我国集成电路产业发展研究
来源：高新院 achie.org 日期：2022-02-17 点击：次
近年来，中国集成电路产业发展十分坎坷，国内集成电路行业的企业在疫情和外部环境的影响下艰难发展。新冠疫情的全球“大流行”导致许多企业停工，集成电路行业受上游供应不足和下游需求下降的双重影响，增长速度放缓；中美贸易战过程中，中国集成电路企业接二连三受到制裁，给中国集成电路行业带来沉重打击。疫情和外部政治因素使我国发展集成电路国产化替代的需求更加迫切，目标也更加坚定。
1、集成电路定义
集成电路为通过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，将电路中所需的晶体管、电阻、电容等元件及其布线连接并集成在一块或几块微小的介质基片上（通常为硅片），并封装在一个管壳内，以实现所需电路功能的微型电子器件或部件。
集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。现在，集成电路已经在各行各业中发挥着非常重要的作用，是现代信息社会的基石。
我们经常把集成电路和芯片混淆在一起，但严格意义上，集成电路不能完全等于芯片，更恰当地说，芯片是集成电路的载体。半导体、集成电路和芯片三者之间的区别和联系参照下图，一句话总结就是半导体是组成集成电路和芯片的基本组成材料，而芯片是集成电路的最终载体，是集成电路经过设计、制造、封装、测试等后的独立成熟产品。
2、集成电路分类
集成电路主要分为数字集成电路和模拟集成电路，其中数字集成电路主要包括逻辑器件、储存器和微处理器。逻辑器件是进行逻辑计算的集成电路；存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件；微处理器可完成收取指令、执行指令以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作。模拟器件是模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的芯片，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。
集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业，是电子信息产业的核心。早在2014年，国务院就发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，明确了集成电路产业未来几年的发展目标。到2020年，集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小，全行业销售收入年均增速超过20%，企业可持续发展能力大幅增强；到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。
为了实现这一目标，我国政府将集成电路产业确定为战略性产业之一，并颁布了一系列政策法规，以高度支持集成电路行业的发展。
1、半导体产业链
集成电路处于半导体产业链的中游，上游主要是半导体材料和设备，半导体材料包括硅晶圆、光刻胶、溅射靶材、封装材料等；半导体设备包括单晶炉、PVD、光刻机、检测设备等，其中光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，其制造难度之大，世界上只有少数厂家能够制造，以荷兰ASML、日本Nikon和日本Canon三大品牌为主。
半导体产业链的下游主要是芯片产品的各个应用领域，包括5G通信、汽车、家电、手机、可穿戴设备、航空航天等领域。
2、集成电路产业链
集成电路的产业链可以分为设计、制造和封装测试三大环节。这三个环节分工十分明确，各司其职，但是市场上也存在IDM厂商：整合组件制造商（IntegratedDeviceManufacturer），从IC设计、制造、封装、测试到销售都一手包办。芯片制造最早期大部分是IDM厂商，但是随着半导体芯片的设计和制作越来越复杂、花费越来越高，单独一家公司往往无法负担从上游到下游的高额研发与制作费用。因此到了1980年代末期，半导体产业逐渐走向专业分工的模式——有些公司生产硅片，有些公司专门设计，还有些公司专门做晶圆代工和封装测试。
集成电路设计是集成电路产业链中最重要的部分之一，在这一领域利润较高，目前国内仅有少数公司在集成电路设计领域取得的了突破。其实中国目前有大量的芯片设计公司，像大家知道的华为海思、紫光展锐、寒武纪、地平线等等，集成电路设计层面中国其实目前和世界领先的技术差异不是很大，这也是集成电路生产制造三大环节中，中国目前和世界领先水平能够差不多保持一致的环节。但进行深入研究，在设计环节，中国仍处于被动状态，因为芯片设计里面涉及到的芯片架构和EDA软件（芯片设计软件）都是受制于人的。
集成电路制造环节离不开材料和集成电路设备，在材料领域，由于技术壁垒较高，目前在此领域基本以日美等企业占主导地位。集成电路生产设备是集成电路大规模制造的基础，集成电路加工工艺繁杂，需要各种不同的设备，等离子刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、热处理成膜设备、涂胶机、晶圆测试设备等。中国由于在集成电路制造行业起步较晚，技术工艺水平与国外先进企业有一定差距，目前我国晶圆厂以中国台湾的台积电一家独大，但中国大陆本土企业中芯国际已完成14nm集成电路的研发，n+1nm(与7nm芯片极其接近)的芯片正在研发中。芯片制造是目前中国受美国禁令影响最大的环节，也是中国目前和世界领先技术水平差异最大的环节。
集成电路封测是我国最早切入集成电路的领域，目前我国封测企业已获得了基本的技术和良好的产业竞争力，技术和销售规模已进入世界第一梯队。
我国大陆集成电路产业的虽起步较晚，但经过近20年的飞速发展，我国集成电路产业从无到有，从弱到强，已经在全球集成电路市场占据举足轻重的地位。根据中国半导体行业协会统计数据，2010-2020年中国集成电路产业销售额整体呈增长趋势，从2010年的1424亿元增加至2020年的8848亿元，这主要受物联网、智能汽车高新能源汽车、智能终端制造、新一代移动通信等下游市场需求驱动。在集成电路产业的设计、制造和封测等环节中，设计业的市场增长速度最快，2010-2020年复合增长率25.72%，我国芯片设计能力有大幅提升。
2021年前三季度，中国集成电路产业继续平稳增长。据中国半导体行业协会统计，2021年1-9月中国集成电路产业销售额为6858.6亿元，同比增长16.1%。其中，设计业同比增长18.1%，销售额3111亿元；制造业同比增长21.5%，销售额为1898.1亿元；封装测试业同比增长8.1%，销售额1849.5亿元。
1、全球半导体向中国大陆转移
从全球范围来看，集成电路制造产业正在发生着第三次大转移，即从美国、日本及欧洲等发达国家向中国大陆、东南亚等发展中国家和地区转移。近几年，在下游通讯、消费电子、汽车电子等电子产品需求拉动下，以中国为首的发展中国家集成电路市场需求持续快速增加，已经成为全球最具影响力的市场之一。
2、新一代技术推动集成电路发展
近年来，集成电路应用领域随着科技进步不断延展，5G、物联网、人工智能、智能驾驶、云计算和大数据、机器人和无人机等新兴领域蓬勃发展，驱动集成电路产业发展。
根据中国信通院《5G经济社会影响白皮书》预测，5G商用预计在2030年带动中国市场约6.3万亿元的直接产出。5G的正式商用化将为新型芯片的上市带来更多机遇和挑战。人工智能对数据运算、存储和传输的需求越来越高，推动芯片设计和制造水平的不断升级。云计算和大数据为人工智能和机器学习发展奠定了基础，云计算和大数据的持续发展对于高性能计算芯片和大容量存储芯片提出了新的要求。
基于上述分析，未来集成电路制造行业仍将保持较快增长。
