近年来,跟着智能手机、智能硬件、智能穿戴、智能轿车、人工智能等新式范畴的展开,推动着集成电路的商场规划将不断扩展、使用范畴将不断延伸。
集成电路是指选用必定的工艺,将数以亿计的晶体管、三极管、二极管等半导体器材与电阻、电容、电感等根底电子元件衔接并集成在小块基板上,然后封装在一个管壳内,成为具有杂乱电路功用的一种微型电子器材或部件。封装后的集成电路一般称为芯片。
集成电路工艺杂乱,制作设备品种繁复。集成电路制作工艺杂乱,其主要工艺流程包含氧化、清洗、涂胶、烘干、光刻、显影洗胶、刻蚀、去胶、离子注入、薄膜堆积、化学机械打磨、测验、检测等,其间部分工序需求循环进行数次至数十次。
集成电路制作需求在高度精细的设备下进行,通过光刻、刻蚀、离子注入等工艺过程重复几十次乃至上百次的循环,终究完成从光掩模上杂乱的电路结构到晶圆上集成电路图形的搬运,在指甲盖巨细的空间中集成了数公里长的导线和数以亿计的晶体管器材,这些图形的最小宽度乃至不到头发丝直径的千分之一。
集成电路职业在阅历数十年的展开后,现在现已进入后摩尔年代,跟着先进光刻技能、3D封装技能等不断涌现,各种先进工艺不断改进和完善,集成电路已由本世纪初的0.35微米的CMOS工艺展开至纳米级FinFET工艺。
全球最先进的量产集成电路制作工艺现已到达7纳米至5纳米,3纳米技能有望在2022年前后进入商场。一起,作为集成电路的衬底,晶圆的直径现已由开始的6英寸、8英寸添加到现在的12英寸。
集成电路作为全球信息工业的根底与中心,被誉为“现代工业的粮食”,其使用范畴广泛,在电子设备(如智能手机、电视机、核算机等)、通讯、军事等方面得到广泛使用,对经济建造、社会展开和国家安全具有重要战略意义和中心关键作用,是衡量一个国家或区域现代化程度和归纳实力的重要标志。据世界半导体交易核算协会核算,全球集成电路职业销售额由2012年的2,382亿美元添加至2018年的3,933亿美元,年均复合添加率达8.72%。
在我国,跟着电子消费产品推动商场需求不断扩容,人口盈利、经济稳定添加及利好的工业方针等很多要素推动我国集成电路工业完成了快速展开,商场增速显着高于全球水平。据我国半导体职业协会核算,我国集成电路工业销售额由2012年的2,158亿元添加至2018年的6,531亿元,年均复合添加率达20.27%。其间,2016年、2017年及2018年我国集成电路工业销售额别离为4,336亿元、5,411亿元及6,531亿元,增速别离达20%、25%及21%。
尽管我国集成电路工业展开迅猛,但现在在终端使用的中心芯片国产化率上,国产芯片占比仍较低。现在,我国大陆集成电路工业的快速展开尚不能彻底满意日益添加的商场需求。2018年我国大陆集成电路进口额达3,121亿美元,是现在进口金额最高的产品,同期我国大陆集成电路出口额为846亿美元,交易逆差达2,275亿美元。
我国大陆集成电路企业在顶尖技能堆集方面与业界龙头企业存在必定距离。尽管我国政府和企业益发注重对集成电路工业的研制投入,但由于技能展开水平、人才培育等方面的滞后性,以及企业资金实力缺少等许多原因,我国大陆集成电路工业的研制力量薄弱、自主立异才能缺少的状况仍然存在。就集成电路晶圆代工职业而言,在先进工艺线宽这一关键指标上,我国大陆企业在出产设备和技能人才等方面与业界龙头企业还存在必定距离。在集成电路职业面对全球范围内充沛竞赛的布景下,我国大陆企业在与业界龙头企业竞赛的过程中仍会在未来一段时间内处于相对弱势的位置。
集成电路晶圆代工职业归于技能和人才密集型职业。相关于展开老练的美国、日本、欧洲和我国台湾等,我国大陆因工业展开起步晚,导致经验丰富的集成电路高端人才稀缺。
尽管近年来国家对高端专业人才的培育力度逐渐加大,但人才匮乏的状况仍然存在,已成为当时约束职业展开的主要要素。
集成电路职业,尤其是集成电路晶圆代工职业,从前期设备的投入,工艺的研制到人才队伍的培育,都需求很多的资金投入。关于动辄数十亿乃至上百亿美元出产线的投入,大多数企业的资金实力无法满意大规划扩产的需求。
技能距离、顶尖人才缺少、资金投入缺少等多方面要素导致我国集成电路展开受阻滞。
集成电路职业尽管出现周期性动摇的特性,但全体添加趋势并未发生变化,每次技能革新继续带动职业添加。跟着消费电子产品向智能化、轻浮化、便携化的方向展开,新的智能终端产品层出不穷,使得集成电路工业的商场前景越来越宽广。以物联网为代表的新需求所带动的如云核算、人工智能、大数据等新使用的鼓起,逐渐成为集成电路职业新一代技能革新动力。
集成电路下流使用范畴的不断延展带动了商场需求的继续旺盛。一起,伴跟着全球的集成电路巨子不断加大资赋性出资力度,集成电路职业的景气量有望坚持上升趋势,有利于集成电路制作企业展开壮大。
近年来,我国集成电路商场的迅速展开推动了我国集成电路范畴的工业前进与技能革新。跟着使用范畴的分解,我国大陆在集成电路制作范畴技能水平不断获得打破,在先进与特征工艺的技能研制和工业化等方面获得了明显展开。我国大陆集成电路制作技能与世界抢先技能的距离越来越小,为推动集成电路工业完成跨过展开奠定了结实的根底。
集成电路工业链逐渐从美国、日本、欧洲和我国台湾向我国大陆和东南亚等区域搬运,有利于国内企业研制先进技能和堆集管理经验,促进本乡企业的快速展开。工业链搬运的全球大趋势为我国大陆集成电路职业的展开供给了新的机会。
我国大陆新增晶圆厂的逐渐建造完成为国内集成电路职业在降低本钱、扩展产能、地域便利性等方面供给了新的支撑,关于集成电路工业的展开起到了促进作用。大陆商场的旺盛需求和出资热潮带动了集成电路工业专业人才的培育及配套工业的展开,集成电路工业环境的良性展开为我国大陆集成电路制作环节扩张和晋级供给了机会。
此外,在摩尔定律的推动下,元器材集成度的大幅进步要求集成电路线宽不断缩小,导致出产技能与制作工序愈为杂乱,制作本钱呈指数级上升趋势。当技能节点向5纳米乃至更小的方向晋级时,一般光刻机受其波长的约束,其精度已无法满意工艺要求。因而,集成电路的制作需求选用贵重的极紫外光刻机,或选用多重模板工艺,重复屡次薄膜堆积和刻蚀工序以完成更小的线宽,使得薄膜堆积和刻蚀次数明显添加,意味着集成电路制作企业需求投入更多且更先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜堆积设备等,形成巨额的设备投入。
依据IBS核算,跟着技能节点的不断缩小,集成电路制作的设备投入呈大幅上升的趋势。以5纳米技能节点为例,其出资本钱高达数百亿美元,是14纳米的两倍以上,28纳米的四倍左右。
巨额的设备投入只要具有必定规划的头部集成电路制作厂商能够担负,其进一步加重了集成电路制作职业向头部会集的趋势,为头部集成电路制作企业的展开发明了杰出机会。
集成电路工业是国民经济和社会展开的战略性、根底性、先导性工业,是电子信息工业的中心。近年来,国家相继出台工业方针,以商场化运作的方法推动集成电路工业的展开。2014年6月,国务院发布《国家集成电路工业展开推动大纲》,清晰了集成电路工业未来几年的展开方针,详细如下:
高科技的展开离不开集成电路根底技能的支撑,除了国家利好方针之外,我国要点高校展开集成电路要点人才培育方案,提高我国集成电路方面的高新技能立异才能,再加上,从2019年,我国注册科创板快速上市通道,为广阔半导体公司展开募资扩产、提高出产力供给有利的资金后台,为我国孕育大国强芯装备完全,提高我国集成电路的展开速度。
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