集成電路産業是國民經濟和(hé)社會發展的(de)戰略性、基礎性産業,是電子信息産業的(de)核心與基礎,是一個(gè)國家經濟發展、科技發展和(hé)國防實力的(de)重要标志。由于集成電路産品在計算(suàn)機、移動通(tōng)信、消費類電子、半導體照(zhào)明(míng)、汽車等國民經濟各個(gè)領域的(de)廣泛應用(yòng),集成電路産業已經成爲信息産業的(de)重要支柱。據統計,連續10餘年來(lái),中國大(dà)陸集成電路的(de)進口額超過石油,2011年達到1702億美(měi)元,進口數額居各類産品之首。
集成電路産業在旺盛的(de)市場(chǎng)需求和(hé)科學技術發展帶動下(xià),發展勢頭十分(fēn)強勁。黨中央、國務院提出了(le)建設創新型國家,加快(kuài)培育和(hé)發展戰略性新興産業的(de)決定,強大(dà)的(de)集成電路技術和(hé)産業将爲中國在後金融危機時(shí)代的(de)全球經濟發展和(hé)競争中争取主動提供重要的(de)支撐和(hé)基礎。
世界集成電路産業的(de)“後摩爾時(shí)代”來(lái)臨
集成電路産業經過50多(duō)年的(de)發展,産業技術鏈不斷發展變化(huà),産業結構逐漸細化(huà),分(fēn)工越來(lái)越細緻。集成電路制造環節仍然遵循著(zhe)摩爾定律快(kuài)速向前發展,延續摩爾定律的(de)先導技術研究依然是全球熱(rè)點。“十二五”期間,芯片制造技術将從45納米拓展到32納米和(hé)22納米,而矽晶圓片的(de)最大(dà)尺寸将達到450毫米(18英寸),進一步降低成本、節約能源,這(zhè)些均對(duì)制造裝備和(hé)工藝提出新的(de)要求。自從集成電路發明(míng)以來(lái),芯片已無可(kě)辯駁地成爲電子電路集成的(de)基本形式。從那以後,集成度增加的(de)速度就按照(zhào)摩爾定律的(de)預測穩步前進。摩爾定律的(de)預測在未來(lái)若幹年依然有效的(de)觀點目前仍被普遍接受。
然而,芯片制造的(de)實踐表明(míng),制造尺寸的(de)縮小會遇到各種技術挑戰,其中有屬于不可(kě)逾越的(de)物(wù)理(lǐ)限制。一個(gè)同樣被廣泛認同的(de)觀點是,芯片的(de)尺寸縮小碰到物(wù)理(lǐ)限制,則物(wù)理(lǐ)定律将使摩爾定律最初描述的(de)發展趨勢停止。根據摩爾定律“芯片的(de)集成度每18個(gè)月(yuè)至2年提高(gāo)一倍,即加工線寬縮小一半”,人(rén)們普遍推測,在這(zhè)一定律的(de)描述下(xià)的(de)摩爾定律時(shí)代還(hái)能延續十幾年。提出該定律的(de)摩爾本人(rén)也(yě)曾公開表示十幾年以後,摩爾定律将很難繼續有效,因爲矽材料的(de)加工極限一般認爲是10納米線寬,受物(wù)理(lǐ)原理(lǐ)的(de)制約,小于10納米後不太可(kě)能生産出性能穩定、集成度更高(gāo)的(de)産品。
目前,全球集成電路技術的(de)發展呈現出以下(xià)趨勢:一是基于經濟因素的(de)考慮,決定放棄超小型化(huà)制造技術的(de)芯片廠日益增多(duō);二是超小型化(huà)制造技術的(de)發展仍在延續,但不會持續很長(cháng)時(shí)間。日本索尼公司半導體和(hé)元件研究組首席執行官兼副社長(cháng)中川裕曾指出,利用(yòng)超小型化(huà)技術不能生産出獨具特色的(de)半導體産品,也(yě)不能帶來(lái)更多(duō)的(de)附加值。
當集成電路制造愈接近摩爾定律極限時(shí),全球半導體産品将進入微利時(shí)代,這(zhè)将對(duì)我國集成電路制造和(hé)封測産業産生重大(dà)影(yǐng)響。如何提高(gāo)我國集成電路制造和(hé)封測産業生産率與成本效率,從而整體提升産業競争力成爲我國集成電路企業最爲關心的(de)話(huà)題。在後摩爾時(shí)代,我國集成電路産業的(de)發展将進一步提高(gāo)對(duì)集成電路設計和(hé)可(kě)靠性測試的(de)要求,通(tōng)過垂直整合利用(yòng)産業的(de)供應鏈系統,創新商業模式以獲取更高(gāo)的(de)成品率、生産率和(hé)最快(kuài)的(de)上市時(shí)間,實現産業快(kuài)速可(kě)持續發展。
兩大(dà)産業模式成爲主流,産業整合趨勢明(míng)顯
自20世紀50—60年代起,集成電路産品從小規模集成電路逐漸發展到現在的(de)特大(dà)規模集成電路,整個(gè)集成電路産品的(de)發展經曆了(le)傳統的(de)闆上系統到片上系統的(de)過程。在這(zhè)一曆史過程中,世界集成電路産業爲适應技術的(de)發展和(hé)市場(chǎng)的(de)需求,其産業結構經曆了(le)三次變革。第一次變革是加工制造爲主導的(de)集成電路産業發展的(de)初級階段;第二次變革體現爲以制造加工爲主的(de)代工型公司與專注芯片設計的(de)集成電路設計公司分(fēn)離發展;第三次變革則出現“四業分(fēn)離”的(de)集成電路産業,即形成了(le)設計業、制造業、封裝業、測試業獨立運營的(de)局面。
整合組件制造商模式(IDM模式)是指集成電路制造商自行設計,自行銷售由自己的(de)生産線加工、封裝、測試後的(de)成品芯片。如早期的(de)英特爾、東芝、韓國三星等公司均采用(yòng)這(zhè)種模式。IDM模式的(de)優點在于IDM廠商可(kě)以根據市場(chǎng)特點制定綜合發展戰略,可(kě)以更加精細地對(duì)設計、制造、封裝每個(gè)環節進行質量控制。IDM不需要外包并且利潤較高(gāo);IDM模式的(de)劣勢在于投資額加大(dà)、風險較高(gāo),要有優勢産品做(zuò)保證。IDM技術跨度較大(dà),橫跨了(le)三大(dà)環節,企業不僅要考慮每個(gè)環節技術問題,而且要綜合協調三大(dà)環節。不過,随著(zhe)國際半導體産業發展的(de)不斷演變,國際IDM大(dà)廠外包代工趨勢日漸形成,催化(huà)了(le)晶圓代工廣商模式。
晶圓代工廣商模式(Fabless & Foundry模式)是指集成電路設計工作與标準工藝加工線相結合的(de)方式。即設計公司将所設計芯片最終的(de)物(wù)理(lǐ)版圖交給芯片加工企業,也(yě)就是委外代工廠加工制造。同樣,封裝測試也(yě)委托專業廠家完成,最後的(de)成品芯片作爲集成電路設計公司的(de)産品而自行銷售。
随著(zhe)集成電路産業技術日新月(yuè)異的(de)發展,以往集成電路制造商所憑借的(de)技術優勢因素逐漸消失。就目前而言,每一家集成電路企業均大(dà)緻在同一時(shí)間掌握相同的(de)工藝技術,對(duì)系統設計訣竅的(de)掌握取代了(le)對(duì)工藝技術的(de)掌握,成爲各個(gè)集成電路企業之間的(de)差異所在。台灣地區(qū)的(de)集成電路産業在晶圓代工領域處于世界的(de)領先地位,面對(duì)新的(de)變革和(hé)挑戰,必然要選擇新的(de)整合關系和(hé)生産模式。如何通(tōng)過研發、設計、制造和(hé)營銷等職能的(de)細化(huà)分(fēn)解,尋求更先進的(de)生産模式,迎合本土市場(chǎng)需求,實現不斷更新的(de)系統重整,成爲了(le)當今全球集成電路企業共同關注的(de)重大(dà)課題。
制造業服務化(huà)成爲集成電路産業發展新方向
制造業服務化(huà)趨勢是社會經濟發展和(hé)技術進步的(de)必然結果。在人(rén)類生産發展的(de)低級階段,制造業生産活動主要依靠能源、原材料等生産要素的(de)投入。随著(zhe)社會發展以及科技進步,服務要素在生産中的(de)地位越來(lái)越重要,生産中所需的(de)服務資源有逐步增長(cháng)的(de)趨勢。
随著(zhe)信息技術的(de)發展和(hé)企業對(duì)“顧客滿意”重要性認識的(de)加深,世界上越來(lái)越多(duō)的(de)制造業企業不再僅僅關注實物(wù)産品的(de)生産,而是設計産品的(de)整個(gè)生命周期。服務環節在制造業價值鏈中的(de)作用(yòng)越來(lái)越大(dà)。制造業企業正在轉變爲某種意義上的(de)服務企業,産出服務化(huà)成爲當今世界制造業的(de)發展趨勢之一。
IBM長(cháng)期以來(lái)一直定位爲“硬件制造商”。但是進入20世紀90年代,IBM陷入了(le)前所未有的(de)困境,公司瀕臨破産。在郭士納的(de)率領下(xià),IBM由制造業企業成功轉型爲信息技術和(hé)業務解決方案公司,其全球企業咨詢服務部在160多(duō)個(gè)國家擁有專業的(de)咨詢顧問,是世界上最大(dà)的(de)咨詢服務組織。2006年,IBM的(de)硬件收入僅占全部收入的(de)24.61%,其餘收入均來(lái)自于全球服務、軟件和(hé)全球金融服務。
當前,在同質化(huà)競争和(hé)供大(dà)于求的(de)全球市場(chǎng)環境下(xià),集成電路産品加工制造的(de)附加值越來(lái)越低,集成電路制造業的(de)高(gāo)端價值增值環節已經向産品研發設計和(hé)運營維護等服務生命周期轉移。推進集成電路制造業服務化(huà)已經成爲全球集成電路制造業的(de)重大(dà)趨勢。在經濟全球化(huà)深入發展和(hé)科技創新孕育新突破的(de)時(shí)代背景下(xià),集成電路産業正在向全球化(huà)、精益化(huà)、協同化(huà)和(hé)服務化(huà)發展,未來(lái)将實現從“生産型”向“服務型”的(de)轉變,由“硬能力”建設向“軟實力”提升的(de)轉變,從向用(yòng)戶提供産品和(hé)簡單服務轉變爲提供系統解決方案和(hé)價值。生産性服務業特别是制造業的(de)界線越來(lái)越模糊,經濟活動由以産品制造爲中心已經轉向以服務體驗爲中心。
世界集成電路産業轉移延續“雁型模式”
雁型模式理(lǐ)論,是指依據技術差距論,對(duì)于早期模仿國可(kě)能向後進模仿國發展貿易,形成與創新國相關對(duì)應的(de)理(lǐ)論格局。1956年,日本經濟學家提出産業發展的(de)“雁型模式”用(yòng)來(lái)描述後起國某一特定産業(如19世紀日本棉紡工業)産生、發展的(de)過程。某産業的(de)發展按照(zhào)從接受轉移到國内生産,再到向外出口的(de)三個(gè)階段,并且按照(zhào)“進口—國内生産(進口替代)—出口”的(de)模式動态演化(huà)會在國與國之間傳導,工業化(huà)的(de)後來(lái)者會效仿工業化(huà)的(de)先行者。由于這(zhè)一行業産品的(de)成長(cháng)經曆了(le)從進口—國内生産—出口三個(gè)階段,如果把這(zhè)一過程用(yòng)曲線繪成圖形,在一個(gè)以橫軸爲年代、縱軸爲市場(chǎng)的(de)坐(zuò)标圖上,這(zhè)三個(gè)階段就如三隻大(dà)雁在飛(fēi)翔。
在過去的(de)近半個(gè)世紀,世界集成電路産業經曆了(le)兩次産業“拓展”:第一次在20世紀70年代末,從美(měi)國“拓展”到了(le)日本,造就了(le)富士通(tōng)、日立、東芝、NEC等世界頂級的(de)集成電路制造商;第二次在20世紀80年代末,韓國與我國台灣地區(qū)成爲集成電路産業的(de)主力,繼美(měi)國、日本之後,韓國成爲世界第三個(gè)半導體産業中心。
全球範圍内的(de)産業“拓展”爲中國擴大(dà)産業規模提供了(le)機遇,而跨國集成電路公司向輕晶圓模式的(de)戰略調整也(yě)給中國集成電路産業帶來(lái)發展機會:歐美(měi)日韓廠商會日益專注于自身的(de)核心技術,而将非核心技術逐步轉移出去。在技術東移背景下(xià),台灣地區(qū)和(hé)中國大(dà)陸的(de)集成電路設計公司都将因此而長(cháng)期受益,特别是中國大(dà)陸的(de)集成電路設計公司未來(lái)的(de)進步會更大(dà)。
目前,憑借巨大(dà)的(de)市場(chǎng)需求、較低的(de)生産成本、豐富的(de)人(rén)力資源,以及穩定的(de)經濟發展和(hé)優越的(de)政策扶持等衆多(duō)優勢條件,中國已經成爲集成電路制造、消費大(dà)國,亞洲制造從某種程度上正被“中國制造”取代。未來(lái),随著(zhe)全球集成電路制造技術的(de)發展和(hé)制造成本等條件的(de)變化(huà),以及中國集成電路産業技術能力的(de)提升,集成電路傳統制造業将呈現出産業再次向外“拓展”的(de)趨勢,由中國等發展中國家向後發展中國家逐步“拓展”。
集成電路産業的(de)發展進步不僅僅隻與技術相關,還(hái)涉及到經營理(lǐ)念的(de)轉變、發展模式的(de)轉型和(hé)發展路徑的(de)創新,是全局性、戰略性的(de)龐大(dà)系統工程,我們有理(lǐ)由相信,對(duì)産業發展規律充分(fēn)的(de)認識,完善、有效的(de)産業發展政策支撐體系和(hé)産業規劃将對(duì)實現中國集成電路産業的(de)健康發展必将起到重要的(de)推動作用(yòng)。(作者單位:科技部高(gāo)技術研究發展中心)