为什么说芯片是电子信息产业的核心技术?

为什么说芯片是电子信息产业的核心技术?,第1张

集成电路的发明和应用,是人类二十世纪最重要的科技进步之一。集成电路是现代信息社会的基础,是当代电子系统的核心。它对经济建设、社会发展和国家安全具有至关重要的战略地位和不可替代的核心关键作用,其重要性和产业规模仍在迅速提高。集成电路工程目前已经成为渗透多个学科的、战略性与高技术产业相结合的综合性的工程领域。

集成电路工程领域是集成电路设计、制造、测试、封装、材料、设备以及集成电路在网络通信、数字家电、信息安全等方面应用的工程技术领域。集成电路工程技术包含了当今电子技术、计算机技术、材料技术和精密加工等技术的最新发展。集成电路高密度、小尺度、高性能的特点,使得集成电路工程技术成为当今最具有渗透性和综合性的工程技术领域之一。

集成电路的应用范围涉及网络通信、计算系统、信息家电、汽车电子、控制仪表、生物电子等众多方面。设计并制造集成电路作为应用产品的核心,是现代电子系统面向用户、面向产品、面向应用赢得竞争力的要求,同时也是传统产业升级和改造的关键。


集成电路应用相关的工程领域包括电子科学与技术、电子与通信工程领域、信息与通信工程、计算机科学与技术、控制科学与工程、仪器科学与技术、核科学与技术、电气工程、汽车工程、光学工程、生物医学工程、兵器工程、航天工程等。

集成电路,俗称“芯片”,是信息技术产业的核心,支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。随着云计算、物联网、大数据等新业态快速发展,尤其是移动智能终端及芯片呈爆发式增长,中国已成为全球最大的集成电路市场。

中央领导同志多次提出,要着力突破传感网、物联网的关键技术。什么是物联网?物联网具有哪些基本特征?物联网产业发展对转变经济发展方式具有什么样的意义?当前物联网产业发展在世界范围内展现出哪些新趋势?
进入21世纪以来,一些发达国家为了推动信息社会发展,提出建设“无所不在的网络社会”,并将其作为国家或地区信息化发展的重要组成部分,纷纷出台相关的战略和政策。2010年,我国发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,也把新一代信息技术作为战略性新兴产业的重点领域,提出加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施,推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发与产业化,加快推进“三网融合”、促进物联网和云计算的研究和应用示范。
一、物联网是传感网、互联网、自动化技术和计算技术的集成及其广泛与深度应用。
物联网是互联网的延伸与拓展,是新理念引导下新一代信息技术的应用集成创新。物联网以互联网为基础设施,是传感网、互联网、自动化技术和计算技术的集成,及其广泛和深度应用。其功能是,各类实物信息被不同的传感器感知、采集、形成数字信号,通过各类网络快速传输到信息处理层,加工处理的信息形成信号或知识,一方面为管理服务提供信息依据,另一方面可以通过传输层反馈至传感设备,实现对实物的 *** 作。物联网既是网络技术的发展,又是自动控制技术在巨型复杂系统中的应用。物联网的应用是工业化与信息化的深度融合。过去,信息技术与制造业“两层皮”,信息基础设施与实物基础设施“两层皮”,信息基础设施建设、通信、互联网、数字内容等领域独立发展。物联网集合了许多现代信息技术,实现信息基础设施与实物基础设施相结合,把信息化融入产业发展、人民生活和社会管理的各个方面,推动信息技术、互联网技术、自动化技术在更多领域深度应用,促进更多行业、更大范围的信息化与工业化的融合。如智能交通是在车辆大幅度增加后,传统的交通管理模式不能满足交通安全需要的情况下发展起来的;城市智能化管理是在城市功能不断丰富和互联网普及的情况下,为了提高管理效率而发展起来的。物联网产业是传统产业与新兴产业的有机结合。物联网技术的应用与推广,将改造提升一批传统产业,带动一批新兴产业发展,扩大一批传统产业的市场规模。目前,物联网大都在传统产业应用,如交通、物流、电网、石油天然气、食品等行业,极大提升了这些传统产业的效率,改进了发展方式。同时,物联网的应用带动了相关制造业和服务业的发展,包括芯片、传感器、集成模块及设备、中间件制造业,以及应用系统设计与集成、软件开发、试验检测、工程实施、云计算等高技术服务业的发展,扩大了其市场规模。
二、物联网功能多、应用面宽,产业链中服务业比例高,产业发展潜力巨大。
从物联网本身的特点和规律看,物联网产业发展潜力巨大,大有作为。一方面,物联网功能多、应用面宽,以市场需求为发展动力。物联网技术的应用是运营、管理和商业模式创新引导的集成创新。发展物联网的动力是满足市场需求,节约能源、降低成本、改善管理、提高效率和便捷生活。物联网不仅应用于诸多影响国计民生的重要行业,而且在日常生活等领域拥有巨大潜在市场。一是以政府公共服务为主的公共管理和服务市场。如电子政务、城市管理、医疗、教育等领域。二是企业为主的行业应用市场。如电信、电力、物流、石油天然气等行业。三是以个人和家庭为主的消费市场。如购物、家用电器、休闲娱乐等消费领域。随着技术的不断发展,物联网服务的领域正在扩展。另一方面,物联网产业链长,是制造业与服务业的有机融合,对加快发展现代服务业具有重要意义。纵向看,物联网的产业链可以分为上、中、下游。上游是网络设施、终端设备、传感器、芯片、集成模块、中间件制造等相关制造业;中游是互联网及其运营服务;下游是物联网的用户和服务商,包括应用系统设计和集成、软件开发、试验检测、工程实施、云计算和系统运维等高技术服务业。物联网涉及众多应用领域,是一个跨多学科多部门的细分市场。每个物联网应用领域又构成各自的产业链。物联网产业链中服务业比例较高。物联网产业的中、下游大都是信息技术服务业。发展物联网不仅将带动相关制造业发展,而且将极大促进高技术服务业的发展,形成服务业新业态。同时,由于物联网是根据应用系统特点设计的网络,解决的问题不同,应用方案也就不同。因此,发展物联网不能简单地引进技术,不能照搬照抄国外经验,必须有本国的技术支撑。物联网应用具有本地化优势和主动权,主要体现在应用设计自主权和采购主导权方面。
三、物联网应用一般在社会效益较大的领域优先布局,逐步向生活消费领域拓展。
目前,全球物联网产业部分领域处于重大技术突破的孕育期和产业发展初期,物联网技术的研发和应用主要集中在美、欧、日、韩和我国。从世界范围看,物联网技术发展和应用主要呈现以下趋势:
第一,需求导向,整体规划,目标明确。近些年来,欧美日韩等纷纷出台发展物联网的战略计划。一是在社会效益较大的领域优先布局,逐步向生活消费领域拓展。目前,各国政府主要在医疗、电子政务、电网、教育、交通、城市管理等领域推行物联网计划。如,近年来,美国政府以刺激经济为目标,重点支持宽带网、智能电网、卫生医疗信息技术应用等。欧盟从发展绿色经济的角度出发,优先发展智能汽车和智能建筑,2009年发布的《欧盟物联网战略研究路线图》又提出了航空航天、汽车、医药、能源等18个物联网主要应用领域。日本从营造“使国民安心和有活力的社会环境”出发,以交通、医疗、教育、环境监测、政府治理等公共领域的信息服务为重点。韩国则从寻求增长动力和发展优势产业出发,在食品和药品管理、交通和物流管理、环境监测、安全监测、工业自动化等方面进行应用示范;国际金融危机发生后,又提出发展智能通信、家庭应用和娱乐等,推动物联网在消费领域应用。二是根据实际需要确定物联网应用重点,有针对性地解决行业问题。三是市场需求驱动,企业自发创新发展。大部分物联网技术的应用是水到渠成,当信息技术发展到一定程度,就出现了应用物联网技术的市场需要。如物流行业最初应用物联网技术是出于对食品安全监控的需要;发展云计算是一些掌控信息资源的企业,为了利用剩余的计算资源,通过商业模式创新与技术创新发展起来的。
第二,坚持成本效益原则,提高社会整体效益。有些大规模应用的物联网投资巨大,只有当其整体效益超过提供者和用户负担的成本时,投资才有意义。与此同时,还要发挥各种合作机制的作用,多层次、多渠道、多方式推进国际科技合作与交流。鼓励境外企业和科研机构在我国设立研发机构;鼓励我国企业和研发机构积极开展全球物联网产业研究,在境外开展联合研发和设立研发机构,大力支持我国物联网企业参与全球市场竞争,持续拓展技术与市场合作领域。
第三,应用导向,技术和标准先行。目前,全球物联网产业的核心技术尚不成熟,标准体系正在构建中。研制与物联网有关的标准不仅有利于规范市场、指导产业发展,而且对各国掌握物联网产业发展的主导权具有重要意义。因此,发达国家在发展物联网的过程中,一方面根据应用需求进行技术研发,掌握关键核心技术;另一方面要在制订标准上狠下功夫。
(作者系国务院发展研究中心技术经济部部长)

道恩股份是一家专注于智能控制、通讯技术、电子元器件等领域的高科技企业,其主要产品包括智能控制器、通讯模块、功率模块等。虽然道恩股份没有直接涉及到芯片制造,但其产品中涉及到的一些技术和应用场景需要借助芯片技术来实现。
例如,道恩股份的智能控制器需要借助芯片技术来实现对设备的精准控制,通讯模块也需要芯片技术来实现高速、稳定的数据传输。此外,道恩股份的产品还广泛应用于智能家居、智能制造、智能交通等领域,这些领域也需要借助芯片技术来实现智能化、自动化的控制。
因此,虽然道恩股份没有直接涉及到芯片制造,但其产品中涉及到的技术和应用场景需要借助芯片技术来实现,因此可以说道恩股份有芯片概念。

目前我国人工智能、汽车电子、物联网、5G等现代科技行业的发展都离不开集成电路的支持,换言之,集成电路是目前我国科技发展的核心零部件,因此我国政府高度重视集成电路的发展,出台了多项政策支持集成电路行业。尤其是在经济发达的长三角和泛珠三角区域,上海、广东等城市拥有强大的经济和人才优势,在“十四五”期间形成了集成电路集群化发展的趋势。

1、集成电路渗透到我国各个行业

集成电路是我国科技发展的重要组成部分,也是我国各行各业实现智能化、数字化的基础。目前我国集成电路渗透到我国各个行业,例如工业机器人、5G网络建设、汽车电子以及计算机等重要科技领域,可以说集成电路是我国科技发展的基石,集成电路技术发展到位,我国才能够在科技领域不受制于人。

2、我国集成电路行业依赖进口较为严重

目前集成电路已渗透到我国各个行业,对于我国科技、工业等领域发展显得尤为重要,但因集成电路行业具有较高的技术壁垒,我国目前尚未完全突破技术壁垒,因此在7nm等精度较高的集成电路领域,我国仍需要进口。换言之,在关键技术领域,我国集成电路依赖进口较为严重。

2017-2020年,我集成电路进出口数量均呈现上升趋势,且进出口逆差也在不断扩大。根据海关总署数据显示,2020年中国共进口集成电路5431亿个,较2019年增加985亿个;出口集成电路2596亿个,较2019年增加411个,贸易逆差为2835亿个。2021年1-2月,我国累计进口集成电路963亿个;出口集成电路468亿个,贸易逆差为495亿个。

3、多项规划指明集成电路发展方向

在《中国制造2025》中针对集成电路产业的市场规模、产能规模等提出了具体的量化目标,同时在全国两会发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中也提到在事关国家安全和发展全局的基础核心领域,制定实施战略性科学计划和科学工程。瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

从国家急迫需要和长远需求出发,集中优势资源攻关关键元器件零部件和基础材料等领域关键核心技术。支持北京、上海、粤港澳大湾区形成国际科技创新中心,建设北京怀柔、上海张江、大湾区、安徽合肥综合性国家科学中心,支持有条件的地方建设区域科技创新中心。

3、政策规划下我国集成电路市场规模不断提升

在我国政策的促进下,我国集成电路行业主要代表企业不断突破技术壁垒,促进我国集成电路行业的发展,其中,中芯国际已能够生产n+1 nm的集成电路,虽不能完全替代7nm的芯片,但也能在短时间内解决我国机场电路短缺的问题。

根据中国半导体行业协会数据显示,2015-2020年我国集成电路市场规模呈逐年增加趋势。2020年我国集成电路市场规模为8848亿元,较2019年增加1700%。

4、“十四五”期间各省份出台规划促进集成电路发展

目前长三角地区的安徽省、江苏省、上海市,泛珠三角地区的江西省、福建省、广东省、四川省均对“十四五”期间,集成电路的发展做出了明确的目标规划,形成了较为明确的集群化发展,除此之外,湖北省、重庆市以及山西省也针对“十四五”期间集成电路的发展做出了明确的目标规划。

综合来看,集成电路行业的发展对于我国工业智能化、5G网络、汽车电子、计算机等关键领域的发展起着至关重要的作用,但目前由于我国尚未完全突破集成电路的技术壁垒,到至我国对集成电路的进口依赖较为明显,未来在《中国智造2025》以及《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》的支持下,我国集成电路的发展会越来越好。

除国家层面外,我国经济较为发达的省份也在不停的摸索集成电路的发展,目前在长三角和泛珠三角地区已形成了集成电路发展的集群效应。

—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国集成电路行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

国内外芯片产业发展态势分析研判
中国科学院科技战略咨询研究院
芯片专题课题组
芯片是指内含集成电路的硅片,是采用半导体工艺把多种元件以及元件之间的连线制作在半导体晶圆上的具有特定功能的电路,是电子产品的基础构件。芯片广泛应用于从手机到超级计算机,从普通家用电器到大型工程机械和设备上,几乎无处不在。因此芯片扮演着现代工业基石的角色,成为信息科技迈上新台阶的关键命门。芯片制造技术是当今世界最高水平微细加工技术,是全球高科技国力竞争的战略必争制高点。

半导体产业及其上下游
芯片产业链包括设计、制造、封装测试等主要环节,也涉及上游的半导体设备和材料产业,以及下游的应用行业。
全球芯片产业技术发展态势
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经过多年发展,芯片产业成为高度国际化、高度研发导向的产业。芯片产业发展面临着来自技术和产业的双重挑战。
从技术角度而言,缩小晶体管尺寸越来越难并将最终达到极限,先进制程工艺的推进越来越慢。摩尔定律长期被认为是半导体行业的发展蓝图,而近年来摩尔定律被认为或已趋于发展极限,业界提出了“摩尔定律牵引”(More Moore)、“超越摩尔定律”(More than Moore)、“超越互补金属氧化物半导体(CMOS)”(Beyond CMOS)三大发展方向。《国际元件及系统技术路线图》提出不再以继续提升运算速度与效能为重点,而是关注如何让芯片发展更能符合应用需要。路线图预测非硅CMOS 尺寸微细化将止于2024 年的3 纳米工艺节点,提出通过管芯三维堆叠、层间致密互联、异质异构集成、器件低功率化等方案,变相实现微细化,借以延续芯片性能增长。IC Insights 提出集成电路设计和制造将向以下方向发展:缩小特征尺寸、引入新的材料和晶体管结构、采用更大直径硅晶圆、提高制造设备的生产能力、提高工厂自动化程度、电路和芯片的三维集成,先进的集成电路封装和整体系统驱动的设计方法等。
集成电路产业链及相关主要厂商
过去20年间,美国半导体企业的销售额约占全球的一半,韩国、日本、欧洲和我国的台湾地区也有表现优异的企业。
从产业角度而言,芯片产业创新的重心正在转移和扩张,产业高度集中导致竞争减少、市场垄断等风险不断加大。当前,芯片产业应用从传统的计算扩展到移动设备、汽车、云数据中心等领域,企业涉及的技术领域和目标进一步拓展。领先一步,“赢者通吃”,落后一招,“全盘皆输”,是芯片产业生态的“丛林法则”,因此预先布局、掌握领先的核心技术是芯片企业市场制胜的关键砝码。此外,通过并购来扩展市场规模、占有先进技术、布局未来关键领域是芯片企业强化市场竞争力的重要途径。近年来,国内外集成电路企业兼并重组风起云涌,产业并购呈现聚焦战略整合和布局新兴领域的趋势。一方面,龙头企业为实现规模经济和降低成本,持续开展出于战略整合目的的国际并购,呈现出规模大、交易金额高、强强联合的特征。另一方面,随着产业技术进入后摩尔时代,企业加快布局新兴市场,围绕物联网、汽车电子、数据中心、人工智能等领域的并购日趋活跃。上游企业让下游客户入股,以提升研发能力、分担研发风险也是巩固市场竞争力的一种手段。ASML 公司即采用这一模式。英特尔、三星、台积电是ASML 公司的股东,以购买股票以及投资ASML 公司科研的方式,成为ASML 公司高端设备的优先供货对象。
全球芯片技术创新步伐加快。QUESTEL 公司发布的《芯片行业专利分析及专利组合质量评估》报告显示(2016 年检索数据),全球芯片专利申请数量在1995~2013 年实现了6 倍的惊人增长,特别是2010 年以来专利申请节奏显著加速。
我国芯片产业和技术发展分析
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从产业链视角分析,我国集成电路封测业与国际先进水平技术差距最小,接近“并跑”。集成电路设计企业已经涌现若干在细分领域具有相当国际竞争力的企业,但是无论从基础技术平台、市场体量还是到战略产品领域等方面与国际领先企业仍然有不小的差距。集成电路制造业在技术研发上取得系列重大进步的同时,在核心量产工艺上与国际领先制造企业有15 代以上的差距。国内芯片制造设备和关键材料,除了已经取得的若干装备和产品研发及生产线应用的突破以外,与国际先进水平的整体差距是最大的。
▌(一)我国半导体芯片市场需求和供给能力总体评价
我国是世界第一大信息电子生产大国和消费大国,我国的家电、手机、台式机、笔记本电脑、信息通信设备、服务器乃至各类交通工具和医疗设备等产业需要大量芯片产品。根据中国海关统计数据,2017 年中国进口集成电路金额26014 亿美元,同比增长146%。
我国进口最大宗的是“处理器及控制器”类(占全部芯片进口总值接近一半),其次是存储器,再次是逻辑芯片。随着中国产业的升级转型,在工业应用、汽车应用、移动互联网、数字电视、数字娱乐、人工智能和医疗应用等新兴行业,形成集成电路产品多元化的增长态势。
Gartner 公司数据显示,近年来全球接近80%的手机是中国生产的,95%的电脑在中国组装生产(近两年部分开始向越南等国转移),但是需要注意中国的芯片进口额其中大部分是以苹果、三星和惠普等为代表的跨国IT 公司在华装配企业的进口额。可以说中国对芯片的巨额消费很大部分是由跨国公司在中国组装电子设备和产品造成的。
2017 年中国出口集成电路20435 亿块,同比增长131%,出口金额6688亿美元,同比增长98%。这里面也有大量跨国公司在华企业的贡献。
我国国内芯片供给能力较强的为移动处理和基带芯片、逻辑芯片和分立器件等,在移动智能终端和网络通信领域应用较广,已经形成有效供应。但在国内市场和全球市场需求量很大的存储器、中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、微处理器单元(MPU)、传感器、模拟射频芯片和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等芯片产品方面,尚处于攻关、试产、小批量开发阶段,基本没有形成规模供应能力,整体上看所需的关键集成电路产品大量依赖美国等进口,难以对经济发展和信息安全等形成全面有力支撑。
▌(二)我国芯片产业技术现状分析
2008 年以来,在重大科技专项(01)—核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品(核高基)和重大科技专项(02)—极大规模集成电路制造装备与成套工艺的支持下,在芯片、软件和电子器件领域,以及集成电路制程和成套工艺上取得了较大突破。2014 年6 月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,设立集成电路产业基金,以大力度部署带动产业链协同持续发展,加快追赶和超越的步伐,努力实现集成电路产业跨越式发展。
1 集成电路设计业
中国集成电路设计业增速为261%,销售额为20735 亿元。根据工业和信息化部的数据,境内设计业规模从2014 年的1047 亿元增长到2017 年的1980 亿元,位居全球第二。代表性企业为进入全球前10 名的华为海思和紫光展锐。例如华为海思半导体、紫光展锐等开发的移动处理芯片全球市场占有率超过20%。而兆芯和龙芯等公司在CPU、GPU、芯片组(Chipset)等核心技术方面取得了突破。同时国内在金融集成电路卡芯片、北斗导航芯片上取得了突破。但是国内芯片设计企业对第三方IP 核的依赖程度非常高;对设计方法学的重视程度不够,需要设计企业提供更完善的方案方可完成制造流程。我国在需求量很大的数字信号处理(DSP)芯片、FPGA、模拟芯片等方面尚未形成强有力的设计能力。
2 集成电路制造业
根据中国半导体行业协会提供的数据,我国集成电路制造业2017 年同比增长285%,销售额达到14481 亿元,领军企业为中芯国际、华力、华虹等,整体上12 英寸生产线的产能只有15 万片左右(2016 年),亟待加强;国内代工制造企业完整的设计服务和支持体系仍然有待加强,大多数企业尚未建成有竞争力的设计服务和支持体系,独立工艺研发能力有待加强。
中国芯片制造业现有先进工艺产能与市场需求方面存在的差距仍然较大。例如,中芯国际2016 年的营收为2921 亿美元,位列全球代工企业第4名,并宣布实现28 纳米成套工艺量产,在02 专项的支持下,22 纳米和14纳米先导技术研发取得突破,当前在国家集成电路大基金的全力支持下,正在推进14 纳米工艺研究和量产开发。国际上领先的代工制造企业为中国台湾的台积电、美国的格罗方德、韩国的三星和中国台湾的台联电。全球领先的台积电目前的主流工艺正在试图从10 纳米向7 纳米转换,采用极紫外光刻(EUV)前沿技术,同时在南京部署16 纳米生产线。
3 集成电路封测业
根据中国半导体行业协会数据,集成电路封测业继续保持快速增长,增速为208%,2017 年达到18897 亿元。目前国内集成电路封装已经形成了四大领军企业,即长电科技、通富微电、华天科技和晶方科技;其中长电科技名列全球第三,位列全球第一是中国台湾的日月光。在02 专项支持下,中国大陆封装企业围绕三维高密度集成技术研发,接近国际先进水平。中国大陆和中国台湾企业在技术上已经不存在代差。
4 芯片制造设备和关键材料
在国家02 专项的支持下,研制成功靶材、抛光液等多种关键材料产品,性能达到国际先进水平。国产刻蚀机、离子注入机等多种关键设备研制成功并通过了大生产线考核,实现了海内外批量销售,总体技术水平达到28 纳米,部分14 纳米设备开始进入客户生产线验证。
国内代表性企业为中微(刻蚀机)和北方华创(等离子刻蚀、气相沉积设备和清洗设备)等。值得注意的是,我国优势企业主要集中在后道工艺设备部分。在前端工艺方面,如核心光刻工艺方面,国内目前推出了90 纳米光刻机装备,这与国际顶尖装备企业[如得到国际集成电路制造巨头全力支持的荷兰ASML 公司(正在研发推出10 纳米及以下节点工艺装备)]的差距较大,而国内企业在提供尖端生产工艺、高效服务和先进软件产品方面的差距较大。
光刻胶是半导体工艺中最核心的材料,直接决定芯片制程。现阶段,日、美企业垄断国内半导体光刻胶市场,我国光刻胶产业和国外先进产品相差三四代,极易被国外企业“卡脖子”。但国内企业在资金和技术上奋起直追,如苏州瑞红、北京科华等,它们有望持续引领半导体光刻胶国产化进程,逐渐降低我国对半导体光刻胶的进口依赖程度。
▌(三)我国芯片产业和技术发展趋势
我国集成电路领域近几年取得了长足发展。国产手机芯片大量进入市场,芯片制造和封装技术快速进步,芯片制造装备和材料实现了从无到有的突破。紫光展锐、华为等企业研发的芯片的设计能力快速提升。“龙芯”CPU已形成3 个产品系列,部分国产芯片开始大力推广。
2017 年,美国总统科技顾问委员会发布的报告评估了中国半导体产业的发展优势和短板,包括:中国在先进逻辑芯片制造技术方面明显落后于世界先进水平,虽然制造企业数量很多,但比当前先进的量产工艺至少落后15代,缺少可商业量产的本土存储器企业,缺少半导体设备厂商等。中国半导体产业中表现最突出的是设计企业,并且发展势头良好,但与国外先进企业之间还存在技术差距,而且大部分设计企业主要瞄准低端和中端市场。此外,中国企业在国际上的收并购活动日益活跃。
我国未来集成电路发展趋势应按照“摩尔定律牵引”和“超越摩尔定律”抓住技术变革的有利时机,以“摩尔定律牵引”战略,持续推动国际先进12 寸前沿工艺研发,下决心突破处理器、存储器等全球产业技术制高点,迅速形成国际前沿水平的规模生产能力,争夺全球主流应用市场。同时要按照“超越摩尔定律”战略,基于我国巨大的市场潜力和战略需求,大力发展模拟及数模混合电路、微机电系统(MEMS)、高压电路、射频电路等特色8 寸专用工艺生产线。以制造工艺能力的提升带动国内芯片设计水平提升,以国际高水平生产线建设战略性带动我国关键装备和材料配套突破发展。
文章来源:企鹅号 - 科学出版社
原文链接:>截止2023年3月22日,世界上最大的CPU及相关芯片制造商是英特尔(Intel)公司。该公司总部位于美国加利福尼亚州,是全球最大的半导体芯片制造商之一,产品覆盖了个人电脑、服务器、物联网、人工智能和5G等众多领域。此外,英特尔公司还与苹果、戴尔、惠普等众多知名公司合作开发和生产芯片,具有重要的市场地位和影响力。其他知名的CPU及相关芯片制造商还包括台湾的台积电(TSMC)、美国的高通(Qualcomm)、英国的ARM等。

我这里有一份。要的话可以给你发一份。
2011 年 1月 2日
中国集成电路产业发展现状 中国集成电路产业发展现状 集成电路产业发展
关键词:中国集成电路现状
集成电路产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业,世界集成电路产业发 展迅速,技术日新月异。2003年前中国集成电路产业无论从质还是从量来说都不 算发达, 但伴随着全球产业东移的大潮, 中国的经济稳定增长, 巨大的内需市场, 以及充裕的人才,中国集成电路产业已然崛起成为新的世界集成电路制造中心。 二十一世纪, 我国必须加强发展自己的电子信息产业。 它是推动我国经济发展, 促进科技进步的支柱,是增强我国综合实力的重要手段。作为电子信息产业基 础的集成电路产业必须优先发展。只有拥有坚实的集成电路产业,才能有力地 支持我国经济、军事、科技及社会发展第三步发展战略目标的实现。
一、我国集成电路产业发展迅速 1998 年我国集成电路产量为 222 亿块,销售规模为 585 亿元。 到 2009 年,我国集成电路产量为 411 亿块,销售额为 1110 亿元,12 年间产量 和销售额分别扩大 185 倍与 20 倍之多,年均增速分别达到 381%与 402%,销 售额增速远远高于同期全球年均 64%的增速。 二、 中国集成电路产业重大变化 2008年是中国集成电路产业发展过程中出现重大变化的一年。 全球金融危机不 仅使世界半导体市场衰退,同时也使中国出口产品数量明显减少,占中国出口总 额1/3左右的电子信息产品增速回落,其核心部件的集成电路产品的需求量相应 减少。 人民币升值也是影响产业发展的一个不可忽视的因素, 因为在目前国内集成电 路产品销售额中直接出口占到70%左右, 人民币升值对于以美元为结算货币的出 口贸易有着重要影响,人民币兑美元每升值1%,国内集成电路产业整体销售额 增幅将减少12到14个百分点,在即将到来的2011年里,人民币加速升值值得关 注。 三、中国集成电路产品产销概况 中国集成电路产品产销概况 中国集 2008年中国集成电路产业在产业发展周期性低谷呈现出增速逐季递减状态, 全年 销售总额仅有124682亿元,比2007年减少了04%,出现了未曾有过的负增长局 面;全年集成电路产量为41714亿块,较2007年仅增长了13%。近几年我国集成 电路产品产量和销售额的情况如图1和图2所示:
图1 2003—2008年中国集成电路产品产量增长情况
图2 2003—2008年中国集成电路产品销售额增长情况 由上图可知,最近几年我国集成电路产品销售额虽逐年上升,但上升的速度却 缓慢,这是因为在国务院18号文件颁布后的五年中,中国集成电路产业的产品销 售额一直以年均增长率30%以上的速度上升, 是这个时期世界集成电路增长速度 的3倍,是一种阶段性的超高速发展的状态;一般情况下,我国集成电路产业年 均增长率能保持在世界增长率的15倍左右已属高速发展,因此,在2007年以后, 我国集成电路产业的年增长速度逐步减缓应属正常势态, 在世界集成电路产业周 期性低谷阶段,20%左右的年增长率仍然是难得的高速度。世界经济从美国次贷 危机开始逐步向全世界扩展,形成金融危机后又向经济实体部门扩散,从2008
年开始对中国集成电路产业产生影响,到第三季度国际金融危机明显爆发后,中 国集成电路产业销售额就出现了大幅度下滑,形成了第四季度的跳水形态。图3 是这个变化过程。
图3 2006Q1-2008Q4中国集成电路产品销售收入及同比(季期)增长率 中国集成电路产业的发展得益于产业环境的改善, 抵御金融危机的影响政策 十分显著。2008年1月,财政部和国家税务总局发布了《关于企业所得税若干优 惠政策的通知》(财税〔2008〕1号),对集成电路企业所享受的所得税优惠十分 重视。日前通过的《电子信息产业调整和振兴规划》 ,又把“建立自主可控的集成 电路产业体系”作为未来国内信息产业发展的三大重点任务之一,在五大发展举 措中明确提出“加大投入,集中力量实施集成电路升级”。2005年由国务院发布的 《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006━2020年)》(国发[2005]44号),确定 并安排了16个国家重大专项,其中把“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件 产品”与“超大规模集成电路制造装备及成套工艺”列在多个重大专项的前两位; 2008年4月国务院常务会议已审议并原则通过了这两个重大专项的实施方案,为 专项涉及的相关领域提供了良好的发展契机。 中国各级政府对集成电路产业发展 的积极支持和相关政策的不断落实, 对我国集成电路产业的发展产生了积极的影 响。 四、中国集成电路产品需求市场 近些年来,随着中国电子信息产品制造业的迅速发展,在中国市场上对集成 电路产品的需求呈现出飞速发展的势态,并成为全球半导体行业的关注点,即使 中国集成电路产品的需 在国内外半导体产业陷入低迷并出现了负增长的2008年,
求市场仍保持着增长的势头, 这是由中国信息产品制造业的销售额保持着10%以 上的正增长率所决定的。 中国最近几年的集成电路产品市场需求额变化情况如图 4所示。
图4 2004-2008年中国集成电路市场需求额 五、我国集成电路产业结构 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。随着前几年 IC 设计业和芯片制造业的加速发展, 设计业和芯片制造业所占比重逐步上升,国内集成电路产业结构逐渐趋于合理。 2006年设计业的销售额为1862亿元, 比2005年增长498%; 2007年销售额为2257 亿元,比2006年增长212%。芯片制造业2006年销售额为3235亿元,比2005年增 长了389%; 2007年销售额为3979亿元, 比2006年增长又230%。 封装测试业2006 年销售额为4966亿元,比2005年增长439%;2007年销售额为6277亿元,比2006 年增长264%。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、 272亿元、1611亿元,分别占全年总销售额的56%、136%、808%,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2255亿元、3969亿元、6277亿元,分别占全年 总销售额的180%、317%、502%。 半导体设备材料的研发和生产能力不断增强。 在设备方面, 65纳米开始导入生产, 中芯国际与 IBM 在45纳米技术上开展合作,FBP(平面凸点式封装)和 MCP(多
芯片封装)等先进封装技术开发成功并投入生产,自主开发的8英寸100纳米等离 子刻蚀机和大角度离子注入机、12英寸硅片已进入生产线使用。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能力和供应能力不断 增强。
但是2008年,国内集成电路设计、芯片制造与封装测试三业均不同程度的受 到市场低迷的影响,其中芯片制造业最明显,全年芯片制造业规模增速由2007 年的23%下降到-13%,各主要芯片制造企业均出现了产能闲置、业绩下滑的情 况;封装测试业普遍订单下降、开工率不足,全年增幅为-14%;集成电路设计 业也受到国内市场需求增长放缓的影响, 由于重点企业在技术升级与产品创新方 面所做的努力部份地抵御了市场需求不振所带来的影响, 全年增速仍保持在正增 长状态,为42%,高于国内集成电路产业的整体增幅。如图5所示。
图5 2008年中国集成电路产业基本结构
六、集成电路技术发展 集成电路技术发展 我国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, 封装测试水平从低端迈向中 研发了不少工艺模块, 先进加工工艺已达到 100nm。 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 05 微米企业比 例已超过 60%,其中设计能力在 018 微米以下企业占相当比例,部分企业设计 水平已经达到 100nm 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。相当一批 IC 已投入量产,不仅满足国内市场需求,有的还进入国际市场。 总之,集成电路产业是信息产业和现代制造业的核心战略产业,其已成为一些 国家信息产业的重中之重。 2011年我国集成电路产业的发展将勉励更好的发展环 境,国家政府的支持力度将进一步增加,新的扶植政策也会尽快出台,支持研发 的资金将会增多,国内市场空间更为广阔,我国集成电路产业仍将保持较快的发 展速度,占全球市场份额比重必会进一步增大!! !
附录: 附录: 中国集成电路产业发展大事记(摘自网络) 中国集成电路产业发展大事记(摘自网络) 1947 年,美国贝尔实验室发明了晶体管。 1956 年,中国提出“向科学进军”,把半导体技术列为国家四大紧急措施 之一。 1957 年,北京电子管厂通过还原氧化锗,拉出了锗单晶。中国科学院应用 物理研究所和二机部十局第十一所开发锗晶体管。当年,中国相继研制出锗点接 触二极管和三极管(即晶体管) 。 1959 年,天津拉制出硅(Si)单晶。 1962 年,天津拉制出砷化镓单晶(GaAs) ,为研究制备其他化合物半导体打 下了基础。 1962 年,我国研究制成硅外延工艺,并开始研究采用照相制版,光刻工艺。 1963 年,河北省半导体研究所制成硅平面型晶体管。 1964 年,河北省半导体研究所研制出硅外延平面型晶体管。 1965 年 12 月,河北半导体研究所召开鉴定会,鉴定了第一批半导体管,并 在国内首先鉴定了 DTL 型(二极管――晶体管逻辑)数字逻辑电路。1966 年底, 在工厂范围内上海元件五厂鉴定了 TTL 电路产品。 这些小规模双极型数字集成电 路主要以与非门为主,还有与非驱动器、与门、或非门、或门、以及与或非电路 等。标志着中国已经制成了自己的小规模集成电路。 1968 年,组建国营东光电工厂(878 厂) 、上海无线电十九厂,至 1970 年建 成投产,形成中国 IC 产业中的“两霸”。 1968 年,上海无线电十四厂首家制成 PMOS(P 型金属-氧化物半导体)电 路(MOSIC) 。拉开了我国发展 MOS 电路的序幕,并在七十年代初,永川半导体研 究所(现电子第 24 所) 、上无十四厂和北京 878 厂相继研制成功 NMOS 电路。之
后,又研制成 CMOS 电路。 七十年代初,全国掀起了建设 IC 生产企业的热潮,共有四十多家集成电路 工厂建成。 1972 年,中国第一块 PMOS 型 LSI 电路在四川永川半导体研究所研制成功。 1973 年,我国 7 个单位分别从国外引进单台设备,期望建成七条 3 英寸工 艺线,最后只有北京 878 厂,航天部陕西骊山 771 所和贵州都匀 4433 厂。 1976 年 11 月,中国科学院计算所研制成功 1000 万次大型电子计算机,所 使用的电路为中国科学院 109 厂(现中科院微电子中心)研制的 ECL 型(发射极 耦合逻辑)电路。 1982 年,江苏无锡的江南无线电器材厂(742 厂)IC 生产线建成验收投产, 这是中国第一次从国外引进集成电路技术。 1982 年 10 月,国务院为了加强全国计算机和大规模集成电路的领导,成立 了以万里副总理为组长的“电子计算机和大规模集成电路领导小组”, 制定了中 国 IC 发展规划,提出“六五”期间要对半导体工业进行技术改造。 1983 年,针对当时多头引进,重复布点的情况,国务院大规模集成电路领 导小组提出“治散治乱”, 集成电路要“建立南北两个基地和一个点”的发展战 略,南方基地主要指上海、江苏和浙江,北方基地主要指北京、天津和沈阳,一 个点指西安,主要为航天配套。 1986 年,电子部厦门集成电路发展战略研讨会,提出“七五”期间我国集 成电路技术“531”发展战略,即普及推广 5 微米技术,开发 3 微米技术,进行 1 微米技术科技攻关。 1989 年 2 月,机电部在无锡召开“八五”集成电路发展战略研讨会,提出 了“加快基地建设,形成规模生产,注重发展专用电路,加强科研和支持条件, 振兴集成电路产业”的发展战略。 1989 年 8 月 8 日, 厂和永川半导体研究所无锡分所合并成立了中国华晶 742 电子集团公司。 1990 年 10 月,国家计委和机电部在北京联合召开了有关领导和专家参加的座谈 会,并向党中央进行了汇报,决定实施九 O 八工程。 1995 年,电子部提出“九五”集成电路发展战略:以市场为导向,以 CAD 为突破口,产学研用相结合,以我为主,开展国际合作,强化投资,加强重点工 程和技术创新能力的建设,促进集成电路产业进入良性循环。 1995 年 10 月,电子部和国家外专局在北京联合召开国内外专家座谈会,献 计献策,加速我国集成电路产业发展。11 月,电子部向国务院做了专题汇报, 确定实施九 0 九工程。 1997 年 7 月 17 日, 由上海华虹集团与日本 NEC 公司合资组建的上海华虹 NEC 电子有限公司组建,总投资为 12 亿美元,注册资金 7 亿美元,华虹 NEC 主要承 担“九 0 九”工程超大规模集成电路芯片生产线项目建设。 1998 年 1 月 18 日,“九 0 八” 主体工程华晶项目通过对外合同验收,这 条从朗讯科技公司引进的 09 微米的生产线已经具备了月投 6000 片 6 英寸圆片 的生产能力。 1998 年 1 月,中国华大集成电路设计中心向国内外用户推出了熊猫 2000 系 统,这是我国自主开发的一套 EDA 系统,可以满足亚微米和深亚微米工艺需要, 可处理规模达百万门级,支持高层次设计。 1998 年 2 月 28 日,我国第一条 8 英寸硅单晶抛光片生产线建成投产,这个
项目是在北京有色金属研究总院半导体材料国家工程研究中心进行的。 1998 年 4 月,集成电路“九 0 八”工程九个产品设计开发中心项目验收授 牌,这九个设计中心为信息产业部电子第十五研究所、信息产业部电子第五下四 研究所、上海集成电路设计公司、深圳先科设计中心、杭州东方设计中心、广东 专用电路设计中心、兵器第二一四研究所、北京机械工业自动化研究所和航天工 业 771 研究所。这些设计中心是与华晶六英寸生产线项目配套建设的。 1998 年 3 月,由西安交通大学开元集团微电子科技有限公司自行设计开发 的我国第一个-CMOS 微型彩色摄像芯片开发成功,我国视觉芯片设计开发工作取 得的一项可喜的成绩。 1999 年 2 月 23 日,上海华虹 NEC 电子有限公司建成试投片,工艺技术档次 从计划中的 05 微米提升到了 035 微米,主导产品 64M 同步动态存储器(S- DRAM) 这条生产线的建-成投产标志着我国从此有了自己的深亚微米超大规模集 。 成电路芯片生产线。 2000 年 7 月 11 日,国务院颁布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若 干政策》 随后科技部依次批准了上海、西安、无锡、北京、成都、杭州、深圳 。 共 7 个国家级 IC 设计产业化基地。 2001 年 2 月 27 日, 直径 8 英寸硅单晶抛光片国家高技术产业化示范工程项 目在北京有色金属研究总院建成投产;3 月 28 日,国务院第 36 次常务会议通过 了《集成电路布图设计保护条例》 。 2002 年 9 月 28 日,龙芯 1 号在中科院计算所诞生。同年 11 月,中国电子 科技集团公司第四十六研究所率先研制成功直径 6 英寸半绝缘砷化镓单晶, 实现 了我国直径 6 英寸半绝缘砷化镓单晶研制零的突破。 2003 年 3 月 11 日,杭州士兰微电子股份有限公司上市,成为国内 IC 设计 第一股。 2006 年中星微电子在美国纳斯达克上市。随即珠海炬力也成功上市。 2007 年展讯通信在美国纳斯达克上市。 2008 年《集成电路产业“十一五”专项规划》重点建设北京、天津、上海、 苏州、宁波等国家集成电路产业园。

芯片产业链核心环节为产业链中游的芯片设计、芯片制造、封装测试。而上游基础EDA软件、材料和设备是中游制造的关键,中国芯片在这部分较为受制于人,其中芯片产业链最薄弱的环节为最上游的EDA软件。目前,中国国芯片产业链布局最完整的地区位于上海。
芯片产业链包括上游基础层、中游制造层和下游应用层。上游EDA软件/IP、材料和设备是芯片产业的基础,其中EDA软件/IP是中游芯片设计的关键;材料和设备是芯片制造和封测的基础。中游制造是芯片产业链的核心,包括芯片设计、芯片制造和封装测试。下游应用领域主要包括通讯设备、汽车电子、消费电子、军事、工业、物联网、新能源、人工智能等等。
芯片产业链的最上游为EDA产业,也是整个产业链最高端的行业。EDA软件是芯片之母,是芯片设计必需的软件工具。目前,全球芯片设计的高端软件EDA被美国Synopsys、Cadence、Mentor三大公司所垄断。本土EDA企业有华大九天、广立微电子、芯华章、概伦电子等。
上游的材料和设备是中游芯片制造和芯片封装测试的基础,材料中硅片所占比重最大,约为30%,其次是电子特种气体、光掩膜和光刻胶。国产硅片空间广阔,沪硅产业和中环股份为中国生产半导体硅片的龙头企业。半导体设备龙头企业中有北方华创、盛美半导体、中微公司、晶盛电机等。
因此选取了我国芯片产业链中上游环节的制造企业中注册资金为5000万元以上的企业,其中部分被国外垄断的行业如电子特种气体、溅射靶材、抛光材料、光刻胶等行业选取了注册资金2000万以上的企业。芯片中上游制造企业较多分布于上海、江苏、广东、浙江、北京等地区。
芯片产业链中上游各个环节的行业龙头企业集中在上海,上游EDA软件的代表企业概伦电子,原材料部分生产大硅片的龙头企业沪硅产业,制造半导体设备的龙头企业盛美半导体,中游芯片设计、封装测试的龙头企业中芯国际、紫光展锐、华虹半导体等。上海的芯片产业布局是全国最完整的。


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