国内外集成电路产业的差距及其发展设想

国内外集成电路产业的差距及其发展设想

摘要：集成电路产业是一个国家现代工业的基础，在国民经济和国防建设中有举足轻重的地位。本文首先回顾了世界集成电路的发展历程以及中国集成电路的发展状况，然后先在集成电路产业的三个部分—设计业，制造业，封装测试业分析了中外的技术差距，之后又从集成电路的创新性，研发投入，人才层面，产业结构等方面进行了分析。最后对世界集成电路的未来发展提出了自己的设想。

关键词：集成电路，发展设想，中国集成电路产业，中外技术差距

集成电路产业是信息产业的核心和灵魂，是信息化和网络化时代的基石。集成电路产业在国民经济和国防建设中具有举足轻重的地位，它是大国竞争的焦点，是国民经济发展的“倍增器”，其对传统产业的改造是提升传统产业竞争力的重要途径。同时，集成电路产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业，世界集成电路产业发展异常迅速，技术进步日新月异我国正处在信息化加速发展的时期，信息产业发展进入到由大到强转变的新阶段，迫切需要加快做强集成电路产业，为做大做强信息产业，保障国家信息安全提供支撑。因此，集成电路产业的发展对我国具有重大战略意义。

一.集成电路简介及其发展历程

集成电路是在微电子学的基础上，将晶体管等有源元件和电阻、电容等无源元件，按照一定电路“集成”在一起，完成特定的电路或功能的系统。集成电路技术包括半导体材料及器件物理，集成电路及系统的设计原理和技术，芯片加工工艺、功能和特性测试技术等。集成电路按功能可分为：数字集成电路、模拟集成电路、微波集成电路及其他集成电路，其中，数字集成电路是近年来应用最广、发展最快的集成电路品种

集成电路的发展是在应用需求的基础上，依托一系列的创新发展起来的。它的发展一直遵循摩尔定律，即在集成电路的单个芯片上集成的元件数，即集成电路的集成度，每18个月增加一倍．即集成度每三年翻两番．特征尺寸缩小1.414倍，而且集成电路芯片的需求量也以相同的速度增加，在集成电路性能提高的同时价格下降。

集成电路的发展分为三个阶段。

第一阶段：晶体管的发明极大地推动了当时集成电路技术的发展。美国TI公司的J S Kilby于1958年9月12日在实验室实现了第一个集成电路震荡器的演示实验，标志着集成电路的诞生。在集成电路的第一阶段发展过程中，平面技术的发明是推动集成电路产业化的

关键技术基础。现代平面技术包括氧化、扩散、薄膜

生长和光刻刻蚀等技术。其中光刻技术是另一关键技

术。光刻是一种精密的表面加工技术，目前集成电路

技术中主流的光刻技术加工的线条宽度已在超深亚

微米量级。同时，集成电路的设计也有了极大发展推

动了它的发展。微处理器的发明是集成电路设计一个

具有里程碑意义的事件。现在大规模集成电路的设计多以EDA为工具进行电路的设计。

第二阶段：在这一阶段中，集成电路按摩尔定律以特征尺寸缩小、集成度增加的一维方式发展。光刻技术的进一步改进对特征尺寸的按比例缩小起了关键作用。此外，铜互连技术的发明对这一阶段的发展也起到了重要作用。在传统集成电路中主要采用铝导线互连工艺。物理分析表明，采用铜替代铝作为互连后，无沦是电路的性能还是可靠性都得到显著的改善。但由于一些关键的技术和物理州题一直得不到解决，人们对铜互连只能停留在“望梅止渴”的阶段。直到大马士革工艺的发明才真正使铜互连技术成为现实。

第三阶段: 集成电路技术发展表现出了新的特征，不仅从一维发展模式向多维发展模式转变，而且对物理学基础理论提出了挑战，同时也对物理学研究提出了新的、更高的要求。随着器件特征尺寸的不断缩小，特别是在进入到纳米尺度的范围后，集成电路技术的这种一维发展模式面临着一系列物理限制的挑战，这些挑战有来自于基本物理规律的物理极限，也有来自于材料、技术、器件、系统和传统理论方面的物理限制。攻克这些限制将使集成电路的发展进入一个新的阶段——多维模式。

二．我国集成电路的发展过程及现状

我国集成电路的起步并不晚。在世界上于1958年诞生第一块半导体集成电路之后仅7年，1965年我国己生产了第一块集成电路，但在之后30年间发展缓慢，与世界发达国家和地区的差距越拉越远。我国集成电路的发展分为三个阶段：起步阶段。50年代中后期到六十年代中期是我国集成电路产业的起步阶段。1966年硅双极IC和1968年MOSIC在工厂实现批量生产，标志着我国集成电路产业真正起步发展起来了。调整阶段。六十年代末到七十年代中期是我国集成电路产业发展的调整时期。这一时期主要通过三次LSI会战，推动了一批技术成果的涌现。发展形成阶段。80年代以后，我国集成电路产业进入了发展形成阶段。这一阶段，通过“六五"、“七五"、“八五’’等一系列科技攻关项目的实施，我国集成电路产业取得了长足的发展。

目前，我国已建和在建的8英寸、12英寸集成电路生产线有17条，成为全球新的集成电路代工基地。集成电路设计公司从最初的几十家增至400多家，特别是VIMICRO，HUAWEI，ZHONGXIN，中芯国际、宏力半导体、华虹NEC和苏州的和舰等一批大型集成电路制造企业的投产，增强了我国集成电路产业的整体实力。在地区布局上，我国集成电路产业形成了四大重镇：以上海为龙头的长三角地区，产业链最完整、产业集聚度最高。以北京、天津为核心的环渤海区，具有研发、人才优势。以广州、深圳为中心的珠三角，是我国最大的信息产品制造和出口基地，依托巨大的市场需求，开始进军集成电路产业。以成都、西安为中心城市的中西部地区，人力、电力、水资源丰富，并拥有传统的电子工业基础。

我国的集成电路产业分为三部分：集成电路设计业，芯片制造业，封装和检测业。

2007年我国集成电路产业构成

三．我国集成电路产业和国外的差距

中国的集成电路虽然取得了一定的成就，但整体来说与国外先进水平还有很大的差距。集成电路产业本身包括集成电路设计业、芯片制造业和封装测试业三大部分。下面我们就先从这三个方面来看中国和世界先进水平的差距。

1.集成电路设计业

随着工艺技术水平的不断提高，早期的人工设计已逐步被计算机辅助设计(CAD)所取代，目前已进入超超大规模集成电路设计和SOC设计阶段。在集成电路设计技术中最重要的设计