原创《集成电路：新机遇背后藏隐忧》
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集成电路产业是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业.近年来,我国在集成电路产业投入了巨大的人力、物力和财力,取得了显著成效.
据中国半导体行业协会的统计数据,2016年中国集成电路产业销售额达4335.5亿元,其中,设计业1644.3亿元、制造业1126.9亿元、封测业1564.3亿元.而全球半导体市场销售额2016年为3389亿美元,同比上涨1. 10%,这也是有史以来的最高营收记录,其中中国地区的发展仍远超全球平均水平,增幅达到了9. 20%.
但中国的芯片产业严重依赖进口,每年消费的半导体价值超过1000亿美元,市场需求接近全球的1／3,而产值却仅占全球的6%~7%.
发布的数据显示,2016年中国集成电路进口3425.5亿块,同比增长9.1%,进口额高达2271亿美元,连续4年超过2000亿美元,而出口金额仅为613.8亿美元,贸易逆差达1657亿美元.另据海关总署和研究机构数据显示,2016年我国进口原油3.81亿吨,进口金额约达1164. 69亿美元.集成电路已超过原油,成为我国最大宗进口产品.
随着网络化、智能化、融合化以及万物智联时代的到来,智能终端及芯片将呈爆发式增长,集成电路技术演进出现新趋势；我国拥有全球规模最大的集成电路市场,市场需求将继续保持快速增长.新形势下,我国集成电路产业发展既迎来新机遇,也面临巨大的挑战.
政策支持推动新发展
业界一般将201 1年国务院印发《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,作为中国集成电路产业进入真正起步阶段的标志；2014年发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下简称（（纲要》）则将中国集成电路产业推上了新高度.
到2020年,集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,企业可持续发展能力大幅增强.移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平,产业生态体系初步形成.16／14nm制造工艺实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系.到2030年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展.
2016年4月19日,总书记在网络安全和信息化工作座谈会上强调,互联网核心技术是我们最大的“命门”,核心技术受制于人足我们最大的隐患.什么是核心技术？总书记指出,可以从三个方面把握.一是基础技术、通用技术；二是非对称技术、“杀手锏”技术；三是前沿技术、颠覆性技术,
总书记同时指出,要辩证看待问题.一方面,核心技术是国之重器,最关键最核心的技术要立足自主创新、自立自强.市场换不来核心技术,有钱也买不来核心技术,必须靠自己研发、自己发展.另一方面,我们强调自主创新,不是关起门来搞研发,一定要坚持开放创新,只有跟高手过招才知道差距,不能夜郎自大.
（（国家信息化发展战略纲要））也提出,要逐渐改变核心技术受制于人的局面,到2025年,建成国际领先的移动通信网络,根本改变核心关键技术受制于人的局面,实现技术先进、产业发达、应用领先、网络安全坚不可摧的战略目标.
2016年11月,国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》专门提出,要提升核心基础硬件供给能力.提升关键芯片设计水平,发展面向新应用的芯片.加快16／14纳米工艺产业化和存储器生产线建设,提升封装测试业技术水平和产业集中度,加紧布局后摩尔定律时代芯片相关领域.
副司长彭红兵公开表示,“十三五”期间,将从五大方面着力,系统推进集成电路产业大发展.其中重点提到要“更加注重资源整合,加强顶层设计,聚焦骨干企业、关键节点、重大项目,推动产业链协同发展,打造制造业创新中心”.
作为中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领, 《中国制造2025》自2015年由国务院正式印发以来,为稳定我国工业增长、加快制造业转型升级发挥了重要作用.
司长罗文表示, “继续推进《中国制造2025》要优先发展两个核心基础产业,即新一代信息技术产业和新材料产业.”其中,新一代信息技术产业要重点突出软件、集成电路、新型显示、云计算、大数据、虚拟显示、绿色计算、人工智能与智能硬件等战略性、先导性产业；而新材料产业要着力突破一批重点应用领域急需的先进钢铁材料、石化材料等先进基础材料.
罗文介绍,《中国制造2025》实施两年以来,顶层设计基本完成,创新能力和基础能力建设均有所提升. “未来,一方面要继续坚持以智能制造为主攻方向,加速与互联网融合；另一方面要优先发展新一代信息技术产业和新材料产业,提升核心基础产业实力.”
无论是新一代信息技术产业,还是智能制造,都离不开核心基础硬件——芯片.如果不能尽快突破核心通用芯片设计与制造的瓶颈,不能自主生产出高端核心芯片,那对于“中国芯”崛起、信息安全、智能制造甚至制造强国建设,都无异于痴人说梦.
正因如此,从国家到地方,都在采用“政策+资本”双轮驱动的模式,大力发展集成电路产业.包括国家大基金（成立规模达1400亿元的产业投资基金）、地方政府基金在内,国内集成电路产业基金总额已经超过4600亿元.国内集成电路产业迎来双轮驱动新机遇.
据统计,未来4年,国内将建26座半导体晶圆厂,投资高达5000亿元.以“武汉新芯”为基础的国家存储器生产基地项目,投资额240亿美元；上海中芯国际投资近千亿元,新建数家12英时厂；以鞋服闻名的福建2016年也转向集成电路产业,规划打造千亿级存储芯片基地.
中国是全球最大的服务器、个人电脑和智能手机市场,对存储器的需求庞大,在全球前十大存储芯片采购企业中,有两家来自中国,分别是位居第四和第五的联想与华为.SG时代即将到来,移动终端以及物联网、大数据、云计算、量子计算、网络视频等技术快速发展,可以预见,未来我国对存储器的需求会持续增长,并催生出更多新的产业形态.除市场需求外,存储器对中国而言另一个极为重要的意义是信息安全,而存储芯片必然是信息安全中最为重要的一环.
当下,全球存储器市场主要由日韩企业主导.2014年,作为实施我国集成电路产业新一轮政策的重要一步,国家集成电路产业基金成立.基金成立后,将发展存储芯片业务作为战略目标之一,中国三大存储芯片企业——长江存储、合肥长鑫和福建晋华正在加紧建设存储芯片工厂.
目前,落户的晋华存储器集成电路项目主厂房即将封顶,预计在2018年9月正式投产,将打造成为中国第一个自主技术的内存制造项目.不同于其他企业走技术授权的合作路径,晋华项目首创高科技领域的技术共享模式,与台湾方面合作设立联合科研中心,进行产品的技术研发.待项目落地投产后,产品关键技术的研发将从台湾转回,由此开启了两岸高科技领域深度技术合作的先河.
技术变革催生新机遇
当前,技术和模式创新正在引发新一轮产业变革.从技术角度来看,当前全球集成电路产业正处于技术变革时期.摩尔定律推进速度已大幅放缓,集成电路技术发展路径正逐步向多功能融合的趋势转变,围绕新型器件结构的探索正成为集成电路技术创新的主要焦点,物联网、云计算、大数据等迅速发展,引发CPU计算架构发生变革,由英特尔公司所构筑的X86架构垄断正逐步被突破.加之我国在计算机、移动通信、移动互联网等领域具有庞大的市场需求基础,这恰好为我国集成电路产业追赶国际先进水平创造了难得的机遇.随着技术和资金等门槛不断提高,集成电路跨国企业正酝酿着大规模兼并重组,为我国企业在全球范围内获取先进技术、优秀人才以及市场渠道创造了有利条件.
此外,近几年人工智能在深度学习、核心算法等核心技术的突破,正在全球范围内掀起不可遏制的第三次产业浪潮.中国信息通信研究院徐两峰认为,人工智能与万物互联引领智能化、网联化迈入新阶段,带来行业深入变革,也促使集成电路产业需求、技术、研发、竞争格局等全面变化.具体表现在以下几个方面.
万物互联形成战略新需求.当前全球正从移动互联网向万物互联加速演进.未来物联网的大规模爆发,将极大拓展芯片应用的广阔市场.在消费侧,智能家居、智能安防、智能穿戴、无人机、自动驾驶、虚拟现实、增强现实等热点蓬勃涌现,带动相关的感知、传输、处理芯片需求迸发.美国公布的《2016-2045年新兴科技趋势报告》指出,到2045年,最保守的预测也认为将会有超过1千亿的设备连接在互联网上.在生产侧,万物互联与智能概念越来越体现到制造业中,极大推动生产制造、产品设计、物流仓储、供应链等环节智能化提升,而MEMS传感器、微处理器等芯片成为其中的关键.例如工业互联网建设需要支持多协议的通信芯片,智能机床和机器人等需要高性能、低功耗、安全性的芯片支持.这都带来新一波战略需求. 人工智能开辟技术新方向.人工智能(AI)推动新一轮计算革命,带动芯片基础架构转变.目前使用的GPu、FPGA等均非AI芯片,无法满足AI在多应用场景下对计算能力的需求,AI芯片架构的重构成为一种必然.谷歌正在开发TPCAI专用芯片,其每瓦能耗的学习效果和效率比传统CPL、GPL高出一个数量级,并达到了摩尔定律预言的七年后的CPU运行效果.微软、Facebook等科技巨头也在加速AI芯片的开发. 协同开放构建研发新模式.摩尔定律逼近极限,创新难度加大,倒逼产业链各环节合作水平提升,开放、协同成为研发重要手段.在协同方面,IMEC与高通、英特尔、台积电等共同打造研发平台,合作开发3D晶圆级封装、3D堆叠技术、前沿工艺等尖端共性技术.在开放方面,ARM打造开源物联网操作系统mbed,连接硬件设备商、软件服务商和云服务商.目前已汇聚超过20万注册开发者.
新旧力量塑造竞争新格局.智能化、网联化推动集成电路产业格局重塑,传统巨头谋求转型、行业新贵正在孕育.一是传统芯片巨头正加速战略转型.英伟达借AI芯片实现爆发式增长,市值一年内从100亿美元增长到500多亿美元.英特尔多面,频繁收购VR、人工智能、视觉芯片等领域创新公司；高通斥巨资并购汽车芯片巨头恩智浦,向物联网、自动驾驶发力.二是互联网与软件公司向芯片领域渗透.谷歌、微软、Facebook、亚马逊等均已在机器学习、服务器等应用领域涉足芯片设计.其中谷歌为推动人工智能开发,推出针对Tensorflow开源平台的专用TPU芯片.三是工业和通信企业强化芯片布局.日本软银并购ARM,剑指物联网；GE整合旗下芯片企业,共同打造基于工业互联网的创新生态.四是新兴企业借势崛起,成为细分领域龙头.以色列M0bileye公司深耕自动驾驶,成长为该领域第一芯片供应商.高速成长面临新挑战
中国集成电路产业正进入一个高速成长的时期,成长空间巨大.赛迪产业研究院最新数据显示,2016年中国集成电路市场规模达到11985.9亿元,占了全球集成电路市场半壁江山,同比增长8.7%,增速远高于欧美市场. 另据市场调研公司DIGITIME Research估计,2017年,中国市场的集成电路设计产值将达到289.3亿美元,年成长率为16. 9%.中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军指出,中国集成电路设计公司的数量,从2014年的681家翻倍增至2016年的1362家.
但不容忽视的是,中国集成电路产业还面临诸多挑战,主要包括：一是中高端核心芯片存在缺失.当前,全球主要高端芯片设计、生产和供应企业集中在美国,比如英特尔、高通等.我国的芯片设计技术和生产工艺与美国相比．尚存在整体差距.虽然我国在中低端芯片的研发和生产已基本具备自给自足能力,但在高端核心芯片（例如：高端服务器CPU、高端路由交换芯片、高速数模转换芯片等）方面,基本依靠进口.根据国务院发展研究中心发布的《二十国集团国家创新竞争力黄皮书》数据显示,目前我国关键核心技术对外依赖度高,80%的高端芯片依靠进口.
“目前我国集成电路产业产品结构单一,大多数处于中低端,高端产品主要依赖进口的格局还没有根本改变,领军人才严重匮乏.”在第五届中国电子信息博览会(CITE 2017)同期举办的“第一届中国高端芯片联盟高峰论坛”上,彭红兵曾如此表示.
山东小鸭集团有限责任公司董事长周有志在接受媒体采访时说,国内一些企业用的控制器中的芯片几乎都是来自国外进口,而这些进口而来的芯片也并非高精尖的产品.小鸭集团每件产品上的每块电控板都有1个甚至几个芯片来自进口的品牌.“没办法,这些芯片虽然都不是高精尖的产品,但是国内几乎没有企业生产,即使有生产企业,但是成本高、质量也不太稳定,作为企业,我们也没有时间和成本去做‘小白鼠’.”
二是研发投入的强度和持续度仍待提升.集成电路是高风险、高投入产业,特别是制造业,资金投入巨大且要求持续长时间投资,投资压力极大.根据企业财报分析,三星、台积电、Intel每年投资均超过100亿美元,而我国集成电路全行业每年投资仅约50亿美元.目前,我国虽然设立了集成电路产业投资发展基金和重大科技专项,但是总投资规模、研发投入与国外大企业相比仍然不足.此外,在集成电路前沿和基础领域投入方面,还应加大投资集中度和投资力度.
作为一个全球竞争的技术密集和资本密集产业,除了各级政府要加大投资,实际上集成电路产业做大做强还需要民间资本和资本市场的助力.
不可否认,集成电路其投资回报周期很长,中国此前之所以难以培育发展该产业,与这方面的投入较小、资本市场的支持力度较小不无关系.
IDG合伙人俞信华深有感触, “对于这样持续高投入的产业,投资回报周期太长了,即便是到创业板上市,集成电路公司也需要奋斗很多年才能达到；这个领域的创业者和PE机构都不易,相伴走过数十年才能解套的情况比比皆是.”
“资本对这个产业的推动作用非常重要,我们期待A股市场给予集成电路行业更灵活的IPO政策,让那些具备可持续盈利潜力的企业,借助资本市场迅速壮大.”俞信华认为,在这样一个全球竞争的产业,集成电路需要全方位的扶持,包括更多的民间资本、市场机制和资本退出通道.
三是自主产业生态体系亟须进一步完善.当前,集成电路产业依靠单点技术和单一产品的创新,正在向多技术融合的系统化、集成化创新转变,产业链整体能力与生态环境完善成为决定竞争的主导因素.目前,我国虽然已初步搭建起芯片产业链,其中主要包括以华为海思、紫光展锐和中兴微等为劲旅的芯片设计公司,以中芯国际、华虹集团、上海先进为代表的芯片制造商,以及以长电科技、华天科技、通富微电等为龙头的芯片封测企业,但是既缺乏类似英特尔、谷歌、IBM等可以高效整合产业各环节的领导型龙头企业,又缺少与之配套的“专、精、特、新”的中小企业,因此不能形成合理的分工体系,尚未形成国外以大企业为龙头、中小企业为支撑、企业联盟为依托的完善的产业生态系统.
尽管“缺芯”“缺生态”很着急,但心急吃不了热豆腐,需要政府、科研院所和企业长期不懈努力才行,“赚快钱”在这个行业行不通.
四是设备材料与国外先进水平差距较大.在当前新一轮集成电路投资热潮中,国产半导体设备和材料的缺失尤为凸显,绝大部分资金被用于购买进口设备和材料.SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙就多次指出,目前中国半导体设备和材料占全球市场份额不足1%,严重制约着国产芯片产业的自给自足、健康发展.
有业内人士指出,“强芯”的政策已经上升至国家战略的高度,预计未来5-10年,我国在半导体领域的投资将达到1700亿美元.全球集成电路技术和产业的调整变革期,也正是国内极佳的发展机遇期.看到差距的同时,也应当看到中国集成电路企业的发展空间、潜力和方向.“强芯梦”始于足下.
集成电路论文参考资料：
该文总结,上文是一篇关于集成电路和隐忧和新机遇方面的相关大学硕士和集成电路本科毕业论文以及相关集成电路论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
