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中国集成电路产业60年发展历程与回顾
(二)60年发展回顾
中国台湾地区集成电路起步在大陆之后,在上世纪70年代中期,从美国RCA公司引进7微米铝栅CMOS工艺技术,并派一批人员赴美培训,同时建立集成电路示范厂,于1977年10月开始制造集成电路。示范工厂运作到1979年,电子工业研究发展中心改组为电子工业研究所,讨论后决定筹组公司,而电子所进行更尖端的研发。于是到1979年9月在民间成立联华电子公司(简称联电)筹备处,并于1980年5月正式成立联电公司,在1979~1981年间陆续从电子所移转技术,建立台湾第一条4英寸芯片生产线,于1982年4月投产,并于1984年成立开发部门,自己进行产品和工艺的开发,从而走上良性成长阶段。1985~1986年间,电子所在执行“超大型积体电路(超大规模集成电路)计划”中建了一座6英寸晶圆实验工厂之际,工研院院长张忠谋提出将实验工厂转为民营专业代工公司,这样,在1987年2月第一家专业积体电路制造厂──台湾积体电路公司(简称“台积电”)由此产生,与飞利浦公司合作,接受飞利浦公司2微米超大型积体电路技术移转。从此开始,世界集成电路产业进入代工时代,始终由台积电领跑。发展到今天,台积电不仅在代工营业额上遥遥领先,而且在技术水平上也已赶上并超过美国,台积电7纳米技术2018年4月投入生产,5纳米技术也于2020年顺利量产,并且全球首座3纳米芯片工厂于2020年开工建设,并于2022年12月投入生产。台积电2纳米工厂于2022年开始建设,计划于2025年第四季度正式量产。台积电1.4纳米制程技术已获重大突破,1.4纳米工厂计划于2025年10月开始建设,总投资392~490亿美元。预计2027年底前试产,2028年下半年正式量产。
表四、台积电技术水平进展表
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继联电和台积电之后,台湾成立一批集成电路制造公司,有代工模式的,也有IDM模式,如华邦、华隆微、旺宏、德基、茂矽、合泰、华智等,之后还有世界先进、南亚、力晶、茂德、华亚等。从1980年成立联电公司之后10余年时间里,台湾集成电路产业迅速发展。当1997年5月底大陆29人到台湾参加“两岸半导体学术研究与产业发展研讨会”的时候,整个大陆集成电路营业额仅是台湾地区营业额的十分之一。1997年两岸芯片线数量状况如下:
表五、1997年两岸芯片线数量
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10年之后,到2007年,两岸芯片线数量状况成为:
表六、2007年两岸芯片线数量
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从以上10年变化看出,大陆和台湾地区都有很大变化,但台湾地区一直以大尺寸线为主,而大陆仍以中小尺寸线为主,可见技术水平和产量规模的差距。当大陆改革开放政策在各行业带来巨大变化之后,大陆的优惠政策也开始吸引台商到大陆来投资建集成电路芯片厂。在本世纪头10年里陆续建成苏州和舰8英寸厂、宁波中纬6英寸厂、上海松江台积电8英寸厂,还有珠海南科和福州福顺6英寸厂等。但是,即便是台商来建的厂,如中纬和南科也因各种原因不能坚持而退出历史舞台。就是国外集成电路大厂,如显赫一时的美国摩托罗拉公司,早在上海华虹之前,就到天津兴建8英寸厂,厂房都盖好了,在国际半导体市场处于低谷时暂缓购置设备而错过了时机,最后无奈转入中芯国际旗下。在2000年国发18号文件鼓励下,台商和海外华人纷纷前来大陆到处要想建芯片制造厂,有的已盖了厂房框架,有的连厂房都未建,许多单位先后一一消失了。由此可见,半导体集成电路制造业,特别是在中国大陆,其发展历程是极为困难而艰险的。也曾经有其他民营企业者涉足试验,像广东中山奥泰普公司6英寸厂投产不久就夭折了,又如湖南长沙创芯公司6英寸厂新建成功投了产,“爬坡”上不去也停线数年只能寻找新股东来接盘。
只是到了2014年,国家基于信息安全彻底认识到芯片的极端重要性,从而在6月公布了《国家集成电路发展推进纲要》,并于9月间设立了国家发展集成电路大基金,开始大力扶植集成电路产业,重点是集成电路制造业。截至2017年底第一期大基金累计投资67个项目,累计项目承诺投资额1188亿元。在3~4年间,在国家大基金推动和引领下,以北京为首,各地地方政府也相继设立集成电路基金,这就带来一系列12英寸芯片厂的兴建或扩产,包括厦门联芯、合肥晶合、泉州晋华、台积电南京、合肥长鑫,以及中芯国际、华虹─宏力─华力、长江存储等等。
第二期大基金成立于2019年10月,注册资本2041.5亿元。投资方向:聚焦半导体产业薄弱环节,包括晶圆制造、设备、材料、工具、封测等。资金撬动能力,预计可带动约7000亿元以上地方及社会资金。大基金二期已投资数十家企业,一直在积极进行投资活动。
而且,大基金三期也已于2024年5月成立,注册资本3440亿元,将更聚焦于光刻机、光刻胶、先进制程芯片(5纳米以下)、HBM存储等“卡脖子”环节。
重点回顾一下中国大陆集成电路芯片线数量进展历史。
表七、中国大陆集成电路芯片线数量
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*曾统计12英寸线为1条,指北京中芯国际(后为2条),共计为40条(后为41条)。
**为“深度求索”所提供数字,包括外资独资的海力士、英特尔和三星工厂的12英寸线在内。
大家可能要问:芯片线建了这个多,为什么芯片还要大量进口?看一看2000年全世界芯片线数量吧!
表八、2000年全世界芯片线数量
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由此可见,2000年中国大陆25条线仅占世界2.6%,实际产出仅为1%,微乎其微。而美国和日本都有300多条线,各占世界总数的三分之一,日本每个县都有集成电路工厂。因此,期望国产电路自配率有较大幅度提高,还要大量建集成电路生产线。要知道长期国产电路自配率只有百分之十几,有人报道曾达27%,即使这样,还有近四分之三要依赖进口。我们过去做五年规划,几次提自产率目标为30%,有一次甚至提50%,都未能达到。近期提70%,要想实现此目标,需要付出巨大的努力才可能实现。
但是,在2014年开始执行大基金以来,经过第一期和第二期相继投入大量资金之后,各重点地区相继建设了一批8英寸和12英寸芯片生产线,到如今已有29条8英寸线和50条12英寸线(包括外资线),使集成电路产量得到大幅度提升。诚然,计划经济年代我国只要配国产整机,现在中国已成为世界电子整机装配大国,电视机、台式和平板电脑、手机,乃至洗衣机、电冰箱、空调、电饭煲等等,中国产量都在世界之首,它们里面的心脏都是“芯片”。中国大陆的整机生产规模发展太快了!
集成电路从美国开始,后来往日本移,这些年又往韩国和中国台湾地区移,有人预测下一波要往中国大陆移,这需要投入更多的资金、建设更多的芯片生产线。
现今已进入AI人工智能时代。AI时代下,集成电路的未来发展呈现出多维创新、软硬协同、生态共建的特点。它不再仅仅追求线宽微缩,而是通过设计方法的智能化(AI赋能EDA)、集成方式的立体化(3DIC/先进封装)、架构的专用化与异构化(DSA/Chiplet),以及产业链的紧密协同与自主创新,来共同满足一个由AI定义的智能算力新时代的需求。前景无限光明,人类要走的路还很长远。
老一辈中国集成电路产业闯路者们都指望如今奋斗在我国集成电路产业第一线的工程技术人员、工人和企业管理者们一如既往、不忘初心、前赴后继地担起这一历史重任来!期待热衷于出国深造的清华、北大等名校学子们学成早日回来报效祖国,像上世纪五、六十年代的大学生们那样,勇敢地跳进国家集成电路制造产业行业中来,不追求名利,埋头苦干10年、20年、30年,乃至终生!为振兴中国芯片制造业奋斗终生!
作者简介:
朱贻玮 1937年2月2日生于上海市,原籍浙江省慈溪市龙山镇。共 产党员,教授级高级工程师。
1957年秋进清华大学无线电系学半导体专业,1963年夏毕业。
1963-1968年北京电子管厂(774厂)工作5年。参与研制固体电路(集成电路),供15所研制成我国第一批第三代电子计算机,奏出《东方红》乐曲。
1968-1987年参与创建我国第一家集成电路专业化工厂:国营东光电工厂(878厂),从技术员到技术科副科长、科长、副总工程师、副厂长。工厂生产的中速和高速集成电路供北京大学电子仪器厂于1973年研制成功我国第一台一百万次大型电子计算机。
1987-1997年参与创建北京燕东微电子公司,任副总经理。千方百计筹集资金从美国引进一条完整的4英寸芯片生产线,于1996年6月底通过国家验收。1989年曾参与首钢与日本NEC谈判,1990年曾参与908工程项目建议书编写工作。
1997年2月退休。1997年5月底赴台湾参加海峡两岸半导体交流会,从此开始从事两岸半导体集成电路产业交流与合作活动,发挥余热至今。曾作为顾问参与香港上华公司与华晶公司合作谈判全过程,并担任市场部顾问。曾参与筹建中纬积体电路(宁波)公司全过程,并担任市场部顾问。
著有三本书:《中国集成电路产业发展论述文集》、《集成电路产业50年回眸》和《追“芯”之梦》,分别于2006年、2016年和2022年出版。

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