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改革開放40年·電子信息產業丨集成電路:產業實力整體提升

日期 :2018/12/24 來源:網絡整合 瀏覽:532


改革開放以來,我國電子信息產業實現了從無到有、從小到大的重大轉變,在國民經濟和社會發展中的地位和作用顯著提升。特別是黨的十八大以來,我國電子信息產業不斷取得新進展,核心技術逐步突破,市場規模不斷擴大,專利和標準化成果豐碩。為集中反映我國電子信息產業發展的方方面面,中國電子報特別策劃推出“改革開放40年·電子信息產業”特刊,邀請主管部門、專家學者撰寫文章,從集成電路、電子應用、電子專用設備、電子材料、超高清視頻產業、彩電、電子元件、傳感器等方面,講述改革開放以來電子信息產業各領域的主要成就,提出新時代我國電子信息產業高質量發展的思路建議。


集成電路是培育戰略性新興產業、發展信息經濟的重要支撐,在信息技術領域的核心地位十分突出。改革開放后,我國加快集成電路產業建設,先后啟動908工程、909工程等重大項目,集成電路業實現高速發展。特別是黨的十八大以來,我國集成電路產業實力得到快速提升。中國集成電路產業銷售額從2013年的2508.5億元,增長到2017年的5411.3億元,5年間增長了一倍。2018年1—9月中國集成電路產業銷售額為4461.5億元,同比增長22.4%。


IC設計龍頭帶動作用日趨明顯
IC設計是集成電路產業鏈的龍頭,設計企業的發展直接影響著制造和封裝等產業鏈上下游眾多環節。近幾年來,我國IC設計業發展非常迅速。中國半導體行業協會集成電路設計分會的數據顯示,至2018年年底,全國共有1698家設計企業,比去年的1380家多了318家,數量增長了23%。這是2016年設計企業數量大增600多家后,再次出現企業數量大增的情況。從統計數量上看,除了北京、上海、深圳等傳統設計企業聚集地外,無錫、成都、蘇州、合肥等城市的設計企業數量都超過100家,西安、南京、廈門等城市的設計企業數量接近100家,天津、杭州、武漢、長沙等地的設計企業數量也有較大幅度的增加。


IC設計企業數量增長的同時,規模以上企業也在增加。據中國半導體行業協會集成電路設計分會理事長魏少軍介紹,2018年預計有208家IC設計企業的銷售額超過1億元,比2017年的191家增加17家,增長8.9%。同時,這208家銷售過億元的企業銷售總和達到2057.64億元,比上年的1771.49億元增加了286.15億元,占全行業銷售總和的比例為79.85%。
銷售額是衡量一個行業發展狀況的重要指標,我國IC設計業增速近年來一直保持兩位數水平,且遠高于國際平均水平,2018年同樣保持這一態勢,銷售規模預計為2576.96億元,比2017年的1945.98億元增長32.42%,增速比上年的28.15%提高4.27個百分點。按照美元與人民幣1∶6.8的兌換率,全年銷售額達到378.96億美元,在全球集成電路設計業的占比將再次提高。
從產品類型上看,我國企業在通信芯片上的實力已逐步進入國際一線陣營。紫光展銳已開發出5G原型pilot-v2平臺,將在2019年推出5G芯片,實現5G芯片的商用。2018年從事通信芯片設計的企業從2017年的266家增加到307家,對應的銷售總額提升了16.34%,達到1046.75億元。此外,計算機芯片與消費類芯片也有較強增長。從事計算機芯片設計的企業數量從去年的85家增加到109家,銷售大幅提升了180.18%,達到359.41億元。消費類電子的企業數量從上年的610家增加到783家,銷售增長36.46%,達617.24億元,繼續保持了2017年的快速增長勢頭。
建立了相對完整的產業鏈


設計的發展離不開晶圓制造、封測、裝備、材料等產業鏈支撐,以往我國晶圓制造業技術距離國際先進水平約有二代左右的差距,裝備、材料上的差距更大,但是經過這些年的追趕,已經有了較大幅度的提高。
目前中國集成電路已形成了適合自身的技術體系,建立了相對完整的產業鏈,產業生態和競爭力得到完善和提升,形成了長三角、珠三角、津京環渤海以及中西部地區多極發展的格局。目前,已建成12英寸生產線10條,并有多條12英寸生產線處于建設當中,其中既包括中芯國際、華虹集團、武漢新芯等本土資本為主導的企業,也包括英特爾、三星、格芯、臺積電外資或臺資投資(獨資或參股)的企業。在制造工藝方面,65納米、40納米、28納米工藝已經量產,14納米技術研發取得突破,特色工藝競爭力提高。存儲器是通用芯片之一,應用十分廣泛。我國在3D NAND技術研發上取得重大進展和創新,以自主知識產權為基礎開展研發,提出新架構Xtacking。這也是中國企業首次在集成電路領域提出重要的新架構和技術路徑。
封裝業一直是國內實力較強的領域,近年來積極推進先進封裝的發展,從中低端進入高端領域,競爭力大幅提升。根據中國半導體行業協會封裝分會統計數據,2017年國內集成電路封測業銷售收入由2016年的1523.2億元增加至1816.6億元,同比增長19.3%,國內IC封測業規模企業為96家,從業人數達15.6萬。長電科技實現了高集成度和高精度SiP模組的大規模量產,通富微電率先實現7nm FC產品量產,華天科技開發了0.25mm超薄指紋封裝工藝,實現了射頻產品4G PA的量產。
關鍵裝備和材料則實現了從無到有的轉變,整體水平達到28納米,部分產品進入14納米~7納米,被國內外生產線采用。近日,中微半導體自主研制的5納米等離子體刻蝕機在通過臺積電驗證,性能優良,將用于全球首條5納米制程生產線。中微半導體打入臺積電供應鏈,證明國產半導體設備力量正在逐漸壯大。


在此之前,臺積電7納米芯片生產線也用上中微的刻蝕機。目前,國內關鍵裝備品種覆蓋率達到31.1%,先進封裝裝備品種覆蓋率80%。
在材料方面,200mm硅片產品品質顯著提升,高品質拋光片、外延片開始進入市場。300mm硅片產業化技術取得突破,90納米~65納米產品通過用戶評估,開始批量銷售。測射耙材及超高純金屬材料取得整體性突破,形成相對完整的耙材產品體系。銅和阻擋層拋光液國內市場占有率超過50%,并進入國際市場。NF3、WF6等氣體產業化技術達到世界領先,國內市占率超過70%,并進入國際市場。磷烷、砷烷和安全離子源產品形成自主供應能力。
積極追蹤新材料技術步伐


新材料產業成為未來高新技術產業發展的先導和基石,其中,寬禁帶半導體材料是新材料的代表之一。黨的十八大以來,我國掀起了寬禁帶功率半導體材料和器件的產業化浪潮。2016年12月,國務院成立了國家新材料產業發展領導小組。近年來,在國內企業、科研院所、高等院校等共同的努力下,建成或正在建設十余條4英寸~6英寸碳化硅芯片工藝線和6英寸~8英寸硅基氮化鎵芯片工藝線,形成了技術積累,縮小了與國外先進水平的差距。


我國碳化硅外延材料的研發和產業化水平緊緊跟隨國際水平,產品已打入國際市場。在產業化方面,我國20μm及以下的碳化硅外延材料產品水平接近國際先進水平;在碳化硅功率器件上,我國具備了1200V~3300V SiC MOSFET、1200V~4500V SiC JFET等芯片的研發能力,最大單芯片電流容量25A。目前國內有多家企業建成或正在建設多條碳化硅芯片工藝線,這些工藝線的投產,將會大大提升國內碳化硅功率器件的產業化水平。


硅基氮化鎵材料成本優勢顯著,易于獲得大尺寸、導熱性好,而且器件制備可以有效兼容傳統硅集成電路CMOS工藝,是目前工業界普遍采用的技術路線。我國在平面型氮化鎵功率器件領域的發展緊跟國際步伐,晶圓尺寸以6英寸為主,并開發出了900V及以下電壓等級的硅基氮化鎵器件樣品。近年來,國內也開始了垂直氮化鎵功率器件的研發,開發了最高阻斷電壓1700V的氮化鎵二極管樣品。我國氮化鎵射頻器件近年來取得迅速發展,并已形成產業化公司,器件性能達到國際先進水平。



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