国内外集成电路产业发展研究

国内外集成电路产业发展研究

集成电路产业是以微电子技术为基础的产业，是国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业，是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的核心与基础，是保障国家信息安全、转变经济发展方式、调整产业结构的重要支撑。在电子信息时代，一个国家掌握不了微电子技术，就不可能成为真正意义上的技术大国和经济强国。

一、集成电路产业定义

集成电路（Integrated Circuit,简称IC）是20世纪50年代后期发展起来的一种新型半导体器件，是由电晶体、二极管、电阻器、电容器等电路元件聚集在硅晶片上，形成完整的逻辑电路，用来计算、控制、判断或记忆资料等，是当今信息时代的核心技术产品。按照产业链关系，可以分成集成电路设计、制造、封测、应用和产业配套等五大部分。

图1 集成电路产业结构图

（一）集成电路设计

集成电路设计是集成电路产业的前端，包括需求分析、规格确认、电路设计与实现、电路验证等环节，最终生成符合晶圆厂设计规则的产品文件。集成电路设计按照电路形态可以分为数字集成电路、模拟集成电路及数/模混合集成电路设计。

图2 集成电路产业主要产品及其内在联系（二）集成电路制造

集成电路制造是指根据设计生成的版图，采用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套平面工艺技术，在硅片上生长出晶体管、二极管、电阻器和电容器等电子器件及器件互联，并采用一定的隔离技术使各元件在电性能上互相隔离实现电路功能。IC制造工艺遵循摩尔定律（当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍），工艺尺寸已经进入到纳米时代。

（三）集成电路封测

集成电路的封测是指芯片在晶圆厂设计完成之后，对wafer 进行良率测试，并对合格的芯片进行切割和封装，再对成品芯片进行测试的过程。集成电路封装不仅起到集成电路芯片内键合点与外部进行电气连接的作用，也对集成电路芯片起到机械或环境保护的作用，从而集成电路芯片能够发挥正常的功能。

目前，表面贴片式封装成为主流，封装朝更多引线、更小体积和更高封装密度方向发展，封装形态也呈现出复杂和多样化的特点，在原有SOP（小尺寸封装）、DIP（双列直插式封装技术）、QFN（方形扁平无引脚封装）等基础上发展出BGA（球栅阵列结构的封装）、SIP（单列直插式封装）等封装形式。

（四）集成电路应用

集成电路是电子工业的基础，集成电路的应用也覆盖到了电子工业领域的各个部分，从早期的主要服务于国防、军事、超高速计算机等高端领域逐渐扩展覆盖到通信、计算机、消费类、工业控制、人工智能等各个领域，并且和新兴的云计算、物联网、大数据、穿戴式、机器人等热门应用互为促进。

（五）集成电路配套

集成电路配套主要是为集成电路设计、制造、封测提供服务的材料、软件、IP、设备等产业，也包括被集成电路设计采用的专利和行业标准等内容。集成电路配套是集成电路产业的重要组成部分，是促进集成电路产业发展的推手。

二、世界集成电路产业发展现状

（一）新兴产业崛起为产业发展注入新动力

近年来，移动智能终端爆发式增长，移动互联、云计算、物联网、大数据等新业态快速发展，智能卡、汽车电子、可穿戴设备等新兴应用领域不断出现，成为继计算机、网络通信、消费电子之后推动集成电路产业发展的新动力。2013年，全球集成电

路产业总收入达3150亿美元，同比上升6.3%。

2013年，以智能手机和平板电脑等移动终端为代表的通信类产品快速增长，增速高达24%，占所有终端产品产值的比例（33%）已经接近PC，消费类产品（主要包括游戏机、电视机、机顶盒、便携播放器、摄像头、相机等）占比14%列第三位。

图3 2013 年集成电路下游终端产品产值占比（二）技术演进进入后摩尔时代，产业整合趋势明显

硅材料的加工极限一般认为是10纳米线宽，受物理原理的制约，小于10纳米后不太可能生产出性能稳定、集成度更高的产品。当集成电路制造愈接近摩尔定律极限时，全球半导体产品将进入微利时代，通过垂直整合、创新商业模式，实现产业链各个环节的密切配合、良性互动以获取更高的生产率，将成为集成电路产业发展和创新的必然要求。

（三）市场垄断态势明显，行业资源加速聚集

英特尔、东芝、三星等公司采用整合组件制造商模式(IDM 模式)，更加精细地对设计、制造、封装每个环节进行质量控制，在PC处理器、存储器等领域处于垄断地位。

全球代工业一直由台湾地区的双雄称霸，台积电与联电，约占全球代工的市场份额70%。台积电的优势在于能提供完整的turn key一站式服务，包括mask（掩膜），第三方IP及封装等，并持续不断大幅投资追赶先进制程工艺，导致毛利率与市占率上升。近期，台积电与高通、ARM公司联合挑战英特尔。

芯片设计业，高通在通信芯片特别是高端通信芯片领域一家独大，与博通、AMD、美满电子等前十家设计企业囊括了全球70%的业务。

（四）各国政府对集成电路产业发展的促进作用

美国、日本、韩国、台湾等国家或地区对于集成电路产业的大力支持，正是其产业在全球迅速崛起的重要原因。

1、美国——通过强化整机市场建立IC的商业运作。政府主要以买家的面目出现，并给予一定程度的研发补贴，依靠市场机制建立起完整的商业运作机制。

2、日韩——通过支持大企业的存储器业务切入国际竞争。政府做信用担保，动员银行以大量贷款支持半导体企业，以给企业贴息的方式解决融资问题。实现了存储器产品的规模化生产，并成为全球存储器制造大国。

3、中国台湾——通过扶植IC设计和代工厂增强实力。我国台湾地区是代工业的发源地，产业成长伊始政府出面动员社会上大企业来投资，吸引海外大公司的资金进入。并在人才的培养和教育投入大量资金，科研教育机构的IC设计版图只要通过审查，

流片的费用可以由政府出资，从而保证为产业源源不断地输送“血液”。

三、我国集成电路产业发展现状

（一）我国集成电路市场规模快速扩大，产业发展迅速

目前我国已经成世界第三大集成电路生产国，近三年销售收入平均增速达21%，超过全球增速的3倍，2013年销售收入达2693亿元。国内市场规模达9166亿元，占全球集成电路市场份额约50%，居全球首位。

近几年，我国集成电路产业结构进一步优化，形成了芯片设计、芯片制造和封装测试三业并举、较为协调的发展格局。涌现出了海思半导体、展讯科技、锐迪科微电子、大唐电信等IC设计骨干企业，和中芯国际、华润微电子等制造类企业，以及长电科技、威讯联合半导体、南通华达微电子等封测类的领先企业。

（二）与国际先进差距大，与我国的国际地位不符

2012年我国集成电路进口额超过1900亿美元，2013年进口额突破2300亿美元，同比增长20%，已经超过石油成为我国第一大进口产品。国家在通信、存储、射频等信息安全领域，经常受到国外的专利、规范的掣肘。

因为，我国在IC设计领域，缺乏在智能终端具有自主知识产权的主导处理器；在IC制造领域，国内最大代工厂中芯国际，规模（20亿美元）仅为台积电的10%，且80%来自于65纳米以上的生产工艺，先进制造工艺与制程稳定性均落后于国际先进水