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中国芯片产业发展调查

2003/4/16    来源:www.lodestar.com.cn        
关键字:芯片产业  
    遍地开花的投资热潮,将引导中国芯片业这一“襁褓”中的“稚嫩产业”走向何方?对于中国的芯片产业来说,刚刚过去的两年可谓“已入佳境”。“现在国外的芯片商有一种说法:如果你在本国看到的是一片萧条、感觉沉闷压抑的话,一定要去中国走一走,你的心情马上就不一样了。”          
    中国科学院院士、北大微电子研究所所长王阳元教授接受本报专访时说的这句话虽半是笑谈,但自从国家“909工程”建成投产以来,我国的芯片业无论“人气”还是“钱气”均直线升温,却是不争的事实。即使在被美国《时代》周刊称为“历史上最悲壮的一年”的2001年(这一年全球芯片制造业的销售收入锐减30%多),中国集成电路依然增长了8%。    
    身兼中芯国际董事长的王阳元乐观地预测:“2000年以前中国芯片属于准备阶段,现在开始崛起了。”
    
    “洗牌”半导体    
    
    2001年被很多专家认为是半导体行业的分水岭——世界半导体产业30%的下滑幅度意味着这个产业开始终结高增长高利润时代。按通常的国际分工规律,此时便到了向发展中国家转移的时候了。而中国无疑是最适合这一转移的目标地。    
    去年11月美国《商业周刊》援引AMD董事会主席山得斯(W.J.Sanders)的一次谈话称,持续了近40年的摩尔法则在小型芯片制造企业那里将成为一道不可逾越的门槛,芯片制造业16.5%的年增长率将成为历史,今后8%~10%的年增长率已经是乐观的估计了。为此芯片公司必须改变战略,一个可行的办法是干脆剥离加工业务,把它转包给专门的芯片加工厂,自己只负责芯片的设计工作。另据介绍,美国早在1997年就已经把芯片制造这一块划归传统产业,生产基地大规模离开美国本土向境外转移。    
    这一大势对中国发展芯片产业无疑是个天大的利好。随着包括台积电、NEC、英特尔、欧洲第二大晶片制造商亿恒等在内的一大批芯片厂商的进入,境外舆论普遍认为在芯片制造方面中国内地能比中国的台湾省“做得更好”,而目前台湾的晶片制造业占到了全球产量的20%。德意志银行驻香港的亚太地区技术部门负责人基肖尔·苏拉考断言,在DRAM晶片制造方面,中国内地将超过台湾。    
    “洗牌”的利好还波及到芯片设计。目前除了英特尔、AMD这些芯片巨头仍然采用设计、制造一体化(IDM)模式外,全球半导体行业已普遍走向设计与制造分立运行的F&F模式,即Foundry(代工)+Fabless(无生产线芯片设计)。Foundry不搞设计,也没有自己的IC产品,为Fabless提供完全意义上的代工,这使Fabless可以放心地把产品交给Foundry而无须担心知识产权外流。东南大学射频与光电集成电路研究所所长、教育部“长江学者”特聘教授王志功博士分析说,靠规模与管理取胜的Foundry目前还不适合中国的中小企业,相比之下,Fabless省却了工艺设备更新方面的巨额投入,风险相对小些,“100万元就可以建立一个中等设计公司,甚至两万元就可以建立一个‘设计之家’”。    
    除了丰富的人力资源和低廉的劳动力成本外,巨大的市场需求被认为是世界芯片产业“转场”中国的另一座动力机。    
    国家863集成电路设计专家组组长严晓浪认为,随着中国信息产业的迅猛发展以及国内外消费结构的升级,中国对集成电路的需求将持续增长。出口方面,贴着中国制造标签的供应全球的PC、彩电、DVD、手机等数码产品都需要安装芯片;内需方面,信息家电、移动计算设备、网络设备、工控、仿真、医疗仪器等数字化产品的普及也会极大地刺激嵌入式系统的市场。他出示了一份IDC的预测:未来4~5年,仅中国信息家电的市场就会增长5~10倍,年需嵌入式芯片超过100亿元。    
    德国慕尼黑国际博览集团的调查称:到2010年,中国将成为仅次于美国的世界第二大半导体市场。在全球集成电路市场一路下滑的情况下,中国集成电路产值2001年实现了8%的增长,2002年初步统计是增长20%。中国半导体协会秘书长徐小田预测:在未来10~20年时间里,中国芯片市场的增长率将高于全球市场的两倍。2001年中国内地集成电路的需求量接近300亿块,170多亿美元,占当年全球集成电路市场(约1400亿美元)的10%强。到2005年,我国集成电路的需求量将在365亿块左右。投资的密度也将逐年上升,到2010年将有2000亿元的投入。    
    江苏意源科技有限公司董事长郑茳博士就此认为:世界半导体业每一次危机都是一次“洗牌”,都会造成一次新的机会——20世纪70~80年代的危机造就了日本IC产业,80~90年代的危机又造就了韩国的芯片产业,最近的一次危机,我们希望造就中国的IC产业。他说:“丝绸之路最早是从中国到欧美,未来的丝绸之路将从欧美再回到中国。”    
    
    终结“缺芯少魂”
    
    中国半导体协会秘书长徐小田看好中国芯片业的未来却不满意它的现状。他甚至称现有的芯片制造业是“一年级水平”。徐的另外一个身份是信息产业部信息产品管理司司长助理。    
    徐提供的一组材料和数据显示,我国半导体产业的材料和设备完全依靠进口,国内所需芯片的80%依靠进口,芯片代工企业80%的单子来自国外。    
    换句话说,目前国产芯片自给率不足20%。技术方面,现有的国产集成电路多为低端产品,且产品趋同化严重。众多企业急功近利、同质竞争,市场上“你有什么我就有什么,你没有的我也没有”。以长三角为例,涉足芯片的企业很多,但产品多集中于玩具、手表、遥控器等低层次的消费类产品。中国是最大的手机生产国,但在中国生产的手机(2002年手机产量为400万部)尚没有一台是中国芯。这是何等之大的差距,又是何等之大的商机!难怪徐感叹“我们有这么大的市场,却是这么落后的产业”。    
    国家863集成电路设计专家组组长、中国半导体行业协会副理事长严晓浪则提醒记者注意,1元集成电路的产值将带动10元左右电子产品产值和100元国民经济的增长,半导体产品已成为信息产业乃至整个国民经济名副其实的“心脏”、“大脑”和“粮食”,其战略意义不容置疑。    
    而在刚刚过去的2002年,中国内地芯片产量仅占全球销售额的1.39%,平均的工艺技术与世界先进水平相差2~3代。    
    严由此形容中国制造业的现状是“缺芯少魂”,强调“发展‘中国芯’应该成为我们一个坚定不移的选择”。值得庆幸的是,中国内地“缺芯少魂”的历史有望在近期画上句号。    
    徐小田向笔者出示的一张图表显示,“九五”期间中国集成电路市场的容量从68亿块增加到232亿块,翻了两番,“十五”期间这一势头将继续保持,2005年预计达到770亿块。目前中国内地芯片需求量已经占到了全球市场的10%强。    
    最有说服力的当然还是投资热。信息产业部电子信息产品管理司发布的报告显示,“十五”期间,全国集成电路芯片制造业的投资可达100亿美元,这个数字相当于前30年投资总额的3倍。此前,即使在“909工程”投产的“九五”期间,国内IC的总投入也不过140亿元人民币,其中外资占了近一半。    
    另一个事实是,近两年跨国芯片公司在因为不景气而缩小投资规模的同时,却纷纷增加了对中国的投资,中国台湾省以及日本、欧美芯片制造厂商的十多条芯片生产线相继移师中国。麦肯锡的一份研究报告甚至预期,中国芯片的生产在未来会以42%的速度增长。    
    到2002年底,中国已经形成了上海、北京、深圳三个较大规模的IC制造基地,其他已建或正在洽谈建造IC生产线的城市和地区超过了十几个。   
    IC设计更是遍地开花,经科技部批准的“国家级集成电路设计产业化基地”就有7家之多,分布在上海、西安、无锡、北京、成都、杭州和深圳。2002年,中国内地集成电路设计公司从2001年的81家增长到389家。根据中国半导体协会的统计,从业人员也从几千人发展到1.5万人,增长速度很快。    
    与此同时,“方舟”、“龙芯”、“星光”等一批嵌入式CPU和军用CPU芯片的投产,熊猫ICCAD设计系统的开发成功,“半导体功率器件耐压层结构”的提出等等,标志着我国在IC领域自主知识产权方面也取得了突破性进展。北京市经委科技处处长梁胜介绍,目前国内自主设计的芯片产品涉及CPU、IC卡、高清晰数字电视、数码相机、3G手机芯和信息安全六大领域。而“最先进的美国也是集中在这六大领域里面”。    
    为芯片配套的企业也发展起来了。目前主要的集成电路封装企业有20多家,其中年封装电路量超过1亿块的有10余家。2001年国内集成电路芯片的封装量为50亿块,销售额约160亿元,目前全行业年封装能力已超过60亿块,产品面向海内外两个市场。传统的封装形式,如扁形封装、双列直插封装、无引线封装等已形成规模生产,随着跨国公司来华投资设厂和现有封装企业的改造升级,PGA、BGA、MCM等新型封装形式已具备了生产能力。    
    种种迹象表明,“中国大制造”在横扫了玩具、服装、家电几个领域后,正在把触角伸向作为电子产业链高端的集成电路。    
    此前中国大制造已成功运作了两个大的波次,第一个波是服装和玩具,第二个波是消费类电子产品。这两个波次前后绵延了近20年时间。芯片业会成为第三个波?    
    
    专家之忧
    
    但一片“利好”促动下的芯片战也遭到了质疑,主要是重复建设问题和投资过热问题。前者指向芯片产业布局及相关的政策思路,后者则表达了对“烧钱”前景的忧虑和“芯片泡沫”的预警。    
    专家们担忧,国内产业界“跟风”的喜好会波及芯片产业。20世纪80年代中期我们曾创下了几年间建起110条彩电生产线的纪录,2002年又一下子冒出了30多个手机品牌。    
    难怪王阳元一再呼吁,要人们警惕我国在芯片生产线引进和建设方面的盲目性、分散化和“一窝蜂”现象,避免高科技领域的低水平重复建设和低层次恶性竞争。
    
    忧虑之一:制造
    
    对芯片制造厂来说,生产的是“工艺”,是“产能”。一个芯片制造厂的投入如果是10的9次方美元的话,一个芯片最多卖1~100美元,也就是产量必须达到10的8次方或者10的9次,方企业才有赢利的可能。换而言之,如果工厂的产量达不到或者开工不足的话,就意味着亏损。    
    专家的忧虑还在于,一条芯片生产线投资一般在10亿美元左右,一旦“跟风”失败企业就会骑虎难下,学费较之彩电手机要昂贵得多。国家重点扶持的华虹NEC在2001年出现的高达8亿元的亏损,已经给国人上了生动的一课。    
    据说华虹NEC的亏损主要是国际市场DRAM的价格波动所致,1996年DRAM卖到16~29美元,2001年竟然降到了2~3美元!    
    “热闹并不代表一个产业的繁荣,各地只是在盖房子,离产能还很远。”徐小田说。目前上海、北京等地的芯片工厂,除了少数几个能够量产以外,其余的都处于“打桩”和“盖房子”阶段,要达到赢利还需要一段时间。    
    审视中国几十年的芯片发展史,不能不提以市场换技术的方针。“合资工厂引进的都不是下一代技术,比如建厂的时候是6英寸生产线,等过了两年后量产的时候,国际上流行的已经是8英寸的了。”    
    上海集成电路行业协会常务副秘书长赵建忠据此忠告:涉足芯片制造就是踏上了“不归路”——一代产品一代工艺,一代工艺一代设备。摩尔定律在推动着芯片技术不断更新的同时,也逼着你不断追加投资,“进去就回不来了”。他形容,芯片产业既是“印钞机”也是“吞金兽”,可以让你一夜发财,也可以让你一夜破产。    
    “引进的生产线技术应该是最高的,至少也是可以升级的。现在不可能一步到位地引进12英寸,但至少也有升级的能力。”一直在芯片一线研究的北京市经委科技处处长梁胜说,“以前合资公司引进的都是别人的技术,脱不掉一代又一代的引进。假如下一代主流技术别人不给你,怎么办?”
    
    忧虑之二:设计
    
    与制造相比,设计这一块更为脆弱。目前国内设计需求的缺口高达80%,芯片制造工厂80%的活是为国外的设计公司加工成品。个中缘由包括中国的设计公司太小,没有能力向下游厂商下单。徐小田甚至称国内目前的芯片设计是“幼儿园水平”。    
    “制造和设计就像是哑铃的两头。”王阳元如此定义芯片中制造业和设计业的关系。    
    没有设计公司,制造工厂无单可下,反过来说,设计公司必须根据制造厂的特性规划自己的设计,否则你就是设计出来也不能量产。    
    据对上海36家芯片设计企业的统计,这些公司2002年的总资产不到两亿元,其中产值超过500万元的只有15家,能独立下单的不足10家。    
    “中国很多企业设计的IC很可怜,是玩具用的、遥控器用的。”南京斯威特集团董事长严晓群说。江苏意源郑茳分析说:“我们企业比较急功近利,仿制行为多,大部分企业是跟着国外跑——你有什么我就有什么,你没有什么,我也没有什么。长三角芯片企业很多,遥控器芯片,几乎哪家都生产。我国90%芯片是消费类,与国外形成鲜明对比——国外通信类占75%,0.25微米以下的占75%。中国是手机最大的生产国,但在中国生产的手机全是外国芯。”    
    专家们认为设计的羸弱来自高级设计人才的缺乏和IP核的缺乏。    
    
    资料来源:美国半导体设备及材料国际协会(SEMI)
    
    IP核是具有知识产权(IntellectualProperty)的集成电路芯核的简称,其作用是把一组拥有知识产权的电路设计集合在一起,构成芯片的基本单位,以供设计时搭积木之用。集成电路发展到超大规模阶段后,芯片中凝聚的知识已经高度浓缩。以奔腾微处理器为例,其所承载的晶体管已多达960万个,如果芯片设计依旧基于单个的晶体管而不是基于IP的物理级设计,永远也不会有奔腾问世。而我们的设计基于IP核的却不多,许多企业甚至根本就没有自己的IP。    
    上海集成电路行业协会常务副秘书长赵建忠说,世界范围内有个解决知识产权交易、保护和协议的VISA集团,就是IP核联盟,拥有170家成员,迄今都没有中国内地企业的身影。这一来,别人的设计是基于系统级芯片的(即SoC——SystemonChip),囊括了知识产权、技术标准、核心技术乃至外围技术,而我们不少企业停留在芯片仿制、系统组装阶段,自然谈不上竞争力。专家称之为“系统牵引乏力”。    
    “半导体制造行业对设计的需求已经到了等米下锅和找米下锅的程度。”王志功说:40年来晶圆(芯片制造的片基)尺寸的扩大与芯片尺寸的缩小,使得芯片的制造能力连上了多级台阶,例如晶圆尺寸从2英寸增加到12英寸,即使芯片尺寸不变,产量也会激增36倍。这使任何一种新设计出来的芯片都可以在不长的时间里被制造出来。而设计能力的增长就没有这么快,“目前制造工艺每年增长58%,设计能力每年只提高21%。这样下去落差会越来越大”。    
    在整个产业链中,设计是龙头。“喂饱”一条投资10亿美元的芯片生产线,需要20家左右的芯片设计公司向其下单。设计公司的羸弱,使内地的芯片厂将长期处于“等米下锅”的状态。有关专家预测,在设计公司成熟起来之前,这个过程大约需要3~5年。
    
    忧虑之三:配套
    
    就生产流程而言,半导体产业主要分为设计、制造、封装3个环节,再细分还包括支撑产业的材料和设备。2002年10月,第八届世界电子论坛,美国半导体设备和材料协会的代表质问坐在台上的信息部官员:“政府优惠政策中为什么对设备和材料没有涉及?什么时候出台18号文件的实施细则?”国家18号文件规定进口材料和设备免税,这固然让制造工厂的成本下降,但对国内的设备和材料产业来说,无疑是迎头一棒。    
    设备、仪器和材料是集成电路发展的支撑条件,美国半导体设备和材料协会进入中国已经4年了,但一直没什么事情可做。“中国材料和设备方面没有产值,连像样的工厂都没有。”徐小田说。    
    据介绍,目前,6英寸生产线所需的单晶硅、化学试剂、光刻胶、特种气体、键合金丝、引线框架、塑封料等主要配套材料和清洗机、切片机、磨片机、塑封机、匀胶显影机、单晶炉、扩散炉、热处理设备、离子注入机等生产设备国内已能够提供。8英寸生产线所需的设备、仪器和材料也已有一定的基础,但设备和材料几乎100%靠进口。    
    北京市经委科技处处长梁胜说,材料和设备的缺位已经成了我国半导体发展的一个瓶颈。配套还包括产业环境。境外芯片设计企业到境内来下制造订单,发现成本居然比境外贵。一找原因,原来问题出在外汇管理体制上:由于中国内地目前尚不准用外汇结算,于是芯片代工企业只好绕一个圈子——先出口再进口,导致了成本上升。国家关于发展集成电路与软件产业的18号文件,由于缺少配套政策,也让置身其间的企业有望梅止渴的感觉。    
    “没有完善的产业链和配套环境,国外会借机卡你,最终会受制于人。”王阳元说。    
    
    让市场做主
    
    不过,在芯片投资是否“过热”的争议中,有一种声音似乎越来越强,这就是“让市场做主”。具有政府背景的徐小田对人们普遍担心的“重复建设”问题看得就很开,认为提这种问题本身就是用计划经济的词说市场经济的事。“现在的建设是商人的行为,而赚钱是商人的本性,他们认为不重复就不重复,他自己能找到市场赚到钱就不重复。谁跟谁重复了?举不出例子来。”    
    “再者说集成电路也没有地界和国界,你不能说这条生产线在上海建就是上海的,那条线在北京建就是北京的。集成电路的投资是国际的,市场是国际的,竞争也是国际的,在这个产业立足的关键是争上游——只有做到全球前几名才能活。你一片(芯片)的加工费是1元钱,人家是0.9元,你就没法活,这不是一个重复不重复的问题,而是一个进步快慢的问题。”徐小田说。过去计划经济分南北区域,避免重复。市场经济条件下,商人考虑的主要因素是市场在哪儿,配套工厂就在哪儿,人才就在哪儿,一切聚焦于降低成本,提高竞争力。    
    同理,他认为投资过热不过热也应当让市场做判断。何况这两年我国集成电路的生产线基本是外商投的资。他说:“花的是人家的钱,主意是人家自己拿,不需要你来评判。这么多外商来中国建芯片生产线,并不是因为政府的命令和计划,你也命令不了,起作用的是商人的嗅觉。我们过去几十年才建了5条生产线,而这几年一下子建成了20条线。如果还是按照过去一个五年计划建一条线,无论如何也不会有今天这种局面的。”徐认为现在的投资还不够,“这算什么,建国几十年我们投了250亿元,产出了200亿元,这是基本符合规律的”。照这个投入产出比,近几年吸引的800亿元的芯片投资全部投产后,我们每年的产能也不过100亿美元,才占全球2001年销售份额的十几分之一,连中国市场的一半都满足不了,更不要谈出口了。    
    早在“908”工程中就担任IC设计工程师的赵建忠也特别谈到了芯片产业发展的思路问题:“908”最大的功劳是引进了产业链观念,最大的问题则是沿袭了计划经济下传统的投资体制的思路——面对集成电路这样一个市场性最强、技术更新最快的产业,从立项到投产竟然用了8年时间!立项时引进的是6英寸晶圆/1微米芯片的生产线,等项目竣工时,国际集成电路已经发展到8英寸/0.25微米了。    
    
    “空运”人才
    
    上海张江——中芯国际的工厂里,许多高级的技术和管理人员都操着台湾口音的国语。“不少人都是从台湾空运过来的。内地这方面的人才还是奇缺。”一位知情人告诉记者。    
    明基集团总经理、友达光电董事长李耀坦承友达光电这次在内地设厂:“不敢把前道工序搬到内地来,内地半导体人才还太少。”    
    “目前半导体企业缺乏白领以上的高级管理人才,不仅是设计,还是资金的运作、组织管理、市场营销、基础设计,都缺乏高级人才。”王阳元说。当然最缺的还是设计方面的高级人才。据统计,台湾省拥有的集成电路专业人员多达2万,中国内地到2002年却只有1.5万人,1999年只有2000人,且大多集中于半导体领域,占75%,高层次的系统设计人才只有2000多人。而发达国家与地区的人才结构正好倒了过来——半导体占25%,其余75%是高层次的系统设计人才。根据我国集成电路产业的发展规划,“十五”期间我国需要IC设计人才15万,巨大的人才缺口已经成为制约国内芯片产业的瓶颈。现在一个刚毕业的本科生去当设计师,年薪可达到8万元。“国外回来的高水准IC设计人员,年薪120万元我也要。”南京斯威特集团董事长严晓群说。    
    王阳元介绍,目前我国高级设计人才培养途径有三个:一是高校,像北大、清华、浙大、上海交大等。但高校的教师少又缺乏实践经验。一个学校一年也就培养七八十人,培养出来的学生还不能马上用,得经过一段时间的培训。二是设计公司自己培养,成本很高。三是国外留学归来的人才。    
    赵建忠认为,除了多途径培养人才外,还应该做好人才的转型。通信行业的不景气造成了通信人才被大量裁员。这些人经过IC知识培训后,能充实到IC设计岗位上。真正的IC设计人才,应该是系统级(SOG)的,具有计算机、通信等综合知识。“高级的设计人才是最大的障碍,需要一个过程,急都急不来。中国的设计在5年后才会起来。”王阳元说。    
    
    谁是“硅谷”?
    
    2002年中,北京、上海、深圳、成都、西安都雄心勃勃地宣称自己要做中国的“硅谷”。半年后,其他城市的声音已经渐渐低去,成都和西安以封装和低端为主,深圳的心思已经不在IC上了。“能争的也只有北京和上海了。”王阳元教授提醒大家警惕重复建设,“我并不赞成IC制造业遍地开花,今天能做制造业的就三个地区:一是以上海为中心的长江三角洲地区,包括苏州、无锡、淞江、昆山、宁波等这些地区,二是以深圳、广州为中心的珠江地区,三是京津塘地区。因为这个产业需要很多条件,一是产业链要完善,客户要壮大,设计公司要壮大;二是要有丰富的人才资源;三是产业环境要比较好。”    
    一个地区能否建成半导体基地,条件是综合的,人才、资金、距离供货商的远近、水、空气污染程度等。当然最多的是群聚效应。    
    友达光电(苏州)有限公司总经理彭双浪说:“半导体的设备贵。一台机器上亿元,如果机器停下来,成本按分秒算的。这就要求配套的企业或者合作伙伴几分钟内能赶到。一定要有群聚的支持、很强的配套,机器一停,严格意义上说,从苏州到上海都远了。”    
    同时,芯片制造工厂造成的副作用也不可忽视。制造厂要消耗大量的自然资源,比如说水、能源等等。    
    统计表明,2000年以来国内新建集成电路项目已达27个,主要分布于上海、北京、深圳、苏州、浙江等地,其中还有西部两个项目。从产能和吸引力看,包括苏州在内的“大上海”区拥有15个,暂居领先地位,但北京等地显然不甘人后。有消息称北京市政府为实现其2010年建成20条大规模IC生产线及200家高水平IC专业设计公司的目标,特地出台了“S+1”政策:S代表上海,“S+1”即“上海给企业多少贷款补贴利息,我们就再多贴1个百分点”。深圳、广州、青岛、天津、成都等地亦均纷纷出台优惠政策吸引芯片厂商投资,其中最饶有趣味的当属深圳的“B+1”政策,这里的“B”当然是指北京了。    
    鉴于此,有些专家建议北京侧重于搞设计业,上海搞制造业。但这种观点在实际的采访中遭到了很多企业人士的反对。实际上,北京也在积极地吸引外资投资制造业,而上海的设计实力也并不弱。     
责任编辑:张宋
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