世界集成电路产业迎来后摩尔时代

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集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性产业,是电子信息产业的核心与基础,是一个国家经济发展、科技发展和国防实力的重要标志。由于集成电路产品在计算机、移动通信、消费类电子、半导体照明、汽车等国民经济各个领域的广泛应用,集成电路产业已经成为信息产业的重要支柱。据统计,连续10余年来,中国大陆集成电路的进口额超过石油,2011年达到1702亿美元,进口数额居各类产品之首。

 

集成电路产业在旺盛的市场需求和科学技术发展带动下,发展势头十分强劲。党中央、国务院提出了建设创新型国家,加快培育和发展战略性新兴产业的决定,强大的集成电路技术和产业将为中国在后金融危机时代的全球经济发展和竞争中争取主动提供重要的支撑和基础。

 

世界集成电路产业的“后摩尔时代”来临

 

集成电路产业经过50多年的发展,产业技术链不断发展变化,产业结构逐渐细化,分工越来越细致。集成电路制造环节仍然遵循着摩尔定律快速向前发展,延续摩尔定律的先导技术研究依然是全球热点。“十二五”期间,芯片制造技术将从45纳米拓展到32纳米和22纳米,而硅晶圆片的最大尺寸将达到450毫米(18英寸),进一步降低成本、节约能源,这些均对制造装备和工艺提出新的要求。自从集成电路发明以来,芯片已无可辩驳地成为电子电路集成的基本形式。从那以后,集成度增加的速度就按照摩尔定律的预测稳步前进。摩尔定律的预测在未来若干年依然有效的观点目前仍被普遍接受。

 

然而,芯片制造的实践表明,制造尺寸的缩小会遇到各种技术挑战,其中有属于不可逾越的物理限制。一个同样被广泛认同的观点是,芯片的尺寸缩小碰到物理限制,则物理定律将使摩尔定律最初描述的发展趋势停止。根据摩尔定律“芯片的集成度每18个月至2年提高一倍,即加工线宽缩小一半”,人们普遍推测,在这一定律的描述下的摩尔定律时代还能延续十几年。提出该定律的摩尔本人也曾公开表示十几年以后,摩尔定律将很难继续有效,因为硅材料的加工极限一般认为是10纳米线宽,受物理原理的制约,小于10纳米后不太可能生产出性能稳定、集成度更高的产品。

 

目前,全球集成电路技术的发展呈现出以下趋势:一是基于经济因素的考虑,决定放弃超小型化制造技术的芯片厂日益增多;二是超小型化制造技术的发展仍在延续,但不会持续很长时间。日本索尼公司半导体和元件研究组首席执行官兼副社长中川裕曾指出,利用超小型化技术不能生产出独具特色的半导体产品,也不能带来更多的附加值。

 

当集成电路制造愈接近摩尔定律极限时,全球半导体产品将进入微利时代,这将对我国集成电路制造和封测产业产生重大影响。如何提高我国集成电路制造和封测产业生产率与成本效率,从而整体提升产业竞争力成为我国集成电路企业最为关心的话题。在后摩尔时代,我国集成电路产业的发展将进一步提高对集成电路设计和可靠性测试的要求,通过垂直整合利用产业的供应链系统,创新商业模式以获取更高的成品率、生产率和最快的上市时间,实现产业快速可持续发展。

 

两大产业模式成为主流,产业整合趋势明显

 

自20世纪50—60年代起,集成电路产品从小规模集成电路逐渐发展到现在的特大规模集成电路,整个集成电路产品的发展经历了传统的板上系统到片上系统的过程。在这一历史过程中,世界集成电路产业为适应技术的发展和市场的需求,其产业结构经历了三次变革。第一次变革是加工制造为主导的集成电路产业发展的初级阶段;第二次变革体现为以制造加工为主的代工型公司与专注芯片设计的集成电路设计公司分离发展;第三次变革则出现“四业分离”的集成电路产业,即形成了设计业、制造业、封装业、测试业独立运营的局面。

 

整合组件制造商模式(IDM模式)是指集成电路制造商自行设计,自行销售由自己的生产线加工、封装、测试后的成品芯片。如早期的英特尔、东芝、韩国三星等公司均采用这种模式。IDM模式的优点在于IDM厂商可以根据市场特点制定综合发展战略,可以更加精细地对设计、制造、封装每个环节进行质量控制。IDM不需要外包并且利润较高;IDM模式的劣势在于投资额加大、风险较高,要有优势产品做保证。IDM技术跨度较大,横跨了三大环节,企业不仅要考虑每个环节技术问题,而且要综合协调三大环节。不过,随着国际半导体产业发展的不断演变,国际IDM大厂外包代工趋势日渐形成,催化了晶圆代工广商模式。

 

全球范围内的产业“拓展”为中国扩大产业规模提供了机遇,而跨国集成电路公司向轻晶圆模式的战略调整也给中国集成电路产业带来发展机会:欧美日韩厂商会日益专注于自身的核心技术,而将非核心技术逐步转移出去。在技术东移背景下,台湾地区和中国大陆的集成电路设计公司都将因此而长期受益,特别是中国大陆的集成电路设计公司未来的进步会更大。

 

目前,凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源,以及稳定的经济发展和优越的政策扶持等众多优势条件,中国已经成为集成电路制造、消费大国,亚洲制造从某种程度上正被“中国制造”取代。未来,随着全球集成电路制造技术的发展和制造成本等条件的变化,以及中国集成电路产业技术能力的提升,集成电路传统制造业将呈现出产业再次向外“拓展”的趋势,由中国等发展中国家向后发展中国家逐步“拓展”。

 

集成电路产业的发展进步不仅仅只与技术相关,还涉及到经营理念的转变、发展模式的转型和发展路径的创新,是全局性、战略性的庞大系统工程,我们有理由相信,对产业发展规律充分的认识,完善、有效的产业发展政策支撑体系和产业规划将对实现中国集成电路产业的健康发展必将起到重要的推动作用。

 

 

 

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