中国首条12英寸MEMS量产线今天投产!5年370亿两座晶圆厂12万片/月!

时间:2024-07-02

Flag完成!从动土开工到投产,18个月搞定!中国首条12英寸MEMS量产线!5年投资370亿,两座晶圆厂,12万片/月产能!

今天(6月28日),广州增芯科技有限公司12英寸先进智能传感器及特色工艺晶圆制造量产线项目(以下简称“增芯项目”),在广州增城开发区举行投产活动,这意味着,中国国内第一条12英寸MEMS量产线正式投产!

增芯项目由广州智能传感器产业集团发起,于2021年4月成立,定位为国内第一家专业定制化12英寸传感器晶圆厂,针对智能化、微型化等物联网应用领域中的核心器件(如力学、声学、微流控、生物等传感器件及配套ASIC芯片等),打造集研发、量产制造、封测与应用一体的先进制造平台,产品包括三大类工艺产品MEMS、BCD及逻辑工艺,对广州市及广东省的集成电路产业发展具有重要意义。

据官网介绍,增芯科技按照“一次规划、分步实施”原则,计划用5年时间投资370亿元,在广州市增城区建设两座智能化晶圆厂,总产能达到12万片/月。

其中,增芯项目第一座晶圆厂(FAB1)分两期,第一期产能2万片/月,总投资70亿元;第二期产能4万片/月,总投资100亿元;第二座晶圆厂(FAB2)为第三期,产能6万片/月,总投资200亿元。第一座晶圆厂预计2026年满产,第二座晶圆厂预计2027年满产。

本次投产的为增芯项目第一座晶圆厂一期。相关报道显示,一期项目建设伊始,增芯科技就立下flag:从土建施工到第一片产品下线,在18个月内完成。此后,增芯项目迅速推进。

2022年12月14日,增芯项目一期第一阶段项目正式开工建设,批复投资70亿元人民币,建设月加工2万片12英寸的MEMS晶圆制造量产线。

2023年9月20日,增芯项目封顶活动举行,项目从动工到封顶用时9个多月,随着项目主体结构封顶完成,这条12英寸智能传感器MEMS生产线进度再次刷新。

2023年12月28日,项目封顶仅三个多月后,增芯项目首台生产设备搬入仪式举行,标志着项目由建设期正式转入运营前的生产准备阶段。首台设备是由中微半导体设备(上海)有限公司制造的Primo D-RIE®刻蚀设备反应台。

2024年3月11日,增芯项目迎来工厂最核心设备--光刻机搬入,标志着增芯项目迎来项目建设的关键性节点,顺利进入调试投产准备阶段。据增芯科技总经理张亮介绍,增芯此次引进的光刻机产能输出速率可达到260片/小时,其资金投入占整个工厂建设投资的约25%。

而今天,2024年6月28日,增芯项目投产活动举行,中国第一条12英寸MEMS量产线进入生产阶段,此前相关报道显示,增芯项目将在2024年实现“3月光刻机进场、6月通线、9月产品下线、12月交付客户”的阶段性目标。

从2022年12月破土动工,到2024年6月份投产,增芯科技一步步完成了当初立下的Flag。

为了补足芯片短板,不再受制于人,近年来,中国经济第一大省——广东省,大力实施“强芯工程”,以智能传感器、模拟芯片等产品为突破口带动半导体产业发展,增芯项目的快速投产展现了“大湾区速度”,展现了广东建设成为中国半导体第三极的决心。

从MEMS晶圆产量窥视中国半导体困境,广东设4000亿元芯片“小目标”,以MEMS智能传感器芯片等为突破口,广东力争中国半导体第三极!

在先进芯片领域,如CPU、GPU等芯片,中国受制于国外先进国家,众所皆知,而在MEMS智能传感器芯片上,也同样如此。

MEMS芯片是智能传感器的核心,智能传感器在智能手机、自动驾驶、机器人等众多领域应用广泛,是智能设备的感知核心。

据国外咨询机构Yole Group的最新数据显示,2023年,北美和欧洲共生产了约220万片MEMS晶圆,占据全球60%份额,日本生产了约75万片MEMS晶圆,占据19%份额,而中国大陆仅生产了约9万片MEMS晶圆。

显然,相对于中国大陆庞大的MEMS需求量来说,本土MEMS晶圆生产数量仍较少,中国智能传感器产业面临着与CPU、GPU等先进芯片一样的困境。

作为制造业大省,广东的电子信息产业规模连续33年位居全国首位,手机、电视、无人机等产品产量均居全国第一,但这些智能设备里面采用的关键核心芯片,许多仍“受制于人”,不仅比不上国际先进水平,长期以来,广东省半导体产业发展滞后,也远不如上海市、江苏省等兄弟省市。

此外,广东在消费电子、通信、人工智能、汽车电子等领域拥有国内最大的半导体及集成电路应用市场,集成电路进口金额占全国的40%左右。在国际技术封锁及国内区域竞争加剧的背景下,人才短缺、对外依存度较高等问题成了产业发展的短板,“卡脖子”和“断链”的隐忧频现。

在国家支持下,2020年广东发布《广东省培育半导体及集成电路战略性新兴产业集群行动计划(2021-2025年)》政策,开始大力打造广东半导体产业,其中提到广东半导体产业存在诸多严峻的问题:

一是创新能力不强,创新要素投入不足,关键核心技术研发能力薄弱。二是设计企业普遍规模偏小,高水平设计能力不足。三是制造环节短板明显,实现规模化量产的12英寸晶圆线仅1条。四是高校人才培养严重短缺,微电子专业在校生不足2000人,人才引进难度越来越大,人才供求矛盾突出。五是对外依存度高,产业链供应链安全可控性亟待提升。在当前国际技术封锁及国内区域竞争加剧的背景下,迫切需要加快补齐产业链短板,提升产业链供应链稳定性安全性,为推动制造业高质量发展提供有力支撑。

2021年,广东印发的《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》更是提出要打造中国集成电路产业发展第三极,并描画出“强芯行动”的详细“广东路径”——做大做强设计业,加快补齐制造业短板,重点发展模拟芯片、智能传感器、功率器件和第三代半导体等,大力引进和培育封测、设备、材料等领域龙头企业,增强产业链供应链自主可控的发展能力。

▲来源:《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》

2022年4月,广东省工信厅印发《2022年广东省数字经济工作要点》,豪掷千亿,推出一系列政策,全面实施“广东强芯”工程,加快湾区半导体、广大融智、智能传感器三大产业集团建设。

一、成立广东省半导体及集成电路产业投资基金(总规模500亿,首期200亿):设立子基金、生态子基金和风险子基金;二、粤芯CanSemi12英寸模拟特色工艺线三期四期投资400亿元;三、粤港澳大湾区科技创新产业投资基金,总规模1000亿,首期200亿元;四、湾区半导体产业集团,首期160亿元,目标300亿元;五、广大融智产业集团,一期100亿元;六、智能传感器产业集团,100亿。

2024年1月,广东省印发《广东省培育半导体及集成电路战略性新兴产业集群行动计划(2023-2025年)》,提出“到2025年,半导体及集成电路产业年主营业务收入突破4000亿元,年均增长超过22%。”其中,MEMS、传感器是《行动计划》中的关键项目。

除了以传感器联动广东已有的庞大电子产业下游外,广东省还将以传感器联动人工智能等新兴技术,2024年6月,广东省印发《广东省关于人工智能赋能千行百业的若干措施》(下称《若干措施》),提出夯实人工智能产业底座、构筑智能终端产品新高地、打造智能融合应用新引擎等重点方面,提出了45点细化措施,包括加大人工智能核心芯片器件供给:

  1. 建立人工智能芯片生态体系。建设适配芯片的开发生态,面向家电家居、安防监控、医疗设备等,加大高性能、低功耗的端侧芯片开发生产。鼓励企业通过集成处理器、射频通信、智能传感器、存储器等,推进通信、显示、音频等模组研发。培育芯片创新发展生态,探索存算一体、类脑计算、芯粒、指令集等芯片研发与应用,推动面向云端和终端的芯片应用,推广高性能云端智能服务器。到2027年,人工智能芯片生态体系初步建成。
  2. 打造智能感知产业体系。建设智能传感器产业集群和特色产业园,推动图像、声音、触控等传感器开发与产业化,加快消费类电子、家电家居等领域中生物特征识别、图像感知等传感器开发和规模化生产。推动加工制造、集成封装、计量检测等产业生态协同。到2027年,实现高端智能传感器产业规模倍增。

此外,经济特区深圳,也出台了《关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》,培育发展壮大“20+8”产业集群,即发展以先进制造业为主体的20个战略性新兴产业集群,前瞻布局8大未来产业。包括智能传感器、智能传感器、精密仪器、新能源、高端医疗器械等产业集群。

目前,广东省以广州、深圳、珠海为核心,带动佛山、东莞、中山、惠州、肇庆等地协同发展半导体产业,而MEMS智能传感器更是广东省半导体战略中关键的一环,2023年广东省半导体及集成电路产业集群营收超2700亿元,已在高端模拟、化合物半导体、MEMS传感器等特色工艺方面布局一批重大产线项目。

中国掀起MEMS中试线/产线建设热潮!为什么MEMS产线如此重要?产能是否过剩?

增芯项目这条12英寸MEMS芯片量产线的投产,是近几年中国高度重视传感器产业发展,各地方纷纷建设MEMS中试线/量产线产业盛况的缩影。

全国各地多条MEMS产线的动工建设,也引发了业界对中国本土MEMS产能是否过剩的疑虑。

此前,我国传感产业知名专家,九三中央科技委副主任、中国传感器与物联网产业联盟常务副理事长郭源生教授认为,MEMS产线的竞争是国产传感器产业发展的必然阶段,也是促进行业升级转型,优胜劣汰的必然过程,但应该避免一哄而上和出现“泡沫化”。相关信息参看《专家披露行业最新现状!》。

从上文中,Yole最新产业报道的数据显示,2023年中国大陆仅生产了约9万片MEMS晶圆,相比北美、欧洲、日本等地区110万、75万的产量,显然还是太小,而中国的消费电子、汽车、自动驾驶、人工智能等产业蓬勃发展,对传感器有庞大的需求,在本土MEMS晶圆产量小、而自身需求大的矛盾下,为什么业界还有产能过剩疑虑?

关键在于,中国MEMS市场目前为国际品牌占据多数份额,许多MEMS国际巨头本身已有MEMS工厂或稳固的海外代工厂,中国MEMS企业能否消化本土MEMS晶圆产量仍有待观察。

下一步将是中国传感器产业的“重中之重”!即能否把握本土MEMS产线优势,进行产业升级,向中高端智能传感器迈进。这也是中国本土建设MEMS产线的重要意义。

为什么MEMS产线如此重要?

1、挣脱卡脖子困境,带动地区传感产业升级

高科技产业,技术为本。在一颗MEMS传感器中,什么最重要?MEMS传感器核心为MEMS芯片——用来感知信号,以及ASIC芯片——用来处理信号,其中MEMS芯片是技术含量最高的部件。

▲MEMS声学传感器构造图(来自歌尔微招股书)

当前,中国绝大部分本土MEMS企业,采购海外传感器企业设计好的芯片以及与传感器配套的其他芯片如ASIC信号调理电路芯片,自行或委托代工厂完成传感器的封装和测试,再将传感器成品销售给下游终端客户。

未来,受国外技术进口、国内市场倒逼以及下游封装市场等因素的影响,中国本土企业自主化能力提高,大部分中国MEMS企业将向Fabless模式演变,MEMS研发中试线平台将能有力帮助这些企业提高自主设计能力。

随着本土传感器企业成为具备芯片设计能力的Fabless公司,中国传感器产业整体水平将能得到巨大提升,也能倒逼国内MEMS产线扩张,去除被国外公司芯片“卡脖子”的隐忧。

因为MEMS传感器的瓶颈不在于先进的晶圆制造设备,而在生产工艺、技术的调校上,MEMS中试线将能加快企业芯片设计和工艺研发进展。

2、极大降低传感器企业的研发成本

MEMS智能传感器产业与其他高新科技产业一样,是一个技术、人才、资金密集的产业。

如下图所示,智能传感器产业链非常长,涉及数十个环节,产业链的每个环节投入都较大,单一企业很难独自承受产业链所有环节所需要的技术知识、人力成本及设备投入,且只有每个环节的产量足够大,才能覆盖其综合成本,因而,智能传感产业发展呈现出专业化、规模化和智能化的特点,即每个环节都可成为一家独立的公司参与到产业链的生态发展,而生产制造环节是所有环节中投入最大的部分。

▲来源:深圳市MEMS产业发展白皮书

据中原智能传感研究院执行院长李扬介绍:

以MEMS中试线和量产代工线投资为例,一条8吋的MEMS中试线,以月产能3000-5000片为例,总投资在10亿以上。包括厂房建设、超净间建设、危废处理等附属设施、设备等,其中设备的投资占50%。每年的运维费用,超净间维护费用在4000万左右,其中电费占50%,因半导体设备的高精度和高可靠性要求,需长时间保持运转或待机状态。以赛微电子亦庄8吋线为例,规划月产能3万片,一期建设产能1万片/月,建设投资25.9亿,且后续还需要持续的投入研发。行业的资金投入程度可见一斑。

同时,MEMS传感器芯片与一般芯片不一样的是,其工艺制造和调校更复杂,需要更多的与MEMS产线精密结合的工作,其研发流片过程更长、更久,一般企业无法承受如此昂贵的研发成本。

通过建设MEMS研发中试平台,打造共享研发中心,为传感器企业提供传感器芯片流片服务、封装服务和测试服务,将能极大降低传感器企业的研发成本,提高企业市场存活力和竞争力。

从上文我们看到,粤港澳大湾区打造智能传感器产业,要建MEMS产线/中试线;郑州传感谷、蚌埠传感谷,同样要建MEMS中试线;老牌智能传感器产业园,几乎都有MEMS产线/中试线作为底子。

可见,打造智能传感器产业园,建设MEMS中试线已成为公示。为什么要建MEMS产线/中试线?因为这是地区传感器产业高质量发展的核心、主心骨。

这里有两个例子:

苏州纳米城提前布局,自2014年MEMSRIGHT的中试线贯通后,借助苏州纳米所的研发基础,围绕MEMSRIGHT中试线,构造了“纳米技术应用产业生态圈”,经过8年多的发展,截至2021年9月累计建成载体近50万平方米,集聚各级领军人才超250人,入驻企业和科研机构超400家,其中科创板上市企业2家(其中不乏敏芯微这样的独角兽企业),国家高新技术企业近90家,中科院兰化所苏州研究院等中科院下属机构5家,苏州剑桥等4个国外纳米创新中心,已经成为国内发展最好的传感产业园区。

相反的是,常州2015年就提出打造“中国国际传感谷”,建设传感小镇,但由于常州并没有建设支撑MEMS传感器发展的核心研发中试平台,而成为一个普通的招商产业园,现在已经鲜为人知了。

一个地区的传感器产业,没有建设好MEMS研发中试平台,就很难发展核心技术,开发特色工艺,不断孵化创新性企业,吸引产业上下游聚集,形成产业链。

结语:中国传感器产业升级,还看今朝!

中国第一条12英寸MEMS量产线投产,对中国传感器产业,尤其是粤港澳大湾区智能传感器产业的发展,具有重要意义。

未来,随着多条MEMS中试线/产线的投产,中国传感器产业如何利用这些优质产线资源,培养更多传感器创新企业,形成一定规模的传感器设计、生产集群,将是决定中国传感器产业升级成功与否的关键!