我国半导体产业的现状和发展前景

五、半导体篇

——我国半导体产业的现状和发展前景

电子信息产业已成为当今全球规模最大、发展最迅猛的产业，微电子技术是其中的核心技术之一（另一个是软件技术）。现代电子信息技术，尤其是计算机和通讯技术发展的驱动力，来自于半导体元器件的技术突破，每一代更高性能的集成电路的问世，都会驱动各个信息技术向前跃进，其战略地位与近代工业化时代钢铁工业的地位不相上下。

当前，世界半导体产业仍由美国占据绝对优势地位，日本欧洲紧随其后，韩国和我国台湾地区也在迅速发展。台湾地区半导体工业已成为世界最大的集成电路代工中心，逐步形成自己的产业体系。

发展中国家要追赶国际高科技产业的步伐，一般都会面临技术、资金、管理、市场的障碍。高科技的产业化是一个大规模的系统工程，需要科研和产业的紧密结合，以及各部门的有效协调，而这些都不是单个企业所能跨越得过去的。在市场机制尚未成熟到有效调动资源的情况下，高层次的组织协调和扶持是必需的。构建具有较高透明度的政策环境和市场环境。有助于鼓励高科技民营企业进入电路设计业领域，鼓励生产企业走规模化和面向国内市场自主开发的路子，形成产业群体。

要打破部门界限，整合全国力量，在引进消化吸收的基础上，加快自主创新，掌握自主知识产权，走出一条创新之路。要重视子人才培养，稳定人才队伍，吸引国外优秀微电子人才。

1许居衍院士，2000年。

在半导体产业发展的目标和途径，以及市场定位、技术路线等方面，需要有战略性的决策和通盘的政策考虑。政府坚定明确的发展政策，合理的投资融资方式，灵活高效的企业经营方式和能够鼓励企业和个人的积极性创造性的激励机制，是产业得以成长的必要条件。

半导体：信息时代的制高点产业

电子信息技术是当代新一轮科技革命的核心，是当今“全球化”和“知识经济”的最重要物质技术基础。微电子技术又是电子信息技术的核心和基础。我们今天处在一个真正的技术革命时代，而微电子技术的突飞猛进是这个革命的最基础的组成部分。

微电子技术是在半导体材料上采用微米级线度加工处理的技术。其主体产品集成电路（也就是半导体器件的主体），构成电子产品的核心硬件。20年前，托夫勒的《第三次浪潮》预测信息技术革命将深刻改变人类生活，在许多中国人的心目中这还是一个可望不可及的梦

每

成电路的可靠性提高了100倍，也促进了器件基础（设计、工艺、测试评价、组织管理）的完善，半导体产业由此跨入大规模生产的门槛。从海湾战争到科索沃战争，所谓“现代高科技战争”的概念，首先就是信息战、电子战。国家间军事实力的对比，在很大程度上是系统能力和芯片实力的较量。当今先进国家中，军舰、战车、飞机、导弹和航天器中集成电路的成本，已分别占总成本的22%，24%，33%，45%，66%。

所以，对于象我们这样的的大国、掌握微电子核心技术就不仅仅是一个经济问题，不是可有可无，而是维护国家安全所必需。通用电路即使可以靠国际购买，也难以保证安全，专用电路更只能依靠自己的力量，否则将被别人卡住脖子，没有任何安全感。关键芯片和软件技术上的过分落后，战时就会变成聋子瞎子。奔腾Ⅲ微处理器被安装了“后门”，无密可保，连INTEL自己都承认了，这是众所周知的一个例子。

2这是我国信息产业部提供的数字，据国际半导体协会公布是2030亿美元。

所以，掌握微电子先进技术，关系到综合国力的提高，关系到国民经济的整体效益和国家安全。没有自己的半导体产业体系，也不能说掌握了自己的电子信息产业的命脉。正因为如此，世界各国（包括许多发展中国家和地区）对其高度重视，纷纷制定面向21世纪的集成电路中长期发展计划，以期争夺未来世界竞争的主动权。

全球化的产业和垂直国际分工

当代半导体产业呈现典型的全球性垂直分工性质。

美国是当今世界微电子技术进步的先驱，以其经济、科技实力和高强度创新机制，稳居全球领导地位，处于半导体产业链条的顶端。1987-96年，美国半导体工业年增长率15.7%，3倍于国民经济的增长速度；该国GDP增长部分的65%以上与微电子技术有关。在微电子技术日新月异的进展中，美、日、欧洲等发达国家垄断技术的局面，韩国、新加坡和我国台湾

）。

15%

达国家对其他后进国家保持技术优势的重要筹码。直到今天，美国可以将部分通用电路的制造技术转移海外，但始终努力保持CPU等尖端芯片的技术优势。

半导体产业的技术经济特点

半导体的市场竞争性既源于芯片在信息产业中的核心与基础地位，又跟微电子的技术创新特点和高竞争性有关。微电子技术的不断创新，导致电子系统升级所带来的巨大经济效益，引发了同行在人才与资金上的剧烈竞争，并因此推动了产业的国际化。

一日千里的微电子技术

目前广泛应用的数字集成电路，是将大量逻辑电路蚀刻在半导体芯片上，电流通过“门电路”时以高、低电位实现逻辑运算。

微电子有两个著名定律，即“器件按比例缩小定律”和“摩尔定律”。

“器件按比例缩小原理”。MOS器件的横向纵向尺寸（沟道长、宽度等横向尺寸和栅层

厚度、结深等纵向尺寸）按一定比例K（K-1.4）缩小，单位面积上的功耗可保持不变；这时器件所占的面积（因而成本）可随之缩小K2倍，器件性能可提高K3倍。所以器件越小，同样面积芯片可集成更多、更好的器件，还降低了器件相对成本。这是摩尔定律的物理基础，也正是这种物理特性，刺激了加速的技术创新。

摩尔定律指出，芯片集成度每18-24个月增长一倍，价格不变，或者说器件尺寸每三年缩小K倍，技术整体更新一代。现在这个规律已经成为全球半导体技术发展指南（roadmap），“这种把技术指标极其到达是限准确地摆在竞争者面前的规律，就为企业发展提出了一个‘永难喘息’，否则就‘永远停息’的竞争法则”。3

最近30年来，集成电路制造技术经历了10代。1970年，存储器容量只有1K，线宽10微米。现容量为1G、线宽0.18微米存储器将投入批量生产（2001年）。

IC）

甚

来越复杂，导致加工工艺越来越复杂（多层布线、三维结构等）：制造工序由以前的几十道发展到400余道，同一硅片上光刻次数已增加到15-20次之多。

加工尺寸已缩小到光波长范围，开发应用电子束制版，深紫外光投影光刻，等离子刻蚀，激光刻蚀，精密离子注入搀杂，超微结构技术等。

加工工艺的复杂化对支撑产业不断提出新的要求：要求高精度、高效率、高可靠性、高自动化程度的专用设备和新原料，形成“一代产品，一代设备，一代工艺，一代材料”节奏分明的发展关系。5

3许居衍，2000年。

4《关于加快我国微电子产业发展的建议》，2000年。

5支撑产业的主要构成大体如下：

材料：单晶硅片（或其他半导体基础材料），超纯气体，超纯用水，各类化学药品