南山区IC产业创新支撑平台建设与技术路线图研究.pdf

深圳市南山区软科学研究资助计划项目深圳市南山区软科学研究资助计划项目 南山区南山区 IC 产业创新支撑平台建设与 技术路线图研究 产业创新支撑平台建设与 技术路线图研究 课题委托单位：深圳市南山区科学技术局课题委托单位：深圳市南山区科学技术局 课题研究单位：深圳集成电路设计产业化基地管理中心课题研究单位：深圳集成电路设计产业化基地管理中心 合作研究单位：深港产学研基地合作研究单位：深港产学研基地 深圳市半导体行业协会深圳市半导体行业协会 深圳市芯海科技有限公司深圳市芯海科技有限公司 二九年十月二九年十月 联系人： 联系人： 周 岩 电话：+86-755-86168846 传真：+86-755-86168949 Email: zhouy 地址：深圳市高新区中区科技中二路深圳软件园一期四栋六楼东 姚家帅 电话：+86-755-26972973 传真：+86-755-26737080 Email：yaojiashuai 地址：深圳市高新区南区深港产学研基地大楼东座 502 目 录 目 录 1 绪 论 .1 1.1 研究背景 .1 1.2 研究任务与目的.2 1.3 技术路线图理论依据与制定方法.3 1.4 IC产业创新支撑平台建设意义与作用.7 1.5 本章要点 .12 2 IC产业发展概况.13 2.1 国际IC产业发展概况.13 2.2 我国IC产业发展概况.19 2.3 珠三角IC产业发展概况.26 2.4 本章要点.27 3 南山区IC产业技术路线图制定.29 3.1 南山区IC产业定位与现状.29 3.2 南山区IC产业市场驱动力与产业目标.36 3.3 技术壁垒 .40 3.4 研发需求与研发重点.48 3.5 南山区IC产业技术路线图.49 3.6 本章要点 .51 4 南山区IC产业创新支撑平台.52 4.1 南山区IC产业创新支撑平台建设现状.52 4.2 深圳IC基地运行及其对产业的支撑作用.58 4.3 企业对创新支撑平台服务的需求.62 4.4 南山区IC创新支撑平台的未来建设重点.63 4.5 本章要点.68 5 政策建议 .69 5.1 结合技术路线图与产业创新支撑平台，打造IC产业公共服务体系.69 5.2 政策措施.70 附件一 国际半导体技术发展路线图概述.74 附件二 企业对创新支撑平台的需求调研数据.81 附件三 南山区部分IC创新支撑平台与研发资源.100 附件四 南山区IC设计企业分类.101 附件五 南山区部分IC设计企业简介.103 附件六 南山区集成电路产学研联盟成员单位一览表.129 附件七 广东省集成电路技术省部产学研联盟成员单位一览表.130 参考文献 .132 - 1 - 1 绪 论 1 绪 论 1.11.1 研究背景 研究背景 经过 30 多年的发展，深圳已经成为全球“电子制造贸易之都” ，拥有极具竞 争力的“低成本供应链” 。目前深圳正从“电子制造贸易之都”转型为“电子设 计创新之都” ， 目前深圳正从“电子制造贸易之都”转型为“电子设 计创新之都” ， 从“低成本供应链”升级为“低成本创新链” 。在这个过程中， 深圳 从“低成本供应链”升级为“低成本创新链” 。在这个过程中， 深圳 IC（Integrated Circuit，集成电路）产业发挥着关键性和决定性的作用。，集成电路）产业发挥着关键性和决定性的作用。 然而，随着我市 IC 产业向纵深发展，产业中深层次矛盾与发展瓶颈日益凸 显，加上 2008 年全球金融危机影响，IC 产业发展速度整体放缓，不少企业增长 乏力甚至经营困难。技术层面，技术层面，研发投入严重不足，自主创新能力薄弱，缺乏核 心技术。企业与研发机构技术研发合作和交流不足。IC 产业总体技术水平与发 达国家地区存在很大差距；企业层面，企业层面，我市 IC 企业存在规模小而分散、销售额 不高，商业运营模式与产品技术水平不匹配，企业间同质化竞争严重等问题；产 品层面， 产 品层面，我市 IC 产品结构档次不高，缺乏核心技术与竞争力；同时，IC 高级专 业人才缺乏，知识产权与专利摩擦不断加剧。 我市 IC 产业经过了最初的起步期，正处于增强自主创新，提升竞争力的发 展壮大的蜕变期。如何与时俱进的引导和支撑产业向更高层面发展（例如：怎样 扶持企业做强做大？针对哪些共性技术、 关键技术集中研发？怎样合理高效配置 资源？）成为从国家到地方各级政府相关部门以及 IC 产业专家学者积极思考和 探索的问题。 作为IC产业创新服务体系核心的IC产业创新支撑平台和技术路线图符合了 这一时代需求。IC 产业创新支撑平台从研发支撑资源、共性技术、知识产权、 人才培训、推广应用等方面为企业提供了一个全面的科技创新支撑平台，优化配 置创新资源，扶持有潜质的企业。企业则可以借助创新支撑平台“多、快、好、 省”的建设自己的创新产品线。 IC 产业技术路线图则通过分析 IC 产业发展所需要的、可实现的关键技术， 识别目前技术和目标技术之间的差距，确定技术发展的优先顺序，为 IC 产业发 - 2 - 展指明方向，并提供一个达到愿景目标的路径。 IC 产业技术路线图与 IC 产业创新支撑平台有着相辅相成的关系。 IC 产业技 术路线图侧重于宏观战略规划层面，为 IC 产业创新支撑平台的建设和运营提供 方向指引和工作依据；IC 产业创新支撑平台则处于战略执行和实施层面，推动 产业协同创新，确保技术路线图得以执行和实现。技术路线图和创新支撑平台两 者缺一不可，缺少创新支撑平台的技术路线图是“空中楼阁” ，而缺少技术路线 图的创新支撑平台则是“盲人摸象” 。两者互相协作和互相促进，形成良性循环， 推动 IC 产业呈螺旋状上升。 IC 产业创新支撑平台的建设和技术路线图的制定，能最大限度的发挥政府 在引导社会资金参与关键技术研发，推动 产业创新支撑平台的建设和技术路线图的制定，能最大限度的发挥政府 在引导社会资金参与关键技术研发，推动 IC 产业发展的能动作用。最终带动以产业发展的能动作用。最终带动以 IC 技术为基础的现代信息产业的快速协调发展。技术为基础的现代信息产业的快速协调发展。 1.21.2 研究任务与目的 研究任务与目的 本课题通过分析国内外以及深圳市 IC 产业发展现状与趋势， 借鉴国内外 IC 产业创新支撑平台建设与产业技术路线图制定的先进经验，分析南山区 IC 产业 特色与优势，提出南山区 IC 产业发展的技术路线图以及进一步建立与完善 IC 产业创新支撑平台的思路与举措。 本研究课题研究任务与目的概述如下： 1）以路线图的方式展现南山区 IC 产业未来发展技术路线 技术路线图识别南山区 IC 产业所需的、可实现的关键技术，识别目前和目 标之间的技术差距， 确定技术发展的优先顺序， 为南山区 IC 产业发展指明方向， 提供一个达到目标的路径。 2）通过路线图的制定为南山区 IC 产业未来发展提供决策依据 南山区 IC 产业技术路线图直接反映了 IC 产业发展路线和产业对技术的需 求，可以作为制定产业政策的依据。通过政策倾斜引导产业发展，实现资源整 合；同时，为企业投资提供依据，加大对最具潜力的技术研发投入，扩大可投 资的技术领域，避免重复投资以及同质化竞争。 - 3 - 3）完善 IC 产业创新支撑平台建设为企业提供优质的公共技术服务 持续夯实 IC 产业创新支撑平台， 有效配置研发资源， 通过面向企业的公共、 开放服务，为 IC 企业提供强大的研发资源和配套服务支持，打造全方位的 IC 设计服务体系。 4）形成良好的沟通合作机制 IC 产业技术路线图的制定和创新支撑平台建设强调多主体的参与，包括政 府主管部门、国家集成电路设计深圳产业化基地、深圳市半导体行业协会、企 业、研发机构和大学等相关单位，有效沟通信息，共享行业战略。通过合作， 各方能更容易获取技术支持，形成共同目标，构建“产-学-研”联盟，集中力量 解决共性问题、关键问题。 5）更好地识别和满足市场需求 IC 产业技术路线图的制定和创新支撑平台建设均基于 “市场驱动因素” 。 技术创新要满足企业进入未来市场的需求，使行业利益相关者共同认清行业所 处的经济、社会、环境的变化，识别满足市场需求所必须的技术，以及所需的 研发资源投入。 1.31.3 技术路线图理论依据与制定方法 技术路线图理论依据与制定方法 1.3.1 技术路线图理论依据技术路线图理论依据 作为一种研发战略规划方法，技术路线图已经在世界许多国家和地区得到 了广泛的应用，并且被实践证明是一个行之有效的科技创新管理工具。美国的 SIA（Semiconductor Industry Association，半导体行业协会）的技术路线图是行 业路线图的起源和旗帜。该路线图详细描述长达 15 年的技术路线。最初的版本 是 1992 年出版的，当时有来自行业、政府、大学等共 179 名专家学者等参与； 到 1997 年版本的半导体行业技术路线图已有超过 600 名的专家学者参与，用了 两年的时间来描画。当 1997 版结束时， 1999 版也正式启动了。而 2003 版的 半导体技术路线图已经成为国际化路线图。 - 4 - 2007 年版的路线图，一共召开了三次世界范围的会议，分别在法国的 Annecy，美国的旧金山以及日本的千叶。这些会议给每个技术工作组的成员提 供了面对面的讨论机会，并促成不同的技术工作组之间的合作。 路线图的编纂是一个动态的过程。路线图的编纂是一个动态的过程。 国际 IC 技术发展路线图每年进行更新和 更正，在奇数年份（例如 2001 年，2003 年，2005 年，2007 年） ，发布一个全新 的版本，而在偶数年份（例如 2000 年，2002 年，2004 年，2006 年）对数据表 格进行修订。路线图的这种修订方式可以保证对 IC 产业的近期和远期发展连续 地进行评估。同时，它还使得工作组将最新的、突破性的技术研发和解决方案 及时反映在路线图中。 实践证明，技术路线图的制定与应用带来了巨大社会效益和经济效益。美 国国家技术和标准协会主任 Ray Kammer 认为路线图帮助引导投资和配置资源， 也是帮助美国增加国际市场份额非常有价值的工具。纵观 ITRS 的历程，它对企 业、学校、研究机构、行业和国家战略的各个层面的需求均提供了重要的指导 依据。 根据 2003 年的统计，当时各国已经制定了 46 个产业路线图，这 46 个产业 路线图的文本平均长度 62.8 页，平均绘制时间 1.25 年，平均描述时间 17.1 年， 平均更新周期 2 年，平均运营委员会 18 .6 人，平均工作组 84.1 人，平均调查 89 人。46 个产业路线图涉及农林业、原材料、化学、种植业、石油、采矿、建 筑、能源、信息、医疗等其他行业。绘制产业路线图的国家和地区主要有美国、 欧洲、日本、新加坡、加拿大等。其中美国绘制的最多，占 75% ，其次是加拿 大，占 14% 。在产业路线图绘制方法上，通常以工作组的形式为主，每次工作 组会议大约是两天，每个工作组都要开几次会议。各个行业的工作组在对行业 专家调查之后，依照市场、技术的顺序进行分析。在产业技术路线图发展过程 中，有以民间为主导的路线图和以政府为主导的路线图。民间主导的路线图大 多是技术发展指南，趋势记录；政府主导的路线图大多是资源配置方案、行动 计划。 在我国，技术路线图这一方法还没被广泛应用。而与技术路线图比较接近 的和应用最广泛的是国民经济和社会发展五年计划等，这些计划和技术路线图 - 5 - 一样都是对未来的看法，但它们之间又有很大不同。我国的五年规划基本上就 是确定目标，并使用多个指标表示。技术路线图不是具体的目标，而是一个可 行的发展的方向。另外，我国的规划没有和市场紧密结合，不是市场拉动或技 术推动的思路。尽管我国的中长期规划也取得了很大成就，但存在一些问题， 如重复投资，投资滞后于技术发展，或者投资方向不清晰，对所投资项目的市 场需求没有充分分析与把握，导致资源的浪费和无序竞争等问题。 产业技术路线图对于技术规划的制定和技术管理水平的改善具有重要作 用，是促进技术创新的重要手段，是自主创新的战略工具和基础。通过建立技 术路线图，企业能够追求更加有利的合作，能积聚资源致力于共同的技术问题。 认清产业所处经济、社会、环境的变化，识别由此产生的市场驱动因素，并识 别达到市场需求所必须的软硬技术。通过技术路线图的制定，提高行业研究和 应用新技术的能力，并促进合作研发，推动产业技术革新与技术应用快速发展。 我国作为半导体新兴的、极具潜力的市场，IC 产业已经成为国家信息产业 的重要基石和重点发展行业，学习和研究 ITRS，无异于超前的了解世界半导体 的发展趋势及解决方案，在规划、决策及布局研发的层面上均可达到事半功倍 的效果。 1.3.2 路线图制定方法 路线图制定方法 本课题技术路线图的制定是在借鉴、 参考国内外成功案例的方法和经验基础 上，充分结合南山区 IC 产业特点，分析南山区、深圳市乃至珠三角地区现代信 息产业集群的产业结构以及这些产业对 IC 技术的需求情况，利用科学的方法制 定出战略性、科学性、以及可操作性的南山区 IC 产业技术路线图。 本课题以南山区 IC 产业“市场需求-产业目标-技术壁垒-研发需求”为研究 线索和研究重点。主要分析方法包括德尔菲法、头脑风暴法、SWOT 分析法以及 研讨会等。 技术路线图是“技术”与“市场”两方面因素的结合。一方面是市场拉动， 基于企业或产业的市场需求以及行业目标确定需要的技术类型； 另一方面是技术 推动，技术发展有其自身的规律，技术的发展反过来会催生新的市场需求。技术 路线图通过结合这两方面因素，提供一个到达目标的路径（图 1） 。 - 6 - 图 1 技术路线图制定原理示意图 技术路线图制定的基本流程见下图，包括三个阶段：准备阶段、开发阶段和 修正阶段。第一阶段是产业技术路线图的启动阶段，第二阶段是技术路线图制定 的核心部分，第三阶段是技术路线图的后续修订和制定实施阶段，也是技术路线 图不断完善的过程（图 2） 。 - 7 - 图 2 技术路线图制定基本流程 1.41.4 IC 产业创新支撑平台建设意义与作用 IC 产业创新支撑平台建设意义与作用 1.4.1 创新支撑平台建设意义 创新支撑平台建设意义 中共十七大确定了“提高自主创新能力，建设创新型国家”的战略方针， 明确指出：加快建设国家创新体系，支持基础研究、前沿技术研究、社会公益 性技术研究。加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新 - 8 - 体系，引导和支持创新要素向企业集聚，促进科技成果向现实生产力转化。在 科技部的统一指导及工业和信息化部的组织协调下， 瞄准我国IC研发支撑资源、 共性技术、知识产权、人才培训、推广应用等创新体系的系统缺陷，建立了体 系化的国家 IC 产业创新支撑服务平台。 创新支撑平台的建设与高效运营对 IC 产业的发展至关重要： 1) 企业孵化。企业孵化。IC 产业进入成本高，技术研发及管理复杂。IC 产业的进入 成本主要体现在昂贵的设备和高度知识产权保护的 EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术和 IP（intellectual property，知识产权）复 用技术上。对于启动资金少、规模小的企业而言，几乎不可能独立承担上述各 项成本。 IC 创新支撑平台为这些企业提供公共的 EDA 服务、 MPW （Multi Project Wafer，多项目晶圆）流片服务以及 IP 库服务，大大降低了企业的进入成本。 2) 先进技术预研和共性技术集中攻关。先进技术预研和共性技术集中攻关。IC 产业的一个重要特征是，存在 大量共性技术，可通过独立的第三方创新支撑平台进行集中研发服务。随着 IC 工艺水平的不断提高以及市场需求的多样化和产品技术更新周期的不断缩短， 单个企业很难突破制约性的共性技术问题，IC 产业对于共性技术的需求在不断 提高。IC 企业急需解决的共性技术可以归纳为：EDA 技术服务、MPW 服务、 高端芯片以及工程测试分析技术、 CPU 核以及 SoC （System on Chip， 片上系统） 开发平台技术、IC 产品策划以及可靠性技术、样片封装服务共性技术等。IC 产 业创新支撑平台，将帮助 IC 企业解决研发难题，降低研发成本和风险，提高产 品设计水平，使企业可以低投入、低风险地开发具有自主知识产权的高端芯片， 提高创新能力，增强企业的核心竞争力。我国 IC 产业与国际 IC 产业的技术差 距和市场差距较大， 欧美发达国家对于核心技术的垄断， 阻碍我国 IC 产业发展。 IC 创新支撑平台可整合创新资源，针对产业共性技术、关键技术以及核心技术 进行集中技术攻关，为整个 IC 产业的突破发展提供保障。 3) 整合资源，提高整合资源，提高 IC 产业链创新效率。产业链创新效率。IC 产品的研发与生产涉及 IC 设 计、生产、封装与测试等整个 IC 产业链环节。国外的半导体产业由于起步早， 掌握核心技术，拥有垂直整合的大型 IDM（Integrated Device Manufacture，集成 器件制造商） ，比如 Intel、IBM 以及 TI（Texas Instruments，德州仪器公司） ，其 - 9 - IC 产品研发周期短，产品技术成熟，能够快速占领市场。我国 IC 产业目前还没 有 IDM 企业，因此需要一个面向产业链各部分的平台，合理调度资源，协调 IC 产业链各个环节，为 IC 产业发展创造良好的创新环境。 4) 加速技术传播，提高国产芯片市场占有率。加速技术传播，提高国产芯片市场占有率。当今 IC 产业的竞争不仅仅 是技术与产品的竞争，而是在整个产业链上的竞争，因此 IC 产业的技术发展必 须兼顾相关产业对 产业的技术发展必 须兼顾相关产业对IC技术与产品的应用需求。技术与产品的应用需求。 IC的应用决定着的应用决定着IC产业的发展， 反过来， 产业的发展， 反过来，IC 技术与产品推动相关信息产业的变革。技术与产品推动相关信息产业的变革。目前我国 IC 产业面临的突 出问题，是国产整机企业对国产芯片企业的认可度低，对国内的 IC 设计企业知 之甚少。树立国产优秀企业的民族品牌，将国产芯片、应用方案尽快推向整机 企业，实现产业化应用，是我国 IC 产业发展的关键。IC 产业创新支撑平台的建 设将为 IC 企业提供技术与产品推广应用服务，作为技术传播渠道，实现 IC 技 术与产品的效用最大化。 1.4.2 我国 IC 产业创新支撑平台建设现状 1.4.2 我国 IC 产业创新支撑平台建设现状 我国政府一直高度重视 IC 产业的发展，从法律法规、产业政策、资金支持 和公共服务等多层面、多角度支持促进我国 IC 产业的发展。 从 2000 年开始，国家科技部先后在北京、上海、深圳、杭州、无锡、西安、 成都、济南，批准建立了八个国家集成电路设计产业化基地（表（表 1） 。另外，香 港、重庆、天津、大连、珠海等地也设立了类似的 IC 产业促进机构和公平服务 平台。这些公共服务平台带动了中国 IC 产业的快速发展。国内 IC 设计产业销售 规模从 2002 年的 21.6 亿元扩大到 2008 年的 235.3 亿元，年平均复合增长率达 51.9%，可以说，国家集成电路设计产业化基地的建设达到了公共服务和企业孵 化的理想效果，其社会效益和经济效益十分显著。 - 10 - 序号序号 名称名称 1 国家集成电路设计深圳产业化基地 2 国家集成电路设计北京产业化基地 3 国家集成电路设计杭州产业化基地 4 国家集成电路设计无锡产业化基地 5 国家集成电路设计西安产业化基地 6 国家集成电路设计上海产业化基地 7 国家集成电路设计成都产业化基地 8 国家集成电路设计济南产业化基地 9 国家级 集成电 路设计 产业化 基地 （8+1） 香港集成电路设计中心 10 天津市集成电路设计中心 11 青岛集成电路设计产业化基地 12 苏州中科集成电路设计中心 13 重庆集成电路设计公共服务平台 14 厦门集成电路设计公共服务平台 15 福建省集成电路设计中心 16 武汉集成电路设计工程技术有限公司 17 珠海南方集成电路设计服务中心 18 广州集成电路设计中心 19 地方级 集成电 路设计 产业化 基地 辽宁省集成电路设计产业化基地 表 1 全国各地 IC 设计产业化基地 2008 年财政部、科技部和工业和信息化部联合启动了 IC 产业创新支撑平台 的建设筹备工作，拟通过中央财政的投入，带动地方和公共服务机构的建设积极 性。以“增量”带动“存量” ，整合现有资源，瞄准 IC 设计、制造、封装测试等 产业链的薄弱环节，针对我国 IC 研发支撑资源、共性技术、知识产权、人才培 训、推广应用等创新体系的系统缺陷，采取部省合作、省市共建等方式，错位发 展，优势互补，产学研结合，分步实施，边建设边运营，边发展边完善，建立覆 盖全国主要地区、基础设施完备、技术服务能力强的跨省市、跨区域的国家 IC - 11 - 产业创新支撑平台，改善我国 IC 产业创新环境，提高 IC 企业的自主创新能力。 图 3 全国各地 IC 设计产业化基地分布示意图 - 12 - 随着平台的建设，我国在 CPU、DSP、SoC 等高端芯片核心技术领域实现了 一定的突破，并培养高水平的 IC 创新人才队伍，提高 IC 成果转化效率，增加国 产芯片应用推广服务面， 把国家 IC 产业创新支撑平台作为我国 IC 产业创新体系 的重要组成部分，为做大做强我国 IC 产业奠定了良好的基础。 1.51.5 本章要点 本章要点 1） 目前深圳正从 “电子制造贸易之都” 转型为 “电子设计创新之都” ， 从 “低成本供应链”升级为“低成本创新链” 。在这个过程中，IC 产业发挥着关键 性和决定性的作用。 2） 然而，随着我市 IC 产业向纵深发展，产业中深层次矛盾与发展瓶颈日 益凸显，加上 2008 年全球金融危机影响，IC 产业发展速度整体放缓，不少企业 增长乏力甚至经营困难。 3） IC 产业创新支撑平台的建设和技术路线图的制定，能最大限度地发挥 政府在引导社会资源参与关键技术研发，推动 IC 产业发展的能动作用。最终带 动以 IC 技术为基础的现代信息产业的快速协调发展。 4） IC 产业技术路线图侧重于宏观战略规划层面，为 IC 产业创新支撑平 台的建设和运营提供方向指引和工作依据 （路线图的编纂是一个动态的过程， 需 每年更新） ； （路线图的编纂是一个动态的过程， 需 每年更新） ；IC 产业创新支撑平台则处于战略执行和实施层面，推动产业协同创 新， 确保技术路线图得以执行和实现。 技术路线图和创新支撑平台两者缺一不可， 缺少创新支撑平台的技术路线图是“空中楼阁” ，而缺少技术路线图的创新支撑 平台则是“盲人摸象” 。两者互相协作和互相促进，形成良性循环，推动产业呈 螺旋状上升。 5） 创新支撑平台的建设与高效运营对创新支撑平台的建设与高效运营对 IC 产业的发展至关重要。产业的发展至关重要。深圳市 IC 产业创新支撑平台建设已经取得显著成效，但在新形势下仍需要与时俱进， 针对 IC 产业未来发展需求，以 IC 技术路线图为依据加大建设力度。 6） 当今当今 IC 产业的竞争不仅仅是技术与产品的竞争，而是在整个产业链 上的竞争，因此 产业的竞争不仅仅是技术与产品的竞争，而是在整个产业链 上的竞争，因此 IC 产业的技术发展必须兼顾相关产业对产业的技术发展必须兼顾相关产业对 IC 技术与产品的应用 需求。 技术与产品的应用 需求。IC 的应用决定的的应用决定的 IC 产业的发展，反过来，产业的发展，反过来，IC 技术与产品推动相关信息 产业的变革。 技术与产品推动相关信息 产业的变革。 - 13 - 2 IC 产业发展概况 2 IC 产业发展概况 2.1 国际 IC 产业发展概况 2.1.1 IC 产业结构的演变 2.1 国际 IC 产业发展概况 2.1.1 IC 产业结构的演变 回顾国际 IC 行业的发展历程，其产业结构演变遵循“系统生产” 、 “分工生 产” 直至 “服务生产” 的规律， 形成了以 IDM （Intergrated Device Manufacture, 集 成器件制造商）为主体、系统厂商、 Fabless (IC 设计公司)、Foundry（芯片制造 厂，或代工厂）以及其他企业为辅的产业结构。IDM 是集设计、生产线（制造、 封装、测试） 、销售为一体的 IC 厂商，比如 Intel 公司和 AMD 公司。 1) IC 产业的孕育期产业的孕育期 IC 技术诞生之初，生产和应用 IC 的厂商全部为电子系统厂商，因此这一历 史阶段的 IC 产业结构比较单一，换言之，这时 IC 尚未真正形成独立的产业。这 一时期， “系统厂商”不但将自行生产的 IC 作为内部配套使用，同时也向 IC 市 场供应部分产品，并在 IC 市场上采购部分产品。 1968 年和 1969 年，Intel 公司和 AMD 公司相继成立，开创了世界 IC 产业 发展的新纪元，开辟了独立于电子系统公司、仅向市场供应通用 IC 产品的先河 （既不生产系统整机产品，也不从市场上采购 IC 产品） 。这种自行设计，用自己 的生产线加工、封装、测试，自行销售 IC 产品的厂商被称为 IDM。 2) IC 产业的形成期产业的形成期 1968 年 Intel 公司成立后， 更多独立的 IDM 公司成立， 另外越来越多的系统 厂商通过出售或分拆半导体部门淡出 IC 市场。 随着系统厂商的 IC 市场份额不断 缩小，IDM 公司的市场份额迅速扩大，至 1990 年，IDM 的销售额约占全球 IC 市场的 80%，以 IDM 为主要架构的 IC 产业初步形成。 3) IC 产业的成长期产业的成长期 1982 年左右，一种“无工艺生产线”的新型半导体企业诞生，IC 业界称之 为 Fabless。Fabless 企业群诞生最初的几年中，其加工仍依靠 IDM 企业完成，也 - 14 - 就是说当时的 IDM 分出了一部分产能来为 Fabless 服务， 这部分产能实际上进入 了“代工”概念的业务范畴，只是纯粹的“代工工厂” （Foundry）尚未建立。 1987 年 1 月， TSMC （台湾积体电路制造股份有限公司， 简称台积电） 成立， 开创了专业 IC 制造服务的新生产模式（又称“晶圆代工” ，或 Foundry） ，即公 司没有自己的产品，仅提供加工服务。此后，Foudry 模式得到 IC 产业界认可， 并极大推动了纯 IC 设计产业的发展， 实现了 Foudry 和 Fabless 产业的协同发展。 4) IC 产业的拓展期产业的拓展期 经过 40 年的不懈努力，到了 1998 年，IC 产业已经成为对经济发展和进步 具有重大意义的产业。 随着设计技术和加工工艺的日臻成熟，IC 的集成度不断增加，IC 产品也由 最简单的“门电路”逐步聚合成“功能电路” ，进而发展成可以形成模块的 CPU、 MCU、DSP 等具有“子系统”功能的产品。这样，利用这些“子系统”的嵌入 和重复使用， 就能快速设计成适应市场变化的多种 IC 产品。 这些模块被称为 “IP （Intellectual Property， 知识产权） ” ， 而完全不生产产品的 IP 供应商称为 Chipless （无芯片的半导体公司） 。此后，IC 产品由最初的全定制设计、半定制设计进一 步转向了 SoC （System on Chip， 片上系统） ， 揭开了系统芯片时代的序幕 （图 4） 。 - 15 - 图 4 IC 产业结构的演变过程 2.1.2 IC 产业的转移 2.1.2 IC 产业的转移 随着世界 IC 产业的形成、成长与拓展，IC 产业与其他产业一样在国际间不 断进行着产业转移。下表为 IC 产业按价值链转移的情况，最先转移的是封装业， 然后是制造业，最后是设计业，这与 IC 产业结构的变化顺序一致，Foundry 的 形成是制造业转移的结果，Fabless 的形成是设计业转移的表现（表 2） 。 价值链 价值链 封装 封装 制造 制造 设计 设计 按资源禀赋分类 劳动力密集型 技术密集型 知识密集型 员工中工程师比 例（2005 年数据） 6% 24% 85% 投资要求 即时供应的低 成本劳动力 大量资金投入，良好 的基础设施，熟练的 工艺工程师团队 昂贵的 EDA 工具， 熟练的设计师，成 规模的终端用户 平均净利润率 1.9% 9.3% 大于 12% 国际产业转移的 开始时间 20世纪60年代 由发达国家向 发展中国家转 移 20 世纪 70 年代在发 达国家之间进行转 移， 80 年代后向发展 中国家转移 20世纪80年代开始 向发达国家和发展 中国家转移 表 2 IC 产业的转移 基础技术 与应用垂 直生产结 产品开发 与生产加 工分立 规模生产与设计、 加工服 务设计分立， 加工再分立 IP 服务 设计再分 立 产业 分解 晶体管，SSI MSILSI VLSIGLSISoC 产品 聚合 孕育期 形成期 成长期 拓展期 - 16 - 1) IC 封装测试业的国际转移封装测试业的国际转移 IC 封装业在 20 世纪 60 年代开始发生国际转移。其原因与美国、日本当时 IC 制造业的激烈竞争有关。美国率先将封装业从制造业从分离出来，转移到生 产成本更低的亚洲国家，以提高 IC 制造业的整体竞争力。到 1978 年，美国 80% 的 IC 在海外封装，而到了 2005 年，已有 95%的 IC 在海外封装。余下的封装主 要为军用产品服务。 2) IC 制造业的国际转移制造业的国际转移 IC 制造业的国际转移与封装测试业的国际转移最初原因很不相同：不是为 了在全球寻找生产成本优势，而主要是为了获取当地市场。 发达国家 IC 厂商在进行制造业国际转移时，对备选地的重要权衡有如下五 点： ? 当地税收优惠政策。 ? 当地工程师的供应状况。 ? 水供应质量以及公用设施的可靠性。 ? 是否存在环境管制。 ? 是否有产业集聚效应。 3) IC 设计业的国际转移设计业的国际转移 IC 设计业的主要投入是 EDA 工具和人才。设计工具费用占到整个设计业收 入的 1%，设计工程师占到员工总数的 85%。 IC 设计产业转移的主要动机是接近市场、降低成本。当前的设计业转移主 要考虑一下两个因素：一是当地设计人员的工作水平；二是当地知识产权保护状 况。美国、日本 IC 设计企业大多向中国台湾转移设计，因为台湾地区既有工程 师工资较低的优势，又有比较好的知识产权保护措施。我国大陆知识产权保护状 况较弱，因而还不是承接设计业转移的最好地点。调查表明，管理不完善和知识 产权保护不够有力是影响我国设计业发展的重要瓶颈。 - 17 - 2.1.3 IC 技术发展趋势 2.1.3 IC 技术发展趋势 40 年来，半导体工业最明显的特征之一，是产品更新换代非常迅速。重要 的改进趋势如表 3 所示， 绝大部分的改进和提高都是基于 IC 的特征尺寸的缩小。 最常引用的趋势就是集成度，也就是通常所说的“摩尔定律” （每个芯片上的晶 体管数目每隔十八个月增加一倍） 。对于市场而言，最为重要的发展趋势就是降 低单位功能的成本和功耗，使人们可以享用到更高性能、更低价格和更时尚小巧 的计算机、 电子通讯产品和消费电子产品， 从而大幅提高劳动生产率和生活质量。 趋势 趋势 范例 范例 集成度 晶体管数/芯片，摩尔定律 成本 单位功能的成本 速度 微处理器吞吐率 功耗 笔记本电脑或手机电池寿命 小巧紧凑 小型和轻型产品 功能 非易失性存储器 表 3 特征尺寸缩小带来的 IC 改进趋势 上述技术与工艺的不断提升通过巨额研发投资来实现。 为了指导这些研发项 目，1999 年，第一版国际 IC 技术发展路线图（The International Technology Roadmap for Semiconductor， ITRS）问世。ITRS 的整体目标是提供被工业界广 泛认同的对未来十五年内研发需求的最佳预测。因此，对公司、研发团体和政府 都有指导作用。 2007 年版的国际半导体技术发展路线图，从近期（20072015 年）到远期 （20162022 年） ，在路线图技术特征总表和技术需求表中，提供了每一年的数 据（表（表 4；表；表 5） 。 - 18 - 生产年份 生产年份 2007 200820092010201120122013 2014 2015 DRAM 交错接触的金 属 1 （M1） 半节距 （纳 米） 65 57 50 45 40 36 32 28 25 MPU/ASIC 交错接触 的金属 1（M1）半节 距（纳米） 68 59 52 45 40 36 32 28 25 闪存非接触多晶硅 半节距（纳米） 54 45 40 36 32 28 25 23 20 MPU 印刷栅长 （纳米） 42 38 34 30 27 24 21 19 17 MPU 物理栅长 （纳米） 25 23 20 18 16 14 13 11 10 表 4 国际半导体技术发展路线图表格结构： 根据产品类型分类的与光刻相关的特征（近期） 生产年份 生产年份 20162017201820192020 2021 2022 DRAM 交错接触的金属 1（M1）半节 距（纳米） 22 20 18 16 14 13 11 MPU/ASIC 交错接触的金属 1（M1） 半节距（纳米） 22 20 18 16 14 13 11 闪存非接触多晶硅半节距（纳米）18 16 14 13 11 10 9 MPU 印刷栅长（纳米） 15 13 12 11 9 8.4 7.5 MPU 物理栅长（纳米） 9 8 7 6.35.6 5.0 4.5 表 5 国际半导体技术发展路线图表格结构： 根据产品类型分类的与光刻相关的特征（远期） 根据 2007 年 ITRS 的预测，45nm 技术将在 2010 年实现，而 450mm 晶圆的 导入期在 2012-2016 年。 DRAM M1 半节距将以 3 年为一个周期 （0.71缩减量） ， 直至 2022 年。同时，对反映闪存技术能力趋势的非接触多晶的发展提出了根据， 这个技术的市场需求近年来一直在迅速增长， 并对工业界的技术能力有显著的贡 献。进入 2007 年后，全球半导体技术的进展超出了国际半导体技术发展路线图 (ITRS)的预示。2007 年上半年全球 IC 的主流工艺技术为 90nm，而存储器的主 流制造技术已达到 70nm，微处理器的主流技术已经进入 65nm 领域。2007 年下 半年起，45nm 技术取得了实用性的进展。英特尔在 2007 年 6 月发布用 65nm 技 术制造酷睿(core )4 核微处理器，至年底英特尔又宣布用 45nm 技术制造笔 记本电脑处理器 Penryn。 这预示着微处理器市场已经进入 45nm 时代。 与此同时， - 19 - 台积电宣布在 2007 年 9 月，45nm 工艺技术开始量产。与 45nm 工艺技术量产相 配套的还包括产品验证、元件数据库、设计规则、参考流程及可制造性设计 (Design for Manufacturabili