我国未来集成电路产业发展模式思考.doc

我国未来集成电路产业发展模式思考电子与通信工程 3110402016 引言目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。现代经济发展的数据表明，每l2元的集成电路产值，带动了10元左右电子工业产值的形成，进而带动了100元GDP的增长。目前，发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关。预计未来10年内，世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长。作为当今世界经济竞争的焦点，拥有自主版权的集成电路已曰益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专家预测，今后20年左右，集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。 集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专家预测，今后20年左右，集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。一集成电路产业的发展趋势现在在一颗集成电路上集成数十亿个晶体管已经不是难事，对于设计师来说，难的是如何让自己的IC差异化，能给系统厂商带来更多的好处，这里，结合领先半导体厂商的做法，总结三个IC设计差异化的趋势。1.芯片模块化随着工艺技术的发展，IC的尺寸越来越小，有些厂商选择用模块化来实现差异化，例如某厂商把自己的优势的MLCC技术与无线技术结合，推出了体积超小的蓝牙wifi模块，这些模块被苹果手机采用。 另外，针对，目前医疗电子便携化的趋势，也有厂商推出了针对医疗电子数据传输的BLE(低功耗蓝牙)模块和提升生活品质的负离子发生器模块，该负离子发生器结构紧凑高效，是业内离子发生量最大的一款产品，为了使产品更模块化，更容易的嵌入到设备中，村田把离子发生器与驱动电源连接到了一起。 2.用定制芯片应高集成由于IC封装的变化要远远慢于IC技术的发展，所以，随着工艺技术的发展，很多厂商选择用高集成来实现差异化，要实现高集成，一个关键条件是公司必须有大量的IP储备，并有成熟的经验积累，这样，通过高集成让自己的产品在尺寸、功耗以及成本上领先对手，然后通过封装形成差异化。例如，某厂商就推出了五合一的WiLink8.0产品系列，用45nm单芯片解决方案集成了五种不同的无线电，把Wi-Fi、GNSS、NFC、蓝牙(Bluetooth)以及FM收发集成在一颗芯片上，WiLink8.0架构支持这些技术的各种组合，可帮助定制解决方案充分满足所有移动市场的独特需求与价格点要求。 在系统层面，与传统多芯片产品相比，该五合一WiLink8.0芯片可将成本降60%，尺寸缩小45%，功耗降低30%。 3.对“软件差异化”的同质化用定制芯片把系统厂商的一些关键IP放入到单芯片中，这样，既帮助系统厂商解决了软件工作量也形成了差异化，例如LSI的Axxia通信处理器，系统厂商就可以实现非常自由的定制。例如在下面的AXM2502处理器中，LSI利用虚拟管道技术，可以在芯片中任意增加系统厂商需要的功能以及接口，实现了极大的灵活性和差异化。二我国集成电路的发展状况1.集成电路产业规模快速扩大 1998年我国集成电路产量达到22.2亿块，销售规模为58.5亿元。 到2007年，我国集成电路产量达到411.7亿块，销售额为1251.3亿元，10年间产量和销售额分别扩大18.5倍与21倍之多，年均增速分别达到38.3%与40.5%，销售额增速远远高于同期全球年均6.4%的增速。2.设计、制造和封装测试业三业并举，半导体设备和材料的研发水平和生产能力不断增强，产业链基本形成 经过30年的发展，我国已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举、较为协调的发展格局，产业链基本形成。2001年我国设计业、芯片制造业、封测业的销售额分别为11亿元、27.2亿元、161.1亿元，分别占全年总销售额的5.6%、13.6%、80.8%，产业结构不尽合理。最近5年来，在产业规模不断扩大的同时，IC产业结构逐步趋于合理，设计业和芯片制造业在产业中的比重显著提高。到2007年我国IC设计业、芯片制造业、封测业的销售额分别为225.5亿元、396.9亿元、627.7亿元，分别占全年总销售额的18.0%、31.7%、50.2%。 半导体设备材料的研发和生产能力不断增强。在设备方面，100纳米等离子刻蚀机和大角度等离子注入机等设备研发成功，并投入生产线使用。随着国产太阳能电池制造设备的大量应用，近几年国产半导体设备销售额大幅增长。在材料方面，已研发出8英寸和12英寸硅单晶，硅晶圆和光刻胶的国内生产和供应能力不断增强。 3.技术水平快速提升 技术创新能力不断提高，与国外先进水平差距不断缩小。从改革开放之初的3英寸生产线，发展到目前的12英寸生产线，IC制造工艺向深亚微米挺进，研发了不少工艺模块，先进加工工艺已达到80nm。封装测试水平从低端迈向中高端，在SOP、PGA、BGA、FC和CSP以及SiP等先进封装形式的开发和生产方面取得了显著成绩。IC设计水平大大提升，设计能力小于等于0.5微米企业比例已超过60%，其中设计能力在0.18微米以下企业占相当比例，部分企业设计水平已经达到90nm的先进水平。设计能力在百万门规模以上的国内IC设计企业比例已上升到20%以上，最大设计规模已经超过5000万门级。 4.制造代工企业融入全球产业竞争 截至2007年底，国内已建成的集成电路生产线有52条，量产的12英寸生产线3条、8英寸生产线14条。涌现出中芯国际、华虹NEC、宏力半导体、和舰科技、台积电（上海）、上海先进等IC制造代工企业，这些企业纷纷进入国际市场，融入全球产业竞争，全球代工业务市场占有率超过9%。 5.与国外的差距依然明显 虽然取得很多成绩，但是我国绝大多数电子产品仍处于流通过程中的下端，多数组装型企业扮演着为国外集成电路厂商打工的角色，这种脆弱的规模经济模式，因其附加值极低，致使诸多产量世界第一的产品并未给企业和国家带来可观的收益，反而使掌握关键技术的竞争者通过集成电路打入中国市场，攫取了绝大部分的利润。 主要差距在于：一是规模小，2000年，国内生产的芯片销售额仅占世界市场总额的1.5%，占国内市场的20%;二是档次低，主流产品加工技术比国外落后两代；三是创新开发能力弱，设计、工艺、设备、材料、应用、市场的开发能力均不十分理想，其结果是今天受制于人，明天后劲乏力；四是人才欠缺。3 我国集成电路发展面临的机遇与挑战 集成电路产业是全球主要国家或地区抢占的战略制高点。一方面，这一领域创新依然活跃，微细加工技术继续沿摩尔定律前行，市场竞争格局加速变化，资金、技术、人才高度密集带来的挑战愈发严峻。另一方面，多年来我国集成电路产业所聚集的技术创新活力、市场拓展能力、资源整合动力，以及广阔的市场潜力，为产业在未来五年实现快速发展、迈上新的台阶奠定了基础。 1.面临挑战 （1）资源利用率有待提高。目前我国已经形成了月加工晶园约40万片以上的能力。如何利用好这些已有的集成电路生产线，使我国集成电路产业得到充分的协调发展是摆在我们面前的严峻问题。 （2）芯片与整机脱节。我国目前整机生产能力已达到年生产手机3亿多部，彩电8000多万台，但这些整机所用的芯片基本上为国外产品所垄断，导致我国近几年平均每年进口集成电路达800亿美元以上。设计、生产大量的消费类芯片是急需解决的问题，要突破设计的芯片整机厂商不用、而整机厂商需要的芯片又没法设计出来的矛盾局面。 （3）制造技术以代工为主业、缺乏自我品牌。我国内地晶圆制造业的发展，除了早期与美国贝尔、阿尔卡特、摩托罗拉，日本NEC等合资建厂并从事生产外，近年来的发展主轴是以提供晶圆代工生产为重点，自主品牌相对较少。 （4）创新能力较弱。主要表现在大生产技术开发能力和产品设计开发能力弱，生产技术和高档产品主要靠引进，高级设计人才和工艺开发人才缺乏。 （5）产业链整体弱小、支撑业发展滞后。近几年，我国集成电路产业发展最快的是制造业，但集成电路辅助行业的实力（包括半导体材料、芯片封装、芯片配件、先进封装、专用设备制造等）还相当弱小。集成电路生产线设备、仪器和材料主要依靠进口的局面尚未改变，制约了企业的技术升级换代步伐。 2. 发展机遇 我国集成电路的发展将面临更好的产业发展环境，政府支持力度将进一步加大，新的扶植政策有望尽快出台，支持研发的专项基金将会增多，国内市场空间广阔，我国集成电路产业仍将保持一个较快的发展速度，占全球市场份额比重将进一步增大。 一是我国抓住全球产业调整转移带来的机遇，现已成为世界电子产品生产大国，如年产手机约3亿部、计算机约8000万台、彩电约8000万台、电话单机约1.7亿部等，整机制造产能的扩张必将拉动我国集成电路市场持续增长。 二是我国政府扶持集成电路产业的优惠政策逐步得到落实，各级政府对集成电路产业的重视为产业和市场的发展创造了一个有利的外部环境通信业发展。 三是产品技术不断升级换代，随着我国芯片制造生产线的迅速扩建，集成电路工艺技术不断升级，电子整机产品的性能不断增强、无线及多媒体等新功能的不断增加、存储容量的不断增大，这些都将成为集成电路市场增长的一个重要驱动力。 四是创新应用不断涌现，新兴市场日趋成熟，数字家庭市场、3G市场、汽车电子市场的兴起，将成