集成電路產業形態的演變和發展機遇

雷瑾亮，張 劍，馬曉輝

(1.科技部高技術研究發展中心，北京 100044;2清華大學公共管理學院，北京 100083)

新技術的涌現和重大發明、發現推動社會文明的不斷進步，人類社會從最初的石器時代發展到青銅器時代、蒸汽機時代、電氣時代，直至當今的信息時代。集成電路技術的不斷進步推動著計算機等產品的更新換代，同時也推動著整個信息產業的蓬勃發展。連續10余年來，中國大陸集成電路的進口額已超過石油的進口，2011年達到1702億美元［1］。集成電路產業已經凸顯為我國最重要的戰略產業之一。

1 集成電路產業的戰略意義

集成電路產業是最能體現知識經濟特征的高技術產業。一是產業結構的不斷演變，經過幾十年飛躍式的發展，集成電路產業從最初以“全能型”企業為主體的產業結構，轉變為產業集群與專業垂直分工越來越清晰的產業結構，這也是從綜合發展模式向專業發展模式的演變，這種產業結構的變化是為了適應激烈的競爭、實現最大價值的內在要求。二是技術對市場的貢獻度逐漸加大，集成電路是技術和市場共同驅動的產業，全球半導體企業對先進工藝的研發工作一直沒有停滯，按照ITRS路線圖，至2012年時已經達到22納米，未來還有14納米、10納米和7納米3個可能的工藝節點。技術的飛速發展帶動了市場規模的擴大和相關產業的進步。

2 世界集成電路產業發展的形態演變

全球集成電路產業格局受到技術升級和金融危機的雙重影響，正在進行新一輪的產業升級和格局調整，在技術轉移、技術工藝、產業生態等方面呈現出了新的特征與趨勢。

2.1 地區形態:世界集成電路產業轉移延續“雁型模式”

日本經濟學家赤松要在1956年提出了產業發展的“雁型模式”，描述產業產生、發展的動態傳導過程。在過去的近半個世紀，世界集成電路產業經歷了兩次產業轉移:第一次在20世紀70年代末，從美國轉移到了日本，造就了富士通、日立、東芝、NEC等世界頂級的集成電路制造商;第二次在20世紀80年代末，韓國與我國臺灣成為集成電路產業的主力軍。繼美國、日本之后，韓國成為世界第三個半導體產業中心。同時，世界集成電路的區域外包與產業轉移也伴隨著一定的技術特征。第一階段的產業轉移主要為封裝測試環節，如美國飛兆半導體公司率先將封裝環節轉移到了香港。第二階段的產業轉移主要為制造環節，中國、馬來西亞、韓國、新加坡都成為世界集成電路的制造大國。第三階段為設計環節外包。近幾年來，隨著亞太地區集成電路產業的飛速發展，美國集成電路企業開始逐漸將部分設計環節外包，形成了世界集成電路產業轉移的第三階段［2］。目前，憑借巨大的市場需求、較低的生產成本、豐富的人力資源，以及穩定的經濟發展和優越的政策扶持等眾多優勢條件，中國已經成為亞太地區集成電路制造和消費大國，亞洲制造從某種程度上正被“中國制造”取代。未來，隨著全球集成電路制造技術的發展和制造成本等條件的變化，以及中國集成電路產業技術能力的提升，中國將承接更多高附加值的集成電路技術環節，而集成電路傳統制造業將呈現出產業再次向外轉移的趨勢，由中國等發展中國家向后發展中國家逐步轉移。

2.2 技術形態:世界集成電路產業“后摩爾時代”的多樣化選擇

自1965年提出“摩爾定律”以來，世界半導體產業一直朝著更高的性能、更低的成本、更大的市場方向發展。然而，隨著半導體技術逐漸逼近硅工藝尺寸極限，摩爾定律“芯片集成度約每隔兩年翻一倍，性能提升一倍”的預測受到挑戰。為此，國際半導體技術路線圖組織 (ITRS)在2005年的技術路線圖中，提出了“后摩爾時代”的概念。

全球集成電路技術的發展呈現出以下趨勢:一是延續摩爾定律 (More Moore)，芯片特征尺寸沿著不斷縮小的方向繼續發展。基于投資規模和技術研發成本的考慮，放棄超小型化制造技術的芯片廠商日益增多，轉向fablite，高階制程將掌握在少數幾家企業手中，芯片制造呈現聚攏趨勢;二是超越摩爾定律 (More than Moore)，開發新的半導體材料，運用電子電路技術和電路設計等的概念，在物理結構和器件設計方面產生新的突破，如三維封裝、3D晶體管結構等;三是為滿足小型化而產生系統集成技術，不斷擴展應用半導體技術，帶動光伏產業、半導體顯示等產業的迅猛發展，產生了“泛半導體技術”的概念 (見圖1)。

圖1 “后摩爾時代”的技術多樣化選擇［3］

未來十年，應用需求依然是集成電路產業發展的主要驅動力。相對于先進的半導體工藝，為了滿足應用市場產品需求，模擬集成電路技術和特色半導體工藝也是“后摩爾時代”的選擇方向之一。

2.3 產業形態:IDM和Fabless模式成為主流，產業整合趨勢明顯

自20世紀50～60年代起，集成電路產品從小規模集成電路逐漸發展到現在的特大規模集成電路，整個集成電路產品的發展經歷了傳統的板上系統到片上系統的過程。在這一歷史過程中，世界集成電路產業為適應技術的發展和市場的需求，其產業結構經歷了三次變革。第一次變革是以加工制造為主導的集成電路產業發展的初級階段;第二次變革體現為以制造加工為主的代工型企業與專注芯片設計的集成電路設計企業的分離發展;第三次變革則出現“四業分離”的集成電路產業，即形成了設計業、制造業、封裝業、測試業獨立運營的局面。

全球集成電路產業的最初形態為垂直整合的運營模式，即企業內設集成電路的制造部門，僅用于滿足企業自身產品的需求。美國AT＆T公司是率先采用垂直整合模式的企業，后來如美國IBM公司的集成電路制造部門僅為IBM公司自行研發生產的大型計算機提供半導體處理器。隨著全球半導體市場的不斷擴散，日本日立、富士通、NEC、東芝等企業，歐洲西門子、飛利浦電子等公司均采用了這種模式。

集成設備制造商模式 (The Integrated Device Manufacturer(IDM)Model)是繼垂直整合模式后發展的新模式，是指集成電路制造商自行設計與銷售由自己的生產線加工、封裝、測試后的成品芯片。與垂直整合模式不同，IDM企業的芯片產品是為滿足其他系統廠商的需求。一個典型的例子是美國的英特爾公司，其第一款產品是為IBM公司大型計算機提供的存儲類芯片。IDM模式的優點在于IDM廠商可以根據市場特點制定綜合發展戰略，可以更加精細地對設計、制造、封裝每個環節進行質量控制。IDM模式不需要外包并且利潤較高，但其劣勢在于投資額加大、風險較高，要有優勢產品做保證。并且IDM模式的技術跨度較大，橫跨了三大環節，企業不僅要考慮每個環節的技術問題，而且要綜合協調三大環節，加大了企業的運營難度。

隨著國際半導體產業的不斷演變，國際IDM大廠外包代工的趨勢日益明顯，逐漸催化了晶圓代工廠商模式。晶圓代工廠商模式 (The Fabless Design/Foundry Model)是指集成電路設計工作與標準工藝加工線相結合的方式，即設計公司將所設計芯片的最終物理版圖交給芯片加工企業，也就是外委工廠加工制造。同樣，封裝測試也委托專業廠家完成，最后的成品芯片作為集成電路設計公司的產品而自行銷售。我國臺灣地區是世界集成電路制造代工業的中心，自臺積電率先并成功實踐了將集成電路代工作為主流發展模式以來，臺灣的集成電路產業得到快速發展，并且被其他企業爭相效仿。

隨著集成電路產業技術日新月異的發展，以往集成電路制造商所憑借的技術優勢因素逐漸消失。就目前而言，每一家集成電路企業均大致在同一時間掌握相同的工藝技術，對系統設計訣竅的掌握取代了對工藝技術的掌握，成為各個集成電路企業之間的差異所在。面對新的變革和挑戰，全球集成電路企業必然要選擇新的整合關系和生產模式，通過研發、設計、制造和營銷等職能的細化分解，尋求更先進的生產模式，充分迎合本土市場需求，從而更好地迎接全球競爭的挑戰。

2.4 商業形態:制造業服務化成為集成電路產業發展新方向

制造業服務化趨勢是社會經濟發展和技術進步的必然結果。隨著信息技術的發展和企業對“顧客滿意”重要性認識的加深，世界上越來越多的制造業企業不再僅僅關注實物產品的生產，而是專注于設計產品的整個生命周期。服務環節在制造業價值鏈中的作用越來越大，制造業企業正在轉變為某種意義上的服務企業，產出服務化成為當今世界制造業的發展趨勢之一。

就單純集成電路制造而言，在同質化競爭加劇和個性化需求增多的全球市場環境下，通用集成電路產品制造的附加值越來越低，集成電路制造業的高端價值增值環節已經向產品研發設計和運營、維護等服務生命周期轉移，設計服務、專業化的IP服務、封測服務已經成為集成電路制造領域取得新一輪競爭優勢必不可少的生態環境，向服務型企業轉化已經成為全球集成電路制造業的重要趨勢。

就整個集成電路產業而言，在經濟全球化深入發展和科技創新孕育新突破的時代背景下，產業正在向全球化、精益化、協同化和服務化發展，未來將實現從“生產型”向“服務型”的轉變，由“硬能力”建設向“軟實力”提升的轉變，從向用戶提供產品和簡單服務轉變為提供系統解決方案和價值。生產性服務業與制造業的界線越來越模糊，經濟活動由以產品制造為中心轉向以服務體驗為中心。ARM公司的高速成長和我國臺灣地區集成電路制造的迅速崛起，就是近年來集成電路制造業服務化成功的典型商業案例。

3 中國集成電路產業的重要機遇

2006—2010年，中國集成電路產業銷售收入的年平均復合增長率為17.6%，高于同期全球半導體市場銷售額年平均復合增長率的6.6%;同時集成電路產業鏈結構發生了重要的變化，以銷售額占比為例，中國集成電路設計業比重明顯上升，由2006年的僅占18.5%上升至2010年的25.3%;封裝測試業比重逐步下降，由2006年的50.8%下降至2010年的43.6%;芯片制造業一直保持著30%以上的比重。中國集成電路產業結構不斷優化，競爭能力逐步增強［4］。

根據賽迪顧問的統計數據，2011年中國大陸地區集成電路的市場銷售額為8065億元人民幣，占全球集成電路總市場的比例為51%，而美國的市場僅僅為552億美元，占比約為20%。未來全球半導體市場的發展將由技術創新、科技消費和新興市場發展驅動，中國作為世界重要的集成電路制造基地和消費市場，已經成為全球半導體產業發展的重要引擎［5］。

當前中國集成電路產業的重要歷史機遇體現在以下幾個方面。

3.1 產業轉移和細分拓展新發展空間

全球集成電路產業布局不斷變化，加速向發展中國家逐漸轉移。全球范圍內大規模的產業轉移為中國集成電路產業承接轉移、擴大產業規模提供了良好的機遇，產業分工的不斷細化也為我國集成電路產業切入全球產業價值鏈提供了契機。同時，中國集成電路產業的空間布局也正發生新的變化，呈現“有聚有分，東進西移”的演變趨勢，產業的區域分布將趨于集聚，企業的區域投資則逐漸分散;集成電路設計業向東部的智力密集區域匯聚，制造業和封裝測試業向西部的低成本地區轉移［6］。全球半導體產業格局的重組將使中國實力漸強的集成電路企業走向世界，進行全球范圍內的戰略布局。

3.2 應用市場需求的擴張帶來新動力

集成電路產業發展已呈現出技術推動和市場驅動共同作用的特征。據普華永道分析，中國在全球半導體市場的消費比重將逐漸加大。原先由日本、歐洲、北美洲和南美洲占領的市場份額將出現不同程度的下降，消費市場逐漸向中國轉移［7］。中國市場對集成電路產品的需求呈現高、中、低檔產品多代共存的特點，產品的生命周期也比發達國家略長。中國龐大的集成電路產品消費市場和新興行業將對產業發展形成較大的驅動作用。未來幾年3C領域仍然是中國集成電路產品的重要應用領域，產業和市場需求的多元化將為集成電路產業發展帶來廣闊的空間，集成電路產業將進入新一輪的快速成長期。目前，牽引全球乃至中國集成電路技術向前發展的龍頭產品，正在由計算機轉向多元化的應用產品。未來集成電路多元化的特色工藝和混合工藝技術的發展，將成為我國集成電路產業跨越式發展的重要契機。

3.3 產業政策與專項扶持創造新機遇

近年來，政府不斷加強對集成電路產業的政策支持與宏觀管理，配套的產業政策為產業發展提供了保障，科技重大專項的順利實施為產業發展注入了動力。在國家政策和科技重大專項的支持下，中國集成電路產業和技術創新能力均取得了長足進步。產品設計核心技術取得了很大突破，一批高端產品進入市場，核心IP的積累不斷加深;一系列高端半導體設備和材料產品完成研發開始進入市場，部分產品技術水平進入32/28納米和22/20納米;65/55納米和45/40納米實現量產，32/28納米研發進入生產前期，22/20納米關鍵工藝取得突破;一批高密度封裝工藝進入量產，三維集成封裝技術研發取得突破。這一系列進展標志著我國集成電路產業鏈培育邁上了新的臺階，圍繞全產業鏈布局的產學研創新鏈初步形成，為實現從“追趕戰略”向“創新超越戰略”轉變提供了新的契機。

3.4 產業形態變遷與服務化趨勢提供新契機

當前Wintel體系、ARM-Android體系的演變帶動了全球集成電路產業格局的深刻變革，為新興企業創造了更多進入市場的機遇和空間，也加速了集成電路企業間的兼并重組和產業鏈的整合升級。由于技術進步、產業鏈分工細化和先進管理理念的應用，全球半導體產業已從傳統的一體化研發生產方式，轉為在專業領域面向用戶需求提供系統解決方案的新型服務模式。中國集成電路產業的產業轉型和技術升級迫在眉睫，只有轉變企業發展方式，加快向技術創新和以服務為核心的運營模式轉變，才能實現中國集成電路產業的健康與可持續發展。

《國務院關于印發進一步鼓勵軟件和集成電路產業發展若干政策的通知》 (新18號文)的出臺進一步完善了中國集成電路產業環境，加強了政策的引導與推動作用，促進集成電路產業從“以量擴張”向“以質取勝”轉變。國家重大科技專項的實施和產業技術創新體系的建立，將逐步帶動中國集成電路制造業、裝備業和材料業進入世界先進行列，為集成電路產業的做大做強提供難得的機遇。

4 中國集成電路產業的發展道路選擇

在集成電路產業發展的不同時期，不同國家和地區都采用了不同的政策和發展模式促進產業的發展。以我國臺灣地區為例，其產業的起步是從發達國家轉移技術，在技術的轉移與發展過程中，政府、研究機構、大學與社會團體分別扮演了不同的角色。自20世紀70年代初期引進封裝技術開始，經過40余年的發展，臺灣地區的集成電路產業歷經政府推動、本地公司起步、工研院電子所衍生公司、回流人才創辦公司、DRAM制造等五個階段，如今已經成為世界上半導體晶圓產值第二、代工產值第一的地區。臺灣地區半導體產業的發展被視為發展中國家 (地區)投入高科技產業相當成功的案例，其產業發展的歷程對于當前全球化經濟體系中發展中國家 (地區)的角色定位具有啟示意義。

集成電路產業的發展離不開技術創新和產業分工［8］。在亞當斯密的《國富論》中產業組織形態對技術創新的影響有著豐富的論述，中國當代經濟學家對此進行了進一步的研究，提出分工是經濟發展中的重要現象，社會分工的水平決定著專業知識積累的速度，進而影響著技術創新。細化的分工會帶來產業鏈的延長，從而在一定程度上會促進各產業環節的技術進步。同時，產業鏈的延長又增加了各環節間信息傳遞的成本，因此技術創新需要合適的產業組織形態。

目前我國集成電路產業發展依然存在很多亟待解決的問題。從產業整體能力來看，缺乏定義產品和提供系統解決方案的能力，難以滿足快速發展的市場需求;產業鏈建設存在缺失環節，供應鏈尚未形成支撐產業自主發展的能力。從產業模式來看，尚未整合形成以商業利益為紐帶、具有國際競爭力的企業聯盟。從產業發展環境來看，雖然國家已制定了若干企業減免稅政策，但國內集成電路企業仍面臨著外商獨資企業“超國民待遇”等優惠政策導致的一定程度的不平等競爭;制造企業復合稅賦水平較高，不利于企業為自身后續發展加大研發投入;尤其是眾多中小型企業在與占市場優勢地位的國際企業競爭時，面臨著競爭激烈、融資困難和成果轉化等方面風險。同時，據國務院新聞辦公室的統計，自匯率改革至2011年8月末，人民幣兌美元名義匯率升值了約30%，中國集成電路企業的制造成本優勢在逐漸消失［10］。

在當前世界半導體產業發展的大環境下，認真持續地開展我國集成電路產業發展戰略研究，系統分析國際集成電路產業發展路徑和模式演變規律［9］，提出符合我國集成電路產業實際需求的發展路線和戰略規劃，是實現我國集成電路產業質的提升與跨越式發展的關鍵。本文基于上述分析，認為應從產業形態、技術形態和商業形態三個方面綜合設計我國集成電路產業的發展道路，并根據階段特點對我國集成電路產業的發展重點進行特色規劃，從而實現產業跨越式發展;提出我國集成電路產業發展道路應遵循“產業形態整合－技術形態升級－商業形態創新”這三個階段。

首先，我國集成電路產業發展的關鍵是產業形態的整合，即產業鏈的升級。應集中力量完善、做強集成電路產業鏈，充分利用全球集成電路產業轉移的契機，鞏固產業發展基礎，優化產業戰略布局，加強產業鏈內部的配套銜接，重點培育一批具有規模效應的龍頭企業，以產業鏈整合升級為切入點，形成產業鏈長、產業規模大、產業帶動能力強的局面，從而推動我國集成電路產業技術進步和價值增值。

其次，在前期產業鏈整合升級的基礎上，我國集成電路產業發展應階段性地轉移為集中力量實現技術形態的升級，即技術鏈的提升。通過政府的前瞻性規劃和對技術研發的大力支持，提升集成電路產業系統化服務能力，由部分流程服務型轉向由設計到量產的一站式服務，實時提供定制化產品和服務解決方案。重點研發一批先進工藝技術和裝備，強化技術支撐能力。逐漸掌握高端產品研發、生產與銷售領域，在產業大規模發展的基礎上實現技術的提升和飛躍，帶動優勢企業的快速發展。沿著摩爾定律，在關鍵技術節點實現躍遷，擺脫技術發展的“路徑依賴”，推動技術進步與產業升級的相互促進。

最后，基于前期產業鏈整合和技術鏈升級基礎，我國集成電路產業發展的最終落腳點為商業形態的創新，即價值鏈的優化。通過專業化分工和社會化協作，實現“IP+集成電路設計+Foundry+IC應用”聯動的商業模式創新與價值創造。通過集成電路產業服務領域的拓展和服務能力的提升，實現集成電路價值鏈的優化和重組。通過建設自主品牌和特色化營銷渠道，實現向價值鏈高端環節的延伸，提升我國集成電路產業整體競爭能力。

5 小結

集成電路產業的發展不僅僅與技術相關，還涉及經營理念的轉變、發展模式的轉型和發展路徑的創新，是全局性、戰略性的龐大系統工程，目前，我國集成電路產業發展面臨著很大的機遇和挑戰，正處于十分關鍵的戰略機遇期。因此，密切關注世界集成電路產業成長規律，借鑒發達國家集成電路產業發展的經驗與教訓，研究設計具有中國特色的集成電路產業發展道路，并制定完善、有效的產業政策保障體系，對實現中國集成電路產業的跨越式發展必將起到重要的引導和推動作用。

［1］2011－2012年中國集成電路市場研究分析［R］．北京:賽迪顧問，2012．

［2］Jiang W．Y．，Quan X．，Zhou S．Historical，Entrepreneurial and Supply Chain Management Perspectives on the Semiconductor Industry［R］．International Journal of Innovation ＆ Technology Management，2010，7(1):1 －18．

［3］國際半導體技術路線圖(ITRS)．“摩爾定律及其他”，2005．

［4］2011年集成電路行業發展情況回顧及2012年展望［R］．北京:CSIA，2012．

［5］Faster，greener，smarter-reaching beyond the horizon in the world of semiconductors［R］．PricewaterhouseCoopers AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft，2012．

［6］賽迪顧問．CCID2010－2011中國集成電路市場研究年度總報告［R］．

［7］PwC．Driving Growth in the Global Semiconductor Industry［EB/OL］．http://press．pwc．com/GLOBAL/driving-growth-in-the-global-semiconductor-industry/s/c83ee8ae-d0bd-4e1e-bbbf-af41d430d092．

［8］王陽元．加強原始創新建設集成電路產業強國［J］．中國集成電路，2006，24(2):22－23．

［9］SIA．SIA's 2013 Policy Roadmap Strengthens U．S．Semiconductor Industry，Boosts American Innovation［EB/OL］．

［10］http://www．semiconductors．org/blog/sia_s_2013_policy_roadmap_strengthens_u．s．_semiconductor_industry_boosts_american_innovation/匯改7年走向均衡 人民幣至今已升值23%．http://finance．eastday．com/economic/m1/20120720/u1a6719153．html．