【优势】京仪装备:树立差异化竞争优势 打造设备业行业龙头;龙芯中科3A6000处理器即将发布,明年计划研制专用GPGPU

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1.京仪装备:树立差异化竞争优势 打造设备业行业龙头

2.龙芯中科:3A6000将于11月28日正式发布,明年计划研制专用GPGPU芯片

3.龙芯中科:十几家整机厂产品将采用3A6000,3C6000已完成设计


1.京仪装备:树立差异化竞争优势 打造设备业行业龙头

近年来,受到国家政策、资金的持续助力,市场需求和地缘政治等多维度影响,国内半导体装备行业呈现出快速发展之势,也在资本市场受到重点关注。

日前,半导体设备细分领域龙头——北京京仪自动化装备技术股份有限公司(以下简称“京仪装备”)启动科创板招股引发行业关注。

凭借产品差异化定位、核心技术自主创新,高效本地化服务等优势,京仪装备在7年的时间内快速成长。未来,受益于半导体装备业的高景气度以及国产替代浪潮的推动,京仪装备即将登陆资本市场,势必进一步提升竞争力,树立先发优势,迎来广阔的成长空间。

景气度向好 装备业有望高速成长

随着半导体行业的迅猛发展,半导体产品的加工面积成倍缩小,复杂程度与日俱增。半导体设备行业被视作半导体制造的基石,是半导体行业的基础和核心,也是半导体行业产业链的支撑环节。芯片设计、晶圆制造和封装测试等需在设备技术允许的范围内设计和制造,技术制程更先进、高精度、高稳定性的半导体设备是推动半导体产业向前发展的重要因素之一。

过去十余年,半导体设备市场呈现高速增长趋势。据SEMI统计数据显示,2022年全球半导体设备市场规模达1076亿美元,较2021年同比增长4.87%,2010年-2022 年间增长了681.00亿美元,年复合增长率达到8.70%。

近年来随着5G、AI、物联网、云计算、大数据、新能源等新兴应用领域的崛起,对半导体的需求与日俱增,各国加强对于半导体产业链的扶持,有望带动半导体设备进入新一轮的景气周期。根据QYResearch最新调研报告显示,预计2029年全球半导体设备市场规模将达到1535亿美元,未来几年年复合增长率CAGR为9.8%。

如今,本土半导体设备企业逐步走向成熟,创新能力进一步提高,同时,受益于贸易纠纷下国产替代加速,近年来我国半导体设备行业发展迅猛,市场规模持续扩大。2011至2022年,中国大陆半导体设备销售额增长246.2亿美元,年复合增长率高达 20.45%。自2020年以来,连续三年成为全球半导体设备第一大市场。

短期而言,尽管半导体行业会受到行业周期波动、宏观经济、地缘政治等因素影响,但长期来看,半导体行业将会保持旺盛生命力,保持向好的发展态势,作为产业链上游的半导体设备行业市场规模也会不断扩大,国内设备企业也将因此而受益。

近年来,伴随着国家政策、资本的助力,以及国产替代提供的机遇窗口期,中国半导体产业中涌现出一批优质设备企业,如中微半导体、芯源微、盛美半导体等,凭借在细分领域的突破和创新,不断突破卡脖子难题,也借助资本市场,取得了较好的业绩发展。

深耕温控领域:整体技术达国际先进水平

京仪装备成立于2016年,作为装备业细分领域的领军企业,凭借产品性能优势、国产化优势、突出的服务能力、交期和价格优势,逐步在市场收获业绩与口碑,奠定了国内行业龙头的领先优势,实现快速发展。

京仪装备的主要产品包括半导体专用温控设备、半导体专用工艺废气处理设备和晶圆传片设备等。根据QY Research数据,2022年度京仪装备在半导体专用温控设备国内市场占有率排名第一,半导体专用工艺废气处理设备国内市场占有率排名第四,也是相关领域大规模装机应用的厂商中唯一一家国内厂商。

温度是晶圆制造过程中的重要工艺参数,半导体专用温控设备主要用于处理工艺制程中的温度参数,以确保晶圆制造各环节工艺制程能够达到特定控温要求。该技术的挑战主要在于半导体制程所需温度区间大、温控精度高、负载变化剧烈且温度切换之间有严苛的温度曲线要求,且需要根据工艺制程温度区间、温控精度、负载变化、温控曲线等核心技术指标需求定制化设计产品、研发控制算法、设计选型特殊材料及零部件。

针对上述技术难点,京仪装备通过对产品整体系统设计优化,采用两级复叠系统设计,并结合大量晶圆制造产线的应用经验,达到了-70℃的超低温要求,同时兼容超过 100℃的高低温宽温区运行。同时,结合对工艺制程所需温度及负载的预判,公司采用预冷、 预热及多级控温等控制技术实现切换或混合控温的控制要求,并通过专家算法的处理达到精准控温要求,公司产品实现〒0.05℃~〒0.2℃的空载控制精度及〒 0.5℃~〒1.0℃的带载控制精度。通过更新迭代控制算法,结合现场批量应用经验,京仪装备持续调整温控曲线,满足半导体工艺制程负载剧烈变化的温度曲线要求。

目前,在温控领设备方面,京仪装备已形成制冷控制技术、半导体温控装置精密控温技术、半导体温控装置节能技术三项核心技术,并先后推出 Y 系列、V 系列、C 系列等迭代产品,以上产品在温控范围、温控精度、冷却能力、通道数量等核心功能指标上与竞争对手相比无明显差异。经过权威机构的认证,京仪装备的温控设备整体技术达到国际先进水平,其中宽温区温度控制精度处于国际领先水平。

工艺废气处理:五项核心技术傍身

半导体专用工艺废气处理设备可用于处理半导体制程产生的工艺废气。传统模式下,半导体制程的工艺废气通过管路直接排放到厂务中央处理系统进行处理,可能引发管路腐蚀泄漏、爆炸等安全事故。因此,半导体制造产线引入专用废气处理设备并与工艺设备相连的排气系统连接,处理半导体制程产生的工艺废气。

半导体专用工艺废气处理设备设计及调试难点包括系统结构的定制化设计、系统流场温度场的设计、粉尘控制设计、耐腐蚀材质的设计选型、控制算法研发等。

半导体专用工艺废气处理设备体积小、设备集成度高,因此在设计环节需要考虑设备系统的流场与温度场的分布、系统热量的平衡、反应温度的控制,同时还要考虑设备使用及维护的方便性、可操作性,合理设计反应腔等核心零部件。为适应较小的设备空间,部分零部件需要定制开发,以满足使用需求。同时在较小的设备空间内最大化粉尘捕获率,需要对粉尘控制结构进行特殊设计,以延长设备的维护周期。 

针对上述技术挑战,京仪装备根据废气处理量对腔体尺寸和所需的废气处理温度对热源选择与热量进行计算,最后完成产品原理设计、结构设计及安全系统的逻辑控制设计,从而形成满足需求的产品。

2018年,京仪装备进入工艺废气处理设备领域,目前已形成低温等离子废气处理技术、新型材料防腐及密封技术、系统设计算法及原理、半导体废气处理纯氧燃烧技术、Harsh工艺除尘技术五项核心技术,先后研发推出覆盖燃烧水洗式、等离子水洗、电热水洗式三类处理方式产品,类型覆盖单腔和双腔,废气处理量覆盖 400slm~1600slm,废气处理效率达到 99%以上,产品关键性能参数处于国内领先,国际先进水平,改变了该领域此前一直由国外厂商主导的局面,同时成为半导体专用工艺废气处理设备领域内主要的国内厂商。

据了解,公司半导体专用工艺废气处理设备产品可用于 90nm 到 28nm 逻辑芯片以及 64 层到 192 层 3D NAND 等存储芯片制造中若干关键步骤的大规模量产。目前,京仪装备已与长江存储、中芯国际、华虹集团、大连英特尔、广州粤芯、长鑫科技等行业知名半导体制造企业建立合作关系,公司半导体专用工艺废气处理设备已在上述集成电路制造商完成批量验证交付。

加码智能制造:自主创新打破垄断


随着半导体工艺制程先进程度的持续提升,市场对晶圆的洁净度控制要求不断提高。同时,近年来受人力成本不断升高、智能工厂建设等因素的推动,半导体产线的智能化程度也在不断提升。

晶圆传片设备主要由洁净大气机械手、晶圆载物台、晶圆对准器、视觉系统、控制系统、空气过滤器组成,能够为晶圆在不同工艺环节间流转提供一个高洁净度空间。该设备用于使晶圆下线、传片、翻片、倒片、出厂过程实现全自动化运行,可以显著提升晶圆制造的效率和良率。

据了解,晶圆传片设备主要技术难点在于晶圆传送技术及洁净空间设计。晶圆传送方式之一微晶背接触传送技术长期由瑞斯福、平田等国外公司掌握,该技术难点在于确保机械手指与晶圆接触面积小于 3 平方毫米情况下同时需达到与传统真空方式相比相同甚至更高摩擦力,控制算法的主要难点在于算法需要适应微晶背接触技术,在运动过程中需要平稳的运行,才能保证晶圆在传输过程中不会因振动等因素产生滑动,通过对晶圆运行轨迹的优化,可以达到降低运行过程中的最大加速度,控制晶圆需要的摩擦力处于最低水平。

京仪装备2018年(待确认)进入晶圆传片设备领域,逐步研发开发出三代晶圆传片设备,并从研发实验阶段逐步进入量产。

据了解,京仪装备自主研发的微晶背接触传送技术不仅在晶圆传送过程中达到无相对位移,还在机械手和晶圆脱离时具有足够小的脱离力,让晶圆不会在脱离时产生振动,WPH达到 330,达到国际先进水平。

京仪装备的晶圆传片设备分为直线型和回转型,分别采用单臂机械手和双臂机械手设计,已形成半导体晶圆传控技术、晶圆翻片技术、X-θ自动寻心算法、微晶背接触传控技术、晶圆区域检测技术五项核心技术。经权威机构认定,其晶圆传片设备整体技术达到国际先进水平。

目前,京仪装备的晶圆传片设备已实现对长江存储、中芯国际、华虹集团等集成电路制造商的产品验证交付,主要用于 90nm 到 28nm 逻辑芯片的晶圆下线、传片、翻片、倒片、出厂等流程。

七年一剑:京仪装备做对了什么?

成立七年以来,京仪装备开拓进取,锐意创新,走出了一条扎实的发展之路。

总结而言,笔者认为,有如下几方面原因和优势。

一是持续构建产品技术核心竞争力。自成立以来,京仪装备一直在半导体专用设备领域精耕细作,在相关领域多年来遭遇海外企业垄断,技术卡脖子的情况下,敢于啃“硬骨头”做开路先锋。

多年来,京仪装备高度重视研发创新,坚持自主研发,不断加大研发投入,持续跟进最新技术,保持核心技术优势。近三年来研发占比行业领先,截至 2023 年 8 月 31 日,公司应用于主营业务的发明专利 83 项,研发创新成果显著。

同时,京仪装备通过和国内领先的半导体专用设备制造厂商形成了密切的合作,在实验室阶段就前沿制程工艺对接需求并相应设计及验证新产品,保证公司产品适配工艺设备最新版本,从而持续保持技术优势。

经过多年的产品研发和迭代,主要半导体专用设备已覆盖了市场主流产品类型,并根据最新技术发展方向拓展了多种新型号,可持续满足客户的多样化需求。

二是持续构建服务能力。本土半导体设备公司的优势在于快速响应和服务,自公司成立以来,京仪装备一直高度重视客户服务工作,在主要客户所在地建立了本土化的服务团队。此外,凭借高效的组织效率和产品交期,公司可快速响应客户的设备需求,在行业树立起良好的信誉和口碑。

三是在大批量装机经验中构筑起先发优势。目前,京仪装备自主研发的半导体专用设备已成功进入长江存储、中芯国际、华虹集团、大连英特尔、广州粤芯、睿力集成等行业知名半导体制造企业,与头部客户建立了良好的合作关系,积攒了丰富的先进制程经验,是国内唯一具备逻辑、存储、不同制程类型产线大批量装机经验的供应商。头部客户产能规模大,工艺制程技术先进,有较强的示范效应,多年的合作使其能够与客户工作团队对接顺畅紧密,及时跟进客户最新工艺制程的要求并积极研发产品提供解决方案。

四是把握住发展窗口期。近年来,国内半导体产业发展迅速,在市场需求以及国产替代浪潮推动下,晶圆代工、存储厂商积极扩产,也给半导体设备厂商提供了良好的发展机遇。京仪装备的主要客户如中芯国际、长江存储等都在此阶段实现了大踏步的发展,实现了工艺的快速提升。因此,京仪装备把握住了客户产能快速扩大和工艺迅速迭代的窗口期,在产线不断验证、 优化过程中通过与客户的联合研发,积累和掌握了最先进的技术经验。

长期来看,半导体行业仍保持旺盛的生命周期,行业景气度持续向好。伴随消费市场的回温,未来几年国内主要代工厂商持续的技术升级和产能扩张策略,将带动国内半导体设备行业进入高速发展阶段,而本土半导体设备厂商也将因此而受益。

2.龙芯中科:3A6000将于11月28日正式发布,明年计划研制专用GPGPU芯片

近日,龙芯中科发布公告称公司于2023年11月15日接受机构调研,Bernstein、富达基金、万家基金、海通证券、西南证券、长江养老、泓德基金、Artisan Partners、Pictet Asset Management Limited、China Investment Corp、Greenwoods Asset Management、APS、华安基金、华夏基金、元昊投资参与。

投资者关系活动主要内容介绍:

1、目前国内国产CPU市场的竞争格局情况?

目前国产CPU主要有6家企业,总体上分为三条路线。一条是自主路线的龙芯、申威。龙芯自2001年开始研发,经过20多年的技术积累,目前龙芯的通用处理器性能已经达到了市场主流产品的水平,我们近期也会发布最新的3A6000。申威是类Alpha的架构,在超级计算机领域已经走在了世界前列。一条是ARM路线的飞腾、华为。华为实际上是垂直整合,可以看做整机企业,飞腾是芯片设计企业。一条是X86路线的海光、兆芯。海光产品主要以服务器为主,与曙光也形成了事实上的IBM模式;兆芯是芯片设计企业。从去年的竞争格局来看,金融领域选用X86的较多一些,其他领域选用龙芯及ARM的较多一些,大体是这样的状况。

2、从一个相对长期的角度来看,因为生态的建设确实不只是依赖于我们自己的提升,我们怎么分阶段去做这个功课可能更快或者是更稳妥一些? 

龙芯联合合作伙伴一起打造独立于Wintel体系和AA体系的产业生态。龙芯是在2020年推出LoongArch(LA)指令系统的,生态建设的工作持续了3年左右,已建成与X86/ARM并列的顶层基础软件生态。龙架构得到了国际开源软件广泛认可与支持,可以基于LA架构的国际开源软件直接构建出完整的操作系统;得到了国内操作系统企业认可,国内主流操作系统都有基于LA的版本;得到了国内基础应用的支持,大部分基础办公软件都与龙架构做好了适配。目前与公司开展合作的厂商达到数千家,下游开发人员达到数十万人,基于龙芯处理器的自主信息产业生态体系正在逐步形成。后续LA架构应用软件生态建设主要延续夯实基础、广泛兼容、自主应用的思路进行,将进一步从开源社区、操作系统、二进制翻译、应用适配等方面持续完善。

3、龙芯在开发环境搭建方面的思路是怎样的?

龙芯会推出自主编程框架,发展自主应用生态。当然相应的开发环境也涵盖其中。

4、在信息化和工控两个业务方向上,公司战略层面是否有侧重?

目前是两条腿走路,工控是我们传统的优势领域,未来的体量空间也很大,产品前期导入的时间会比较长,一旦导入后产品的生命周期也会很长。信息化领域中,公司持续提高通用CPU的性价比,继续完善龙架构软件生态。

5、工控领域市场的竞争格局?

国内工控领域芯片市场主要以海外厂商产品为主导,比如恩智浦、西门子、TI等等,这个领域未来的市场空间也非常大。

6、3A6000实测性能的情况?

龙芯3A6000和3A5000采用的是相同工艺,3A6000通过前端设计优化,定点性能提升60%多,浮点提升100%。SPEC CPU 2006 base 单核定/浮点分值43.1/54.6分,实测带宽超过40GB/s,这个性能数据是第三方测试的结果。

7、近期的芯片的发布相关情况,以及后续的芯片研发的情况?

3A6000将于11月28日正式发布,十几家整机/ODM企业将发布其整机产品。另外在发布会上,龙芯会与使用龙芯IP及架构的开放授权客户签约,敬请关注。同时,也会推出龙芯打印机芯片(2P500打印机专用芯片),也有相应的整机厂商推出产品,后续在打印机芯片这类专用芯片方面,我们会陆续推出系列化的芯片以满足市场需求。

后续研发,在服务器产品方面,16核3C6000已经基本完成设计,近期交付流片;32核3D6000和64核3E6000将分别用chiplet技术封装两个和四个3C6000的硅片形成;3C/3D/3E6000全部采用全新的龙链技术,实现片间高速互联。桌面4核产品方面,6000系列计划在目前的工艺上再做一次improvement(结构优化),用已有工艺完成结构优化试错后再升级到更先进工艺。在GPU方面,公司第二代自研图形处理器核LG200支持图形加速、科学计算加速、AI加速,集成在正在研发的2K3000芯片中。定位终端的2K3000目前已经完成前端设计,计划明年一季度交付流片,其单核性能跟3A5000可比,集成了自研的第二代GPU核LG200、密码模块和各种丰富的接口。在此基础上,明年公司计划研制专用GPGPU芯片。

3.龙芯中科:十几家整机厂产品将采用3A6000,3C6000已完成设计


近日,龙芯中科发布近期接受投资者调研时称,在服务器产品方面,16核3C6000已经基本完成设计,近期交付流片;32核3D6000和64核3E6000将分别用chiplet技术封装两个和四个3C6000的硅片形成;3C/3D/3E6000全部采用全新的龙链技术,实现片间高速互联。桌面4核产品方面,6000系列计划在目前的工艺上再做一次结构优化,用已有工艺完成结构优化试错后再升级到更先进工艺。

当前,国产CPU总体上分为三条路线。一条是自主路线的龙芯、申威。龙芯中科自2001年开始研发,经过20多年的技术积累,目前龙芯的通用处理器性能已经达到了市场主流产品的水平。申威是类Alpha的架构,在超级计算机领域已经走在了世界前列。一条是Arm路线的飞腾、华为。华为实际上是垂直整合,可以看做整机企业,飞腾是芯片设计企业。一条是X86路线的海光、兆芯。海光产品主要以服务器为主,与曙光也形成了事实上的IBM模式;兆芯是芯片设计企业。

龙芯中科是在2020年推出LoongArch(LA)指令系统的,生态建设的工作持续了3年左右,已建成与X86/ARM并列的顶层基础软件生态。龙架构得到了国际开源软件广泛认可与支持,可以基于LA架构的国际开源软件直接构建出完整的操作系统;得到了国内操作系统企业认可,国内主流操作系统都有基于LA的版本;得到了国内基础应用的支持,大部分基础办公软件都与龙架构做好了适配。目前与龙芯中科开展合作的厂商达到数千家,下游开发人员达到数十万人,基于龙芯处理器的自主信息产业生态体系正在逐步形成。后续LA架构应用软件生态建设主要延续夯实基础、广泛兼容、自主应用的思路进行,将进一步从开源社区、操作系统、二进制翻译、应用适配等方面持续完善。

据披露,龙芯3A6000和3A5000采用的是相同工艺,3A6000通过前端设计优化,定点性能提升60%多,浮点提升100%。SPECCPU2006base单核定/浮点分值43.1/54.6分,实测带宽超过40GB/s,这个性能数据是第三方测试的结果。

龙芯中科表示,3A6000将于11月28日正式发布,十几家整机/ODM企业将发布其整机产品。另外在发布会上,龙芯会与使用龙芯IP及架构的开放授权客户签约。同时,也会推出龙芯打印机芯片(2P500打印机专用芯片),也有相应的整机厂商推出产品,后续在打印机芯片这类专用芯片方面,我们会陆续推出系列化的芯片以满足市场需求。

值得提及的是,后续在GPU方面,龙芯中科第二代自研图形处理器核LG200支持图形加速、科学计算加速、AI加速,集成在正在研发的2K3000芯片中。定位终端的2K3000目前已经完成前端设计,计划明年一季度交付流片,其单核性能跟3A5000可比,集成了自研的第二代GPU核LG200、密码模块和各种丰富的接口。在此基础上,明年龙芯中科计划研制专用GPGPU芯片。

3.航宇微与华为公司开展卫星大数据存储等领域合作探讨

11月19日,航宇微发布消息称,11月16日,华为技术有限公司与珠海航宇微科技股份有限公司开展深入合作座谈交流。双方围绕卫星大数据存储、分发、处理及人工智能技术领域展开深入沟通交流。



航宇微董事长颜军详细介绍了公司卫星大数据在各领域的规模化应用,以及卫星大数据在数据获取能力、快速处理、卫星图像智能分析、信息提取、知识生产及人工智能等技术领域的研发实力与可观成果,同时也提出了将遥感与AI结合起来,通过人工智能技术把遥感服务到全球的未来规划。

华为中国区数据中心CTO杨琴对航宇微公司在遥感卫星领域的成果充分认可,表示对遥感领域十分感兴趣,认为卫星大数据应用具有巨大潜力与良好的发展前景,双方可以在智慧城市建设、生态环保等领域探索深化合作;同时也表明了将就具体项目进行深入交流,精准高效地匹配双方需求,寻求良好的合作效果。

双方分享交流了各自在技术领域的经验与成果,探讨了关于人工智能、卫星大数据领域的应用创新,为推动后续合作实现发展理念相通、发展利益相连、发展目标契合起到了关键性作用。未来,航宇微期待能够与华为公司在卫星大数据的存储、分发、处理和人工智能领域就具体项目进行更多技术层面上的深入沟通和合作。相信双方的合作与碰撞能够为双方的科技发展注入新的活力,共同推动合作意向的落地和实施,实现价值共生、合作共赢的目标。


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