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集成电路产业状况介绍 浪潮华光 任忠祥 20150805,一、IC产业的概念 二、IC产业的国内外状况 三、2014年IC产业运行情况 四、对发展IC产业及光电子产业的建议,一、IC产业的概念,1、什么是集成电路？ 集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件通过布线互连，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型器件。它在电路中用字母“IC“表示。,2、集成电路发展史 1947年:贝尔实验室巴丁、布拉顿等人发明了第一只晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑;,1958年:仙童公司Robert Noyce与德仪公司基 尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世 界微电子学的历史; 1963年:F.M.Wanlass和C.T.Sah首次提出CMOS技术，今天，95%以上的集成电路芯片都是基于CMOS工艺; 1978年:64kb动态随机存储器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管，标志着超大规模集成电路(VLSI)时代的来临; 1988年:16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路(VLSI)阶段; 2009年:intel酷睿i系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。,一、IC产业的概念,3、我国集成电路产业 诞生于六十年代，共经历了三个发展阶段: 1965年-1978年:以计算机和军工配套为目标，以开发逻辑电路为主要产 品，初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件; 1978年-1990年:主要引进美国二手设备，改善集成电路装备水平，在“治散治乱“的同时，以消费类整机作为配套重点，较好地解决了彩电集成电路的国产化; 1990年-2000年:以908工程、909工程为重点，以CAD为突破口，抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设，为信息产业服务，集成电路行业取得了新的发展。,一、IC产业的概念,一、IC产业的概念,4、IC产业链条 单晶硅生产-IC设计-IC芯片生产-封测四环节： 单晶硅生产：包括粗硅制备、提纯、单晶拉制、切片、磨片、抛光 IC设计：根据功能要求设计出集成电路的结构和分层布线的方案、版图 IC芯片生产：根据设计要求，通过扩散、注入、淀积薄膜、光刻等过程形成芯片 封测四环节：对芯片进行封装，引出芯片电极，并对性能进行分选，合格品打标出厂,一、IC产业的概念,5、IC制作流程图解芯片制作工艺流程.pdf,一、IC产业的概念,6、摩尔定律 1964年，英特尔（Intel）创始人之一戈登摩尔（Gordon Moore）提出了摩尔定律。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。,二、IC产业的国内外状况,进入2015年，业内人士纷纷预测集成电路国产化将迎来大时代。虽然全球半导体集成电路行业2012年受债务危机的影响二次放缓，但是凭借移动智能终端爆发也开始了复苏的过程，实现行业规模的持续增长，随着移动智能终端的渗透率趋于饱和，未来增长放缓是不可避免的趋势。 虽然“缓增长”将是2015年全球半导体行业的特点。但是对于中国的集成电路产业来说，在整个行业保持持续增长和国内政策的双重利好影响之下，国内集成电路行业将快速发展。,1、国内集成电路产业现状 1.1产业分布： 我国集成电路产业聚集度较高，主要集中在四个区域：一是北京、天津环渤海地区，2014年这一地区集成电路销售产值增长6.2%，占比为8.4%；二是上海、江苏、浙江长三角地区，增长11.4%，占比达37.7%；三是广州、深圳珠三角地区，增长5.4%，占比为29.4%；四是部分西部省区，如四川省销售产值下滑7.6%，但陕西省增长476%，甘肃增长14%，增势十分突出。,二、IC产业的国内外状况,1.2与国际IC产业差距： 我国集成电路产业不断取得新的突破和进展，但与世界先进集成电路企业的差距仍是必须正视的现实。与国际龙头企业相比，我国芯片制造业在先进工艺方面的距离至少差1-2代，IC设计业刚刚起步、且产品单一，本土封装企业的封测技术与国际大厂还存在一定差距。更为关键的是，产业链各个环节相互割裂，不能形成上下游协调配合的产业结构，与国内整机产业也没能形成良性互动，2014年集成电路产业内销产值比例仅为34.7%，高端芯片严重依赖进口。,二、IC产业的国内外状况,国际巨头近年来为确保技术领先优势，研发投入不断攀升，据统计2013年英特尔、高通、台积电、德仪及海力士五大半导体企业的研发成本达到15.9%，接近过去5年的最高值，而我国本土企业如中芯国际，虽然近几年研发投入增长很快，但占销售收入比例仍不到10%，投入额与台积电比相差一个量级。集成电路产业发展的经验表明，投资和研发不足可能使本土企业在严峻的竞争形势中与国际企业的差距进一步拉大。,二、IC产业的国内外状况,中国这几年来被视为下一个半导体产业强权，不过目前尚未看到其具体成果；到目前为止，中国在电子产业领域的影响力，主要仍是在其消费者的身分，以及电路板 /系统产品的组装。不过尽管中国晶圆代工业者进步缓慢，无晶圆厂芯片业者又还在起步阶段，产业观察家仍认为中国的潜力不容小觑。,二、IC产业的国内外状况,通过下面对国内集成电路产业产业链上三个重要环节中的领头羊企业的介绍，可以看出国内集成电路产业已经奠定了一定的基础，2015年国内集成电路产业必定走入快速发展的道路。 至于集成电路产业能否做强，包括人才和专利问题都是阻碍中国集成电路产业真正强大的问题。不过可喜的是经过过去二十年的培育发芽，中国集成电路电路产业已经初具规模，IC设计展讯、海思进入全球前二十名，封装测试长电科技进入全球十强，晶圆制造中芯国际也已经取得不错的进展。,二、IC产业的国内外状况,2、IC制造业产业领头羊状况 IC制造业可分为四段：单晶生产-IC设计-晶圆制造-封装测试。 2.1硅单晶生产 通用IC的基板材料为单晶硅，是从砂子里提炼来的。日本、美国和德国是主要的硅材料生产国，硅片直径越大，技术要求越高，越有市场前景，价值也就越高。我国硅材料工业与日本同时起步，但总体而言，生产技术水平仍然相对较低，而且大部分为2.5、3、4、5英寸硅锭和小直径硅片，虽然1998年成功地制造出了12英寸单晶硅，但受能力和精度限制，我国消耗的大部分大尺寸硅片仍然依赖进口。目前，全世界单晶硅的产能为1万吨/年，年消耗量约为6000吨7000吨。,二、IC产业的国内外状况,2.2 IC设计-无晶圆厂IC产业 2.2.1无晶圆厂IC产业概念 IC设计商又称为无晶圆厂模式IC公司。指那些仅从事晶圆，既芯片的设计、研发、应用和销售，而将晶圆制造外包给专业的晶圆代工厂的半导体公司。 IC设计又分为纯代客设计，即根据客户要求设计研发IC芯片，如在美国上市的中芯微电子、珠海炬力等和内部IC设计，即仅服务于内部电子产品所需的IC设计，后者的代表有中兴通讯（000063）和华为等大型电子产品制造商。IC设计在中国属于高速发展的行业。,二、IC产业的国内外状况,大多数半导体厂采用无晶圆模式是因为建设晶圆厂需要高达数亿甚至数十亿美元的巨额投资，而且生产工艺日趋复杂，所以当前半导体行业便形成了晶圆IC设计和晶圆代工的专业化分工模式。 据市场研究机构ICInsights的最新报告显示，中国芯片业者在2014年全球前五十大无晶圆厂IC供应商排行榜上占据了9个席位，该数字在2009年只有1；而在那九家中国芯片业者中，有五家都是聚焦于目前最热门的智能手机市场。,二、IC产业的国内外状况,二、IC产业的国内外状况,ICInsights表示，中国的无晶圆厂IC产业规模相对仍然较小，其2014年营收总计缩虽仅占据前五十大无晶圆厂IC业者总营收（约805亿美元）的8%，不过中国的无晶圆厂IC产业成长显著，且是策略性的。该机构指出，中国厂商在全球前五十大无晶圆厂IC业者总营收中的市占率，是欧洲与日本业者总和的两倍。 而美国公司在2014年全球前五十大无晶圆厂（Fbless）IC业者中占据了19个席位，在全球前五十大无晶圆厂IC业者总营收中占据64%的比例；至于日本业者营收在全球前五十大无晶圆厂IC业者总营收中仅占据1%比例，包括韩国在内的其他地区国家市占率则为6%。,二、IC产业的国内外状况,2.2.2权威机构观点 ICInsights表示：“中国在1990年代末期雄心勃勃地想要以晶圆代工厂形式扶植本土IC制造产业的计划，并没有如预期成功；”， “不过中国政府仍然打算在国内打造一个有活力的IC产业环境，推动建立新的无晶圆厂芯片公司就是其策略内容之一。” ICInsights指出，中国政府的计划是在半导体产业投资195亿美元，此外还有来自中国各地方政府以及私募股权投资业者的974亿美元资金：“我们认为，这些投资有可能会显着改变未来全球IC供应商的市场版图。”,二、IC产业的国内外状况,中国政府的扶持将可能改变全球IC供应商的版图，而IC设计只是集成电路产业的一部分。要想真正的强大，必须在集成电路设计、生产、封测三个产业链主要环节都得到增强。而在扶持集成电路产业的发展时首先要认清次序，IC设计是火车头，只有IC设计的快速成长，才会带动晶圆制造、封装测试及装备、材料的增长。,二、IC产业的国内外状况,二、IC产业的国内外状况,2.2.3IC设计公司领头羊 IC设计领头羊甲-海思 海思半导体有限公司成立于2004年10月，是一家高速成长的芯片与光器件公司，是华为旗下的公司。海思的业务包括消费电子、通信、光器件等领域的芯片及解决方案，成功应用在全球100多个国家和地区；在消费电子领域，已推出网络监控芯片及解决方案、可视电话芯片及解决方案、DVB芯片及解决方案和IPTV芯片及解决方案。多年的技术积累使海思掌握了国际一流的IC设计与验证技术，拥有先进的EDA设计平台、开发流程和规范，已经成功开发出100多款自主知识产权的芯片，共申请专利500多项。,下面是海思的智能手机处理器芯片：,2014年8月20日，创维与海思联合推出应用了中国首款具有自主知识产权并实现量产的智能电视芯片的GLED电视。这标志着中国彩电业“缺芯少屏”时代的结束。,二、IC产业的国内外状况,IC设计领头羊乙-展讯 展讯通信有限公司（SpreadtrumCommunications，Inc.）隶属紫光集团有限公司（“清华紫光集团”），成立于2001年4月，总部设立在上海。清华控股有限公司是紫光集团的绝对控股股东，清华控股有限公司是清华大学出资设立的国有独资有限责任公司。展讯于2013年12月23日被紫光集团收购。 展讯致力于智能手机、功能型手机及其他消费电子产品的手机芯片平台开发，产品支持2G、3G及4G无线通讯标准。基于高集成度、高效能的芯片，搭配客户化的软件及参考方案，展讯可提供完整的交钥匙平台方案。展讯的产品支持多标准的宽带无线通信，包括GSM、GPRS、EDGE、TD-SCDMA、W- CDMA、HSPA+和TD-LTE。,二、IC产业的国内外状况,2.3晶圆制造： 领头羊-中芯国际 中芯国际集成电路制造有限公司（“中芯国际”），是世界领先的集成电路晶圆代工企业之一，也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业。中芯国际向全球客户提供0.35微米（350纳米）到28纳米晶圆代工与技术服务。中芯国际总部位于上海，在上海建有一座300mm晶圆厂和一座200mm超大规模晶圆厂；在北京建有一座300mm超大规模晶圆厂，一座控股的300mm先进制程晶圆厂正在开发中；在天津建有一座200mm晶圆厂；在深圳正开发一个200mm 晶圆厂项目。,二、IC产业的国内外状况,中芯国际与世界级设计服务、智能模块、标准单元库以及EDA工具提供商建立了合作伙伴关系，为客户提供广泛且高灵活度的设计支持。公司装备了大陆最先进的光掩膜生产线，技术能力跨越0.5微米到45纳米。公司的测试服务则针对逻辑电路、存储器、混合信号电路等多种芯片。 内地集成电路晶圆代工企业中芯国际和美国高通2014年12月19日共同宣布，双方合作的28纳米高通骁龙410处理器已经成功制造，骁龙410是高通面向中端市场推出的集成LTE的64位移动处理器。 这一进展表示着中芯国际在28纳米工艺成熟上的路径上迈出重要一步。“高效能、低功耗的骁龙处理器在我们28纳米技术上成功制造，是中芯国际不断提升在国际晶圆代工领域竞争力的一大里程碑。,二、IC产业的国内外状况,2.4 封装测试： 领头羊-长电科技 江苏长电科技股份有限公司专注于半导体封装测试业务，为海内外客户提供芯片测试、封装设计、封装测试等全套解决方案。公司于2003年在上海主板成功上市，成为国内首家半导体封测上市公司。 长电科技拥有三家下属企业：江阴长电先进封装有限公司、江阴新顺微电子有限公司、江阴新基电子设备有限公司。 江阴长电先进封装有限公司成立于2003年8月，主要从事于半导体凸块（Bumping）及其封装产品的开发、制造和销售。,二、IC产业的国内外状况,二、IC产业的国内外状况,二、IC产业的国内外状况,二、IC产业的国内外状况,江阴新顺微电子有限公司专业从事于半导体分立器件芯片的研究开发、生产销售和应用服务。开发产品有外延平面小功率管系列、功率管、可控硅、彩电视放管、稳压二极管、肖特基二极管、变容二极管、开关二极管等晶体管芯片，产品质量处于国内领先水平。 江阴新基电子设备有限公司专业研发制造半导体封装测试测设、精密模具、刀具和精密机械加工，拥有一支集研发制造于一体的高级人才组成的科技队伍。 强强联手长电科技挤进全球封测前三甲。2014年11月，收购新加坡技术半导体公司（STSPL）星科金朋所有发行股份。而长电科技和星科金朋2013年收入之和为24.27亿美元，成为新的全球第三大封测企业。,二、IC产业的国内外状况,二、IC产业的国内外状况,2015年上半年全球半导体前20强排名 榜单亮点： 1.Intel 公司上半年以236亿美元销售额连续23年稳居龙头老大地位。 2.三星以372.59亿美元居第2位；台积电以250.88亿美元位居第3。 3.AMD被挤下全球Top 20半导体供应商排行榜。 4.二十大半导体供应商中，日本的Sharp与台湾的UMC，分别取代了AMD与Nvidia的位置。,二、IC产业的国内外状况,二、IC产业的国内外状况,2015年上半年全球半导体前20强排名：,三、2014年IC产业运行情况,2014年，在国家一系列政策密集出台的环境下，在国内市场强劲需求的推动下，我国集成电路产业整体保持平稳较快增长，开始迎来发展的加速期。随着产业投入加大、技术突破与规模积累，在可以预见的未来，集成电路产业将成为支撑自主可控信息产业的核心力量，成为推动两化深度融合的重要基础。,1、运行情况 1.1产销保持稳定增长 2014年，我国重点集成电路企业主要生产线平均产能利用率超过90%，订单饱满，全年销售状况稳定。据国家统计局统计，全年共生产集成电路1015.5亿块，同比增长12.4%，增幅高于上年7.1个百分点；集成电路行业实现销售产值2915亿元，同比增长8.7%，增幅高于上年0.1个百分点。 图12008-2014年我国集成电路行业增长情况,三、2014年IC产业运行情况,1.2进出口形势低迷 根据海关统计数据，2014年，我国集成电路产业实现出口609亿美元，同比下滑30.6%；从全年走势看，出口降幅逐步缩小，呈逐步回升态势。实现进口2176亿美元，同比下滑5.9%。贸易逆差1567亿美元，同比增长9%，增速比上年提高5.5个百分点。 图22014年我国集成电路出口情况,三、2014年IC产业运行情况,1.3内销市场占比提高 2014年，我国集成电路产业完成内销产值1011亿元，同比增长9.9%，高于全行业增速1.2个百分点，内销比例达到34.7%，比上年提高0.4个百分点。从全年走势看，内销产值增速呈下降态势，全年增速低于上半年5.9个百分点。 图32014年集成电路产业内销产值增长情况,三、2014年IC产业运行情况,1.4新增固定资产大幅增加 2014年，我国集成电路产业完成固定资产投资额644亿元，同比增长11.4%，增速比上年（68%）下降56.6个百分点。集成电路产业全年新增固定资产554亿元，同比增长103.4%，高于电子信息全行业84.7个百分点；新开工项目数144个，同比增长0.7%，占全行业新开工项目数的1.8%。 图42008-2014年我国集成电路固定资产投资增长情况,三、2014年IC产业运行情况,1.5经济效益不断向好 2014年，我国集成电路产业实现销售收入2672亿元，同比增长11.2%，比上年提高3.6个百分点；利润总额212亿元，同比增长52%，比上年提高23.7个百分点；销售利润率7.9%，比上年提高1.8个百分点；每百元主营业务收入中的成本为85.7元，比上年下降1.2元；产成品存货周转天数为12天，低于全行业1.3天。 图52014年我国集成电路行业经济效益增长情况,三、2014年IC产业运行情况,1.6产业结构良性调整 2014年，我国集成电路设计业收入增长19%，增速与上年基本持平，占全行业比重持续提升，重点企业快速成长，如展讯营业收入达12亿美元，增长20%；晶圆制造业增长速度低于设计业，但重点企业接单能力、盈利能力进一步提升，如中芯国际于2013年扭亏为盈后，今年连续10个月实现盈利；封装测试业取得了二位数的增长，重点企业如天水华天和南通富士通前三季度收入增长分别达到38%和18%。,三、2014年IC产业运行情况,1.7聚集发展特点突出 我国集成电路产业聚集度较高，主要集中在四个区域：一是北京、天津环渤海地区，2014年这一地区集成电路销售产值增长6.2%，占比为8.4%；二是上海、江苏、浙江长三角地区，增长11.4%，占比达37.7%，；三是广州、深圳珠三角地区，增长5.4%，占比为29.4%；四是部分西部省区，如四川省销售产值下滑7.6%，但陕西省增长476%，甘肃增长14%，增势十分突出。,三、2014年IC产业运行情况,1.8技术不断取得突破 中芯国际与高通合作的28纳米骁龙处理器成功制造，标志着其在28纳米工艺制程成熟的路径上又迈出重要一步，同时20和14纳米工艺的先期研发也在积极推进；展讯发表了A7架构的四核心芯片8735S，标志着我国在移动芯片设计领域进入中高端市场；国内首款智能电视SoC芯片研发成功并实现量产，改变了我国智能电视缺芯局面。,三、2014年IC产业运行情况,2、值得注意的问题 2.1库存增加明显 2014年，由于集成电路产业整体产销形势较好，产能利用率较高，产能得到充分释放，因此集成电路产业整体产成品增速上升较快，一方面反映出产业景气度较高，另一方面也预示库存增长过快，易使产业增长出现波动。 2.2产品多集中于中低端 2014年，我国集成电路产量增长达12.4%，但销售产值仅增长8.7%，低于产量增长3.7个百分点；出口量增长7.6%，但出口额却下滑30.6%，这种增量不增效现象反映出的正是我国集成电路产品集中于中低端、价格不断下降的现实。,2.3实现跨跃式增长难度较大 我国集成电路产业不断取得新的突破和进展，但与世界先进集成电路企业的差距仍是必须正视的现实。与国际龙头企业相比，我国芯片制造业在先进工艺方面的距离至少差1-2代，IC设计业刚刚起步、且产品单一，本土封装企业的封测技术与国际大厂还存在一定差距。更为关键的是，产业链各个环节相互割裂，不能形成上下游协调配合的产业结构，与国内整机产业也没能形成良性互动，2014年集成电路产业内销产值比例仅为34.7%，高端芯片严重依赖进口。国际巨头近年来为确保技术领先优势，研发投入不断攀升，据统计2013年英特尔、高通、台积电、德仪及海力士五大半导体企业的研发成本达到15.9%，接近过去5年的最高值，而我国本土企业如中芯国际，虽然近几年研发投入增长很快，但占销售收入比例仍不到10%，投入额与台积电比相差一个量级。集成电路产业发展的经验表明，投资和研发不足可能使本土企业在严峻的竞争形势中与国际企业的差距进一步拉大。,三、2014年IC产业运行情况,3、2015年形势展望 3.1国际形势 国际机构预计全球半导体市场将继续稳定增长。世界半导体贸易统计组织预计2014年全球半导体市场将比上年增长9.0%，2015年的增长率为3.4%，继续保持稳定增长态势。国际半导体设备与材料协会（SEMI）预测，2014年全球半导体制造设备销售额增长19.3%，2015年可望增长15.2%。 智能终端将继续支撑集成电路产业快速发展。手机在2013年已经取代个人电脑跃居最大芯片应用领域，智能手机、平板电脑已经成为并将继续成为推动集成电路市场发展的主要力量。有关机构预计智能手机2014年全球出货量达到13亿部，增长26%，2015年将继续增长12%，总量超过14亿部；2015年全球平板电脑出货量将超过PC。,三、2014年IC产业运行情况,物联网等领域将推动集成电路产业的繁荣。物联网和可穿戴设备正在崛起，很多机构判断，在不久的将来，联网的设备将不再仅限于智能手机、电脑等，会覆盖到智能家居、交通物流、环境保护等多个领域，物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。2014年，许多企业包括芯片、系统及软件企业都已经着手向物联网领域推进，年内发生的众多并购活动，都与物联网和可穿戴设备有关，如谷歌收购智能家居公司、三星收购物联网公司、英特尔收购智能手表公司等。,3.2国家对IC产业的政策 国内信息安全形势凸显发展集成电路产业的重要性。2014年，由于信息安全形势严峻，国家信息安全战略上升到了一个前所未有的高度。“棱镜门”事件的爆发，使高通和英特尔这样的芯片公司对政府、学校、医院、民航、交通等多方面系统的渗透率得到关注，集成电路国产化率提升迫在眉睫。今年“两会”期间，集成电路产业首次被写进政府工作报告，国务院领导密集调研集成电路产业，国家发改委对高通开展反垄断调查。作为国家信息安全和电子信息行业的基础，集成电路产业被关注度不断提升。,三、2014年IC产业运行情况,国家和各地方的扶持政策将密集出台。2014年，国家集成电路产业发展推进纲要出台，在当前我国集成电路产业发展的关键时期，纲要作为今后一段时期指导我国集成电路产业发展的行动纲领，将为我国集成电路产业实现跨越式发展注入新的强大动力。纲要出台后，备受关注的国家集成电路产业投资基金开始落地，首批规模从最初的1000亿元提升到1200亿元，将大大提升市场人士的预期，资本对集成电路产业的关注度将持续高涨。同时，各地也纷纷推出地方版集成电路扶持政策。目前，北京、安徽、天津等地相继出台了集成电路扶持意见，通过设立投资基金，重点支持地方龙头企业在集成电路领域进行整合做大。其中，安徽提出2017年省内集成电路产值达300亿元以上，2020年总产值达600亿元，支持合肥等市建立集成电路产业发展基金。,三、2014年IC产业运行情况,3.3市场预期 4G智能手机、物联网产业快速发展及银行卡“换芯潮”，将为集成电路企业提供更多市场空间。我国移动通信开始从3G时代进入4G时代，2014年全国