中国集成电路设计产业的发展趋势

发表时间:2020/6/30   来源:《电力设备》2020年第5期   作者:赵连柱
[导读] 摘要:集成电路(IC)产业是知识密集型、技术密集型、资本密集型产业,其作为国民经济及社会发展的战略性、基础性、先导性产业,具有强大的创新力及融合力,已渗透到人们的生活、生产和国防安全中。
        (天津三安光电有限公司  天津  300384)
        摘要:集成电路(IC)产业是知识密集型、技术密集型、资本密集型产业,其作为国民经济及社会发展的战略性、基础性、先导性产业,具有强大的创新力及融合力,已渗透到人们的生活、生产和国防安全中。而集成电路发展的总趋势是集成度的提高、性能的提高、尺寸的减小、电源电压的降低、布线层数的增加等。
        关键词:中国;集成电路;设计产业;发展趋势
        在全球各国竞相发展低碳经济的背景下,随着“中国制造2025”纲要的出台,“十三五”时期是我国集成电路产业发展的战略机遇期。当前,我国集成电路产业正处于高速发展阶段,产业内设计、制造、封装试验三个环节能继续发展,而且优化了产业结构;同时,其发展也面临着投资不足、高端产品依赖进口、产业链脱节、跨国公司挤压等问题。针对这些问题,本文详细论述了中国集成电路设计产业未来的发展趋势。
        1 中国集成电路设计产业的发展历程
        集成电路又称IC(Integrated Circuit),它是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。自1958年第一块集成电路诞生以来,其发展迅速。在整体机中,集成电路在计算机中应用最为广泛,其次是通信行业,然后是电子消费类行业。集成电路按其结构可分为单片集成电路及混合集成电路。20世纪初,世界上第一个电子管问世。到20世纪60年代,我国第一块集成电路研制成功,比世界第一块集成电路晚了7年时间。在此期间,双极型及MOS电路的出现催生了集成电路产业的形成。20世纪90年代,PC成为IC技术及市场发展的主要推动力。进入21世纪,智能终端及汽车电子将成为集成电路技术与市场发展的新推动力。
        2 集成电路产业的发展特点
        (1)应用广泛,需求量大。只要是涉及电子产品的场合,例如消费类产品、汽车产业、医疗产业、安防监控、宇宙航天,从日常生活中的通讯娱乐,到关乎国家安全的导弹卫星,无论是民用产品还是军用设备,可以说,在生活的方方面面,都能看到集成电路的身影。作为人类现代科技水平高度发展的一个缩影,今天的集成电路已渗入到整个人类进程的发展中。
        (2)高附加值,高利润。集成电路芯片以相对廉价的硅作为原料,而一旦制成产品,动辄几十上百美元的售价,部分高端产品甚至可卖出上千美元的“天价”,相对于成本而言,这个行业无疑具有高附加值和高利润。而更重要的是此行业带来的经济附加值,又同时体现在对上下游产业等众多相关产业广泛的就业提升和利润带动上。
        (3)技术发展快,研发周期长,生命周期短。半导体业界有一条著名的摩尔定律,而这些年产业的迅速发展也印证了其正确性,即每两年集成度翻两番,成本降低一半。随着集成电路工艺进入超深亚微米时代,在工艺制造上遇到一些挑战,但有专家预测,随着新工艺的投入应用,未来几年内半导体行业仍将遵循摩尔定律继续高速发展。在集成电路设计行业,素来有“三年不开张,开张吃三年”的说法,即研发一款产品的周期过长,但一旦这款产品成功在市场立足,将带来延续数年的利润。如今随着技术的不断发展,这句话日益受到挑战,市场的瞬息万变,决定了研发周期必须在保证性能的前提下尽可能的短,而一款产品问世后的应用周期也在不断减少、这无疑加剧了集成电路行业的竞争性。
        3 中国集成电路设计产业发展的作用
        现代社会数字化、网络化、信息化的速度越来越快,集成电路设计产业对一个国家的经济发展、国防建设、维护信息安全、提高综合国力具有重要作用。


        (1)有助于加快国民经济的发展。集成电路设计产业对国民经济的提高首先体现在计算机方面。从第一台计算机的发明到计算机的全面普及,不得不说它得益于芯片集成度的提高。当然,这与集成电路设计产业的快速发展息息相关。其次,它促进了通信领域的发展。如今,智能手机的普及和各种支付软件的使用等,极大地方便了人们的生活,拉近了人们之间的距离。同时,也促进了社会的快速发展。最后,它促进了消费类电子领域的发展。从最早的黑白电视到现在的彩电,数字电视和计算机的普遍应用均可看出,集成电路设计产业促进了传统产业的升级和世界的进步,其对加快国民经济发展具有重要意义。
        (2)有利于加强国防安全建设。计算机不仅是集成电路的核心,也是国家和民信息的载体。当前,微电子技术已广泛应用于计算机、通信设备、导航设备、电子对抗设备等军事装备中。这也使得微电子技术的成熟程度及发展规模成为衡量一个国家军事能力与综合国力的重要标志。现代战争不再是单纯武力的较量,而是科技间的抗衡。微电子技术使人们摆脱了一些超重型武器装备。因此,微电子技术的应用极大地提高了单兵作战能力。微电子技术促进了装备的轻便化,提高了军队的隐蔽性,大幅度提高了部队和武器装备的作战能力。此外,还提高了武器打击精度,以及增强了国家及国民的信息安全性。
        4 中国集成电路设计产业的发展趋势
        (1)中国的集成电路设计产业将达到世界主流水平。2015年,中国集成电路设计产业在许多技术领域取得了巨大成功。例如,采用16纳米FinFETplus技术的SoC芯片设计技术的成功;28纳米多晶硅生产工艺的成熟;4G芯片在中国市场的爆发式增长;2015年中芯国际28纳米制程芯片的大规模生产;2016年,中国在14纳米以下的技术和存储器等多个方面取得了突破性进展。这些都表明,2017年我国集成电路设计产业将取得新的成就。而且中国的集成电路设计产业有望达到世界主流水平。
        (2)中国的集成电路设计产业将面临更大的挑战。由于中国集成电路设计与市场需求变化的不协调,中国集成电路产业难以进入整机领域的高端市场。首先,国内移动智能终端产品形态趋于多元化发展,这就要求集成电路在产品功能及技术参数方面不断创新,而我国高端芯片领域对智能终端的竞争力还不够强。其次,我国集成电路市场占全球总市场的约57%。虽然中国是世界上最大的集成电路市场,但在市场上的权威性仍然很低。需求量大的CPU和存储器等市场仍由国外企业多垄断,这一现象阻碍了芯片的国产化。因此,国内集成电路设计产业将面临更大的挑战。最后,集成电路领域的企业并购现象越来越严重,使得国内竞争格局面临重塑,国内企业的竞争压力将持续加大。
        (3)智能终端及汽车电子仍将是中国集成电路产业发展的主要推动力。在云计算及大数据技术的推动下,高科技已进入人们的日常生活中。随着能源管理、城市安全、远程医疗、智能家居、智能交通等的发展,我国对集成电子领域的需求不断增加。低功耗、小规模芯片技术在智能手机及智能家电中的广泛应用,也对集成电子技术提出了更高的要求。随着国内企业芯片技术水平的提高,国外芯片技术垄断中国芯片市场的现象将被打破。此外,2015年汽车电子产品复合增长率超过了10%。由此可见,中国集成电路设计产业发展的主要推动力仍将是智能终端及汽车电子。
        综上所述,集成电路产业是战略性、基础性、产业关联度很高的产业,它是电子信息产业和现代工业的基础,也是改造提升传统产业的核心技术,已成为衡量一个国家经济和信息产业发展水平的重要标志。
        参考文献:
        [1]于宗光.中国集成电路设计产业的发展趋势[J].半导体技术,2014(10).
        [2]翁以琳.中国集成电路设计产业的发展趋势[J].中国科技纵横,2016(03).
        [3]王迪.中国集成电路设计产业的发展趋势[J].商品与质量,2017(07).
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