集成电路产业发展现状与未来趋势分析

集成电路产业发展现状与未来趋势分析

一、概念介绍

集成电路，英文为Integrated Circuit，缩写为IC；顾名思义，就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。

为什么会产生集成电路？我们知道任何发明创造背后都是有驱动力的，而驱动力往往来源于问题。那么集成电路产生之前的问题是什么呢？我们看一下1942年在美国诞生的世界上第一台电子计算机，它是一个占地150平方米、重达30吨的庞然大物，里面的电路使用了17468只电子管、7200只电阻、10000只电容、50万条线，耗电量150千瓦。

显然，占用面积大、无法移动是它最直观和突出的问题；如果能把这些电子元件和连线集成在一小块载体上该有多好！我们相信，有很多人思考过这个问题，也提出过各种想法。典型的如英国雷达研究所的科学家达默，他在1952年的一次会议上提出：可以把电子线路中的分立元器件，集中制作在一块半导体晶片上，一小块晶片就是一个完整电路，这样一来，电子线路的体积就可大大缩小，可靠性大幅提高。

这就是初期集成电路的构想，晶体管的发明使这种想法成为了可能，1947年在美国贝尔实验室制造出来了第一个晶体管，而在此之前要实现电流放大功能只能依靠体积大、耗电量大、结构脆弱的电子管。晶体管具有电子管的主要功能，并且克服了电子管的上述缺点，因此在晶体管发明后，很快就出现了基于半导体的集成电路的构想，也就很快发明出来了集成电路。杰克·基尔比（Jack Kilby）和罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）在1958~1959期间分别发明了锗集成电路和硅集成电路。

集成电路又称芯片，是工业生产的“心脏”，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。

二、集成电路产业分类

集成电路，又称为IC，按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。

集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路，膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路SSIC、中规模集成电路MSIC、大规模集成电路LSIC和超大规模集成电路VLSIC。

另外有一个我们经常在媒体上见到的ASIC，这个ASIC是Application Specific Integrated Circuit的英文缩写，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。

三、摩尔定律

阐述完集成电路的定义、发展和分类后，我们有必要把接下来要介绍的摩尔定律单独列出来描述，摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其核心内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

以新CPU的发明年份为横轴，CPU可容纳晶体管数目的对数为纵轴作图，所有的点近似成一条直线，意味着晶体管数目随年份呈指数变化，每两年翻一番。

正是有了摩尔定律才有了硅谷50年的辉煌，摩尔定律就是硅谷的脉搏，它带领着硅谷以史诗般的速度前进，并且成为全世界技术潮流的先驱。摩尔定律成为整个信息时代的驱动力，要么跟随摩尔定律，要么就死。摩尔的预测迅速地变成了芯片公司们的金科玉律：忽视摩尔定律的公司纷纷被淘汰，紧随它的公司则越来越强大富有——摩尔本人参与建立的英特尔公司（Intel）就是其中之首。今年正好是摩尔定律诞生50周年，下图为Intel处理器与摩尔定律的时间线：

目前在业界讨论最多的是摩尔定律还能撑多久？摩尔定律很神奇的是，每当遇到瓶颈或障碍的时候，总有新的材料或者工艺方法延续演绎摩尔定律的神奇。在过去的50年间，一直如此。当前摩尔定律遇到的问题有材料、结构和散热问题。如何寻找更新的材料和结构来制造芯片，依然是全球顶尖的科学家在孜孜不倦奋力攻关的课题。

四、行业发展现状

（一）业界产销当前规模

2014年，我国重点集成电路企业主要生产线平均产能利用率超过90%，订单饱满，全年销售状况稳定。据国家统计局统计，全年共生产集成电路1015.5亿块，同比增长12.4%，增幅高于上年7.1个百分点；集成电路行业实现销售产值2915亿元，同比增长8.7%，增幅高于上年0.1个百分点。

图表 2008-2014年集成电路行业销售产值

数据来源：国家统计局

2015年前三季度全行业实现销售额2540亿元，增速达19.5%，其中，设计业继续保持了26.1%的高速增长。全年可望实现销售额高达3500亿元。

（二）产业投入力度

2014年，我国集成电路产业完成固定资产投资额644亿元，同比增长11.4%，增速比上年（68%）下降56.6个百分点。集成电路产业全年新增固定资产554亿元，同比增长103.4%，高于电子信息全行业84.7个百分点；新开工项目数144个，同比增长0.7%，占全行业新开工项目数的1.8%。

图表 2008-2014年我国集成电路固定资产投资增长情况

数据来源：国家统计局

2015年前三季度中国电子信息产业固定资产投资完成额情况。1-9月，电子信息产业500万元以上项目完成固定资产投资额9929.7亿元，同比增长15.1%，低于1-8月0.8个百分点，但仍比2014年同期高4.6个百分点，高于同期工业投资（8%）7.1个百分点。

（三）市场销售格局占比

2014年，我国集成电路产业完成内销产值1011亿元，同比增长9.9%，高于全行业增速

1.2个百分点，内销比例达到34.7%，比上年提高0.4个百分点。从全年走势看，内销产值增速呈下降态势，全年增速低于上半年5.9个百分点。

图表 2014年集成电路产业内销产值增长情况

数据来源：国家统计局

（四）国产芯片技术突破

中芯国际与高通合作的28纳米骁龙处理器成功制造，标志着其在28纳米工艺制程成熟的路径上又迈出重要一步，同时20和14纳米工艺的先期研发也在积极推进；展讯发表了A7架构的四核心芯片8735S，标志着我国在移动芯片设计领域进入中高端市场；国内首款智能电视SoC芯片研发成功并实现量产，改变了我国智能电视缺芯局面。

（五）我国集成电路的经济效益状况

2014年，我国集成电路产业实现销售收入2672亿元，同比增长11.2%，比上年提高3.6个百分点；利润总额212亿元，同比增长52%，比上年提高23.7个百分点；销售利润率7.9%，比上年提高1.8个百分点；每百元主营业务收入中的成本为85.7元，比上年下降1.2元；产成品存货周转天数为12天，低于全行业1.3天。

图表 2014年我国集成电路行业经济效益增长情况

数据来源：国家统计局

（六）聚集发展特点突出

我国集成电路产业聚集度较高，主要集中在四个区域：一是北京、天津环渤海地区，2014年这一地区集成电路销售产值增长6.2%，占比为8.4%；二是上海、江苏、浙江长三角地区，增长11.4%，占比达37.7%，；三是广州、深圳珠三角地区，增长5.4%，占比为29.4%；四是部分西部省区，如四川省销售产值下滑7.6%，但陕西省增长476%，甘肃增长14%，增势十分突出。

五、中国集成电路发展趋势

（一）中国IC产业增长强劲，进口替代空间巨大

国内电子产业作为全球电子产业链中的一环，也保持与全球市场同步的节奏，不过由于内生的动力，增速要快于全球市场。自2013年以来，国内集成电路的季度销售额持续增长，主要受益于下游应用行业，特别是移动智能设备的增长拉动。2014年1季度的集成电路销售额达587.5亿元，同比增长13.4%，依然保持两位数的增长速度。

集成电路是电子产品的核心，占电子产品的比重高达25%以上。而我国是全球电子产品制造大国，生产了全球80%以上的计算机、手机，50%以上的电视。对IC需求巨大，但产出规模与需求多年来严重不对等，自给率只有不到1/3。

这也使得IC成为我国进口大项之一，2013年进口金额超过2000亿美元，超过石油成为我国第一大进口产品。中国的IC存在巨大的进口替代空间。

从目前来看，我国IC产业正在进入新一轮发展机遇期，巨大的终端需求为大陆IC产业发展提供了良好的产业环境，半导体产业面临整体崛起。

（二）智能家居等市场集成电路需求强劲

处理器的微型化使得智能终端的移动化成为可能，未来可穿戴、智能家居等无处不在的计算更将成为主流趋势，结合大数据的应用，智能硬件的形态和数量都将有望迎来大爆发。

未来移动终端仍将维持快速成长，而智能家居、可穿戴设备、车载电子等需求领域也将迎来爆发式增长，处理器可广泛应用于智能洗衣机、智能温控、智能电视、吸尘机器人等各场合。

（三）小型化和立体化封装技术发展潜力

传统的封装方法中最主流的技术为BGA和QFN，BGA封装在小、轻、高能封装中占据主要地位，QFN封装技术适合应用在手持设备，如手机、mp3、便携式游戏机等产品。

目前主流传统封装方法及主要应用，简列如下：

中国IC封装市场起步晚，但增速快，行业规模近年来占全球比例也在不断上升，2013年已高达36%。

我国封测行业产值在过去十年始终保持在我国半导体总产值40%以上的较高水平，主要是由于在半导体产业链上，封装与测试环节具有技术壁垒相对最低、劳动力成本要求最高和资本壁垒较高的特点，中国最适合半导体封装测试行业发展。

六、政策推动助力大陆封测行业向高端技术领域迈进

我国集成电路封测企业大部分规模较小且同质化竞争严重，发展初期受技术和制作工艺水平限制，与美国、日本、台湾等相比较仍有一定差距。

环顾全球，政府采取的积极措施能极大推动集成电路行业发展：

2014年来，国内集成电路行业拉开了兼并整合的帷幕，国内集成电路行业整合趋势较为明显，多家企业兼并收购相关企业，或与相关企业建立合作关系，形成协同发展效应。