淺析中國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

宋健

【摘 要】作為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，集成電路產(chǎn)業(yè)是培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、發(fā)展信息經(jīng)濟的重要支持，在當(dāng)今社會生活中發(fā)揮著重要的作用。它的發(fā)展關(guān)乎國家核心競爭力和國家安全，是信息社會發(fā)展的基石，在信息技術(shù)領(lǐng)域中處于核心地位。本文從多個角度對集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并對其發(fā)展前景進行了科學(xué)的展望，希望能推動集成電路產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。這是強化網(wǎng)絡(luò)信息安全的必然手段，也是實現(xiàn)核心技術(shù)自主可控的必由之路。

【關(guān)鍵詞】集成電路；微電子技術(shù)；產(chǎn)業(yè)政策；自主可控

當(dāng)前，依托于信息技術(shù)以及軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路技術(shù)在當(dāng)今信息技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展，逐漸成為信息技術(shù)的發(fā)展基石，也是未來人工智能技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要方向，被美國技術(shù)界評為20世紀最偉大的工程技術(shù)之一。近年來，我國集成電路設(shè)計、制造、封測、材料、裝備等產(chǎn)業(yè)鏈各部分均取得了不俗的業(yè)績。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：2016年全年產(chǎn)業(yè)銷售4.34萬億元，同比增長20.1%；其中設(shè)計業(yè)銷售額為1.65萬億元，同比增長24.1%。制造業(yè)銷售額為1.1萬億元，同比增長25.1%。封測業(yè)銷售額為1.56萬億元，同比增長13%。在當(dāng)前我國高速發(fā)展的經(jīng)濟模式之下，集成電路技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)和科技發(fā)展中不可或缺的基本條件之一。

一、集成電路設(shè)計業(yè)的特點

1.集成電路設(shè)計業(yè)近幾年來發(fā)展非常迅速。2016年，集成電路設(shè)計業(yè)獲得24.1%的增速，高于全球設(shè)計業(yè)11.8個百分點。銷售規(guī)模（1.6千億元）首次超過封測業(yè)的銷售額（1.5千億元），在集成電路產(chǎn)業(yè)中的占比最大。超過臺灣地區(qū)集成電路設(shè)計業(yè)的銷售額（約1.4千億元）。

2.中西部區(qū)域增長速度加快。2016年中西部地區(qū)設(shè)計業(yè)規(guī)模148.38億元，從增長率來看，2016年中西部地區(qū)增長率達到48.1%，高于全國集成電路設(shè)計業(yè)的24.1%的增長率24個百分點。

3.新興骨干城市突起。長三角地區(qū)合肥2016年的銷售額增長率高達201.37%，杭州達54.78%，珠三角的珠海為71.91%，香港為54.08%；京津環(huán)渤海地區(qū)的濟南為56.56%；中西部的長沙高達431.40%。反映了我國集成電路設(shè)計業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局中，新興骨干城市在迅速擴大的趨勢。

4.中國十大設(shè)計企業(yè)準入門檻提高。中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2015年十大設(shè)計企業(yè)的準入門檻是17.9億元，而2016年的準入門檻提高到20.5億元。前十家設(shè)計企業(yè)的銷售額合計達693.1億元，比2015年增長25%，占整個集成電路設(shè)計業(yè)的42.15%。其中，海思2016年銷售達303億元，成為我國國內(nèi)首家銷售額突破300億元的集成電路設(shè)計企業(yè)。

5.產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域分布變化可喜。2016年我國設(shè)計業(yè)的產(chǎn)品領(lǐng)域分布，從通信芯片領(lǐng)域一枝獨秀到涉及計算機、智能卡、多媒體和消費類電子芯片。中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2016年計算機、智能卡、多媒體和消費類電子芯片的銷售增長率普遍高于通信芯片10個百分點。

二、我國集成電路產(chǎn)業(yè)面臨的機遇分析

技術(shù)和模式創(chuàng)新正在引發(fā)新一輪的產(chǎn)業(yè)變革。從技術(shù)角度來看，當(dāng)前全球集成電路產(chǎn)業(yè)正處于技術(shù)變革時期。摩爾定律推進速度已大幅放緩，集成電路技術(shù)發(fā)展路徑正逐步向多功能融合的趨勢轉(zhuǎn)變，圍繞新型器件結(jié)構(gòu)的探索正成為集成電路技術(shù)創(chuàng)新的主要焦點，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等迅速發(fā)展，引發(fā)CPU計算架構(gòu)發(fā)生變革，由英特爾公司所構(gòu)筑的X86架構(gòu)壟斷正逐步被突破。加之我國在計算機、移動通信等領(lǐng)域具有龐大的市場需求基礎(chǔ)，這恰好為我國集成電路產(chǎn)業(yè)追趕國際先進水平創(chuàng)造了難得的機遇。隨著技術(shù)和資金等門檻不斷提高，集成電路跨國企業(yè)正醞釀著大規(guī)模兼并重組，為我國企業(yè)在全球范圍內(nèi)獲取先進技術(shù)、優(yōu)秀人才以及市場渠道創(chuàng)造了有利條件。

中國市場在全球的引領(lǐng)作用持續(xù)凸顯。根據(jù)世界半導(dǎo)體統(tǒng)計組織（WSTS）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，受PC銷售下降和智能手機增速放緩的影響，2015年全球半導(dǎo)體市場銷售額為303萬億美元，同比下降了0.2%。在全球市場整體萎靡的狀態(tài)下，作為全球最大的集成電路應(yīng)用市場，中國繼續(xù)保持了穩(wěn)健的增長態(tài)勢。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2014年隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式增長，帶來了我國集成電路市場的新高峰，集成電路市場規(guī)模首次突破1萬億元，同比增長13.4%，這充分顯示出中國半導(dǎo)體市場強健的抗風(fēng)險能力和旺盛的市場需求。2015年在政策拉動和市場需求的帶動下，我國集成電路市場規(guī)模進一步擴大，達到1.1萬億元，同比增長6.7%，占全球市場份額的51%。

國內(nèi)龍頭企業(yè)的競爭實力不斷壯大。2015年在國家大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)政策激勵下，眾多的集成電路設(shè)計企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，僅2015年一年新注冊的集成電路設(shè)計企業(yè)就有200多家。從企業(yè)實力角度來看，中國集成電路企業(yè)實力不斷增強。海思半導(dǎo)體已經(jīng)成長為全球第6大設(shè)計企業(yè)，紫光收購展訊和銳迪科后，企業(yè)規(guī)?？焖賶汛螅蔀槿虻?0大設(shè)計企業(yè)。2015年6月，中芯國際、華為、比利時微電子研究中心（IMEC）與高通一同宣布共同投資中芯國際集成電路新技術(shù)研發(fā)（上海）有限公司，主要面向下一14nm先進工藝制程的研發(fā)。這一系列成果的推出將改變我國在集成電路制造的落后局面，大幅提升產(chǎn)業(yè)制造能力，并將進一步完善中國整體集成電路加工產(chǎn)業(yè)鏈?，F(xiàn)階段良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)為未來實現(xiàn)突破創(chuàng)造了有利條件。

三、未來集成電路技術(shù)和體系的主要發(fā)展趨勢

1.器件特征尺寸減小

隨著信息技術(shù)與材料工程技術(shù)的發(fā)展，集成電路器件的特征尺寸將逐步實現(xiàn)物理極限的突破，呈現(xiàn)出物理尺寸逐漸減小、性能和穩(wěn)定性逐漸增加的發(fā)展趨勢，未來將可能出現(xiàn)從微米到納米再到亞納米、超納米的尺寸等級。這種集成器件的體積減小將使得電路的集成度更高，制造工藝更加復(fù)雜，同時對于芯片質(zhì)量的需求也越來越高，將極大地推動便攜式智能設(shè)備的發(fā)展和推廣。據(jù)國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展協(xié)會估計，未來特征尺寸為22mm的CMOS電路以及實際柵長為9mm的MPU將會實現(xiàn)。

2.新材料和新器件的出現(xiàn)

未來隨著集成電路芯片特征尺寸的不斷減小，芯片的集成度越來越高，同時體積也越來越小，對材料的性能要求也在不斷提升，這種集成芯片的性能突破將迫使新材料和新器件的不斷涌現(xiàn)，也必將極大地提升集成芯片的技術(shù)水平，當(dāng)下人們普遍認為鐵電存儲器將是在DRAM 之后的下一代半導(dǎo)體存儲器件。

3.系統(tǒng)集成芯片

系統(tǒng)集成芯片也叫SOC，該技術(shù)得到了國內(nèi)外專家的大力支持，并且很多研究機構(gòu)已經(jīng)開始著手研究SOC技術(shù)的應(yīng)用項目。SOC技術(shù)將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核以及片外存儲器控制接口等功能集于一身，使得電路系統(tǒng)設(shè)計兼具穩(wěn)定性和低功耗的特點，解決了很多傳統(tǒng)集成電路中面臨的主要問題，在未來必將引發(fā)一場以芯片為特色的電子信息產(chǎn)業(yè)化革命。

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