2016-集成电路产业概述

集成电路产业概述1.什么是集成电路集成电路：IntegratedCircuit，缩写IC通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。专用集成电路（ASIC）可编程逻辑器件（PLD）集成电路全定制（FullCustom）半定制(Semi-Custom)可编程ASIC1.什么是集成电路1.什么是集成电路•集成电路的内部电路VddABOut硅柱和硅圆片，圆片的典型直径在50-400mm之间，厚度最多为1mm。1.什么是集成电路SingledieWafer1.什么是集成电路2.集成电路产业链结构2.集成电路产业链结构电路板整机系统市场需求版图封装测试沙子多晶硅单晶硅（片）晶圆芯片芯片设计应用掩膜IC设计是龙头IC制造是基础设备材料是支撑！产业链环节介绍—IC设计处于整个产业链的上游，是整个产业的灵魂任务：根据实际需求，完成芯片的设计工作特点：技术密集、人才密集、资金密集创新、知识产权从事IC设计通常有二类公司：IDM（整合组件制造商）Fabless（无生产线IC设计公司）2.集成电路产业链结构产业链环节介绍—IC制造位于产业链的中游，是产业的基础任务：完成IC芯片的制造特点：决定和制约着其他产业层次的技术和水平资金投入巨大充足的产能利用率是制造业生存的关键IC制造：IDM：生产本公司设计的产品FOUNDRY：接收IC设计公司的订单，完成IC生产2.集成电路产业链结构产业链环节介绍—封装测试处于整个产业链的下游任务：将集成电路晶圆切割分片，封装并进行性能测试特点：资金投入较少、技术含量低，属劳动密集产业国内发展封装测试业较为容易，产业竞争相对稳定，但利润率较低2.集成电路产业链结构3.发展集成电路产业的意义3.发展集成电路产业的意义●在发展国民经济方面目前我国已成为全球最大的集成电路市场（约占52%）2015年我国共生产：手机18.2亿部、计算机3.2亿台、彩电1.6亿台，所需的芯片约近八成需要进口；2015年，我国集成电路产业实现出口693亿美元，同比增长13.5%；实现进口2307亿美元，同比增长6%。贸易逆差1614亿美元，同比增长13.9%。多年来IC产品进口远超原油成为我国第一大进口商品；每百元主营业务收入中平均成本为88.4元，高于工业平均成本2.8元；IC产品对外依赖严重，造成中国电子信息行业的利润率只有4.1%，低于工业平均水平1.4个百分点。中国集成电路进出口规模3.发展集成电路产业的意义3.发展集成电路产业的意义3.发展集成电路产业的意义每1~2元集成电路产值，带动10元左右电子工业产值的形成，进而带动100元左右GDP的增长。发达国家国民经济总产值增长部分的65％与集成电路相关。0500100015002000钢铁彩电集成电路对国民经济的贡献率汽车计算机3.发展集成电路产业的意义●在国防和信息安全方面的意义（1）电子设备和IC的关系---任何电子设备都离不开IC（2）IC具有“看不见”的特点……（3）IC中假如留有“后门”，……？集成电路产业：是电子信息产业的核心与基础；是国民经济和社会发展的战略性、基础性产业；是一个国家经济发展、科技发展和国防实力的重要标志。●结论4.国家大力支持集成电路的发展4.国家大力支持集成电路的发展908工程和909工程(20世纪90年代)2000年国务院《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（简称18号文）2011年《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》（简称4号文）2011年，国务院下发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》和十二五规划中提出七大战略性新兴产业，高性能集成电路和高端软件被列为其中之一。在2013年的全国“两会”中，IC产业首次被写入政府工作报告。新一届政府上任后，对发展IC产业的批示：习近平：我赞成将半导体芯片工业作为战略性产业抓住不放、实现跨越。李克强：完善支持政策，推动半导体芯片关键技术、设备研发和产业化，努力实现跨越式发展。马凯：深入分析现状，找出瓶颈与短板，提出加快我国半导体芯片工业发展的推动计划、政策措施。刘延东：在科技重大专项和协同创新2011计划中，加大对半导体芯片核心技术研发力度，为半导体芯片工艺跨越式发展提供科技支持。4.国家大力支持集成电路的发展“美国棱镜门”事件----与国防和信息安全相关的芯片产业提升至国家战略高度。2014年6月24日国务院正式批准发布实施《国家集成电路产业发展推进纲要》--今后一段时期指导我国集成电路产业发展的行动纲领。■纲要出台背景：国际金融危机后，发达国家加紧经济结构战略性调整，集成电路产业的战略性、基础性、先导性地位进一步凸显，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。加快发展集成电路产业，是推动信息技术产业转型升级的根本要求，是提升国家信息安全水平的基本保障。旺盛的国内市场需求也是发展我国集成电路产业的强大动因。4.国家大力支持集成电路的发展4.国家大力支持集成电路的发展■纲要新的亮点：一是加强组织领导，成立国家集成电路产业发展领导小组，负责产业发展推进工作的统筹协调，强化顶层设计二是设立国家集成电路产业投资基金，首批规模达1200亿，并以股权投资方式支持集成电路公司发展。三是加大金融支持力度。据统计，纲要出台至今已有北京、上海、天津、四川、山东、安徽、甘肃、武汉、沈阳等省市相继出台了集成电路地方的产业扶持政策。4.国家大力支持集成电路的发展十多年来，我国集成电路产业规模以国际平均增速3～5倍的速度快速发展；集成电路产业销售总额从2000年的186.2亿元增长到2015年的3690.8亿元，增长了19.8倍；特别是集成电路设计业发展成就最为突出，销售额由2000年的11亿元增长到了2015年的1325亿元，增长了120.5倍；2015年中国集成电路产业销售额同比增长22.4%。其中：设计业增速最快，销售额为11325亿元，同比增长26.5%；制造业销售额达900.8亿元，同比增长26.5%；封装测试业销售额1384亿元，同比增长10.2%。5.集成电路技术发展趋势集成电路产业的技术发展规律遵循摩尔定律：每隔18个月，半导体的集成度翻一番，成本降低一半。集成电路晶体管技术的特征尺寸平均每两年缩小到0.5倍TheMoore’sLaw5.集成电路技术的发展趋势IC企业按专业分工，可分为IDM、Foundry、Fabless（无晶圆设计）、封装、测试、设备制造、材料生产等环节的独立企业。国际集成电路技术发展有三个主要趋势：一是技术发展继续遵循摩尔定律(MM)-----继续增大晶圆尺寸和缩小特征尺寸英特尔CMOS技术已达到14nm工艺节点，并预计2017年量产10nm工艺芯片。台积电在10nm工艺上获得新的突破，并且研制出了首颗四核CortexA57概念验证产品，并宣布2016年底量产10nm工艺芯片。5.集成电路技术的发展趋势二是功能集成，称为拓展摩尔定律(MtM)，即在单个芯片/封装/模块上，更多地集成包括RF、功率控制、无源元件、传感器、制动器等功能单元。系统芯片(SOC)设计可编程器件可能取代专用集成电路（ASIC）？三是发展新兴材料和器件，预计到2019年，研究出超过CMOS器件性能的新器件，可用于继续提高CMOS工艺的能力。----集成电路技术与其它领域相结合将产生新产业和新学科。5.集成电路技术的发展趋势28(1)专用集成电路面临的挑战：a.日益个性化的客户需求导致市场不断细分——许多细分后的市场规模大幅缩小；b.半导体制程工艺的发展——先进工艺降低了单位芯片的材料成本，但是流片费用高昂；c.中国IC工程师的人力成本逐年提高——芯片设计成本速度提升，现在国内人力成本和硅谷比成本大概是三分之一。d.市场发展加速，新应用需求层出不穷——要求产品研发、升级的周期大幅缩短。6.FPGA技术的发展趋势29a.通过可编程自行实现不同领域的系统设计b.通过可重构满足不断发展变化的市场需求c.现成标准元器件可以随时订购、批量使用a.日益个性化的客户需求导致市场不断细分；b.工艺发展降低了单片成本，但流片费用高昂；c.中国IC工程师的人力成本逐年提高。d.要求产品研发、升级的周期大幅缩短。6.FPGA技术的发展趋势（2）迎接挑战的新途径—发展低成本、微功耗、高性能的FPGA30(3)今天的FPGA：遵循摩尔定律(MM)：增大晶圆尺寸和缩小特征尺寸。产品特性：低成本、广应用、高性能；竞争优势：按需个性定制、随时批量供货。FPGA的传统市场领域包括：通信网络、智能制造、工业控制、信息安全、视频驱动、电力运营、安防监控、医疗仪器、汽车电子、定位导航等；微功耗、低成本、小封装的FPGA可作为量产芯片直接进入各新兴行业，为用户带来性价比最高的差异化设计。有人预言：到2030年所有芯片都会变成可编程芯片！6.FPGA技术的发展趋势