东南大学-信息学院-研讨课论文-集成电路技术与发展

集成电路产业的现状与发展趋势姓名：张嘉俊班级：040132学号：04013222摘要：集成电路产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业。近年来，伴随着工艺达到物理极限，摩尔定律失效，世界集成电路产业发展不断放缓。中国集成电路产业远不及欧美等国，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。关键词：集成电路摩尔定律自1958年JackKilby发明的第一个只包含一个双极性晶体管、三个电阻和一个电容的集成电路到现今动辄十亿个晶体管的处理器芯片，短短几十年间，集成电路产业以超乎人类想象的速度发展。这一产业著名的经验法则摩尔定律也因此为大家所熟知[1]。摩尔定律由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（GordonMoore）提出来。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。正是全球的科学家和工程师们的不懈努力才将摩尔定理一直延续至今。作为集成电脑领域的龙头老大，Intel代表着最为先进的集成电路制造工艺，同时引领集成电路的发展潮流。“Tick-Tock”是Intel于2007年提出的芯片技术发展的战略模式。Intel指出，处理器芯片制程的更新和微架构的更新遵循“Tick-Tock”规律，“Tick”年完成制程的进步，在保证性能几乎相同的情况下缩小芯片面积，降低能耗及发热，“Tock”年则是更新微处理器架构提升性能。Tick和Tock相互交错进行，每两年完成一次“滴答”循环。从Westmer到SandyBridge,再到IvyBridge和Haswell，“Tick-Tock”似乎顺风顺水,集成电路工艺遵循着摩尔定律按部就班地发展。直到Broadwell因为14nm工艺上的困难而难产。Intel最近在公司文档中废止了“Tick-Tock”的芯片发展周期，第三代Skylake架构处理器将在今年第三季度发布，彻底打破了“制程-架构”的钟摆节奏。从下一代10纳米制程CPU开始，英特尔会采用“制程-架构-优化”(PAO)的三步走战略。这已经被一些媒体解读为摩尔定律的终结，这一说法暂时还没有被多数人响应，但不能否认的是，CPU性能的发展确实遇到了瓶颈。三星去年的ISSCC上发表主题演讲表示：“5nm芯片对我们而言完全没有问题”，而还将继续推进至5nm工艺制程，因为他们认为“根本没有困难”，而且进一步微细化也有可能很快实现。即便如三星所说，到5nm前都没有问题，那5nm之后怎么办？一般认为，当半导体器件尺寸小到5nm时，其中载流子的行为规律需要用量子力学来进行解释，这意味着现今的半导体物理知识几乎失效。学界和产业界认为按照现有技术摩尔定律大概还能进行到7nm的技术节点。而7nm以后，技术的更新将会需要更长的周期。随着摩尔定律的终结,市场增长放缓,生产成本提高，半导体企业掀起了并购狂潮，比较大型的如NXP收购Freescale，Avago并购Broadcom，Intel收购Altera，西部数据收购SanDisk，另外小型的并购更是数不胜数。集成电路产业已经是一个成熟行业，设计周期长，研发成本高，由此在这个成熟的产业里，强调成本协同，强调规模经济，成为并购抱团的主要目的。未来的几年内半导体公司的数量还会进一步减少。当前集成电路产业现状是“国际产能饱和，国内产能缺乏”。中国今年的半导体芯片消费额已经是世界第一了，但芯片业依然长期依赖进口。目前在半导体领域的前沿研发基本都被欧美和日韩的企业以及院校所包揽。新的设计，新的制造工艺基本都首先由这些国家所提出来并实现。作为现代IT业的根本基础，最核心的晶元生产技术基本为Intel，台积电，GlobalFoundry，IBM，三星等有限的几家大型公司所掌握。同时，作为供应链的上游，一些非常关键的设备和材料供应商，比如ASML，尼康，3M，杜邦，也同样属于欧美日韩体系。我国集成电路产业发展严重滞后，集成电路产业十分弱小，远不能支撑国民经济和社会发展以及国家信息安全建设。中国集成电路产业无论设计、芯片，还是封装测试，其技术水平与国外相比差距甚远。国家在集成电路领域投入了大量资源，但似乎收效甚微大陆的现状基本是：有着大量的中小型设计公司，具有满足绝大多数普通应用场景的设计能力（比如数模转换，工业控制，小型嵌入式系统等）。然而由于财力和技术积累的不足，在规模最大、利润最高的几块市场，比如CPU，FPGA或者存储器上，大陆公司还难以有所作为；中国在设计领域拥有瑞芯微，展讯，全志等一批国有芯片设计公司，然而在工艺制造领域仍处于发展初期，其中最具代表性的中芯国际等企业，由于资金、技术、管理等方面的劣势，与竞争对手英特尔、三星电子、台积电等国际半导体巨头相比，仍存在巨大差距。难以承担高端设计客户（高通，NXP，IBM等）的重要订单。近年来，在市场拉动和政策支持下，我国集成电路产业快速发展，整体实力显著提升，集成电路设计、制造能力与国际先进水平差距不断缩小，封装测试技术逐步接近国际先进水平，部分关键装备和材料被国内外生产线采用，涌现出一批具备一定国际竞争力的骨干企业，产业集聚效应日趋明显。但是，集成电路产业仍然存在芯片制造企业融资难、持续创新能力薄弱、产业发展与市场需求脱节、产业链各环节缺乏协同、适应产业特点的政策环境不完善等突出问题，产业发展水平与先进国家（地区）相比依然存在较大差距，集成电路产品大量依赖进口，难以对构建国家产业核心竞争力、保障信息安全等形成有力支撑[2]。当前，全球集成电路产业正进入重大调整变革期。一方面，全球市场格局加快调整，投资规模迅速攀升，市场份额加速向优势企业集中。另一方面，移动智能终端及芯片呈爆发式增长，云计算、物联网、大数据等新业态快速发展，集成电路技术演进出现新趋势；我国拥有全球规模最大的集成电路市场，市场需求将继续保持快速增长。新形势下，我国集成电路产业发展既面临巨大的挑战，也迎来难得的机遇，应充分发挥市场优势，营造良好发展环境，激发企业活力和创造力，带动产业链协同可持续发展，加快追赶和超越的步伐，努力实现集成电路产业跨越式发展[3]。集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。当前和今后一段时期是我国集成电路产业发展的重要战略机遇期和攻坚期。加快推进集成电路产业发展，对转变经济发展方式、保障国家安全、提升综合国力具有重大战略意义。[1]摩尔定律_百度百科/link?url=ld7FkQqMO55piS9yme7dEDpomx_YM7QAo3kK91Fqr8OjRraTH8k11ItRlRWdXZWKqhAsqoQAd0pSmRkLFdvIja[2]集成电路产业发展白皮书