全球及中国半导体制造现状及问题有哪些？

全球半导体行业预计随着下游需求的复苏而实现反弹，中国市场受自主创新及新兴科技的推动，其 增速将高于全球。

全球市场看，2019-2023年，市 场规模从 4110 亿 美 元 增 长 至 5184.5亿美元。2020年因疫情的 爆发，影响了消费大国的购买力， 进而影响了半导体产业的营收表 现。受通货膨胀和终端市场需求 疲软，2023年全球半导体市场经 历下滑，但年底市场迎来反弹， 2024年市场将强势反弹，预计 2024年有望达到5764.5亿美元， 2024-2028年年复合增速预估为 10.2%。 • 面对全球市场的波动和地缘政治 的紧张局势，中国半导体行业的 需求持续增长，促使中国加快自 主创新和国产替代的步伐。同时， 随着物联网、人工智能等新兴技 术的发展，进一步推动半导体行 业的发展。预计到2028年，中国 半 导 体 市 场 的 规 模 有 望 增 至 2990.3亿美元，预计年均复合增 长率将达到14.9%，显示出强劲 的增长势头和市场潜力。

EDA技术因其强大的杠杆作用，被视为集成电路产业乃至全球数字经济的基石。 据SEMI数据统计，2022年全球EDA软件行业市场规模约为134.47亿美元，支撑 着数千亿美元的半导体产业以及数万亿美元的数字经济。作为芯片设计不可 或缺的工具，EDA技术成为半导体产业链中的关键赋能者。

科技革命正驱动半导体产业以及EDA工具向智能化、高效化发展。技术的蓬 勃发展，如智能设备、人工智能、数据中心、物联网（IoT）和自动驾驶汽车， 正激发对高性能半导体的日益增长的需求。半导体产业的繁荣与EDA工具的 进步相互促进，共同推动整个行业向前发展。

半导体制造业面临挑战，制造类EDA技术是关键突破口，TCAD软件作为核心工具较为重要；未来，虚 拟晶圆厂将成为推动行业发展的有效策略。1、半导体制造业在生产与制造的发展困境。装备和生产在半导体行业面临最大短板 ✓ 高端设备和材料依赖进口：高端光刻机（EUV)、 高端光刻胶、EDA工具等关键半导体设备和材料国 产化率低，高端芯片依赖进口； ✓ 研发投入及创新不足：国际厂商研发投入比例大， 而我国投入相对较少；此外摩尔定律要求每18个 月晶体管数量翻倍，技术水平面临挑战； ✓ 核心技术缺乏：半导体产业为高度技术密集型行 业，核心技术方面存在缺口； ✓ 产业链不完善：我国在半导体产业链在设计和封 测方面有所突破，但在材料、设备、软件等上游 环节仍存在短板，尤其先进工艺制程方面。

制造类EDA是解决半导体制造业困境的关键技术手段 ✓ 缩短产品上市时间：制造类EDA通过优化流程，减少 工艺开发设计迭代次数，加快从设计到生产的转换速 度； ✓ 减少试错成本：制造类EDA工具在确保逻辑功能准确 性的前提下，利用先进的模拟和分析技术，对特定半 导体工艺的性能、功耗和成本进行多维度评估和优化； ✓ 提高量产良率:通过精确的器件建模和工艺仿真，优 化过程中的关键残烛，减少制造缺陷； ✓ 提升产业竞争力：通过提高设计和生产的效率，降低 研发和生产成本，增强企业的市场竞争力。

2、中美关系对半导体制造业格局产生影响 。中美两国的脱钩使科技领域的合作愈发困难，这种情况对中国的半导体制造厂企业产生了巨大 的影响，迫使中国企业必须迅速自主发展技术，以应对国内IRDS（International Roadmap for Devices and Systems）技术路线的缺失。 ✓ 在集成电路EDA核心领域，传统TCAD软件面临挑战，尤其是在3-14纳米技术节点，需要考虑量子 效应等因素。同时，传统的半导体工艺技术在稳定性和标准化程度较高，导致不同晶圆代工厂 生产的产品在性能和质量上趋于一致，进而导致市场上出现同质化竞争的现象。

目前中国正积极投资建设半导体制造工厂，以满足国内外市场对芯片不断增长的需求。面对禁 运等外部制约，中国半导体制造业的发展遭遇了技术获取的瓶颈。然而，TCAD软件在这一背景 下尤为重要，先进工艺的开发非常依赖TCAD,为企业提供了一个强大的仿真工具，以预测和优化 工艺参数，即便在缺乏完整国际路线图（IRDS）指导的情况下，也能加速工艺的研发进程，并 有效降低研发成本。 ✓ TCAD不仅是中国半导体制造业应对当前挑战的关键，也是推动产业创新和提升竞争力的突破口。

3、晶圆生产过程中存在挑战。晶圆生产过程中，工艺开发、良率控制和成本效率问 题也是中国半导体制造行业面临的重要挑战。工艺开 发需要大量的时间和资源，而良率直接影响了生产效 率和成本。 ✓ 未来，虚拟晶圆厂可能成为解决这些问题的有效手段。 虚拟晶圆厂是一种基于计算机仿真的晶圆生产模型， 它可以模拟整个晶圆生产过程，预测工艺参数，优化 生产流程，从而提高良率，降低成本，加速产品上市。