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2020-10-31   星期六
科学教育

推动新时代集成电路产业高质量发展

发布时间:2020-07-09 17:50:14       消息来源:河南省经济新闻网            

集成电路产业作为信息技术产业的核心,是支撑社会经济发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业,是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的基础。芯片被喻为国家的“工业粮食”、信息时代的“基石”,一直是世界各国高科技竞争的战略制高点之一。为抢占经济、军事、安全、科研等领域的全方位优势,各国纷纷采取一系列重大措施加快集成电路产业的创新步伐,如国家集成电路发展推进纲要、纳米技术2020行动计划、电子复兴计划、欧洲处理器计划(EPI)等。中国的集成电路产业凭借资源禀赋和劳动力的比较优势低环(封装和测试)嵌入全球价值链,并迅速成为规模庞大、面向全球市场的“世界电子产品工厂”,在国内市场需求及政府政策支持下,我国集成电路企业不断向产业链中、上游攀升并取得了重大进展。

1 集成电路产业取得的重大进展

在芯片设计方面,技术水平飞跃提升。在电脑CPU领域,基于龙芯技术的CPU已在能源、电力、石油、金融等行业大量应用,其技术水平随着市场的扩大不断提高。在服务器CPU领域,飞腾2000的性能与Intel Xeon E5-2695v3相当。在超算芯片上,申威26010与英特尔的KNL匹敌。在图形处理器(GPU)领域,景嘉微JM7200于2018年9月完成流片、封装测试,其产品将从军用领域向民用领域推广;上海兆芯与VIA合作获得S3 Grapic 技术授权后,相继推出了Elite1000、Elite2000;中船重工709具有完全自主知识产权的国产3D图形处理器芯片“凌久GP101”流片成功;中资收购的GPU巨头 Imagination加快了国产GPU发展进程。存储芯片有长江存储,FPGA有紫光同创。在手机芯片方面,华为海思与紫光展锐异军突起,海思麒麟980的性能与高通、苹果持平;紫光展锐走中低端路线,重点开拓非洲、印度市场。

芯片的制造工艺复杂,主要包括硅提纯-切割晶圆-光刻机-蚀刻机-分层-封装-测试等环节。一直以来,中国多晶硅依赖进口,2017年5月,中国国家电力投资集团公司推出国产高纯电子多晶硅,打破国外市场垄断。光刻机是芯片制造中的重要设备之一,2015年以来,南京光电所微细加工光学技术国家重点实验室陆续研制出了微米级别的光刻机、SP光刻机、纳米级别的沉浸式光刻机,最低能刻画出6nm的核心芯片。蚀刻机与光刻机的地位同等重要,2017年4月,中国中微完成了5nm级别的蚀刻机制造技术突破。虽然芯片制造涉及数百种技术、上千种材料,但在尹志尧、姚力军、王淑敏等一批海外归国学人的努力下,中国在芯片制造技术上陆续获得重大突破。2018年海博尔净化公司突破了纳米净化技术,也为中国芯片产业升级提供了技术保障。

在集成电路产业链中,封装测试业的技术和资金门槛较低,发展较早。随着技术的快速进步,长电科技、华天科技、通富微电等企业的封装测试技术,都达到了国际一流水平,如铜制程技术(用铜丝替代金丝,节约成本)、晶圆级封装,3D堆叠封装等。长电科技的封装测试专利数量在中国和美国均居同行业首位,其中先进封装技术专利超过了2/3。同时,中国大陆封测企业的增速也是业内最快的,2017年全球封测十强营收增长率超过10%的只有4家,而3家上榜的中国大陆企业便尽在其中。在生产规模上,BGA封装在三大国内封测企业都已经批量出货,WLP封装也有亿元级别的订单,SiP系统级封装的订单量也在亿元级别。相对来说,封装测试业已成为我国集成电路产业链中国际竞争力最强的环节,会率先实现赶超。

2 集成电路产业高质量发展机遇

国家成立大基金扶持集成电路产业。2014年6月,《国家集成电路产业发展推进纲要》提出成立国家集成电路产业投资基金,又称大基金,通过并购参股等市场化投资方式,提高集成电路产业的国际竞争力,带来了中国集成电路产业产值的持续高速增长。在国家大基金的带动下,北京、上海、广东、江苏、湖北、安徽、湖南、贵州等地相继成立了地方集成电路产业投资基金,民间资本也大量涌入。投资项目覆盖集成电路设计、制造、封装测试、生产设备及材料等各个环节,实现了在产业链上的完整布局。同时,资本运作加快了国内集成电路企业的国际并购步伐,如北京屹唐盛龙收购Mattson、紫光成功收购惠普旗下新华三;清芯华创牵头收购美国豪威科技;武岳峰资本牵头收购美国芯成半导体;中芯国际收购意大利代工厂LFoundry;长电科技并购新加坡星科金朋,通富微电并购马来西亚的ADM封测厂。。

新兴产业拉动了芯片市场需求。新兴产业正为中国集成电路产业开创全新的发展形势和机遇。人工智能、智联汽车、智能电网、智慧城市的爆炸式发展不仅改变着人类日常生活,也将驱使集成电路产业进入全新的时代,包括商业模式的创新和跨界的产业生态重塑。作为新兴产业的核心,专用芯片也备受关注,国内外高科技企业纷纷布局,谷歌、苹果、微软、Facebook、英特尔、高通、AMD、阿里巴巴等陆续推出自主研发专用芯片。与通用芯片相比,专门为某些新兴产业应用场景定制的芯片适用性更高,如寒武纪芯片、自动驾驶芯片、人工智能视觉芯片等,新兴产业的细分市场越来越多,隐藏着对集成电路产品不可估量的市场需求。智能手机、高效能运算、自动驾驶、物联网是推动未来集成电路产业发展的四大应用市场,而专用芯片是这四种应用中的核心关键技术,也就是说,未来10到20年,新兴产业将对集成电路产业发展起着至关重要的作用。

5G驱动集成电路产业新一轮爆发式增长。5G作为下一轮信息科技革命的制高点, 5G应用场景的扩大和关键技术的升级给集成电路产业发展带来了新的机遇。芯片是推动5G产业发展的关键,5G芯片需具备更完善的功能和更高的性能,关键元器件的技术创新对5G网络升级和设备集成也具有至关重要的作用。集成电路企业都在加快布局5G。华为、中兴、紫光展锐等企业纷纷推出5G芯片、终端设备及网络解决方案;海思已发布全球首款5G基站核心芯片和多模终端芯片;华为、小米、OPPO等企业着力推出5G商用手机;三安光电、海特高新等在半导体代工领域亦有所突破;PA、滤波器等5G高频器件的研发也陆续展开。在移动通信方面,作为5G手机中最核心的部件,5G基带芯片决定了通信网络能否成功连接,担任着缩短“通信代差”的作用,高通、华为、英特尔、联发科及三星等先后推出5G基带芯片产品。

3 集成电路产业高质量发展路径

依托技术创新联盟,打造世界级芯片产业经济带。目前,从上海到成都,长江流域芯片产业规模占全国七成以上,华为海思、中芯国际、华虹半导体、长电科技、中微半导体等集成电路设计、制造、封测、设备等环节的龙头企业通过纵向合作和横向整合,形成了优良的创新生态环境。应该引导龙头企业建立芯片技术创新联盟,围绕产业链布局创新链,攻克核心共性技术,全面提升集成电路产业能级。与其他省市相比,集成电路是上海重点聚焦的领域,已形成了集设计、制造、封测、材料、装备及其他配套、服务于一体的完整集成电路产业链。需要在长江经济带国家战略框架下,以上海为龙头,江苏、安徽、湖北、四川为支撑,加强区域间集成电路产业协同,营造开放、协同、包容的良好生态系统,加快建设全球最完善的芯片设计、制造、封装、测试、应用服务体系,将长江经济带打造成为世界级的芯片产业链最为完整、产业结构最均衡创新经济带。

加快人才培养与引进,打造高水平的芯片人才队伍。打造高水平的人才队伍是实现集成电路产业追赶超越的前提,随着中国集成电路产业的快速发展,人才短缺问题的瓶颈效应日益凸显。一方面,要重视高层次芯片人才引进,三星曾不惜重金从美国硅谷、朗讯、通用、台积电等挖到专家级顶尖人才,才实现了产业超越发展。建立全球集成电路顶尖人才信息库,有针对性地位科研机构和集成电路企业引进优秀人才。另一方面,应不断完善高校的集成电路专业人才培养体系。注重校企联合,推进“政产学研用”五位一体的集成电路产业人才培养模式,整合校企双方的优质资源,以集成电路企业的人才需求为导向,推动集成电路人才的“供给侧结构性改革”。此外,要持续优化芯片人才政策环境,完善研发人员技术成果转化的股权、期权奖励的分配政策,适度实施激励机制,进而充分调动研发人员的积极性和创造性。

深化开放合作,推动形成合理的国际产业环境。集成电路产业的特殊性和复杂性决定了它始终是全球合作的产业,开放合作,是中国集成电路产业持续发展的必然选择。中国集成电路产业始终秉承“开放合作”的原则,利用全球资源,从市场、资金、人才、技术等多个层面,深化国际合作,推进产业链各环节开放创新发展,积极融入全球集成电路产业生态体系。然而,由于集成电路产业在保障国家信息安全和部分军工装备制造中具有重要作用,它一直以来都是西方发达国家实施战略性贸易政策的重点领域。因此,在集成电路企业国际化进程中,我们一方面按照WTO规则完善产业政策;另一方面通过通过贸易谈判,建立双边或多边贸易保护机制;第三,加强供应链管理,保持核心自主能力。取得与其他国家相互制约的对等话语权,推动形成合理的国际产业环境。

(作者:常州工学院  游庆祥)

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