常州市集成電路產業現狀及創新發展路徑研究

徐彬凌

(常州市科技資源統籌服務中心，江蘇 常州 213000)

0 引言

集成電路(IC)是把一定數量的常用電子元件，通過半導體工藝集成在一起的具有特定功能的電路[1]。集成電路產業鏈包含價值鏈、企業鏈、供需鏈和空間鏈[2]，是“工業皇冠上的明珠”。

集成電路產業屬于資本與技術密集型行業，我國對外依賴程度高、自給率低下，2019年出口額4 071.3億美元，同比增長2.9%，其中進口3 055.5億美元，出口1 015.8億美元，進出口逆差達2 039.7億美元。

1 研究意義和內容

國際貨幣基金組織測算，國民經濟增值部分的65%與集成電路有關，1元產值可帶動10元電子信息產值和百元GDP。近年來，美國出臺芯片法案，對以華為為代表的我國科技企業禁售列出實體名單，使我國面臨供應鏈安全挑戰。

國務院《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》，正探索關鍵核心技術攻關新型舉國體制[3]。集成電路產業是常州新一輪產業變革和轉型升級的推動力，將賦能常州傳統產業升級發展，為常州高新技術產業提質增效。

2 常州市集成電路發展現狀

20世紀七八十年代，常州市半導體廠生產三極管、CMOS、集成電路，常州市無線電元件七廠生產三極管；20世紀90年代逐步衰弱，但為后期發展半導體產業人才奠定了基礎。

2.1 集成電路設計業

常州市現有芯片設計企業14家，2019年銷售收入合計11.9億元，規模小，市場需求廣泛，尤其是在工業控制、智能硬件、光通信等細分領域技術領先。

在激光芯片、顯示驅動芯片等多個細分領域擁有核心技術，欣盛半導體顯示驅動芯片打破日本企業在COF顯示驅動芯片制造行業的壟斷，縱慧芯光在砷化鎵半導體外延片生長和激光器設計領域技術全球領先；在化合物半導體芯片制造和系統集成領域存在優勢，搭載國科微電子主控芯片的固態硬盤已與國內主流軟硬件平臺完成適配，國光開發的基于龍芯處理器和國科微固態硬盤的智能整機產品已具備進入辦公領域的條件。

2.2 集成電路材料產業

材料方面集中在光刻膠原料、靶材制造、化合物襯底、掩膜版、工藝化學品、封裝材料等細分領域。

在光刻膠原料領域，強力電子是國內唯一掌握半導體級光刻膠引發劑技術的頭部企業，HABI系列雙咪唑類光引發劑獲得65%的全球市場份額，PBG肟酯類光引發劑成功獲得全球45%市場份額；在靶材領域，常州蘇晶電子主要產品是高純度金屬靶材、合金靶材、金屬氧化物靶材、薄膜太陽能等，亞芯半導體主要生產集成電路高品質超高純鎢、鉭等難熔金屬靶材、石英連熔爐等；在化合物襯底領域，集中了恒嘉半導體、索爾思(磷化銦襯底)、京晶光電(藍寶石)等企業；在掩膜版領域，常州高光半導體材料是一家專門從事AMOLED金屬掩膜版研發生產的企業，預計可實現年產2 400件金屬掩膜版，江蘇樂萌主要研發OLED金屬掩膜版產業化的技術，實現MaskFrame的量產。

2.3 光電半導體產業

常州集聚了23家上下游企業，已經基本形成從襯底材料、外延片生長、有機電子核心材料、芯片制備到器件封裝、應用等各環節較為完整的產業鏈接。

在藍寶石襯墊方面，京晶光電已實現月產10萬片LED高亮度人造藍寶石4英寸晶圓；在金屬掩膜版方面，江蘇樂萌已實現MaskFrame(掩膜版框架)量產1 000張/年；在有機電子材料方面，強昱光電建成萬級OLED無塵生產車間千余平方米；在液晶顯示LCD領域，欣盛半導體自主研發的“COF-IC超微電路驅動芯片”是LCD/OLED顯示屏的關心核心芯片之一；在OLED領域，湖畔光電與美國KOPIN、日本松下聯合研發出全球首款1.3英寸2.6K OLED微型顯示器；在外延片方面，晶品光電是臺灣晶元光電首次將外延片高新技術轉移到大陸區域。

2.4 化合物半導體產業

常州在砷化鎵、磷化銦、氮化鎵和碳化硅等主要高端化合物半導體領域都有布局，優勢明顯處于國內領先地位。常州市有8家企業涉及碳化硅電力電子器件的設計、封裝測試，具有很大發展空間。

常州縱慧擁有芯光砷化鎵外延片、VCSEL芯片項目；常州承芯半導體擁有砷化鎵晶圓代工項目；江蘇索爾思通信則基于2寸和3寸磷化銦襯底，從外延生長-蝕刻、電極制造-光刻-光學鍍膜-芯片封裝共擁有250多道工序，是國內第一家高速率激光器芯片生產線。

2.5 集成電路裝備產業

常州市在集成電路裝備制造產業具備一定的基礎，主要集中在長晶設備、沉積設備、晶圓清洗設備、晶圓檢測設備、點膠焊機器人等領域，基本涉及IC制造流程中除光刻機、離子注入機、拋光機外的大部分設備。

在清洗設備領域，捷佳創的產品涵蓋晶體硅電池生產設備、硅片加工設備、多晶硅提純輔助設備等，瑞擇微自主研發的“130納米級光掩模清洗設備”打破了國外壟斷；在檢測設備領域，維普光電的檢測產品是涵蓋先進光學、精密運動控制、軟件、電子、GPU海量數據處理和精密機械結構的綜合高端裝備；在長晶設備領域，昀豐半導體是國內唯一一家擁有藍寶石生長技術、大尺寸藍寶石長晶設備研發制造、產品終端應用全產業鏈整合能力的制造商。

3 常州市集成電路產業問題研究

3.1 缺乏“核芯”產品

納米技術、半導體制造是集成電路產業的核心，常州市集成電路產業“缺芯少魂”。臺積電早已實現了5 nm硅基芯片的量產，常州還是空白，僅僅在集成電路設計業、化合物半導體產業、光電半導體產業、集成電路裝備以及集成電路材料等細分市場還有一定競爭力。

3.2 重點產業發展的需求瓶頸

常州集成電路產業無法生產出精確、安全、可靠，以及高功率的產品，導致本地十大重點產業關鍵核心技術和價值鏈高端缺位。例如，常州工程機械中的登高車，安全性要求很高，國內芯片技術無法滿足，只能依賴進口；又如疫情防控期間，由于沒有成熟的芯片控制，機電一體化控制不好，常州的口罩機、熔噴布機供不應求，而且產品質量問題嚴重；軌道交通、智能制造和光電產業等都缺少芯片。

3.3 特色產業鏈薄弱

在芯片設計產業，由于周邊城市已經形成一定規模的集聚，導致可流入常州的潛在資源匱乏，高端處理器芯片和存儲芯片的設計能力、制程工藝、封測技術等方面還處于追趕狀態；在化合物半導體產業常州雖然具有一定的優勢，在細分領域存在“單打冠軍”，但產業比較分散，還未形成比較完整的IDM模式；在光電半導體產業，核心企業的優勢不明顯，尤其是在新型顯示產業領域，重點不突出；在集成電路裝備材料等方面，關鍵裝備和核心部件技術落后，進口的依賴度過高，短板問題突顯[4]。

3.4 和需求產業結合度低

常州雖然在集成電路設計業、化合物半導體產業、光電半導體產業、集成電路裝備業、集成電路材料上比較強勢，但和本地的十大產業鏈發展結合度不高，無法形成集聚效應。在對十大產業鏈重點企業調查中發現，生產廠商經常抱怨其產品所需要的芯片無法在本地采購，部分高端芯片依賴進口，即使本地有也因無法大規模產業化生產而導致產能不足。

3.5 資金和人才短缺

集成電路產業投資高、研發長、見效慢、風險大，社會資本不愿涉足。走訪的多個企業都反映：一是融資困難，即使有了好的技術突破也難以實現產業化，無法快速實現成效；二是核心人才的匱乏，常州既沒有具有吸引力的產業規模也沒有“985”“211”“雙一流”的高校院所，人才引育困難。

4 常州市集成電路產業創新發展路徑建議

4.1 基礎性研究提前布局

根據摩爾定律，芯片每隔兩年性能會翻一倍，但1 nm的工藝將可能是其極限難關。2020年10月，中科院上海微系統團隊公布了一種新型芯片材料：碳基晶圓(石墨烯晶圓)[5]，無論是功耗還是性能，同級別的碳基芯片完美超越硅基芯片。常州石墨烯產業優勢明顯，建議提前布局碳基芯片。但常州集成電路基礎性研究薄弱，缺乏超一流的高校和科研院所，建議和中科院等各大有實力的科研機構合作，提供常州的自身資源，實現共贏。

4.2 加強“卡脖子”技術項目建設

建議政府部門針對常州市十大產業鏈的發展瓶頸，研究“卡脖子”的要害，鼓勵集成電路企業建設技術創新平臺，打造集成電路制造業創新中心，集中突破關鍵工藝技術、重點產品和行業應用等瓶頸制約，提升核心競爭力。

項目是產業快速發展的保障[6]。一方面，要跟蹤服務現有項目，力爭項目快投產、早產效，例如對常州市生態體系有重要意義的砷化鎵、磷化銦、碳化硅、氮化鎵芯片及功率模塊項目；另一方面，優化營商環境，對于沒有能力建設的項目，瞄準主流廠商，吸引國內外集成電路企業來常建設，共同發展。

4.3 資金和人才資源“創新”探索

巨額研發資金投入和高端人才需求是集成電路產業的兩大核心要素，常州可以學習日本六大財團合作模式。常州缺乏國際性寡頭企業，但是民間資本充裕，產業鏈較完整。針對不同產業對集成電路產品的需求進行互相融資，引入和扶持集成電路企業，互相派遣人才協同發展，既解決了需求問題又確保產品質量。

在人才方面，常州市可依托科教城等產學研協同創新平臺，加強與高校院所聯系，引進高層次人才；與西電科合作在常州大學設立微電子學院，培養本地產業人才。

4.4 集成電路設計業和封裝測試業做大做強

芯片設計是集成電路的靈魂[7]。建議以芯片設計為突破口和主要抓手，加大對常州優勢產業的芯片開發力度，實現關鍵功率器件制造自主可控；鼓勵發展面向人工智能應用的圖形處理器芯片、現場可編程門陣列、專用集成電路等專用芯片以及基于RISC-V指令集架構的處理器芯片，形成產品。

4.5 化合物半導體產業重點發展

常州應抓緊第三代半導體產業發展的機遇，堅持全面系統布局與重點環節突破結合的原則，布局氮化鎵、碳化硅芯片，引領產業發展，研制關鍵應用產品，提升整體競爭能力。重點發展面向新型顯示、汽車電子、5G通訊、軌道交通等應用領域的化合物半導體芯片，打造光電子、光通訊、電力電子器件、功率模塊、快充系統等產業工業園，形成化合物半導體產業基地。

4.6 新型顯示產業加速發展

新型顯示產業在常州市集成電路產業發展中占據重要地位[8]。一方面，優先發展精細金屬掩膜版，依托江蘇樂萌、高光半導體實現精細金屬掩膜版規范化生產，打破國外壟斷；另一方面，大力發展OLED設備，在推動本土設備廠商涉足OLED領域的設備研發與產業化同時，引進蒸鍍設備制造商，進一步確保OLED技術研發和制造的領先地位[9]。

5 結論

常州的集成電路產業發展緩慢，基礎薄弱，但有旺盛的市場需求，必須圍繞十大重點產業鏈的發展需求，創新資本運作和人才引進的模式，大力發展集成電路設計業、化合物半導體產業、光電半導體產業、集成電路裝備產業和材料產業，依據用戶需求和市場應用建立包括芯片設計、芯片制造、芯片封裝的完整產業鏈，打造完整的產業集群。