集成電路產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心與基礎(chǔ),是一個國家經(jīng)濟發(fā)展、科技發(fā)展和國防實力的重要標志。由于集成電路產(chǎn)品在計算機、移動通信、消費類電子、半導體照明、汽車等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為信息產(chǎn)業(yè)的重要支柱。據(jù)統(tǒng)計,連續(xù)10余年來,中國大陸集成電路的進口額超過石油,2011年達到1702億美元,進口數(shù)額居各類產(chǎn)品之首。
集成電路產(chǎn)業(yè)在旺盛的市場需求和科學技術(shù)發(fā)展帶動下,發(fā)展勢頭十分強勁。黨中央、國務(wù)院提出了建設(shè)創(chuàng)新型國家,加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定,強大的集成電路技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將為中國在后金融危機時代的全球經(jīng)濟發(fā)展和競爭中爭取主動提供重要的支撐和基礎(chǔ)。
集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)過50多年的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈不斷發(fā)展變化,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐漸細化,分工越來越細致。集成電路制造環(huán)節(jié)仍然遵循著摩爾定律快速向前發(fā)展,延續(xù)摩爾定律的先導技術(shù)研究依然是全球熱點?!笆濉逼陂g,芯片制造技術(shù)將從45 nm拓展到32 nm和22 nm,而硅晶圓片的最大尺寸將達到450 mm(18英寸),進一步降低成本、節(jié)約能源,這些均對制造裝備和工藝提出新的要求。自從集成電路發(fā)明以來,芯片已無可辯駁地成為電子電路集成的基本形式。從那以后,集成度增加的速度就按照摩爾定律的預(yù)測穩(wěn)步前進。摩爾定律的預(yù)測在未來若干年依然有效的觀點目前仍被普遍接受。
然而,芯片制造的實踐表明,制造尺寸的縮小會遇到各種技術(shù)挑戰(zhàn),其中有屬于不可逾越的物理限制。一個同樣被廣泛認同的觀點是,芯片的尺寸縮小碰到物理限制,則物理定律將使摩爾定律最初描述的發(fā)展趨勢停止。根據(jù)摩爾定律“芯片的集成度每18個月至2年提高1倍,即加工線寬縮小一半”,人們普遍推測,在這一定律的描述下的摩爾定律時代還能延續(xù)十幾年。提出該定律的摩爾本人也曾公開表示十幾年以后,摩爾定律將很難繼續(xù)有效,因為硅材料的加工極限一般認為是10 nm線寬,受物理原理的制約,小于10 nm后不太可能生產(chǎn)出性能穩(wěn)定、集成度更高的產(chǎn)品。
目前,全球集成電路技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢:一是基于經(jīng)濟因素的考慮,決定放棄超小型化制造技術(shù)的芯片廠日益增多;二是超小型化制造技術(shù)的發(fā)展仍在延續(xù),但不會持續(xù)很長時間。日本索尼公司半導體和元件研究組首席執(zhí)行官兼副社長中川裕曾指出,利用超小型化技術(shù)不能生產(chǎn)出獨具特色的半導體產(chǎn)品,也不能帶來更多的附加值。
當集成電路制造愈接近摩爾定律極限時,全球半導體產(chǎn)品將進入微利時代,這將對我國集成電路制造和封測產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。如何提高我國集成電路制造和封測產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率與成本效率,從而整體提升產(chǎn)業(yè)競爭力成為我國集成電路企業(yè)最為關(guān)心的話題。在后摩爾時代,我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將進一步提高對集成電路設(shè)計和可靠性測試的要求,通過垂直整合利用產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈系統(tǒng),創(chuàng)新商業(yè)模式以獲取更高的成品率、生產(chǎn)率和最快的上市時間,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)快速可持續(xù)發(fā)展。
自20世紀五六十年代起,集成電路產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的特大規(guī)模集成電路,整個集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)到片上系統(tǒng)的過程。在這一歷史過程中,世界集成電路產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場的需求,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了三次變革。第一次變革是加工制造為主導的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段;第二次變革體現(xiàn)為以制造加工為主的代工型公司與專注芯片設(shè)計的集成電路設(shè)計公司分離發(fā)展;第三次變革則出現(xiàn)“四業(yè)分離”的集成電路產(chǎn)業(yè),即形成了設(shè)計業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測試業(yè)獨立運營的局面。
整合組件制造商模式(IDM模式)是指集成電路制造商自行設(shè)計,自行銷售由自己的生產(chǎn)線加工、封裝、測試后的成品芯片。如早期的英特爾、東芝、韓國三星等公司均采用這種模式。IDM模式的優(yōu)點在于IDM廠商可以根據(jù)市場特點制定綜合發(fā)展戰(zhàn)略,可以更加精細地對設(shè)計、制造、封裝每個環(huán)節(jié)進行質(zhì)量控制。IDM不需要外包并且利潤較高;IDM模式的劣勢在于投資額加大、風險較高,要有優(yōu)勢產(chǎn)品做保證。IDM技術(shù)跨度較大,橫跨了三大環(huán)節(jié),企業(yè)不僅要考慮每個環(huán)節(jié)技術(shù)問題,而且要綜合協(xié)調(diào)三大環(huán)節(jié)。不過,隨著國際半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷演變,國際IDM大廠外包代工趨勢日漸形成,催化了晶圓代工廣商模式。
全球范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)“拓展”為中國擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模提供了機遇,而跨國集成電路公司向輕晶圓模式的戰(zhàn)略調(diào)整也給中國集成電路產(chǎn)業(yè)帶來發(fā)展機會:歐美日韓廠商會日益專注于自身的核心技術(shù),而將非核心技術(shù)逐步轉(zhuǎn)移出去。在技術(shù)東移背景下,中國臺灣地區(qū)和中國大陸的集成電路設(shè)計公司都將因此而長期受益,特別是中國大陸的集成電路設(shè)計公司未來的進步會更大。
目前,憑借巨大的市場需求、較低的生產(chǎn)成本、豐富的人力資源,以及穩(wěn)定的經(jīng)濟發(fā)展和優(yōu)越的政策扶持等眾多優(yōu)勢條件,中國已經(jīng)成為集成電路制造、消費大國,亞洲制造從某種程度上正被“中國制造”取代。未來,隨著全球集成電路制造技術(shù)的發(fā)展和制造成本等條件的變化,以及中國集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)能力的提升,集成電路傳統(tǒng)制造業(yè)將呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)再次向外“拓展”的趨勢,由中國等發(fā)展中國家向后發(fā)展中國家逐步“拓展”。
集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進步不僅僅只與技術(shù)相關(guān),還涉及到經(jīng)營理念的轉(zhuǎn)變、發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型和發(fā)展路徑的創(chuàng)新,是全局性、戰(zhàn)略性的龐大系統(tǒng)工程,我們有理由相信,對產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律充分的認識,完善、有效的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策支撐體系和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃將對實現(xiàn)中國集成電路產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展必將起到重要的推動作用。