中国半导体产业趋势.doc

5 / 6中国半导体产业趋势Michael Pecht, Weifeng Liu马里兰大学CALCE 电子产品与系统中心 David Hodges 加利福尼亚大学电子工程与计算科学系【导读】中国半导体工业在世界上处于一个什么样的地位，其发展目标是什么？什么是909项目？美国学者Pecht等人从多个角度概述了中国半导体产业的发展现状，并对中国半导体产业面临的机遇与挑战以及未来发展趋势进行了评论与分析。随着中国信息技术和通讯基础设施建设的发展以及对普通消费产品需求的增加，中国对半导体产品尤其是集成电路的需求急剧增加。尽管很难统计中国进口的集成电路的准确数据，但各种对中国半导体市场的评估结果如日本电子工业协会和SEMI（Semiconductor Equipment and Materials International）的调研数据表明中国进口半导体的金额大约为：1996年5070亿美元，1997年80亿美元。1999年，在中国销售的芯片总值达86亿美元，约占世界半导体市场的5.9%。Cahners In-Stat集团的市场研究人员认为从1999年到2001年，中国的芯片购买能力将以每年33%的速度增长。未来三年，中国的半导体市场将达到近270亿美元，约占世界半导体市场的8.6%。到2010年，中国可以期望成为仅次于美国的世界第二大半导体市场。与韩国和台湾的半导体工业拥有尖端精密的制造设备不同，中国大陆的半导体工业仍然主要由生产率和加工技术相对低下的小规模制造企业组成。事实上，半导体制造部门是中国电子工业最为薄弱的环节，中国95%的电子产品中的半导体元件依赖从美国和日本的进口。中国通常只能制造线宽0.51.6m、直径125mm和150mm的商品硅片，产能不到全球芯片产量的1%，仅能满足国内20%的需求。显然，根据中国半导体产品的年销售额超过20亿美元来预测中国占亚洲半导体总需求的15%是不准确的。落后的基础设施和僵化的经济体制以及原材料和制造设备冗长复杂的供应体系导致了中国半导体工业的效率低下。技术转化为商品的体制不畅阻碍了科研成果转化为生产力以及市场化运作的开展。发达国家的技术出口限制也影响了中国引进先进制造设备和提高晶片制造技术的努力。尽管存在各种问题，中国的半导体工业正在迅速发展。从19941997年，中国的集成电路产品的平均增长速率超过60%。1998年，中国生产了15亿块集成电路，比1997年同比增长25%。1999年，集成电路产品产量达到23亿块，比1998年同比增长50%。而在1980年以前，中国的集成电路工业还几乎是一片空白。即使在1996年，中国集成电路的产量还不及世界的1%。但中国政府发展电子产业（已经是中国一个主要的出口行业）的决心和努力确保了中国半导体芯片的市场。国际性的大公司，象Motorola、NEC、Mitsubishi、STMicroelectronics、Philips、Siemens和Toshiba也正在帮助处于萌芽的中国半导体工业的发展。这些帮助包括技术转移、投资、同中国合作伙伴建立合资企业生产半导体芯片等。一、中国集成电路的发展目标“八五”期间（1991-1995年），中国的电子工业在产能、技术能力、出口和国际贸易量方面都获得了迅速的发展。“八五”末期，中国电子工业出口总值达到了300亿美元。然而，集成电路的出口却远未达到电子工业所期望的增长目标。“九五”期间（1996-2000年），中国渴望进一步提高国内集成电路的产能，其发展集成电路工业的主要目标如下： 达到大规模生产150mm和0.8 m的技术水平 200mm和0.5 m的制造技术的产业化 提高集成电路的设计能力以满足市场需要 跟踪0.3-0.4m和先进封装技术的研发 开发200mm的硅片制造技术并在国内开始生产实现这些目标，中国不得不依赖国外的技术。但同时，中国正在采取措施保自己的巨大市场不被国外控制。因此，中国对中外合资企业、外国独资企业实施了许多限制措施，以保证技术引进的水平和产品出口的比例。二、909项目为了提高国内集成电路的生产能力和减少对半导体进口的依赖，作为“九五”计划的一个重要部分，1995年中国电子工业部（1998年与原邮电部合并成为现在的信息产业部）在浦东新区开始了前所未有的大规模集成电路的发展计划，投资超过12亿美元。浦东微电子中心的企业只是这个巨大的计划即909项目的一部分。这个项目规划到2000年创建5个主要的集成电路生产企业和多达20个的设计和研发中心。909项目发展半导体的主要目标包括：在实验室开发出先进的0.3m的芯片技术；试生产0.5m的芯片；批量生产工艺制造技术较低的0.8m的芯片，2000年达到12亿块的产能和总共12亿美元的销售额。选择上海作为优先发展的基地主要是因为当时上海已经成为中国的微电子制造中心。1995年，上海的半导体产量占到整个中国半导体产品的21%。在909项目中，中国选择了日本的NEC公司和中国的华虹集团建立合资企业的方式来开发和生产规格200mm、0.8 m技术水平的硅片。1999年，这个合资企业投产，一年以后达到了月产10,000块硅片的产能，以DRAM为主的产品返销到NEC公司和日本市场。因为中国坚持半导体制造合资企业中由中方控股的政策阻碍了大量的外资注入，909项目中有类似技术能力的许多其他生产企业仍然没有实现投产。909项目的最终目标是要引入0.35m工艺的超大规模集成电路（VLSL）的生产和制造技术，满足国内和出口市场对电信和计算机用的集成电路的需求。三、中国集成电路产品与市场1996年中国集成电路产品的总产量接近7.6亿块，不到世界产量的0.5%。中国是在1986年首次应用相当于美国和日本70年代的技术水平的5 m工艺生产集成电路产品。1994年，中国已经具备了3 m工艺的技术水平并应用到华晶电子集团的两条MOS大规模集成电路生产线。1995年，中国政府拨款2.57亿美元用于建造超大规模集成电路生产厂，其中1.68亿美元用于建设华晶电子一条0.8-1.0m的生产线。这条生产线的月产能可以期望达到10,000片150mm的硅片和超过50种的集成电路产品。1997年，中国有三千多种集成电路产品，大多数是100、125和150mm的硅片、0.8 m生产工艺的小规模集成电路产品，仅能满足国内大约10%的需求。中国政府正在积极寻求发达国家的商业合作伙伴，以求引进线宽0.5 m以下和硅片尺寸200mm以上的半导体制造技术。尽管产能和技术水平有了迅速的提高，中国的集成电路产品仍然不能满足国内需求，进口的集成电路产品占到了国内需求的三分之二到五分之四。大规模和超大规模的集成电路几乎完全依赖进口。中国政府正在努力提高集成电路国产化程度，减少对进口产品的依赖。表1和表2是中国国内集成电路产品的生产、需求以及进出口的增长情况。图1所示是中国半导体按应用领域划分的市场分布情况。可以看出，彩色电视对集成电路产品的需求最大。不过，彩色电视对集成电路需求的比重已经从1992年的33%降到1995年的27%。2000年，消费产品预计占到集成电路需求市场的28.7%，电信产品占到19.4%，微机及其外围产品占到18.9%。除了微机和电信产品，IC智能卡的市场在急剧发展。1995年中国开始引入IC智能卡，主要应用在公用电话、银行、停车场、购物和个人身份证等方面，目前这些方面的应用仍然在持续增长。1998年中国发行的IC智能卡超过8000万块，比1997年增长200%。1999年发行的IC卡预计超过1.5亿块。到2000年，中国人在全国70万部公用电话上消费的IC卡将超过2.5亿块，从而成为世界上最大的IC卡消费市场。表1 中国集成电路产品和市场需求（单位：百万块） 年份集成电路产品需求中国集成电路总产量集成电路产品占国内需求的比重 (%)集成电路产品和芯片的总产量19938501782118019941,0002452425019951,5005153378619962,200758341,1491997*2,80080029N/A2000 (预计)4,2002,000502,500资料来源：1. SEMI 评估, Weng 1996 2. 中国电子工业年鉴 1997, p.146.3. CEInet 中国 IT 市场报告，1997表2 中国集成电路* 的进出口市场年份进口量（亿 块）出口量（亿 块）进口金额（亿 美元）出口金额（亿 美元）1995599223.719966913276.019979625358.6199811632459.4*包括微电子组件（资料来源: 中国电子工业年鉴1997, p. 147, 1999, p. 211）图1 彩色电视机是中国集成电路产品的最大用户（资料来源：Howell等，1995）四、中国集成电路技术和产品开发现状尽管产量和技术都在迅速的提高，中国的集成电路工业仍然远远落后于发达国家的技术水平。中国政府决定通过同全球技术伙伴的合作来推动中国集成电路的设计和制造能力的进步。表3是2000年中国集成电路发展以及几家主要中外合作企业技术合作的情况。除了同国外合作发展和引进技术外，很多国内的相关科研机构和企业也正在努力提高国内集成电路的技术研发和制造能力。五、国内的半导体制造企业中国目前总共有330家半导体工厂，其中生产集成电路产品约36家，其余的主要生产分立器件。36家集成电路生产企业中，只有少数几家从事芯片加工和集成电路制造，其他主要是封装和测试产品的厂家。集成电路的制造企业包括：上海华虹电子集团、北京首钢日电、上海先进半导体制造公司、上海贝岭微电子制造有限公司、华晶电子集团（无锡）、华越微电子有限公司（绍兴）。中国主要的半导体制造设备大部分或全部从国外公司引进，例如日电NEC、Matsushita、SGS-汤姆逊电子集团、飞利浦、北电、 三星、摩托罗拉公司、Harris和英特尔等。目前中国半导体的最新技术发展水平已经达到0.3m，但有相当一部分仍然是2-3m的技术水平，远落后于西方国家0.18m和0.13m的水平。许多先进设备制造商还正在向中国出售1-1.5m技术水平的旧制造设备。中国的企业正在大量引进普通或先进水平的半导体制造设备、加工软件和技术。中国政府鼓励吸收外国资本来加速中国半导体工业的技术进步，努力减少对国外芯片供应商的依赖。六、中国集成电路产业的评估2000年，中国的集成电路产业可以概况为如下特征：生产能力不足仅能满足国内需求的20%。竞争激烈中国必须面对来自西方和亚洲太平洋地区的国家技术和经济实力都更为强劲的公司的竞争产业基础差中国集成电路产业基础不成熟，缺乏周边产业例如设备制造、装配和测试的支持，这是影响未来中国集成电路产业发展的一个主要问题。研发不足多数的先进技术是从国外引进。产业发展迅速以及尖端技术的设计能力提高这可能掩盖其它存在的问题。政府的大力支持。新世纪中国半导体产业的发展重点有以下几个方面：集成电路的设计能力 晶片和芯片制造技术，包括多晶硅、单晶硅的预制和加工，掺杂工艺、光刻微加工、介电薄膜技术、金属薄膜技术和超洁净技术。集成电路的装配、测试和可靠性技术。上海华虹集团、北京首钢日电最近已经生产出64M的DRAM，两家企业都是中日合作企业，这表明中国的大规模集成电路制造技术正迎头赶上工业化国家的水平。但是中国仍然不能大规模生产0.35m的集成电路。其他重点发展的方面包括1Mb的SRAM、4Mb的ROM、含EPROM的IC卡、闪存、200k的CMOS门阵列、300k的CMOS 标准电路、50k的BiCMOS门阵列以及高性能的DSP。如果中国科技进步的步伐不被中断，可以预计，到2005年中国将能够大规模生产0.35m的集成电路， 2010年将达到1M的门阵列、250 K的 BiCMOS 门阵列、4-16 Mb的SRAM、4-16 Mb的闪存、128 Mb的 DRAM的技术水平。过去几十年里，中国政府和产业部门的官僚作风使中国成为电子消费和制造国的进程受到阻碍。但是这个巨人正在焕发活力，鉴于其在世界上所处的地位，中国将重塑其在全球电子工业界的形象。拥有十二亿人口的中国市场的力量不容忽视。（李国强 译）【点评】如果说IT经济是新经济的代表的话，那么半导体制造技术无疑是开启IT经济的一把金钥匙。中国半导体产业尽管还处于发展初期，但其蓬勃发展的势头已经引起了发达国家的高度重视。本文以美国学者的眼光对中国半导体产业的现状和发展趋势进行了一番扫描和分析，不仅对世界了解中国半导体产业发展情况是一个重要的参考，对中国半导体产业本身也很有启示。中国发展半导体工业的重要计划909项目进行的并不理想，一个很重要的原因就是中国的计划经济体制和官僚作风导致的效率低下根本无法适应半导体工业“摩尔定