美的中间势力，即能对美国也可以对中国大陆外循环，包括了欧洲的光刻机、日本的芯片材料、中国台湾的晶圆厂、韩国的存储厂。中国内循环：逐步开始建立自己的全套半导体内循环产业链，但优势行业依旧是终端制造（手机、电脑、电视机）。

4、2022-未来：中美内循环主导模式（两大阵营）

• 1）以美国为主导的半导体内循环：美国法案的核心要点是将晶圆制造回流美国，未来美国将重新补全fabless（下游设计）+晶圆厂（中游制造）+半导体设备（上游），重新开始内循环。

• 2）以中国为主导的半导体内循环：晶圆代工权作为半导体承上启下的核心，能否主导独立自主的fab厂将成为国家间竞争的关键，中国大陆将会以fab厂自给自足为基础，重塑产业链格局，中国晶圆厂产能的建设分为三个阶段：外资主导、内资主导（基于美国设备为主）、内资主导（基于国产设备为主）。基于美国的技术封锁，未来晶圆厂的建设将更多的基于国产设备

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