集成电路发展现状及发展趋势

1、摘要：1938年美国德克萨斯仪器公司发明全球第一块集 成电路后,隙着硅平面技术的发展，2。世纪60年代先后发 明双极型和M()S型两种重要电路，创造了一个前所未有的 具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业集成电路产 业口集成起路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅 片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多 层布线或建道布埃的方法将元器件组合成完整的电子电路， 通常用 “【C” (IntegratedCircuit)二一条完整的集成电路产业链除了包括设计、芯片制造和 封装测试三个分支产业外，还包括集成电路设备制造、关键 材料生产等相关支撑产业。如果按照集成电路产业链上下游 产业划分

2、，可简单的划分为集成电路设计业和制造业,其中 制造业又衍生出代工业目前美国仍是集成电路产品设计和创新的发源地，全球前2。家集成电路设计公司大都在美国， 集成电路代工业主要分布在亚洲，其中我国台湾地区和韩国 是目前世界集成电路代工企业最重要的聚集地之一口经过30年的发展，我国已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举、较为协调的发展格局，产业链基本形成。2001年我国设计业、芯片制造业、封测业的销售额分别为11亿元、27.2亿元、 161.1亿元，分别占全年总销售额的5.6%、13.6%、80.8%,产业结构不尽合理。最近5年来，在产业规模不断扩大的同时，IC产业 结构逐步趋于合理，设计业和芯片制

3、造业在产业中的比重显著提高。到2007年我国IC设计业、芯片制造业、封测业的销售额分别为225.5亿元、396.9亿元、627.7亿元，分别占全年总销售额的 18.0%、31.7%、50.2%。半导体设备材料的研发和生产能力不断增强。在设备方面，100纳米等离子刻蚀机和大角度等离子注入机等设备研发成功，并投入生 产线使用。随着国产太阳能包迪制造设备的大量应用，近几年国产半 导体设备销售额大幅增长。在材料方面，已研发出 8英寸和12英寸 硅单晶，硅晶圆和光刻胶的国内生产和供应能力不断增强。技术创新能力不断提高，与国外先进水平差距不断缩小。从改革 开放之初的3英寸生产线，发展到目前的12英寸生产线

4、，IC制造工 艺向深亚微米挺进，研发了不少工艺模块，先进加工工艺已达到80nm。封装测试水平从低端迈向中高端，在 SQP、PGA、BGA、 FC和CSP以及SiP等先进封装形式的开发和生产方面取得了显著 成绩。IC设计水平大大提升，设计能力小于等于0.5微米企业比例已 超过60%,其中设计能力在0.18微米以下企业占相当比例，部分企 业设计水平已经达到90nm的先进水平。设计能力在百万门规模以上 的国内IC设计企业比例已上升到20%以上，最大设计规模已经超过 5000万门级。随着技术创新能力的提升，涌现出一批自主开发的IC产品。在金卡工程的带动下，经过政府、企业等各方共同努力，以二代身份证、

5、手机SIM卡等为代表的IC卡芯片实现了突破。“龙芯”、移动应用处 理器、基带芯片、数字多媒体、音视频处理、高清数字电视、图像处 理、功率管理以及存储卡控制等许多IC产品开发成功，相当一批IC 已投入量产，不仅满足国内市场需求，有的还进入国际市场竞争。集成电路产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业，世界集 成电路产业发 展迅速，技术日新月异。2003年前中国集成电路产业 无论从质还是从量来说都不 算发达，但伴随着全球产业东移的大 潮，中国的经济稳定增长， 巨大的内需市场， 以及充裕的人才， 中国集成电路产业已然崛起成为新的世界集成电路制造中心。二十一世纪，我国必须加强发展自己的电子信息产业。它

6、是推动我国经济发展，促进科技进步的支柱，是增强我国综合实力的重要手段。 作为电子信息产业基 础的集成电路产业必须优先发展。只有拥有坚 实的集成电路产业，才能有力地 支持我国经济、军事、科技及社会 发展第三步发展战略目标的实现。在集成电路设计中，硅技术是主流技术，硅集成电路产品是主流 产品，占集成电路设计的90%以上。正因为硅集成电路设计的重要 性，各国都很重视，竞争激烈。产业链的上游被美国、日本和欧洲等国家和地区占据，设计、生产和装备等核心技术由其掌握。世界集成电路大生产目前已经进入纳米时代，全球多条90纳米 /12英寸生产线用于规模化生产，基于70与65纳米之间水平线宽的生产技术已经基本成形

7、，Intel 公司的 CPU 芯片已经采用45 纳米的生产工艺。在世界最高水平的单片集成电路芯片上，所容纳的元器件数量已经达到80 多亿个。2005 年，世界集成电路市场规模为2357 亿美元，预计到2010年其总规模将达到4247 亿美元。 2008 年，世界集成电路设计继续稳步增长，产业周期性波动显现减小状况，企业间的并购或合并愈演愈烈， 竞争门槛拉大，技术升级步伐加快，新产品和新应用纷纷涌现。就整体市场来看，近年来增长的主要动力来源于PC、手机和数宇播放器等产品的高速成长，市场需求向多样性发展。DRAM 市场销售额增速最快。以集成电路为核心的电子信息产业目前超过了以汽车、石油和钢铁为代表

8、的传统的工业成为第1 大产业 成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。全球的集成电路销售额1999 年为 1250 亿美元，以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP 的 3，现代经济发展数据表明，每12 元集成电路产值，带动10 元左右电子工业产值的形成，进而带动100 元 GDP的增长。发达的国家国的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP 的 3，现代经济发展数据表明，每12 元集成电路产值，带动 10 元左右电子工业产值的形成，进而带动100 元 GDP 的增长。发达的国家国民经济总产值增长部分的65目前与集成电路相关。预计在今后的10 年内世界集成电路

9、销售额将以年均15的速度增长，于2010年将达到60008000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点， 拥有自主版权的集成电路日益成为经济发展的关键、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。集成电路最重要生产过程包括开发 EDA（电子设计自动化）工具，应用 EDA 进行集成电路设计，根据设计结果在硅圆片上加工芯片（主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀），对加工完毕的芯片进行测试，为芯片进行封装，最后经过应用开发将其装备到整机系统上与最终的消费者见面。1.SOC 将成为集成电路设计的主流SOC（SystemOnaChip ） 的概念最早源于20 世纪90 年代， SOC是在集成电路向集成系统转变

10、的过程中产生的。集成电路设计是以市场应用为导向而发展的，而在将来市场应用的推动下SOC 已经呈现出集成电路设计主流的趋势，因为其具有低能耗、小尺寸、系统功能丰富、高性能和低成本等特点。在高端或低端的产品中，SOC 的应用正日益广泛。2007 年， SOC 产品的销售额达到347 亿美元， 平均年增长率超过20。SOC 是至今仍在发展的产品种类和设计形式。SOC 发展重点主要包括：总线结构及互连技术，直接影响芯片总体性能的发挥；软、硬件的协同设计技术，主要解决硬件开发和软件开发同步进行问题；IP 可复用技术，如何对其进行测试和验证；低功耗设计技术，主要研究多电压技术、功耗管理技术，以及软件低功耗

11、应用技术等；可测性设计方法学,研究EJTAG 设计技术和批量生产测试问题；超深亚微米实现技术，研究时序收敛、信号完整性和天线效应等。SOC 将推动着其它类型系统技术发展。最初发展SOC 设计技术是为实现定制产品的大规模生产，SOC 技术发展动力与ASIC 产品类似，可说是由ASIC 最直接演化而来的。SOC 首要目标始终是降低设计成本和实现高系统集成度。SOC 设计目标是对现有模块或“核”的重复应用，进而实现重复利用效率的最大化。2.IP 复用技术将更免善由于系统复杂性越来越高，以及对更短上市时间的追求，设计的复杂性也相应成指数性增加，提高设计生产率已经成为集成电路设计业主要目标。其中IP 复用设计正在成为越来越多厂商的选择。IP 复用设计是SOC 实现的主要基础。把已经优化的子系统甚至系统级模块纳入到新系统设计中，实现集成电路设计能力的飞跃。基于平台的SOC设计技术和硅知识产权（SIP）的重用技术是SOC产品开发的核心技术，是将来世界集成电路技术制高点。IP 复用设计是加快设计进程和降低成本的有效方法。IP 复用设计目前已经在集成电路设计中被广泛应用，而且也形成了专门生产可复用lP 核的产业和生产商。可复用 IP 核根据实现性不同可分为以HDL 语言形式提交的软核、经过完全布局布线的网表形式提供且不能由系统设计者修改的硬核和结合