半導(dǎo)體是電子工業(yè)發(fā)展的基石(上)

智慧之石

作為電子工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)的電子器件，已經(jīng)歷了三個(gè)巨大變革時(shí)代：1. 電子管時(shí)代――1905～1947（42年）；2. 晶體管時(shí)代――1947～1958（11年）；3. 集成電路時(shí)代――1958～？（到2014年已有56年）。

電子管的發(fā)明拉開了電子時(shí)代的序幕，為當(dāng)時(shí)蓬勃發(fā)展的無線電報(bào)事業(yè)提供了核心器件，在它存在的40多年的時(shí)間里，推動(dòng)了收音機(jī)、電視機(jī)、雷達(dá)、計(jì)算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用。美國(guó)是電子工業(yè)發(fā)展的代表，1920年即開始廣播，也是30年代最早開始電視廣播的國(guó)家之一，最先研制成功了脈沖雷達(dá)和電子管計(jì)算機(jī)，美國(guó)電子工業(yè)產(chǎn)值從有統(tǒng)計(jì)的1927年的2億美元發(fā)展到1947年的36.6億美元，增長(zhǎng)了18倍。

1947年美國(guó)貝爾研究所的肖克利、布拉頓和巴丁發(fā)明了晶體管，解決了電子管在體積、功耗、壽命等方面的局限性，進(jìn)入了電子器件的固體時(shí)代，耐沖擊，耐震動(dòng)，體積小，僅是相應(yīng)電子管的十分之一到百分之一，可靠性提高百倍，可以設(shè)計(jì)出小型、復(fù)雜、可靠的電路，對(duì)軍事、航空、航天及計(jì)算機(jī)的發(fā)展起到了無可取代的重要作用。晶體管時(shí)代時(shí)間很短，僅有11年，可說是個(gè)過渡期，它吹響了集成電路發(fā)明的號(hào)角。1958～1959年間德州儀器和仙童公司便發(fā)明了集成電路，人類進(jìn)入了集成電路時(shí)代，以迄于今。

集成電路將晶體管和電阻、電容集成在一塊硅片上，構(gòu)成了一個(gè)完整的單片功能電路，所謂“立錐之地布千軍”，獲得了飛速的發(fā)展，集成度日益提高，從小規(guī)模集成電路不斷向著中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI）、超大規(guī)模（VLSI）、特大規(guī)模（ULSI）、極大規(guī)模（GLSI）邁進(jìn)，現(xiàn)在一塊芯片上已可集成幾十億（14～35億）個(gè)晶體管，一個(gè)針尖上可容納3000萬個(gè)晶體管。集成電路更具面體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)和可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，便于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)用遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，與晶體管不可同日而語(yǔ)。

人們通常把晶體管和集成電路籠統(tǒng)地稱為半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體器件是20世紀(jì)的最重要的發(fā)明，是一、二百年間才能見到一次的發(fā)明。半導(dǎo)體器件是所有電子設(shè)備的心臟，它改變了人類社會(huì)，從“鋼鐵時(shí)代”進(jìn)入了“新石器時(shí)代”，半導(dǎo)體是工業(yè)的“石油”，農(nóng)業(yè)的“稻米”，“科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的基石”。它變革了人類國(guó)民經(jīng)濟(jì)、軍事戰(zhàn)爭(zhēng)、人民生活甚至文明文化等各個(gè)方面，以前說“鋼鐵即國(guó)家”，而今是“電子（半導(dǎo)體）即國(guó)家”，出現(xiàn)了“電子立國(guó)”之說，一個(gè)國(guó)家的進(jìn)退興亡全在半導(dǎo)體此舉！

市場(chǎng)發(fā)展

半導(dǎo)體市場(chǎng)之初發(fā)展極為迅速，據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，1960年世界半導(dǎo)體市場(chǎng)不過8.5億美元，到1995的35年間，平均以每年約16%的速度增長(zhǎng)，基本上直線上升到1550億美元。此后，半導(dǎo)體市場(chǎng)方才出現(xiàn)起伏不定的狀況，據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司IC Insights 2010年的一個(gè)報(bào)告顯示，1995～2010年15年間的年均增長(zhǎng)率放緩到4.7%，其間1996年、1998年都是負(fù)增長(zhǎng)，特別是2001年在上年大幅上場(chǎng)37%、突破2000億美元達(dá)到2190億美元后驟降32%，降至1490億美元，2008～2009年又相繼下行，2010年又逆風(fēng)飛揚(yáng)30%，首破3000億美元達(dá)3100億美元（圖1）。

據(jù)WSTS報(bào)告，2011年世界半導(dǎo)體市場(chǎng)微增0.4%，2012年略減2.7%，計(jì)2916億美元，2013年據(jù)SIA今年2月最新報(bào)告，超出WSTS去年6月預(yù)測(cè)的2.1%達(dá)到4.8%，再次跨越3000億美元，達(dá)3056億美元。著名市場(chǎng)調(diào)研公司Gartner和IHS去年底曾分別預(yù)測(cè)2013年世界半導(dǎo)體市場(chǎng)成長(zhǎng)5.2%和4.9%。增長(zhǎng)的原因簡(jiǎn)而言之，即由于智能手機(jī)和平板電腦對(duì)存儲(chǔ)器（包括DRAM和NAND）的殷切需求，促使存儲(chǔ)器價(jià)格成倍翻高，營(yíng)收大增，分別飚升了35%和28%，據(jù)說若無此兩大產(chǎn)品的驚人業(yè)績(jī)，半導(dǎo)體產(chǎn)品市場(chǎng)或許就是零增長(zhǎng)。

附帶說一句，近年因世界宏觀經(jīng)濟(jì)及各行各業(yè)發(fā)展的不確定性，難于預(yù)測(cè)，修修改改已習(xí)以為常。SIA并預(yù)測(cè)2014年世界半導(dǎo)體市場(chǎng)將增長(zhǎng)8%，為幾年來所少見，同時(shí)SIA還援引WSTS的報(bào)告稱，2014年將略增4%，2015年續(xù)增3.5%，達(dá)3280億美元?？傊?，我們看到自2013年起世界半導(dǎo)體市場(chǎng)將維持增長(zhǎng)的勢(shì)頭。

展望未來發(fā)展，市場(chǎng)調(diào)研公司IC Insights 去年9月發(fā)表報(bào)告稱，隨著歐洲經(jīng)濟(jì)緩慢地改善及世界經(jīng)濟(jì)也在逐漸好轉(zhuǎn)，世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前景有望。盡管半導(dǎo)體業(yè)將受到技術(shù)的多方面嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，但該公司總裁Bill McClean說：“總的看來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來10年的成長(zhǎng)趨勢(shì)可望提升?！保ū?）世界1997～2012年15年間每塊集成電路的平均售價(jià)從2.12美元下落到1.34美元，影響到同期世界半導(dǎo)體市場(chǎng)從1277億美元僅成長(zhǎng)到2548億美元，年均增長(zhǎng)率為4.7%。未來受世界GDP增長(zhǎng)的帶動(dòng)，預(yù)計(jì)2015年和2016年世界半導(dǎo)體市場(chǎng)將分別成長(zhǎng)11%和13%，2017年則將步入衰退。綜觀2012年到2022年的10年間，集成電路的平均售價(jià)將有所反彈，從1.34美元上升到1.48美元，而同期世界半導(dǎo)體市場(chǎng)則從2548億美元成長(zhǎng)到5038億美元，年均增長(zhǎng)率達(dá)到7%，優(yōu)于上15年間的4.7%。預(yù)測(cè)終究是預(yù)測(cè)，姑妄言之，到時(shí)將由事實(shí)最后來說明。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)推算，世界半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模發(fā)展到1000億美元大約用了34年，從1000億美（1994年）元成長(zhǎng)到2000億美元（2000年）僅用了6年時(shí)間，成長(zhǎng)到3000億美元（2010年）用了10年時(shí)間，而預(yù)計(jì)到2022年可成長(zhǎng)到5000億美元，即是在12年時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)了2000億美元，果若如此，那是速度可觀，前景可待。

日本媒體資深記者，現(xiàn)日本產(chǎn)業(yè)時(shí)代公司社長(zhǎng)泉谷涉2013年初撰文說，現(xiàn)在許多人認(rèn)為半導(dǎo)體業(yè)未來前景將遭遇紅燈，近7、8年間起伏不定，半導(dǎo)體市場(chǎng)發(fā)展到了25萬億日元。但他同時(shí)指出，從晶體管誕生而開始的半導(dǎo)體歷史，總是開拓新應(yīng)用領(lǐng)域的核心，它是新產(chǎn)業(yè)革命的“核彈頭”，其今后的作用地位也不會(huì)變更。泉谷涉并預(yù)測(cè)到2030年，世界半導(dǎo)體市場(chǎng)將從25萬億日元成長(zhǎng)到40萬億日元，大致算來18年間的年均增長(zhǎng)率為2.6%，速度雖不算快，但總是在成長(zhǎng)，筆者倒是認(rèn)同的。

產(chǎn)品應(yīng)用

1955年日本引進(jìn)美國(guó)貝爾研究所發(fā)明的晶體管，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)，開始生產(chǎn)晶體管收音機(jī)；1958年IBM開發(fā)成功晶體管計(jì)算機(jī)；1961年日本推出晶體管電視機(jī)和計(jì)算器；1962年美國(guó)德州儀器等公司率先投產(chǎn)IC（集成電路）；1967年日本上市IC 計(jì)算器，拉動(dòng)了IC的大量應(yīng)用；1970年美國(guó)IBM發(fā)表了LSI 370系列大型計(jì)算機(jī)；1971年美國(guó)英特爾公司開發(fā)出微處理器，具有革命性意義，被稱為“生命之石”；美國(guó)蘋果公司1977年推出了Apple電腦，PC時(shí)代曙光乍現(xiàn)，頗獲好評(píng)；1981年IBM推出IBM-PC，PC從此盡顯風(fēng)流，應(yīng)用日益廣泛，得到了極大的普及，成為半導(dǎo)體業(yè)的增長(zhǎng)引擎。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司IHS iSuppli 2012年報(bào)告，世界IC四大應(yīng)用產(chǎn)品依次為PC，手機(jī)，平板電腦和液晶電視，約占IT市場(chǎng)的90%。

世界IT市場(chǎng)的主力產(chǎn)品—PC經(jīng)過30多年的發(fā)展失去從容，步入衰微，世界PC出貨量于2011登頂約近4億臺(tái)，2012～2013年兩年接連下滑，已僅為3億臺(tái)多一點(diǎn)，原先PC曾獨(dú)占半導(dǎo)體應(yīng)用的35%，如今急速凋落對(duì)半導(dǎo)體影響很大，進(jìn)入了后PC時(shí)代。繼而力挺IT領(lǐng)域的是智能手機(jī)和平板電腦的爆發(fā)增長(zhǎng)，世界智能手機(jī)出貨量2012年即達(dá)6.5億部，2013年激增至9.5億臺(tái)，有說最多可達(dá)15億部的，也有說2～3年內(nèi)可望增長(zhǎng)到20億部，無論如何，它總有一個(gè)到頭的日子。平板電腦發(fā)展近年同樣迅速，據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司IDC稱，2013年其出貨量已超越筆記本電腦，達(dá)近2.2億臺(tái)，比上年增長(zhǎng)5l%，但已落后于2012年的竄升87%，說明世界平板電腦市場(chǎng)發(fā)展也己趨緩，臻于成熟，今年或可首見發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)市場(chǎng)的出貨量縮減的情況，世界又將邁入“后智能手機(jī)時(shí)代”！當(dāng)前媒體熱議的是可穿戴設(shè)備，其他還有所謂“脫IT產(chǎn)業(yè)”的醫(yī)療電子、新一代汽車、航空、機(jī)器人、綠色能源等將繼續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展。一般而言，“一門產(chǎn)業(yè)的壽命約為30年”，而半導(dǎo)體從大發(fā)展的上世紀(jì)70年代算起，已超過了40年，針對(duì)半導(dǎo)體微細(xì)化工藝進(jìn)展的摩爾定律還沒有走到盡頭，美日市調(diào)公司或?qū)＜翌A(yù)測(cè)，世界半導(dǎo)體市場(chǎng)還有最后一、二十年的成長(zhǎng)空間。對(duì)中國(guó)而言，發(fā)展半導(dǎo)體事業(yè)真的已到達(dá)了刻不容緩，時(shí)不我待，時(shí)不再來的關(guān)鍵時(shí)刻！

升火待發(fā)

李克強(qiáng)總理在今年人大的政府報(bào)告中指出，要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，扶持新興產(chǎn)業(yè)，“設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)，在新一代移動(dòng)通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn)，引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”首次把集成電路放在了明確領(lǐng)先的地位，各新興產(chǎn)業(yè)相輔相成，半導(dǎo)體在其中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，這合乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，定能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，集成電路可期待矣！

日本網(wǎng)媒去年5月有篇報(bào)道說，日本半導(dǎo)體產(chǎn)值現(xiàn)為5.9萬億日元，在整體制造業(yè)中不過占2%，但它卻具有不可或缺的戰(zhàn)略意義，是占有日本出口總額10%供應(yīng)鏈中的核心產(chǎn)品，有“小巨人”之美稱。從世界來看，半導(dǎo)體市場(chǎng)約為30萬億日元，規(guī)模也不算大，約占世界電子工業(yè)產(chǎn)值153萬億日元的近20%，可影響至為巨大，它是所有產(chǎn)業(yè)的心臟和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的載體，不僅電子產(chǎn)業(yè)，其他如航空航天、汽車、工業(yè)用設(shè)備等莫不對(duì)其有所倚重。

縱觀歷史，半導(dǎo)體可說是一個(gè)現(xiàn)代國(guó)家國(guó)祚盛衰之淵藪。半導(dǎo)體始自美國(guó)，迄今它仍是半導(dǎo)體生產(chǎn)第一大國(guó)，世界十大半導(dǎo)體公司中美占其五，獨(dú)攬半壁江山。美國(guó)英特爾公司穩(wěn)坐世界半導(dǎo)體業(yè)頭把交椅已有22年之久，無有撼動(dòng)者，雖常聽說老二三星（營(yíng)收約296億美元）企圖搶班奪權(quán)，但2013年兩公司營(yíng)收還有184億美元之差，一時(shí)恐難得逞。隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，高通（1985年成立）、博通（1991年創(chuàng)立）爭(zhēng)時(shí)立新，業(yè)績(jī)輝煌已分別躍進(jìn)世界前十。英特爾主打PC用微處理器，曾獨(dú)占世界市場(chǎng)九成以上，原先美國(guó)基本已放棄DRAM生產(chǎn)，但1978年成立的美光公司，1981年建立晶圓廠，胼手胝足，慘淡經(jīng)營(yíng)，2013年8月正式并購(gòu)日本爾必達(dá)（Elpida）后，其規(guī)模己超韓國(guó)SK海力士公司，成為僅次于三星的世界第二大存儲(chǔ)器公司，已躋身世界十大半導(dǎo)體公司第5位，三大集團(tuán)合計(jì)市場(chǎng)占有率已超過世界存儲(chǔ)器市場(chǎng)的90%，確立了壟斷地位。微處理器和存儲(chǔ)器又都是半導(dǎo)體業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，這為美國(guó)建立世界第一經(jīng)濟(jì)和科技大國(guó)提供了可靠的保障，蘋果公司如無半導(dǎo)體的支持，根本不可能推出橫掃世界的i系列產(chǎn)品。

相比之下，日本在“官產(chǎn)學(xué)”舉國(guó)一致的努力下，從DRAM著手趕超美國(guó)，終于在上世紀(jì)80年成功超越而成為世界第一半導(dǎo)體生產(chǎn)地，并因而建成“消費(fèi)電子王國(guó)”，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。但日人性格的兩重性――傲慢和保守，成功之后技術(shù)上只重細(xì)節(jié)改進(jìn)，創(chuàng)新缺失，管理固步自封，效率低下，在美國(guó)重振反擊、韓國(guó)后來居上的夾擊下，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)首先淪陷，DRAM、NAND均已被韓國(guó)三星搶得頭籌。80年代曾顯赫一時(shí)，雄踞世界十大半導(dǎo)體公司冠亞軍的NEC和東芝，NEC早已消失，現(xiàn)唯東芝暫居第6，有NEC關(guān)系的瑞薩電子退居末座，日本第三大半導(dǎo)體公司索尼已跌落到第15位。加之日元升值，出口受阻，日本電子產(chǎn)業(yè)隨之黯然失色，全線崩潰。消費(fèi)電子產(chǎn)品讓位于強(qiáng)勢(shì)的韓國(guó)，移動(dòng)電子又沒法趕上美國(guó)創(chuàng)新的步伐，日本“電子立國(guó)”戰(zhàn)略遭到重創(chuàng)，其電子產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)產(chǎn)值于2000年登頂，達(dá)約26萬億日元，之后一路下滑，2012年已跌至12萬億日元，不及頂峰之半，震驚日本，豪嘆日本失去了20年！日本半導(dǎo)體、電子產(chǎn)品的發(fā)展教訓(xùn)殷鑒不遠(yuǎn)，警鐘長(zhǎng)鳴。（未完待續(xù)）