8号——微纳电子学科_产业发展历史及规律

中国科学院学部科学与技术前沿论坛微纳电子专刊中国科学:信息科学2012年第42卷第12期:1485–1508 微纳电子学科/产业发展历史及规律王阳元,王永文∗北京大学微电子学研究院,北京100871*通信作者.E-mail:wangyw@ 收稿日期:2012–08–13;接受日期:2012–08–28摘要本文从历史的视野和宏观的角度研究了农业社会、工业社会和信息社会的进程及相关发展规律,并分别从集成电路的技术、产品、市场、产业结构、产业投资等方面剖析了微纳电子学科和产业发展的脉络,介绍了今后微纳电子技术在各个领域的发展趋势.在信息产业成为当今经济主要驱动器的背景下,在目前纷繁复杂的国际竞争环境下,本文解读了中国集成电路学科和产业发展的历史和现状.在此基础上,为今后中国集成电路产业的发展提出了相应的方向和举措.关键词微纳电子学科微纳电子产业历史规律1微电子学科/产业的发展历史及规律微电子学是信息领域的重要基础学科,涉及信息的获取、传输、存储、处理和输出等各个方面.微电子学的研究对象是在固体(主要是半导体)材料上构成的微小型化电路及系统(包括分立器件、集成电路、微机电系统等)的物理规律、器件设计、制造工艺等各个环节;微电子产业则涵盖市场、应用、投资、人才等各个层面.由于集成电路在微电子产品市场中占有80%以上的份额,因此本文中主要涉及的研究对象是集成电路.1.1从农业社会到信息社会在农业社会中,土地与人口的多寡与生产力的发展息息相关.公元元年到公元1000年,中国、印度、西欧的人口占世界总人口的比例与其占世界GDP 总量的比例非常接近(即人均GDP 相等),直到清朝嘉庆年间,中国和印度两个农业大国依然保持着这一比例关系(图1).1600年以后,西欧GDP 占世界总量的比例明显超过了人口占世界总量的比例.其主要原因是科学技术作为重要的生产力开始登上人类社会的历史舞台.该比例的变化标示着工业文明初露端倪.1820年,西欧人口占世界人口的12.8%,但GDP 已占世界GDP 总量的23.6%[1].从18世纪中叶开始,蒸汽机、内燃机、发电机等发明将人类逐步带入了工业社会.工业社会主要的特征是使用区别于手工工具的、能够替代人工劳动的机械和消耗提供机械动力的、无生命的能源占据了社会经济的主导地位.图2表明,在工业化初期,发达国家的GDP 增长均依赖于能源的高度消耗.图3和4分别标示了世界和中国GDP 增长与能源消耗的正相关关系.王阳元等:微纳电子学科/产业发展历史及规律40.035.030.025.020.015.010.05.00.0100016001700182010001600170018201400120010008006004002000P r o p o r t i o n (%)G D P (1900 i n t e r n a t i o n a l d o l l a r )China population proportion India population proportion Western Europe population proportionChina GDP proportion India GDP proportion Western Europ GDP proportionChina per capita GDP India per capita GDP West Europe per capita GDP Year图1中、印、西欧人口和GDP 占世界的比例及人均GDP 的比较[1]Figure 1The world proportions of the populations and GDPs in China,India and Western Europe [1]1.21.00.80.60.40.2018401860188019001920194019501980200020202040YearThe industrialrevolutionEnd of WWI End of WWIIU.K.U.S.A.GermanyFranceJapanDeveloping countryLeast developed countries2008S t a n d a r d o i l e q u i v a l e n t p e r t o n /t h o u s a n d U S D G D P图2工业化初期各国每生产1000美元GDP 所消耗的吨标油当量1)Figure 2The comparison of power consumption among some countries at early stage of industrialization自1958年集成电路问世后,在市场牵引和技术推动的双重作用下,集成电路成为人类社会逐步迈向信息社会的驱动器.集成电路已经全面渗透到工业、农业、国防、金融、交通、教育、商务等各个领1)丁刚.国际产业转移对中国能源消耗的影响.宏观经济研究,2007,81486中国科学:信息科学第42卷第12期R a t e8.07.06.05.04.03.02.01.00.0−1.0−2.0−3.01971197319751977197919811983198519871989199119931995199719992001200320052007World primary energy consumption growth rateGDP growth rateYear图3世界一次能源消耗增长率与GDP 增长率2)Figure 3World primary energy consumption growth rate and GDP growth rate图4中国GDP 总量和能源消耗总量3)Figure 41978∼2008China’s GDP and the total energy consumption域中,集成电路在国民经济和国防建设中的战略地位日益凸显.图5为美国国防部武器装备中电子含量所占的比例.图6表明,2004年,世界信息产业已经超过各传统产业,成为世界第一大产业.从公元元年到1820年的近2000年中,徜徉在农业社会的世界GDP 增长了6.8倍,平均年增长率为0.105%;从公元1820年到1950年的130年中,进入了工业社会的世界GDP 增长了7.7倍,平均年增长率为1.585%;从公元1950年到1998年的48年中,发轫于信息产业的后工业社会的世界GDP 增长了6.3倍,平均年增长率为3.908%;从公元1998年到2010年的12年中,借助于信息产业的驱动,世界GDP 从287370亿美元增长到619634亿美元,平均年增长率为6.612%(图7).纵观几千年的历史,人类社会的经历可以这样描述:农业时代是人类以动植物资源为基础,维持生存温饱的“本能”时代;工业时代是人类以一次性能源为基础,促进生产发达的“产能”时代;信息时代是人类以半导体器件为基础,展现生机盎然的“智能”时代.2)GDP 增长率:IMF;一次能源消费增长率:BP 世界能源统计20083)国家统计局.2009年度统计数据1487王阳元等:微纳电子学科/产业发展历史及规律706050403020100199319941995199619971998199920002001E l e c t r o n i c s p r o p o r t i o n (%)MissilePlaneShip GunVehicleYear图5美国国防部武器装备中电子含量所占的比例4)Figure 5The electronics proportion in The United States department of defense weapons and equipment35302520151050Steel (2006)Electricity(2004)Car(2003)Oil(2006)Information(2004)T h e m a i n i n d u s t r y m a r k e t s i z e (h u n d r e d m i l l i o n U S D )×103图6信息产业与传统产业市场规模比较5)Figure 6The market size between IT industry and traditional industry1.2微电子学科/技术发展的历史沿革1928年,德国物理学家普朗克提出的固体能带理论第一次科学地阐明了固体可按导电能力的强弱分为绝缘体、导体和半导体.1931年,英国物理学家威尔逊提出了半导体的物理模型,阐述了“杂质导电”和“本征导电”的机理,奠定了半导体学科的理论基础.1946年,美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉顿实验成功点接触锗三极管,开创了微电子学科的先河.1958年,在TI 工作的基尔比完成了将晶体管、电阻和电容集成在一起的相移振荡器及触发器的制造和演示,标志了集成电路的诞生.1959年,仙童公司的诺伊斯发明了基于硅平面工艺的集成电路,该发明更适合于集成电路的大批量生产.4)30th Annual TEN.YEAR FORECAST Conference of Defense,NASA and Related Electronic Opportunities (yrs 1995∼2004),19945)王阳元,王永文.中国集成电路产业发展之路.北京:科学出版社,2008.791488中国科学:信息科学第42卷第12期1025694453661337255Billion people into modernization Grow 6.8 times during1820 yearsGrow 7.7 times during 130 years Grow 6.3 times during 48 years Grow 2.2 times during 12 years 287370 hundred million USD619634 hundred million USDIndustrial society Average annual growth rate 1.585%01820195019982010W o r l d G D P (h u n d r e d m i l l i o n 1990i n t e r n a t i o n a l d o l l a r s )Agricultural society Average annual growth rate 0.105%Post-industrial society Average annual growth rate 3.908%Initial information societyAverage annual growth rate 6.612%1000000100000100001000100101图7世界GDP 的增长[1]Figure 7The growth of world GDP1968年,Intel 公司成立.1970年,Intel 公司用12微米工艺开发了1K MOS DRAM.其后,半导体存储器迅速取代了计算机中的磁芯存储器.1971年,Intel 将4位微处理器4004推向市场,宣告了集成电路产业的新纪元.1981年,Intel 的微处理器8088被用于IBM 公司的PC 机,开创了个人计算机的新时代.21世纪初,移动通信和网络开始进入家庭,这标志着人类的脚步已经踏入了信息社会.1965年4月19日,任职仙童半导体公司的戈登·摩尔在《电子学》杂志上发表了题为“向集成电路填充更多的元件”一文,文章认为,集成电路在最低元件成本下的复杂度大约每年增加一倍.1975年,摩尔对此预测做了修正,即集成电路的集成度每两年增加一倍.迄今,Intel 公司微处理器上的晶体管数一直遵从着这样的规律发展(图8).当前,集成电路加工最小尺寸已达到22纳米,单一芯片可集成几十亿个晶体管.集成电路加工以MOS 工艺为主,少量产品为双极工艺.集成电路技术的发展和演变见表1.1.3集成电路市场的变化1958年,一只晶体管的售价约为100美元,如今,1美元可以买到106个晶体管,50余年来每个晶体管的成本下降了约1亿倍.2006年,Intel 公司这样描述集成电路上晶体管的价格:“一个晶体管的价格大约与报纸上一个印刷字母的价格相当.”最早对集成电路提出需求的、最早采购集成电路的是军方和政府;随着集成电路价格的下降,企业法人和社团法人逐步成为集成电路市场的主力军;进入21世纪后,以个人、家庭为主的消费群体占据了市场的主导地位(图9).图10表示了驱动集成电路市场的产品变化.总体而言,50余年来,世界半导体市场的变化呈指数增长趋势.1975年到2010年,世界半导体市场年平均增长率为12.5%,2010年该市场总额为2983亿美元(图11).从图11中还可以看出以集成电路为主的半导体市场的另一个特点,即有规律的波动.该波动规律为每10年左右,半导体市场增长率出现两峰一谷的M 型变化(图12).1489王阳元等:微纳电子学科/产业发展历史及规律图8微处理器上晶体管数量的变化6)Figure8The transistor variation in micro-processor表1集成电路10年一代的技术进步Table1The IC technology progress in each10years1st generation2nd generation3rd generation4th generation5th generation Time(every10years)1975∼19851985∼19951995∼20052005∼20152015∼2025 Mainstream lithography source G-line I-line Excimer laser Impregnation and overlay EUV,EPL Source wave length(nm)43636524819313.5 Feature size(um)11∼0.350.35∼0.0650.065∼0.0220.022∼0.007 shrink1/3every generationMainstream DRAM bits<4MB4∼64MB64MB∼1GB1∼16GB>16GB Representative CPU product8086∼386Pentium Pro P4Multi-coreNumber of CPU transistors104∼105106∼107108∼109CPU clock frequency(MHz)(2∼33)(33∼200)(200∼3800)Not the benchmarkincrease by10every generation100∼101101∼102102∼103Wafer diameter(inch)4∼66∼88∼1212∼18*Main design tools LE∼P&R P&R∼Synthesis Synthesis∼DFM SoCMain package DIP QFP BGA SiP6)/wiki/File:TransistorCount and Moore%27s Law-2011.svg1490中国科学:信息科学第42卷第12期Consumer Corporate GovernmentP r o p o r t i o n (%)Year9080706050403020100196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999200120032005图9集成电路市场结构的变迁7)Figure 9The market structure change in IC industry19751985199520052015Year图10驱动集成电路市场的产品变化Figure 10The changes of the drivers of ICmarket35030025020015010050019751980199020002010V a l u e (t e n b i l l i o n U S D )Year图11世界半导体市场8)Figure 11The world’s semiconductor market7)SIA,IC China 20078)WSTS1491王阳元等:微纳电子学科/产业发展历史及规律1975198019851990199520002005201050.0040.0030.0020.0010.000.00−10.00−20.00−30.00−40.00W o r l d ’s m a r k e t g r o w t h r a t e (%)Year图12世界半导体市场增长率的M 型变化Figure 12The world’s semiconductor growth rate change appear M shape1960197019801990200050403020100−10−20−30−4019751980198519901995200020052010W o r l d ’s m a r k e t g r o w t h r a t e o f s e m i c o n d u c t o r (%)YearYearMass production of 4M DRAMMassproduction of 64MDRAMMass productionof 1G DRAM Mass production of 2nd-generation ID card ICResearch of 2nd-generation ID card ICResearch of 4M DRAM Research of 64M DRAM Research of 1G DRAM图13集成电路工艺、产品开发与市场增长率的关系Figure 13The relationship among IC process,product development and market1492中国科学:信息科学第42卷第12期250200150100500199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006W o r l d ’s s e m i c o n d u c t o r m a r k e t (b i l l i o n d o l l a r s )Structure evolution of world’s IC industrySystem Chipless Foundry Package&TestFoundryFablessIPIDMSystemYear图14不同生产模式的企业在集成电路市场中的份额9)Figure 14The portion in different IC industry models将上述规律与集成电路产品开发相对照,我们发现多数产品恰恰是在市场低谷期开始投入研发的,且约经过10年左右的时间,该产品系列达到生产的高峰.CPU 、Flash 、存储器以及我国的第二代身份证芯片莫不如此(图13).1.4集成电路产业结构的变迁最初制造集成电路产品的是“电子系统厂商”,集成电路制造仅作为系统厂商的一个部门存在,所生产的集成电路产品多为自身系统配套使用,仅有少量多余产品进入市场提供给其他企业.1968年和1969年,作为独立的集成电路制造商,Intel 和AMD 公司相继成立.这种自行设计、用自己的生产线加工、封装、测试,自行销售集成电路成品的厂商被称为IDM (integrated device manu-facture,集成器件制造商).在集成电路集成度尚处于中小规模的时期,一些集成电路的制造厂商开始将封装、测试等后工序的工作实行外包,或将封装、测试工厂向发展中国家转移.这成为集成电路产业结构第二次变化的标志.集成电路产业结构第三次变化缘于设计业的分离.形成设计业的分离有两个条件,一是计算机辅助设计(CAD,或泛称EDA)工具日渐成熟,二是设计所增加的价值已经大于制造所创造的价值[2].从1981年起,专门提供EDA 工具的企业相继成立;1983年,一批无生产加工线(Fabless)的新型设计企业问世.集成电路产业结构的第四次变化表现为代工企业(Foundry,标准工艺加工线)的出现.1987年,台湾积体电路制造股份有限公司(TSMC)和新加坡特许半导体公司(CSM)先后成立.随着CPU,MCU,DSP 等具有“子系统”功能的模块可以被重复嵌入使用,一些完全不生产集成电路产品、只设计和销售IP (intellectual property)的公司应运而生,被称之为Chipless,典型企业的代表是ARM.这意味着集成电路产业结构产生了第五次变化.图14为1992年以后,不同形态企业在集成电路市场中的销售额分布.9)王阳元,王永文.中国集成电路产业发展之路.北京:科学出版社,2008.1761493王阳元等:微纳电子学科/产业发展历史及规律40353025201510501970197519801985199019952000200520102015I n v e s t m e n t (H u n d r e d m i l l i o n U S D )YearIC production line investment abroad IC production line investment in ChinaWuxi742, 5µ, ϕ100 mmHuahong909, 0.5−0.35µ,ϕ200 mmWuxi908, 1−0.8µ,ϕ150 mmSMIC, 130−90nm, ϕ200−300 mmSMIC, 32nm, ϕ300 mmDalian Intel, 65nm,ϕ300 mm图15集成电路不同技术节点生产线投资的变化Figure 15The investment in different IC technicalband图16集成电路生产成本结构10)Figure 16IC cost of production1.5集成电路产业的投资图15为自20世纪70年代以来不同技术水平生产线的投资概况.1978年,无锡742厂引进东芝生产线投资为27760万元,按当年汇率计算,约为1.8亿美元;1992年,908工程在无锡建设生产线的投资为3.12亿美元;1997年,909工程的华虹生产线投资为12亿美元;2004年,中芯国际生产线投资为18亿美元;2007年,Intel 在大连Fab68生产线的投资为25亿美元.集成电路投资主要用于购置生产线设备和新产品研发,小部分用于生产运转及市场营销(图16).图17表明,Intel 进入21世纪后,每年的固定资产和研发的投资总额大约为100亿美元左右,与一支大型美国标准核动力航母战斗群的造价相当,包括排水量60000吨的大型航母35∼45亿美元,组建编队45∼60亿美元(4∼5艘护卫舰,2∼4艘多功能驱逐舰,1∼2艘核潜艇),90架舰载机15∼20亿美元[3].10)Chang P L,Chen W L,Tsa C K.Achieving manufacturing excellence through proactive practices:a case study of Taiwan’s IC industry.Measuring Business Excellence,2003,7:44–491494图17Intel的固定资产与研发投资11)Figure17Thefixed assets and development investment in Intel作为存储器的主要提供商,韩国三星电子从2004年起,每年在设备上的投资为66亿美元;2011年的研发投入为79.9亿美元.作为代工企业(Foundry)的代表,台积电(TSMC)2010年的资本支出为59亿美元,2011年的研发预算为8亿美元.从图13还可以看出,多数产品的研发投入恰恰是在集成电路市场增长率处于低谷的时期.在这不仅要抵抗市场波动的巨大压力、反过来还要加大对研发的投入的时刻,企业最需要政府的支持,需要政府与企业联手共度时艰.对于集成电路产业处于发展中的国家,尤应如此.1.6集成电路技术的发展趋势沿着“摩尔定律”,集成电路技术走过了50余年的历程.如今的生产技术已接近22nm.如果继续沿着按比例缩小(scaling down)之路走下去,根据2011年ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)的最新预测,DRAM的最小加工线宽在2024年有可能达到8nm(图18),进入量子物理和介观(mesoscopic)物理的范畴.由于介观尺度的材料一方面含有一定量粒子,无法仅仅用薛定谔方程求解,另一方面,其粒子数又没有多到可以忽略统计涨落的程度(根据传统测量方法得到的硅原子半径为110pm[4],通过计算方法得到的硅原子半径为111pm[5]),这就使得集成电路技术的进一步发展遇到很多物理障碍,如费米钉扎、库伦阻塞、量子隧穿、杂质涨落、自旋输运等(图19),需用介观物理和基于量子化的处理方法来解决.另一种物理限制是功耗.图20表明,Pentium的功率密度已与电炉相当.由于高温对集成电路的高频性能、漏电和可靠性劣化产生巨大影响,如任其发展,则集成电路的发热要向着核反应堆、火箭喷嘴乃至太阳表面的功率密度发展,显然,这是不可能被接受的事实.对于不断增长的热耗散,要么采用水冷装置来解决散热问题,但这与电子设备的小型化、轻量化、移动化的发展方向相悖;要么必须开发低功耗乃至甚低功耗的集成电路来解决集成电路功耗不断上升的问题.从宏观的角度看,集成电路也必须朝着低功耗的方向发展.据BP于2010年6月发布的报告[6],11)Anuual Report of Intel2000∼20101495图18ITRS预测12)Figure18The forecast by ITRSYear图19进入介观物理尺度后集成电路技术的物理限制Figure19Physical constraint problem IC technology encountered世界石油、煤炭和天然气的储量/产量比分别只有45.7年、119年和62.8年,也就是说,如果没有新的能源储藏发现,又没有新型能源替代上述能源,而且过度消耗能源的生产方式和生活方式又不加以革命性的改变,人类在2050年左右将用罄地球上存在的所有石油资源,约120年后,石油、煤炭和天然气以及所有使用这些能源的设备将只能成为我们的子孙后代在博物馆才能看到的历史遗迹.为了破解能源的困惑,一要降低消耗,二要开发新能源.就集成电路产业而言,降低能源消耗有两个途径,一是集成电路自身要成为低功耗产品,二是充分发挥集成电路在节能减排中的作用.降低集成电路自身功耗是集成电路业界多年来一直追求的目标.中国科学院王阳元院士在国内首先提出了“绿色微纳电子学”的概念,王阳元认为:“未来集成电路产业和科学技术发展的驱动力是降12)ITRS2010Update Overview1496Figure20IC power density constraints on the integration图21能源消费的发展趋势14)Figure21The trend in power consumption低功耗,不再仅以提高集成度即减小特征尺寸为技术节点,而以提高器件、电路与系统的性能/功耗比作为标尺.”在集成电路的应用实践中,人们也看到了集成电路为节能减排所做出的巨大贡献.美国节能经济委员在其编写的《半导体技术,美国能源生产力革新的希望》[7]一书中列举了这样的数据:2006年,在美国整个半导体技术的应用节约了大概7750亿千瓦小时的能源,而且通过各种各样的政策和激励措施可以推动半导体节能技术投入的增加,到2030年,这些政策可能会促使这一现象的出现:即与2008年相比,美国经济增长量将超过70%,但耗电量却减少了11%.开发新能源是集成电路可以大显身手的舞台.利用卫星遥感遥测、深海石油开发、陆地探矿技术可以加速发现能源储藏的进程;利用集成电路工艺技术和控制技术,可以尽快使太阳能、风能和生物质能逐步成为可实际应用的新能源(图21).13)Pollack F.Intel1999,ITRS200514)李俊峰,王斯成.中国光伏发展报告.北京:中国环境科学出版社,20071497如何突破集成电路的物理限制并满足节能社会的需求,目前在进行的有3条技术途径:其一,More Moore,继续走scaling down之路,将与数字有关的内容集成在单一芯片上,成为芯片系统(SoC,system on chip),但16∼14nm之后的大生产工艺尚不明朗,还正在摸索之中;其二,More than Moore,采取系统封装(SiP,system in package)的方法将非数字的内容,如模拟电路、射频电路、高压和功率电路、传感器乃至生物芯片全部集成在一起,形成功能更全、性能更优、价值更高的电子系统;其三,Beyond Moore,即采用自下而上(bottom up)的方法或采用新的材料创建新的器件结构,如量子器件(单电子器件、自旋器件、磁通量器件等)和基于自组装的原子和分子器件(石墨烯、碳纳米管、纳米线等),也有可能随着物理、数学、化学、生物等新发现和技术突破,另辟蹊径,建立新形态的信息科学技术及其产业.预计集成电路技术在21世纪30年代,上述技术途径在相互碰撞的火花中会产生革命性的突破(图22).虽然器件结构、器件材料在未来的几十年中有可能产生革命性的变化,但是,硅平面工艺作为加工工艺将相对长期存在,如机械工业、航空运输业存在了200∼300年一样,而且它的应用将从集成电路向各相关领域发展,如微机电系统(MEMS)与纳机电系统(NEMS),用于制备各种传感器和生物芯片、显示器件、微光学系统、节能环保器件以及神经控制单元等.硅基CMOS技术(包括经典与非经典)在21世纪的上半叶仍将是集成电路的主流技术.其中,为解决传统(经典)CMOS器件与电路遇到的各种困难而提出的包括新结构、新材料和新工艺在内的,我们称之为非经典的CMOS器件与电路,将在<45nm技术节点后逐步发挥作用(图23).但是无论是哪种结构、材料与工艺,从产业经济效益考虑,必将首先采用与现行硅基CMOS技术相兼容.已经投入数以万亿美元的集成电路产业仍将保持着顽强的生命力.2中国集成电路产业的发展2.1中国集成电路产业的萌芽1956年,在周恩来总理的主持下,国务院组织全国科学家制定了《1956年至1967年科学技术发展远景规划纲要》.《纲要》中第40项任务是“半导体技术的建立”.为此,当时的高等教育部决定,将北京大学、复旦大学、南京大学、厦门大学和东北人民大学(吉林大学前身)物理系的部分教师和四年级本科生以及研究生,从1956年暑假起集中到北京大学物理系,创办中国第一个五校联合(包括部分南开大学本科生及清华大学进修生)的半导体专门化.由北京大学黄昆教授担任半导体教研室主任,复旦大学谢希德教授任副主任.1960年6月10日和9月6日,第一机械工业部第十局第13研究所(半导体所)和中国科学院半导体研究所在北京先后成立,成为开拓我国半导体事业的先行者.1968年前后,我国各地半导体器件厂相继建成.中国依靠自己的力量迈出了集成电路产业建设的第一步.2.2中国集成电路产业的成长从1978年到1985年,无锡742厂从日本东芝公司引进了彩色电视机用双极集成电路生产线(3英寸、5微米技术).1984∼1989年,871厂绍兴分厂、上海贝岭公司、上海飞利浦半导体公司和中国华晶电子集团公司等制造骨干企业,以北京集成电路设计中心为代表的设计企业,以及部分封装、材料、设备企业相继建成投产,构成了我国集成电路产业的雏形.1498Figure22The trend of IC technology beyond Moore图23集成电路技术发展趋势Figure23The trend of IC technology1990年8月,国家启动“908工程”,在无锡建设了一条0.8∼1微米技术、6英寸集成电路生产线. 1998年该生产线验收.1995年,国家启动“909工程”,在上海建设了一条8英寸、0.5微米的集成电路生产线.该生产线的建设标志着我国集成电路生产进入了深亚微米、超大规模集成电路的技术阶段.进入21世纪后,以中芯国际(SMIC)、上海宏力、苏州和舰、松江台积电、无锡海力士、大连英特尔为代表的一批集成电路企业陆续成立,标志着我国集成电路产业进入了一个新的历史时期.人才国际化、技术国际化、资金国际化、市场国际化成为这些企业最大的特点.15)ITRS20101499图24中国集成电路产业历年销售额及占世界半导体市场的份额16)Figure24Sales of IC industry in China and the world’s IC market share2.3中国集成电路产业的现状2.3.1中国集成电路的产业规模2010年,中国直接与集成电路生产有关的企业有近700家,包括了设计企业534家,制造企业39家,封装测试企业124家(未计入设备与材料相关企业).从图24上半部可以看出,1981年以前,中国集成电路销售总额小于1亿元人民币,到1993年,突破10亿元;到2000年超过100亿元,2006年跨越1000亿元,2010年,达到1440亿元.1981∼2010年,中国集成电路产业销售额的平均增长率为28.1%,为同期世界集成电路市场平均增长率的2.25倍.图24下半部表明,2000年以前,中国集成电路产业销售额占世界半导体市场的份额小于1%,2006年该比例为5.09%,到2010年,上升到7.28%.从产业结构上看,我国尚无IDM类型的企业,代工企业的加工能力也与TSMC存在较大差距;设计企业基本上“小舢板”居多,与世界一流设计企业相比,规模有待扩大.图25表明,2010年,中国大陆集成电路产业的总体规模仅相当于Intel一个企业的一半,其销售额与Qualcomm和TI两个公司的销售额之和相当.图26为TSMC与SMIC、设计业世界第一的高通与中国第一的海思2010营收额的比较.16)CSIA,WSTS1500图252010年中国大陆集成电路产业销售额与其他企业的比较17)Figure25The mainland of china’s IC sales compared with other share图262010年代工与设计企业的营收比较17)Figure26The price sales ratio between manufacture companies and design house in2010从图27可以看出,世界前23家集成电路企业的销售额占了世界市场的72.2%,其中美国10家、日本5家、韩国2家、欧洲3家、我国台湾3家分别占有市场份额的31.8%、14%、12.8%、6.7%和6.9%,而中国大陆700余家企业的销售额总和仅占世界市场的8.7%.2.3.2中国集成电路市场中国在电子产品制造领域已经成为世界第一大国,多数产品的产量均超过世界总产量的50% (图28)[8].2010年,中国生产了彩电1.18亿台、手机9.98亿部、微型计算机2.46亿台、数码相17)CSIA1501。