五、半导体篇
——我国半导体产业的现状和发展前景
电子信息产业已成为当今全球规模最大、发展最迅猛的产业,微电子技术是其中的核心技术之一(另一个是软件技术)。现代电子信息技术,尤其是计算机和通讯技术发展的驱动力,来自于半导体元器件的技术突破,每一代更高性能的集成电路的问世,都会驱动各个信息技术向前跃进,其战略地位与近代工业化时代钢铁工业的地位不相上下。
当前,世界半导体产业仍由美国占据绝对优势地位,日本欧洲紧随其后,韩国和我国地区也在迅速发展。地区半导体工业已成为世界最大的集成电路代工中心,逐步形成自己的产业体系。
我国的微电子科技和产业起步在50年代,仅比美国晚几年。计划经济时期,由于的缺陷和其间10年“”,拉大了和国际水平的差距。进入80年代,我国面对国内外微电子技术的巨大反差和国外对我技术封锁,我们没有能够在和上及时拿出有效应对措施。国有企业无法适应电子技术的快节奏进步,国家协调组织能力下降,科研改革缓慢,以致1980~1990年代我国自主发展半导体产业的努力未获显著效果。
“市场‘开放’后,集成电路商品从合法、不合法渠道源源涌入,集成电路所服务的终端产品,以整机或部件散装的形式,也大量流入,但人家确实考虑到微电子的战略核心性质,死死卡住生产集成电路的先进设备,不让进口,在迫使我们落后一截,缺乏竞争力的同时,又时刻瞄准我们科研与生产升级的潜力,把我们的每一次进步扼杀在萌芽状态,冲垮科技能力,从外部加剧我们生产与科研的脱节,迫使我们不得不深深依赖他们。……我们的产业环境又多多少少带有计划色彩,不能很快与国际接轨,其中特别是对微电子产业发展有重大影响的企业制度、资本市场、税收、科研等,又不适应市场经济要求,使得我们在国
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际竞争中缺乏活力”。
20世纪90年代,我国半导体产业的增长速度达到30%以上,但其规模仅占世界半导体子产业的1%,仅能满足半导体市场的不足10%。即使“十五”期间各地计划的项目都能如期实施,到2005年,我国半导体产业在世界上的份额,顶多占到2%~3%。自己的设计和制造水平和国际先进水平的差距很大,企业规模小、重复分散、缺乏竞争力,基本上是公司全球竞争战略的附庸,自己的产业体系还没有成形。
我国半导体产业如此落后的现状,使得我国的经济、科技、国防现代化的基础“建筑在沙滩上”。在世界微电子技术迅猛发展的情况下,我国如不努力追赶,就会在国际竞争中越来越被动,对我国未来信息产业的升级和市场份额的分配,乃至对整个经济发展,都可能造成十分不利的影响。形势逼迫我国必须加快这一产业的发展。“十五”计划中,加快半导体产业的发展被放在重要地位,这是具有重大意义的。
发展中国家要追赶国际高科技产业的步伐,一般都会面临技术、资金、管理、市场的障碍。高科技的产业化是一个大规模的系统工程,需要科研和产业的紧密结合,以及各部门的有效协调,而这些都不是单个企业所能跨越得过去的。在市场机制尚未成熟到有效调动资源的情况下,高层次的组织协调和扶持是必需的。构建具有较高透明度的环境和市场环境。有助于鼓励高科技民营企业进入电路设计业领域,鼓励生产企业走规模化和面向国内市场自主开发的路子,形成产业群体。 1
许居衍院士,2000年。
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要打破部门界限,整合全国力量,在引进消化吸收的基础上,加快自主创新,掌握自主知识产权,走出一条创新之路。要重视子人才培养,稳定人才队伍,吸引国外优秀微电子人才。
在半导体产业发展的目标和途径,以及市场定位、技术路线等方面,需要有战略性的决策和通盘的考虑。坚定明确的发展,合理的投资融资方式,灵活高效的企业经营方式和能够鼓励企业和个人的积极性创造性的激励机制,是产业得以成长的必要条件。
半导体:信息时代的制高点产业
电子信息技术是当代新一轮科技的核心,是当今“全球化”和“知识经济”的最重要物质技术基础。微电子技术又是电子信息技术的核心和基础。我们今天处在一个真正的技术时代,而微电子技术的突飞猛进是这个的最基础的组成部分。
微电子技术是在半导体材料上采用微米级线度加工处理的技术。其主体产品集成电路(也就是半导体器件的主体),构成电子产品的核心硬件。20年前,托夫勒的《第三次浪潮》预测信息技术将深刻改变人类生活,在许多中国人的心目中这还是一个可望不可及的梦想,但今天梦已经成为现实。正是微电子技术的巨大进步和大规模应用,把人类带进了信息时代。
半导体是信息时代的基础产业
正如钢铁、机械、电力是大工业时代的基础工业,半导体工业可说是是信息经济时代的基础工业。 首先,半导体是电子信息整机产品中占据核心地位的部件。当今从世界范围看,GDP 每增长100-300元,需要10元左右电子工业产值和1元集成电路产值的支持。2000年,全球电子信息产业贸易总额约1~1.4万亿美元,2005年将达到2.6万亿美元,成为全球第一大产业。所以美国半导体工业协会称“美国半导体工业是美国经济的倍增器”,韩国称其为“工业粮食”。 据有关资料测算,如以单位质量钢筋对GDP的贡献为1计算,小汽车为5,彩电为30,计算机为1000,集成电路为2000。
半导体的巨大价值还表现在“用高新技术改造传统产业”上。例如,仅对我们全国各行业的风机、水泵(总耗电量占全国发电量的36%)采用变频技术进行改造,每年的节电量等于3个葛洲坝电站的发电量,对全国白炽灯的1/18进行节能改造,所节省的电能,相当于3座大亚湾核电站的发电量。所以有人提出,以半导体产值占GDP的0.5%作为进入信息化社会的一个指标。
近20 年来,全球电子信息产业迅猛扩张。半导体世界市场容量每5年翻一番。1999年世界半导体的销售额1570亿美元,2000年已达到1950亿美元。2 如此推算,预计2012年,世界半导体产值1万亿美元,支持6-8万亿美元的电子设备产值,30万亿信息服务业产值(大约等于1997年全世界GDP总值)。
半导体对的战略意义
半导造技术在美国起步时,首先是用于军事目的。20世纪60年代中期,美国投入大量人力物力,搞了民兵导弹、阿波罗导航计算机以及W2F飞机数据处理器三大工程,将 2
这是我国信息产业部提供的数字,据国际半导体协会公布是2030亿美元。
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集成电路的可靠性提高了100倍,也促进了器件基础(设计、工艺、测试评价、组织管理)的完善,半导体产业由此跨入大规模生产的门槛。从海湾战争到科索沃战争,所谓“现代高科技战争”的概念,首先就是信息战、电子战。国家间军事实力的对比,在很大程度上是系统能力和芯片实力的较量。当今先进国家中,军舰、战车、飞机、导弹和航天器中集成电路的成本,已分别占总成本的22%,24%,33%,45%,66%。
所以,对于象我们这样的的大国、掌握微电子核心技术就不仅仅是一个经济问题,不是可有可无,而是维护所必需。通用电路即使可以靠国际购买,也难以保证安全,专用电路更只能依靠自己的力量,否则将被别人卡住脖子,没有任何安全感。关键芯片和软件技术上的过分落后,战时就会变成聋子瞎子。奔腾Ⅲ微处理器被安装了“后门”,无密可保,连INTEL自己都承认了,这是众所周知的一个例子。
所以,掌握微电子先进技术,关系到综合国力的提高,关系到国民经济的整体效益和。没有自己的半导体产业体系,也不能说掌握了自己的电子信息产业的命脉。正因为如此,世界各国(包括许多发展中国家和地区)对其高度重视,纷纷制定面向21世纪的集成电路中长期发展计划,以期争夺未来世界竞争的主动权。
全球化的产业和垂直国际分工
当代半导体产业呈现典型的全球性垂直分工性质。
美国是当今世界微电子技术进步的先驱,以其经济、科技实力和高强度创新机制,稳居全球领导地位,处于半导体产业链条的顶端。1987-96年,美国半导体工业年增长率15.7%,3倍于国民经济的增长速度;该国GDP增长部分的65%以上与微电子技术有关。在微电子技术日新月异的进展中,美、日、欧洲等发达国家垄断技术的局面,韩国、新加坡和我国半导造业在世界上也占有举足轻重的份额。
1990年代以来,我国省半导体工业的年增长率达到30%,6倍于GDP增长率(5.6%)。其总产值已占其GDP的5%,成为名副其实的支柱产业。其信息产业规模在1996年即已达世界第三位。 相比之下,我国近年来半导体集成电路工业占世界份额不到1%,只能满足国内15%左右的需求;处于国际产业链条的低端,这是我国微电子技术长期落后的集中反映。这种状态是不能令国人满意的。
国际经济竞争的战略制高点
由于其重要战略地位,半导体产业从来就是发达国家竞相争夺的战略制高点。
延续10年之久的美日半导体贸易战就是著名的案例。日本的半导体产业比美国晚了将近10年。1970年代,日本认定半导体产业的重要战略价值,制定了产业发展,组织官产学研协同搞技术攻关,及时抢占了新一代关键设备这个制高点,瞄准工业控制和消费类电子这两个市场空档,在国际市场奠定了可与美国比肩的半导体强国地位。
到1980年代末,日本的半导体国际市场份额一度超过了美国,以致1990年的海湾战争,美国导弹中的很多核心芯片,都不得不依赖日本货,这使美国人感到,日本半导体芯片已威胁到美国的产业利益和。在这种情况下,一贯标榜奉行“自由贸易”、“自由竞争”原则的美国,毫不犹豫地拿起贸易壁垒和产业这两个武器,抵制日货,制定产业发展战略,用市场保护、税收信贷优惠、资助组织企业研发等典型的“通产省”式手段,大力扶持本国半导体产业。经过大约10年的贸易战,终以美国夺回主动权告终(当然,美国的“通产省”只是美国半导体重新称雄的原因之一,硅谷机制是日本所缺乏的)。这充分
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说明即使是在自由度很大的市场经济下,国家的必要干预,对产业发展也起着不可忽视的作用。
可以说,半导体产业和技术的飞速发展,在很大程度上带有国家间竞争的背景,也是发达国家对其他后进国家保持技术优势的重要筹码。直到今天,美国可以将部分通用电路的制造技术转移海外,但始终努力保持CPU等尖端芯片的技术优势。
半导体产业的技术经济特点
半导体的市场竞争性既源于芯片在信息产业中的核心与基础地位,又跟微电子的技术创新特点和高竞争性有关。微电子技术的不断创新,导致电子系统升级所带来的巨大经济效益,引发了同行在人才与资金上的剧烈竞争,并因此推动了产业的国际化。
一日千里的微电子技术
目前广泛应用的数字集成电路,是将大量逻辑电路蚀刻在半导体芯片上,电流通过“门电路”时以高、低电位实现逻辑运算。
微电子有两个著名定律,即“器件按比例缩小定律”和“摩尔定律”。 “器件按比例缩小原理”。MOS器件的横向纵向尺寸(沟道长、宽度等横向尺寸和栅层厚度、结深等纵向尺寸)按一定比例K(K-1.4)缩小,单位面积上的功耗可保持不变;这时器件所占的面积(因而成本)可随之缩小K2倍,器件性能可提高K3倍。所以器件越小,同样面积芯片可集成更多、更好的器件,还降低了器件相对成本。这是摩尔定律的物理基础,也正是这种物理特性,刺激了加速的技术创新。
摩尔定律指出,芯片集成度每18-24个月增长一倍,价格不变,或者说器件尺寸每三年缩小K倍,技术整体更新一代。现在这个规律已经成为全球半导体技术发展指南(roadmap),“这种把技术指标极其到达是限准确地摆在竞争者面前的规律,就为企业发展提出了一个‘永难喘息’,否则就‘永远停息’的竞争法则”。3
最近30年来,集成电路制造技术经历了10代。1970年,存储器容量只有1K,线宽10微米。现容量为1G、线宽0.18微米存储器将投入批量生产(2001年)。
1991年,日立公司宣布M DRAM,在10×20平方毫米的芯片面积上,集成1.4亿只晶体管,集成密度达到70万管/平方毫米,1.5伏电压,功耗44毫瓦,寻址时间50纳秒。
目前主流加工技术是8英寸硅片,0.25微米线宽。12英寸硅片0.18微米已经批量生产。据国际权威机构预测,到2014年,半导体芯片加工技术将达到18英寸硅片、0.035微米特征尺寸(线宽)。当集成电路线宽达到0.1微米及以下,标志着半导造技术及器件、工艺理论随之全面进入纳米领域。硅基芯片的微细加工技术将可能到达极限。届时,微电子的基础理论、材料技术和加工技术都可能发生性的变化。
我国专家预测,21世纪微电子技术的具体发展趋势主要以下三个方面:
· 集成电路的特征尺寸将继续缩小,与硅CMOS相关的器件物理、电路结构和材料体系将不断创新,但由于长期的科研投入,其产业能力和知识积累决定了硅基工艺在21世纪内仍起骨干作用。21世纪的微电子技术仍将以硅为主流;
· 随着加工工艺向深亚微米、设计工具从逻辑级向系统行为级描述发展,集成电路(IC)将发展为系统芯片(System on a Chip, 即SoC),在一块集成电路上可以集成108-109甚至更多的晶体管,实现功能强、速度快、功耗低的系统; 3
许居衍,2000年。
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· 微电子技术与其他学科相结合,将产生一系列崭新的学科和重大经济增长点。微机电系统(MEMS)和DNA生物芯片便是微电子与其他技术成功结合的典型范例。4
产业的技术构成
半导体是典型的技术主导型产业。制造技术(工艺)的更新、更高性能的设备研制开发,则扮演着技术先导的角色,是微电子技术中的制高点。
半导体产业包括设计、前道加工、测试、封装、销售等环节。包括超净(厂房),超纯(水),超微细,超精度等内容。其中前道加工工艺技术(微细加工)是核心技术。微细加工的技术水平成为半导体产业进步的特有表征。
随着微细程度的不断提高(特别是当前到了亚微米、深亚微米阶段),以及电路结构越来越复杂,导致加工工艺越来越复杂(多层布线、三维结构等):制造工序由以前的几十道发展到400余道,同一硅片上光刻次数已增加到15-20次之多。
加工尺寸已缩小到光波长范围,开发应用电子束制版,深紫外光投影光刻,等离子刻蚀,激光刻蚀,精密离子注入搀杂,超微结构技术等。
加工工艺的复杂化对支撑产业不断提出新的要求:要求高精度、高效率、高可靠性、高自动化程度的专用设备和新原料,形成“一代产品,一代设备,一代工艺,一代材料”节奏分明的发展关系。5
表5-1 半导体产品和设备的发展 线宽 代表设备 元器件 整机 3微米 图形发生器、扫描投影光刻机、平板等离子刻蚀KDRAM 16位微机 8086CPU 机, 2-1.5微米 电子束制版,分步重复投影曝光机,反应例子刻256KDRAM 32位微机 80386CPU 蚀机 0.35微米 比Ii线波长更短的准分激光(DSW)及同步辐射MDRAM 笔记本式光(SOR)为光源的X线式电子束或聚焦离子束计算机 刻图设备 资料来源:马宾:《电子信息产业的作用与发展》,1996
因此,半导造需要极其严格的管理。数百道工序,每道工序的成品率哪怕降低0.1%,总成品率就会大幅度下降。
产业经济的特点
半导体产业的基本经济特点是高强度投入和高强度技术创新、高风险、高收益和和高度国际化。
· 半导体芯片越做越小,投资越来越贵。市场容量平均每4-5年翻一番,投资额也是 4
《关于加快我国微电子产业发展的建议》,2000年。 5 支撑产业的主要构成大体如下:
材料:单晶硅片(或其他半导体基础材料),超纯气体,超纯用水,各类化学药品 设备:光刻、刻蚀、分子外延、离子注入、溅射、化学气象成长、封装等 仪器:显微、测试…、 厂房:超净厂房。
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平均每4年翻一番。1970年代的3英寸线,投资额仅0.25亿美元,现8英寸线投资额10亿美元,12英寸线投资额20-30亿美元。全球平均,历年设备投资占历年销售额的20%以上。
· 20年来,芯片产量和性能成千万倍提高,而芯片平均售价只有轻微上涨,所以巨额设备投资必须靠大规模量产才能收回。设备折旧期至多5年,故芯片制造成本中,设备折旧费和在制品占用资金占了主要部分。这既促进了市场竞争的国际化,同时也造成全球市场在扩张中的周期性波动(所谓“硅周期”)和贸易摩擦。
· 由于研发与生产线投资费用越来越高,为分担风险,分享利益,世界上各大公司共同组成国际行业协会,颁发发展路线图,合作进行设备和工艺技术开发。如美国的SEMATECH(半导体工业协会),SIA(半导造协会),欧洲的IMEC等。
· 半导体产业和软件产业一样,人才和知识是最重要的资产。产业各环节都需要高素质的专业人员,而产品的不断升级所带来的巨大收益,又推动高科技人才薪酬的上涨,推动了国际性的人才竞争。
这就是多年来摩尔定律赖以实现的高强度的“创新竞争”机制。跟上这一竞争节奏得以生存发展;停滞就意味着淘汰出局。
韩国发展半导体产业的经验
半导体产业和其他高科技产业一样,后进国家(地区)在这一领域要实现追赶,面临资金、技术、管理和市场这几大障碍,这是必须跨越的门坎。而微电子技术的高强度创新以及投资特别巨大的特点,这几个障碍就显得尤为突出。
在半导体产业,继日本的赶超之后,实现成功追赶的的典型范例是韩国和我国。韩国采用类似于“日本模式”的跨越路径,选定重点大企业集中扶持,企业则选准存储器制造这个高起点产品,筹集巨资,大力引进国外技术、大力吸引海外韩裔高级科技人才回国,组织自主开发。如此,韩国几个主要的电子企业用较短的周期掌握了关键的设计和工艺技术,开发出足以国际在市场占有一席之地的产品系列。韩国的跨越式发展中,强烈的赶超意识和团队精神,对聚集人才、合作攻关的作用不可忽视。而获得高级人力资源是提升本国技术水平、缩短技术差距的主要因素。
半导体产业发展的特点,是其管理层通过产业鼓励和营造开发区,提供稳定优良的创业环境(包括著名的新竹工业园区),吸引海内外投资者,以国际代工(foundry)为基本市场定位,经逐步积累,形成加速发展。当局通过对关键技术研发的资助和各项优惠,特别是重视、鼓励与美国产业聚集地(尤其是硅谷)的技术交流和跨洋合作,吸引华裔企业家和科学家,前来创建集成电路代工企业和设计公司。当形成了产业聚集效应,则工艺技术和产品的自主研发也就逐渐发展起来。
韩国和实现微电子技术跨越的共同有利因素,是获得高级制造设备、跟进国际技术发展比较容易,而面临的共同障碍是本地市场相对狭小。韩、台企业主要得益于与公司结成战略联盟,以克服市场障碍。
韩、台的实例说明,后进国家(地区)被排除在国际性的高科技领域之外或被置于产业链底层的态势,并非永恒和“必然规律”;问题在于是否真的想搞,和怎样利用有利条件或创造条件,跨过上面所说的“四大门坎”。所谓追赶,就是全面提高本国(地)微电子科研水平、形成自主产业体系,并具备一定的国际竞争力(而不是提出不切实际的赶超目标)。
为了跨过技术、资金、管理和市场门坎,要求高强度的技术引进,要求有效动员本国的工业和科技基础,缩短技术引进-消化-再创新周期,否则将掉进“引进陷阱”而不得自拔。
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这也是韩国、成功经验的核心之所在。
我国半导体产业发展的曲折历程
我国半导体工业:起大早,赶晚集
30多年来,我国微电子科技和工业的发展历程,从大的方面看可分为改革开放前的自主研发创业时期(1965~1978),和改革开放后的引进、提高、和和重点建设时期(1979~)。 我国半导体产业起步于1950年代。1965年,我国已自主研制成第一块硅数字集成电路,仅比美国日本晚了几年,而且势头不亚于同处于半导体发展初期的美国。在外部封锁条件下,我国半导体产业,按照军工主导、科研创新带动模式,形成了自己的一套产业体系。国家曾组织三次全国规模的大规模集成电路(LSI)大会战,以逻辑电路、数字电路为主,主要为计算机配套,开发出了自己的109、130、220、370计算机系列。而且自主开发出配套的设备、仪器、原料,形成了生产能力。为今后发展打下了基础。当时,微电子科研生产领域的广大科技人员干部职工,发扬了自力更生,艰苦奋斗的精神,也有许多感人的事迹值得大书特书。
随后的“文化大”耽误了10年。我们搞“”的10年,正是美国在半导造技术获得全面突破和进入大规模生产阶段,日本半导体产业崛起的时期。由于封闭的外部环境,自身工业基础薄弱,半导体科研和生产工艺发展长期停滞,和国际水平的差距迅速拉大。
改革开放以来,面对国外巨大的技术优势,我国半导体发展模式经历了重大转型。由过去重基础、科研先导模式的“惯性延伸”(1978~1984),引进尾追(1985~19),逐步演变为目前的三资为主(1990~)的发展局面。 6
分散引进,33条生产线不见成效
“”结束后的1980年代初,我国科研队伍继承了20世纪60年代的传统,努力追赶国际水平。中国科学院北京、上海两个半导体研究所,于79年试制成功4K存储器,1980年就做出16K,1985年做出了K存储器。但是,在巨大的进口潮冲击下,1980年代后期停止了在通用电路方面的追赶(256K存储器的研发计划被搁置),转而走技术引进的路子。
1984年是我国的“引进年”。在大量进口汽车、大量引进彩电、冰箱生产线的同时,各科研、制造单位和大专院校,大量引进半导体器件生产线。从1984年到“七五”末期,先后共引进33条集成电路生产线(按每条线花费300-600万美元,推算共用汇1.5亿美元)。
但是,由于当时“巴统”的禁运,引进设备基本上都是已经淘汰的,有的不配套,达不到设计能力,只有1/3可以开动。而且,企业急功近利,只讲生产不重消化,少有明确
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的消化吸收方案,也缺乏资金保障。 由于引进前对企业实际承受能力、环境条件支撑能力分析不够,再加上管理不善,产品难找销路。结果,“都是三天打鱼、两天晒网这么弄,亏本了。弄到后来进不来人了。到后来,比起周围都落后了。…” 8
所以,这33条线绝大多数没有发挥作用。据说到今天还在运营的只剩下一条线(中国 6
许居衍,2000年。 7 马宾,1996年。
8 (邹世昌院士,2001年3月访谈。
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科学院的一条),其他不是当废铁卖掉,就是承包给外(港、台)人经营,失去了控制权。
国家对治理电子工业的“散”“乱”问题,为振兴我国电子工业,曾采取了一系列重大措施。1982年,成立电子计算机和大规模集成电路领导小组(大办);1983年提出“南北两基地加一点”的战略(沪苏浙为南基地,京津沈为北基地,一点即西安),以扭转多头引进,重复布点;出台针对集成电路等四项产品的优惠;“七五”期间推行“531”战略(推广5微米,开发3微米,组织1微米攻关)。1990年起实施“908工程”等等。今天回头看,这些措施确实起到一定作用(如没有这些措施,情况可能更不妙),但并没有缩小我国和世界水平的差距。
“908”项目:从决策到投产用了7年
1978年,无锡742厂(今华晶厂)投资2.8亿,从日本东芝引进全套彩电用线性集成电路生产线(5微米技术),1982年起投产,1985年国家验收通过。华晶的全套引进在当时是比较成功的项目。
为改变我国当时只具有5-3微米线宽集成电路技术能力的落后状况,1990年8月,国家决定投资20亿人民币,上马“908工程”。包括一条6英寸生产线(最后定在华晶厂),一个后封装企业,10个设计公司,还有6个设备项目。目的是加强华晶已有型号并扩大1微米集成电路的生产(后又增加了亚微米技术),并“从此贯彻自力更生为主的方针,将IC之根扎在中国国土”。9
“908工程” 吸取了“33条线”教训,强调了集中投资。但是,在实际上马过程中,仅仅立项就用了4年(1994年立项才获批准),突出暴露了我国决策机制之迟缓,不能适应高科技产业快节奏发展的弊病。
据反映,当时有关各方面在选点问题、产品选择(上通用电路还是专用电路)等问题上,各有关方面意见不统一,协调困难。同时又面临美国对我出口设备封锁,引进过程中被奸商坑骗,蒙受巨大损失(关键设备被美国海关无理扣押)。致使无锡华晶厂至今背着沉重历史包袱,时刻面临因债务过大而被上级“转卖”的威胁。当时的方针是要搞中外合作,由于找合作方困难拖延时日(不敢自己搞设备),最后还是引进一条二手的6英寸生产线。直到1997年左右才建成。
新加坡的CHATER公司也是1990年开始引进生产线,两年建成,三年投产,到今天已经成为国际著名半导体公司。我们从立项到建成投产,用了几乎7年时间,投产之日即是技术落后之时。技术已经前进了几代。新建的0.8微米生产线,改制称为“上华公司”,承包给人,最近两年经营状况良好。
“909”的成功,增强了我国半导体产业界的自信
20多年来,我国半导体领域从争相引进、无所建树到“人财两空”,以致到后来谁都说“半导体不是好玩的”,“几十亿扔进去听不到响”,“上头一听半导体就头大”。 直到今天,信息产业部主管电子产品的领导还表示“我们搞半导体的,不敢把话说满”。直到“909”项目的成功,才使我国半导体产业界恢复了一点自信。
“909”项目,可以说是到目前为止,我国由国家主导的半导造项目中最成功的一个。
该项目1995年立项,共投资100亿人民币,其主体是一条8英寸,0.35微米的生产线(华虹NEC),其设备的先进性达到同期国际水平;另外还有若干集成电路设计公司。1997 9
马宾,1996年
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年开工建设,按照国际标准,18个月即建成,1999年底试投产,一年多来运行情况较好。在尚未达产情况下,2000年底,产量达到2万片,全年销售额17亿,利润3亿。909试投产当年赢利,在国际上也不多见。主要代表产品是M随机动态存储器。目前正在试生产128M随机动态存储器。
“909”是在吸取了历史教训基础上,由国家集中组织,一次性大规模投资取得的成果。但是,由于种种原因,产业化的两个门坎——自主工艺技术和市场营销能力没有跨过去,仍选择了与日本NEC合资(我方占72%股份,日方占28%股份)。合作协议规定,由日方人员主管5年(任董事长),5年后移交中方。从这个意义上说,这条先进生产线的(技术和营销)控制权目前还没有在自己手里。这不能不说是一个遗憾。
鉴于我国在国际半导体产业目前所处的位置,“909”项目毕竟体现了我国产业的重大进步。饭总要一口一口吃。“909”引进了国际当今主流技术和装备,具有资产控制能力,为培养自己的队伍创造了极好的平台。正是“909”的成功,为上海和华东地区形成新兴半导体产业群落带来了大好契机。
象“909”这样由国家作为投资主体花大钱投资一个项目,对产业界来说实属难得的机遇。这样的机遇以后也不会多。所以,确实要珍惜这个平台,消化先进技术、培养好队伍,实现我国半导体产业的历史跃迁。
“我们希望,华虹NEC能证明,半导体在上是可以玩的。不会钱投进去收不回来的。只要你这条路走通了,民间资金,国外资金就会投向半导体产业。…华虹NEC在中国半导体产业界,起了一个先导作用”。10
半导体设备长期被外国卡脖子
半导体产品平均3年更新一代,加工技术也随之升级,所以,半导体支撑产业——制造设备、测试仪器和原材料是产业升级的关键,其中设备更是产业的要害和咽喉。掌握了制造设备的创新能力才算到达了行业的制高点。
在国际半导体界,关键设备的研制能力完全被美日欧洲企业所控制。韩、台、新加坡尽管芯片制造能力(主要是工艺)很强,但也没有开发关键设备的能力,基本依赖进口。当前,鉴于设备投资已达天文数字、并且还在按几何级数递增,国际半导体界开始走联合研制的道路(如SEMATECH,IMEC),但我国在制造技术方面还是“幼儿园”水平,故没有真正进入这些国际组织。
长期以来,我们在半导体领域的引进,受到来自西方的严格封锁、或遏制。“巴统”对我禁运清单中,先进半导造设备一向列在首位。冷战结束、巴统取消后,西方仍对向我国半导体技术的出口实行严格和封锁,力图对我保持2-3代的技术优势。
胡启衡(前国家科委副主任)曾说,外国人在电子信息方面,对我们实行“围而不歼”。我们没有掌握的技术,他们不卖,但一旦我国自己研制出来,外国马上通知,这种产品和技术可以卖给我们,以抢占市场,把我们的新产品扼杀在襁褓之中。这种例子20年来来举不胜举:
“1981年前,卡特在集成电路关键设备方面对我国禁运。1981年,我接近/接触式光刻机在国内通过鉴定,1982年美国即向我出售接近/接触式光刻机.。
“1984年,我们研制出图形发生器,同年美国GCA出售3600、3696机给中国。 “1985年,清华、电子部某所鉴定投影光刻机,同年美国放宽这类设备的禁运。 “1985年4月,700厂平板等离子刻蚀通过鉴定,85年下半年等离子干法刻蚀开禁。 “1986年,我国K DRAM研制成功,美国同年10月对华出口放松3微米技术。当 10
邹世昌(华虹NEC副董事长)访谈,2001年3月。
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时我国未掌握2微米技术设备和4英寸硅片3微米的整条生产线,谈判持续8年未放行。 “电子部某所要引进256K技术,外国一直不给我们。国防科工委,科学院研制就要成功了,它们就给了。
“某所引进光刻机,不给,沈阳仪器厂第一代、第二代做出来了,就开始给我们”。11 没有自己的设备技术能力,虽然引进了设备,但没有材料,备品、备件,还要用大量外汇购买。而且零备件的严重短缺和不能及时供应,成为产业一大障碍。“买不到,买不全,买不起,买不完。买了也用不起”。有的厂请外国专家维护服务,人家一上飞机就开始计算人工费,1小时80美元。
面对国外长期的严格技术封锁,国家计委曾将关键微电子专用设备列为国家“六五”、“七五”攻关项目。10年中研制出各型光刻机、电子束曝光机、掩膜缺陷自动检测系统等多种关键设备。今天,我们可以自己设计制造0.5微米级的各类关键设备,应该可以适应中低端生产线的投资需要了。这说明我们在电子高技术设备方面是有一定自主开发能力的。(各类微电子光学设备都有共同基本技术,形成若干中技术含量很高的模块,有很强的传统性,技术集成性。国外在某一项或几项单元技术上获得创新知识和突破,即产生新一代设备)。
面对公司对半导体设备的垄断,和国内产业界对外国设备的依赖,我们不能让自己的设备制造业自生自灭。“尽管对外开放,并不能获得所需的技术,外界对我们放松程度时机,取决与我自身的技术进展程度,没有自己在设备方面的工作,引进谈判的基础都没有”。12
但是,由于我国财力有限,技术难度大,受工业实力和工艺支持的制约,以及力量分散等原因,导致攻关研制周期长(5-8年),实用化程度低(多数只停留在出1-2台样机阶段),追不上国际进步的速度,也难以适应企业的迫切要求;另一方面因缺乏统一计划协调机制,使用单位热衷于引进中低档专用设备;引进设备后也难于作为研究消化对象(不论部门内还是部门之间都是如此)。
引进“33条线”时期,就已经严重冲击了自己的电子设备制造业。此后一代复一代的引进,许多企业掉进“引进陷阱”,无法形成良性循环,使我们在产业整体落后国际水平数代的情况下,仰赖洋人的“恩赐”,亦步亦趋。
面对国外强大技术优势和遏制,我国半导体支撑产业面临两难境地。由于缺乏有效应对措施,主持的官产学研结合攻关机制的效能明显降低。自主创新能力因“研究无依托,投资无回报,开发无市场”,逐渐萎缩。综合科技水平,比西方落后15-20年甚至更大。
20世纪90年代,我国半导体产业快速发展,但这在很大程度上,已经是纳入公司的范畴中的发展(所谓“融入世界经济”)。从“以市场换技术”,演变到“以市场换资金”,结果技术、市场都在外商手里。
我国整体电子信息市场和电子信息制造业,从1990年代以来持续快速扩张,尤其是计算机、电信、互联网在城市中呈爆炸性的增长。在这10年中,我国电话普及率从4%左右扩张到20%;移动电话从80年代的一片空白到2001年的1亿用户。但是,我国的电子信息产品制造业,基本上还停留在低附加值的装配业水准上。其原因,就是电子产品整机的核心部件——半导体芯片,自己无力满足。
百条彩电生产线和33条集成电路生产线的比较
许多人喜欢用80年代引进数百条彩电、冰箱生产线,通过自由竞争形成强大的家电企业并占领市场份额,来证明市场机制、自由竞争即可实现产业结构优化、提高产业技术水准的观点,以及“自由竞争下重复建设的浪费,小于集中投资下行业垄断带来的社会成本”的 11 马宾,1996年。
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《技术引进,国产化和我国电子专用设备产业发展对策的探讨》,董大为。
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观点;并以此为论据反对借重国家的力量,集中财力和组织力量扶持战略性产业的必要性。
但是,学术界很少有人提起1980年代集成电路分散投资、重复建设,最后落得两手空空的历史(在数控机床领域中也有相同的案例)。“引进百条彩电生产线”和“引进33条集成电路生产线”,一个成功一个失败,说明了什么?
“彩电生产线”基本上是装配线,使用简单劳动即可(关键在生产管理);后者是需要多项产业和高科技支持的技术密集型生产;一般来说高科技产业需要科研——生产各环节多部门的有效配合,需要更大的研发成本,而这正是发展中国家所缺乏的。对于技术含量不同的产业来说,技术、资金、管理、市场的门坎是不一样的,门坎太高,单个企业无法跨过去。遗憾的是,关于这一点,我们很多经济学家至今没有给予认真的注意。
中关村的高科技民营企业,可以占领大部分计算机市场的份额,但计算机利润率只有3%,而英特尔连续多年纯利润率在30%以上。我国的集成电路生产企业,只要质量过关,能饱满生产,利润率也在20%左右。但是,被看好的国产手机生产行业,2000年国内11个厂,只有两个企业赢利,原因就在于芯片依靠进口,被人家卡了脖子,芯片和软件进口成本已接近进口整机成本。现大量使用的各种IC卡,当初我们不会做的时候,进口一个卡5元,后来我们会做了,老外降到3元,现在大批量供应,他只好降2元左右
所以,业内专家大声疾呼:我国微电子领域这种状况,使我国的经济建设和国防建设的基础“建在外国的领地上”,严重受制于西方国家和公司;这种现状非改变不可。
产业构成、供需情况和整体差距
产业的构成
1980年前,我国半导体产业已经形成较完整的包括设备、原料、制造、工艺等方面的科研和生产体系,主要分布于原电子部(信息产业部)、中国科学院和航天部系统。
改革开放以来,经过大规模引进消化和90年代的重点建设,目前我国半导体产业已具备了一定的规模和基础,包括已稳定生产的7个芯片生产骨干厂、20多个封装企业,几十家具有规模的设计企业以及若干个关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体,大体集中于京津、沪苏浙、粤闽三地。
我国历年对半导体产业的总投入约260亿元人民币(含126亿元外资)。现有集成电路生产技术主要来源于国外技术转让,其中相当部分集成电路前道工序和封装厂是与美、日、韩公司合资设立。其中三资企业的销售额约占总销售额的88%(1998年)。民营的集成电路企业开始萌芽。
设计:
集成电路的设计汇集电路、器件、物理、工艺、算法、系统等不同技术领域的背景,是最尖端的技术之一。我国目前以各种形态存在的集成电路设计公司、设计中心等约80个,工程师队伍还不足3000人。2000年,集成电路设计业销售额超过300万元的企业有20多家,其中超过1000万的约10家。超过1亿的4家(华大、矽科、大唐微电子和士兰公司)。总销售额10亿元左右。年平均设计300种左右(其中不到200种形成批量)。
现主要利用外商提供的EDA工具,运用门阵列、标准单元,全定制等多种方法进行设计。并开始采用基于机构级的高层次设计技术、VHDL,和可测性设计技术等先进设计方法。设计最高水平为0.25微米,700万元件,3层金属布线,主线设计线宽0.8-1.5微米,双层布线。
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目前,我国在通信类集成电路设计有一定的突破。自行设计开发的熊猫2000系列CAD软件系统已开发成功并正在推广。这个系统的开发成功,使我国继美国、欧共体、日本之后,第四个成为能够开发大型的集成电路设计软件系统的国家。目前逻辑电路、数字电路100万门左右的产品已可以用此设计。
前工序制造:
1990年代以来,国家通过投资实施“908”、“909”工程,形成了国家控股的骨干生产企业。其中,中日合资、中方控股的华虹NEC(8英寸硅片,0.35-0.25微米,月投片2万片),总投资10亿美元,以18个月的国际标准速度建成,99年9月试投片,现已达产。该工程使我国芯片制造进入世界主流技术水平,增强了国内外产业界对我国半导体产业能力的信心。
在前8家生产企业中,三资企业占6家,总投资7.15亿美元,外方4.69亿美元,占66%。 目前芯片生产技术多为6英寸硅片、0.8-1.5微米特征尺寸。7个主干企业生产线的月投片量已超过17万片,其中6~8英寸圆片的产量占33%以上。
表5-2 中国六大骨干集成电路生产企业现有芯片生产线月投产能力 企业名称 工艺水平 圆片尺寸 月投片能力 华晶 2-5μ(双极) 4~5 10000 1.5-3μMOS 5 12000 0.8-1μMOS 6 6000 华越 2-5μ 双极 15000 上海贝岭 1.2-2μMOS 4 10000 先进 2-3μ 双极 5 12000 0.8-1μ CMOS 6 6000 首钢NEC 0.5-3μ CMOS 6 8000 华虹NEC 0.35μ CMOS 8 20000 资料来源:《1999中国高新技术产业发展报告》,P65。 浙江友旺(士兰)公司正成为第七个骨干集成电路企业。
目前这些企业生产经营情况良好。2000年,七个骨干企业总销售额达到 56亿元人民币,利润7.5亿元,利润率达到13%。同年全国电子信息产业总销售额5800亿元人民币,利润380亿,利润率6.5%。
封装:
由于中国是目前集成电路消费大国,同时国内劳动力、土地资源价格相对便宜,许多国外大型集成电路生产企业在中国建立了合资或独资集成电路封装厂。
国内现有封装企业规模都不大,而且所用芯片、框架、模塑料等也主要靠进口,因此大量的集成电路封装产品也只是简单加工,技术上与国际封装水平相差较远。主要以DIP为主,SOP、SOT、BGA、PPGA等封装方式国内基本属于空白。
集成电路封装业在整个产业链中技术含量最低,投入也相对较少(与芯片制造之比一般为10:1)。我国目前集成电路年封装量,仅占世界当年产量的1.8%~2.5%,封装的集成电路仅占年进口或消耗量的13%~14.4%,即中国所用85%以上的集成电路都是成品进口。
2000年,我国集成电路封装业的销售收入超过130亿元,其中销售收入超过1亿元的 13
陈文华,1998年。
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14家,全年封装电路近45亿块,其中年封装量超过5亿块的5家。
材料、设备、仪器:
围绕6英寸芯片生产线使用的主要材料(硅单晶、塑封料、金丝、化学试剂、特种气体等)、部分设备(单晶炉、外延炉、扩散炉、CVD、蒸发台、匀胶显影设备、注塑机等)、仪器(40MHz以下的数字测试设备、模拟测试设备及数模混合测试设备)、部分仪器(40MHz以下的数字测试设备、模拟测试设备及数模混合测试设备)国内已能提供。
芯片制造设备,我国只具备部分浅层次设计制造能力,如电子45所已有能力制造0.5微米光刻机等。
半导体分立器件:
2000年,全年分立器件的销售额60亿,产量341亿只。
供需情况和近期发展形势
20世纪90年代,我国集成电路产业呈加速发展趋势,年均增长率在30%以上。2000年,我国集成电路产量达到58.8亿块,总产值约200亿人民币(其中设计业10亿,芯片制造56亿,封装130亿)。如果加上半导体分立器件,总产值达到260亿元。预计2001年,集成电路产量可达70亿块。
2000年,全球半导体销售额达到1950亿美元,我国半导体生产从价值量上看,占世界半导体生产的1.6%(含封装、设计产值),从加工数量看占全世界份额不足1%(美国占32%,日本占23%)。
从需求方面看,据信息产业部有关人员介绍,2000年,国内集成电路总销售量240亿块,1200亿人民币。业内普遍估计,今后10年,半导体的国内需求仍将以20%的速率递增,估计2005年,我国集成电路国内市场的需求约为300亿块、800亿元人民币;2010年,达到700亿块、2100亿元人民币。 从近几年统计数字分析看,国内生产芯片(包括外商独资企业的生产和在国内封装的进口芯片)占国内需求量的20%~25%,但国内生产部分的80%为出口,按此计算,我国集成电路产业的自给率仅4%~5%。
但是,有两个因素影响了对芯片生产自给率的准确估计。首先是我国集成电路的产品销售有很大一部分通过外贸渠道出口转内销,据信息产业部估计,出口转内销约占出口量的一半。如此推算,国内半导体生产满足国内市场的实际比重在12%~15%。实际上,国内生产的芯片质量已过关,主要是缺乏市场信任度,而销售渠道又往往掌握在三资企业外方手中。
但芯片走私的因素,可能又使自给率12%~15%的估计过分夸大。合晶科技公司蔡南雄指出:官方统计,1997年中国进口集成电路和分立器件约50亿美元,但当年集成
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电路进口实际用汇达95.5亿美元。 近几年大力打击走私,这一因素的作用可能有所减弱。但无论如何,我国现有半导体产业远远落后于国内需求的迅速增长则是不争的事实。
由于核心部件自给能力低,我国的电子信息产业成了高级组装业。著名的联想集团,计算机国内市场占有率是老大,利润率仅3%。我国电子信息制造业连年高速增长,真正发财的却是外国芯片厂商。
由此,进入1990年代以来,我国集成电路进口迅速增长。1994~1997年,集成电路进
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口金额年均递增22.6%;97年进口金额为36.48亿美元,96.06亿块。 1999年,我国集成 14 15
《产业论坛》1998年第18期。 陈文华,1998年。
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电路进口75.34亿美元,出口(含进料、来料加工)18.亿美元。
表5-3 我国近年来集成电路供需情况 (产/销量:亿块 产/销值:亿人民币) 产量 其中内销 产值 其中内销 总销售量 总销售金额 1997 54.2 21.1(16.8) (117) (356) 1998 65.7 17.19 121 360 27.1(22.2) 6.16 1999 41.5 83.8 170 436 2000 58.8 240 (1200) 资料来源:科技部《中国高新技术产业发展报告1999》P65,以及参考各有关文献整理。
2000年6月,国家发布《软件产业和集成电路产业的发展的若干》(国发18号文件)。在国家发展规划和产业的鼓舞下,各地纷纷出台微电子产业规划,其中上海和北京为中心的两个半导体产业集中区,优惠力度较大,投资形势也最令人鼓舞。目前累计已开工建设待投产的项目,投资总额达50亿美元,超过我国累计投资额的1.5倍,未来2-3年这几条线都将投入量产。
·天津摩托罗拉:外商独资企业,总投资18亿美元,在建。2001年5月试投产,计划11月量产。
·上海中芯:1/3国内资金,2/3台资(第三国注册)。投资14亿美元。2001年11月将在上海试投产。
·上海宏立:预计2002年一季度投入试运行,16亿美元。 · 北京讯创:6寸线,投资2亿美元。
· 友旺:在杭州投资一条6寸线,10亿人民币左右,已打桩。
目前我国半导体产业和国际水平的差距
总体上说,我国微电子技术力量薄弱,创新能力差,半导体产业规模小,市场占有率低,处于国际产业体系的中下端。
从芯片制造技术看,和国际先进水平的差距至少是2代。16 尽管华虹现已能生产0.25微米SDRAM,接近国际先进水平(技术的主导权目前基本上还在外方手中),国内主流产品仍以0.8-1.5微米中低端低价值产品为主。其中80%~90%为专用集成电路,其余为中小规模通用电路。占IC市场总份额66%的CPU和存储器芯片,我国无力自给。
我国微电子科技水平与国外的差距,至少是10年。17 现有科技力量分散,科技与产业界联系不紧密。产业内各重要环节(基础行业、设计、制造工艺、封装),尚未掌握足以公司对等合作的关键技术专利。
半导体基础(支撑)行业落后: 目前硅材料已有能力自给,各项原料在不同程度上可以满足国内要求(材料半数国产化,关键材料仍需进口)。
但如上所述,几乎所有尖端设备,我们自己都不能设计制造,基本依赖进口。业内认为我国半导体基础行业和国际水平差距约20年。
一般地说,西方对我引进设备放松的程度和时机,取决于我国自身的技术进展,所以我国半导体设备技术的进步,成为争取引进先进设备的筹码(尽管代价高昂)。如没有这方面 16 17
《关于加快我国微电子产业发展的建议》,工程科技与发展战略报告集,2000年。 叶甜春,2000年。
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的工作,设备引进受到,连参与设备工艺的国际联合研制的资格也没有(韩台可以参与)。
已引进的先进生产线,经营控制权不在我手中,妨碍电路设计和工艺自主研发 现有较先进的集成电路生产线(包括华虹NEC、首钢NEC),其技术、市场和管理尚未掌握在中国人手中。其原因是“自己人”管理,亏损面太大。现有骨干企业不是合资就是将生产线承包给外人,技术和经营的重大决策权多在外方代表手中。经营模式还没有跳出“两头在外”模式。
这也说明,我国现有国有企业经济管理机制,尽管有了很大进步,但还没有真正适应高科技产业对管理的苛刻要求,高级技术人才和营销人才更是缺乏。
“某厂…最赔钱的×号厂房,包出去了。这也怪了。人也没有带多少资金技术,还是原来的设备和技术,就赢利。
“我问承包人,人还是我们的人,厂房技术还是我们的,为什么你们一来就行了?他说“改变了”。我问改了什么,是工资高了?也不是。他们几个人就是搞市场。咱们中国市场之大,是虚的。让人家占领的。
“10多年前我在美国参观,他们的工厂成品率是90%多,我们研究室4K最高时成品率50%多,当时这个成绩,全国轰动。我参观时问,你们有什么诀窍做到90%多?美国人说没有什么诀窍,就是经常换主管,新主管要超过上一任,又提高一步。主管到了线里,就是general,…说炒就炒。咱们国家行吗?我们这些领导都是孙子…半导体的生产求非常严格的纪律。没有这个东西绝对不行。你想100多道工艺,每一道差1%,成品率就是零。所以这个,说了半天没有说出来,一是市场,一是管理。”18
但无论如何,我们半导体产业的“管理”和“市场”这两大门坎,是必须跨过去的。深化国企改革、发挥非国有经济的竞争优势,在半导体领域同样适用。
由于没有技术和经营控制权,导致我们的半导体产业遇到两方面困难。首先,国内单位自行设计的专用电路上线生产,必须取得生产厂家的外方同意,有的被迫转向海外代工,又多一道海关的麻烦;关系的芯片更无法在现有先进生产线加工(或者是外方以“军品”为名拒绝加工,或者是我方不放心)。
其次,妨碍了产学研结合、自主设计和研发工艺设备。例如中国科学院微电子中心已达到0.25微米工艺的中试水平,但因先进工厂的经营权不在自己手中,无法将自有工艺研究成果应用于大线试生产。
工艺技术是集成电路制造的关键技术。如果我方没有自主设计工艺的技术能力,即使买了先进生产线也无法控制。目前合资企业中,中方职工可以掌握在线的若干产品的工艺技术,但无法自主开展工艺技术研究。5年后我方将接管华虹NEC,也面临自己的工艺技术能否顶上去的问题。工艺科研领域目前所处的困境如不能及时摆脱,则仅有的研究力量也会逐渐萎缩,如果不重视工艺技术能力的成长,我们就无法掌握芯片自主设计生产能力。
设计行业处于幼稚阶段 由于专业电路市场广阔,目前国内各种类型的设计公司逐渐增加。但企业普遍规模偏小、技术水平较低,缺乏自主开发能力。
由于缺乏技术的积累,我国还远没有形成具有自主知识产权的IP库,与国外超大规模IC 的模块化设计和S0C技术差距甚远。设计软件基本用外国软件,即使设计出来,也往往因加工企业IP库的不兼容而遭拒绝。
集成电路的设计与加工技术是相互依存的。因为我国微细加工工艺水平落后,人才缺乏,目前不具备设计先进电路的水平,更没有具备设计CPU及大容量存储器的水平。也有的客 18
吴德馨院士访谈录,2001年3月。
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户眼睛向外,不愿意在国内加工,但到国外加工还要受欺负。尽管我们花了100%的制版费,板图也拿不回来。
超大规模集成电路的设计,难度最大的是系统设计和系统集成的能力,最需要的人才是系统设计的领头人,这是我国最缺的人力资源。国内现有人才多数是设计后道的能力,做系统的能力差。国内现有环境,培养这样的人才比较难。
国内的设计制造行业,就单个企业来说很难开发需要高技术含量的超前性、引导性产品。多数民营中小企业只能跟在别人后面走仿制道路(所谓反向设计)。反向设计只能适应万门以下电路的设计开发。故目前还无法与国外先进设计公司竞争。
缺乏市场信任度
由于总体技术水平低,市场多年被外国产品占领,自己的供给能力还没有赢得国内市场的信任,以致出现外商一手向国内IC厂定货,再转手卖给国内用户的现象。这是当前外(台)商大举在国内投资集成电路生产线的客观背景。
国内设计、制造的产品往往受到比国外产品更严格的挑剔,要打开市场需要更多的时间和精力,这就难免被国外同行抢先。半导体市场瞬息万变,竞争十分残酷,而我国对自己的半导体产业,似取过分自由放任态度,几乎完全暴露在国际竞争中。有必要对有关上给以重新评估。
我国电子整机厂多为组装厂,自己设计开发芯片的极少,由于多头引进,整机品种繁多,规格不一,批量较小,成本高。另外,象汽车电子、新一代“信息家电”等产品市场很大,但需要高水平且配套的芯片产品,而我国单个电路设计企业无力完成,设计和生产能力还尚待磨合。如欲进军这方面的市场,需要高层有明确的市场战略和行业级的协调。我国微电子行业目前因技术能力所限,可适应市场领域还比较狭窄,又面临着国际市场的巨大压力。要争得技术和资本的积累期和机会,必须有的组织作用。
还没有形成完整的产业体系
从整体看,我国半导体产业还没有形成有机联系的生态群,或刚刚处于萌芽状态,产业内各环节上下游间互补性薄弱。目前少数先进生产能力,置于公司的全球制造~营销体系内,外(台)商做OEM接单,来工厂生产,国内芯片厂商被动打工。国家内的科研力量和现有生产体系的结合渠道不顺畅,国内科技型中小型民营(设计)企业和大型制造企业的互补关系正在建立中。
“集成电路设计与生产都需要有很强的队伍,能够根据国内整机的需要设计出产品,按照我们的工艺规则来生产。他的设计拿过来我们能做,做好了能够测试,测试以后能够用到整机单位去应用。这条路要把它走通。另外还有一批人能够打开市场。其他的暂时可以慢一点。” 19
所以,目前我国微电子领域与国际水平的差距,并非单项技术的差距,而是包括各环节在内的系统性的差距。单从技术和资金要素来看,“908”“909”工程的实践,可以说是试图以类似韩国的大规模投资来实现生产技术的“跨越”。但实践证明,单项发展,不足以带动一个科技-产业系统的整体进步。不仅要克服资金、人才、市场的瓶颈,也要克服、的瓶颈,非此不能吸引人才,不能调动各方面的积极性。
我国半导体产业发展的现有条件
经过20年的发展和积累,特别是近年来我国电子信息产业的高速发展,半导体产业在 19
邹世昌院士访谈,2001年3月。
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我国经济、国防建设中的重要地位,以及加快发展的必要性,已基本形成共识。应该说,我国已经在多方面具备了微电子大发展所必须的条件。
首先是经过多年的引进和国家大规模投资,已形成一定产业基础,初步形成从设计、前工序到后封装的产业轮廓。广义电子产业布局呈现向京津地区、华东地区和深穗地区集中的态势,已经形成了几个区域性半导体产业群落。这对信息知识的交流,技术的扩散,新机会的创造,以及吸引海外高级人才、都十分重要。
技术引进和国内科研工作的长期积累,也具备了自主研发的基础。“909”工程初步成功,说明投资机制有了巨大进步,直接鼓励了外商投资中国的热情。尤其在通讯领域,国内以企业为主导的研发机制取得了可喜发展。
其次,国内投资环境大幅度改善。尤其是沿海经济发达地区,市场经济初见轮廓,法制和环境日益改善,人才和资金集中,信息基础设施完备,各种类型的民营企业已开始显现其经营管理能力,已有问鼎高效益高风险的微电子领域的苗头,各种类型的设计公司正在兴起。
近两年来,海外半导体产业界已经对我国的半导体业投资环境表示了极大兴趣。外(台)商对的半导体投资热,虽然并不能使我们在短期内掌握技术市场控制权(甚至可能对我人才产生逆向吸附作用),但有助于形成、壮大产业群,有助于冲破西方设备、技术封锁。长远看是利大于弊。
人才优势。国内软件人才潜力巨大,而软件设计和芯片设计是相通的。这是集成电路设计业的有力后盾。
再次是随着国内电子产品制造业的飞速发展,半导体产业市场潜力巨大。1990年代,我国电子产品制造业产值年均增长速度约27%,1999年为4300亿元人民币,2000年达5800亿(总产值1万亿)。其中,PC机和外部设备年增率平均40%以上,某些产品的产量已名列世界前茅;互联网用户和网络业务的年增率超过300%;公用固定通讯交换设备平均每年新增2000万线,预计2005年总量将超过3亿线;手机用户数每年增长1500-2000万户,2001年已突破1亿户。各类IC卡的需求量也猛增。据信息产业部预计,我国电子产品制造业未来5年平均增长率将超过15%(一般电子工业增长率比GDP增长率高1倍)。预计2005年,信息制造业的市场总规模达到2万亿。
最后是国家对半导体产业十分重视。官方人士多次表示:要想根本改变我国的电子信息产业目前落后状况,需要“十五”计划中,把推进超大规模集成电路的产业化作为加速发展信息产业的第一位的重点领域。并相应制定了产业优惠。这些将随着产业的发展逐步落实并进一步完善。20
要不要追赶,怎样追赶
基本困难和追赶的必要性
改革开放前,我国自成体系的半导体产业及其发展模式,因和国际水平差距太大而无法继续走下去。转而走类似韩国、的“模仿-创新”(高强度引进消化再创造)的路子, 20 2000年发布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干》,规定对软件产品、集成电路产
品在按17%的法定税率征收后,对其实际税负超过3%、6%的部分实行即征即退;所得税五年内减免、缩短设备折旧年限、进口原材料、消耗品免征关税和进口等等。北京上海等地更对微电子产业实行十分优惠的鼓励。
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这是一选择是有其必然性的。
中华民族有着伟大的创新竞争能力。我国两弹一星的成功是一个辉煌例证,半导体的崛起也是一个例证。但20多年来,由于外部内部的种种原因,我们半导体产业的这种创造力被遏制而得不到发挥,从而在国际竞争中长期处于下风,事实上已被“锁定”在国际半导体产业链条的低端。我们面临被国际水平越拉越远的现实威胁。
按“比较优势论”,这是客观经济规律所决定的必然结果,不值得大惊小怪,更没有必要勉强“赶超”。中国面临的发展问题太多,高科技我们玩不起;老老实实遵照国际分工格局,当好小伙计也能发家致富。
我们不能指望近期就能赶上或超过美国、日本今天的微电子科技水平。中学生一般是没有实力考博士的。但这里讨论的,是我国微电子领域的“追赶”问题。逆水行舟,不进则退。所谓追赶,就是以自己现有实力为基础,努力追踪国际微电子进步潮流,力图缩小差距(至少不要再扩大),建设起自己能够控制的技术/产业体系。当今的“全球化”,是经济、科技的世界性战场,一个大国,在电子领域中连印度、新加坡都赶不上,终有一天难免被开除“球籍”。所以:
我国加速发展半导体产业的必要性——基于国家总体战略的需要;
加速发展半导体产业的可能性——人也是中国人,他们能成功,我们也不孬。况且海峡两岸的半导体经济圈,正在形成。
现实的追赶战略,基本的原则还是坚持开放,在力求高水平的引进中,走出“模仿-创新”的发展道路。
实现追赶战略的基本条件
通过对韩国、和我国半导体发展经验的研究可知,尽管但后进国家(地区)面临的外部环境及条件不同,发展半导体产业的路径和机制各有不同,但要有效实现追赶战略,必须克服资金、技术(人才)、管理和市场这些共同障碍。由此,以下几个要素是必不可少的:
·的主导作用。对微电子的重视和实现追赶的决心,以及积极进取而合理的规划和,至关重要。后进国家财力有限,科研实力弱,仅靠民间企业和科研机构层次的决策,门坎过高,无力承受风险。的支持不仅在财力方面,也有必要在技术路线的层面参与战略规划。
·明确的技术进步目标和路线。一般来说,高强度的引进消化吸收是缩短技术差距的基本途径。人才的国际化竞争是电子行业的突出特点,需要在创业条件、企业制度、收入水平等方面实行“综合治理”,创造足以吸引人才的环境。
·进入半导造业,意味着大规模的风险投资,需要灵活的筹资机制和融资环境。 ·要求运作和企业经营管理的灵活高效。在某种意义上可以说,后进国家挤进“微电子俱乐部”的竞争,是经济运行效率的竞争。
要做到这一切,决非单项措施可以奏效。需要国家意志和组织作用,需要完整的发展战略和,更需要各层次组织的高度经济活力。由于半导体产业的全球高度市场性和战略性,需要、企业功能的正确定位,以及高水平的管理。 “未来10年将是我国微电子发展的关键时期。目标是通过10年左右的努力:掌握集成电路设计、生产的关键技术和自主知识产权,大大缩短生产工艺技术水平与世界的差距,提高国内市场的自给率并积极开拓国际市场,满足国防和信息安全的需求;形成能够良性循环的科研生产体系。”21
21
《关于加快我国微电子产业发展的建议》,2000年。
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若干需要在业内讨论清楚的问题
但是,由于微电子科学技术的复杂性,我们的半导体产业的发展战略,还有许多根本性的、基于专业技术判断基础上的问题,首先需要在业内讨论清楚,试举出如下几项:
市场定位问题:日本在起步时期曾把工业控制和消费类芯片作为主攻方向,韩国则把DRAM芯片的设计、制造工艺作为突破口。今天世界市场的芯片,按大类可分为消费类IC、投资类IC、通讯类IC;投资类IC又可分为专用芯片和通用芯片(DRAM/CPU)两大类。我们要自主发展半导体科技,重点主攻方向在哪里?业内的意见,多数集中在专用芯片和通信类芯片(通信产品是近年来发展最快的市场),特别是以砷化镓为基片的通讯类集成电路,我国已有一定基础,和国外水平相差不太远,是一个很好的切入点。另有相当多的人主张,不能放弃占市场2/3以上的通用芯片。这恐怕是要分清近期重点和中远期重点的。
技术路线:业内公认,预计再过10年,摩尔定律将失效,国际半导体界正在加紧新材料、新设计、新加工技术、新设备的研究。我们已经被动跟进了20年左右了。要实现追赶战略,是循现有硅技术跟进,还是走“拦截”道路(如放弃硅加工技术的追赶,从纳米技术开始)?主张放弃硅加工技术、专攻纳米级加工技术的声音在管理部门占有一定席位。但科学界很多人认为,21世纪以硅技术为中心的半导体加工技术仍占主流(见本文第二部分)。
投资:鉴于我国现有国家投资的先进生产线多数没有自己的控制权,是否还有必要以国家为主体投资3-5条先进生产线,包括砷化镓生产线?由于所需投资额要以百亿人民币计算,国家在“十五”期间似无此打算。但如果真是关系到全局利益,是否有必要再提出议论?等等,
实施半导体产业追赶战略的讨论
国家有关机构及业内已经就加快我国半导体产业发展制定了规划、,现在很多情况下是如何落实的问题。在这里,作者提出经过考虑认为是必要的措施:
需要国家层次的决心和指挥,制定积极可行的发展规划
首先要组织落实。成立代表国家意志的权威性微电子领导机构,集中负责,具体领导和协调国家组织的研发-生产全过程,重点扶持,克服地方部门分割的弊病,统筹合理使用资金和人才。
发展战略不能流于一般号召和思路,在充分论证的基础上,作好中长期微电子跨越发展的科学规划(具有前瞻性的科技规划、产业建设、市场扩张)。要提高决策水平和反应速度。半导体更新换代快,计划要求不断滚动调整,现有五年计划方法需要改进。 半导体产业与其他产业最明显不同的一个特点,是技术进步和产业应用具有相当清楚的路线图和时间表,因此,我们的微电子科技规划必须具有和产业发展规划相对应的切入点和结合点的时间表,以及明确的产业应用目标和相应的成果转化应用与机制。
要充分利用外商投资半导体热潮这一良机,加强引进消化,逐步提高产业的自主创新和自主发展能力。
制定切实可行的市场战略,从中低端产品起步。作为长期目标,则要有占领高端技术和产品的决心和意志,不应放弃。
要配合工艺技术的进步,自主开发关键设备、工具、仪器,最终打破在制造设备上受制于人的被动局面,建立起可以与世界前沿平等交流的技术支撑体系。
抓住当前市场机会,瞄准长期发展方向
我国目前科技水平还不具备占领高端产品的能力,宜从占领低端市场和新兴市场起步,
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有必要选定一组有市场前途、国际竞争压力较小的品种作为突破口。
当前微电子技术有三个清晰的发展方向:以存储器(DRAM)和微处理器(MPU)为代表的计算机芯片;以系统集成芯片为主流的专用电路(ASIC)各控制应用领域;信息传输技术。
我国目前宜立足于专用集成电路和通信市场寻求发展。尤其通讯领域还没有形成强垄断力量,国内市场潜力巨大,及时抓住民用砷化镓通讯器件及电路的机会,可占领一定的市场份额。在这两个领域积蓄起足够的力量之后,再向主流市场发起攻击,最终占领通用芯片市场。
专用集成电路因应用领域十分广泛,市场空间极大。但这也给企业寻找市场、开发适时产品又提出了严峻的挑战,对企业的营销管理和应变能力有着很高的要求。
依托我国市场优势,将半导体和整机生产结合起来。由国家组织专项重点工程,如高清晰度电视、移动通讯和PC机等,根据我国国情制定标准,建立整机业与芯片业的战略联盟。
发挥主导作用,贯彻产业 要全面提高我国半导体产业水平,将是一个大规模的系统工程,根据目前国内企业缺乏资金和技术实力的情况下,有必要通过作用,发掘和聚合全国有限的科技力量。由于半导体的高强度竞争性质,必须有国家的坚强领导,稍有松懈就会被淘汰。所以对的管理水平提出很高的要求。
·在发展规划指导下,促进半导体产业合理布局的形成。
我国半导体产业已经形成了三块主要聚集区。目前许多地方对投资半导体表示极大兴趣,纷纷提出要建设自己的“硅谷”。要协调各方面利益关系,打破部门地区封锁,促进资源的合理配置,防止各地争建“硅谷”、“新竹”,形成新的分散浪费。有必要加强,建设几个较集中的微电子园区。鼓励跨省投资,税收相应也要调整。
·组织部门地区单位间协作,官产学研联合,组织重点领域及关键设备的攻关,以及推动形成技术共享机制和企业策略联盟。
·鼓励建立区域行业协会,推动企业技术联盟的形成。
·切实落实国家已经颁布的对微电子类企业的各项优惠。落实减免,提高折旧率、对进口成套设备提供特批关税和豁免等。
放宽企业的融资条件,扩大风险投资基金,或直接建立半导体投资基金,或拨出定额的人民币及外汇贷款规模。由于投资所需资金额庞大,融资能力有限,要形成多渠道投融资的投资机制,允许半导体企业在国内外资本市场有限融资。给半导体生产企业优先上市权。
·适度市场保护。微电子作为国家的命脉,在幼稚阶段必须得到适当保护。要制定法规,涉及的电子信息系统、身份证IC卡,国家机关使用的电子系统,采购要优先使用国产芯片,抵制洋货(上海的公交、社保IC卡已经实行这一办法,应该全国实行),制定我国自己的技术协议及标准。
深化经济改革,营造公平竞争环境
处理好微电子战略性和竞争性的关系,正确发挥在产业发展中的作用,形成-企业间新型互动关系,营造一个“自主经营、自主创新、合理竞争、保障持续增长”的公开有序的市场环境和法制环境,培育灵活高效、能够激励个人和团队创造性的企业管理和激励机制。
鼓励民营、外资等各种经济形式的企业投资半导体。现半导体产业的民间投资出现良好
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势头,目前主要是民营芯片设计企业,也应鼓励各类经济实体投资半导造业,鼓励发展各种技术档次的专用集成电路生产线,占领广大的中低端半导体市场。如上海贝岭80%的产品与整机系统挂钩,效益良好;友旺原是民营Fabless公司,通过租赁国有半导体生产线获得效益,现开始投资新生产线。
促进国企改革与重组,按现代企业运行模式,在管理方面加大改革力度。落实企业管理、技术和市场骨干人员的待遇和期股权。
稳定队伍,大力吸引海外优秀人才 高科技人才是半导体产业的根本,要高度重视人才战略。我国十分有限的微电子人才不断外流,多有去无回,损失巨大。
从根本上说,人才战略是要建造一个有利于科技人员发挥创造力、有利于创业创新的制度环境和人文环境。要鼓励公平竞争,改革企业单位内人事制度分配制度。
要制订优惠,拿出足够强度的专项经费,稳定并充分发挥现有人才队伍的作用,充分重视海外华裔技术专家的作用,加强与海外技术团体的联系,大力吸引海外微电子高层技术和管理人才,采取特殊措施吸引国外微电子顶尖人才。
加强微电子科研与教育队伍的建设,重视系统设计人员、专用电路设计人员、工艺研究人员、企业管理、营销、项目管理人才的培养。高新科技园区要和人才战略结合起来。营造鼓励创业的环境,要突破现行的,尽快实行期股制度。
充实有关科研机构,从制度上保证半导体企业有条件留够研究开发费用。
几项具体措施的建议:
·促进业内合理分工,鼓励发展设计行业(无生产线公司)
集成电路(特别是专用电路)制造和设计是相辅相成的。IC专业生产厂和分散的无生产线(Fabless)设计公司并存与分工合作,成为世界微电子产业的通行模式。设计业投资小,与市场密切相关,只要有优惠的产业和好的人才,就可以很快发展壮大。如从专用集成电路方面突破,则大力发展设计行业就更有必要。
设计行业要以国家级高档次需求和中低档次并举,建立技术共享机制。
从战略角度看,国家有必要在突破CPU和存储器为代表的核心技术方面,以及对占领市场、扶持产业发展有重大意义的高档产品设计方面(如通讯芯片),发挥组织作用。
要建立技术支援和技术共享环境。为适应系统芯片(SOC)的迅速发展,亟需组织建立国家级的有知识产权的设计模块(IP)库,统一规范管理与服务,建立面向全国的调用机制,提高国内设计公司的整体水平。同时,也有必要通过区域性半导体行业协会,促进企业间技术联盟和建立技术共享机制。
·国家牵头,多方筹资,建设几条8英寸以上硅芯片生产线,并掌握其技术、市场和管理的主导权。同时以多元化模式在未来5年内建成6-10条大生产线,形成产业群。由于我国多年来全套引进和国内科研成果的积累,已经具备一定基础,不必再引进全套技术,而是引进单项关键工艺技术专利和有关高技术人才,自主创新,逐步建立自主知识产权。
·尽快建立国家微电子研发中心,加强新一代工艺、设备的研发和前瞻性科研
要摆脱在关键设备和核心工艺技术依赖外国,且一代代被动引进的局面,必须保留并大力加强自己的微电子科研能力,改变当前科研生产严重脱节、各部门间科研力量互相封闭的状态。如果不从现在开始努力加强自己的工艺技术后盾和关键设备研制能力,最终将无法在国际竞争舞台上立足。
参照美日欧行之有效的经验,国家有必要牵头建立微电子研发中心,集中有限的人力财力,把国内有优势的高效和研究所力量更好地组织起来,作为自主研发的基本骨干队伍,
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并为各部门科研机构。
要开发新一代核心工艺技术以及高档产品;依托现有生产线,购置部分先进设备,以最快的速度用自主科研成果提升生产线的技术,在开发新一代工艺的基础上开发关键设备。
要抓紧研发新一代关键设备。光刻机是我国微电子制造技术的瓶颈,要组织力量,集中投资,瞄准193纳米准分子激光投影光刻机为重点的专用设备中的关键技术并达到实用化。现有光学曝光技术已接近极限,国际上正在开展电子束和X射线光刻及新型刻蚀机的研究,我国有必要加大力量开展这一方面的技术攻关。(工程院)
同时,针对中长期我国微电子产业的需求,开展新一代系统芯片中新工艺、新器件和新结构电路的前瞻性、战略性研究,以及承担各研究机构的验证集成和中试任务,最终发展成自主知识产权的源泉。
有所为有所不为
所谓追赶战略,不会是直线式的发展,需要技术、经济实力的逐步积累。关键在于提供好的环境,促进产业生态的成长,坚持数年,积累能量,终会有爆发式的进步。
作为发展中国家,我们不可能在各个高科技领域样样去追赶,要“有所为有所不为”。但是,鉴于微电子在科技及高新技术产业中的中心地位,鉴于微电子技术对提高国民经济整体效益、增强综合国力的无可替代的的基础作用和国防意义,微电子技术/产业在“有所为”的领域中,应当和软件产业一样,是无可争议的首选。这是国家的根本性的战略问题。至于在“敌”强我弱的形势中如何保存发展自己,在一个历史时段中采取什么样的竞争策略和方式,则是战术问题。
所以,首要的问题,还是在“全球化”浪潮中,树立民族自尊心,敢于搏击国际竞争、充当强者的决心和魄力。
“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺的不竭动力。如果自己的创新能力上不去,一味依靠技术引进,就永远难以摆脱技术落后的局面”(95年同志在全国科技大会上的讲话)。
参考文献:
1《关于加快我国微电子产业发展的建议》,工程科技与发展战略报告集,2000年。 2《高技术发展报告》,中国科学院2000年。
3《中国高新技术产业发展报告》 科技部 1999年。
4《中国科技发展研究报告》 中国科技发展研究报告课题组 2000年。 5马宾:《电子信息产业的作用与发展》 电子工业出版社,1995年,1997年 6许居衍:《市场竞争下的战略工业——对微电子工业的一点认识》电子展望与决策 2000年第3期。 7马庆国:《我国微电子产业振兴之路》 中经网, 2000年。 8陈文化:《中国半导体产业的发展趋向》 陈文华1998年。 9陈文鸿、朱文晖:《资讯产业发展及其对中国的启示》 战略与管理,1997年。 10胡启立:《抓住机遇发展我国半导体产业》 中经网 2000年。 11曲维枝:《努力营造产业环境,加速发展我国集成电路产业》 中经网2000年。 12王阳元:《21世纪微电子技术发展的主要趋势和方向》 王阳元 中经网2001年。 13《两岸三地信息产业发展研讨会纪要(半导体篇)》 产业论坛,1998年第16期。 14林毅夫:《信息产业发展与比较优势原则》2001年。 15《微电子产业研究报告》 天则研究所 2001年。
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16《经济圈》 新华出版社, 1999年。
17院士访谈 “微电子跨越发展”课题组 2001年。
附录一 访问三位院士纪要
(2001年3月)
吴德馨(中国科学院微电子研究中心原主任)
应该把自己的工艺研究和现有生产线结合起来 我几次提出,要在一条大线上挂“瓶子”,买几台好一点的设备,在这条大线上给研究工作一个基石。这还不能提升吗?这么多代的引进,我认为现在到了可以自主开发的时候了。这是一个系统的科学,你要我们去管大线肯定管不了,但我们可以做是其中一部分工艺技术研究,
“九五”时期,我们完成了0.35和0.25微米工艺,甚至0.18微米的简单的电路都做出来了,也登了报,我建议和某厂合作,买几台关键设备,利用他的其他设备,给我们一个基础,我们派人去帮他们把0.25 的技术建立起来。这样升级可以节省很大投资,技术将来也是你工厂的了。如果再肯出钱把留学生请回来自己搞工艺和研究,既省了钱,技术也扎根在中国了。
我们的经验是,工艺研究的设备,最好和生产设备一样。在同样的设备上研究成功,工艺条件马上就可用。因为系统刻蚀的速度和系统的结构很有关系。压力、电源、功率、射频…都很不一样。为了缩短交接的周期,希望研究和生产是一样的设备。但不管怎样,我们工艺的结构,器件的结构,离子注入的能量和剂量,氧化层厚度,这些结构参数是可以参考的。
生产企业要培育自己的技术研发力量,和我们已有的研究单位联合搞技术开发,是完全必要,也完全可能的。因为设备平均3年更新一代,必须针对你下一代技术的提升目标,及早进行R&D准备。现在华虹0.35-0,25µm,如果没有自己的技术储备,下面就难了。
工研院的经验是:他们搞0.25µm工艺,组织一批人去做。研究所、企业都派人参加。搞成后,研究所30%的研究人员留下,其他人回来继续搞下一代。我们跟国内工厂也这样建议过。这样做起码你有一个根基了。我们是研究开发中心。以企业为主体并不是要企业把研究所吃掉,因为企业总是有短期行为,你现在做0.25µm,但想不到新的器件,新的材料。我们的人帮你搞完0.25µm,将来搞0.18µm就更有基础了。一定要回来。上次参观法国阿尔卡特,他的微电子试验室就建在阿尔卡特公司里面,但他们的隶属关系仍属于法国科学研究院,工资和研究经费全是由法国给,公司给他厂房白用,另外每年150万法郎的资助。再可以接受阿尔卡特的一些项目,另给钱。但他绝对不能合在阿尔卡特里面的。我认为这个方法也适用于我们中国。
半导体的生产要求非常严格的管理
半导体的生产,没有非常严格的纪律绝对不行。100多道工序,如果每道工序成品率99%,最后还能剩多少?谁疏忽一点,最后成品率就是零。
10多年前,我到美国参观,他们的工厂成品率90%多,我们当时做4K成品率最高50%多,平均30%,当时已经全国轰动了。我问他们有什么诀窍?美国人说:就是经常换主管。因为一个主管干3年,成品率提高了一半,就满足了。换一个主管要超过上一任记录,又提
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高一步。主管有绝对权威,说炒就炒。咱们国家行吗?为什么外头人管企业就能赚钱,只说“关键在”。说了半天,一是市场,一是管理。美国人比较散漫,成品率就是不如日本人。日本人认为不如用机器人。但的成品率都是90%多。
国内设计国外加工受欺负
搞设计公司是十分必要的。没有设计,上线也没有产品。但现在的设计一是档次不高,二设计拿去加工有问题,有的是国内厂不愿加工,有的是眼睛朝外。但到国外加工,板图是拿不回来的。尽管咱们花了钱,100%的制版费是咱们出的,也拿不回来。
建议成立微电子管理委员会:
目前咱们国家的部门主义已经严重到阻碍科研生产发展的程度。原打算拿一笔钱给科学院物理所买4英寸的设备,发挥他们的特长做批量砷化镓分子束材料,几经评审都通过了。最后风云突变,没有给立项。信息产业部说不需要分子束外延,离子注入就可以了。实际上是“肥水不流外人田”,怕人家发展起来成为竞争对手。
我们建议,成立国家微电子管理委员会,实行一元化领导。发扬两弹一星的精神,这太重要了。外国人看了都笑话咱们,你们是计划经济,怎么到今天都合不起来。现在人家SEMATECH是多少大公司投资的。日本几个大公司,联合投资搞0.1微米的工艺。他们都看到靠一个公司的力量无力开发,要联合开发,技术共享。但产品保密,互相竞争。美国SEMATECH(半导体工业协会)和SIA(半导造协会),一个做制造设备开发,一个做工艺技术开发,已经成为国际组织。值得好好研究他们这种机构的运作。它是行业协会,可是他颁布的发展路线图,大家都遵照去做,是协作关系。现在各国都有自己的一套制定整个行业规划发展蓝图的协会。我们再认识不到这一点就会耽误大事。但我们自己应该有一个统一管理协调的机构。
邹世昌 华虹NEC副董事长
关键是要培养一支好的队伍
我们的目标是要建设国家自己的半导体产业,现在马上都自己弄不可能,先与人家合作。华虹NEC是中方控股,72%是中方的,日方总经理任期是5年,要包市场。日方同意,5年后由中方取代这个位置。关键是5年后要接得过来。这里就有消化吸收培养队伍的问题。我对这里的技术人员讲,现在你们在日本人的领导下老老实实学,学点本事。几年后,我们自己能站的起来,把工厂接过来。现在华虹NEC这条芯片生产线是建在中国,但不是中国的技术。要靠这支队伍真正能消化吸收先进技术,才能自主自己制造芯片,才是我们自己的产业。
现在人在建生产线宣传“造的是中国芯”,其实他们造的也不是中国芯。现在人搞的生产线,领导与管理人员都是从来的。技术也是从日本OKI、Toshiba、Mitsubishi引进来的,不通过消化吸收,也不是我们的。
微电子产业要真正具有我们自己的知识产权,还有很长的一段路要走。这段路是必走不可的。关键是我们自己的技术队伍要顶起来。比方说我们现在可以做128兆,但128兆最多是一年的寿命。256兆你能做吗?你能设计开发出来吗?我们中国的技术人员,往往在单项的技术上是可以的,但是技术综合的人才一下子出不来。
我的看法,最要紧的,是尽快把自己的核心队伍搞起来。有了核心队伍,有自己的知识产权,就有希望了。集成电路设计与生产都需要有很强的队伍,能够根据国内整机的需要
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设计出产品,按照我们的工艺规则来生产。他的设计拿过来我们能做,做好了能够测试,测试以后能够用到整机单位去应用。这条路要把它走通。另外还有一批人能够打开市场。其他的暂时可以慢一点。设备要全部自己做不现实。饭总要一口一口吃。
要把半导体搞上去,完全靠金钱不行,还要有一点精神。年轻人有奉献精神的还是有的。应该把有奉献精神的、有事业心的,培养成可以集成与综合技术的能带领队伍的将才。关键还是要靠人,靠队伍。有了好的队伍,条件差一点,照样可以搞上去。没有好的队伍,物质条件再好,也搞不上去。
扶持队伍,国家要下大力气。目前国内人才很缺,你挖我的人,我挖你的人,身价炒得很高。大学能不能多培养一些,有的专业分不掉可以压缩一下,微电子专业供不应求,就多招一些。这些年轻人,在待遇上,在力所能及的范围内稍微弄的高一些,房子、成家,孩子上学问题要有保障。慢慢把队伍培养起来。这个培养计划国家要搞。
国家的半导体产业面临一次很大的机遇,千万不要再把机会丢掉
现在我们做的芯片都是国外拿来加工出口的,国内用的集成电路,80%多是进口的。当然现在是开放的市场,国内需要的集成电路不一定都要自己做。但一些关键的专用集成电路,你没有自主权,完全依靠人家,国外卡你一下,你就难了。另外,关键的元器件全部从国外进口,我们的电子工业成了装配工业。装VCD的利润只有2%,国外有几个公司是靠我们的VCD发展起来的。其实搞VCD不是我们发财,是人家发财。
我们有一次去新加坡,新加坡比我们厉害。回来路过马来西亚,马来西亚也比我们厉害。我们连马来西亚都搞不过,交代得过去吗?中国人是很勤奋的,为什么就搞不上去?
华虹吸取了投资分散的教训,现在华虹NEC这条线和国外的差距大概不会超过3-4年。但技术还不是我们的。过去大家都要搞半导体,后来都说这是不好玩的。我们希望华虹NEC能证明,半导体在上是可以玩的,钱扔下去不会回不来的。只要你这条路走通了,民间资金,国外资金就会投向半导体产业。5年前,没有人肯过来投资半导体。所以,华虹NEC在中国半导体产业界,起了一个先导作用。但关键还是要形成自己的队伍,要能自己做才算有了自己的产业。这本身是系统工程,要一步一步的来,跨越是跨不过去的。
集成电路的光刻设备,248纳米波长的,这里已经有了七八台,肯定可以进来了。下一代是193纳米的,我们要去学。关键要学两个东西,一是193纳米的光刻,一是铜布线。这两项技术对下一代集成电路制造是很关键的东西。
先把专用电路抓上去是可能的,这一块市场更容易保障。所以我们要大力加强设计能力。现在芯片已经发展到了系统级芯片,系统设计在芯片里。到了这个地步,整机单位的作用就比较大了。系统设计的思想要他们产生,不完全是线路的问题。需要把自己的力量整合起来。
这个十年,我们国家的半导体产业面临一次很大的机遇。搞半导体产业是几代人的梦,有可能在这个十年实现。国内市场又发展这么快,发展集成电路产业的几个基本要素都在。千万不要把机会再失掉了。
许居衍 信息产业部电子58所名誉所长
半导体非常重要,技术虽然深奥,但技术发展路线是很早就清楚的,已经知道往哪里走,什么时间该走到那个站,只是路基不完善,怎么铺路、用什么石料不清楚,这就是为什么能制定出International Semiconductor Technology Road Map的道理。我十年前做了一个研
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究,得出结论:半导体产业将在2014年左右进入成熟,前年英特尔一位工程师在《科学》上也发表了同样的结论,引进了重视。这个结论很重要:过去美国等半导体先进国家对我们卡的不得了,使我们寸步难行,这是我们上不去的重要外因。现在情况变化了,过去美国非常看重半导体,现在把它从信息产业中分出,当然还把它看为重要的制造业。但毕竟今非昔比了,(半导体)制造业快成熟了,技术再先进、再深奥也会放进耒。
美国《半导体商业新闻》评出2000年十大半导体新闻,其中第五大新闻讲,中国是全球半导体的最后一片“热土” (China,the global semiconductor industry’s “final frontier,”started opening big time),这里要特别注意”最后”这两个字,一是要跟上面讲的制造业成熟一说联系起来。二是(在技术没有突变下)全球再没有象我们这样大的IT市场。华人想回来,机遇在这里。中国这个市场任何人不可比。韩国、搞半导体花了20年。我预感我们再花5-6年,可能就上来。
半导体要非常大的资金投入。英特尔公司财务纪录表明,半导体企业6-7年循环一次,开始几年亏本,以后逐年赢利,到第六第七年大赢利。三星公司开始进入半导体时亏很多很多。但1993年全部赚回来,赚了很多钱。我们的投资制度不允许这样,国家投资总是希望把半导体跟传统工业一样对待。搞半导体要有大钱做后盾,要有一个良好的资本市场。
现在情况有变化。外国资本进来了,民间资本也开始起来了,但环境还要继续完善:要不仅在社会政治环境、经济环境,而且还要在产业技术环境(形成产业生态)方面下大力气。有人以为在市场经济下,做的事少了,恰恰相反,这方面我们还要去适应、去摸索。
传统的、基于**衡态物理的硅半导体快要达到极限,并不能错解为不要投入研究,不要发展了,这种观点是不正确的。现在有很多决策部门,特别是科技部如果有这种思想是十分有害的。
一个产业在它的导入期、上升期和成熟期需要投入研究的内容不一样。半导体快成熟了,如何改革制程、降低制造成本有很多创新等待中国人去投入研发,世界在期待我们;
其次,硅技术蕴涵了太多的潜力,要我们投入力量去研究,这方面已经显露出很多很有前景的经济新增长点;
第三,除了上面讲的应用基础方面的研究外,还有现实的、属于经济主战场方面的研发工作,属于下一个市场热点的研发工作,因为我们落后,就更需要支持。在这方面过去计委科技司做了很多很好的工作,例如关键产品技术,其中特别是涉及CPU(MCU/MPU/DSP)技术,科技部门应该大力支持:
下面的半导体市场热点是什么?有各种各样的说法。我个人看法,是无所不在的计算。过去的计算主要用在PC上,今后要用到任何地方去,这在中国市场很大。应该向领导部门讲清楚,从科技发展的角度看,需要大投入,目的是为了推动、邦助、支持企业去占领市场。我个人看法,半导体主战场当前的跨越发展,主要瞄准这个市场。千万不要认为它快成熟了,就不要投钱了,这是绝对错误的,也不要认为这仅仅是企业自己的事,因为我们落后,市场过去被人家占领了,要抢回来,很不容易,更何况我们的企业还很脆弱,很需要通过支持,把他们联合起来。人家现在拼命在中国投资,也是看好这个最后的“热土”。
(以上纪要,引自中国科学院科技研究所“微电子跨越发展课题组”访谈记录,此纪要已经谈话人审阅。)
附录二:有关表格
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表5-4 1998年主要专业化电路封装企业的产量和销售额 公司 封装量(亿块) 销售额(亿元) MOTOROLA 天津半导体厂 5.50 26.10 江阴长江 1.71 1.52 南通富士通(华达?) 1.93 2.98 上海阿法泰克 1.98 1.08 广东新会硅峰 0.48 9.12 上海松下 0.18 0.60 青浦现代电子 7.18 INTEL科技(中国) 0.2 2.4 深圳赛意法 2.45 2.98 资料来源:1999中国高新技术产业发展报告,P65
表5-5 外资在中国半导体行业投资情况表(1998年) *前道工序 #后道工序 企业名称 投资情况(百万美元) 内容 备注 总投资 中方% 外方% MOTOROLA天津半导体厂 1000 0 100 * # 乐山 PHOENIX 55.3 70 30 # 首期27.8 INTEL上海集成电路封装公35 100 0 # 司 AMD(苏州)半导体有限公司 30 100 0 # HARRIS(苏州)半导体有限60 100 0 # 公司 上海NS晨星公司 5 # 上海新康电子有限公司 6 50 50 # 上海阿法泰电子有限公司 75 55 45 # 首钢日电电子有限公司 380亿日元 40 60 * # 首期260亿 上海松下半导体有限公司 59 76 24 # 上海华虹MEC电子有限公司 700 28.6 71.4 * 三菱四通集成电路有限公司 1500 30 70 # 计划* 首期90.6 无锡华芝半导体有限公司 25 40 60 # 日立(苏州)集成电路有限40亿日元 0 100 # 公司 南通华达微电子有限公司 30 30 70 # 现代电子(苏州)半导体有90 0 100 # 限公司 三洋半导体(深圳蛇口) 77 0 100 # 深圳赛法意微电子有限公司 84 40 60 # 上海贝岭微电子有限公司 200 84 16 * 上海先进半导体有限公司 68.8 28 72 * 三星电子(苏州)半导体有 0 100 # 限公司 东芝半导体(无锡) 0 100 计划* 资料来源:陈文华, 1998.
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表5-6 中国集成电路历年产量产值 产量(亿块) 1980 0.1684 1981 0.1279 1982 0.1352 1983 0.2361 1984 0.3928 1985 0.5314 1986 0.4572 1987 0.7667 1988 0.9252 19 0.91 1990 0.9692 1991 1.1825 1992 1.3274 1993 1.7809 1994 2.0078 1995 5.4196(7.9) 1996 7.58(11.5) 1997 14.1159(16.8) 1998 22.9(27.1) 1999 41.5 2000 58.8 科技部,P65
产值(亿元) 1.5222 2.1726 2.9549 4.3098 4.6054 2.83 4.7298 8.9544 4.2719 3.7309 5.2008 6.1747 10.1358 16.9519 26.4353 39.3153 46.0531(54.2) (65.7) 83.8 资料来源:陈文华,1998;以及根据其他文献整理。括号内数字来自《中国高新技术产业发展报告1999》
附录三 : IT产业以及电子信息产品制造业 “九五”期间发展状况
信息产业的概念和微电子产业在其中的地位
信息技术产业(Information Technology Industry 简称IT产业)系指信息技术产品生产或经济活动的总称。IT 是扩展人类信息器官功能的技术,即完成信息获取、传递、加工、再生和施用等功能的技术,包括感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术等,具有广泛的基础技术、支撑技术和应用技术外延,电子计算机技术和通信技术是IT的两大支柱。中国称IT产业为电子信息产业,它主要由计算机技术产业和通信技术产业组成,微电子产业和软件产业为电子信息产业的基础。22
根据科技部《1999中国高新技术产业发展报告》,信息产业是生产、收集、传递、加工、储存信息的各个组织的总和,以及装备的制造,在一定意义上还包括信息的使用。
信息产业覆盖第二、第三产业,其中装备制造业属于第二产业,信息本身流程中各个环节属于第三产业。
信息的主要特点是信息在使用过程中不消耗,内容可以以低廉成本(载体)无限复制,可以以近乎光速的速度传播。
信息产业按其内容,功能,可分为计算机业、通信业、声像业和基础产业四大类。
表5-7 IT产业的结构 制造 服务 22
《中国入世研究报告:进入WTO的中国产业》,余永定等,P421。
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计算机业 软件业 通信业 声像业(消费类电子业) 基础产业 硬设备制造,软件生产,系统集成和应用, 咨询服务 通信服务,通信设备制造 声像服务(广播式,非广播式网络型,单体型)声像设备制造 集成电路(含元器件),生产设备制造 通信服务 声像服务 参考:《中国高新技术产业报告1999》
信息产业界将信息技术分为三个层次:尖端核心技术、高新技术、制造技术。将信息产品分为上游产品、中游产品、下游产品。
以电脑、通信(网络)为主流产品的电子制造业是高度国际化的产业。其中微电子制造技术属于领导“新经济”潮流的最前沿领域,基本上由美国所控制。 国际信息业界人士,将电子业生产过程分为四大主要层次
顶层:主要支配产量和产品的企业(以美国、日本、欧洲为主);
第二层:主要支配关键的分类装配和组件的大型公司,包括硬盘驱动期、半导体等(美国、日本是主要国家);
第三层:小型的本地品牌制造商,例如韩国、、新加坡等地制造商; 第四层:主要从事装配和运送个人电脑的合约制造商;为区域提供零件和辅助服务的中小型企业(如中国和部分东盟国家)。
我国电子信息产业的发展情况
信息产业部体改与运行司发布:据国家统计局统计资料,电子信息产业已成为我国工业第一支柱产业。该产业近十年平均每年递增32.2%,而同期我国全部工业年均增长为14.2%。
2000年全年统计,信息产业市场规模已经超过1.4万亿元, 其中,全国电信业务总量将达到4000亿元,业务收入将达3600亿元;电子信息产品制造业总产值将超过1万亿元,销售收入6700亿元。估计工业增加值1100亿元,出口创汇额达到450亿美元。工业增加值占GDP的比重将由“八五”末的0.78%增加到“九五”未的1.34%。
2000年,电子信息制造业生产发展速度为33.8%,比全国工业发展速度高22个百分点,对国民经济增长贡献率达到21.4%,拉动全国工业增长2.5个百分点;占工业比重由1999年的 8%上升为8.5%;利润总额380亿元,增长65.6%,成为我国实现利润的三大支撑行业(石油、电力、电子)行业之一;电子产品海关出口551亿美元,比上年同期增长41%,占全国出口总额的22%(全行业产销率达98.1%,全行业完成产品销售收入5800亿元,同比增长34%)。
其中,计算机产值从1990年的50亿元激增至1995年的698亿元,平均每年递僧69.5%。1995年以来年均增长率接近56%,至1999年产量达400万台,销售额达1500亿元人民币左右。社会总拥有量约1200万台。
中国计算机显示器已占世界总产量的36%,产量世界第一。
计算机出口的75%来自外商独资企业和中外合资企业,但国有企业和私营企业也开始表现出强劲的出口增长势头。
2000年,国产品牌PC机所占市场份额达到45%,国外品牌为15%(另40%为兼容机),国产品牌PC在完全公平竞争环境下占据到绝对主导地位。
附表5-8 电子信息产品制造业、软件业1995~1999年主要经济指标(单位:亿元,%) 1995 1996 1997 1998 1999 指标 年均增长率 最新精品资料整理推荐,更新于二〇二一年四月十二日2021年4月12日星期一19:51:44
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2470.95 3042.5 4001 工业总产值* 23.13 31.5 比上年增长 1708.8 2185 2718 销售收入 27.9 24.4 比上年增长 448.74 532.99 650.25 工业增加值 18.77 22 比上年增长 152.7 166 228 利税总额 8.7 37.3 比上年增长 96.8 106.7 148 利润 10.2 38.7 比上年增长 215.0 269.3 出口值(美元) 161.5 33.1 25.1 比上年增长 * 工业总产值为1990年不变价,其余为当年价 5482.42 37.03 3361.45 23.67 807.16 24.13 272.6 19.56 163.04 10.16 270.3 0.37 7782.07 41.95 4300 27.92 1024 26.86 330 21.06 200 22.67 3.78 44.20 33.22 25.95 22.91 21.25 19. 24.
信息基本设施得到跨越式的发展——完成了人工网向自动网、模拟通信向数字通信的转变。电讯产业发展步伐加快。1998年底,我国局用电话交换机总容量已达到1.35亿门,其中新增容量2221万门,网络规模居世界第二位;全国所有县以上城市全部实现电话交换程控化;电话用户数达1.1亿户;电话普及率达10.%,城市电话普及率达27.7%。
1990年,移动电话用户只有1.8万户,1998年底,全国移动电话用户已达到2498万户(含联通公司)。(2001年年中已达到1亿户)。
产业规模居世界前列
我国电于工业总产值:1996年366亿美元,1997年482亿美元,1998年661亿美元,1999年938亿美元。按平均汇率计算,我国电子信息产品制造业总体规模已进入世界前列。其中彩电、音响、数字影碟机、电话机等产品产销量居世界第一。
主要产品产销量快速增长
表5-9 1999年主要产品产销情况 产品名称 生产 销售 产量 同比增减% 销量 同比增减% 2300 102.2 1920 137.6 移动通信手机(万部) 39 14.9 3 3119 19.0 程控交换机(万线) 3199 9.2 3119 9.5 电话机(万部) 23.40 39.5 23.15 33.2 传真机(万部) 3528 11.8 3272 14.0 彩色电视机(万台) 1425 -7.0 1392 1.5 收录放机(万台) 533 -6.4 534 -6.0 组合音响(万台) 433 36.6 434 30.9 录像机(万台) 1021 -7.9 881 3.7 激光视盘机(万部) 397 33.9 382 44.7 微机(万部) 1773 73.1 1728 71.1 显示器(万台) 70 28.8 57 27.7 打印机(万台) 1324.06 43.8 1263.74 48.5 电子元件(亿只) 3533 21.2 3501 15.5 彩色显象管(万只) 34.7 188.15 37.4 半导体分立器件(亿只) 200.43 22.9 32.2 22.15 33.4 集成电路(亿块) 最新精品资料整理推荐,更新于二〇二一年四月十二日2021年4月12日星期一19:51:44
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49.7 4209 62.5 彩色显象管玻壳 (万4248 套)
通信类产品高速增长。各种国产通信设备及软件在网上得到广泛采用,“九五”新增程控交换机国内生产比重己达到90%以上,国产SDH、DWDM设备、ATM设备、移动通信设备、接入设备及其软件己开始装备通信网。其中固定程控交换机“巨大金中华”五大国内品牌产量占了80%。移动通信手机产销量增长幅度超过100%,国内企业推出自主品牌的手机,实现了零的突破。
消费类产品中,录像机高速增长(主要出口),彩电和激光视盘机平稳增长。彩电己进入成熟期,市场竞争激烈,纯平、超大屏幕及数字处理彩电等新产品成为城镇市场的热点,25英寸以上大屏幕彩电己超过50%。视盘机产品更新换代快,DVD正处于迅速起步阶段,99年销量己突破100万台。
计算机类产品中,微机、显示器、便携机、打印机均呈高速增长态势;元器件产品全面高速增长。
附录四: 电子信息产业的崛起
产业结构的升级和信息产业
近20年来,在出口导向的经济发展路线中实现了经济结构的升级和优化。结构变动的主要内容是“资讯工业”(信息产业)的崛起,从而使的经济发展在1990年代以来的“新经济”浪潮中占据了主动权。一般认为,这对于在1997年席卷东亚的经济危机中能基本保持稳定作出了主要贡献。
在1980年代初期实现了从传统的家电向个人电脑及周边产品等资讯下游产品的转型,1990年代初期又成功地进行了从电脑及周边产品向半导体等电子上游产品生产的转型。目前,电子资讯业在处于制造业乃至整个工业生产的核心地位,其對整体经济的貢献远远高于其他行业。短短20年,已经成为全球第三大电子硬件生产基地(仅次于美国和日本)。
的资讯产业的发展仍遵循出口导向的路线。1990年代中期以來,工业电子产品(主要是晶圆代工和DRAM等记忆体的半导体)就一直高踞出口产品首位,而且在出口总值当中所占的比重逐年增加, 1996年和1998年亚洲金融危机期间,全球半导体销售額分別下降8.6%和8.4%,但的半导体生产和出口,仍然维持兩位数的增長。
表5-10 工业生产变动情况(2000年6月) 2000年6月生产指6月同比增减(%) 1至6月累计同比数(基期=96年) 增减(%) 工业 133.50 10.08 9.42 制造业 135.30 10.37 10.58 金属机械工业 123.09 6.45 5.37 资讯电子工业 198.94 25.66 23.45 化学工业 115.58 1.98 4.80 民生工业 92.66 -3.09 0.72 房屋建筑业 84.19 1.08 -19.78 最新精品资料整理推荐,更新于二〇二一年四月十二日2021年4月12日星期一19:51:44
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水电燃气业 矿业
141.96 67.93 10.31 -7.01 9.34 -9.45 陈文鴻、朱文暉:《资讯经济转型与电子产业发展》
1986年,资讯工业(硬件)产值为21.2亿美元,1995年增为141(158)亿美元,其中90%由本地公司生产。出口值从1986年的20.6亿美元上升到1995年的134亿美元。再加上在海外投资设厂的54亿美元产值,在1995年即超过德国,成为世界上第三大个人电脑制造者,仅次于美国和日本。 目前在全球市场排名第一位的资讯产品有10项,除笔记本电脑(49%)外,在全球市场的份额均超过50%,其中扫描器在世界市场中佔到了91%的份额,等于全世界的扫描器几乎都是生产的。 1990年代中期以來,的资讯产业结构进一步调整,其表现之一就是笔记本电脑产值超过桌上型电脑、继而又超过监视器而成为最大的资讯硬体产品。1998年推出售价低于1500美元的笔记本电脑,笔记本电脑也进入了低价化时代。早在1998年曾以接近40%的全球产量佔有率,首次超过日本成为全球笔记本生产的第一大国, 2000年的笔记本电脑产量可达1300万台,佔全球的58%,成为全球笔记本电脑的“绝对霸主”。
表5-11 主要资讯硬件产品产值(百万美元)及占资讯产品硬体产值比重变化 1995 1996 1997 产值 比重 产值 比重 产值 比重 笔记本电脑 3339 17.7 5331 22.1 10190 25.6 监视器 7271 38.5 7872 32.6 9330 23.4 桌上型电脑 2314 12.3 3372 13.9 7188 18.1 主机板 2222 11.8 3075 12.7 4850 12.2 陈文鴻、朱文暉:《资讯经济转型与电子产业发展》
表5-12 1999年在全球市场排名第一位的资讯硬体产品 产品 产值(亿美元) 世界市场占有率(%) 笔记本电脑 101.9 49 监视器 93.3 58 主机板 48.5 电源供应器 - 70 机壳 - 75 扫描器 - 91 键盘 - 68 鼠标器 - 58 集线器 - 66 数据机 - 57 陈文鴻、朱文暉:《资讯经济转型与电子产业发展》
表5-13 的资讯产业(单位:百万美元) 年份 1995 1996 资讯硬体岛内产值 13587 114 资讯硬体海外产值 5284 7760 资讯软体产值 2878 3441 电脑网络产业产值 972.4 1467 1997 21023 18858 95437 1994 最新精品资料整理推荐,更新于二〇二一年四月十二日2021年4月12日星期一19:51:44
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通讯产业产值 1840.5 1825.2 2148 陈文鴻、朱文暉:《资讯经济转型与电子产业发展》
随着对外投资的发展,已成为上述产品的全球制造供应中心。1998年,厂商对外投资建立了约2万条生产线,这些生产线所需的元材料、零部件、机械设备,模具等多由供应,居于这些厂商在国际分工的制造和供应体系中的枢纽地位。
在电脑及其周边产品中,近年来发展最快的是以半导体为主的微电子产品。1990年代以来,的半导体产业以接近30%的速率增长,远超过5.6 %的GDP增长率,并成为推动出口的重要动力。自1993年以来,占世界半导体销售额比重平均每年增加一个百分点,1998年已达18%左右。目前,半导体工业总产值占其GDP的5%。甚至有人称是“电脑岛和硅岛”。
半导体产业发展的特点
与国际信息产业的发展关系极其密切,实际上是美国信息产业的海外延伸。
的半导体产业是从作为美国PC业的加工组装基地起步,走的是以电脑行业作为发展重心的路子(尤其是早期)。随着美国1960~1970年代电子和半导体产业技术的突破性进展,得以承接大批美国PC下游产品定货,紧跟美国最新技术潮流,产能也得到极大扩张。从PC组装、周边产品生产和开发研制,形成分工协作广泛的新产业。
1980年代下半期,国际上半导体的生产技术和工艺基本成型,此后产业内分工协作和专业化逐渐形成和发展。由于下游产品(特别是个人电脑)带来的产能扩张,使整个产业的规模扩大,正适应半导体产业专业化发展的需要。不少原来由大公司通过垂直整合的生产工序,也分拆出来进行外包加工。而抓住了这个产业链逐步纵向延伸的时机,把人的优势(如硅谷和本土密切联系的渠道)和本土低成本优势,以及其他各方面的条件结合起来,终于成功地把这个产业链条延伸到本岛,形成了半导体产业的发展热潮。
从“代工”形式起步,外向程度高。
进入半导体行业,主要通过代工(OEM)形式,和日韩明显不同。日韩电子公司都是综合性企业集团,在技术和财务上有较強的性,往往从事高风险、高投资、且面对市场先行者强大竞争压力的上游产品开发。而企业以台积电为代表,大部分都是美国式的单一型半导体公司,首先保证营业额和利润收入,因此选择风险小、且不与国外大厂發生竞争的代工方式进入。不仅制造业,而且上游设计业和下游封裝测试业都形成了以代工为主的局面。
半导体产业以晶圆代工起家,仅经过十余年的发展,取得举世瞩目的成就,这对全球半导体产业的发展、对国际分工体系都具有启示意义。保持工艺技术的领先地位、优异的质量和客户服务,是半导体企业生存与发展的三大要素。以台积电董事长的观点,晶园代工业本质上是半导体业的服务业。由于代工厂商与客戶有直接的共同利益关系(加工速度、质量),日久形成利益共生体,容易转移比较先进的技术給。所以,晶圆代工代表一个产业的“反垂直整合”,把整個半导体产业变得更有效率。 目前晶圆代工产值在全球晶圆代工产值总额中的比重占到接近70%,2000年有望提高到85%,但晶圆代工在全球半导体产值中的比重,1999年只有4.1%。由于半导体投资巨大(例如,80年代建一条6英寸的生产线投资约2亿美元,90年代一条8英寸的生产线投资需10亿美元,现在建一条12英寸的生产线要20~30亿美元),产品生命周期短,波动幅度大,需求不稳定,故投资风险极高。在世界范圍內IT产业水平专业分工的生产范式下,
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占全球生产能力90%以上的国际大公司为转移风险,势必对工厂释放产能,因此晶园代工的前景乐观。
在此背景下,一些大型代工厂如台积电、联电等大肆扩张规模,以规模经济手段巩固国际代工市场的领导地位。台积电的12寸晶圆厂已经试产成功。在已经或即将在2001年动工的12寸晶圆厂有13家。相比之下,全球目前只有美国一家半导体厂兴建了12寸晶圆厂。过去在8寸晶圆时代,跟隨国际潮流建厂,但现在已成为市场的领先者了。
中小企业占优势。
半导体行业尽管投资巨大,但企业运作继承了中小企业的高效,弹性,机动等传统特点。这和日韩的企业形态(企业规模大,企业和、银行关系密切,资本负债率高)不相同。半导体企业平均规模较小,专业分工明显,行业内研发、生产配套齐全,整体服务较好,成本低,能够很快赶上市场的最新发展,并作出相应的调整,提供适销对路的个人电脑产品。
在同网络有关的应用开始后,的中小企业PC厂家首批夺得有关的市场,开始供应多媒体声频卡,视频卡,图像扫描仪,调制解调器,开关,网桥和CDROM驱动器。这些小公司利用急速变化的技术,占据了新的市场。另一方面成功的“老企业”在激烈的市场竞争条件下则进一步扩大了规模。
由于众多企业相加的集体加工需求,加工企业可以有效分散风险,并通过源源不断的定单,适时提高自己的技术,经过不到10年的大发展,目前半导体加工技术已经赶上世界领先地位。
行业内形成了垂直网络,产生了积聚效应。
在电子加工行业内建立了广泛的垂直联系网络,从上游的电子元件和部件(逻辑集成电路,存储集成电路,芯片组,小液晶显示器,阴极射线管和主板),中游的外围产品(键盘,监视器,图像扫描仪,鼠标器,电源装置)到台式和笔记本个人电脑的组装,形成紧密一体化的本地生产网络;再加上关键性的国内设计能力(主要通过电子研究服务组织和信息产业研究所等官方背景机构发展起来,私人公司也有这样的能力),帮助形成初始设备制造和初始设计的声誉,成为世界上个人电脑产品的主要生产中心之一。
随着制造能力的增强,在提高企业技术开发能力的同時,也提高了其与国际半导体大厂合作与谈判的相对地位。從国际半导体大厂的角度來看,一方面由于研发费用节节攀高,企业合作研发日漸成风,另一方面,国际水平分工日益依賴的半导体加工能力,因此,这些国际大厂亦乐于通过策略联盟转移技术或者与企业合作开发。亚洲金融危机削弱了日本半导体企业的投资实力,为维持市场占有率及维持既定的产能規模优势,日本半导体大厂也纷纷以策略联盟或技术授权方式,以技术換取产能規模。
表5-14 1976—2000在集成电路技术方面的追赶情况
微米(μ) 7 5 3.5 1.5 1.2 1 0.8 0.5 0.35 1976 1980 1983 1986 1988 1990 1991 1994 1996/4Q 达到的世界领先水平年代 1980 1983 1986 1990 1992-93 1996/1Q 落后年数 6 5 4 1 1-2 0.75 最新精品资料整理推荐,更新于二〇二一年四月十二日2021年4月12日星期一19:51:44
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0.18-0.13 2000 2000(预计批量生产) - 资料来源:《经济圈》新华出版社,1999
电子工业的主要缺陷 电子资讯产业对国际产业分工依賴性很大,是建立在美国和日本企业的分工体系之內的。在全球资讯的国际分工中,基本已形成了日本提供关键零組件,美国主导全球资讯产品主要行銷销道,等地生产附加值较低的非高技术周边产品的格局。 从半导体发展方向來看,资讯产业有全面撤退到代工的趋势。韩国三星、現代电子公司超越日本,美国美光半导体公司又反超韩国企业成为全球DRAM最大厂的经验都表明,只要掌握独家专利技术的国外半导体大厂恢复、提高了投资能力,纵使在全球半导体代工的比重节节攀升,也难以挑战国外半导体大厂的地位。资讯电子产业的发展虽然符合国际产业分工潮流,但代工模式也將锁定在“打工仔”的地位,未來日本会集中研发更高阶液晶显示器及半导体技术,而与韩国会出現更直接的竞争,然而在技术研发和企业实力方面,距离韩国尚有明显差距。 经过多年的发展,仍沒有出現可与国际大厂抗衡的综合性的半导体企业。原因就在於代工的客戶群以海外半导体资讯大厂为主,国外大厂技术转移和资金投入更加强了代工厂商与海外大厂之间的纽带。台积电的主要代工客戶有10余个,主要都是日本半导体大厂。这样,本土IC设计公司就受到排挤,不少IC设计公司不得不舍近求远,向海外寻找定单。如照这个趋势發展下去,整个半导体产业就会出現断层,下游代工制造和上游IC设计分別同国外大厂合作,但本土却不会出現整合的半导体产业。
半导体工业获得重大进展的原因和启示
从70年代后期起,当局一贯重点支持资讯产业,坚定明确 有关管理部门在半导体产业发展中扮演了重要的推动作用,包括投资计划导向、产业导向和机构导向。其中“工研院”是资讯产业技术的重要推动者之一。
管理层虽然不象日,韩大量投资或通过全面贷款支持,但在引进技术、消化研发方面也有大量投资。官方直接出资建立试验工厂、设计研究机构,大量培养人才,以至参加创立半导体企业等,从多方面弥补了企业规模小,难以从事风险投资的缺点。
鼓励高科技产业发展主要包括三大方面:税收优惠、建立科学园区和提供策略性融资。例如,在税收方面,(规定企业利润全部用于再投资的免所得税;)一般公司从事研究开发的费用可抵15%~20%所得税;股东投资的20%可抵减所得税等。
积极组织产业界学界的联络,鼓励人才回乡创业,疏通技术转移渠道
和同样面临人才流失的严重问题。大量优秀理工科学生赴美学习,然后在美工作定居,其中部分人成为硅谷电子科技企业群中最初的成功者,或被委托开拓亚洲市场。
早在1970年代,当局就敏锐地认识到这些成功的海外电子专家们对本土的宝贵价值。当局出台了一系列规定,试图支持团体的产生。当时的“经济”李国鼎,是技术发展战略的总设计师。当局以一种“和亚洲的更官僚化、更内向化的发展方式十分不同”的“灵活而外向发展方式”。在1970年代奠定了与硅谷联系的基础。
·邀请国外华裔专家组成小型高级顾问团。“这一集团中的许多人是…例如贝尔试验室和IBM的高级工程师”。他们定期被邀请回台参加研讨;参加产业的制定,包括有限的直接干预,更多依靠私营企业家,寻求获得国际资源和市场机会等。尤其对改进专业教育、提高科研水平具有特殊的影响力。
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·通过华裔海外专业团体提供技术支援。“科学委员会”资助定期的高级工程技术研讨会,邀请在美学者、技术专家和本地高级、科研人员参会,以便掌握国际学术、产业最新动向。从而“在公共部门、科技研究机构的同行中造就了相当大的集团”。
·早在80年代,就在创办了风险资本产业,并给予立法确定,通过这一过程又进一步加强了和硅谷的联系。台“财政部”对风险投资给予特别税收优惠(例如用于风险性新技术的投资额的25%免税5年)。“这是一项重要的成就,因为风险资本概念对传统的经营经验来说是外来的东西,在那里家庭成员紧紧控制着金钱的管理”。
初始资金的筹集是艰难的。当时的“经济”李国鼎曾亲自出面筹资,得以设立第一家风险投资基金。到1998年,本土已有110家风险投资公司。仅1997年即对1800个公司投资13亿美元(台北风险资本协会,1999)。按外界的评论,现在拥有仅次于硅谷的、世界上最大、最具有活力的风险资本产业。
·当局有关重要部门,在硅谷设立办公室,积极招募工程师回本土。通过当局和民间团体的努力,有效促进了硅谷—新竹间跨太平洋的资金、技术和人员的双向交流,这被证明是信息产业科技水平能够保持和国际先进水平基本同步前进的决定性因素。
建立科学工业园区
著名的新竹工业园成立于1980年,直接目标是吸引留美工程师归来。当局对被认定的高科技投资给予多方优惠,包括低息贷款、经营期的第一个9年中5年免所得税,保留已投入资本之所得至200%(免税)的权利,R&D设备加速折旧,以及土地的低成本。
以新竹工业园为主要半导体产业基地,当局做了大量工作吸引留美技术专家回来创业。新竹从创立到真正发挥作用,前后大约有10年的时间。发展中国家(地区)的人才向发达国家流动是一个全球性的问题,当局以灵活和开明的,以及通过与硅谷的华人技术团体取得密切联系的方式,将这种“纯技术”团体的功能加以引申,成为“跨洋技术转移”的载体,这个创意是了不起的。
市场拉动和投资热潮
PC下游庞大的制造业对上游产品的巨大需求,是半导体产业发展的外部因素。1990年代,几乎成为全球最大的PC生产组装基地,但本土由于缺乏半导体生产能力,导致外汇大量流失。
1990年代初期,全球个人电脑需求猛增,1994年市场所需要的晶片达到国际市场的6%,而本岛只有16%的自给率(本岛生产的产量只有31亿美元,其中大部分还是代工供出口之用,能够供应本土的只有9亿美元),当年的半导体进口达到72亿美元。,为最大的进口商品。同时,加工组装企业屡受来自日本和韩国的半导体供应不足,不及时之苦。
另一方面,不少企业积累的庞大资金又在寻找出路。集成电路制造业的利润,比起过度竞争的电脑加工组装高出许多。已有的的成功榜样(如官方扶植的半导体企业“台积电”,利润率曾高达50%),又吸引各路资金向这一行业集中。这种种因素,终于形成,大企业和民间“一窝蜂”投资半导体的热潮。
电子信息产业是高度全球化的高技术产业,目前美国在这一领域占有无可置疑的领导地位。其中集成电路的技术、资金密集度极高,产品生命周期短,对企业的经营管理水平和吸收技术能力要求极其苛刻。在美日推行全球“纵向分工”战略下,在充分开放的条件下快速提升自己的技术能力,后来居上,争得“水平”国际分工的位置。在这一过程中,更多地通过市场力量实现了“赶超”,按照传统的国际分工和比较优势理论,是不可想象的。称之为奇迹亦不过分。
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当然,的电子产业所以能够远远领先于,还有一些尚未具备的条件。这主要是指:1 经济制度(外向程度、企业制度)和企业家对市场的适应能力;2 与美国经济的紧密联系(美国对向转让先进技术的较宽松),以及籍高级技术人才在美国成熟较早,等等。但海峡两岸毕竟同是中国人,应该具有相同的潜质。电子资讯产业的崛起说明,人才资金等客观条件固然重要,但明智坚定的引导,和产业界的进取精神与把握商机的能力,是形成现实产业进步、决定产业命运的两个关键要素。
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