Flag完成!從動土開工到投產,18個月搞定!中國首條12英寸MEMS量產線!5年投資370億,兩座晶圓廠,12萬片/月產能!
今天(6月28日),廣州增芯科技有限公司12英寸先進智能傳感器及特色工藝晶圓制造量產線項目(以下簡稱“增芯項目”),在廣州增城開發區舉行投產活動,這意味著,中國國內第一條12英寸MEMS量產線正式投產!
增芯項目由廣州智能傳感器產業集團發起,于2021年4月成立,定位為國內第一家專業定制化12英寸傳感器晶圓廠,針對智能化、微型化等物聯網應用領域中的核心器件(如力學、聲學、微流控、生物等傳感器件及配套ASIC芯片等),打造集研發、量產制造、封測與應用一體的先進制造平臺,產品包括三大類工藝產品MEMS、BCD及邏輯工藝,對廣州市及廣東省的集成電路產業發展具有重要意義。
據官網介紹,增芯科技按照“一次規劃、分步實施”原則,計劃用5年時間投資370億元,在廣州市增城區建設兩座智能化晶圓廠,總產能達到12萬片/月。
其中,增芯項目第一座晶圓廠(FAB1)分兩期,第一期產能2萬片/月,總投資70億元;第二期產能4萬片/月,總投資100億元;第二座晶圓廠(FAB2)為第三期,產能6萬片/月,總投資200億元。第一座晶圓廠預計2026年滿產,第二座晶圓廠預計2027年滿產。本次投產的為增芯項目第一座晶圓廠一期。相關報道顯示,一期項目建設伊始,增芯科技就立下flag:從土建施工到第一片產品下線,在18個月內完成。此后,增芯項目迅速推進。
2022年12月14日,增芯項目一期第一階段項目正式開工建設,批復投資70億元人民幣,建設月加工2萬片12英寸的MEMS晶圓制造量產線。
2023年9月20日,增芯項目封頂活動舉行,項目從動工到封頂用時9個多月,隨著項目主體結構封頂完成,這條12英寸智能傳感器MEMS生產線進度再次刷新。
2023年12月28日,項目封頂僅三個多月后,增芯項目首臺生產設備搬入儀式舉行,標志著項目由建設期正式轉入運營前的生產準備階段。首臺設備是由中微半導體設備(上海)有限公司制造的Primo D-RIE刻蝕設備反應臺。
2024年3月11日,增芯項目迎來工廠最核心設備--光刻機搬入,標志著增芯項目迎來項目建設的關鍵性節點,順利進入調試投產準備階段。據增芯科技總經理張亮介紹,增芯此次引進的光刻機產能輸出速率可達到260片/小時,其資金投入占整個工廠建設投資的約25%。
而今天,2024年6月28日,增芯項目投產活動舉行,中國第一條12英寸MEMS量產線進入生產階段,此前相關報道顯示,增芯項目將在2024年實現“3月光刻機進場、6月通線、9月產品下線、12月交付客戶”的階段性目標。
從2022年12月破土動工,到2024年6月份投產,增芯科技一步步完成了當初立下的Flag。
為了補足芯片短板,不再受制于人,近年來,中國經濟第一大省——廣東省,大力實施“強芯工程”,以智能傳感器、模擬芯片等產品為突破口帶動半導體產業發展,增芯項目的快速投產展現了“大灣區速度”,展現了廣東建設成為中國半導體第三極的決心。
從MEMS晶圓產量窺視中國半導體困境,廣東設4000億元芯片“小目標”,以MEMS智能傳感器芯片等為突破口,廣東力爭中國半導體第三極!
在先進芯片領域,如CPU、GPU等芯片,中國受制于國外先進國家,眾所皆知,而在MEMS智能傳感器芯片上,也同樣如此。
MEMS芯片是智能傳感器的核心,智能傳感器在智能手機、自動駕駛、機器人等眾多領域應用廣泛,是智能設備的感知核心。
據國外咨詢機構Yole Group的最新數據顯示,2023年,北美和歐洲共生產了約220萬片MEMS晶圓,占據全球60%份額,日本生產了約75萬片MEMS晶圓,占據19%份額,而中國大陸僅生產了約9萬片MEMS晶圓。
顯然,相對于中國大陸龐大的MEMS需求量來說,本土MEMS晶圓生產數量仍較少,中國智能傳感器產業面臨著與CPU、GPU等先進芯片一樣的困境。
作為制造業大省,廣東的電子信息產業規模連續33年位居全國首位,手機、電視、無人機等產品產量均居全國第一,但這些智能設備里面采用的關鍵核心芯片,許多仍“受制于人”,不僅比不上國際先進水平,長期以來,廣東省半導體產業發展滯后,也遠不如上海市、江蘇省等兄弟省市。
此外,廣東在消費電子、通信、人工智能、汽車電子等領域擁有國內最大的半導體及集成電路應用市場,集成電路進口金額占全國的40%左右。在國際技術封鎖及國內區域競爭加劇的背景下,人才短缺、對外依存度較高等問題成了產業發展的短板,“卡脖子”和“斷鏈”的隱憂頻現。
在國家支持下,2020年廣東發布《廣東省培育半導體及集成電路戰略性新興產業集群行動計劃(2021-2025年)》政策,開始大力打造廣東半導體產業,其中提到廣東半導體產業存在諸多嚴峻的問題:
一是創新能力不強,創新要素投入不足,關鍵核心技術研發能力薄弱。二是設計企業普遍規模偏小,高水平設計能力不足。三是制造環節短板明顯,實現規?;慨a的12英寸晶圓線僅1條。四是高校人才培養嚴重短缺,微電子專業在校生不足2000人,人才引進難度越來越大,人才供求矛盾突出。五是對外依存度高,產業鏈供應鏈安全可控性亟待提升。在當前國際技術封鎖及國內區域競爭加劇的背景下,迫切需要加快補齊產業鏈短板,提升產業鏈供應鏈穩定性安全性,為推動制造業高質量發展提供有力支撐。
2021年,廣東印發的《廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃》更是提出要打造中國集成電路產業發展第三極,并描畫出“強芯行動”的詳細“廣東路徑”——做大做強設計業,加快補齊制造業短板,重點發展模擬芯片、智能傳感器、功率器件和第三代半導體等,大力引進和培育封測、設備、材料等領域龍頭企業,增強產業鏈供應鏈自主可控的發展能力。
▲來源:《廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃》
2022年4月,廣東省工信廳印發《2022年廣東省數字經濟工作要點》,豪擲千億,推出一系列政策,全面實施“廣東強芯”工程,加快灣區半導體、廣大融智、智能傳感器三大產業集團建設。
一、成立廣東省半導體及集成電路產業投資基金(總規模500億,首期200億):設立子基金、生態子基金和風險子基金;二、粵芯CanSemi12英寸模擬特色工藝線三期四期投資400億元;三、粵港澳大灣區科技創新產業投資基金,總規模1000億,首期200億元;四、灣區半導體產業集團,首期160億元,目標300億元;五、廣大融智產業集團,一期100億元;六、智能傳感器產業集團,100億。
2024年1月,廣東省印發《廣東省培育半導體及集成電路戰略性新興產業集群行動計劃(2023-2025年)》,提出“到2025年,半導體及集成電路產業年主營業務收入突破4000億元,年均增長超過22%?!逼渲?,MEMS、傳感器是《行動計劃》中的關鍵項目。
除了以傳感器聯動廣東已有的龐大電子產業下游外,廣東省還將以傳感器聯動人工智能等新興技術,2024年6月,廣東省印發《廣東省關于人工智能賦能千行百業的若干措施》(下稱《若干措施》),提出夯實人工智能產業底座、構筑智能終端產品新高地、打造智能融合應用新引擎等重點方面,提出了45點細化措施,包括加大人工智能核心芯片器件供給:
1. 建立人工智能芯片生態體系。建設適配芯片的開發生態,面向家電家居、安防監控、醫療設備等,加大高性能、低功耗的端側芯片開發生產。鼓勵企業通過集成處理器、射頻通信、智能傳感器、存儲器等,推進通信、顯示、音頻等模組研發。培育芯片創新發展生態,探索存算一體、類腦計算、芯粒、指令集等芯片研發與應用,推動面向云端和終端的芯片應用,推廣高性能云端智能服務器。到2027年,人工智能芯片生態體系初步建成。 2. 打造智能感知產業體系。建設智能傳感器產業集群和特色產業園,推動圖像、聲音、觸控等傳感器開發與產業化,加快消費類電子、家電家居等領域中生物特征識別、圖像感知等傳感器開發和規?;a。推動加工制造、集成封裝、計量檢測等產業生態協同。到2027年,實現高端智能傳感器產業規模倍增。
此外,經濟特區深圳,也出臺了《關于發展壯大戰略性新興產業集群和培育發展未來產業的意見》,培育發展壯大“20+8”產業集群,即發展以先進制造業為主體的20個戰略性新興產業集群,前瞻布局8大未來產業。包括智能傳感器、智能傳感器、精密儀器、新能源、高端醫療器械等產業集群。
目前,廣東省以廣州、深圳、珠海為核心,帶動佛山、東莞、中山、惠州、肇慶等地協同發展半導體產業,而MEMS智能傳感器更是廣東省半導體戰略中關鍵的一環,2023年廣東省半導體及集成電路產業集群營收超2700億元,已在高端模擬、化合物半導體、MEMS傳感器等特色工藝方面布局一批重大產線項目。
中國掀起MEMS中試線/產線建設熱潮!為什么MEMS產線如此重要?產能是否過剩?
增芯項目這條12英寸MEMS芯片量產線的投產,是近幾年中國高度重視傳感器產業發展,各地方紛紛建設MEMS中試線/量產線產業盛況的縮影。
全國各地多條MEMS產線的動工建設,也引發了業界對中國本土MEMS產能是否過剩的疑慮。
此前,我國傳感產業知名專家,九三中央科技委副主任、中國傳感器與物聯網產業聯盟常務副理事長郭源生教授認為,MEMS產線的競爭是國產傳感器產業發展的必然階段,也是促進行業升級轉型,優勝劣汰的必然過程,但應該避免一哄而上和出現“泡沫化”。相關信息參看《專家披露行業最新現狀!》。
從上文中,Yole最新產業報道的數據顯示,2023年中國大陸僅生產了約9萬片MEMS晶圓,相比北美、歐洲、日本等地區110萬、75萬的產量,顯然還是太小,而中國的消費電子、汽車、自動駕駛、人工智能等產業蓬勃發展,對傳感器有龐大的需求,在本土MEMS晶圓產量小、而自身需求大的矛盾下,為什么業界還有產能過剩疑慮?
關鍵在于,中國MEMS市場目前為國際品牌占據多數份額,許多MEMS國際巨頭本身已有MEMS工廠或穩固的海外代工廠,中國MEMS企業能否消化本土MEMS晶圓產量仍有待觀察。
下一步將是中國傳感器產業的“重中之重”!即能否把握本土MEMS產線優勢,進行產業升級,向中高端智能傳感器邁進。這也是中國本土建設MEMS產線的重要意義。
為什么MEMS產線如此重要?
1、掙脫卡脖子困境,帶動地區傳感產業升級
高科技產業,技術為本。在一顆MEMS傳感器中,什么最重要?MEMS傳感器核心為MEMS芯片——用來感知信號,以及ASIC芯片——用來處理信號,其中MEMS芯片是技術含量最高的部件。
▲MEMS聲學傳感器構造圖(來自歌爾微招股書)
當前,中國絕大部分本土MEMS企業,采購海外傳感器企業設計好的芯片以及與傳感器配套的其他芯片如ASIC信號調理電路芯片,自行或委托代工廠完成傳感器的封裝和測試,再將傳感器成品銷售給下游終端客戶。
未來,受國外技術進口、國內市場倒逼以及下游封裝市場等因素的影響,中國本土企業自主化能力提高,大部分中國MEMS企業將向Fabless模式演變,MEMS研發中試線平臺將能有力幫助這些企業提高自主設計能力。
隨著本土傳感器企業成為具備芯片設計能力的Fabless公司,中國傳感器產業整體水平將能得到巨大提升,也能倒逼國內MEMS產線擴張,去除被國外公司芯片“卡脖子”的隱憂。
因為MEMS傳感器的瓶頸不在于先進的晶圓制造設備,而在生產工藝、技術的調校上,MEMS中試線將能加快企業芯片設計和工藝研發進展。
2、極大降低傳感器企業的研發成本
MEMS智能傳感器產業與其他高新科技產業一樣,是一個技術、人才、資金密集的產業。
如下圖所示,智能傳感器產業鏈非常長,涉及數十個環節,產業鏈的每個環節投入都較大,單一企業很難獨自承受產業鏈所有環節所需要的技術知識、人力成本及設備投入,且只有每個環節的產量足夠大,才能覆蓋其綜合成本,因而,智能傳感產業發展呈現出專業化、規模化和智能化的特點,即每個環節都可成為一家獨立的公司參與到產業鏈的生態發展,而生產制造環節是所有環節中投入最大的部分。
▲來源:深圳市MEMS產業發展白皮書
據中原智能傳感研究院執行院長李揚介紹:
以MEMS中試線和量產代工線投資為例,一條8吋的MEMS中試線,以月產能3000-5000片為例,總投資在10億以上。包括廠房建設、超凈間建設、危廢處理等附屬設施、設備等,其中設備的投資占50%。每年的運維費用,超凈間維護費用在4000萬左右,其中電費占50%,因半導體設備的高精度和高可靠性要求,需長時間保持運轉或待機狀態。以賽微電子亦莊8吋線為例,規劃月產能3萬片,一期建設產能1萬片/月,建設投資25.9億,且后續還需要持續的投入研發。行業的資金投入程度可見一斑。
同時,MEMS傳感器芯片與一般芯片不一樣的是,其工藝制造和調校更復雜,需要更多的與MEMS產線精密結合的工作,其研發流片過程更長、更久,一般企業無法承受如此昂貴的研發成本。
通過建設MEMS研發中試平臺,打造共享研發中心,為傳感器企業提供傳感器芯片流片服務、封裝服務和測試服務,將能極大降低傳感器企業的研發成本,提高企業市場存活力和競爭力。
3、地區傳感器產業高質量發展的核心
從上文我們看到,粵港澳大灣區打造智能傳感器產業,要建MEMS產線/中試線;鄭州傳感谷、蚌埠傳感谷,同樣要建MEMS中試線;老牌智能傳感器產業園,幾乎都有MEMS產線/中試線作為底子。
可見,打造智能傳感器產業園,建設MEMS中試線已成為公示。為什么要建MEMS產線/中試線?因為這是地區傳感器產業高質量發展的核心、主心骨。
這里有兩個例子:
蘇州納米城提前布局,自2014年MEMSRIGHT的中試線貫通后,借助蘇州納米所的研發基礎,圍繞MEMSRIGHT中試線,構造了“納米技術應用產業生態圈”,經過8年多的發展,截至2021年9月累計建成載體近50萬平方米,集聚各級領軍人才超250人,入駐企業和科研機構超400家,其中科創板上市企業2家(其中不乏敏芯微這樣的獨角獸企業),國家高新技術企業近90家,中科院蘭化所蘇州研究院等中科院下屬機構5家,蘇州劍橋等4個國外納米創新中心,已經成為國內發展最好的傳感產業園區。 相反的是,常州2015年就提出打造“中國國際傳感谷”,建設傳感小鎮,但由于常州并沒有建設支撐MEMS傳感器發展的核心研發中試平臺,而成為一個普通的招商產業園,現在已經鮮為人知了。
一個地區的傳感器產業,沒有建設好MEMS研發中試平臺,就很難發展核心技術,開發特色工藝,不斷孵化創新性企業,吸引產業上下游聚集,形成產業鏈。
結語:中國傳感器產業升級,還看今朝!
中國第一條12英寸MEMS量產線投產,對中國傳感器產業,尤其是粵港澳大灣區智能傳感器產業的發展,具有重要意義。
未來,隨著多條MEMS中試線/產線的投產,中國傳感器產業如何利用這些優質產線資源,培養更多傳感器創新企業,形成一定規模的傳感器設計、生產集群,將是決定中國傳感器產業升級成功與否的關鍵!
新質生產力發展,中國傳感器產業升級,還看今朝!
審核編輯 黃宇
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