第四次工业革命•半导体集成电路                

                                                                        2019-12-30 青野云麓

半导体集成电路（英文名：semiconductor integrated circuit），是指在一个半导体衬底上至少有一个电路块的半导体集成电路装置。

半导体集成电路是将晶体管，二极管等等有源元件和电阻器，电容器等无源元件，按照一定的电路互联，“集成”在一块半导体单晶片上，从而完成特定的电路或者系统功能。

 半导体是全球经济的重要支点：半导体及电子产品产业链市场规模逐年增加；半导体芯片是电子产业的心脏，在最新的工艺中，DRAM 4T晶体管最多80亿颗处理器。

全球半导体产业已经从上世纪70年代到2000年的快速增长期，进入2001至2016年的稳定成熟发展期，而2017年由于市场新兴应用的推动恢复活力，2017年全球半导体市场首次突破4000亿美元，出现跳跃性增长。

解读中国半导体产业 

2018年5月，美国针对中国手机制造商中兴通讯实施制裁，禁止该公司从美国公司进口关键零部件，这一事件暴露了中国科技行业的薄弱性——在供应链上高度依赖外国进口，这一问题在半导体行业尤为突出。经过历时长达三个月的谈判，该禁令得以取消，但有关中国自主生产、供给高端芯片的能力仍然备受质疑。另外，中美贸易战的升级在美国可能限制将相关设备或知识产权出口到中国方面造成隐忧，例如电子设计自动化 (EDA) 工具、先进半导体光刻机等设备，可能面对像美国对中兴禁止发出科技许可证和出口重要零部件的类似情况，如难以用其他部件取代的射频处理部件等。

根据世界半导体贸易统计(WSTS)的数据显示，全球32%的半导体销往中国市场，使之成为全球最大的半导体行业消费国。WSTS预测全球半导体市场在2018年将按年上升15.7%，达到4,771亿美元的规模。按此推算，中国半导体市场是一个达到1,500亿美元规模的巨大市场。

对此，中国政府正在致力于国家集成电路产业投资基金的筹建工作，该基金将用于为半导体研发提供资助金支持，并投资芯片制造，旨在提升中国在半导体行业的竞争力，并为供应链提供大力支持。那么，相比其他国家，中国半导体行业的发展情况如何？

中国集成电路行业的优劣势分别是什么?

中国的优势在于巨大的国内市场和丰富的人才供应。 然而，巨大的市场同时也是中国半导体公司的一个弱点所在，因为他们往往会只专注于国内市场，而不太关注海外市场。中国半导体产业需要在制造、设备和材料领域等追赶国际厂商，而在集成电路设计方面则情况稍好。因此，尽管有报道称，中国拥有大约1,700家集成电路设计公司，但实际上只有大约10家公司具有一定的业务规模。

在时间和资金投入上，中国哪些领域可以在获得重大投资后向国际先进水平看齐？

集成电路设计是有机会成为国内供应链第一个超越国际同业水平的领域。首先，中国集成电路设计公司可以利用领先的晶圆代工厂生产先进的芯片。其次，中国有许多集成电路设计人才。另外，一些中国集成电路设计公司已经超越台湾集成电路设计企业。 我认为，未来中国集成电路设计公司甚至可能会赶超美国同业公司。目前，中国集成电路基金投资的第二阶段主要集中在集成电路设计领域。

工研院：集成电路的未来在这八个方向

今年是集成电路发明60周年，半导体是电子系统产品里面的一种关键零组件，而台湾半导体产业的趋势发展至臻重要，不仅是本地定位为「科技硅岛」之关键，台湾半导体产业技术更在全球拥有举足轻重的地位。

过去台湾半导体产业顺应电脑电子、智能手机装置市场起飞，带动产业蓬勃发展，然而台湾正面临时空背景的转移跟技术的快速变异，未来除将持续深耕传统3C电子市场，在政府5+2产业创新计画、以及智能物联（AIoT）的创新应用带动下，期许引领产业再创高峰。

工研院IEK预测，在智能物联趋势的带动下，台湾半导体产业未来有八大领域发展契机，包括：人工智能、5G无线通讯、物联网、工业4.0╱智能机械、车联网╱自驾车、扩增╱虚拟实境（AR╱VR）、高效能运算（HPC）、软件及网路服务。预期未来智能物联应用多元，可能只要90纳米，甚至微纳米等级，就可以拓展新应用。在成本门槛降低的趋势下，可望刺激小型IC设计公司崛起，以创新应用服务取胜，趋动IC设计业的多元化发展。

另外，近年全球半导体产业盛行并购风潮，许多大厂透过整并维持成长，并布局未来发展。例如联发科2015年发动四次并购，以强化在记忆体硅智财、影像处理等技术。并购有助提升台湾半导体产业竞争力，据研究机构IC Insights调查显示，2015年至2016年半导体产业整并规模达到千亿美元。

国际半导体产业协会(SEMI)公布北美半导体设备制造商2018年3月出货金额为24.2亿美元，比2月微增，创17年多以来新高。2018年在记忆体及晶圆代工投资持续带动下，对于半导体设备市场成长续航力道维持乐观态度。

展望2018全年台湾IC设计业，因2018上半年以来联发科陆续开出手机AP新品(P60/P65…)，加上SSD/网通产品/设计服务等需求持续上升，且加上中美贸易战争，已陆续有陆系品牌厂商纷纷寻找美系IC的备用方案，将嘉惠到台湾的IC设计业者，预估将在第2季后期以后的月度，市场开始缓慢拉货，逐步放大IC设计产值，预期台湾IC设计业在2018年产值为新台币6,455亿元，较2017全年成长4.6%。

展望2018全年台湾IC制造业，来自高速运算、物联网、汽车电子等快速成长，其中高速运算涵盖的挖矿机、人工智能、GPU等芯片对先进制程需求有所提振，预期晶圆代工产业产值成长1.7%、达12,270亿元。记忆体方面，受惠于人工智能、物联网、智能汽车、高速运算等应用扩张，DRAM成为不可或缺的零组件，需求强劲，而NAND Flash因下游智能型手机、PC与伺服器客户需求显著，也带动价格与产出上扬，预估记忆体及其他制造等相关产品产值将成长25.2%、达2,030亿元。综合晶圆代工与记忆体和其他制造的成长动能，预估台湾IC制造产业为14,300亿元，成长4.5%。

展望2018年台湾IC封测业，因2017下半年以来全球总体经济不确定性增加，影响电子终端产品销售不旺，加以中国大陆封测大厂几经整并后，先进封测能量增加，伴以低价抢单策略影响下，预期全年产值为4,745亿元，年减0.5%。综合相数据，预估2018年台湾IC产业产值可达25,500亿元，年增3.6%。

中国大陆已成为全球最大的电子系统产品组装基地，2017年大陆半导体占全球市场比重上升至三成；IC设计产业的全球市占率达一成。

目前台湾的技术及市占率领先，仍具优势竞争力，但大陆在政策支持、资本密集的优势下，已急起直追，逐渐与台湾形成竞争的态势。

尤其目前半导体已进入5纳米的竞局，除持续追求制程微缩，亦须同步往高度异质整合芯片发展。加以未来新材料竞局已展开，例如：量子运算所需的超导体、纳米碳材等材料，将突破现今硅材料的极限。

台湾已具备科技硅岛的基础优势，而亚洲是未来全球最重要的市场，台湾地处关键位置，应杠杆既有半导体的优势，打造满足以人为本的需求，发展具有文化底蕴的科技应用「创新生态岛」，在智能物联(AIoT)时代下，科技会更贴近民众的生活型态和消费者需求，以促进产业开放式创新，做为创新的示范场域，让人才聚集、产业群聚、资金多元、不断创新的环境。

集成电路未来发展趋势如何？

中国半导体行业协会副理事长于燮康表示，集成电路产业是支持经济社会发展的基础性、先导性产业，也是全球性的产业，需要全球上下游产业链分工合作。2018年中国集成电路领域销售收入6532亿元，同比增长20.7%。中国集成电路市场在全球份额中仍在不断增加。当前全球人工智能快速发展，集成电路产业创新不断，国际化发展趋势越发凸显。

中国电子信息产业集团有限公司党组成员、副总经理陈锡明指出，促进产学研合作以及跨界应用的开放协同创新对于推动产业生态体系的建设非常重要，面向未来，国内半导体产业需要培育形成一批拥有自主知识产权、知名品牌和市场竞争力强的骨干企业群，牢牢抓住弯道超车的历史性机遇，形成全国一盘棋的发展合力，实现创新驱动发展，才能实现抢占产业发展制高点、重构全球半导体产业格局的发展目标。

台积电（南京）有限公司总经理罗镇球谈到，技术和创新正在引发新一轮的产业变革，当前全球集成电路产业正处于技术变革时期。计算机从发明到大量应用经历了30年，从手机发明到智能机大量应用历时大约10年，智能汽车从出现到被消费者广泛接受仅用了1年。集成电路的技术发展路径正逐步向多功能融合的趋势转变，5G通信、人工智能以及量子通信等新兴领域的应用正在为集成电路产业的发展不断提供新动力。