中国半导体产业发展演变研究

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1956年,经过几年的恢复建设中国工业逐步走上正规,但当时电子工业在中国基本还是一片空白,为此,我国提出“向科学进军”,根据国外发展半导体产业的进程,国务院制订了“十二年科学技术发展远景规划”明确了中国发展半导体的决心。这是中国半导体产业发展的初始阶段,即分立器件发展阶段,时间跨度从1956~1965年,历时十年,从半导体材料开始,依靠自力更生研究半导体器件。典型的代表为1957年北京电子管厂通过还原氧化锗,拉出了锗单晶,之后,我国技术人员依靠自身技术开发,相继研制出锗点接触二极管和三极管,随后1959年在天津四十六所利用直拉法拉制出中国第一颗实用直拉硅单晶,1962年又研发了砷化镓(GaAs)单晶,同年,我国研究制成硅外延工艺,并着手研究开发照相制版、光刻工艺。随着我国在半导体材料研究取得一些列成就,半导体器件研究的进程也开始加快,为此,中国科学院于1960年在北京建立了中国科学院半导体研究所,同年在河北省石家庄建立了工业性专业研究所,即现在的河北半导体研究所。到了上个世纪60年代初,中国半导体器件开始在工厂生产。通过十年的发展,半导体这门新兴的学科在中国由一批归国半导体学者带领,完全依靠自身的力量,将半导体从课堂和实验室发展到实验性工厂和生产型工厂。

从零开始踏上集成电路产业征程

中国集成电路产业始于1965年,在集成电路初始发展阶段的15年中,中国依靠自己的力量,于1965年12月由河北半导体研究所鉴定了第一批半导体管,并在国内首先鉴定了DTL型数字逻辑电路,1966年底,在上海元件五厂鉴定了TTL电路产品,这些小规模双极型数字集成电路主要以与非门为主,还有与非驱动器、与门、或非门、或门、以及与或非电路等。这一系列的进展标志着中国已经研制出了自己的小规模集成电路。1968年,组建国营东光电工厂即878厂、上海无线电十九厂,并于1970年建成投产。进入七十年代,全国掀起IC企业建设热潮,仅七十年代初全国就建成了四十多家集成电路生产工厂,尽管取得了一些成就,但由于受到文革的影响,再加上闭门造车和国外封锁,中国集成电路产业与国外差距逐渐拉大,而此时美国已经进入超大规模(VLSI)时代。

改革开放使中国IC产业获得生机

中国IC产业规模化发展是从改革开发以后开始的,1982年10月,为了加强中国计算机和大规模集成电路的的发展,国务院成立了“电子计算机和大规模集成电路领导小组”,制定了我国IC产业发展规划,提出“六五”期间要对半导体工业进行技术改造,并于1983年确立了“建立南北两个基地和一个点”。其中,南方基地是以江苏、上海、浙江为主,北方基地则以北京为主。在改革开放的条件下,全国有33个单位不同程度的引进了各种IC设备,共引进了约24条线的设备,但全行业存在重复引进和过于分散的问题,其中大部分为淘汰的3英寸及少量的4英寸生产线,而此时国外已经开始了6英寸和8英寸硅片的规模化生产。介于中国IC产业发展过程中存在的问题,电子部先后两次分别在厦门和无锡召开IC产业发展战略讨论会,并确立了1989年—1995年产业发展战略:加速基地建设,形成规模经济生产,注重发展专用集成电路,加强科研和支撑条件,振兴中国IC产业。根据这个战略,明确集中力量,重点建设华晶集团公司、华越微电子有限公司、上海贝岭微电子制造有限公司、上海飞利浦半导体公司、首钢日电电子有限公司五个主干企业,并于1990年开始,部署国家集成电路重点工程建设项目。

中国半导体发展历史上著名的908工程和909工程正是始于这个时期。908工程是1990年8月由机电部提出并于1992年获得国务院批准实施。该项目于1995年开始建设6英寸晶圆生产线,在1998年1月通过对外合同验收后,与香港上化公司合资成为国内一条集成电路Foundry生产线。908工程的建成投产使国内集成电路生产技术水平由2-3微米提高到0.8-1微米。1995年底,国务院又开始决策实施“909工程”,其内容是建设一条8英寸、0.5微米技术起步、月加工2万片的超大规模集成电路生产线以及若干家IC设计企业,其主体为上海华虹集团。虽然“909”工程面对了一路坎坷,但作为国家发展微电子产业重点工程,“909”工程带动了上下游相关产业的发展,并未后来中国发展半导体产业提供了重要的指示作用。

政策保障、市场导向助推中国IC产业飞速发展

在1990年以前,中国发展半导体产业主要以国家投资为主,随着对外开放的不断深入,以及中国巨大的市场需求,国外半导体巨头纷纷来华合资或独资建立集成电路企业,国内集成电路行业的投入规模迅速扩大,外资所占的比重也逐步上升。2000年6月,在广泛调查研究和征求意见的基础上,18号文件和51号函从鼓励产业发展、税收减免、投资优惠、进出口政策、加速设备折旧、支持研究开发、加强人才培养、鼓励设备本地化以及知识产权保护等多个方面对国内集成电路产业的发展给予了诸多优惠政策。受此鼓舞,国内集成电路领域掀起了一轮前所未有的投资热潮,其中芯片制造业有中芯国际、宏力半导体、和舰科技、台积电、海力士-意法等多个大型投资项目,封装测试业则有Intel、Infineon、Freescale、ST、Samsung、Renesas、Fairchild等国际半导体巨头在中国开工建厂。在此期间,中国IC设计产业也取得了飞速发展,2000-2003年间国内从事IC设计的企业数量从不足百家暴增到460家左右,涌现出了大批年产值规模上亿的企业,其中珠海炬力、中星微、展讯通信等相继在海外成功上市。到2007年,国内集成电路产量已经达到411.7亿块,销售额达到1251.3亿元,分别是1997年产量和销售额的24.5倍和23.8倍。中国集成电路产业规模已经由1997年不足世界集成电路产业总规模的千分之六提高到2007年的百分之八。目前,中国集成电路产业已经形成了IC设计、芯片制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局。

外部压力持续增大面临挑战 产业竞争日趋激烈加大本土企业发展压力

集成电路产业作为国际化的产业,其竞争也一直呈现国际化的特征。多年以来,中国集成电路产业的竞争格局一直呈现国有和外资企业平分天下的态势。但近几年来,随着外资和民间资本加速进入国内集成电路行业,以上产业格局正在发生根本性的改变,其总的趋势是外资企业开始占据主体地位,民营企业也开始发挥举足轻重的作用。在芯片制造和封装测试领域,中芯国际、宏力半导体、和舰科技、INTEL(上海、成都)、Infineon(苏州)等投资新建项目均为外资企业,目前外资企业在芯片制造和封装测试销售收入中所占比重已经超80%,这对国内尚处于幼小阶段的本土企业来说无疑意味着巨大的竞争压力。与制造业不同,IC设计业目前仍由华大、大唐、国微等国有设计公司占据主导地位。但杭州士兰、中星微电子等一批民营设计公司已经崛起、而国际半导体企业也开始大量在华投资设立研发中心。Infineon、ST、Micron、Altera等公司在2004年都在中国设立了IC设计中心。目前这些跨国公司主要是看中中国丰富的人力资源和低廉的人力成本,其业务模式也都是承接母公司的设计任务。但随着国内市场需求的发展,这些设计中心也必将面向本地市场进行设计和服务。这又将与本土IC设计企业形成争夺市场、争夺资源的局面,从而对国内集成电路自主知识产权的形成构成挑战。

产业链衔接不畅阻碍产业整体发展

中国集成电路产业近几年一直呈现“大进大出”的现象——市场所需的产品80%以上依赖进口,而国内生产的产品又有近80%供出口,究其原因,国内集成但路产业链之间的严重脱节是产生这一怪现象的直接原因。在设计业方面。虽然目前中国已经具备了庞大的集成电路市场需求,但是面对如此巨大的市场国内IC设计企业为整机生产企业进行配套的情况却不尽人意,市场所需的产品仍主要需要大量进口。究其原因,除技术差距外,渠道的欠缺更是重要的原因。目前由包括港、澳、台在内的外商独资/合资在华设立的企业构成了市场需求得主体。在这样的市场格局下,国内IC设计企业要进入这些整机生产企业的采购体系,不仅需要接受严格的企业资质认证,经过漫长的产品检测认证,更要面对来自全球各大半导体厂商面对面的激烈竞争,这对于尚处于起步阶段的国内IC设计企业来说无疑是巨大的挑战。在制造业领域,由于出口退还17%的增值税。而内销则要征收17%的增值税。在这样巨大的税收差别下,各有关集成电路企业都在尽可能将产品出口到境外以获取出口退税的优惠。此外,由于在成品出口的情况下,采用进料加工和来料加工装配的贸易方式进口的原材料(包括元器件)不征收进口环节增值税,因而众多国内企业都采用将芯片出口到境外的相关公司以获取出口退税,该公司再将芯片以来料加工或来料加工装配的方式卖给国内企业进行封装以免除芯片的进口环节增值税,封装后的芯片再以同样的方式出口再进口到国内整机生产企业,而整机生产企业的产品则最终出口。这一过程被形象的比喻为“体外循环”。虽然有关国内集成电路产业链断裂的现象已经引起了国家有关方面的高度重视,并正在着手制定相应的对策。但考虑到造成这一现象的诸多深层次矛盾难以在短期之内得到根本解决,因此这一现象还将长期存在,其对国内集成电路产业发展所带来的负面影响也将持续相当一段时间。