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集成电路行业发展历史及竞争态势

时间:2024-07-17 03:12:06 文章来源: BOBAPP官网下载IOS

2022年上半年，全球半导体市场销售额整体表现平稳。在地缘冲突、新型冠状病毒肺炎疫情以及全球通胀等因素影响下，叠加2021年半导体市场高基数，2022年全球半导体销售额增速或将有所下滑。2022年全球半导体市场实现16.3%的同比增长率。集成电路的需求继续保持强劲增长，逻辑电路

1972年，中国成功研制出第一块PMOS型LSI电路，1976年，中国科学院计算机所利用中国自主研制的ECL型电路成功研制出运算1000万次的大型电子计算机。在自力更生的初创期，中国集成电路产业的发展主要是依靠的是国家投资，发展比较顺利，但是与同一时期世界的集成电路产业高质量发展相比较而言，中国的发展速度仍然比较缓慢，工业化规模生产方面同国际相比差距较大。

1978年，伴随着改革开放，中国集成电路产业进入探索发展时期。中国积极引进国外先进的科学技术，建设了多个重点项目。同年，国家投资13亿元，支持24家企业从国外引进33条先进的生产线种电子科技类产品实行多项优惠政策。经过了探索发展期的艰苦奋斗，中国集成电路产业取得了一些科研成果，培养了一批专业人才和企业。但是由于西方对中国的技术封锁以及产业高质量发展环境的制约，中国的集成电路产业同国际上的领先水平相比，技术上长期处在落后3代左右的差距，国内市场高端芯片长期以来几乎全部依靠进口。

20世纪90年代，863计划对一些集成电路基础研究进行了大力资助，先后实施的908、909工程使中国的集成在产业化方面取得了部分进展，也积累了很多经验和教训。但是，集成电路的发展状况不理想。1992年进行税制改革时，国家取消了1986年实行的4项优惠政策，增拨了电子发展基金。为了加快集成电路产业的发展，1999年，国家经贸与信息产业部组成联合小组，并起草了相关芯片企业优惠政策条款。在重点建设时期，国家梳理和整顿了集成电路产业出现的投资过于分散问题，选择了华晶、华宏、上海贝岭、上海先进等几家集成电路企业作为国家重点扶持和发展对象。

2000年以来，为了逐步优化集成电路产业高质量发展环境，培育一批有实力与影响力的行业领先企业，国家从财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场等几个维度进一步加大对集成电路产业的扶持力度。这些政策的出台对中国集成电路产业持续、加快速度进行发展起到了重要推动作用。在国家颁布各项政策的基础上，各级地方政府也相继出台了一系列的配套政策和相关措施，为集成电路产业的发展提供更优惠、更加正对性的扶持政策。

2020年8月，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高水平发展的若干政策》，为我国集成电路产业高质量发展指明了方向，从政策层面加大了对产业高质量发展的支持力度。十四五期间，我国集成电路产业将加快迈向高水平质量的发展阶段，围绕产业发展卡脖子环节，关键共性技术集中攻关，慢慢地加强产业链供应链自主可控能力。

特征一：开放指令集与开源芯片迎来前所未有的历史性机遇。芯片是信息技术的引擎，推动着人类社会的数字化、信息化与智能化。随着摩尔定律濒临终结，维持芯片技术创新面临新挑战。开源芯片设计将是应对挑战的新的技术路线。从市场需求角度来看，物联网、云计算以及5G的发展将催生大量IOT芯片应用需求。开放指令集与开源芯片将以全新的开发模式满足多元化需求，极大推动物联网、云计算、人工智能以及5G应用推广。从技术发展角度来看，开源芯片在各个关键点都已有相应的开放产品，包括开放指令集及相应开发实现的出现以及各种EDA工具也已拥有相对应的开放版本。十四五期间，开源芯片将在市场需求牵引下，取得重大突破。

特征二：新兴应用场景将对我国集成电路产业形成新发展格局产生巨大带动效应。当前我国集成电路产业已进入到发展的重大转型期和变革期，随着新的应用场景的不断出现，如线上办公、视频会议、网络授课等新兴应用需求的兴起，将为我国集成电路产业高质量发展带来更多新机遇。5G通信、VR/AR、物联网、AI与类脑计算、无人驾驶等新兴领域将成为集成电路市场发展的重要驱动力，新式算法的出现、海量数据的获取和存储、计算能力的提升都在于芯片技术的突破，具有超高运算能力、符合市场需求的芯片，将成为新兴起的产业可持续发展的重要因素。

特征三：数字化工具将为我国集成电路企业获得更多竞争优势。随着诸多新兴应用的到来，集成电路企业的下游客户对产品多样化、客制化、差异化的要求逐步的提升，集成电路企业要更快、更灵敏地保持竞争力。十四五期间，我国集成电路行业将AI和分析工具应用在设计、制造、封装和测试等环节。在设计过程中，AI将改变整个设计流程，新的分析技术能帮助集成电路设计人员综合分析所获取的数据，从数据和结果中提炼关系，进一步通过优化某些参数，制定决策或纠正错误。在制作的完整过程中，各个流程产生的数据可以共享、直接分析、报告错误，以减少可能犯错误的人工检查，实现效率提升。在封测过程中，充分的利用数据可以缩短测试时间，加快将产品推向市场的步伐。

特征四：新材料和新架构的颠覆性技术将成为后摩尔时代集成电路产业的主要选择。当前，摩尔定律虽仍在延续，但技术升级明显放缓，在算力和存储需求爆发的双重压力下，以硅为主体的经典晶体管难以维持集成电路产业的可持续发展。新材料将通过全新物理机制实现全新的逻辑、存储及互联概念和器件，推动半导体产业的革新。拓扑绝缘体、二维超导材料等可以在一定程度上完成无损耗的电子和自旋输运，可成为全新的高性能逻辑和互联器件的基础；新型磁性材料和新型阻变材料能带来高性能磁性存储器如MRAM和阻变存储器。架构方面，存内计算架构将数据存储单元和计算单元融合为一体，能显著减少数据搬运，极大地提高计算并行度和能效。基于芯粒的模块化设计方法将实现异构集成，是增强功能及减少相关成本的可行方法，有望成为后摩尔定律的新路径。

特征五：整机厂商加速自研芯片进程。中美战略博弈日趋复杂，加之疫情影响，全球集成电路产业分工体系遭到严重破坏，整机企业逐步认识到系统创新和源头创新重要性，开始涉足芯片设计，从整机系统自上而下地定义芯片，以芯片功能提升和创新来提高整机产品的性能和竞争力，同时也可保证供应链的安全。十四五期间，整机大厂自研芯片意愿趋强。例如，部分龙头消费电子企业选择自研处理器芯片，把多个平台处理器统一到统一架构上，可为下游消费电子等产品开发相同的程序生态，无论对开发者还是消费者，一致性的系统体验感将会大幅度的增加。此外，终端厂商自研芯片可更好地控制产品性能、使用者真实的体验和产品成本。整机厂商可进一步切断对外来处理器芯片的依赖，自主掌控产品迭代升级的节奏，并逐步提升整机厂商产品竞争力。中小企业没这个构建系统工程能力，只能被动参与专业化产业分工协作，或者联合起来抱团取暖。

现阶段，我国集成电路与欧美相比依然存在不小的差距，主体问题表现在如下几方面。

一是集成电路技术创新滞后。我国在集成电路面起步晚，西方国家发达掌握大部分核心专利。我国集成电路专利创造新兴事物的能力不足，缺乏系统性和整体性。

二是集成电路高端产品研究开发不足。低端消费电子领域占据了我国集成电路市场的大部分份额。高端工业智能制造以及航空航天领域份额小。

四是基础研究投入小。由于集成电路具有高风险、高投入、周期短的特点，企业一般注重应用研究。但是基础研究为应用研究提供原动力，如果缺乏基础研究，应用研究就不能得到长足发展。

一是吸纳海内外高品质人才，培养本土专家人才。制定优惠政策，营造良好的科研环境，从国外吸纳高端人才，保障引进人才工作、生活需求。同时，通过培训、学习集成电路相关理论、经验以及实战技术，大力培养本土专家人才，使人才梯队培养与集成电路产业高质量发展相适应。

二是重视研发，加大基础研究的投入。国家制定集成电路产业中长期规划，对于集成电路研发，尤其是基础研发，国家、企业和科研院所应加大资金以及人才支持力度，保护知识产权，加快科研成果到产业化的转化步伐。在研发的过程中，一定要持续的投入资本，加强高科技产业的发展，形成一种较为宽松的发挥空间，只有如此才能让研发团队灵感激发出来，创造出与市场情况下吻合的产品。

三是立足国际，完善产业链。鼓励集成电路企业走出去，参与国际合作，从全球产业链化的角度分析和问题，加强全球化的合作。当前，全球经济总体平稳向好，我们国家的经济由高速度向高水平发展转型。在这样经济背景下，集成电路市场规模将逐步扩大，5G、人工智能、大数据等新业务突飞猛进，集成电路产业高质量发展潜力巨大。我国的集成电路产业一定会进入快车道，推动社会经济不断向前发展。

据中国半导体行业协会的多个方面数据显示，2017-2021年，中国集成电路产业销售额呈逐年上升的趋势，上涨的速度维持较高的水平。2021年是中国十四五开局之年，在国内宏观经济运行良好的驱动下，国内集成电路产业继续保持快速、平稳增长态势，2021年中国集成电路产业首次突破万亿元。

根据中国半导体行业协会统计，2021年中国集成电路产业销售额为10458.3亿元，同比增长18.2%。其中设计业销售额为4519亿元，同比增长19.6%，制造业销售额为3176.3亿元，同比增长24.1%，封装测试业销售额为2763亿元，同比增长10.1%。

中国集成电路产业虽起步较晚，但凭借巨大的市场需求、经济的稳定发展和有利的政策环境等众多优势条件，已成为全世界集成电路行业增长的主要驱动力。近年来，随着消费电子、移动互联网、汽车电子、工业控制、医疗电子等市场需求的不断的提高，以及国家支持政策的不断提出，中国集成电路行业发展快速。

其中半导体设备具备极高的门槛和壁垒，全球半导体设备主要被日美所垄断，核心设备如光刻、刻蚀、PVD、CVD、氧化/扩散等设备的top3市占率普遍在90%以上。目前光刻机、刻蚀、镀膜、量测、清洗、离子注入等核心设备的国产率普遍较低。经过多年培育，国产半导体设备已经取得较大进展，整体水平达到28nm，并在14nm和7nm实现了部分设备的突破。

国内庞大的市场需求，但是中国芯片企业规模较小，每年芯片我国进口金额仍然在迅速增加，国产芯片设计企业具备十分巨大的国产替代市场。除了海思半导体之外，我国IC设计产业企业未来的发展呈现井喷式增长的势头。

随着半导体产业的发展，投资规模慢慢的变大，产业分工越来越明确。产业龙头公司逐步从早期的垂直整合生产(IDM，Integrated Device Manufacturer)转向专业化分工，出现专业化的芯片设计企业(Fabless)，专业的芯片制造公司(Foundry)以及专业的封装测试公司。

集成电路的技术水平核心指标是特征尺寸，特征尺寸是指半导体器件中的最小尺寸。特征尺寸越小，芯片的集成度越高，性能越好，功耗越低，公司的制造水平越高。从竞争格局现在的状况来看，目前国内IC制造能力与国际先进比较，制造能力落后2-3年，制程能力相差1代到1.5代。

经过多年部署，我国目前主要有四个集成电路产业集聚区，分别是以上海为中心的长三角、以北京为中心的京津环渤海、以深圳为中心的泛珠三角和以武汉、成都为代表的中西部区域。

以北京为龙头的京津环渤海经济带和以上海为龙头的长三角经济区，在设计、制造、封测领域都形成了很成熟的业态。在深圳，芯片设计业的发展势头非常迅猛，制造业也正在崛起。中西部地区也形成了新的具有特色的发展驱动力，以宽禁带半导体、车规级半导体为代表，正在逐渐形成集成电路的中西部地区特色产业集群。

随着国家的整体发展，北京、上海集成电路产业中心的作用正在逐渐加强，这势必会带动环渤海和长三角地区产业的发展，进而形成一个比较完整的地区产业生态。

目前，我国集成电路设计公司竞争实力较强的主要有韦尔股份、安世半导体、华大半导体、紫光展锐、长江存储、中兴微电子、兆易创新、格科微、智芯微电子、长鑫存储等。

2021年全球专属晶圆代工厂TOP10榜单，根据总部所在地划分，前十大专属晶圆代工公司中，中国大陆有两家(中芯国际SMIC、华虹集团HuaHong)，且占据了第四和第五的位置；中国台湾有五家(台积电TSMC、联电UMC、力积电Powerchip、世界先进VIS、稳懋WIN)，其中，台积电TSMC以3449亿元的营业收入高居全球榜首。

集成电路封测是中国大陆发展最完善的板块，技术能力与国际领先水平比较接近。近年来，国内封测有突出贡献的公司通过自主研发和并购重组，在先进封装领域正逐渐缩小同国际先进企业的技术差距。2022年，中国大陆本土封测企业排名前十的分别为长电科技、通富微电、华天科技、沛顿科技、华润封装、宁波甬矽、苏州晶方、颀中科技、紫光宏茂、新汇成。