芯片产业报告

芯片产业报告沈阳光电信息产业园孟庆伟2008年9月一、芯片概述（一）芯片的定义我们通常所说的“芯片”是指集成电路，它是微电子技术的主要产品。微电子技术涉及的行业很多,包括化工、光电技术、半导体材料、精密设备制造、软件等,其中又以集成电路技术为核心,包括集成电路的设计、制造.（二）芯片产业常用基本术语1、晶圆,多指单晶硅圆片,由普通硅沙拉制提炼而成,是最常用的半导体材料。２、前、后工序:IC制造过程中,晶圆光刻的工艺(即所谓流片),被称为前工序,这是IC制造的最要害技术;晶圆流片后,其切割、封装等工序被称为后工序。３、光刻:IC生产的主要工艺手段,指用光技术在晶圆上刻蚀电路.是IC工艺先进水平的主要指标。４、封装:指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。５、存储器:专门用于保存数据信息的IC。６、逻辑电路:以二进制为原理的数字电路。（三）芯片的分类：1、按半导体材料分类芯片的两大材料为Si与Ge，技术方向却是把Si和Ge合成在一起组成SiGe芯片，两者的优点体现于单一芯片上。2、按集成电路工作原理分类芯片上的集成电路可以是CMOS，或者是TTL。两者的差异在于工作原理。把CMOS和TTL技术合成单一芯片的技术是BI-CMOS。最后，和TTL工作原理相似的还有一种ECL电路，不过这种芯片不很常见。3、按芯片加工技术分类进入了Sub-Micron“次微米”时代的半导体业突飞猛进，越过了半微米，四分一微米等门槛，到达了“深次微米”的意境。电路越来越小，密度越来越高，功能越趋完美，价钱越来越低。4、按工作方式分类芯片的工作方式两种：Analog和Digital。处理声，光，无线信号等物理现象的是Analog芯片。并以此进行逻辑计算的是Digital芯片。5、按功能分类5.1、处理器。处理器又可从其应用范围细分为通用处器，嵌入处理器，数字信号处理器，数学辅助处理器。5.2、记忆芯片(1)以读写分类，有RAM和ROM。(2)以记忆更新性分类，有DRAM和SRAM两种芯片。(3)以电源依赖性分，有volitile和non-volitile记忆芯片。5.3。特定功能。比如记忆管理芯片，以太网控制器，IO控制器，等等。6、按设计方式分类当今的芯片设计有两大阵营：FPGA和ASIC。（四）芯片的生产过程（1）硅提纯生产CPU等芯片的材料是半导体，现阶段主要的材料是硅Si，这是一种非金属元素，从化学的角度来看，由于它处于元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界处，所以具有半导体的性质，适合于制造各种微小的晶体管，是目前最适宜于制造现代大规模集成电路的材料之一。（2）切割晶圆所谓的“切割晶圆”也就是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片，并将其划分成多个细小的区域，每个区域都将成为一个CPU的内核(Die)（3）影印和蚀刻（4）重复、分层为加工新的一层电路，再次生长硅氧化物，然后沉积一层多晶硅，涂敷光阻物质，重复影印、蚀刻过程，得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。（5）封装这时的CPU是一块块晶圆，它还不能直接被用户使用，必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。（6）多次测试测试是一个CPU制造的重要环节，也是一块CPU出厂前必要的考验。这一步将测试晶圆的电气性能，以检查是否出了什么差错，以及这些差错出现在哪个步骤。二、国际IC产业的分析（一）集成电路技术上的三次重大突破第一次是1963年发明的CMOS技术，至今仍是集成电路的基础；第二次是2001年时特征尺寸从180纳米缩小到130纳米、材料上用铜作为互连层金属代替了延用30年之久的铝；第三次是2007年英特尔首先采用高k介质材料及金属栅，连戈登摩尔也坦承此项技术将摩尔定律又延伸了另一个10年。（二）、集成电路产业结构的变化及其发展历程回顾集成电路的发展历程，即整个集成电路产品的发展经历了从传统的板上系统（System-on-board）到片上系统（System-on-a-chip）的过程。其产业结构经历了三次变革。第一次变革：以加工制造为主导的IC产业发展的初级阶段。第二次变革：Foundry公司与IC设计公司的崛起。80年代，集成电路的主流产品为微处理器（MPU）、微控制器（MCU）及专用IC（ASIC）。第三次变革：“四业分离”的IC产业。90年代，随着INTERNET的兴起，IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段，国际竞争由原来的资源竞争、价格竞争转向人才知识竞争、密集资本竞争。（三）、IC产业链的转移。先进制程的研发费用高耸，是导致全球IC产业链加快转移的主要原因。伴随全球IC产业链不断向赚钱越多的市场转移，全球存储器走上了超级大厂特大晶(Superfab)道路，就一定会优先采用最先进的工艺技术。目前由于12英寸的性价比已经超过8英寸，因此全球43个8英寸厂，估计在未来3至4年中会以每年25%左右的速度逐步退出。（四）、国际IC产业的发展趋势从90年代初的PC推动，到97、98年的网络推动，再到现在的消费电子产品推动，IC产业上升的速度越来越快。从2004到2006年，世界IC市场的平均增长率将在10—15%之间，2007年营业额已达2600亿美元。亚太地区成为全球半导体市场增长的“火车头”，市场增长潜力继续看好。2008年在全球电子设备市场中，六大领域中的电脑，工业设备，汽车设备、有线通讯和无线通讯等五个领域预计2008年增长率将低于2007年，直接导致2008年全球芯片市场增长放缓，美国半导体产业协会表示，高企的能源成本几乎没有影响到需求。个人电脑和手机的销售依然强劲。个人电脑消耗了40%的芯片产量，手机消耗了20%的芯片产量。发展中国家将占到全球PC销售量的一半.1985-2007年全球半导体产业销售收入规模增长情况1986-2007年全球半导体产业销售收入增长率变动情况三、国内IC产业分析我国大陆的IC设计、芯片制造和封装测试三大行业规模都迅速扩大。2005年集成电路销售收入达702亿元，增长28.8%；2006年实现销售收入1006.3亿元，同比增长达到43.3%；2007年是近五年来中国IC市场增长率最低的一年，市场规模达到5623.7亿元，同比增长18.6%，销售额达到1251.3亿元，同比增长24.3%。虽然存在着创新能力不够及市场价格下降过快带来的压力，但是近年来IC业的进步是肯定的，目前中国国内已经成为全球IC产业发展最快的地区之一。从结构来看，计算机、消费、网络通信三大领域占中国IC市场近九成市场份额，值得一提的是汽车电子领域，在2007年实现了38.2%的高增长率，是2007年中国集成电路市场上发展最快的领域。2008年上半年，据统计，1-6月份国内集成电路总产量为202.1亿块，同比增长6.2%。全行业销售总额为656.13亿元人民币，同比增长率为10.4%。中国集成电路市场应用结构（一）、国内IC设计产业发展情况据统计，中国目前集成电路设计公司约有500多家，从业人员由2000年的3000人发展到20000人左右。2003年的IC设计销售收入为57.6亿元，占整个集成电路产业产值的12.6%，2008年上半年，IC设计业销售收入225.7亿元，芯片制造业397.9亿元，封装测试业627.7亿元。中国半导体市场增长率已经连续5年超过美国和日本，成为世界上半导体市场增长最快的地区。从整体布局上，中国IC设计业形成了以“京津三角”、“长江三角”、“珠江三角”和“西部三角”为主的地域相对集中的产业格局，“东北地区”IC产业正处于亟需发展阶段。2008年中国IC市场将从2007年的750亿美元上升到810亿美元，增长率仅为7%。在中国设计的主要电子产品的营业收入预测(以百万美元为单位)。（二）国内IC制造产业发展情况从2000年到2005年，中国IC产业确立了自身在全球市场中的地位，快速地缩短了与IC制造业大部分最先进的技术节点的差距。中国集成电路产业继续保持了稳定增长的势头，产业销售额在2006年首次突破1000亿元的基础上继续较快增长，规模达到1251.3亿元，同比增长24.3%。1、IC制造业增幅最大在2007年国内集成电路各行业的发展上，IC(集成电路)设计、芯片制造与封装测试行业均有增长，其中以封装测试业的发展最为迅速。2007年国内集成电路封装测试业共实现销售收入627.7亿元，同比增长26.4%，2007年国内芯片制造企业共实现销售收入397.9亿元，增幅为23%。随着IC设计和芯片制造行业的迅猛发展，国内集成电路价值链格局继续改变国内集成电路产业链结构有所变化,芯片制造业所占比例由2006年的32.1%下降到31.8%，封装测试业所占份额则由2006年的49.3%上升至50.2%。2、IC制造业发展特点（1）.产业发展增速减缓增幅合理，2007年中国集成电路产业增长速度明显放缓，24.3%的年度增幅与2006年36.2%的增幅相比回落了11.9个百分点，也低于2007年初人们普遍预期的30%左右的增幅。（2）.生产线建设取得新成果投资成为拉动IC制造业增长主要动力，2007年中国集成电路产业在生产线投资与建设方面仍旧保持旺盛的势头。芯片生产线方面，2007年无锡海力士-意法12英寸生产线迅速达产，全年共实现销售收入93.59亿元，比2006年增长了2.4倍，从而拉动了2007年国内芯片制造业整体规模的扩大。此外，国内有多条集成电路芯片生产线正处于建设或达产过程中，包括2007年12月份刚建成投产的中芯国际(上海)12英寸芯片厂、正在建设中的海力士-意法无锡工厂二期、茂德的重庆8英寸芯片厂、英特尔大连12英寸芯片厂，以及2008年初中芯国际刚刚宣布准备建设的深圳8英寸、12英寸生产线和英特尔支持建设的深圳方正微电子芯片厂二期工程建设等。在封装测试领域，各主要厂商也进行了大规模的扩产。（3）.企业改组改制取得新进展公开上市成为企业发展方向2007年，展讯通信、南通富士通、天水华天等数家半导体企业在美国纳斯达克和国内上市，至此国内半导体领域上市公司已经达到19家，涵盖了IC设计、芯片制造、封装测试、分立器件以及半导体材料等多个领域。国内芯片制造业在未来5年也将呈现快速发展的势头，年均符合增长率预计将达到25.6%，到2012年时,销售收入规模将达到1244.3亿元。而封装测试业未来则将保持目前稳定发展的势头，到2012年销售收入规模预计将达到1487.7亿元，年均符合增长率为18.8%。随着IC芯片制造和封装测试的发展，国内集成电路产业的产业结构也将逐渐发生变化，其趋势是设计和芯片制造业所占比重快速上升，而封装测试业所占比重则逐步下降。到2012年,芯片制造业所占比重将上升至34.8%，但同时，封装测试业仍将是国内集成电路产业的主要组成部分并占据41.6%的份额。（三）国内IC产业发展趋势随着全球IC产业向中国大陆地区转移的热潮不减，天然的地缘优势以及两岸IC产业的互补性为两岸IC合作缔造了良性的发展平台2006年我国台湾公司在大陆投资总额超过1000亿美元，而IC业占据其中重要席位。如今，台湾地区越来越多的半导体制造和设计企业向大陆转移，台湾地区半导体厂商与大陆厂商合作的步伐在继续深入和加快。预计2008年全球半导体销售额仅增长4%，从2007年的2690亿美元上升到接近2800亿美元。同时，中国半导体销售额预计仅增长7%，明显低于过去的两位数增长率。但是，2008年国内无厂IC产业将比2007年的31亿美元增长16%，达到36亿美元。消费电子产品和无线产业设备升级正在推动该市场的增长。2007-2012年中国IC产业营业额将达到71亿美元，复合年增长率将达18%。2007-2012年中国IC产业营业额(以百万美元为单位)四、加速发展中国IC产业的措施（一）、强化战略规划与政府作用上世纪80年代之前，美国、日本政府制定了扶植芯片产业的国家战略，投入大量资源，使其迅速崛起成为全球芯片产业霸主。紧随其后，韩国、新加坡、中国台湾地区着力发展动态储存器和芯片代工产业，并取得巨大成功