中国集成电路设计产业的发展趋势

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E-mail ：yuzg58@sina．com 中国集成电路设计产业的发展趋势

于宗光，黄伟

（中国电子集团公司第五十八研究所，江苏无锡214035）

摘要：分析了集成电路技术发展趋势及面临的挑战，介绍了2013年全球半导体产业和集成电路设计产业的基本情况、全球设计产业销售占集成电路销售的比重及全球前十大半导体IP 供应商情况。深入分析了2013年我国集成电路产业现状，重点分析了集成电路设计产业发展面临的问题，比较了近10年我国集成电路产业在全球比重及我国集成电路产业结构的变化。全面分析了国家一系列鼓励集成电路产业发展政策，讨论了今后集成电路设计产业的发展重点领域。

关键词：集成电路（IC ）；产业；设计；发展；分析；建议

中图分类号：TN40

文献标识码：A

文章编号：1003－353X （2014）10－0721－07

Development Tendency of China ICs Design Industry

Yu Zongguang ，Huang Wei

（The 58th Ｒesearch Institute ，CETC ，Wuxi 214035，China ）

Abstract ：The trends and challenges of integrated circuits technology are analyzed．The informa-tion of global semiconductor industry and ICs design industry ，the marketing share of ICs design industry in the total ICs industry and the operating status of top ten IP vendors in 2013are introduced．The ICs industry situation of China in 2013is analyzed ，especially focusing on the the problems in developing of domestic ICs industry．The share of domestic ICs industry in globe and the structure changes of ICs industry in the past decade are described．Finally ，the stimulating policies for ICs industry developing are introduced and the key fields of ICs design industry in the future are discussed．

Key words ：integrated circuit （IC ）；industry ；design ；development ；analysis ；suggestion EEACC ：2220

0引言

国务院《鼓励软件产业和集成电路产业发展

若干政策》［1］

及《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策》［2］

两个文件对于推动我国集成电路产业发展发挥了重要作用。近几年，我国集成电路产业发展迅速，2013年我国集成电路产业销

售总收入2508.51亿元，同比增长16.2%［3］

。芯片设计产业近十年年均增长超过40%，是集成电路产业中增幅最快的。但是应该看到，我国集成电路，尤其是高端集成电路还远远不能满足需求，2013年我国集成电路进口2313亿美元。我国集成

电路产业，尤其是设计产业的规模还很小，根据中国半导体行业协会发布的《中国半导体产业发展

状况报告（2013版）》［3］

，2012年我国前十大集成电路设计企业销售额总计226.4亿元人民币，而美

国高通公司2012年的营收为131.77亿美元（折合

人民币830亿元），国内十大芯片设计企业的总产值还不到高通这一家公司的三分之一。

今年6月24日，经国务院批准

，《国家集成电路产业发展推进纲要》正式发布

［4］

（以下简称《纲要》），集成电路产业发展又迎来了前所未有的

大好机遇。根据《纲要》

，到2015年，集成电路产业销售收入超过3500亿元。移动智能终端、网络通信等部分重点领域集成电路设计技术接近国际一流水平；到2020年，集成电路产业与国际先进水

于宗光等：

櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶中国集成电路设计产业的发展趋势

平的差距逐步缩小，移动智能终端、网络通信、云计算、物联网和大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平。《纲要》强调“设计为龙头”、“着力发展集成电路设计业”，对集成电路产业发展将带来深远影响。本文在分析了集成电路发展趋势、集成电路产业发展情况及国家的鼓励政策后，讨论了集成电路设计产业的发展重点。

1集成电路技术发展趋势

2014年4月，美国半导体协会发布了《Inter-national technology roadmap for semiconductors》（ITＲS）研究报告［5］，分析了半导体产业的生态环境，提出了全球半导体技术发展路线，以及面临的短期挑战和长期挑战。系统级芯片（SoC）已成为半导体产业的主要驱动力，功耗最小化的目标引领集成电路设计。2014—2020年，面临逻辑器件、存储器件、新材料和电源管理等方面的挑战，平面型互补金属氧化物半导体（CMOS）的传统扩展路径将面临性能和功耗方面的严峻挑战；无线收发器集成电路和毫米波应用中采用CMOS技术需要保持器件1/f噪声等性能在可接受范围；随着芯片复杂性和工作频率的增加以及电源电压的降低，芯片上数字和模拟信号隔离变得越来越重要。集成电路制造的精度将在未来15年内达到几纳米级。

2013年，有500家集成电路生产企业工艺达到28nm（含32和28nm），28nm成为当前数字芯片的主流工艺。芯片设计受到功耗、性能、尺寸和良率（PPAY）的限制，由于功能又越来越复杂，知识产权核（IP）复用变得更重要［6］。鳍式场效晶体管（fin field-effect transistor，FinFET）改善了电路控制机理并减少漏电流，缩短了晶体管的栅长［7］，采用3D架构的FinFET工艺可以延续工艺技术按比例缩小的特点，而且FinFET具有功耗低、面积小的优点，主要集成电路生产企业都在推出自己的FinFET晶体管［8－9］，英特尔公司已经量产了22nm工艺FinFET晶体管。

表1为2013年ITＲS半导体技术趋势主要目标汇总表［7－9］，到2015年电源电压将达到0.83V，微控制单元（MPU）高性能物理栅极长度将系统达到17nm，到2028年电源芯片最大布线层数将达到17层，电源电压将达到0.64V，MPU高性能物理栅极长度将达到5nm。后续的20年，集成电路技术还将有几次大的突破。28nm工艺将成为长生命周期的关键节点，到2020年前后进入10nm，创新步伐将明显放缓，到2025年前后将达到物理极限。

表12013年ITＲS半导体技术趋势主要目标汇总

Tab.1Summary of ITＲS semiconductor technology trends in2013

完成年份20132015201720192021202320252028逻辑半间距/nm403225201613107

闪存半间距［2D］/nm181513119888 DSＲAM半间距［2D］/nm282420171412107.7 FinFET散热片半间距/nm30241915129.57.5 5.3 FinFET散热片宽度/nm7.67.2 6.8 6.4 6.1 5.7 5.45

6－t SＲAM单元尺寸/μm20.0960.0610.0380.0240.0150.010.0060.003 MPU/ASIC4－t NAND栅极尸寸/μm20.2480.1570.0990.0620.0390.0250.0180.009闪存生产标签（每个芯片位数）（SLC/MLC）64G/128G128G/256G256G/512G512G/1T512G/1T1T/2T2T/4T4T/8T 三维闪存层数趋势（在放松的多晶硅半间距）16 3216 3216 3232 6448 9664 12896 192192 384三维闪存层半间距趋势6454453028272522

V DD/V（高性能，高V DD晶体管）0.860.830.80.770.740.710.680.64最大布线层数1313141415151617 MPU高性能物理栅极长度/nm2017141210875 ASIC待机功耗物理栅极长度/nm2319161311986