給通信產(chǎn)品裝上“中國芯”

信息產(chǎn)業(yè)是近百年來發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展使人類的生活發(fā)生了重大改變。在中國，隨著電子信息產(chǎn)品制造業(yè)成為制造業(yè)的第一大產(chǎn)業(yè)，其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位日益凸現(xiàn)，而電子信息產(chǎn)品制造業(yè)的發(fā)展，又使電子產(chǎn)品的“糧食”——集成電路(IC)芯片的需求量越來越大。對此，國務(wù)院在2000年頒布了18號文件——《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，以鼓勵(lì)和扶持發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)。

1、集成電路的應(yīng)用對信息產(chǎn)業(yè)的影響

由于信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，中國已成為集成電路的消耗大國，2001年中國集成電路的需求量達(dá)全球總需求量的5%。預(yù)計(jì)到2003年，中國的芯片銷售額將占世界半導(dǎo)體市場總銷售額3120億美元的8.6%，達(dá)到268億美元；到2010年，中國有望成為僅次于美國的世界第二大芯片消費(fèi)市場。

集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，對信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起舉足輕重的作用。統(tǒng)計(jì)資料表明，集成電路1～3元的產(chǎn)值，可以為電子產(chǎn)品帶來10元左右的產(chǎn)值，為信息產(chǎn)業(yè)帶來100元左右的產(chǎn)值。集成電路對信息產(chǎn)業(yè)的影響是巨大的。但目前中國巨大的芯片消費(fèi)市場絕大部分被國外芯片供應(yīng)商所占有，中國自己生產(chǎn)的芯片不到所需總量的30%，且多為低檔芯片，在復(fù)雜的通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備上，中國自己生產(chǎn)的芯片所占比例更少，從而造成每年要從國外進(jìn)口大量的芯片的局面。

芯片是所有電子信息產(chǎn)品的“心臟”，在整機(jī)成本中占很大比例，在很多復(fù)雜的系統(tǒng)產(chǎn)品上，芯片的成本已經(jīng)占整機(jī)成本的50%～60%，甚至更多。芯片還是核心技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)的重要載體之一，只有通過掌握核心技術(shù)，并且將核心技術(shù)固化在芯片上，才能真正提高產(chǎn)品的競爭力。因此，中國迫切需要發(fā)展集成電路芯片產(chǎn)業(yè)。

2、發(fā)展IC芯片所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

2.1 面臨的挑戰(zhàn)

中國由于集成電路產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，發(fā)展集成電路芯片面臨的挑戰(zhàn)是多方面的。

在芯片制造上，中國芯片制造業(yè)的整體水平不高，難以形成芯片制造優(yōu)勢。中國的IC生產(chǎn)線仍然以0.35μm及以上的為主，而國際上一些主要的IC廠商的生產(chǎn)線已達(dá)到0.18μm和0.25μm，0.13μm生產(chǎn)工藝也已經(jīng)成熟。國內(nèi)的生產(chǎn)工藝與世界領(lǐng)先水平相差5～10年。

在芯片設(shè)計(jì)上，中國的芯片設(shè)計(jì)業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，一直鮮有超大規(guī)模的集成電路得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)所設(shè)計(jì)的芯片更多是中小規(guī)模的集成電路。在通信系統(tǒng)上應(yīng)用的復(fù)雜芯片，幾乎全部是由國外設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

在應(yīng)用和成本上，中國同樣存在著許多挑戰(zhàn)。對于應(yīng)用，由于芯片設(shè)計(jì)和制造方面存在的差距，用戶對國內(nèi)設(shè)計(jì)或者國內(nèi)生產(chǎn)的芯片信心不足，特別是大規(guī)?；虺笠?guī)模芯片產(chǎn)品很難被很快接受。對于成本，由于中國芯片設(shè)計(jì)基礎(chǔ)相對薄弱，缺少技術(shù)積累，缺乏相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，加上大規(guī)模或超大規(guī)模芯片產(chǎn)業(yè)開始投入資金大，相對于不大的產(chǎn)出，芯片的設(shè)計(jì)成本和制造成本將會過高。

在設(shè)計(jì)人員方面，雖然中國不缺乏設(shè)計(jì)人員，但是缺乏高水平、有成功的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)人員。在人才結(jié)構(gòu)方面也不合理，更多的IC設(shè)計(jì)人員熟悉IC設(shè)計(jì)本身的技術(shù)，而對IC如何應(yīng)用，特別IC設(shè)計(jì)如何與系統(tǒng)相結(jié)合了解得較少。

2.2 難得的機(jī)遇

自從國務(wù)院頒布18號文件以來，北京、上海和深圳等地方政府也出臺了相應(yīng)的政策，大力扶持芯片集成電路產(chǎn)業(yè)。

中國巨大的IC消耗量、供需矛盾的極不平衡、良好的投資環(huán)境決定了中國集成電路產(chǎn)業(yè)具有廣闊的前景，促成很多國際大企業(yè)在大陸投資，建立合資或獨(dú)資的Foundry(代工)廠。國內(nèi)的一些單位也在IC生產(chǎn)上投入巨資。臺灣成功的Foundry經(jīng)營經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了人們在大陸投資的信心。

2001年，國際半導(dǎo)體市場發(fā)生了劇烈的變化，全球的半導(dǎo)體行業(yè)效益出現(xiàn)了較大的滑坡。這種情況帶來了建廠成本較低的大好時(shí)機(jī)，如果像預(yù)測的那樣，從2002年開始美國等西方國家的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇帶來相應(yīng)的IC的需求量會上升的話?，F(xiàn)在建設(shè)Foundry廠投入的巨額資金將會取得較好的回報(bào)。

綜合上面幾種因素，現(xiàn)在發(fā)展中國集成電路芯片產(chǎn)業(yè)應(yīng)是一次難得的機(jī)遇。

3、發(fā)展通信IC芯片需要綜合各種因素

中國電子信息產(chǎn)業(yè)近幾年以年均30%的速度高速發(fā)展，中國通信產(chǎn)品對IC芯片的需求量越來越大，相應(yīng)地開始對芯片提出個(gè)性化的要求，這些要求無法完全從市場上的通用芯片獲得，自己必須設(shè)計(jì)芯片以滿足自身的需求。從知識產(chǎn)權(quán)方面看，也迫切需要自己的芯片作為知識產(chǎn)權(quán)的載體和保障。但要給中國通信產(chǎn)品裝上“中國芯”還需要掌握SOC(System On a Chip)等核心設(shè)計(jì)技術(shù)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，并做到設(shè)計(jì)與應(yīng)用相結(jié)合。

3.1 掌握SOC等核心設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展

SOC的概念是20世紀(jì)90年代提出來的，其目標(biāo)是為了克服多芯片集成系統(tǒng)所產(chǎn)生的一些困難，通過提高芯片集成的系統(tǒng)功能以簡化整機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，并獲得更高的系統(tǒng)可靠性和更優(yōu)良的性能。

SOC技術(shù)是微電子芯片進(jìn)一步發(fā)展的必然方向。SOC技術(shù)的出現(xiàn)表明了微電子由現(xiàn)行的IC(電路集成)向IS(系統(tǒng)集成)發(fā)展。后者不只是許多集成電路的簡單的二次集成和向單芯片上的映射，而是從系統(tǒng)功能和性能出發(fā)，結(jié)合芯片結(jié)構(gòu)，融合軟硬件，將系統(tǒng)功能在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)，在更高層次上發(fā)展芯片技術(shù)。SOC的設(shè)計(jì)技術(shù)包括：ASIC基片開發(fā)、邏輯設(shè)計(jì)、單元庫開發(fā)，以及具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IP(Intellectual Property，指具有知識產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)單元)的集成。SOC設(shè)計(jì)過程中，在系統(tǒng)架構(gòu)定義、邏輯設(shè)計(jì)、IP集成、功能驗(yàn)證、布局布線和調(diào)試等方面，設(shè)計(jì)工程師面臨許多新的挑戰(zhàn)，它需要全新的設(shè)計(jì)方法和工具?，F(xiàn)在的SOC發(fā)展還在初級階段，需解決一系列工藝(如DRAM、Flash與Logic技術(shù)的兼容)、設(shè)計(jì)(如IP模塊)技術(shù)和設(shè)計(jì)方法、測試策略及可測試性等技術(shù)課題。其中IP的集成和復(fù)用是SOC設(shè)計(jì)中解決設(shè)計(jì)層次、產(chǎn)品成本、設(shè)計(jì)周期以及風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

通過加大對IP研發(fā)的投入，開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的IP，可加速中國IC產(chǎn)業(yè)化的步伐。通過資金投入和市場行為，購買真正需要的IP，同時(shí)引進(jìn)一流的設(shè)計(jì)人才，可為中國IP設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而大力進(jìn)行SOC技術(shù)研究，開發(fā)具有中國自主產(chǎn)權(quán)的SOC芯片，是實(shí)現(xiàn)中國集成電路設(shè)計(jì)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。

3.2加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，提高芯片制造能力

在芯片設(shè)計(jì)中如果沒有代加工廠商的支持，光有通信制造業(yè)的需求是沒有后勁的。隨著芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度的加大，就更加需要代加工廠商的專業(yè)支持服務(wù)，因此發(fā)展芯片制造業(yè)，推進(jìn)IC的發(fā)展，需要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、邏輯設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和工業(yè)制造相結(jié)合。

由于專業(yè)分工協(xié)作的需要，芯片制造商在提高技術(shù)水平的同時(shí)，還要提供相關(guān)的專業(yè)化服務(wù)。因此，除了傳統(tǒng)的代加工業(yè)務(wù)外，芯片代加工廠商應(yīng)與芯片設(shè)計(jì)商、單元庫供應(yīng)商、知識產(chǎn)權(quán)持有者、后道封裝和測試供應(yīng)商等需要密切配合，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，共同為芯片設(shè)計(jì)商提供全方位的服務(wù)，甚至設(shè)備和材料提供商也要被納入到產(chǎn)業(yè)鏈中來。這樣做的好處是加快了新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā)速度。

目前國內(nèi)已建設(shè)了多條0.25 μm甚至0.18 μm生產(chǎn)線，高端芯片的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力已大大提高。只要產(chǎn)業(yè)鏈上的各環(huán)節(jié)相互依存、相互促進(jìn)，中國的芯片制造能力將會快速提高。經(jīng)營芯片制造業(yè)是華人的特長，這從臺灣積體電路公司、臺灣聯(lián)電以及新加坡特許半導(dǎo)體3家芯片廠家的產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的70%就可看出。

3.3設(shè)計(jì)與應(yīng)用相結(jié)合

需求促進(jìn)發(fā)展，能夠得到成功應(yīng)用的IC產(chǎn)品才是真正的產(chǎn)品。這需要IC設(shè)計(jì)和IC應(yīng)用廠家的相互結(jié)合。IC設(shè)計(jì)和應(yīng)用相結(jié)合，可以通過多種途徑，例如：合作開發(fā)(和自己的目標(biāo)用戶共同開發(fā))、定制開發(fā)(根據(jù)用戶的需要，為特定用戶開發(fā))和替代開發(fā)(開發(fā)用戶的完全替代產(chǎn)品)。

通信產(chǎn)品用芯片目前主要集中在光傳輸和數(shù)據(jù)類產(chǎn)品的芯片上，在移動(dòng)終端等產(chǎn)品上，中國自己設(shè)計(jì)的芯片仍然用得較少。第3代(3G)移動(dòng)通信應(yīng)用的推出，給中國發(fā)展通信芯片提供了較好的機(jī)會。中國應(yīng)盡快集中精力，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在3G和移動(dòng)通信終端所需IC方面取得突破，在下一輪的競爭中取得優(yōu)勢。在國際上，大的通信設(shè)備制造商都是應(yīng)用自己的或者有長期合作關(guān)系的公司所設(shè)計(jì)的核心芯片制造相應(yīng)的系統(tǒng)。這客觀上要求中國如果參與競爭，必須自己想辦法解決芯片問題。由于國內(nèi)通信設(shè)備制造商已經(jīng)經(jīng)歷了較長時(shí)期的追趕過程，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上有了積累，在3G和一些數(shù)據(jù)產(chǎn)品的競爭中，與國際主要設(shè)備提供商幾乎站在同一起跑線上，加上有在新的通信設(shè)備開發(fā)過程中設(shè)計(jì)芯片的要求和條件，因而形成了國內(nèi)通信芯片設(shè)計(jì)的一個(gè)很好機(jī)會。抓住這樣的機(jī)會，可以實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)的跨越式發(fā)展，為盡早在通信系統(tǒng)中裝上有國際競爭力的“中國芯”創(chuàng)造條件。

4、結(jié)束語

中興通訊作為國內(nèi)大型通信設(shè)備供應(yīng)商，在自主研發(fā)通信IC方面一直處于前沿位置。中興通訊早在1996年11月就成立了IC設(shè)計(jì)部門，2002年4月成立了中興通訊微電子研究所。公司自主設(shè)計(jì)的IC芯片大量應(yīng)用于公司的產(chǎn)品上，不僅為公司帶來了直接的效益，也使公司的產(chǎn)品能夠根據(jù)用戶的需求提供自己的解決方案。IC芯片還將公司的知識產(chǎn)權(quán)，通過有形的芯片進(jìn)行固化，從而保護(hù)了公司的知識產(chǎn)權(quán)。中興通訊微電子研究所目前正致力于數(shù)據(jù)通信類芯片、第3代移動(dòng)通信芯片、光通信芯片，以及CDMA手機(jī)專用芯片等的設(shè)計(jì)研究。

中興通訊在整機(jī)設(shè)備上成功地進(jìn)行集成電路芯片大規(guī)模應(yīng)用的實(shí)踐說明中國的通信設(shè)備的在功能、性能和價(jià)格上已具有一定的競爭力，證明了通信設(shè)備供應(yīng)商能夠很好地整合國內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)、制造和封裝力量，使企業(yè)具備更強(qiáng)勁的國際市場競爭力。

綜上所述，給中國通信產(chǎn)品裝上“中國芯”的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。□

參考文獻(xiàn)

1 王陽元.微電子科學(xué)技術(shù)和集成電路產(chǎn)業(yè).見:中國電子學(xué)會通信學(xué)分會，編.2001年中國通信專用集成電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用高級研討會論文集，2001:1—11

2 吳基傳.抓住新機(jī)遇 迎接新挑戰(zhàn) 全面推進(jìn)我國信息產(chǎn)業(yè)的改革與發(fā)展.北京:全國信息產(chǎn)業(yè)工作會議,2002

(收稿日期：2002-05-16)

作者簡介

馮海洲，東北工學(xué)院通信與電子系碩士畢業(yè)?，F(xiàn)任深圳市中興通訊股份有限公司深圳微電子研究所所長。長期從事光傳輸產(chǎn)品的研發(fā)和管理，目前主要從事微電子產(chǎn)品的研發(fā)和管理工作。