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1980年前,半导体产业已经形成较完整的包括设备。原料。制造。工艺等方面的科研和生产体系,主要分布于原电子部(信息产业部)。中国科和航天部系统。

改革开放以来,经过大规模引进消化和90年代的重点建设,目前半导体产业已具备了一定的规模和基础,包括已稳定生产的7个芯片生产骨干厂。20多论文网个封装企业,几十家具有规模的设计企业以及若干个关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体,大体集中于京津。沪苏浙。粤闽三地。

历年对半导体产业的总投入约260亿元人民币(含126亿元外资)。现有集成电路生产技术主要来源于国外技术转让,其中相当部分集成电路前道工序和封装厂是与美。日。韩公司合资设立。其中三资企业的销售额约占总销售额的88百分号(1998年)。民营的集成电路企业开始萌芽。

设计:集成电路的设计汇集电路。器件。物理。工艺。算法。系统等不同技术领域的背景,是最尖端的技术之一。目前以各种形态存在的集成电路设计公司。设计中心等约80个,工程师队伍还不足3000人。2000年,集成电路设计业销售额超过300万元的企业有20多家,其中超过1000万的约10家。超过1亿的4家(华大。矽科。大唐微电子和士兰公司)。总销售额10亿元左右。年平均设计300种左右(其中不到200种形成批量)。

现主要利用外商提供的EDA工具,运用门阵列。标准单元,全定制等多种方法进行设计。并开始采用机构级的高层次设计技术。VHDL,和可测性设计技术等先进设计方法。设计最高水平为0。25微米,700万元件,3层金属布线,主线设计线宽0。8-1。5微米,双层布线。[1]目前,在通信类集成电路设计有一定的突破。自行设计开发的熊猫2000系列CAD软件系统已开发成功并正在推广。这个系统的开发成功,使继美国。欧共体。日本之后,第四个成为能够开发大型的集成电路设计软件系统的国家。目前逻辑电路。数字电路100万门左右的产品已可以用此设计。

前工序制造:1990年代以来,国家通过投资实施908“。909“工程,形成了国家控股的骨干生产企业。其中,中日合资。中方控股的华虹NEC(8英寸硅片,0。35-0。25微米,月投片2万片),总投资10亿美元,以18个月的国际标准速度建成,99年9月试投片,现已达产。该工程使芯片制造进入世界主流技术水平,增强了国内外产业界对半导体产业能力的信心。

在前8家生产企业中,三资企业占6家,总投资7。15亿美元,外方4。69亿美元,占66百分号。目前芯片生产技术多为6英寸硅片。0。8-1。5微米特征尺寸。7个主干企业生产线的月投片量已超过17万片,其中6～8英寸圆片的产量占33％以上。

目前这些企业生产经营情况良好。2000年,七个骨干企业总销售额达到56亿元人民币,利润7。5亿元,利润率达到13百分号。同年全国电子信息产业总销售额5800亿元人民币,利润380亿,利润率6。5百分号。

封装:由于中国是目前集成电路消费大国,同时国内劳动力。土地资源价格相对便宜,许多国外大型集成电路生产企业在中国建立了合资或独资集成电路封装厂。

国内现有封装企业规模都不大,而且所用芯片。框架。模塑料等也主要靠进口,因此大量的集成电路封装产品也只是简单加工,技术上与国际封装水平相差较远。主要以DIP为主,SOP。SOT。BGA。PPGA等封装方式国内基本属于空白。

集成电路封装业在整个产业链中技术含量最低,投入也相对较少(与芯片制造之比一般为10:1)。目前集成电路年封装量,仅占世界当年产量的1。8百分号～2。5百分号,封装的集成电路仅占年进口或消耗量的13百分号～14。4百分号,即中国所用85百分号以上的集成电路都是成品进口。

2000年,集成电路封装业的销售收入超过130亿元,其中销售收入超过1亿元的14家,全年封装电路近45亿块,其中年封装量超过5亿块的5家。

材料。设备。仪器:围绕6英寸芯片生产线使用的主要材料(硅单晶。塑封料。金丝。化学试剂。特种气体等)。部分设备(单晶炉。外延炉。扩散炉。CVD。蒸发台。匀胶显影设备。注塑机等)。仪器(40MHz以下的数字测试设备。模拟测试设备及数模混合测试设备)。部分仪器(40MHz以下的数字测试设备。模拟测试设备及数模混合测试设备)国内已能提供。

芯片制造设备,只具备部分浅层次设计制造能力,如电子45所已有能力制造0。5微米光刻机等。

半导体分立器件:2000年,全年分立器件的销售额60亿,产量341亿只。

供需情况和近期发展形势

20世纪90年代,集成电路产业呈加速发展趋势,年均增长率在30百分号以上。2000年,集成电路产量达到58。8亿块,总产值约200亿人民币(其中设计业10亿,芯片制造56亿,封装130亿)。如果加上半导体分立器件,总产值达到260亿元。预计2001年,集成电路产量可达70亿块。

2000年,全球半导体销售额达到1950亿美元,半导体生产从价值量上看,占世界半导体生产的1。6百分号(含封装。设计产值),从加工数量看占全世界份额不足1百分号(美国占32百分号,日本占23百分号)。

从需求方面看,据信息产业部有关人员介绍,2000年,国内集成电路总销售量240亿块,1200亿人民币。业内普遍估计,今后10年,半导体的国内需求仍将以20百分号的速率递增,估计2005年,集成电路国内市场的需求约为300亿块。800亿元人民币;2010年,达到700亿块。2100亿元人民币。

从近几年统计数字分析看,国内生产芯片(包括外商独资企业的生产和在国内封装的进口芯片)占国内需求量的20百分号～25百分号,但国内生产部分的80百分号为出口,按此计算,集成电路产业的自给率仅4百分号～5百分号。但是,有两个因素影响了对芯片生产自给率的准确估计。首先是集成电路的产品销售有很大一部分通过外贸渠道出口转内销,据信息产业部估计,出口转内销约占出口量的一半。如此推算,国内半导体生产满足国内市场的实际比重在12百分号～15百分号。实际上,国内生产的芯片质量已过关,主要是缺乏市场信任度,而销售渠道又往往掌握在三资企业外方手中。

但芯片走私的因素,可能又使自给率12百分号～15百分号的估计过分夸大。台湾合晶科技公司蔡南雄指出:官方统计,1997年中国大陆进口集成电路和分立器件约50亿美元,但当年集成电路进口实际用汇达95。5亿美元。[2]近几年大力打击走私,这一因素的作用可能有所减弱。但无论如何,现有半导体产业远远落后于国内需求的迅速增长则是不争的事实。

由于核心部件自给能力低,的电子信息产业成了高级组装业。著名的联想集团,计算机国内市场占有率是老大,利润率仅3百分号。电子信息制造业连年高速增长,真正发财的却是外国芯片厂商。

由此,进入1990年代以来,集成电路进口迅速增长。1994～1997年,集成电路进口金额年均递增22。6百分号;97年进口金额为36。48亿美元,96。06亿块。[3]1999年,集成电路进口75。34亿美元,出口(含进料。来料加工)18。89亿美元。

2000年6月,国家发布软件产业和集成电路产业的发展的若干政策(国发18号文件)。在国家发展规划和产业政策的鼓舞下,各地政府纷纷出台微电子产业规划,其中上海和北京为中心的两个半导体产业集中区,优惠力度较大,投资形势也最令人鼓舞。目前累计已开工建设待投产的项目,投资总额达50亿美元,超过累计投资额的1。5倍,未来2-3年这几条线都将投入量产。

·天津摩托罗拉:外商独资企业,总投资18亿美元,在建。2001年5月试投产,计划11月量产。

·上海中芯:1/3国内资金,2/3台资(第三国注册)。投资14亿美元。2001年11月将在上海试投产。

·上海宏立:预计2002年一季度投入试运行,16亿美元。

·北京讯创:6寸线,投资2亿美元。

·友旺:在杭州投资一条6寸线,10亿人民币左右,已打桩。

目前半导体产业和国际水平的差距

总体上说,微电子技术力量薄弱,创新能力差,半导体产业规模小,市场占有率低,处于国际产业体系的中下端。

从芯片制造技术看,和国际先进水平的差距至少是2代。[4]尽管华虹现已能生产0。25微米SDRAM,接近国际先进水平(技术的主导权目前基本上还在外方手中),国内主流产品仍以0。8-1。5微米中低端低价值产品为主。其中80百分号～90百分号为专用集成电路,其余为中小规模通用电路。占IC市场总份额66百分号的CPU和存储器芯片,无力自给。

微电子科技水平与国外的差距,至少是10年。[5]现有科技力量分散,科技与产业界联系不紧密。产业内各重要环节(基础行业。设计。制造工艺。封装),尚未掌握足以跨国公司对等合作的关键技术专利。

半导体基础(支撑)行业落后:目前硅材料已有能力自给,各项原料在不同程度上可以满足国内要求(材料半数国产化,关键材料仍需进口)。

但如上所述,几乎所有尖端设备,我们自己都不能设计制造,基本依赖进口。业内认为半导体基础行业和国际水平差距约20年。

一般地说,西方对我引进设备放松的程度和时机,取决于自身的技术进展,所以半导体设备技术的进步,成为争取引进先进设备的筹码(尽管代价高昂)。如没有这方面的工作,设备引进受到限制,连参与设备工艺的国际联合研制的资格也没有(韩台可以参与)。

已引进的先进生产线,经营控制权不在我手中,妨碍电路设计和工艺自主研发现有较先进的集成电路生产线(包括华虹NEC。首钢NEC),其技术。市场和管理尚未掌握在中国人手中。其原因是自己人“管理,亏损面太大。现有骨干企业不是合资就是将生产线承包给外人,技术和经营的重大决策权多在外方代表手中。经营模式还没有跳出两头在外“模式。

这也说明,现有国有企业经济管理机制,尽管有了很大进步,但还没有真正适应高科技产业对管理的苛刻要求,高级技术人才和营销人才更是缺乏。

某厂…最赔钱的×号厂房,包出去了。这也怪了。台湾人也没有带多少资金技术,还是原来的设备和技术,就赢利。

我问承包人,人还是我们的人,厂房技术还是我们的,为什么你们一来就行了?他说“体制改变了。我问体制改了什么,是工资高了?也不是。他们几个人就是搞市场。咱们中国市场之大,是虚的。让人家占领的。

10多年前我在美国参观,他们的工厂成品率是90百分号多,我们研究室4K最高时成品率50百分号多,当时这个成绩,全国轰动。我参观时问,你们有什么诀窍做到90百分号多?美国人说没有什么诀窍,就是经常换主管,新主管要超过上一任,又提高一步。主管到了线里,就是general,…说炒就炒。咱们国家行吗?我们这些领导都是孙子…半导体的生产求非常严格的纪律。没有这个东西绝对不行。你想100多道工艺,每一道差1百分号,成品率就是零。所以这个体制,说了半天没有说出来,一是市场,一是管理。“[6]但无论如何,我们半导体产业的管理“和市场“这两大门坎,是必须跨过去的。深化国企改革。发挥非国有经济的竞争优势,在半导体领域同样适用。

由于没有技术和经营控制权,导致我们的半导体产业遇到两方面困难。首先,国内单位自行设计的专用电路上线生产,必须取得生产厂家的外方同意,有的被迫转向海外代工,又多一道海关的麻烦;关系国家机密的芯片更无法在现有先进生产线加工(或者是外方以军品“为名拒绝加工,或者是我方不放心)。

其次,妨碍了产学研结合。自主设计和研发工艺设备。例如中国科微电子中心已达到0。25微米工艺的中试水平,但因先进工厂的经营权不在自己手中,无法将自有工艺研究成果应用于大线试生产。

工艺技术是集成电路制造的关键技术。如果我方没有自主设计工艺的技术能力,即使买了先进生产线也无法控制。目前合资企业中,中方职工可以掌握在线的若干产品的工艺技术,但无法自主开展工艺技术研究。5年后我方将接管华虹NEC,也面临自己的工艺技术能否顶上去的问题。工艺科研领域目前所处的困境如不能及时摆脱,则仅有的研究力量也会逐渐萎缩,如果不重视工艺技术能力的成长,我们就无法掌握芯片自主设计生产能力。

设计行业处于幼稚阶段由于专业电路市场广阔,目前国内各种类型的设计公司逐渐增加。但企业普遍规模偏小。技术水平较低,缺乏自主开发能力。

由于缺乏技术的积累,还远没有形成具有自主知识产权的IP库,与国外超大规模IC的模块化设计和S0C技术差距甚远。设计软件基本用外国软件,即使设计出来,也往往因加工企业IP库的不兼容而遭拒绝。

集成电路的设计与加工技术是相互依存的。因为微细加工工艺水平落后,人才缺乏,目前不具备设计先进电路的水平,更没有具备设计CPU及大容量存储器的水平。也有的客户眼睛向外,不愿意在国内加工,但到国外加工还要受欺负。尽管我们花了100百分号的制版费,板图也拿不回来。

超大规模集成电路的设计,难度最大的是系统设计和系统集成的能力,最需要的人才是系统设计的领头人,这是最缺的人力资源。国内现有人才多数是设计后道的能力,做系统的能力差。国内现有环境,培养这样的人才比较难。

国内的设计制造行业,就单个企业来说很难开发需要高技术含量的超前性。引导性产品。多数民营中小企业只能跟在别人后面走仿制道路(所谓反向设计)。反向设计只能适应万门以下电路的设计开发。故目前还无法与国外先进设计公司竞争。

缺乏市场信任度由于总体技术水平低,市场多年被外国产品占领,自己的供给能力还没有赢得国内市场的信任,以致出现外商一手向国内IC厂定货,再转手卖给国内用户的现象。这是当前外(台)商大举在国内投资集成电路生产线的客观背景。

国内设计。制造的产品往往受到比国外产品更严格的挑剔,要打开市场需要更多的时间和精力,这就难免被国外同行抢先。半导体市场瞬息万变,竞争十分残酷,而对自己的半导体产业,似取过分自由放任态度,几乎完全暴露在国际竞争中。有必要对有关政策上给以重新评估。

电子整机厂多为组装厂,自己设计开发芯片的极少,由于多头引进,整机品种繁多,规格不一,批量较小,成本高。另外,象汽车电子。新一代信息家电“等产品市场很大,但需要高水平且配套的芯片产品,而单个电路设计企业无力完成,设计和生产能力还尚待磨合。如欲进军这方面的市场,需要高层有明确的市场战略和行业级的协调。微电子行业目前因技术能力所限,可适应市场领域还比较狭窄,又面临着国际市场的巨大压力。要争得技术和资本的积累期和机会,必须有政府的组织作用。

还没有形成完整的产业体系从整体看,半导体产业还没有形成有机联系的生态群,或刚刚处于萌芽状态,产业内各环节上下游间互补性薄弱。目前少数先进生产能力,置于跨国公司的全球制造～营销体系内,外(台)商做OEM接单,来大陆工厂生产,国内芯片厂商被动打工。国家体制内的科研力量和现有生产体系的结合渠道不顺畅,国内科技型中小型民营(设计)企业和大型制造企业的互补关系正在建立中。

集成电路设计与生产都需要有很强的队伍,能够根据国内整机的需要设计出产品,按照我们的工艺规则来生产。他的设计拿过来我们能做,做好了能够测试,测试以后能够用到整机单位去应用。这条路要把它走通。另外还有一批人能够打开市场。其他的暂时可以慢一点。“[7]所以,目前微电子领域与国际水平的差距,并非单项技术的差距,而是包括各环节在内的系统性的差距。单从技术和资金要素来看,908“909“工程的实践,可以说是试图以类似韩国的大规模投资来实现生产技术的跨越“。但实践证明,单项发展,不足以带动一个科技-产业系统的整体进步。不仅要克服资金。人才。市场的瓶颈,也要克服体制。政策的瓶颈,非此不能吸引人才,不能调动各方面的积极性。

半导体产业发展的现有条件

经过20年的发展和积累,特别是近年来电子信息产业的高速发展,半导体产业在经济。国防建设中的重要地位,以及加快发展的必要性,已基本形成共识。应该说,已经在多方面具备了微电子大发展所必须的条件。

首先是经过多年的引进和国家大规模投资,已形成一定产业基础,初步形成从设计。前工序到后封装的产业轮廓。广义电子产业布局呈现向京津地区。华东地区和深穗地区集中的态势,已经形成了几个区域性半导体产业群落。这对信息知识的交流,技术的扩散,新机会的创造,以及吸引海外高级人才。都十分重要。

技术引进和国内科研工作的长期积累,也具备了自主研发的基础。909“工程初步成功,说明投资机制有了巨大进步,直接鼓励了外商投资中国大陆的热情。尤其在通讯领域,国内以企业为主导的研发机制取得了可喜发展。

其次,国内投资环境大幅度改善。尤其是沿海经济发达地区,市场经济初见轮廓,法制和政策环境日益改善,人才和资金集中,信息基础设施完备,各种类型的民营企业已开始显现其经营管理能力,已有问鼎高效益高风险的微电子领域的苗头,各种类型的设计公司正在兴起。

近两年来,海外半导体产业界已经对大陆的半导体业投资环境表示了极大兴趣。外(台)商对大陆的半导体投资热,虽然并不能使我们在短期内掌握技术市场控制权(甚至可能对我人才产生逆向吸附作用),但有助于形成。壮大产业群,有助于冲破西方设备。技术封锁。长远看是利大于弊。

人才优势。国内软件人才潜力巨大,而软件设计和芯片设计是相通的。这是集成电路设计业的有力后盾。

再次是随着国内电子产品制造业的飞速发展,半导体产业市场潜力巨大。1990年代,电子产品制造业产值年均增长速度约27％,1999年为4300亿元人民币,2000年达5800亿(总产值1万亿)。其中,PC机和外部设备年增率平均40％以上,某些产品的产量已名列世界前茅;互联网用户和网络业务的年增率超过300％;公用固定通讯交换设备平均每年新增2000万线,预计2005年总量将超过3亿线;手机用户数每年增长1500-2000万户,2001年已突破1亿户。各类IC卡的需求量也猛增。据信息产业部预计,电子产品制造业未来5年平均增长率将超过15百分号(一般电子工业增长率比GDP增长率高1倍)。预计2005年,信息制造业的市场总规模达到2万亿。

最后是国家对半导体产业十分重视。官方人士多次表示:要想根本改变的电子信息产业目前落后状况,需要十五“计划中,把推进超大规模集成电路的产业化作为加速发展信息产业的第一位的重点领域。并相应制定了产业优惠政策。这些政策将随着产业的发展逐步落实并进一步完善。[8]

注释:

[1]陈文华,1998年。

[2]产业论坛1998年第18期。

[3]陈文华,1998年。

[4]关于加快微电子产业发展的建议,工程科技与发展战略报告集,2000年。

[5]叶甜春,2000年。

[6]吴德馨院士访谈录,2001年3月。

[7]邹世昌院士访谈,2001年3月。

[8]2000年国务院发布的鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策,规定对软件产品。集成电路产品在按17％的法定税率征收增值税后,对其增值税实际税负超过3％。6％的部分实行即征即退政策;所得税五年内减免。缩短设备折旧年限。进口原材料。消耗品免征关税和进口增值税等等。北京上海等地更对微电子产业实行十分优惠的鼓励政策。