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《机构称中国半导体领域科研论文数量持续保持全球第一》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
  • 编译者： 冯瑞华
  • 发布时间：2023-02-09

  • 据韩媒报道，韩国科学技术情报院（KISTI）日前发布《从学术论文数据看全球半导体技术霸权竞争》的报告。对2000-2021年全球发表的半导体相关论文1926890篇进行了主要国家研究能力分析。

    从论文总数来看，2000-2010年美国发表论文最多。然而，自2011年以来，中国已经超越美国跃居榜首，其后中国科研论文在数量和质量上都持续增长，在过去五年（2016-2021 年）中被引用前 10% 的论文数量比较中也已经排名第一。2010-2021年，中国发表半导体相关论文533811篇，占总数的30.2%。美国以351070排名第二，韩国以133880排名第五。

    报告分析称，中国在纳米粒子、有机半导体、光触媒等方面的研究已经超越美国，在纳米机电系统、钙钛矿太阳能电池等有机半导体材料及应用领域紧追美国。

    总体而言，韩国的研究规模和水平都在增长，但质的增长有些欠缺。特别是，显示特定研究领域的活跃度和影响力的“优势研究领域”的研究课题数量低于领先国家。从2016年到2021年，韩国在其优势研究领域的研究课题只有10个，落后于美国的51个、英国的43个和德国的41个。

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相关报告

  • 《全球半导体并购放缓，中国市场持续资本补位》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-03-12
    • 不可否认，2022年芯片行业的资本热度依旧居高不下。宏观层面，欧、美、中、日、韩的计划将使得芯片行业的资本支出在2021年1500亿美元的基础上翻一番。台积电、英特尔、格芯等上游晶圆制造大厂也相继宣布拿出巨额资金进行建厂、研发。 但与此同时，世界半导体产业正呈现出新一轮分化重组。开年来多个大宗重资产收购案接连告吹，为全球半导体并购形势蒙上一层阴影。而得益于“缺芯潮”及“造车热”，中国车芯市场呈现出一片繁荣景象。 半导体并购案审查力度收紧 由于德国政府未批准交易，环球晶圆未能成功收购世创电子。据悉，这家台湾晶圆巨头企业本寄希望通过这笔收购，快速提高产能与市占率，并借此拉近与全球前两大硅片厂日本胜高和日本信越间的差距，但最终未能如愿。 这笔交易在得到奥地利、日本、新加坡、韩国等国家的批准以及中国市场监管总局的有条件收购后，却卡在了德国政府。据报道，德国政府相关部门延长了审查期限，对这笔交易的审查超过14个月，而这个期限超过了并购截至日期。德国经济部一位发言人表示："作为投资审查的一部分，不可能完成所有必要的审查步骤。" 与此同时，经过一年半的努力，英伟达也放弃了从软银集团手中收购Arm。 因为Arm的芯片设计广泛应用于手机、汽车、工厂设备等领域，使中立性成为其商业模式的基础。对此，科技巨头们一致反对这次收购。据知情人士透露，包括高通、微软、英特尔和亚马逊在内的一个组织向世界各地的监管机构提供了他们认为足以扼杀这笔交易的“弹药”。 此外，基于ARM在半导体产业所扮演的角色，这场交易还受到了中、美、英、欧盟等国家的监管。其中，英国作为ARM的起源地更是先后对这笔收购进行了两轮深入调查，而其调查的结果并不理想。在这种压力之下，英伟达只能放弃对ARM的执着。 而再早之前，博通曾于2017年11月向高通发出收购要约，遭到拒绝。据悉，彼时博通总部位于新加坡，双方进行了多轮交锋，美国外国投资委员会（CFIUS）和财政部随后介入，2018年3月，美国时任总统特朗普以“国家安全”为由，禁止博通收购高通。 这些并购案最终未达成，很重要的一个原因是遭遇了更为严格的审查力度。 随着半导体产业价值的提升，围绕着半导体产业的贸易环境开始发生变化，全球经济体都愈发注重芯片的战略地位，且持续保护本土半导体产业的发展，希冀将半导体产业链留在国内，以期在未来的科技竞争中获得更大的话语权。为此，全球各国政府也都加大了对跨境高科技交易的审查力度。以德国为例，2021年，德国当局进行了306项投资审查，而2019年只有78项，2020年为106项。 而中国作为全球最大且最具潜力的半导体市场，在这轮全球半导体产业竞争中也充当着重要的角色。此前，高通在经历了21个月的监管障碍后，因未获得中国监管机构的最后一张通行证，不得不于2018年终止了以440亿美元收购恩智浦半导体公司的交易。 对此，CINNO Research 半导体事业部总经理 Elvis Hsu表示，正在进行中的其他几个重大并购也或将告吹。随着格芯启动IPO上市计划，英特尔对格芯的收购已经很难达成；西部数据对铠侠的并购实现难度更高，因为全球闪存业务基本上掌握在美韩厂商手中，而铠侠是日本所剩无几的大型存储芯片公司，该笔并购一旦启动必将面临更加严格的审核；此外，三星对恩智浦的收购也呈现出更多不确定性。 另有相关人士透露，未来的半导体并购，如果是在设计公司之间发生，交易双方的业务不造成垄断，成功的可能性或将大一些，比如刚完成的AMD收购赛灵思等。 这里需要指出，我国市场监管总局也对AMD收购赛灵思提出了附加条件：持续向中国境内市场继续供应产品并确保其兼容性；不得强制搭售或限制单独购买；对第三方厂商的信息采取保密措施。 而如果涉及到制造设备等重资产，各国监管部门不惜拿着“放大镜”对待此类交易。这种并购案在监管层面受到的阻力会比较大，通过审核的可能性较低，环球晶圆、英伟达和博通的收购案就是典型的例子。 此外值得一提的是，先前提到的失败案例多集中在欧美。一直以来以亲兄弟相称的欧美，在半导体产业的发展上开始明算账了。日前，欧美争相出台芯片发展战略，宣布投入天量资金，集中资源推动半导体产业供应链的本土化，以应对未来可能产生的全球结构性缺芯、地域冲突等影响。 2月4日，拜登政府提出已久的《2022美国竞争法案》在众议院通过。根据这份法案，美国将创立芯片基金，拨款520亿美元鼓励美国的私营企业投资半导体的生产。这项法案还授权450亿美元资金额度以改善美国的供应链以及加强制造业。 2月8日，欧盟也颁布了旨在与美国芯片法案抗衡的的欧盟“芯片法案”。按照计划，到2030年，欧盟将投入超过430亿欧元公共和私有资金，用于支持芯片生产、试点项目和初创企业。到2030年，欧盟计划将其在全球芯片生产中的份额从目前的10%增加至20%。 中国市场持续进行资本补位 在头部半导体公司陷入“买买买”混战时，很多人却认为这并不会对国内上下游企业带来多大影响。事实上，近两年在地缘政治、中美高科技博弈的背景下，中国资本海外并购脚步骤缓。 而无论是国际巨头还是国内初创公司，都同样面临着芯荒难题，要想解决“芯痛”，必须要“自力更生”，加强本土半导体供应链的稳定性，因此国内企业也同样在用资本进行补位。 据企查查大数据研究院统计显示，近十年我国半导体行业共发生3100多起投融资事件，总投融资金额超6000亿元。 其中，投资金额最大的要数紫光集团于2017年一举拿下的由华芯投资，国开行注资的1500亿元融资，摩尔线程更是创造了成立仅100天就达成数十亿募资，沐曦也在成立仅一年多的时间里完成了4轮融资。 而在国内“造车热”发酵下，国内汽车芯片产业近年来也再度成为资本争相押注的宠儿。 因同时涉及芯片和自动驾驶两大大热赛道，地平线近两年来受到资本市场的广泛看好。据企查查信息显示，仅2021年，地平线就官宣了6轮融资，C7轮融资金额高达15亿美元，投后估值50亿美元。其背后已公布的投资机构超过35家，包括五源资本、高瓴创投、云锋基金、国投招商、众为资本等投资机构，以及比亚迪、长城汽车、东风资产、舜宇光学等产业链企业的战略加持。 此外，芯驰科技也于2021年7月宣布完成近10亿元B轮融资，除多家基金与投融资公司外，宁德时代也通过晨道资本持续重仓加注。另一家专注于自动驾驶芯片的黑芝麻智能则在9月完成由小米长江产业基金领投的战略融资和C轮融资后，又于2022年1月完成C+轮融资，投资方为博世集团旗下博原资本。 在饱受缺芯掣肘的形势下，车企也在疯狂入局，以深度绑定国内头部芯片企业。 除了以上提及的地平线外，本身具备一定半导体开发能力的比亚迪还投资了杰华特、华大北斗和纵慧芯光等，目的是借助资本补齐短板。广汽主要投资了芯钛科技、瀚薪科技、瞻芯电子，北汽产投则更聚焦IGBT、SIC、MCU、语音交互芯片、传输芯片等领域。吉利近两年也频频投资上游芯片领域，其战略投资的亿咖通科技2018年还与Arm中国共同出资成立芯擎科技，围绕智能座舱、自动驾驶、微控制器等车芯领域制定了研发及量产计划。 上汽对于车芯的投资力度也在逐步增加。日前，上汽携手上海微技术工业研究院共同发起成立上海汽车芯片工程中心，并设立数十亿元规模的“国产汽车芯片专项基金”，双方表示将积极推进汽车电子创业项目投资，未来还将成为开放式的平台，吸纳更多社会资金参与，持续推动车规级“中国芯”落地。 在正在召开的两会上，上汽集团党委书记、董事长陈虹还提议国家牵头设立专项资金，鼓励芯片企业、汽车企业共同参与，加快形成国产大算力芯片的研发、制造和应用能力。 此外，长城汽车总裁王凤英指出，要想解决“缺芯”问题，需要建立自主可控的芯片供应链。具体来看，建议由国家统筹资源，制定5-10年车规级芯片产业发展规划，并在应用端推行“国产化芯片”应用相关优惠政策，加快自主车规级芯片方案落地，并切实落实半导体产业技术人才梯队建设，建立产业人才的引进与培养长期机制。 广汽集团董事长曾庆洪和小康股份创始人张兴海还同时提出需要引导国外汽车芯片企业来华投资，以强化车规级芯片生产和配套能力，建立芯片及重要原材料应急储备机制。 事实上，为扶持中国芯片半导体产业的整体发展，2014年、2019年国家集成电路产业投资基金一期、二期相继成立。截至2021年12月31日，大基金和旗下巽鑫投资、鑫芯投资合计共持有83家实体公司股份，累计投资金额超过1700亿元。 新的时代赋予了中国半导体产业新的角色，这也给进一步的国产替代带来了机会窗口。在国内汽车智能芯片市场持续放量及缺芯的大背景下，不难预测，中国资本及上下游企业将持续拿起资本武器完成补位，国内芯片产业也将在其滋养下迎来发展高潮，有望跑赢时间，跑赢市场。（来源：盖世汽车）
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  • 《一场制造革命，正在半导体领域徐徐上演》
    • 来源专题：数控机床与工业机器人
    • 编译者：icad
    • 发布时间：2021-03-21
    • 自德州仪器工程师Jack Kilby在1958年发明集成电路以来，这个新产业在过去几十年里飞速发展，并逐渐走进了各个领域。因为其关系到国计民生的方方面面，这个“小东西”在近几年受到了全球的高度关注。尤其是近几年，因为缺货风波和地缘政治的影响，半导体的地位变得前所未有的重要。　 然而，作为全球最大的半导体消耗国，我国在半导体领域却没有获得相应的地位。　 据彭博社统计，2020年，中国大陆的芯片进口额攀升至近3800亿美元，约占国内进口总额的18%。知名分析机构IC Insights的数据则显示，2020年，中国大陆的集成电路市场增至1434亿美元，然而其中仅有15.9%是由中国大陆生产的。如果仅统计总部位于中国大陆的公司的产值，则只有83亿美元，仅占中国2020年IC市场总量的5.9％。 由此可见，大力发展国内的芯片产业迫在眉睫。 中国从各个地区进口芯片的统计（source:彭博社） 作为一个坐拥全球最完整供应链的国家，中国在集成电路的设计、生产、封测、测试、材料和装备方面都有布局，但我们并没有获得相应的集成电路成绩。这一方面固然与我国上述领域都存在短板有关。更重要的是，在行业专家看来，缺乏以市场最优的成本、按时足量地生产出稳定、高品质半导体产品的能力，是中国半导体难以生产出具有市场竞争力产品的命门。 复杂的半导体制造 在集成电路产业链中，半导体制造是最重要的一环，是把设计落地、迈出走向应用的关键一步，但这又是极其复杂的一环。据相关资料显示，要制造一颗芯片，需要涉及到五十多个行业，2000-5000道工序。如下图所示，晶圆代工厂里繁复的制造步骤下每一个环节都给芯片制造厂商带来了巨大的挑战。 芯片的主要制造步骤（source：西南电子） 以芯片制造中的CMP（化学机械抛光）为例，这是一项用于去除沉积金属或介质材料并平坦化晶圆表面的技术，是晶圆生产中的关键制程。这个概念看似简单，但在实际生产中，CMP要同时满足材料去除的均匀性、更高生产效率和更低成本的严苛要求，这就使其复杂程度大增。 CMP机台构造和工作原理（sourse：未来智库） 相关资料显示，CMP制程中会出现沟槽深度、金属膜厚波动等几十种缺陷，这些异常对产品电性参数和良率产生极大的影响。其中，膜厚的稳定对制程来说尤为重要。 统计显示，CMP膜厚异常、缺陷与包括前程工艺、本制程的设备与制程参数、甚至材料批次等生产过程中涉及的多种复杂因素有关。在如此海量的因子影响并且相互关联的情况下，工程师无法通过过去的工具和技术很好地单独分析出实际的影响因子，提升良率，保证工艺的稳定和产品的质量。 良率决定竞争力 行业专家同时也指出，提高生产良率，将直接影响和优化生产周期，极大降低生产成本，从而强化产品以及企业的市场竞争力。而随着半导体制造生产流程和工艺越来越复杂，制造过程也越来越具有挑战，良率提升变得异常困难。从相关分析看来，造成这种困难的主要原因有以下几点： 1.制程工序复杂。产品需要经过几百道复杂的工序加工，每个工序都要求几乎100%的良率，否则，良率乘积关系会迅速破坏整体良率； 2.制程高度重入。产品需要多次重复进入相同的制程进行加工，每次都将面临渐进偏移（Shift）或突变漂移（Drift）等变异现象，品质问题的根源在于高变异； 3.品质实时控制难。良率故障只能通过抽检检测发现。检测本身的滞后性和抽检的概率性，严重影响品质数据的实时获得，进而影响品质的实时控制； 受限于技术，这其实是过去多年来困扰行业的一个难题，但进入最近几年，从业者似乎已经找到了一个新的答案——那就是工业互联网。 工业互联网助力升级 根据工业和信息化部工业互联网专项工作组印发《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》，所谓工业互联网，是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式。它以网络为基础、平台为中枢、数据为要素、安全为保障，通过对人、机、物全面连接，变革传统制造模式、生产组织方式和产业形态，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型工业生产制造和服务体系，对支撑制造强国和网络强国建设，提升产业链现代化水平，推动经济高质量发展和构建新发展格局，都具有十分重要的意义。 国内领先的高端制造业工业互联网公司——格创东智科技有限公司指出，将工业互联网技术、模式等与各行业的生产实践、行业特性、知识经验紧密结合，可以解决生产痛点问题，为生产带来真正的价值。其中，半导体制造正是他们聚焦的一个方向。 还是以半导体制造中的CMP为例。其实要控制生产变异，提升半导体制造的良率，就要做到三点：第一，需要在生产过程中获得全面的数据，监控生产环境；第二，还需要获得品质全检数据，进而监控生产品质参数的变异性；第三，能实现实时工程过程反馈和控制，保障生产系统的波动处于稳定的最优受控状态也是关键。 换而言之，就是形成一个全面实时数据分析和工程过程控制（Engineering Process Control，EPC）的品质控制闭环，通过持续地调整和优化操作变量来补偿生产变异对制程所造成的干扰与影响，保持输出产品品质的稳定。 “这三点就构成了基于工业互联网的 R2R 批间控制（Run to Run Control，简称 R2R）方案的核心架构（详细架构见下图）。”格创东智强调。 方案总架构 格创东智继续指出，工业互联网能广泛连接各种半导体生产要素，全面获得、存储、管理和分析与品质相关的实时数据，解决数据缺失问题；而虚拟量测（Virtual Metrology，VM）通过人工智能算法对大量生产品质相关数据进行学习，利用抽检数据不断的修正和优化，取得品质关键指标与制程数据之间的关系预测模型，从而对生产品质进行预测，以数字化方式“实时”提供全检“量测”数据。 至于R2R 智能控制器，则结合了统计过程控制（Statistical Process Control，SPC）和先进过程控制（Advance Process Control，APC）的优点，在全面生产要素数据和虚拟量测全检数据的驱动下，将反馈机制与前馈机制加入统计过程控制，根据前几批生产环境数据、量测数据以及生产数据来优化和调整生产设备上的制程参数，从而消除或减少环境、设备、制程参数的突变漂移、渐进偏移等生产变异现象对半导体产品品质所造成的影响，降低操作失误，达到提高产品品质的目的。 国内某晶圆厂的R2R具体实施计划和步骤 据格创东智介绍，他们在国内某晶圆厂中部署了其R2R方案，让客户产能、良率都获得了明显的提升，人力成本也同步下降。与此同时，借助其数据分析算法等多方面的能力，格创东智帮助客户的工作人员提升了数据分析能力与速度，还帮助企业培养了多因子分析师。这都是客户未来不可多得的财富。 　　 某晶圆厂R2R系统实施流程再造 格创东智以该晶圆厂某产品Cu CMP制程改造前后的效果为例，说明了他们这个方案的价值。 他们指出，在他们系统上线后，100% OOS（out of specification）异常样品可以通过系统找出根因进行参数调整，75%以上OOC（out of control）异常样品可以找出根因进行参数调整。而膜厚预测准确率>98%，平均值预测误差<1%，模型启用有效比100%。此外，产品实现系统自动对制程设备参数监控及修正，通过将制程数据和量测数据导入到R2R计算模型中，R2R系统计算的准确提高超过10%，性能优化明显。 2021年SEMICON China格创东智展位位于N2馆No. 2703 2020年底，格创东智携半导体制造R2R极致品质控制解决方案参加第二届中国工业互联网大赛，在1457个参赛团队中脱颖而出，获得全国二等奖。能在半导体制造领域获得如此优越表现，这与格创东智过去几年在工业物联网领域的积累密不可分。 用智能平台赋能更多行业 格创东智是一家由TCL战略孵化的企业，汇聚了业界顶尖人才1000+人，覆盖云计算、大数据、物联网、人工智能等领域。依托TCL40年的多场景生产制造经验和优秀的人才，格创东智自主研发丰富的产品家族——囊括多个核心能力平台和应用，为晶圆制造、先进显示、3C电子、新能源制造、钢铁制造、机械、医药、石化、装备制造、飞机制造、冶金等30+个行业提供服务。 凭借出色的实力，格创东智在过去三年里服务了不少头部客户，东智工业应用智能平台是其主要抓手。 东智工业应用智能平台架构图 东智工业应用智能平台致力于提供面向工业现场设备的数据采集、数据分析和智能应用等一站式的制造业数字化解决方案。东智工业应用智能平台作为一个创新的赋能中台，可调用四大核心能力平台：IoT平台、大数据平台、AI平台、技术中台，帮助用户快速构建设备健康管理、设备预测性维护、产品质量分析及改善、AI视觉检测、供应链优化等丰富的工业应用。 从格创东智提供的资料我们可以看到，东智IoT平台提供一站式数据采集、设备对接、数据存储、数据管理、数据展示及数据分析功能，帮助企业实现对工厂内外设备的实时监控和运维工作，降低设备异常停机时间，提升工厂运营效率。 东智IoT平台架构 东智大数据平台是一个综合型数据能力平台，能从后台及业务中台将数据汇入，进行数据的共享融合、组织处理、建模分析、管理治理和服务应用，统一数据标准口径，以API的方式提供服务。这样不但能让数据业务化，避免“数据孤岛”的出现，提升业务效率，更好地驱动业务发展和创新。同时还可以加速从数据导数据资产的价值转变，让决策模式由“经验驱动”向“分析驱动”转变。 东智MFA多因子分析建模工具，能够快速确定生产异常根因，在某液晶面板厂应用效果显著：将液晶面板的不良品单位从批次缩小为单片。单厂年经济效益提升数百万。 东智大数据平台 东智AI平台则是基于深度学习算法的大数据应用平台，涵盖模型训练平台、资源调度平台和推理平台三大模块，实现算法模型自主学习、面向客户的应用管理和硬件资源的合理调配。 基于东智AI平台开发的视觉缺陷识别系统，AI识别速度提升5-10倍，准确率从人眼的85%提升到90%以上；替代50%以上的人力，实现超千万每年的经济效益。 　 东智AI平台 基于上述平台和中台，格创东智能提供品质工艺优化、设备健康管理、能源管理优化、机器视觉检测、生产运营优化和供应链优化等服务，以设备健康管理为例，某机械加工企业订阅东智设备健康管理EHM不同功能套件，满足其对设备管理的全场景需求，实现设备智能诊断、维护保养、预测维护、远程维护、备件预测等。通过部署东智EHM，该企业生产产值提升3%-5%，设备异常停机时间降低10%-20%，设备维护成本降低10%-15%。 基于在实践中不断积累的ITxOT融合能力，格创东智还为客户提供数字化工厂咨询和智能装备集成等支持。 工业软件国产化替代 2021年3月1日，作为行业领头羊之一的工业互联网企业，格创东智CEO何军受邀参加《工业互联网座谈会》，与工信部领导、其它领军企业代表一起为行业发展建言献策。在发言中，何军谈到目前工业互联网行业的挑战之一是补链，也就是完成高端装备国产化替代；另一个挑战则是高端产线装备要实现软硬件系统集成。“因此企业要加大自研力度，打造专属的设备研发制作机构，解决硬件”卡脖子“问题；坚定走国产化替代道路，解决软件”卡脖子“问题。”何军强调。 对格创东智而言，如果按照上述的方式继续走下去，那么他们既定的成为工业互联网界的“谷歌”和打磨让中国人自豪的工业软件的目标将指日可待。
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