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产业实力不断增强 中国集成电路存在弯道超车路径

发表时间:2021-06-09 23:39
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中国工业报  经晓萃

  6月9日,为期3天的2021世界半导体大会在南京国际博览中心。工业和信息化部电子信息司司长乔跃山指出,2020年,我国集成电路产业规模达到8848亿元,“十三五”期间年均增速近20%,为全球同期增速的4倍。同时,我国集成电路产业在技术创新与市场化上取得了显著突破,设计工具、制造工艺、封装技术、核心设备、关键材料等方面都有显著提升。

  

    中国集成电路产业实力不断增强

  赛迪顾问股份有限公司副总裁李珂介绍,“十三五”期间,中国集成电路的进口年均增速是8.8%,而出口是11%,从侧面反映中国的集成电路企业实力或者产业实力在不断增强,正向着持续改善或者健康的方向发展。“十三五”期间,IC设计的增速22.3%,保持快速发展的势头,产业规模约为3000多亿元;芯片制造业的增速为23.2%的,芯片设计的增速为23.3%。

  2020年,中国集成电路产业规模约为8848亿元。李珂说:“短短4年,中国集成电路产业规模翻番,这是我们成功的一面。”   

  李珂说:“由于‘十三五’期间中国芯片制造行业的快速发展,有力支撑中国整个集成电路产业的发展,也为供应链安全、产业链安全提供了坚实保障。”

  李珂说,在新冠疫情的影响下,2020年全球半导体市场增长依然有6.8%。

  AMD全球高级副总裁、大中华区总裁潘指出,半导体市场规模正在快速扩大,截至2020年第四季度的数据,全球半导体市场的总规模达到4500亿美元,相较2019年的4190亿美元实现了较高的增长。其中,计算市场独占2390亿美元,存储市场达到1230亿美元,模拟器件、分离器件、传感器等为880亿美元。

  技术创新与市场化取得显著突破

  乔跃山指出,中国是全球主要的电子信息制造业的生产基地,也是全球规模最大、增速最快的集成电路市场。当前,全球半导体产业进入重大调整期,风险与机遇并存,而开放融通是不可阻挡的历史趋势。中国积极融合全球的资源,从市场、资金、技术、人才等多个层面深化国际合作,推进产业链上下游开放协同发展,已经成为全球产业生态不可或缺的组成部分。

  乔跃山强调,在中国经济稳健增长的态势下,在5G、云计算、物联网、人工智能、智能网联汽车等新型应用的驱动下,中国集成电路市场需求仍将持续增长,需要重要性进一步提升。

  乔跃山指出,当前,全球半导体产业进入重大的调整期,集成电路产业的风险与机遇并存。在“十四五”的开局之年,要坚持营造良好的产业环境,落实好现有资质集成电路产业发展的政策,推动资源有效流动,资源高效配置,市场高度融合。同时,坚持市场导向,构建生态,充分发挥市场在资源配置中的决定作用,更好地发挥政府作用,以企业为主体,引导产业优化布局。另外,继续推进产业链各环节的开放合作,进一步改善营商环境,为国内外企业开展合作创造更好的条件。

  芯片制造工艺面临技术挑战

  “后摩尔时代的产业技术发展趋缓,给追赶者创新空间和追赶机会。”中国工程院院士、浙江大学微纳电子学院院长吴汉明说,目前芯片制造工艺在技术层面上面临三大挑战:精密图形是芯片制造工艺的基础挑战;新材料是芯片制造工艺的核心挑战;良率的提升是芯片制造工艺的终极挑战。

  吴汉明说,既然先进工艺的研发之路很难走,那么包括设计公司在内的业界用户就更应该关心系统性能,因为“成熟工艺+异构集成”同样可以大幅增强产品性能。吴汉明表示,目前国内有一家新创立的公司采用40纳米工艺,通过异构集成提升了性能,用比较成熟的工艺做出了比较先进的系统。在吴汉明看来,这代表着后摩尔时代的技术延伸和发展方向。

  AMD全球高级副总裁、大中华区总裁潘晓明指出,在半导体的发展历程中,摩尔定律发挥了关键作用,带来了集成电路性能的显著提升。当前,摩尔定律正在明显放缓,平均每3年晶体管密度才能增加1倍,每3.6年能效才能增长1倍。

  潘晓明强调,集成电路新制程的成本正在显著增加,CPU性能的提升不能仅仅依赖于制程的进步,后者对性能提升的贡献已降至40%左右,而应该更加注重设计、架构、和平台的优化,制定长期的技术路线图,不断迭代CPU和GPU产品,满足市场对算力的持续增长的需求。

  弯道超车的可能路径

  中国科学院院士、上海交通大学党委常委、副校长毛军发表示,集成电路是国家战略需求产业,2020年中国进口集成电路价值3500亿美元(同年进口石油1760亿美元),我国高端芯片基本依赖进口。

  他特别指出,中国集成电路落后三大原因:一是射频电子设计自动化(EDA)落后,现阶段研究算法的多,但没有形成有规划、集成有发展能力;二是装备落后,这主要是整体能力和市场环境等多方面因素影响;三是器件与电路落后,主要表现在材料落后、工艺精细度和稳定性不足。

  目前,芯片有两条主要发展路线:一是延续摩尔定律;二是绕道摩尔定律。现在摩尔定律面临一些挑战,包括物理极限、技术手段和经济成本挑战。绕道摩尔定律有很多途径,毛军发认为途径之一就是异质集成电路,可能也是中国半导体集成电路变道超车发展的新机遇。

  半导体异质集成电路,毛军发院士介绍说,就是将不同工艺节点的化合物半导体高性能器件或芯片、硅基低成本高集成器件成芯片,与无源元件或天线,通过异质键合成或外研生长等方式集成而实现的。毛院士指出,异质集成电路优点明显,实现强大的复杂功能、优异的综合性能,突破单一半导体工艺的性能极限。同时,灵活性大、可靠性高、研发周期短,可以实现小型化、轻质化,对半导体设备要求相对比较低,不受EUV光刻机限制。

  

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