2017年11月25日，在昆山舉行的2017年昆山半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，中科院微電子所所長(zhǎng)葉甜春提出了集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)樹這一概念。

如今，濃縮在芯片上的集成電路已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)和發(fā)展的重要支撐，電腦、智能手機(jī)、家電、汽車、機(jī)器人等各種各樣的產(chǎn)品都離不開集成電路的支持，可以說，沒有集成電路，現(xiàn)代工業(yè)就沒有賴以生存的“糧食”。

而在這一架構(gòu)中，半導(dǎo)體制造、封裝測(cè)試、設(shè)備，作為集成電路生態(tài)樹的根基環(huán)節(jié)起到基礎(chǔ)性的作用，而存儲(chǔ)器、處理器、通訊/射頻產(chǎn)品、功率/模擬IC這些應(yīng)用于終端產(chǎn)品的半導(dǎo)體產(chǎn)品則是集成電路生態(tài)樹的枝葉。

制造封裝已實(shí)現(xiàn)突破

我國(guó)作為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)，近年來對(duì)于集成電路產(chǎn)品的需求一直保持著快速增長(zhǎng)。

但是隨著發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)出口到中國(guó)的裝備、材料以及工藝技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格審查和限制，想要擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端芯片，就必須要實(shí)現(xiàn)自身的突破，發(fā)展自己的集成電路產(chǎn)業(yè)體系。

在此基礎(chǔ)之上，“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”國(guó)家科技重大專項(xiàng)從2008年開始啟動(dòng)實(shí)施，其目標(biāo)就是開展集成電路制造設(shè)備、工藝和材料技術(shù)的攻關(guān)研究工作，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展。

眾所周知，在2008年之前，國(guó)內(nèi)集成電路制造最先進(jìn)的量產(chǎn)工藝還是130納米，研發(fā)工藝為90納米。而集成電路高端設(shè)備和材料還基本處于空白狀態(tài)，完全依賴進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)鏈出現(xiàn)嚴(yán)重缺失。

出現(xiàn)這種情況的根本原因在于，我國(guó)集成電路企業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

葉甜春曾在今年五月份的一次講話中總結(jié)近年來專項(xiàng)取得的重大成果，指出，專項(xiàng)實(shí)施至今，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的主流工藝已經(jīng)提升了5代，55、50、28納米三代成套工藝研發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，22、14納米的研發(fā)工作也取得了突破，形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

以專利為例，截至今年上半年，集成電路專項(xiàng)已申請(qǐng)2.3萬余項(xiàng)國(guó)內(nèi)發(fā)明專利和2000多項(xiàng)國(guó)際發(fā)明專利，“所形成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系使國(guó)內(nèi)企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的實(shí)力和地位發(fā)生了巨大的變化?！?

但是在25日舉行的高峰論壇上，葉甜春再一次強(qiáng)調(diào)，雖然我國(guó)在集成電路的制造、封裝測(cè)試和設(shè)備方面取得了巨大突破，但是相較于存儲(chǔ)器、處理器、通訊/射頻產(chǎn)品、功率/模擬IC這些產(chǎn)品市場(chǎng)，基礎(chǔ)設(shè)施的的體量有限，同時(shí)要形成我國(guó)自己的集成電路制造體系，就必須完善集成電路生態(tài)樹的概念，保證各個(gè)層級(jí)的技術(shù)和產(chǎn)品都要有。

存儲(chǔ)器、處理器、通訊為主

但是葉甜春也指出，中國(guó)半導(dǎo)體目前的產(chǎn)品市場(chǎng)面臨的最大問題就是“偏科”問題嚴(yán)重。

在之前提到的存儲(chǔ)器、處理器、通訊/射頻產(chǎn)品、功率/模擬IC四大產(chǎn)品類別中，存儲(chǔ)器有長(zhǎng)江存儲(chǔ)等國(guó)產(chǎn)廠商的大力發(fā)展，目前已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，近期有消息顯示長(zhǎng)江儲(chǔ)存的32層3D NAND產(chǎn)品即將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這對(duì)于中國(guó)存儲(chǔ)行業(yè)來說，不可為不是一劑強(qiáng)心針。

處理器則更不用說，隨著近年來人工智能的熱潮到來，寒武紀(jì)等國(guó)產(chǎn)處理器芯片針對(duì)這一新興市場(chǎng)都推出了不錯(cuò)的產(chǎn)品，無論是在寒武紀(jì)的CPU還是紫光同創(chuàng)的FPGA的努力下，中國(guó)處理器產(chǎn)業(yè)對(duì)于即將到來的浪潮都有著自己獨(dú)特的認(rèn)識(shí)，不在是跟隨者的角色。

此外，通訊/射頻產(chǎn)品是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近年來最大的發(fā)展領(lǐng)域和推動(dòng)力，要知道，在2016年，中國(guó)消費(fèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)品占到了全球的三分之一，其中很大一部分是用在通訊、移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域。

值得一提的是，全部采用國(guó)產(chǎn)CPU的“神威·太湖之光”中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)已位列全球500強(qiáng)首位；中國(guó)移動(dòng)智能終端芯片全球市場(chǎng)占有率約20%；智能電視主控芯片也打破壟斷，出貨量約1000萬顆；基于國(guó)產(chǎn)密碼的標(biāo)準(zhǔn)金融IC卡芯片累計(jì)出貨已接近1億顆。

今年基帶芯片，華為海思970芯片等高端集成電路產(chǎn)品相繼出爐，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等周邊應(yīng)用也加快發(fā)展，這將明顯帶動(dòng)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

可以說，中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模的快速成長(zhǎng)，是由技術(shù)的創(chuàng)新、下游應(yīng)用的市場(chǎng)需要和產(chǎn)業(yè)投資共同拉動(dòng)的。

功率/模擬IC是短板

但是葉甜春也指出在集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)樹中，我們還存在著短板，其中尤以功率/模擬IC情況最為明顯。

首先來看看功率器件的發(fā)展情況。

近年來由于工業(yè)控制、家電、充電設(shè)備等應(yīng)用不斷追求高能源效率，功率器件下游產(chǎn)品范圍的穩(wěn)步擴(kuò)張、產(chǎn)量的大幅增長(zhǎng)以及功率器件技術(shù)的快速更新，在全球范圍尤其是中國(guó)地區(qū)都保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。

功率半導(dǎo)體產(chǎn)品形態(tài)多種多樣，幾乎所有與電力能源相關(guān)的產(chǎn)品都需要用到功率半導(dǎo)體器件。按照年產(chǎn)值貢獻(xiàn)口徑，IGBT、MOSFET、二極管及整流橋是功率半導(dǎo)體最主要的三個(gè)產(chǎn)品類別，占據(jù)功率半導(dǎo)體八成左右市場(chǎng)。

那么市場(chǎng)的整體情況如何呢？

首先來看看IGBT，數(shù)據(jù)顯示，2015 年，全球 IGBT 器件及模塊銷售額 為39.44 億美金，英飛凌、semikron、三菱及富士電機(jī)基本把控了全球 IGBT 市場(chǎng)，前五大廠商占據(jù)了 73.2%的市場(chǎng)份額。

MOSFET 方面，2015 年功率市場(chǎng)產(chǎn)值達(dá)到 54.84 億美金，前五大廠商的市 場(chǎng)占有率合計(jì)達(dá)到了 60.1%，依舊是國(guó)外廠商為主導(dǎo)。

從廠商的角度來看，雖然中國(guó)擁有全球最大的功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，但是中國(guó)功率半導(dǎo)體廠商與英飛凌等國(guó)外廠商相比依然有著較大的差距，可以說現(xiàn)有的功率元器件幾乎都是依賴進(jìn)口，形勢(shì)不容樂觀。

模擬IC市場(chǎng)的格局更是如此。

根據(jù)IC Insights的分析報(bào)告，2014德州儀器（TI）衛(wèi)冕模擬器件老大地位，其2014年模擬IC銷售額為81億美元，占據(jù)全球模擬IC市場(chǎng)18%的份額。前十大模擬IC廠商份額占全球份額的57%。

而中國(guó)龐大模擬IC市場(chǎng)主要被這些國(guó)外知名前十大模擬IC中的歐美廠商如德州儀器、意法半導(dǎo)體、英飛凌、恩智浦、ADI所壟斷。

市場(chǎng)助力技術(shù)追趕

那么影響我國(guó)功率/模擬IC發(fā)展的原因有哪些呢？

具體來看，在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，我國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)技術(shù)水平相對(duì)落后，優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品種類相對(duì)單一，和國(guó)際一流半導(dǎo)體公司在全控型功率半導(dǎo)體分立器件市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力上有明顯差距，特別是高階產(chǎn)品領(lǐng)域，90%的市場(chǎng)占有率被美日歐等國(guó)際企業(yè)占據(jù)， 顯然大陸進(jìn)口替代空間巨大。

在模擬IC市場(chǎng)，中國(guó)模擬IC廠商主要主要存在以下三點(diǎn)問題。

首先，中低端聚集。目前，中國(guó)絕大多數(shù)的模擬IC廠商能夠提供的高端模擬IC產(chǎn)品并不多，其產(chǎn)品主要集中在中低端市場(chǎng)。一方面這與中國(guó)企業(yè)求生存的現(xiàn)狀有關(guān)，要想在中國(guó)市場(chǎng)生存下去，價(jià)格戰(zhàn)是不可避免的一個(gè)問題，而價(jià)格因素往往會(huì)影響到產(chǎn)品和之后的研發(fā)投入，如此循環(huán)，產(chǎn)品只能徘徊在中低端市場(chǎng)。

其次，產(chǎn)品線覆蓋范圍小。中國(guó)模擬IC廠商的發(fā)展時(shí)間有限，能夠提供的產(chǎn)品也有限，與TI這些國(guó)際廠商能夠提供動(dòng)輒上萬款產(chǎn)品相比，中國(guó)廠商還存在著很大的劣勢(shì)，更不要說能夠?yàn)榭蛻籼峁┩暾慕鉀Q方案了。

第三，經(jīng)驗(yàn)缺乏。模擬IC市場(chǎng)更多的是偏向于一個(gè)需要長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累的市場(chǎng)，需要大量的人才，但是目前中國(guó)半導(dǎo)體人才缺口巨大，也限制了中國(guó)廠商的發(fā)展。

三大動(dòng)力助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展

但是，我國(guó)的功率/模擬IC市場(chǎng)依然有著追趕的希望。

因?yàn)槲覀冇兄锰飒?dú)厚的優(yōu)勢(shì)和助力。比如說，政策上，國(guó)家意志推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)崛起，無論是功率半導(dǎo)體器件還是模擬IC，國(guó)家都給予了政策和資金上的支持。

資金上，功率半導(dǎo)體采用特色工藝，屬于超越摩爾定律范疇，不追求先進(jìn)制程，資金投入僅為集成電路的1/10，國(guó)內(nèi)廠商可以利用資本優(yōu)勢(shì)獲得先進(jìn)工藝，快速追趕海外巨頭。模擬IC則偏向于產(chǎn)品創(chuàng)新，而輕制造，不需要在制造方面投入太多的精力，產(chǎn)品創(chuàng)新才是關(guān)鍵。

市場(chǎng)上，中國(guó)擁有最大的功率半導(dǎo)體市場(chǎng)和模擬IC市場(chǎng)，如此巨大的市場(chǎng)不是幾個(gè)廠商就能夠吃下的，也不是一兩家廠商的產(chǎn)品就能夠滿足的。中國(guó)廠商本身?yè)碛兄鴩?guó)外廠商無法比擬的主場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，如何善用這種優(yōu)勢(shì)才是當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)上，國(guó)內(nèi)企業(yè)從低端功率器件起家，積累多年開始向高端器件進(jìn)軍，成功了實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化功率半導(dǎo)體的應(yīng)用。模擬IC設(shè)計(jì)目前還處于發(fā)展初期，還在Fabless階段，雖然目前的發(fā)展需要時(shí)間來累積經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品的核心技術(shù)，不是短時(shí)間內(nèi)就能完成的，但是依然大有可為。

總結(jié)

無論是生態(tài)系統(tǒng)還是生態(tài)樹這一概念，對(duì)于中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都是尤為重要的。

但是單一領(lǐng)域和生態(tài)系統(tǒng)就仿佛是點(diǎn)和面的組合一般，既不可因噎廢食，也不可偏廢一方，這是實(shí)現(xiàn)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)自主化的必由之路！

文/半導(dǎo)體行業(yè)觀察 劉燚

2017-11-28  來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察 

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