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作者：鵬程
2025年初，國內(nèi)AI企業(yè)DeepSeek發(fā)布新一代通用大語言模型，其技術突破不僅在于算法層面的創(chuàng)新，更引發(fā)了全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈格局的深刻變動。
基于國產(chǎn)算力芯片構建的AI系統(tǒng)，正在打破英偉達等國際巨頭的技術壟斷，推動國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)鏈進入高速發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期。
?01DeepSeek拉動國產(chǎn)AI芯片需求
在人工智能領域，人們對訓練模型的固有印象就是對算力的需求極大。因此，長期以來，諸如英偉達H100 GPU等高算力芯片幾乎成為行業(yè)標配，使得國內(nèi)芯片廠商難以施展拳腳，也制約了我國人工智能的發(fā)展。特別是在大模型訓練領域，國內(nèi)科研機構和企業(yè)往往面臨"無芯可用"的困境。
而DeepSeek的出現(xiàn)打破了這一困境，使尖端GPU不再是大模型訓練的唯一解法，讓越來越多的的國內(nèi)半導體廠商有機會與全球領先的AI模型適配。今年一月份，美國政府宣布推出美國制造AI芯片管理新規(guī)，旨在對美國制造的AI GPU（圖形處理器，主要用于AI大模型的訓練及推理）芯片實施嚴格的全球出口限制。其中，中國、俄羅斯、伊朗等被美國實施武器禁運的國家及地區(qū)將受到最嚴格的限制，幾乎全面禁止進口美國廠商生產(chǎn)的AI GPU芯片。而在更嚴格的AI芯片禁令下，國內(nèi)算力中心采購英偉達芯片的難度再次提升，國產(chǎn)芯片已成為重要選擇。
與此同時，目前多家國產(chǎn)芯片廠商已經(jīng)或正在適配DeepSeek。
算力芯片廠商方面，華為昇騰、沐曦、天數(shù)智芯、摩爾線程、海光信息、壁仞科技、燧原科技、昆侖芯等廠商，相繼宣布適配或上架DeepSeek模型服務，讓國內(nèi)芯片能夠在實際應用中發(fā)揮作用，展示自身的性能和潛力。DeepSeek本身在大模型訓練和推理時，仍然離不開高性能存儲。從長期來看，AI應用對數(shù)據(jù)存儲容量和速率都有著更高要求。
存儲廠商方面，多家廠商也推出相關解決方案。比如，同有科技作為存儲器供應商，為 DeepSeek 提供 SSD、HDD、HBM 等存儲設備，并共同開發(fā)定制化存儲解決方案；EasyStack新一代云存儲MetaStor全面適配DeepSeek私有化部署需求，通過高性能、低時延特性支撐大模型訓練與推理場景；德明利積極布局，成功研發(fā)了適用于AI設備的大容量、高性能存儲解決方案；江波龍針對AI加速落地情況正積極推進大容量、高性能存儲產(chǎn)品的研發(fā)迭代。
除了算力和存力外，AI的另一個關鍵就是高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸。集邦咨詢表示，DeepSeek模型雖降低AI訓練成本，但AI模型的低成本化可望擴大應用場景，進而增加全球數(shù)據(jù)中心建置量。光收發(fā)模塊作為數(shù)據(jù)中心互連的關鍵組件，將受惠于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆Ｎ磥鞟I服務器之間的數(shù)據(jù)傳輸，都需要大量的高速光收發(fā)模塊，這些模塊負責將電信號轉(zhuǎn)換為光信號并通過光纖傳輸，再將接收到的光信號轉(zhuǎn)換回電信號。
銀河證券表示，更強訓練模型的未來需求將帶動光模塊及AIDC產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展，在全球經(jīng)濟形勢復雜化趨勢下，核心器件光芯片等方向自主進程或進一步加速。集邦咨詢認為，2023年400Gbps以上的光收發(fā)模塊全球出貨量為640萬個，2024年約2,040萬個，預估至2025年將超過3,190萬個，年增長率達56.5%。
?02國產(chǎn)AI芯片需求晶圓制造供應鏈受益
去年，美國正式要求臺積電停止向中國大陸供應用于人工智能的芯片。美國商務部信中提到的限制涉及向中國供應先進的7納米芯片和更先進的GPU及AI加速器。而在今年年初，臺積電（TSMC）限制14/16nm向中國大陸發(fā)貨。臺積電已從1月31日起，正式實施新規(guī)，要求16nm以下芯片的封裝必須由美國批準的OSAT企業(yè)完成，否則將暫停出貨。
不僅如此，就連AMD、英特爾和英偉達等公司向中國銷售主流GPU（圖形處理器）時，將需要申請出口許可證。由于美國AI禁令逐漸收緊，國產(chǎn)AI芯片甚至只能本土化設計、制造和封裝。DeepSeek在受限的H800芯片上實現(xiàn)高性能模型訓練，證明先進制程并非AI發(fā)展的唯一路徑。
同時，在DeepSeek驅(qū)動下，AI發(fā)展重心或?qū)挠柧氜D(zhuǎn)往推理，預估將逐步推升AI推理服務器占比至接近50%。過去訓練卡基本為英偉達獨供，對應所需要的3D堆疊等先進工藝都由臺積電進行代工。而推理卡不一定需要3-5nm的先進工藝，在國產(chǎn)12nm工藝平臺上也有很強性價比。這也使得國產(chǎn)晶圓代工廠受益。
中芯國際聯(lián)席CEO趙海軍在2024年第四季度業(yè)績說明會上表示：“下游主要產(chǎn)業(yè)向國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移切換的速度較快，2024年為了滿足市場和客戶的需求，公司做了充分準備，加速了產(chǎn)能擴充的節(jié)奏，進一步提升了平臺的完備性。國內(nèi)客戶的新產(chǎn)品快速驗證并上量，使得公司在2024年4個季度收入節(jié)節(jié)攀升，全年增長超過年初預期?！?/p>
推理卡以華為昇騰310為例，一個約300平方毫米，一片12寸晶圓面積約7萬平方毫米，則1片12寸的晶圓可產(chǎn)出約215個推理卡，再考慮70%的良率，實際產(chǎn)出約150個推理卡，按照目前靜態(tài)來看，我國推理卡市場需求約200億、單個推理卡2萬塊，則100萬個推理卡需要6600+片12寸晶圓。訓練卡以華為昇騰910B為例，一個約1000平方毫米，一片12寸晶圓面積約7萬平方毫米，則1片12寸的晶圓可產(chǎn)出約58個訓練卡，再考慮30%的良率，實際產(chǎn)出約17個訓練卡，按照目前靜態(tài)來看，100億資本投入對應約5000臺GPU服務器、4萬個訓練卡，則4萬個訓練卡需要2300+片12寸晶圓。國產(chǎn)廠商目前已經(jīng)開始布局擴產(chǎn)。
中芯國際位于北京的晶圓廠項目——中芯京城二期，建設進展迎來重要節(jié)點。掛牌文件顯示，擬建項目總投資不低于500億元，項目固定資產(chǎn)投資不低于400億元，達產(chǎn)年產(chǎn)值不低于60億元。而中芯國際最新財報顯示，其12英寸晶圓產(chǎn)能擴張推動ASP提升，疊加消費電子與AI需求復蘇，帶動業(yè)績增長超預期。AI不僅需要先進制程芯片，也需要所有配套芯片和應用芯片產(chǎn)品來支持搭建整個硬件架構。
華虹公司高管表示“Very Exciting”（非常興奮），并預計人工智能領域的快速發(fā)展將推動整個半導體市場。盡管公司沒有直接用于制造先進人工智能芯片的先進制程，但確實看到數(shù)據(jù)中心、電源管理等AI相關產(chǎn)品需求強勁，預計公司有望間接受益于人工智能的發(fā)展。國產(chǎn)大模型DeepSeek通過技術迭代與終端應用合作的深化，進一步推動算力需求向半導體制造環(huán)節(jié)傳導。
雖然2024年鏖戰(zhàn)在價格戰(zhàn)中的中芯國際歸母凈利潤同比下滑45.4%，依舊困在“增收不增利”漩渦，但是Deepseek等AI產(chǎn)品的崛起，算力需求的持續(xù)攀升，也為長坡厚雪的半導體行業(yè)進一步向前提供了源源推力。
?03國產(chǎn)先進封裝需求或?qū)⒈l(fā)
隨著 AI 芯片需求的增加，先進封裝技術在提高芯片性能方面發(fā)揮著關鍵作用。這些技術不僅提升了芯片的傳輸和運算速度，還實現(xiàn)了芯片整體性能的提升，使得芯片能夠?qū)崿F(xiàn)高密度集成、體積微型化以及成本降低。由于中國在封測環(huán)節(jié)具備較強全球競爭力，在國內(nèi)AI芯片推動下，先進封裝有望率先起量，并為國產(chǎn)前后道設備在高端產(chǎn)線商業(yè)化提供良好契機。
例如，在AI芯片中使用的HBM芯片，供不應求的核心在良率問題。目前HBM存儲芯片的整體良率在50%-65%，HBM良率的高低主要受到其堆疊架構復雜性的影響，涉及到多層次的內(nèi)存結構和作為各層連接之用的直通TSV技術。工藝上簡單說就是不僅需要架構上的堆疊，還需要加壓，并且保持整體狀態(tài)處于平衡。因此存儲大廠紛紛加碼HBM先進封裝，提升HBM良率并降低功耗。目前，華天科技已完成基于TVS技術的3D DRAM封裝技術開發(fā)。
眾多企業(yè)紛紛加大投入，一系列先進封裝項目如雨后春筍般涌現(xiàn)，為行業(yè)發(fā)展注入了強大動力。其中長電科技投資100億元的微電子晶圓級微系統(tǒng)集成高端制造項目（一期）完成規(guī)劃核實，即將竣工投產(chǎn)；華天科技不僅30億元的盤古半導體先進封測項目完成主體結構封頂，還計劃投資50億元繼續(xù)在南京布局新的先進封裝項目；鄭州新密市半導體先進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)園總投資約150億元，目前前期工作順利推進……
先進封裝設備是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，長期以來，國內(nèi)在這一領域面臨著國外技術封鎖的挑戰(zhàn)。可喜的是在2024年，國產(chǎn)設備廠商憑借不懈的努力和創(chuàng)新，在多個關鍵設備領域?qū)崿F(xiàn)了重大突破，在先進封裝設備領域多個關鍵設備類型上也取得重要進展。
在刻蝕設備方面，中微半導體的深硅等離子刻蝕機在硅通孔刻蝕研發(fā)及量產(chǎn)中表現(xiàn)出色，為先進封裝提供了精準的刻蝕工藝；北方微電子的DSE200系列刻蝕機能夠?qū)崿F(xiàn)高達50:1的硅高深寬比刻蝕，且側(cè)壁形貌控制和刻蝕選擇比優(yōu)良，滿足了先進封裝高精度刻蝕需求。
鍍膜設備領域，微導納米的iTomic? HiK系列原子層沉積鍍膜系統(tǒng)，為客戶制程高介電常數(shù)（High - k）柵氧層、MIM電容器絕緣層、TSV介質(zhì)層等薄膜工藝提供了有力支持。
晶圓減薄設備上，晶盛機電自主研發(fā)的wgp12t減薄拋光設備成功實現(xiàn)穩(wěn)定加工12英寸30μm超薄晶圓，有效攻克了超薄晶圓加工難題，提升了我國在該領域的國際競爭力。
直寫光刻領域，目前芯碁微裝設備已實現(xiàn)低至2um的線寬距，涉及工藝包括垂直布線TSV、水平布線Bumping的RDL環(huán)節(jié)等，以靈活的數(shù)字掩模和高良品率滿足了先進封裝客戶的要求，目前已有多臺設備交付客戶端，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和功能已經(jīng)得到驗證。由于目前國產(chǎn)設備已經(jīng)能逐漸滿足相關需求。再疊加設備進口收緊，國產(chǎn)先進封裝及相關設備有望爆發(fā)。
從近兩年我國先進封裝市場發(fā)展情況看，國內(nèi)領先企業(yè)在先進封裝領域取得了較大突破，先進封裝的產(chǎn)業(yè)化能力基本形成，本土先進封測四大廠商長電科技、通富微電、華天科技、晶方科技通過自主研發(fā)和兼并收購，在先進封裝技術上不斷進步。
目前，市場上主流的先進封裝技術如2.5D、3D和先進SiP（系統(tǒng)級封裝）在國內(nèi)均有布局和應用，其中3D封裝由于其強大的性能優(yōu)勢，在高速計算、人工智能等領域的應用逐漸廣泛。未來我國先進封裝市場將更加注重產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新，包括芯片設計、制造、材料供應商、測試儀器等環(huán)節(jié)之間的合作，共同推動技術進步和產(chǎn)業(yè)升級。
值得注意的是，當下半導體產(chǎn)業(yè)生態(tài)變化，先進封裝與晶圓代工聯(lián)系日益密切，封裝廠可能會與晶圓制造廠進行更加密切的技術合作，或是以技術授權等方式，搭配封測廠龐大的產(chǎn)能基礎進行接單量產(chǎn)，共同擴大市場。
