我国IC工业与国外的差距及赶超

1、我国IC工业与国外的差距及赶超第2L卷3期半导体杂志1996年9月我国IC工业与国外的差距及赶超一,无蒜.F够介绍了捌.工业距.包括,腮生工厂,材料和设备等.提出赶超世界先进水平的几点建议.关键词:差墅,阁TheBackwardnessintheICIndustryofOurCountryascomparewithForeignCountriesandcatchupwithandsurpassadvancedworldlevelsAbsIraclTheBackwardnessintheICinductryofourcountryascomparewithforeingcountriesisin

2、troduced,itconsistofOutput,quality,varietyttechnology.1ineofproduction,investmenttfactory,materialandequiment.Thesuggestionincatchupwithandsurpassadvancedworldlevelsisactvanced.Keywords:IC,backwardnesstinvestment.factoryIc是微电子工业和微电子技术的核心,是电子工业的基础,是信息产业的粮食,这点越来越被我国有识人士所认识,并开始被党和国家领导人所认识.经过"六五到八五

3、"期间的投资和建设,目前我国Ic工业已初具规模,初步满足国内军民用整机的需要.但是,我国Ic工业与国外先进国家相比还是落后的,笔者认为约落后1520年,主要表现在如下几个方面.1.起步我国于1965年研制成功第一块Ic.美国于1958年推出世界第一块ICC.在Ic起步上我国比美国落后7年,不算太晚.与日本起步的时间相当.韩国70年代中期开始搞Ic,起步比我国晚,但是目前韩国Ic已居世界第3位,仅次于美国,日本.2.第几代目前我国最高集成度的DRAM是4MDRAM,它是首钢NEC公司于1994年研制成功,并生产,出口.1993年华晶电子集团公司推出我国第一块256KDRAM.日本NEC

4、,日立公司于1995年初推出世界第一块1GDRAM,1996年初日本三菱,韩国三星公司也研制成功1GDRAM,相差4代,若以3年为一代,在DRAM上我国比日本约落后12年.?41?第2l卷3期半导体杂志l996年9月3.产量我国Ic产量达1亿块的时间为1988年,美国为1966年,日本为1968年,在Ic产量上我国比美国,日本约落后2022年19891991年我国Ic产量徘徊在1亿块左右,1989年为1.14块,1990年为0.9691亿块,1991年为1.29亿块,1992年以后有所提高,1992年为1.42亿块,约满足国内Ic市场的281993年为1.7亿块,比上年增长20.2,占世界Ic

5、总产量的0.38,销售额8亿元,其中LSI为1573.1万块,比上年增长66.6.1994年为2.21亿块,销售额15亿元,约满足国内Ic市场的22.1995年为4.7亿块,比上年增长112.1,销售量4.5亿块,比上年增长127.2,总需求量为12亿块.如果90年代Ic按33速度增长,2000年Ic产量将达17.3亿块.电子部规划2000年Ic产量10亿块,销售额50亿元,总需求量30亿块.4.品种目前我国Ic品种有3000多种,其中以中小规模Ic为主,约满足国内品种市场的10左右,LSI,VLSI几乎依赖进口电子部规划2000年年开发Ic能力500种,品种总数达5000种以上.5.质量目前

6、我国Ic可靠性水平约为1010/小时.60年代末,70年代初,日本民用,工业用Ic质量已达到当时美军MILHDBK217A要求水平.目前美国,日本Ic可靠性水平达191O-1./,J,时.在Ic可靠性上我国比美国,日本约落后23个数量级.一般来说,Ic可靠性提高一个数量级约需花费5年左右的时间,提高23个数量级,约需1015年.6.批量生产我国批量生产5#m技术产品的时间为1986年,美国和日本约为70年代初,在批量生产5#m技术产品上我国比美国,日本约落后15年左右.我国研制成功64KDRAM(仅仅是样品)的时间为1986年,美国和日本试制成功64KDRAM的时间为1978年,批量生产的时间

7、为1980年,在批量生产64KDRAM上我国比美国,日本约落后10多年.我国批量生产3/Lm技术产品的时间为1994年,即1993年底华晶电子集团公司建成两条MOSLSI生产线,这是目前国内白行投资最多,技术水平最高,生产能力最大的LSI生产线,总投资10.43亿元,总建筑面积86900平方米,其中MOSLSI生产线耗资7.6亿元,超净厂房每平方米投资3万元.该生产线可生产3#mIC,后道生产线可封装2000万块,前道生产线月投产45英寸1160圆片,若满负荷年销售额3亿元.1995年我国批准建设VLSI工程,总投资21.5亿元,其中投资14亿元,在华晶电子集团公司建一条6英寸0.81.0#m

8、VLSI生产线,月投产6英寸硅圆片1万片,品种近50种,达产后年销售额8亿元;投资7500万美元在上海建一个年封装3.7亿块的上海阿法泰克电子公司.1996年我国又批准建设ULSI工程,投巨资在上海建一条8英寸0.30.5ULSI生产线.日本批量生产0.5/Lm技术产品(16MDRAM)的时间为1993年,据日本"半导体工业资讯调查,1995年6月韩国三星公司16MDRAM月产450万块,居世界首位,NEC为350万块,东芝为300万块,日立为300万块,三菱为200万块,德州仪器为200万块,现代电子为150万块,LG半导体为100万块,富士通为100万块,冲电气为50万块.?42

9、?第21卷3期半导体杂志1996年9月7.市场占有率1995年我国Ic产量4.7亿块,占世界Ic总产量的0.30.4,目前我国Ic产值占世界Ic总产值的0.3.近年来,我国每年要进口数十亿块IC,占同期国内Ic市场需求量的8085.据日本电波新闻报道,1995年世界Ic市场1464.28亿美元,比上年增长43.7,其中美国占40,日本占39,亚太地区占12,欧洲占9.在Ic市场占有率上我国比美国,日本约差2个数量级.8.工艺1996年初清华大学通过"1,umVLSI专用Ic工艺技术研究"的验收,批成品率达7.2,并实现向华晶公司的转移,这是我国首例自行开发1.5,um成套工

10、艺技术向Ic工业界的成功转移,它包括2,umN阱,P阱和准双阱CMOS工艺,双层多晶硅工艺,双层铝布线工艺,1.2,umN阱CMOS工艺,EEPROM工艺,高低压混合CMOSIC工艺,低漏电器件工艺等9种工艺模块技术,应用该技术已研制成功1.2,umN阱CMOS万门门阵列和3种1.5,umRISC应用电路口.1995年11月中科院微电子中心通过IC0.8,um成套工艺预研"和"IC0.5,um基础工艺预研"的验收,应用IC0.8,um工艺研制成功模糊控制ASIC,平均中测成品率30,最高片成品率50,该工艺技术已达到可向IC工业界生产转移的水平.IC0.5t.tm

11、基础工艺预研解决了抗蚀剂工艺和邻近效应对亚微米图形加工的影响问题,获得深亚微米级和纳米图形的光刻结果,其中93nm图形高宽比为24达国际先进水平.1991年日本日立公司研制成功64MDRAM,加工线宽0.3t.tm,芯片面积197.5ram,集成度1.4×10.个元器件.1992年日本富士通公司推出256MDRAM,加工线宽0.2,um,芯片面积400mm,集成度5.6X10.个元器件.1995年日本NEC,日立公司同时推出1GDRAM,加工线宽0.25/0.16m+芯片面积956/715ram".在Ic加工线宽上,我国比日本落后一个数量级.9.生产线据中国半导体行业协会和

12、电子部计算机与微电子发展研究中心统计,按1995年Ic销售额(含IC成品和芯片出口)国内前6名企业:(1)首钢NEC公司为9.14亿元,利税2.68亿元,1994年投资260亿日元建成月产5000片1.2#m6英寸Ic生产线,1995年前工序投片2.8万片,综合合格率92.2,后工序产量4300万块,成品率99以上,1996年再投资120亿日元兴建0.5,urn6英寸Ic生产线,前工序生产线提高到月产8000片,后工序生产线提高到年产8000万块.(2)天津摩托罗拉公司为8.57亿元,它是一家独资企业,1995年再增资7.2亿美元,在中国总投资额将达1o亿美元,建一个亚微米8英寸前道生产线,占

13、地30多万平方米,1998年竣工,每星期投产3000片.(3)华晶公司为5.715亿元,产量6324.3万块,比上年增长11.9,1985年建成5,urn3英寸双极Ic生产线,1990年改造成3,urn5英寸双极Ic生产线,年生产能力5000万块,1993年建成23t.tm5英寸CMOSIC生产线.(4)上海贝岭微电子公司为4.280亿元,利润1.3亿元,产量2480万块,1989年建成年产2000万块2.43/.tin4英寸Ic生产线,1995年又建成1.2,um大规模Ic生产线,同年研制成功1.2,um太规模程控交换机电路,19962000年将投资40亿元,兴建0.5,um生产线,年产硅圆

14、片l2万片.(5)上海先进半导体公司为2.436亿元,利润519万元,产量5英寸圆片11.84万片,创汇3000万美元,1992年投资5220万美元建成年产7000万块?43?第21卷3朔半导体杂志1996年9月3,urn4英寸Ic生产线,1995年增加5英寸生产线能力,1996年增资2亿美元,兴建一条6英寸0.8l#m生产线,年产20万片硅圆片.(6)华越微电子公司为0.869亿元,利润629万元,产量3205万块,出口创汇300万美元,1986年建成年产550万块5#m3英寸生产线,1992年建成4英寸前道生线.上述6家公司Ic销售总额约占全国Ic工业销售额的92.29目前国外正在加紧建设

15、8英寸圆片生产线,据经济日报驻联合国记者张芝年报道,19951996年世界上已经或计划开工的IC工厂多达90个,总投资750多亿美元,超过8o年代半导体工业投资的总和.目前约有40座投资10亿美元以上的半导体工厂正在建设或设计中,其中美国占18座,日本占10座.韩国计划在l9951998年投资455亿美元用于生产线扩大再生产.台湾准备在未来5年中,投资】l5.3亿美元,在台湾新竹工业园区陆续兴建10条以上8英寸圆片生产线.10.中试线目前国内建成的半导体中试线有:华晶电子集团公司中央研究所23和1pm中试线,1995年1月研制出我国第一块标准1mIC产品,同年6月推出DSP高速数字信号处理电路

16、清华大学微电子学研究所11.5#m中试线,1990年研制成功IM汉字只读存贮器,40ram.芯片上集成106万个元器件,使我国微电子技术首次达到1级水平,跨上VLSI台阶.电子部沈阳47所1.5中试线.电子部214所3,umASIC中试线.中科院上海冶金所lm中试线,创建l,um双层金属布线双阱CMOSIC制造技术,2双极CMOS混台制造技术,2,um高速双极工艺.中科院微电子中心0.81.2中试线,开发成功0.8/0.6岬试验电路,2m双层布线的16×16位乘法器,0.8pm全套工艺预研.国外积极建设ULSI中试线,例如日本三菱电机公司在兵库县伊丹市LSI研究所建成世界第一流ULS

17、I研究开发楼,建筑面积21000平方米,其中净化面积5000平方米,净化室最高净化等级为0.1级,恒温精度±0.1该中试线具有可加工0.35#m8英寸圆片的制造设备和开发0.25#m的关键技术.该楼还有超净空气,超纯水,超纯气体供应.超纯水微粒小于1个/m|(0.05m),超纯空气尘埃小于1个/d(0.05/m),超净气体纯度>99.999999.l1.投资据统计,迄今为止我国Ic工业总投资才5o亿元_1,而美国,日本一年对IC的投资达几十亿美元,例如美国Intel公司是世界十大半导体公司的台柱,1995年销售额达138.28亿美元,1990l994年半导体设备投资额达

18、70亿美元,其中1994年为24亿美元.日本1l大半导体公司1995年半导体设备投资为1.147万亿日元,占同年生产额的19.9,1995年半导体设备投资额超过1000亿日元的有5个大公司,即NEC,富士通,日立,东芝和三菱电机公司韩国三大半导体公司对半导体设备投资也不逊色,1994年投资2.62万亿韩元,1995年为4.8万亿韩元,l996年为4.5万亿韩元.台湾从l994年起在5年内将投资115.3亿美元,兴建10条以上8英寸圆片生产线由此可见,我国Ic工业长期处于投资不足的恶境,这是导致我国IC工业与国外差距拉大的首要原因.12.厂点布局经竞争和调整,我国现有Ic科研,生产单位40多家,

19、其中主要生产单位15家,其中5家为骨干企业,从事Ic研究和设计单位25家,职工3.5万人,其中技术人员约5000人.国外IC有大公司而且集中,美国有13大半导体公司,包括先进微器件,模拟器件,Cypress,?44?第21卷3期半导体杂志1996年9月IDT,英特尔,LSI逻辑,微技术,摩托罗拉,国家半导体,Siliconix,德州仪器(TI),VLSI技术,惠斯顿数字等,其中英特尔,摩托罗拉,撼州仪器分别居1995年世界十大半导体公司第1,5,7名.Et本有10大半导体公司,包括NEC,东芝,Et立,三菱电机,富士通,松下电子,三洋电机,夏普,冲电气,索尼等,其中NEC,东芝,日立,富士通,

20、三菱电机分别居1995年世界lo大半导体公司第3,4,5,8,9名韩国也有3大半导体公司,包括三星,现代,LG半导体,其中三星居1995年世界10大半导体公司第6名.我国Ic厂点分散,投资不集中是导致我国Ic工业与国外差距拉大的次要原固.经调整,我国Ic厂点渐趋合理,初步形成南北两大基地,北方基地包括首钢NEC骨干企业,中科院微电子中心,清华大学微电子中心,北京燕东微电子联合公司和天津摩托罗拉公司等.南方基地包括华晶电子集团公司,上海贝岭微电子公司,上海先进半导体公司,华越微电子公司等骨干企业和中科院上海冶金所,近年又兴起一批新Ic企业,如上海阿法泰克电子公司,上海松下半导体公司,英特尔上海I

21、c公司,三星电子苏州半导体公司等.上海阿法泰克电子公司是上海华旭微电子公司与泰国阿法泰克电子公司,美国玛尔科罗切普技术公司组成的合资企业,总投资7500万美元,1996年投资,3年后产量3.7亿块,1999年出口额9000万美元.上海松下半导体公司是上海华旭微电子公司与日本松下电器产业,Et本松下电子工业公司组成的合资企业,总投资2900万美元,年产2640万块,年销售额4600万美元,1996年投产.英特尔上海Ic公司,1995年美国英特尔公司投资3000万美元兴建一座1c封装测试广,1997年投产,由此可见,上海将成为我国Ic的重要生产基地1.三星电子苏州半导体公司是韩国三星电子公司在苏州

22、的独资企业,先投资1亿美元,初期月产量Z000万块,以后每年以2倍速度递增,1995年投产电子部11设计院付院长赵振元建议",除建设上述南北两大基地外,还建设华南基地,以深圳,广州,香港为中心,深圳赛格高技术投资股份有限公司与意法半导体公司台资成立赛意法半导体公司,总投资7700万美元,日产100万块IC,3年后年销售额达5亿元.13.材料与设备材料与设备是Ic的两大基础,我国Ic用材料与设备是薄弱环节,主要原材料及设备几乎依赖进口.但是,经过几年的努力,我国原材料及设备有较大的进展和突破,例如北京有色金属研究院于1992年拉出我国第一根6英寸硅单晶,1995年8月29日又拉出我国第

23、一根8英寸硅单晶口.该院6英寸硅单晶抛光片中试线已投产,生产能力10万片,总厚度偏差<3m,局部表面平整度为0.81.0A(15×l5ram),表面颗粒度l0个/片(0.2m)0.电子部46所于1995年完成"电子信息材料分析与检测技术研究"的课题,它是为配合"Ic用关键材料研究"而设置,其中键合金墼分析技术使国产键台金墼拉制长度从来的几百米增加到几万米0.又例如电子部45所于1994年推出BG一101J型分步光刻机,并达实用化,极限分辨率0.8m,生产分辨率1.25m,套刻精度优于士0.5,能满足23,am多品种,小批量Ic生产

24、.该所于1994年研制成功BG-703型双面对准曝光机.中科院光电技术研究所于1993年推出1.52.0m实用型直接分步光刻机,实用分辨率优于1.5m,成品率优于50口.长沙半导体工艺设备研所于1994年完成LD4型多离子束共溅射镀膜设备,具有5个离子束共溅射淀积和6个离子束溅射淀积功能0.清华大学微电子所于1995年推出RI-IT系列半导体热处理设备.北京建中机器厂于1995年研?45?第2l卷3期半导体杂志制成功用于IItmIC生产的关键设备RIE,PECVD,PLCVD,以及用于3ptmIC生产的RIE,扩散炉系统和4探针测试仪.北京Ic测试技术中心于1995年通过Ic测试程序的鉴定,库

25、中有CPU及微控制类,存贮器类,通信处理与接口类,通信数据混合类,A/D,D/A类等l0多类共1000多个测试程序,覆盖国内常用Ic的主要类别.中科院半导体所于1995年完成数模混合测试系统,采用独特的边沿时序存贮式多路时钟发生器的新结构,最长定时优于l小时,多相时钟发生器定时分辨率0.2ns口.国外已能供应制造VLSI,ULSI的全部材料和设备.目前美国,日本已推出0.50.35ptm8英寸圆片的整套半导体设备,下一步重点开发0.20.1m12英寸圆片的整套半导体设备.从上述分析可知,我国Ic与国外的差距是客观存在的,以第一块Ic为基准,差距从7年逐渐扩大到现在的1520年,要想缩小这个差距

26、,甚至赶上,唯一办法是加快速度.如果我国Ic发展速度低于或等于国外先进国家的发展速度,则永远赶不上人家,还会继续拉大差距.若我们采用中国电子科学研究院冷长庚提出的追赶方程,S./(V一V),式中X为需要赶上的时间(年),S.为存在的差距(年),为我国Ic发展速度,为国外先进国家Ic的发展速度.当我国Ic与国外差距为1520年时,通过计算,我国赶上国外先进国家的时间由表l所示.据国外统计和预测,世界Ic工业的年增长率为:6o年代为l6,70年代为15,80年代为13,90年代将增至19口.据我国有关部门统计和预测,近l0年我国Ic以平均24的年增长率发展,我国90年代Ic增长速度为33,即我国I

27、c增长速度是国外的1.74倍,则我国需2027年才可赶上世界水平.若按1995年我国Ic产量比上年增长112.1速度计算,1995年世界半导体市场为1464.28亿美元,增长率为43.7,即我国Ic增长速度是国外的2.56倍,则我国只需68年就可赶上世界水平,但是一直要保持这种超高速度发展是不容易的,也是不现实的.表1差距l5年差距2O年yy永远赶不上永远赶不上V6=2y15年2O年V6=1.742O年27年V51.51/3O年4O年V5=1.3V5O年67年要保持我国Ic工业以年均30以上的速度向前发展,在战略上必须采取"不断跟踪,寻找捷径,突破缺口,迎头赶上",必须正视

28、目前存在的差距,有信心,有决心赶上和超过世界先进水平,韩国已经做到了,成为世界Ic第三强国,台湾正在努力做,2000年有望成为世界Ic第四基地.美国靠军工起家,成为世界第一强国,技术上以科技先导,生产上以军工带动.日本靠民用起家,成为世界Ic第二大国,技术上以引进赶超,生产上以民用带动.韩国靠出口起家,技术上以跨越发展,生产上以出口导向.台湾靠封装起家,技术上以引进加自主,生产上以出口加自用我国靠什么起家呢?应靠市场起家,市场需要什么就搞什么,技术上以引进赶超,企业上以合资发展,生产上以规模建设.在战术上必须采取"八大"方针,即大认识,大政策,大投资,大公司,大联合,大开发

29、,大生产,大应用.(1)大认识是先导,上至党和国家领导人,中至电子部部长,司局级干部,下至公司总经理,都要提高认识,把Ic工业的重要性提高到国家意识的高度来认识,提高到与国家安危切切相关的高度来认识,提高到能否自立于世界的高度来认识,提?46?第21卷3期半导体杂志996年9月高到作为一项国策的高度来认识,只有这样我国才会花大力气来狠抓Ic工业.(2)大政策是法宝,美国,日本,韩国和台湾都对Ic工业实行倾斜政策,我国应制定Ic工业振兴法,应制定一系列Ic工业的方针,政策,应制定Ic工业的近期,中期,远期规划.目前我国正在加速起草Ic工业振兴法和半导体Ic保护条例(3)大投资是关键,美国,日本,韩国和台湾都舍得花钱投资,我国要象钢铁,能源,化工那样规模的投资,花上几十亿,几百亿投资来振兴我国Ic工业,否则是一句空话,因为兴建一座8英寸圆片工厂至少10亿美元.看来我国批准ULSI工程是新的起步,投资×××亿元,工艺上达到0.50.3岬,生产上达规模生产.(4)大公司是希望,提高大生产只有大公司来承担,目前我国Ic的年产量只及国外一个工厂的产量.我国应建一,二个中国的英特尔,NEC,东芝,三星(5)大联合是方向,目前国外搞联合是潮流,包括企业,资金,技术的联合.我国Ic骨干企业应与国外大公司搞联合,搞合作,搞合资,这或许