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快速工业化进程增大了对模拟产品的需求,根据权威机构的统计,亚太地区尤其是中国大陆,已经成为全球对模拟产品需求增长最快的地区。市场分析公司Databeans对全球工业半导体市场的调查报告显示,2004年全球工业半导体市场销售额为200亿美元,该市场中的最大领域是工业控制,约占32%的份额。其它领域还包括测试与测量占23%;军用/航空占11%;医疗占10%;其它产品约占24%。模拟IC在工业半导体中占有最大份额,约为18%,目前市场对于模拟电源和专用元件的需求特别旺盛。
美国国家半导体亚太区电源管理产品市场总监黄汉基先生认为,根据Databeans的市场调查数据显示,工业用模拟芯片产品市场正不断高速增长,其中以模拟电源管理产品的增长为最快。工业产品市场是美国国家半导体极为重视的市场之一,因此我们特别提供各种全方位的电源管理及信号路径解决方案,以满足这个市场的需求。
工业半导体应用一般主要分布在几个方面,工业过程控制(IPC)、工业自动化、建筑控制、自动售货机(POS)、测试测量、医疗和安防设备等等。对于多数工业应用,一方面需要非常高的精密度,如对微弱信号的检测和处理等等;第二很多场合需要要求极高的省电功能,如需要永久加电的监控设备等等;第三是要需要满足极其严酷的工作条件要求,如极端工作温度变化等等;第四是比较长的产品生命周期。这些要求对于半导体供应商来说需要提供非常可靠的解决方案。
黄汉基先生认为,工业用模拟集成电路必须性能卓越,才可战胜恶劣的工业环境,执行正常的功能。无论是模拟电源芯片、还是其他产品供应商,第一必须具备可为设备电路提供高负载点电流,而且必须有多个电压可供选择。美国国家半导体的LM274x系列同步控制器以及全球最小巧的LM1771同步控制器是这类应用的理想解决方案。第二可为个别的了业系统提供高压供电。美国国家半导体的LM5000系列高压电源管理芯片最适用于高压工业系统。以3阶段的电源供应仪表为例来说,由于LM5000系列芯片具有高电压及高效率的优点,因此获得许多厂商的青睐,令这系列芯片广泛用于这类仪表之中。第三可为多种不同工业系统提供隔离式的电源转换。美国国家半导体的LM5000系列芯片可以精简现有系统的设计,以及削减系统成本。
在准确度方面,尤其适用于很多人都熟悉的超高频射频识别(UHFRFID)读码器。由于大部分射频识别的标签部属于无源装置,因此标签通过反向散射将信号传送回阅读器时,信号强度很多时会有很大的差异,因为信号强度取决于标签与阅读器之间的距离以及信号在这个范围内所受的干扰。要确保射频识别阅读器具有极高的灵敏度,其中的信号路径必须采用噪音极低的元件。换言之,放大器的输入噪音必须极低,模拟/数字转换器的有效位数(ENOB)必须极高,而锁相环路的抖动(即相位噪音)必须极低。美国国家半导体因应这几方面的要求,特别为这类信号路径提供一个理想的低噪音解决方案。以美国国家半导体的LMH6624/LMH6626高速运算放大器为例来说,这两款放大器的输入噪音低至只有0.92nV/√Hz,是目前性能最卓越的低噪音放大器。此外,美国国家半导体LMX2531芯片的相位噪音也低于同级产品。
至于更先进精密的射频识别系统,例如运送昂贵食品或药物所采用的包裹追踪系统,便可能需要采用有源的射频识别标签(含电池),因为外在的环境情况如温度和湿度都必须一一记录在标签的存储器内(即数据登录)。对于设计标签的工程师来说,如何延长电池寿命是一项艰巨的工作。其中一个办法是将核心芯片置于有源标签之内,而核心芯片会长期处于备用模式之中,以便节省能源,有需要时才将之唤醒,但唤醒电路的功耗必须极低。虽然美国国家半导体并非生产标签核心芯片的厂商,但我们可为上述唤醒系统提供各种性能卓越的芯片,例如,1uA 以下的LPV511运算放大器及luA以下的LPV7215比较器。
在针对工业系统、汽车电子系统和医疗设备等应用方面,美同国家半导体开发的VIP50工艺是该公司专有的全新绝缘硅(SOI)BiCMOS工艺技术,最适用于生产放大器芯片,目前已有多款采用VIP50工艺技术制造的放大器芯片产品。这种工艺技术有多个优点,比传统的双极或CMOS工艺技术优胜。双极元件内含的都是高速垂直NPN及PNP晶体管。BiCMOS工艺若添加垂直PNP晶体管,便可为放大器加设高度平衡的输出级,确保放大器可以充分发挥速度/功率比的优势。
采用VIP50工艺技术制造的电路内部的不同部分都装设于加设了绝缘硅(S01)的圆片之上,然后以沟道互相隔离。这种隔离设计可将电路内部产生的寄生电容减至最少,使放大器的速度/功率比可以进一步提升至世界级的先进水平。VIP50工艺技术的隔离设计还有另一优点,那就是即使信号电压高于正极供电电压及负极输入电压,放大器芯片仍可处理相关的信号。此外,由于不会出现漏电情况,因此即使在极高温度之下操作,也不会对放大器的性能产生任何不利的影响,令这类放大器芯片的应用范围可以扩大至上业应用及汽车电子系统。
当前互联网经济的发展如火如荼,脸谱、推特、优步等移动互联网公司如雨后春笋般冒出。可美国部分研究生产力的经济学家却认为,目前大多数创新都发生在消费品上,与提高整体经济生产力不搭边,信息技术革命长在低枝的成果也已被摘光,以计算机、软件和互联网为驱动力的生产力革命正逐步衰落。
起底生产力增长
2014年末凯托学会举行的经济年会上,美国企业研究所驻所研究员、经济学家史蒂芬・奥利纳在分析美国生产力增长的历史后表示,由于信息技术革命,美国生产力增长率在1995?2004年形成一个,但在2004年后逐步降低。虽然现在互联网经济很发达,但互联网的基础技术――半导体在2004年后的进展较缓慢,价格下降的速度也在减缓。
生产力增长是经济增长率的根本,而经济增长率决定着人们的生活水平。因此,这个看起来很学术的词,其实和人们的生活息息相关。可是,美国生产力增长率的趋势到底如何,经济学家对此的预测,差异很大。
美国有据可查的每小时劳动生产率可追溯至1889年。自那时起,美国劳动生产率每年平均增长2.5%。125年后的今天,美国劳动生产率已翻了15倍,人们的生活水平有了翻天覆地的提高。这是两次工业革命取得的成就。
人类自1960年代起将计算机运用于商业用途。奥利纳将信息技术革命分成三个阶段:1974?1995年,生产力的年增长率为1.5%,远低于平均水平;1995?2004年,生产力年增长率升至3%;但2004年以后,生产力年增长率又回归到了之前的低水平。虽然这期间发生了金融危机,但生产力增长衰减在危机之前,因此,这场危机不是生产力增长放缓的原因。
一般来说,生产力增长有三个要素:资本深化、全要素生产以及劳动力组成变化。奥利纳和他的同事对美国生产力增长的要素进行了研究。其中,特别研究了信息技术相关部门的资本深化和全要素生产,分别指在经济中使用电脑及相关设备、软件、通讯设备、半导体所产生的劳动生产率提高和生产电脑及相关设备、软件、通讯设备所产生的经济效益。因为半导体技术的进步,是其他IT产品技术进步和价格降低的源泉,所以也包括在内。
他们研究发现,IT相关因素的变化是2004年以后生产力增长下降的主要原因:IT相关产品价格下降温和,降低了资本投资设备的积极性,从而减缓了资本深化率;由于生产外移,IT产品生产部门在非农领域中的比例自2000年以来已下降70%;互联网最能推动生产力增长的成果已经被采用,近年来只有一些较小的创新。这和创新浪潮式分布相符,有也有低谷。
他们还发现,1974?2012年,资产的资本深化、劳动力组成的变化以及全要素生产的周期性影响等,对生产力增长的影响变化不大,IT才是1990年代中期生产力增长加速和2004年后放缓的主要动因。 芯片制造商现在已经改变了传统的创新方式。因为运算速度加快导致了散热问题,芯片制造商将提高计算能力的路径,改为通过整体设计提高芯片效率。
信息革命可能迎来第二次浪潮
数字革命的一切看起来很新潮,比如机器学习、机器人、大数据等,其实背后创新的源头只有一个――半导体芯片。如果半导体技术在进步,资本就有动力进入,技术进步带来的产品创新也会扩散;反之,半导体技术进展缓慢,对整个经济将产生相反的作用。
以经济学家罗伯特・戈登为代表的技术悲观派认为,信息技术革命能为人类带来的利益已几乎被榨干,技术开始停滞不前。美国官方的PPI(工业生产者出厂价格)指数中,近年来微处理芯片价格维持平稳的表现似乎也印证了这一点。
技术进展缓慢导致大多数产品并没有取得明显的改进,投资增长也因此受阻。在信息技术革命早期,每一个新的产品周期都代表着速度和可用性方面的重大飞跃。高科技产品的价格迅速下降,使企业有动力采取重大的投资措施。但在今天,芯片速度更快或软件的小小改动,无法起到同样的激励作用。例如,从MS-DOS到Windows 8是非常巨大的飞跃,但很少会有企业急于采用Windows 8系统,因为Windows 7也很不错。
不过,奥利纳并不认同这一点,他认为半导体技术现在仍在迅速发展。他列出了整个半导体行业以及其代表公司英特尔的微处理芯片技术周期的平均长度。从整个行业来看,1993年以前,半导体的技术周期平均为3年,1993?2012年间降至2年。1993年之后的10年技术进步非常快,2003年之后开始放缓,但还是比1993年之前的技术周期短。
半导体技术周期的标准定义是:芯片边长减少30%所需要的时间。因为芯片是矩形的,边长减少30%等于整个面积减少将近50%。芯片变小、运算速度变快是IT产品更新换代的关键。
奥利纳的研究显示,芯片制造商现在已经改变了传统的创新方式。因为运算速度加快导致了散热问题,芯片制造商将提高计算能力的路径,改为通过整体设计提高芯片效率。在这一战略下,即使表面看起来芯片的运算能力增速从2000年代中期开始放缓,但其总体效率仍在提高。奥利纳及其同事的计算表明,官方公布的微处理芯片PPI存在误差,近年来半导体的技术进步和降价速度虽然比不上信息技术革命的鼎盛时期,但依然可以称得上快速。
【关键词】 东莞 LED产业
一、东莞发展LED半导体照明产业的机遇和优势
LED光源被公认为照明史上的第四次革命,具有高效、节能、环保等优点,目前成为世界发达国家竞相争夺的技术与产业战略制高点。据统计,近十年来,全球LED的市场规模年均增长率超过20%,LED照明市场被业界认为在未来10年将是成长最好的市场之一。我国对LED的研究起步较早,科技部支持的863计划,近十年来一直在支持LED技术的研究开发。2003年6月中国成立了国家半导体照明工程协调领导小组,正式起动“国家半导体照明工程”。广东作为我国LED产业大省,LED照明产业已被列为战略性新兴产业的突破口和主攻方向之一。东莞市东莞现有从事LED企业100多家,年产值超过50亿元,产品分布在衬底材料、芯片、封装、应用及配套材料等各个环节,初步形成了一条完整的产业链,并在产业链中下游形成了一定的产业集聚,特别是东莞勤上光电成功申报广东省地方标准项目《广东省LED路灯地方标准》,其申报的全国照明电器标准化技术委员会LED照明装置工作组获得初步成功,已被国家标准委批准筹建。其LED产品,在国庆60周年庆典、上海世博会上的出色表现,成为东莞LED产业的标兵。
二、东莞发展LED半导体照明产业的主攻方向
LED产业具有产业链长、多学科、多领域交叉融合的特点。LED产业链上游主要是LED衬底材料和LED芯片制造两个环节,具有高投入、高技术含量、高附加值的特点,集中了70%的利润;中游是芯片封装,特点是投入较低、以劳动密集和技术密集型为主,这一特点也决定了在封装环节进入产业的企业门槛低,目前仅中国就有从事封装的企业1000多家,在封装环节产生20%的利润。下游是应用,主要集中在背光源、显示器件、照明器件等,这一环节直接面对市场,需要市场、科研、开发和生产紧密结合。根据目前东莞LED产业发展现状及今后国际产业趋势,东莞发展LED产业的主攻方向将集中在以下四个方面:
第一,突破关键技术,主导行业标准。尽管东莞LED企业数量和产值较大,但是技术水平和产品档次总体不是很高,缺乏拳头产品和核心专利技术,针对这一情况,应着力在衬底、外延及芯片制备技术、封装技术、应用产品关键技术、配套及设备关键技术等重大关键技术上取得突破。能否取得LED行业标准的话语权是决定未来产业化和市场拓展的关键。东莞勤上光电作为东莞乃至国内LED应用的龙头企业,起草制定的《广东省LED路灯地方标准》是国内首个LED路灯地方行业标准。东莞应藉此契机,加大对龙头企业的扶持力度,争取在未来照明产品市场准入标准和检测评估标准的制定完善中起重要作用。
第二,立足小功率LED封装,发展大功率LED封装。封装工艺是一个非常重要的环节。目前东莞大部分LED封装企业都集中在小功率家电仪表、显示荧幕等封装领域,主要依靠订单进行生产,易受到金融危机等外部经济环境变动的冲击,有朝不保夕的风险。东莞目前LED产业在中下游集中度高,而LED未来应用的主要领域将以大功率照明为主。因此,东莞要根据自身电子信息产业规模大、LED应用前景广的优势,集中发展LED显示屏、中大尺寸背光源、汽车车灯、室内装饰灯、景观及通用照明等大功率LED封装测试。
第三,完善上游产业链,发展LED芯片。发展LED产业关键是掌握上游核心技术。近年来国内外LED产业迅速发展,大功率、高亮度和高稳定性的LED芯片已成为实施半导体照明工程的关键,对衬底材料的需求量日益增加,种类也呈现出多样化趋势。东莞中镓半导体有限公司是国内寥寥无几的几家氮化镓衬底企业之一,要以此为依托,加强新型衬底材料的研发和投产,实现半导体高端优质材料及有关装备的国产化和产业化。
第四,借力集群优势,拓展LED应用。目前东莞LED产业在中下游集中度明显,大部分企业都集中在LED产品的应用方面。随着LED技术的发展,成本的下降,近两年LED产品应用范围逐渐扩展,LED显示屏、中大尺寸背光源、汽车车灯、室内装饰灯、景观及通用照明的市场潜力巨大。东莞已被国家科技部正式确定为“十城万盏”半导体照明应用示范工程试点城市,同时也被列入广东省“千里十万”大功率LED路灯产业化示范推广工程城市,应借此契机,通过大规模的LED路灯示范应用,推广应用半导体照明,通过大功率LED路灯产业化示范推广,解决大功率LED关键技术难题,通过相关项目和工程的实施,形成具有自主知识产权、低成本、高可靠性的LED产业化制造技术,培育一批拥有自主核心知识产权的研发及生产龙头企业,促进半导体照明产业链的形成和延伸。
三、东莞发展LED半导体照明产业的突破路径
第一,优化LED产业布局。以常平、南城、企石、清溪、高为重点区域,依托这些区域的LED传统产业优势,发展半导体照明产业集群。重点扶持中镓半导体、福地电子、天域半导体、勤上光电、品元光电等重点企业。
第二,积极引进LED芯片企业。抓住我国台湾地区LED外延/芯片行业向外转移的契机,以InGaN芯片和InGaIP芯片技术引进为突破口,积极引进光磊、璨圆、华上光电等我国台湾LED外延/芯片企业落户东莞,尽快形成LED外延/芯片,尤其是高亮度LED外延/芯片的本地供应能力。抓住日本等国家封装测试环节产业向外转移的机会,重点引进其封装测试项目重点企业和科技含量较高的项目。
随着科学技术的不断发展,量子电子元器件也得到很大的进步和发展,本文着重分析了量子电子元器件特点和历史,并且阐述基本概念,为分析新特点奠定基础,研究量子电子元器件的完整性相关问题,如端接阻抗突变、高速传输信号,以此主要分析了端接阻抗突变、高速传输信号以及相关解决措施,并且展望了量子电子元器件未来发展趋势。
【关键词】量子电子元器件 信号完整性 前景展望 端接阻抗突变
伴随着电子产业和电子技术的进步和发展,不断出现新产品和新技术,特别是出现了传输信号速度更快的电子产品,同时也在提高传输频率,以往传统电子元器件虽然注重应用中布线布局情况,但是也不能完全保障完整的传输信号。并且随着生活水平的提高,人们日常生活生产中更加注重低成本、使用方便灵巧的产品,因此需要更加严格要求电子元器件的质量。基于此电子产品未来发展过程中更加注重各方面性能,同时也会提高性能的需求,基于此下文着重阐述了量子电子元器件的前景。
1 半导体器件发展历史
电子元器件发展过程中主要包括依据半导体分立器为关键的小型时代以及电子管的经典时代,随着科学技术的迅速发展,目前引进了高速、高频电子元器件时代,主要设备就是微电子元器件,此外,量子技术也得到了大力发展,并且逐渐朝着量子电子元器件方向发展。
2 量子电子元器件
量子效应实际上就是在特殊情况下,如超低温,利用大量粒子构成的量子现象,在半导体前提下形成的量子电子元器件,主要就是利用量子相应组织方式构建的智能化电子器件。量子电子元器件拥有开关时间、稳定温度系数、良好的高频特性,此外,也具备低功耗、耐高温、接近零的导通电压降等特点。实际操作过程中因为存在以上优势和特点,如果量子电子元器件能够获得大量应用,那么世界所有国家在建设中能够最大限度降低经济成本和能源的消耗,此外也能够获得良好的经济效益。这种元器件的研究和应用能够改善目前因为过高价格导致不少家庭不能应用智能化家居的问题。依据新材料、新工艺构建的量子电子元器件,能够在设计电子产品中获得良好的优势,此外,量子元器件是属于新机理、新结构的设备,此时能够在设计电子电路中应用量子电子元器件,以便于能够达到传输信号的目的,同时也确保设计产品拥有一定的稳定性,此外也能够有效解决目前设计半导体材料中出现的相关导体器件问题,从而能够在一定程度上降低更新电子产品的周期、节省设计成本,全面提高市场中电子行业的竞争力度。
3 量子电子元器件解决相关的问题
由于处理器逐渐朝着多核方向发展,处理器研究和应用中芯片高速通信的相关问题已经逐渐发展成为影响处理器应用水平和性能的关键,一般情况下多核高性能处理器外部都存在相应的高带宽数据吞吐量,例如,不能在高宽带、高速的情况进行外部系统数据交互,以至于会严重降低系统整体性能。高速传输信号的过程中,信号完整性的相关问题是系统运行中不可避免的现象,同时在接受和发送信号的过程中,端接电阻十分容易出现突变的问题,基于此就需要从怎样有效解决端接阻抗突变和高速传输信号两方面来分析量子电子元器件,以便于能够保障有效解决信号传输完整性的问题。
3.1 高速传输信号
现阶段,PCB中嵌入无源电子组件和有源电子组件(半导体器件),并且这种结构已经得到大量生产,PCB技术发展中组件埋嵌技术是改变集成电路的重要形式,此外,也会提高对元器件和裸芯片的需求。从宏观角度来说,信号完整性主要就是器件、电源、互联网等器件延时以及信号质量的问题。目前使用半导体应用在电路板中的时候,一般原材料都是二氧化硅,但是如果需要告诉传输电子信息的时候,系统需要在50MHz条件下进行工作,此时就会出现信号完整性的相关问题,随着不断提高器件频率和系统频率,越来越凸显信号完整性。电阻等普通电子元器件,不仅仅被当做电阻应用,需要能够等效在电阻上串联电容以及电感,此时不能顺利分析电路的实际情况,此外也会严重影响型号传输的质量和速度,例如,临近效应和容性负载等。
3.2 端接阻抗突变
接受和发送信号的过程中,如果发出端形成比较低的阻抗,但是接受端出现远大于一般输入阻抗的传输线特性阻抗,导致在两端点之间会对信号进行反弹,促使形成振铃的现象。信号接受中出现反射的主要因素就是阻抗突变。从理论角度来说,如果消除传输中任意部位的传输线阻抗突变,也就会消除反射。目前能够依据加入人为阻抗的方式来降低或者消除上述传输阻抗,但是实际传输信号的过程中也会出现毛刺的问题。随着科学技术的高速发展,逐渐形成量子电子元器件,自从出现上述设备以后,在未来研究电子产品的时候,不会在高速传输信号过程中出现上述问题,所以,量子电子元器件具备传输速率高、传输信号频率高的特点。在量子电子元器件解决以上信号完整性相关问题以后,人们能够进一步研究速度更高的芯片,以便于能够全面带动经济市场的发展。
4 结束语
综上,伴随着社会经济的进步和发展,也全面促进了电子元器件的发展,同时对于电子元器件的要求也更加严格,激发电子元器件朝着新方向、新领域发展。由于不断提高科学技术以及信息技术,不断健全各种技术参数,未来发展中量子电子元器件是必然趋势。电子元器件发展中量子化发展是改革的主要方向,也是一次重要的革命,因此我们期待未来发展中能够建立更完善、更科学的量子电子元器件,为以后进一步分析量子电子元器件奠定基础。
参考文献
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作者简介
张友生(1981-),男,山东省蒙阴人。现供职于菏泽技师学院,职称:中级(讲师)。主要研究方向为电工电子、自动控制。
全球IC产业呈五大特点
随着高新技术产业的飞速发展,IC产业在全球形成了以美、日、韩三国为代表的三大经济体。近年来,中国台湾地区以强大的晶圆代工实力为核心,带动上下游产业联动,其综合实力已与韩国不相上下。
全球IC产业发展呈现如下特点:一是从成本上看,不可逆的价格下降压力给IC产业带来严峻挑战。由于摩尔定律的作用,集成电路单位功能成本平均每年降低25%左右,集成电路价格也逐年下降,其中存储器电路的价格下降最为明显。二是从技术发展趋势看,集成电路已经进入45纳米、32纳米制程技术和系统级芯片SoC时代,并逐步进入用碳替代硅的后CMOS时代。三是从产品市场看,推动全球半导体市场的动力已经从计算机产品向通信及数字消费类电子产品转移。四是从IC制造业全球转移趋势看,全球IC制造业有向亚太地区特别是中国大陆转移的趋势。上世纪80年代,全球芯片制造业从美国转移到日本;上世纪90年代,韩国与中国台湾成为芯片加工制造的主力;目前已有美、欧、日、韩等国家和我国台湾地区的封装测试企业和生产线落户我国长三角与环渤海地区。五是从全球产业价值链来看,美国及部分欧洲国家处于价值链的高端,控制着标准制定、系统集成以及核心产品的研发和生产;日本处于次高端,是世界消费电子产品的霸主,在微电子、光电子产品及计算机方面仅次于美国;韩国、新加坡以及中国台湾地区处于中端,是关键元器件的生产基地;我国处于产业价值链的低端,主要从事一般元器件的生产及整机的加工和组装。
我国IC业发展现状及隐忧
受世界金融危机的影响,全球IC产业一路下滑,遭遇了前所未有的“行业冬天”,我国IC产业也受到一定影响。
从产业结构来看,2009年我国集成电路产业发展是不平衡的。其中芯片制造与封装测试对外依存度较高,受国际市场的影响较大,出现了较大幅度下降,而IC设计业在内需市场的拉动下逆势增长。据半导体行业协会统计,去年全年产业销售额规模同比增幅为-11%;制造业因出口大幅下滑,销售收入同比下滑13.2%;封装测试业受外需萎缩及奇梦达(苏州)公司破产保护的影响,全年销售收入同比降幅19.5%;IC设计业,受家电下乡、3G网络建没、基础设施建设等一系列刺激内需政策的拉动,销售额同比增长率达14.8%。
从应用领域来看,计算机领域依然是2009年我国最大的集成电路应用市场,市场份额高达45.9%,比2008年提高了3.8个百分点。通信领域在3G建设的带动下,市场份额也较2008年有所提升。汽车电子领域虽然市场份额较小,但近几年来市场稳定,2009年市场增速达10%,实现逆势发展。消费类和工控类受金融危机影响最大,市场增速下降20%左右。
从政策环境来看,自2000年,国务院颁布《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发[2000]18号)以来,国家陆续出台了一系列支持IC产业发展的政策措施,2009年,《电子信息产业调整和振兴规划》的出台,“核高基”国家科技重大专项的启动,工业和信息化部、财政部电子信息产业发展基金的持续推动,都为IC产业发展创造了良好的政策环境。
从IC设计企业发展路径来看,一些有实力的IC设计企业已开始摆脱同质化竞争,实施差异化策略。同类IC产品靠性能、质量、价格和服务等综合能力进行竞争,产品由原来的通用芯片向“芯片+软件+解决方案”转变,IC设计企业逐步形成自己独特的“应用专利”。
总体上看,我国IC产业还处于产业链的低端环节,还处于发展的初级阶段。具体来说有以下几个问题:
处于全球产业价值链低端的低附加值部分更加边缘化。我国IC产业主要以制造环节“被动”嵌入全球产业价值链中。由于处于价值链高端的国家,将价值链低端的低附加值部分外包,导致我国只能依靠廉价劳动力从事低端加工制造,获取低额利润,也就难以积聚IC产业发展所需的巨额连续投资,难以实现技术突破和产业升级。
核心技术受制于人,导致R&D过程“路径依赖”。目前我国芯片技术创新能力主要来源于IC领域的跨国公司,本土IC企业尚未形成核心价值和可持续性优势,产品创新仍有赖于引进国外高端技术。而处于产业主导地位的国家,为保持技术垄断和国际竞争力,严格控制技术和设备的出口,导致我国IC技术发展过程中形成明显的“路径依赖”,并在国际技术标准上受制于人。
产业格局不够优化。从上下游产业格局来看,国际公认的黄金比例是设计、制造和封装3:4:3,目前在国内IC产业链中,封装测试业所占比重最高,制造业次之,设计业所占比重最小,且多处于初创期。
风险投资对我国IC产业的关注度减弱。2004-2006年,风险投资对“中国芯”的关注一度高涨,但近年来,由于众多投资案例的失败,使VC失去了信心,对IC产业的关注度减弱。目前我国天使投资、风险投资不发达,信用担保体系不健全,许多高新技术企业融资渠道单一。
北京lC产业的新机遇
当前全球半导体产业正在进行新一轮调整,全球芯片设计企业巨头、代工厂纷纷进军北京市场,北京芯片市场的重要地位日益突显,IC产业迎带来了前所未有的发展机遇。
巨大的市场潜力为产业发展提供新的R&D空间。在3G手机、平板电视、便携式数码产品、汽车电子等电子市场持续增长的带动下,北京IC市场需求大幅增长。一是安全产品市场,近年来用于数字认证系统的安全产品市场巨大,包括增值税发票认证系统、金融数据密码机、智能IC卡及密钥、加密传真机等,二是以节能减排为代表的绿色集成电路市场,目前除了LED市场外,在太阳能、风力发电等领域,我国集成电路设计企业尚未涉足。三是汽车电子市场,汽车电子领域的综合信息平台有巨大的市场空间,已取得一定成效的比亚迪曾提出“One Car One Wafer(芯片基材)”的口号。四是智能卡市场,虽然IC产业在城市的智能卡市场进入“红海”时代,但农村市场尚未涉足,农村市场对智能卡的功耗、安全和成本提出了新的需求。
低碳生活和物联网等新兴市场的发展为IC设计业提供有利契机。低碳技术和物联网为嵌入式芯片技
术及其产品的发展提供了前所未有的应用载体。嵌入式芯片是“物”的身份识别,是信息的采集、传输、监控以及“物与物”之间通信、整合、互联互通、集中管理的核心技术。要充分利用嵌入式芯片现实和潜在的市场,着重于新一代技术的推进和产品的研发,使北京IC设计业做大做强。此外3C融合的潮流与3G时代的到来也为IC设计业提供了新的发展机遇。
创业板为中小IC设计企业开启上市融资大门。2009年创业板的推出降低了初创期IC设计企业上市融资的门槛,同时也增强了VC和PE等投资机构和投资人前期投人中小集成电路企业的信心,拓宽了IC设计业的融资渠道。
北京IC产业发展路径
北京如何利用科技、人才、市场的优势,加快IC业高端化发展的进程,这是需要我们重点研究的问题。建议如下:
突出重点领域,把发展IC设计业作为IC产业升级的突破口。IC设计业作为整个IC产业链的龙头与核心,以其知识原创性凸显了创新的潜质及在迎合市场需求方面的巨大活力。以IC设计业为核心,带动上下游产业联动,是推动北京IC产业升级的必然趋势。一是发展IC设计业符合首都的功能定位。相对产业链各环节来看,芯片设计业对自然资源的要求不高,资金投入较低,利润率较高,对优化北京产业结构有积极的影响。二是北京有得天独厚的智力资源优势。有大规模的高等院校和科研院所,有吸纳高素质人才的首都优势,有创新技术的政策环境,很适于IC设计业的发展。三是有良好的产业基础。经过多年的发展,北京芯片设计业涌现出了华大、大唐、中星微电子、中芯微系统、威盛等一批极具实力的设计公司,产品档次处于国内领先地位。
注重产业规划,把握“十二五”发展规划预研和制定的关键时期。把与低碳和物联网应用相关的嵌入式芯片及其关键技术内容纳入北京市信息产业和半导体产业“十二五”发展规划中。
培育产业高地,打造和谐共赢的产业经济链。一是打造IC产业集聚区。着力加强产业链各环节的集中度,加强已有或新建的产业联盟和公共技术平台建设,真正营造起“创新要素向企业集聚”,“以企业为主体、市场为导向、产学研结合”的创新机制,促进各环节的合作,推动上下游产业协同发展,扩大经济规模。二是打造垂直一体化企业,将芯片设计、制造(含封测)、应用、分销、系统整合为一个整体,目前华润集团、中国电子信息产业集团有限公司和叶,国电子科技集团公司均已在战略规划和资本层面提出产业链资源整合。