关联度法对集成电路产业链关键环节的确定研究

收稿地址：北京市石景山区鲁谷路35号电科大厦东楼灰色关联度法对集成电路产业链关键环节的分析——台湾对大陆集成电路产业发展的启示龚巍巍，杨志锋（工业和信息化部电子科学技术情报研究所 北京 100040）摘要：多年来，集成电路产业是我国非常重视和关注的重点产业领域，专家学者们对该产业的研究也很多，方向主要集中在产业的定性分析上，如战略规划、发展规律、产业政策及投资等方面[1]，而基于产业数据的深入分析对产业发展进行的研究则很少见。

灰色关联分析是一种可在不完全的信息中，对所要分折、研究的各因素，通过一定的数据处理，在随机的因素序列间，找出它们的关联性，发现主要矛盾，找到主要特性和主要影响因素的定量分析方法。

本文通过灰色关联度分析法对集成电路产业链各主要环节进行分析，为产业关键环节的研究提供依据，期望对产业发展的深入研究提供一定参考。

关键字：灰色关联度法；集成电路；产业链1、灰色关联分析灰色关联分析的基本思想是基于行为因子序列的微观或宏观几何接近，以分析和确定因子间的影响程度或因子对主行为的贡献测度而进行的一种分析方法。

曲线越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之就越小。

灰色关联分析的主要数学计算过程如下：（1）在对研究问题定性分析的基础上,确定一个因变量因素和多个自变量因素.设因变量数据构成参考序列0X ',各自变量数据构成比较序列i X '（1，2，…，n ），n+1个数据序列构成如下矩阵：其中， N 为变量序列的长度。

（2）首先对变量序列进行无量纲化处理，处理后各因素序列形成如下矩阵：1010101(1)(1)(1)(1)(2)(2)(2)(,,,)(3.1)()()()nnnnN n x x x x x x X X X x N x N x N ⨯+'''⎛⎫ ⎪''' ⎪'''= ⎪⎪'''⎝⎭((1),(2),,()),0,1,2,,T i i i i X x x x N i n''''==010101(1)(1)(1)(2)(2)(2)(,,,)(3.2)n n n x x x x x x X X X ⎛⎫⎪ ⎪= ⎪⎪具体可使用均值化法(3.3)、初值化法(3.4)等. （3）在无量纲化的基础上计算差序列和极差。

计算(3.2)中第一列(参考序列)与其余各列(比较序列)对应期的绝对差值,形成如下绝对差值矩阵：其中，绝对差值阵中最大数和最小数即为极差：（4）计算关联系数对绝对差值阵中数据作如下变换：得到关联系数矩阵：ρ称为分辨系数，在(0,1)内取值。

0()i k ξ即为关联系数。

比较序列X i 与参考序列X 0的关联程度是通过N 个关联系数(即(3.9)中第i 列)来反映的,1()()(3.3)1()i iNi k x k x k x k N ='='∑()()(3.4)(1)i ii x k x k x '='0,1,,;1,2,,i n k N==010200102001020(1)(1)(1)(2)(2)(2)()()()n n n N nN N N ⨯∆∆∆⎛⎫ ⎪∆∆∆ ⎪ ⎪⎪∆∆∆⎝⎭00()()()(3.5)i i k x k x k ∆=-0,1,,;1,2,,i n k N=={}011max ()(max)(3.6)i i n k Nk ≤≤≤≤∆=∆{}011min ()(min)(3.7)i i n k Nk ≤≤≤≤∆=∆00(min)(max)()(3.8)()(max)i i k k ρξρ∆+∆=∆+∆010200102001020(1)(1)(1)(2)(2)(2)(3.9)()()()n n n N nN N N ξξξξξξξξξ⨯⎛⎫⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭求平均就可得到X i 与X 0的关联度。

最后，通过对各比较序列与参考序列的关联度从大到小排序，关联度越大，说明比较序列与参考序列变化的态势越一致。

2、台湾地区集成电路产业的灰色关联度分析中国台湾地区的半导体产业已经在世界上占据了举足轻重的地位，以下（表1）是台湾地区近年来产业链条中各部分的产业产值情况。

表1 2004-2009年中国台湾半导体产业发展情况单位：亿新台币数据来源：TSIA ，赛迪顾问整理，2010，03先以IC 产业产值为参考序列，以灰色关联度计算方法，选取分辨系数0.5，得出其余序列与它的灰色关联系数构成的灰色关联系数矩阵：1.0000 0.4471 0.4353 0.3333 1.0000 0.6174 0.5656 0.5056 1.0000 0.8774 0.7339 0.8069 1.0000 0.8367 0.6351 0.7479 1.0000 0.7122 0.6571 0.7435⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭继而可得出其余序列与参考序列{}0X 的灰色关联度序列0011()(3.10)Ni i k r k N ξ==∑0.55390.67220.85450.80490.7782R ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭由此序列，可以看出就台湾IC 产业产值（X 0）而言，产业链内各部分与其关联顺序为：晶圆代工(X 3)> IC 封装业(X 4) > IC 测试业(X 5) > IC 制造业(X 2) > IC 设计业(X 1)。

进一步地，我们将产业链上的各个环节互选为参考数列, 选取连续几年的产业产值为基础, 分别算出关联系数和关联度。

再分析关联度排序结果, 最后找出决定产业链上所有产业发展起决定性作用的战略环节。

具体结果如下：通过ri 的值可以看出，台湾IC 产业链内主要的关键环节在于封装业，这一环节对整个产业链的发展带动最大。

而对封装关联度最大的是测试业，其次是晶圆代工业。

晶圆代工业对封测业的发展带动最大。

从数据分析可以看出台湾产业链的发展重点集中在产业链后端部分。

结合台湾的实际发展情况来看，台湾IC 产业的发展和计算结果比较吻合，台湾在国际分工中进行了正确的定位，采取了恰当的策略。

中国台湾根据自身条件、国际联系、产业格局，确定“专业代工模式”发展集成电路业。

由于岛内市场狭小，无力支撑产业成长，转而实施外向型集成电路发展战略，寻求国际市场，确定出口导向，利用技术、人才、市场国际化，采取与日美产业互补策略，选择从生产制造环节切入，以代工、封测为特征，承接全球加工合同。

目前，台湾企业的封测技术水平在世界上处于领先地位，封测产值居全球第一位，全球前五大封装企业有三家来自台湾。

同时，台湾的代工业也在世界上占据着举足轻重的地位，2011年全球最大的晶圆代工厂中，台积电和联电分列第一、第二位。

目前，从后端开始的中国台湾半导体产业，围绕着计算机和消费电子产品，已经在计算机及网络芯片、手机芯片、模拟IC、驱动IC等领域具有较强优势。

一、台湾模式对大陆集成电路产业发展的启示1、封测和制造在大陆集成电路产业发展中处于较为关键的位置，然而近十年来我国大陆集成电路产业对后端重视不够，封测业的发展并没有获得快速的质的提高，产业发展的整体设计中也过于偏重设计业，强调设计业在三业中比重的提高，结果是我国大陆的集成电路设计业虽然也确实得到了快速的发展，但整体上，大陆集成电路产业与世界产业的距离不是缩小了，而是拉大了，也就是说产业的发展问题依然没有得到解决。

2、过去有较多文献描述大陆集成电路企业多从事的是封装测试环节，造成我国大陆封测业较强的印象，实际上我国的封测业不大也不强。

2011年在我国最大的十家封测企业中，其中只有江苏新潮一家是本土企业，其他九家都是外资在华企业，基本上完全处于外资的包围中。

在世界范围内，江苏新潮在2011年的销售额为62.6亿元[2]，而约为世界最大的封测企业台湾日月光科技同期销售额（61.2亿美元）的六分之一。

3、与封测联系紧密的制造业差距更大。

国内芯片制造产能总计约90万片/月，分散在国内约30多家企业中，仅是台积电公司的70%。

国内最大的芯片代工厂中芯国际公司每36月工艺进步一代，最先进工艺为40纳米,产能不足5000片/月，而台积电公司40纳米以下产能为11万片/月，量产先进工艺达到22纳米，先进产能导入迅速。

4、3D封装技术商用量产带来的制造业和封测业的融合将对我国产业发展带来新的挑战。

2013年，3D封装技术经过多年研发积累后将正式形成商用量产。

目前Intel和三星等全产业链企业、台积电和台联电等芯片制造代工企业以及芯片封装代工企业日月光(台)和矽品(台)相继发布3D封装量产计划。

台积电3D封装线于今年第四季度迈入产品实测阶段，并宣布于2013年正式推出3D封装服务。

这可以说是传统的制造代工产业和封测业开始融合的重要开端，一方面传统的封装业技术水平将大为提高，另一方面传统的封装企业可能面临分化和行业洗牌的局面。

3D封装导入将使大企业的利润和规模进一步增大，中小企业竞争加剧，落后企业和产能的淘汰可能使行业重新洗牌。

作为影响产业发展的关键环节，我们需要认真研究这种变化对整个产业可能造成的影响。

二、结论通过灰色关联度法可以较为容易地看出产业链中较为关键的产业环节，并且这种方法比单纯地进行各环节间销售额比例关系分析来的更为有效。

本文通过对我国台湾地区和大陆地区集成电路产业链情况进行灰色关联分析及对比研究，认为台湾地区抓住了其产业链中的关键环节，实现了突破，形成了有效的发展模式，而我国大陆地区未能对关键环节进行突破，却采用了相对均匀的全产业链发展模式，在总体资源有限的情况下，难以形成贯穿整个产业链条的有效互动。

而在当今3D封装技术商用量产可能带来制造业和封测业融合的形势下，其对我国集成电路产业链发展的影响可能会更加明显。

参考文献(1) 聂鸣，蔡希贤.集成电路产业中的企业战略.研究与发展管理[J]，1998(4)：62-67(2) 中国半导体行业协会，中国电子信息产业发展研究院。

中国半导体产业发展状况报告(2012版)[M].北京，2012。