我國集成電路產業發展研究
來源：高新院 achie.org 日期：2022-02-17 點擊：次
近年來，中國集成電路產業發展十分坎坷，國內集成電路行業的企業在疫情和外部環境的影響下艱難發展。新冠疫情的全球“大流行”導致許多企業停工，集成電路行業受上游供應不足和下游需求下降的雙重影響，增長速度放緩；中美貿易戰過程中，中國集成電路企業接二連三受到制裁，給中國集成電路行業帶來沉重打擊。疫情和外部政治因素使我國發展集成電路國產化替代的需求更加迫切，目標也更加堅定。
1、集成電路定義
集成電路為通過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等半導體制造工藝，將電路中所需的晶體管、電阻、電容等元件及其布線連接并集成在一塊或幾塊微小的介質基片上（通常為硅片），并封裝在一個管殼內，以實現所需電路功能的微型電子器件或部件。
集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點少，壽命長，可靠性高，性能好等優點，同時成本低，便于大規模生產。它不僅在工、民用電子設備如收錄機、電視機、計算機等方面得到廣泛的應用，同時在軍事、通訊、遙控等方面也得到廣泛的應用。現在，集成電路已經在各行各業中發揮著非常重要的作用，是現代信息社會的基石。
我們經常把集成電路和芯片混淆在一起，但嚴格意義上，集成電路不能完全等于芯片，更恰當地說，芯片是集成電路的載體。半導體、集成電路和芯片三者之間的區別和聯系參照下圖，一句話總結就是半導體是組成集成電路和芯片的基本組成材料，而芯片是集成電路的最終載體，是集成電路經過設計、制造、封裝、測試等后的獨立成熟產品。
2、集成電路分類
集成電路主要分為數字集成電路和模擬集成電路，其中數字集成電路主要包括邏輯器件、儲存器和微處理器。邏輯器件是進行邏輯計算的集成電路；存儲器是用來存儲程序和各種數據信息的記憶部件；微處理器可完成收取指令、執行指令以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作。模擬器件是模擬電路集成在一起用來處理模擬信號的芯片，如運算放大器、模擬乘法器、鎖相環、電源管理芯片等。
集成電路產業是國民經濟和社會發展的戰略性、基礎性、先導性產業，是電子信息產業的核心。早在2014年，國務院就發布了《國家集成電路產業發展推進綱要》，明確了集成電路產業未來幾年的發展目標。到2020年，集成電路產業與國際先進水平的差距逐步縮小，全行業銷售收入年均增速超過20%，企業可持續發展能力大幅增強；到2030年，集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平，一批企業進入國際第一梯隊，實現跨越發展。
為了實現這一目標，我國政府將集成電路產業確定為戰略性產業之一，并頒布了一系列政策法規，以高度支持集成電路行業的發展。
1、半導體產業鏈
集成電路處于半導體產業鏈的中游，上游主要是半導體材料和設備，半導體材料包括硅晶圓、光刻膠、濺射靶材、封裝材料等；半導體設備包括單晶爐、PVD、光刻機、檢測設備等，其中光刻機是生產大規模集成電路的核心設備，其制造難度之大，世界上只有少數廠家能夠制造，以荷蘭ASML、日本Nikon和日本Canon三大品牌為主。
半導體產業鏈的下游主要是芯片產品的各個應用領域，包括5G通信、汽車、家電、手機、可穿戴設備、航空航天等領域。
2、集成電路產業鏈
集成電路的產業鏈可以分為設計、制造和封裝測試三大環節。這三個環節分工十分明確，各司其職，但是市場上也存在IDM廠商：整合組件制造商（IntegratedDeviceManufacturer），從IC設計、制造、封裝、測試到銷售都一手包辦。芯片制造最早期大部分是IDM廠商，但是隨著半導體芯片的設計和制作越來越復雜、花費越來越高，單獨一家公司往往無法負擔從上游到下游的高額研發與制作費用。因此到了1980年代末期，半導體產業逐漸走向專業分工的模式——有些公司生產硅片，有些公司專門設計，還有些公司專門做晶圓代工和封裝測試。
集成電路設計是集成電路產業鏈中最重要的部分之一，在這一領域利潤較高，目前國內僅有少數公司在集成電路設計領域取得的了突破。其實中國目前有大量的芯片設計公司，像大家知道的華為海思、紫光展銳、寒武紀、地平線等等，集成電路設計層面中國其實目前和世界領先的技術差異不是很大，這也是集成電路生產制造三大環節中，中國目前和世界領先水平能夠差不多保持一致的環節。但進行深入研究，在設計環節，中國仍處于被動狀態，因為芯片設計里面涉及到的芯片架構和EDA軟件（芯片設計軟件）都是受制于人的。
集成電路制造環節離不開材料和集成電路設備，在材料領域，由于技術壁壘較高，目前在此領域基本以日美等企業占主導地位。集成電路生產設備是集成電路大規模制造的基礎，集成電路加工工藝繁雜，需要各種不同的設備，等離子刻蝕設備、離子注入機、薄膜沉積設備、熱處理成膜設備、涂膠機、晶圓測試設備等。中國由于在集成電路制造行業起步較晚，技術工藝水平與國外先進企業有一定差距，目前我國晶圓廠以中國臺灣的臺積電一家獨大，但中國大陸本土企業中芯國際已完成14nm集成電路的研發，n+1nm(與7nm芯片極其接近)的芯片正在研發中。芯片制造是目前中國受美國禁令影響最大的環節，也是中國目前和世界領先技術水平差異最大的環節。
集成電路封測是我國最早切入集成電路的領域，目前我國封測企業已獲得了基本的技術和良好的產業競爭力，技術和銷售規模已進入世界第一梯隊。
我國大陸集成電路產業的雖起步較晚，但經過近20年的飛速發展，我國集成電路產業從無到有，從弱到強，已經在全球集成電路市場占據舉足輕重的地位。根據中國半導體行業協會統計數據，2010-2020年中國集成電路產業銷售額整體呈增長趨勢，從2010年的1424億元增加至2020年的8848億元，這主要受物聯網、智能汽車高新能源汽車、智能終端制造、新一代移動通信等下游市場需求驅動。在集成電路產業的設計、制造和封測等環節中，設計業的市場增長速度最快，2010-2020年復合增長率25.72%，我國芯片設計能力有大幅提升。
2021年前三季度，中國集成電路產業繼續平穩增長。據中國半導體行業協會統計，2021年1-9月中國集成電路產業銷售額為6858.6億元，同比增長16.1%。其中，設計業同比增長18.1%，銷售額3111億元；制造業同比增長21.5%，銷售額為1898.1億元；封裝測試業同比增長8.1%，銷售額1849.5億元。
1、全球半導體向中國大陸轉移
從全球范圍來看，集成電路制造產業正在發生著第三次大轉移，即從美國、日本及歐洲等發達國家向中國大陸、東南亞等發展中國家和地區轉移。近幾年，在下游通訊、消費電子、汽車電子等電子產品需求拉動下，以中國為首的發展中國家集成電路市場需求持續快速增加，已經成為全球最具影響力的市場之一。
2、新一代技術推動集成電路發展
近年來，集成電路應用領域隨著科技進步不斷延展，5G、物聯網、人工智能、智能駕駛、云計算和大數據、機器人和無人機等新興領域蓬勃發展，驅動集成電路產業發展。
根據中國信通院《5G經濟社會影響白皮書》預測，5G商用預計在2030年帶動中國市場約6.3萬億元的直接產出。5G的正式商用化將為新型芯片的上市帶來更多機遇和挑戰。人工智能對數據運算、存儲和傳輸的需求越來越高，推動芯片設計和制造水平的不斷升級。云計算和大數據為人工智能和機器學習發展奠定了基礎，云計算和大數據的持續發展對于高性能計算芯片和大容量存儲芯片提出了新的要求。
基于上述分析，未來集成電路制造行業仍將保持較快增長。
