中国集成电路行业研究报告.docx

1、中国集成电路行业研究报告中国集成电路行业行业研究报告第一章 集成电路行业基本情况第一节 行业界定及分类集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。 它在电路中用字母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。集成电路具有体积小

2、，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。集成电路行业在国民经济行业分类标准中是最小的行业类别，分类标准中没有进一步细分的子行业。集成电路行业分类方法很多，可以按功能结构、制作工艺、集成度高低等标准分类。为便于分析，本报告将根据制造流程分类。集成电路的制造流程主要经过集成电路设计、制造、封装测试等环节，因此集成电路行业也包括集成电路设计、

3、集成电路制造、集成电路封装测试等三个子行业。上游是原材料和设备制造业，按照国民经济分类标准，它们分别归属于信息化学品制造业和电子工业专用设备制造业。下游则是计算机制造、消费电子制造、通信设备制造、工业控制、卡类制造（智能卡等）等众多行业。集成电路行业产业链如下图所示：图1.1 集成电路行业产业链第二节 行业在国民经济中的地位集成电路作为信息产业的基础和核心，是国民经济的关键基础行业，在国民经济中占据着十分重要的战略地位。集成电路应用领域覆盖了几乎所有的电子设备，是计算机、家用电器、数码电子、自动化、通信、航天等诸多产业发展的基础，是现代工业的生命线，也是改造和提升传统产业的核心技术。同时集成电

4、路行业的推动作用强，倍增效应大，在推动经济发展上发挥着重要作用。第三节 行业特点一、技术密集度高，工艺技术日新月异集成电路行业在整个国民经济中的基础性、战略性地位越来越突出，各国对该行业都极为重视，发达国家和许多新兴工业化国家和地区竞相发展，使得这一行业的竞争非常激烈。激烈的竞争使得集成电路技术不断更新。集成电路技术进步遵循摩尔定律，即集成电路芯片上的晶体管数目，约每18个月增加1倍，性能也提升1倍，而价格降低一半。芯片特征尺寸的缩小使得单位面积的晶圆上能集成的电路数越多，而晶圆尺寸越大在相同加工工艺条件下，单个晶圆上集成的电路数会越多。因此，集成电路行业的技术发展更新主要体现在以下两个方面：

5、一是芯片特征尺寸不断缩小，从1m0.8m0.5m0.35m0.25m0.18m0.13m90nm65nm，并向45nm、32nm过渡，以满足芯片微型化、高密度化、高速化、高可靠化和系统集成化的要求；二是晶圆尺寸不断扩大，从100mm125mm150mm200mm300mm，并向450mm进军，以提高芯片产量和降低芯片成本，最终获取更大的利润。二、资本密集度不断加大，规模经济特征明显集成电路行业是需要不断投入巨额资金的行业，设备费用和研发费用都非常大。特别是集成电路制造业对工艺和环境要求很高，如要求集成电路制造设备具有高精度并趋向全自动化运行和管理；厂房内需实施无尘管理，要求控制环境颗粒尺寸为0

6、.01m、洁净等级为0.1级。随着集成电路技术的深化，以及电路结构的越来越复杂，加工工艺也将越来越复杂。新一代生产线所需的投资额成倍甚至数十倍的增加。自集成电路发明以来，芯片产量和性能成千万倍提高，而芯片平均售价却不断下调，所以只有依靠大规模生产，实现规模经济，才能降低单位成本，实现盈利。经验表明，集成电路在其发展的各个阶段，客观上都存在一个投资强度上的阈值，如果达不到这个阈值，就不能形成该阶段的规模经济。1970年代的3英寸生产线，投资额仅0.25亿美元，而现在8英寸生产线投资额约需10多亿美元，12英寸生产线投资额高达20亿美元。随着技术不断进步，集成电路行业的资本密集度将不断增强。三、专

7、业分工越来越细，产业发展国际化随着加工技术的日益成熟和标准化程度的不断提高，集成电路产业专业分工越来越细，形成了包括芯片设计、掩膜版制作、芯片制造、测试、封装、营销等多环节的产业链。这种不断深化的专业分工，使各环节在集成电路产业链中纷纷形成特殊的价值，并导致了芯片代工业务等成为集成电路行业的新经济增长点。集成电路技术的快速发展，设备和工艺的快速更新，需要巨额资本投资和研发投入，且面临巨大风险，这是单个企业所难以承受的，因此集成电路企业纷纷结成研发战略联盟，强化分工协作，共同开发设备和工艺技术，以增强实力，分担风险。这就导致集成电路研发国际化、产业组织国际化。巨额的研发费用和投入，只有从全球市场

8、上才能得到响应和回报，这导致集成电路产品销售市场的国际化。另外，集成电路技术团队与管理团队的人才、投资方式及融资渠道都呈现出国际化。四、行业发展周期波动明显，但波动性趋缓50多年来，集成电路行业发展的一个基本特征是周期性的循环，主要特点是：平均每隔四至五年一个周期，国际集成电路市场呈现周期性的上升（繁荣）与下降（衰退），几乎每隔十年出现一个大低谷或者大高峰。人们把这种周期性的变化称为“硅周期”。究其根本原因是市场供需关系的变化所致。目前全球集成电路行业已经经历了七次循环。但2005年和2006年的业绩却表明集成电路行业的盛衰周期的波动性正在减弱。这是由于产业规模的庞大及终端产品市场宽广，集成电

9、路业的发展受长期产业问题约束的程度比过去要小，而更依赖于宏观经济状况。第四节 行业管理和产业政策一、行业监管部门和监管体制国内集成电路制造业的产业行政主管部门是国家工业和信息化部。国家工业和信息化部主要负责研究拟定国家信息产业发展战略、方针政策和总体规划；拟定电子信息产品制造业、通信业和软件业的法律、法规，发布行政规章；组织制订电子信息产品制造业、通信业和软件业的技术政策、技术体制和技术标准等。 中国半导体行业协会是中国集成电路制造业的行业自律管理机构，主要职能是贯彻落实国家及政府有关的政策、法规，向政府业务主管部门提出本行业发展的经济、技术和装备政策的咨询意见和建议；调查、统计、研究、预测本

10、行业产业与市场，及时向会员单位和政府主管部门提供行业情况调查、市场趋势、经济运行预测等信息，做好政策导向、信息导向、市场导向工作；协助政府制（修）订行业标准、国家标准及推荐标准，推动标准的贯彻执行；促进和组织订立行规行约，推动市场机制的建立和完善；广泛开展经济技术交流和学术交流活动，发展与国外团体的联系，促进产业发展，推动产业国际化。 行业主管部门国家工业和信息化部和中国半导体行业协会构成了集成电路制造业的行业管理体系，各集成电路制造企业在主管部门的产业宏观调控和行业协会自律规范的约束下，面向市场自主经营，自主承担市场风险。 二、行业主要产业政策集成电路制造业是国家重点鼓励发展的产业，国家相继

11、出台了若干支持、鼓励集成电路产业发展的政策。2000年6月，国务院出台了鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（国发 200018 号）。该文件制定了集成电路产业的核心政策，对集成电路行业的发展具有重要意义。 2000年11月，财政部、国家税务总局、海关总署颁布了关于鼓励软件产业和集成电路产业发展有关税收政策问题的通知（财税200025号），出台了针对集成电路行业的税收优惠政策。2001年4月，国务院颁布集成电路布图设计保护条例；2001年9月，国家知识产权局颁布了集成电路布图设计保护条例实施细则，对保护集成电路布图设计专有权、鼓励集成电路技术的创新起到了积极促进作用。2002年10月，财政

12、部、国家税务总局发布了关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展税收政策的通知（财税200270号），出台了针对集成电路产业更多的税收优惠政策。2004年4月，国家发改委、科技部以及商务部联合发布了当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2004年度），其中集成电路被列为第十七类。2005年3月，财政部、原信息产业部、国家发改委联合出台了集成电路产业研究与开发专项资金管理暂行办法（财建2005132号），该办法是鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策（国发200018号）的重要补充。2005年12月，国家发展改革委员会、工信部、国家税务总局、海关总署联合发文国家鼓励的集成电路企业认定管理办法，

13、 将从事集成电路芯片制造、封装、测试以及6英寸（含）以上硅单晶材料生产的 具有独立法人资格的组织归类为集成电路制造企业。通过该办法认定为集成电路设计企业的公司，可享受财税激励、技术创新、市场促进、人才保障等方面的政策优惠，加速企业的发展。2006年2月，国务院发布了国家中长期科学和技术发展规划纲（2006-2020年）（国发200544号），纲要中确定并安排了16个国家科技重大专项。其中，“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”、“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”与“新一代宽带无线移动通信网”分别列在规划的16个国家科技重大专项的前三位。2006年3月，国务院制订的国民经济和社会发展第

14、十一个五年规划纲要中指出，电子信息产品制造业是我国增强高技术产业核心竞争力的关键，“十一五”期间，必须大力发展集成电路、软件和新型元器件等基础性核心产业。2006年4月，财政部、国家发展改革委员会和信息产业部联合下发集成电路产业研究与开发专项资金管理暂定办法，明确将资金的申请对象扩大到封装测试企业。2008年1月，原信息产业部编制并颁布了集成电路产业“十一五”专项规划，分别从设计、制造、封装和测试等方面指出了集成电路行业的发展思路。其中对设计业的发展思路是：鼓励设计业与整机之间的合作，加快涉及国家安全和量大面广集成电路产品的设计开发，培育一批具有较强自主创新能力的骨干企业，开发具有自主知识产权

15、的集成电路产品。2008年2月，财政部和国家税务总局发布了关于企业所得税若干优惠政策的通知（财税20081号），对集成电路企业所享受的所得税优惠政策又一次给予突出强调。提出了对软件和集成电路产业发展的优惠政策。IC行业企业可以享受的优惠有：一、参照软件企业，集成电路设计企业可以享受实行增值税即征即退政策所退还的税款，由企业用于研究开发软件产品和扩大再生产，不作为企业所得税应税收入，不予征收企业所得税。我国境内新办集成电路设计企业经认定后，自获利年度起，第一年和第二年免征企业所得税，第三年至第五年减半征收企业所得税。国家规划布局内的重点集成电路设计企业，如当年未享受免税优惠的，减按10%的税率征

16、收企业所得税。集成电路设计企业的职工培训费用，可按实际发生额在计算应纳税所得额时扣除。二、集成电路生产企业的生产性设备，经主管税务机关核准，其折旧年限可以适当缩短，最短可为3年。三、投资额超过80亿元人民币或集成电路线宽小于0.25微米的集成电路生产企业，可以减按15%的税率缴纳企业所得税，其中，经营期在15年以上的，从开始获利的年度起，第一年至第五年免征企业所得税，第六年至第十年减半征收企业所得税。四、对生产线宽小于0.8微米（含）集成电路产品的生产企业，经认定后，自获利年度起，第一年和第二年免征企业所得税，第三年至第五年减半征收企业所得税。已经享受自获利年度起企业所得税“两免三减半”政策的

17、企业，不再重复执行本条规定。五、自2008年1月1日起至2010年底，对集成电路生产企业、封装企业的投资者，以其取得的缴纳企业所得税后的利润，直接投资于本企业增加注册资本，或作为资本投资开办其他集成电路生产企业、封装企业，经营期不少于5年的，按40%的比例退还其再投资部分已缴纳的企业所得税税款。再投资不满5年撤出该项投资的，追缴已退的企业所得税税款。还对企业在西部地区投资集成电路行业特别规定了进一步的优惠政策。2008年4月14日，科技部、财政部和国家税务总局联合印发了高新技术企业认定管理办法（以下简称新办法）。与原认定办法相比，新办法强调企业对其主要产品（服务）的核心技术拥有自主知识产权。对

18、于获得核心技术知识产权的方式，新办法规定，可以通过近三年内通过自主研发、受让、受赠、并购等方式，或通过5年以上的独占许可方式。拥有自主知识产权成为认定企业为高新技术企业的硬条件。新办法将国家重点支持的高新技术领域修改为八个。其中与集成电路相关的具体领域有：集成电路设计技术、集成电路产品设计技术、集成电路封装技术、集成电路测试技术、集成电路芯片制造技术、集成光电子器件技术。新办法中按销售收入的规模，分别规定近三个会计年度的研究开发费用总额占销售收入总额的比例，分为6%、4%、3%等三种比例。其中，特别规定：企业在中国境内发生的研究开发费用总额占全部研究开发费用总额的比例不低于60%。新办法还加强

19、了对高新技术企业的后续管理。新办法规定，“企业研究开发组织管理水平、科技成果转化能力、自主知识产权数量、销售与总资产成长性等指标符合高新技术企业认定管理工作指引（另行制定）的要求。新办法明显提高了高新技术企业的认定条件，众多企业将会因无自主知识产权、研发投入不足等而无法申请成为高新技术企业，将无法再享受高新技术企业所能享受的税收等方面的优惠待遇。长期以来，我国IC行业严重缺乏自主知识产权，新办法必然会将许多IC企业清理出局。2008年4月23日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，审议并原则通过“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”和“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”两个国家科技

20、重大专项实施方案。这两大专项的通过表明国家对集成电路的鼓励政策更加坚定。这两大专项直指中国集成电路产业链上薄弱的芯片设计和芯片制造环节。虽然经过多年发展，但我国集成电路产业依然落后，整体的产业结构严重失衡，设计企业少而弱，制造工艺均落后于国外，制造设备几乎完全依赖进口。两大专项的实施有利于核心电子器件的国产化，推动具有自主知识产权的集成电路制造成套先进工艺与所需新材料技术的发展，促进产业结构调整，提高我国IC产业核心竞争力。2009 年4月，国务院通过了电子信息产业调整和振兴规划。规划中提出要完善集成电路产业体系，支持集成电路设计企业间的兼并重组，培育具有国际竞争力的大企业，并继续实施鼓励软件

21、产业和集成电路产业发展的若干政策（国发 200018 号）确定的政策。 表1.1集成电路近期主要相关政策目录时间名称对IC行业的影响2008年1月8日原信息产业部发布集成电路产业“十一五”规划改善产业发展环境，加大对IC行业的支持力度，鼓励企业自主创新，推动产业结构优化 2008年3月14日财政部国家税务总局发布软件集成电路发展优惠政策减轻IC企业税收负担，鼓励企业增加研发投入、注册资本，延长投资年限，吸引大项目和先进工艺落户中国，鼓励IC企业在西部地区投资建厂2008年4月14日高新技术企业认定管理办法新办法对高新技术企业要求更加严格，许多IC企业将因无法满足条件而被清理出局 2008年4月

22、23日国务院通过两大集成电路重大专项方案有利于提高我国IC芯片设计和制造水平，提高我国IC产业核心竞争力第二章 集成电路行业发展情况分析第一节 技术现状分析一、主要技术术语、简写及解释下表中包含了集成电路行业涉及的大多数专业术语，以及本报告涉及的主要术语和简写。表2. 1 集成电路主要技术术语、简写及解释统计名称说明模拟集成电路模拟集成电路是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。数字集成电路数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。半导体集成电路半导体集成电路将晶体管，二极管等有源元件和电阻器，电容器等无源元件，按照一定

23、的电路互联，“集成”在一块半导体单晶片上，完成特定的电路或者系统功能。薄膜集成电路薄膜集成电路是将整个电路的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件以及它们之间的互连引线，全部用厚度在微米以下的金属、半导体、金属氧化物、多种金属混合相、合金或绝缘介质薄膜，并通过真空蒸发、溅射和电镀等工艺制成的集成电路。厚膜集成电路厚膜集成电路是指用丝网印刷和烧结等厚膜工艺在同一基片上制作无源网络，并在其上组装分立的半导体器件芯片或单片集成电路或微型元件，再外加封装而成的混合集成电路。厚膜电路与薄膜电路的区别有两点：其一是膜厚的区别，厚膜电路的膜厚一般大于10m，薄膜的膜厚小于10m，大多处于小于1m；其二是制造

24、工艺的区别，厚膜电路一般采用丝网印刷工艺，薄膜电路采用的是真空蒸发、磁控溅射等工艺方法。单晶硅熔融的单质硅在凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅是一种良好的半导材料，是集成电路制造的主要材料。线宽是指IC生产工艺可达到的最小导线宽度，是IC工艺先进水平的主要指标，主要有4m /1m /0.6m /0.35m /90nm等。线宽越小，集成度就高,在同一面积上就集成更多电路单元。晶圆将单晶硅晶棒切割所得的一片一片薄薄的圆片，即是晶圆，或硅晶圆。晶圆尺寸晶圆尺寸，即晶圆的直径。晶圆尺寸越大，生产的芯片就越多，代表的

25、技术水平就越高。硅晶圆尺寸常以英寸和mm为单位（1英寸约为25mm），常见的晶圆尺寸是100mm、125mm、150mm、200mm、300mm、450mm或4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸、18英寸。光刻IC生产的主要工艺手段，指用光技术在晶圆上刻蚀电路。密度表示集成在一个芯片上的逻辑数量，单位是门（gate）。密度越高，门越多，也意味着越复杂。CMOS互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor），是一种集成电路加工工艺技术，具有高集成、低成本、低能耗和高性能等特征。E2CMOS电可擦除互补金属氧化物半导体（Electrica

26、lly Erasable CMOS），具有继承性、可重复编程和可测试性等特点，因此是一种可编程逻辑器件（PLD）的理想工艺技术。BiCMOSBiCMOS（Bipolar CMOS），即双极型CMOS，是将CMOS和双极器件同时集成在同一块芯片上的技术，其基本思想是以CMOS器件为主要单元电路，而在要求驱动大电容负载之处加入双极器件或电路。因此BiCMOS电路既具有CMOS电路高集成度、低功耗的优点，又获得了双极电路高速、强电流驱动能力的优势。EDAEDA是英文Electronic Design Automation的缩写，即电子设计自动化，就是通常所谓的电子线路辅助设计软件。Foundry模式

27、半导体产业存在两种商业模式之一，亦称为垂直分工模式，20世纪90年代初兴起的一种新IC产业模式，该模式由知识产权（IP）供应商、无生产线设计公司（Fabless）、代工厂商（Foundry）以及封装测试企业（Package &Testing）等组成。IDM模式IDM是英文Integrated Device Manufactrue的缩写，即垂直集成模式，IDM 模式的特点是，企业经营范围涵盖了芯片设计、生产制造、封装测试等各环节，甚至延伸至下游终端。美国和日本半导体产业主要采用这一模式，IDM企业规模大、投入高，典型的IDM企业有: 英特尔、三星、德州仪器、东芝和意法半导体。 fabless无生

28、产线企业，即只研发和设计，自己不生产芯片。这类企业将芯片制造外包给foundry厂家。PCBPCB是英文Printed Circuie Board的缩写，即印制线路板。通常把在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。QFPQFP 是英文Plastic Quad Flat Pockage的缩写，即方型扁平式封装技术，是表面贴装型封装之一，引脚从四个侧面引出呈海鸥翼(L)型。一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，

29、其引脚数一般都在100以上。LQFP薄型QFP（Low rofile Quad Flat Package）指封装本体厚度为1.4mm的QFP。SoCSoC是英文System-on-Chip的缩写，即系统级芯片，指的是在单个硅片上集成子系统或系统，包括处理器、高密度逻辑电路、模拟和混合信号电路、存储器等。NoCNoC是英文Network-on -Chip的缩写，即网络级芯片，即在一个芯片上集成多个系统，各个系统之间通过网络通信相互协作，是未来的芯片制造技术，现在仍处于实验室研究阶段。SOPSOP是Small Out-Line Packag的英文缩写，即小外形封装，是表面贴装型封装之一，引脚从封装

30、两侧引出呈海鸥翼状(L字形)。材料有塑料和陶瓷两种。SSOP引脚中心距小于1.27mm 的SOP 。TSOP装配高度不到1.27mm 的SOP。DIP封装DIP是英文Dual In-line Package的缩写，即双列直插式封装技术，是一种最简单的封装方式。指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。TSOP封装TSOP是英文Thin Small Outline Package的缩写，即薄型小尺寸封装，20世纪80年代出现的封装技术，在芯片的周围做出引脚，通过引脚将芯片焊接在印刷线路板板上。BGA封装BGA是英文Ball Gri

31、d Array的缩写，即球栅阵列，是以球型引脚焊接工艺为特征的一类集成电路封装。可以提高可加工性，减小尺寸和厚度，改善了噪声特性，提高了功耗管理特性。MCMMCM是英文Multi-Chip Module的缩写，即多芯片组件，将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装技术。CSP封装CSP是英文Chip Scale Package的缩写，即芯片级封装，是新一代的芯片封装技术，是继TSOP、BGA之后内存上的又一种新的技术。SiP封装系统级封装（SiP），是将微处理器、存储器、电阻器、电容和电感器等多个组成一个系统的芯片封装在一起的新封装技术。SMTSMT是英文Surface Mounted Technology的缩写，即表面组装技术，是将表面贴装元器件贴、焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术，包括丝印（或点胶）、贴装、（固化）、回流焊接、清洗、检测、返修等工艺步骤。等离子刻蚀等离子刻蚀，首先利用气压为101000帕的特定气体（或混合气体）的辉光放电，产生能与薄膜发生离子化学反应的分子或分子基团，生成的反应产物是挥发性的。它在低气压的真空室中被抽走，从而实现刻蚀。通过选择和控制放电气体的成分，可以得到较好的刻蚀选择性和较高的刻蚀速率，但刻蚀精度不高。离子注入离子注入技术是把某种元素的原子电离成离子，并使其在几十