芯片產(chǎn)業(yè)報(bào)告課件

1、芯 片 產(chǎn) 業(yè) 報(bào) 告 沈陽光電信息產(chǎn)業(yè)園 孟慶偉2019年9月第1頁，共31頁。一、芯片概述（一）芯片的定義 我們通常所說的“芯片”是指集成電路，它是微電子技術(shù)的主要產(chǎn)品。微電子技術(shù)涉及的行業(yè)很多,包括化工、光電技術(shù)、半導(dǎo)體材料、精密設(shè)備制造、軟件等,其中又以集成電路技術(shù)為核心,包括集成電路的設(shè)計(jì)、制造. 第2頁，共31頁。（二）芯片產(chǎn)業(yè)常用基本術(shù)語1、晶圓,多指單晶硅圓片,由普通硅沙拉制提煉而成,是最常用的半導(dǎo)體材料 。、前、后工序:IC制造過程中, 晶圓光刻的工藝(即所謂流片),被稱為前工序,這是IC制造的最要害技術(shù);晶圓流片后,其切割、封裝等工序被稱為后工序。、光刻:IC生產(chǎn)的主要工藝

2、手段,指用光技術(shù)在晶圓上刻蝕電路.是IC工藝先進(jìn)水平的主要指標(biāo)。、封裝:指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接。、存儲(chǔ)器:專門用于保存數(shù)據(jù)信息的IC。、邏輯電路:以二進(jìn)制為原理的數(shù)字電路 。第3頁，共31頁。（三）芯片的分類：1、按半導(dǎo)體材料分類 芯片的兩大材料為 Si 與Ge，技術(shù)方向卻是把Si和Ge合成在一起組成SiGe芯片，兩者的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)于單一芯片上。2、按集成電路工作原理分類 芯片上的集成電路可以是CMOS，或者是TTL 。兩者的差異在于工作原理。把CMOS和TTL技術(shù)合成單一芯片的技術(shù)是BI-CMOS。最后，和TTL工作原理相似的還有一種ECL電路，不過這種

3、芯片不很常見。第4頁，共31頁。3、按芯片加工技術(shù)分類 進(jìn)入了Sub-Micron “次微米”時(shí)代的半導(dǎo)體業(yè)突飛猛進(jìn)，越過了半微米，四分一微米等門檻，到達(dá)了“深次微米”的意境。電路越來越小，密度越來越高，功能越趨完美，價(jià)錢越來越低。4、按工作方式分類 芯片的工作方式兩種：Analog 和Digital。處理聲，光，無線信號等物理現(xiàn)象的是Analog 芯片。并以此進(jìn)行邏輯計(jì)算的是 Digital 芯片。5、按功能分類5.1、處理器。處理器又可從其應(yīng)用范圍細(xì)分為通用處器，嵌入處理器，數(shù)字信號處理器，數(shù)學(xué)輔助處理器。 5.2、記憶芯片(1)以讀寫分類，有RAM和ROM。(2)以記憶更新性分類，有DR

4、AM和SRAM兩種芯片。(3)以電源依賴性分，有 volitile 和non-volitile 記憶芯片。 第5頁，共31頁。5.3。特定功能。比如記憶管理芯片，以太網(wǎng)控制器，IO控制器，等等。6、按設(shè)計(jì)方式分類當(dāng)今的芯片設(shè)計(jì)有兩大陣營：FPGA 和 ASIC。 （四）芯片的生產(chǎn)過程（1） 硅提純生產(chǎn)CPU等芯片的材料是半導(dǎo)體，現(xiàn)階段主要的材料是硅Si，這是一種非金屬元素，從化學(xué)的角度來看，由于它處于元素周期表中金屬元素區(qū)與非金屬元素區(qū)的交界處，所以具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，適合于制造各種微小的晶體管，是目前最適宜于制造現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的材料之一。 第6頁，共31頁。（2）切割晶圓所謂的“切割晶圓”

5、也就是用機(jī)器從單晶硅棒上切割下一片事先確定規(guī)格的硅晶片，并將其劃分成多個(gè)細(xì)小的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都將成為一個(gè)CPU的內(nèi)核(Die) （3）影印和蝕刻第7頁，共31頁。（4）重復(fù)、分層為加工新的一層電路，再次生長硅氧化物，然后沉積一層多晶硅，涂敷光阻物質(zhì)，重復(fù)影印、蝕刻過程，得到含多晶硅和硅氧化物的溝槽結(jié)構(gòu)。（5）封裝這時(shí)的CPU是一塊塊晶圓，它還不能直接被用戶使用，必須將它封入一個(gè)陶瓷的或塑料的封殼中，這樣它就可以很容易地裝在一塊電路板上了。 第8頁，共31頁。（6）多次測試測試是一個(gè)CPU制造的重要環(huán)節(jié)，也是一塊CPU出廠前必要的考驗(yàn)。這一步將測試晶圓的電氣性能，以檢查是否出了什么差錯(cuò)，以及這些

6、差錯(cuò)出現(xiàn)在哪個(gè)步驟。二、國際IC產(chǎn)業(yè)的分析（一）集成電路技術(shù)上的三次重大突破第一次是1963年發(fā)明的CMOS技術(shù)，至今仍是集成電路的基礎(chǔ)；第二次是2019年時(shí)特征尺寸從180納米縮小到130納米、材料上用銅作為互連層金屬代替了延用30年之久的鋁；第三次是2019年英特爾首先采用高k介質(zhì)材料及金屬柵，連戈登摩爾也坦承此項(xiàng)技術(shù)將摩爾定律又延伸了另一個(gè)10年。 第9頁，共31頁。（二）、集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化及其發(fā)展歷程回顧集成電路的發(fā)展歷程，即整個(gè)集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)（System-on-board）到片上系統(tǒng)（System-on-a-chip）的過程。其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了三次變革

7、。第一次變革：以加工制造為主導(dǎo)的IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段。第二次變革：Foundry公司與IC設(shè)計(jì)公司的崛起。 80年代，集成電路的主流產(chǎn)品為微處理器（MPU）、微控制器（MCU）及專用IC（ASIC）。第三次變革：“四業(yè)分離”的IC產(chǎn)業(yè) 。90年代，隨著INTERNET的興起，IC產(chǎn)業(yè)跨入以競爭為導(dǎo)向的高級階段，國際競爭由原來的資源競爭、價(jià)格競爭轉(zhuǎn)向人才知識(shí)競爭、密集資本競爭。 第10頁，共31頁。（三）、IC產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)移。先進(jìn)制程的研發(fā)費(fèi)用高聳，是導(dǎo)致全球IC產(chǎn)業(yè)鏈加快轉(zhuǎn)移的主要原因。伴隨全球IC產(chǎn)業(yè)鏈不斷向賺錢越多的市場轉(zhuǎn)移，全球存儲(chǔ)器走上了超級大廠特大晶(Superfab)道路，就一定會(huì)

8、優(yōu)先采用最先進(jìn)的工藝技術(shù)。目前由于12英寸的性價(jià)比已經(jīng)超過8英寸，因此全球43個(gè)8英寸廠，估計(jì)在未來3至4年中會(huì)以每年25%左右的速度逐步退出。 第11頁，共31頁。（四）、國際IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢從90年代初的PC推動(dòng)，到97、98年的網(wǎng)絡(luò)推動(dòng)，再到現(xiàn)在的消費(fèi)電子產(chǎn)品推動(dòng)，IC產(chǎn)業(yè)上升的速度越來越快。從2019到2019年，世界IC市場的平均增長率將在1015%之間，2019年?duì)I業(yè)額已達(dá)2600億美元。亞太地區(qū)成為全球半導(dǎo)體市場增長的“火車頭”，市場增長潛力繼續(xù)看好。 2019年在全球電子設(shè)備市場中，六大領(lǐng)域中的電腦，工業(yè)設(shè)備，汽車設(shè)備、有線通訊和無線通訊等五個(gè)領(lǐng)域預(yù)計(jì)2019年增長率將低于2

9、019年，直接導(dǎo)致2019年全球芯片市場增長放緩，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)表示，高企的能源成本幾乎沒有影響到需求。個(gè)人電腦和手機(jī)的銷售依然強(qiáng)勁。個(gè)人電腦消耗了40%的芯片產(chǎn)量，手機(jī)消耗了20%的芯片產(chǎn)量。發(fā)展中國家將占到全球PC銷售量的一半. 第12頁，共31頁。1985-2019年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售收入規(guī)模增長情況 1986-2019年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售收入增長率變動(dòng)情況第13頁，共31頁。三、國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)分析我國大陸的 IC設(shè)計(jì)、芯片制造和封裝測試三大行業(yè)規(guī)模都迅速擴(kuò)大。2019年集成電路銷售收入達(dá)702億元，增長28.8%；2019年實(shí)現(xiàn)銷售收入1006.3億元，同比增長達(dá)到43.3%；201

10、9年是近五年來中國IC市場增長率最低的一年，市場規(guī)模達(dá)到5623.7億元，同比增長18.6%，銷售額達(dá)到1251.3億元，同比增長24.3%。雖然存在著創(chuàng)新能力不夠及市場價(jià)格下降過快帶來的壓力，但是近年來IC業(yè)的進(jìn)步是肯定的，目前中國國內(nèi)已經(jīng)成為全球IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。第14頁，共31頁。從結(jié)構(gòu)來看，計(jì)算機(jī)、消費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)通信三大領(lǐng)域占中國IC市場近九成市場份額，值得一提的是汽車電子領(lǐng)域，在2019年實(shí)現(xiàn)了38.2%的高增長率，是2019年中國集成電路市場上發(fā)展最快的領(lǐng)域。2019年上半年，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1-6月份國內(nèi)集成電路總產(chǎn)量為202.1億塊，同比增長6.2%。全行業(yè)銷售總額為656.13

11、億元人民幣，同比增長率為10.4%。中國集成電路市場應(yīng)用結(jié)構(gòu)第15頁，共31頁。（一）、國內(nèi)IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國目前集成電路設(shè)計(jì)公司約有500多家，從業(yè)人員由2000年的3000人發(fā)展到20000人左右。2019年的IC設(shè)計(jì)銷售收入為57.6億元，占整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的12.6%，2019年上半年，IC設(shè)計(jì)業(yè)銷售收入225.7億元，芯片制造業(yè)397.9億元，封裝測試業(yè)627.7億元。中國半導(dǎo)體市場增長率已經(jīng)連續(xù)5年超過美國和日本，成為世界上半導(dǎo)體市場增長最快的地區(qū)。從整體布局上，中國IC設(shè)計(jì)業(yè)形成了以“京津三角”、“長江三角”、“珠江三角”和“西部三角”為主的地域相對集中的產(chǎn)業(yè)格

12、局，“東北地區(qū)”IC產(chǎn)業(yè)正處于亟需發(fā)展階段。2019年中國IC市場將從2019年的750億美元上升到810億美元，增長率僅為7%。在中國設(shè)計(jì)的主要電子產(chǎn)品的營業(yè)收入預(yù)測(以百萬美元為單位)。 第16頁，共31頁。（二）國內(nèi)IC制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況從2000年到2019年，中國IC產(chǎn)業(yè)確立了自身在全球市場中的地位，快速地縮短了與IC制造業(yè)大部分最先進(jìn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)的差距。中國集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持了穩(wěn)定增長的勢頭，產(chǎn)業(yè)銷售額在2019年首次突破1000億元的基礎(chǔ)上繼續(xù)較快增長，規(guī)模達(dá)到1251.3億元，同比增長24.3%。1、IC制造業(yè)增幅最大在2019年國內(nèi)集成電路各行業(yè)的發(fā)展上，IC(集成電路)設(shè)計(jì)、

13、芯片制造與封裝測試行業(yè)均有增長，其中以封裝測試業(yè)的發(fā)展最為迅速。2019年國內(nèi)集成電路封裝測試業(yè)共實(shí)現(xiàn)銷售收入627.7億元，同比增長26.4%， 2019年國內(nèi)芯片制造企業(yè)共實(shí)現(xiàn)銷售收入397.9億元，增幅為23%。隨著IC設(shè)計(jì)和芯片制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)集成電路價(jià)值鏈格局繼續(xù)改變國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)有所變化,芯片制造業(yè)所占比例由2019年的32.1%下降到31.8%，封裝測試業(yè)所占份額則由2019年的49.3%上升至50.2%。第17頁，共31頁。2、IC制造業(yè)發(fā)展特點(diǎn)（1）.產(chǎn)業(yè)發(fā)展增速減緩增幅合理，2019年中國集成電路產(chǎn)業(yè)增長速度明顯放緩，24.3%的年度增幅與2019年36.2

14、%的增幅相比回落了11.9個(gè)百分點(diǎn)，也低于2019年初人們普遍預(yù)期的30%左右的增幅。 （2）.生產(chǎn)線建設(shè)取得新成果投資成為拉動(dòng)IC制造業(yè)增長主要?jiǎng)恿Γ?019年中國集成電路產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)線投資與建設(shè)方面仍舊保持旺盛的勢頭。芯片生產(chǎn)線方面，2019年無錫海力士-意法12英寸生產(chǎn)線迅速達(dá)產(chǎn)，全年共實(shí)現(xiàn)銷售收入93.59億元，比2019年增長了2.4倍，從而拉動(dòng)了2019年國內(nèi)芯片制造業(yè)整體規(guī)模的擴(kuò)大。此外，國內(nèi)有多條集成電路芯片生產(chǎn)線正處于建設(shè)或達(dá)產(chǎn)過程中，包括2019年12月份剛建成投產(chǎn)的中芯國際(上海)12英寸芯片廠、正在建設(shè)中的海力士-意法無錫工廠二期、茂德的重慶8英寸芯片廠、英特爾大連12英

15、寸芯片廠，以及2019年初中芯國際剛剛宣布準(zhǔn)備建設(shè)的深圳8英寸、12英寸生產(chǎn)線和英特爾支持建設(shè)的深圳方正微電子芯片廠二期工程建設(shè)等。在封裝測試領(lǐng)域，各主要廠商也進(jìn)行了大規(guī)模的擴(kuò)產(chǎn) 。第18頁，共31頁。（3）.企業(yè)改組改制取得新進(jìn)展公開上市成為企業(yè)發(fā)展方向2019年，展訊通信、南通富士通、天水華天等數(shù)家半導(dǎo)體企業(yè)在美國納斯達(dá)克和國內(nèi)上市，至此國內(nèi)半導(dǎo)體領(lǐng)域上市公司已經(jīng)達(dá)到19家，涵蓋了IC設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測試、分立器件以及半導(dǎo)體材料等多個(gè)領(lǐng)域。國內(nèi)芯片制造業(yè)在未來5年也將呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢頭，年均符合增長率預(yù)計(jì)將達(dá)到25.6%，到2019年時(shí),銷售收入規(guī)模將達(dá)到1244.3億元。而封裝測試業(yè)

16、未來則將保持目前穩(wěn)定發(fā)展的勢頭，到2019年銷售收入規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到1487.7億元，年均符合增長率為18.8%。隨著IC芯片制造和封裝測試的發(fā)展，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也將逐漸發(fā)生變化，其趨勢是設(shè)計(jì)和芯片制造業(yè)所占比重快速上升，而封裝測試業(yè)所占比重則逐步下降。到2019年,芯片制造業(yè)所占比重將上升至34.8%，但同時(shí)，封裝測試業(yè)仍將是國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的主要組成部分并占據(jù)41.6%的份額。 第19頁，共31頁。（三）國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 隨著全球IC產(chǎn)業(yè)向中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移的熱潮不減，天然的地緣優(yōu)勢以及兩岸IC產(chǎn)業(yè)的互補(bǔ)性為兩岸IC合作締造了良性的發(fā)展平臺(tái) 2019年我國臺(tái)灣公司在大陸投資總額

17、超過1000億美元，而IC業(yè)占據(jù)其中重要席位。如今，臺(tái)灣地區(qū)越來越多的半導(dǎo)體制造和設(shè)計(jì)企業(yè)向大陸轉(zhuǎn)移，臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體廠商與大陸廠商合作的步伐在繼續(xù)深入和加快。預(yù)計(jì)2019年全球半導(dǎo)體銷售額僅增長4%，從2019年的2690億美元上升到接近2800億美元。同時(shí)，中國半導(dǎo)體銷售額預(yù)計(jì)僅增長7%，明顯低于過去的兩位數(shù)增長率。但是，2019年國內(nèi)無廠IC產(chǎn)業(yè)將比2019年的31億美元增長16%，達(dá)到36億美元。消費(fèi)電子產(chǎn)品和無線產(chǎn)業(yè)設(shè)備升級正在推動(dòng)該市場的增長。2019-2019年中國IC產(chǎn)業(yè)營業(yè)額將達(dá)到71億美元，復(fù)合年增長率將達(dá)18%。第20頁，共31頁。2019-2019年中國IC產(chǎn)業(yè)營業(yè)額(以

18、百萬美元為單位)四、加速發(fā)展中國IC產(chǎn)業(yè)的措施（一）、強(qiáng)化戰(zhàn)略規(guī)劃與政府作用上世紀(jì)80年代之前，美國、日本政府制定了扶植芯片產(chǎn)業(yè)的國家戰(zhàn)略，投入大量資源，使其迅速崛起成為全球芯片產(chǎn)業(yè)霸主。緊隨其后，韓國、新加坡、中國臺(tái)灣地區(qū)著力發(fā)展動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存器和芯片代工產(chǎn)業(yè)，并取得巨大成功。中國雖是全球第三大芯片市場，但主角幾乎都是外國公司，應(yīng)像把發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略。 第21頁，共31頁。（二）、制訂強(qiáng)有力的產(chǎn)業(yè)政策 為扶植芯片產(chǎn)業(yè)，許多國家和地區(qū)出臺(tái)特殊的稅收政策。在所得稅方面，新加坡對芯片企業(yè)免十年，韓國免七年、減半三年。在增值稅方面，新加坡為3%、韓國10%，均低于中國大陸。政府急需設(shè)立一個(gè)專門、高

19、效、強(qiáng)有力的芯片產(chǎn)業(yè)工作小組，追蹤國際產(chǎn)業(yè)前沿動(dòng)態(tài)，加強(qiáng)政策調(diào)研并制定相關(guān)優(yōu)惠政策。（三）、加強(qiáng)自主創(chuàng)新 依托人才優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，設(shè)立國家級的芯片研發(fā)中心，整合有限資源，力爭十年內(nèi)趕超中國臺(tái)灣地區(qū)、韓國、日本。為加快自主創(chuàng)新，國家應(yīng)制訂相關(guān)政策，鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)加大研發(fā)投入。（四）、 打造世界級芯片企業(yè) 目前，全球芯片十強(qiáng)企業(yè)2年平均每家產(chǎn)值91億美元，其中英特爾名列榜首，三星位居第二。目前在美國上市的芯片公司有92家，市值達(dá)5040億美元。而我國國內(nèi)上市的芯片公司僅4家，海外上市的芯片公司僅3家，總市值80億美元。 第22頁，共31頁。（五）、 加快培育和引進(jìn)人才 高校需要企業(yè)界強(qiáng)大的資金、技術(shù)

20、及產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)的幫助，同樣，企業(yè)也需要高校在科學(xué)前沿源源不斷的創(chuàng)新和培養(yǎng)的大量人才以確保自己的領(lǐng)先地位。因此，高校與企業(yè)間的合作對于中國業(yè)來說是至關(guān)重要的。在這種大背景下，高校無疑成為了培養(yǎng)合格人才的主要基地，但是由于產(chǎn)業(yè)其獨(dú)特的市場特性，拋開市場的教學(xué)將不會(huì)取得良好的效果，因此，高校應(yīng)該與企業(yè)充分合作，共同為培養(yǎng)我國自己的人才創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。綜上所述，產(chǎn)業(yè)報(bào)告從研究芯片發(fā)展出發(fā)，到當(dāng)今的形勢和以后的發(fā)展，以自己的觀點(diǎn)剖析了中國IC產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，希望能對大家有幫助。第23頁，共31頁。附表1、據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)，2019年?duì)I收排名前15位公司(不包括晶圓供應(yīng)商)為： 1. 英特爾： 383億美元 2.

21、 三星：199億美元 3. 德州儀器：133億美元 4. 東芝：129億美元 5. 意法半導(dǎo)體：100億美元 6. 海力士半導(dǎo)體：91.9億美元 7. 瑞薩：80億美元 8. 恩智浦半導(dǎo)體：68.1億美元 9. 英飛凌科技:61.9億美元 10.AMD: 60.1億美元 11.NEC 電子:58.6億美元 12.飛思卡爾半導(dǎo)體:57.2億美元 13.美光科技: 56.9億美元 14.高通-QCT:56.2億美元 15.富士通: 47.6億美元 第24頁，共31頁。附表2、美國IC產(chǎn)業(yè)十大公司英特爾德州儀器超威半導(dǎo)體飛思卡爾半導(dǎo)體高通美光科技賽靈思英偉達(dá)博通第25頁，共31頁。附表3、日本IC產(chǎn)業(yè)十大公司東芝瑞薩索尼日電富士通松下爾必達(dá)愛普生三洋三菱第26頁，共31頁。附表4、韓國IC產(chǎn)業(yè)十大公司三星海力士樂今韓國電子首爾半導(dǎo)體韓國多媒體芯片公司韓國3alogics韓國Mcslogic韓國Pixel韓國seloco第27頁，共31頁。附表5、臺(tái)灣IC產(chǎn)業(yè)十大公司臺(tái)積電聯(lián)華電子聯(lián)發(fā)科技凌陽日月光集團(tuán)揚(yáng)智科技力晶矽統(tǒng)科技硅統(tǒng)科技光寶集團(tuán)第28頁，共31頁。附表6、國內(nèi)10大電路設(shè)計(jì)企業(yè)