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中国半导体产业发展演变回顾

2019-04-01
关键词: 半导体产业

  据美国集成电路研究公司最新的调查报告显示,自2010年来,美国企业仍主导半导体市场营收,比重为68%,但大陆企业在全球无晶圆厂半导体营收比重成长率最高,来到了13%。值得注意的是,自2010年来,中国大陆在整体集成电路市场表现最为亮眼,占去年全球营收比重13%,而在2010年仅占5%。从这些数据也可以看出中国半导体产业的发展速度是惊人的,可回顾中国半导体产业发展的历程,却步步是血泪。

  1956-1965年 分立器件发展阶段

  1956年是中国科学技术发展史上的关键一年。中央提出“向科学进军”的口号。在周恩来总理亲自主持制定的1956-1967年十二年科学技术发展远景规划中,把半导体,计算机,自动化和电子学这四个在国际上发展迅速而国内急需发展的高新技术列为四大紧急措施。在“重点发展、迎头赶上”和“以任务带学科”的方针指引下,我国半导体事业从无到有,有了长足的进展。

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  向科学技术现代化进军

  中科院半导体研究室依据远景规划精神,开始进行锗(Ge)的研究,于1957年11月成功拉制成第一根锗单晶,并与1958年成功研制第一只锗晶体管。半导体晶体管的成功研制,促成了我国晶体管计算机和晶体管收音机的诞生,在国内产生了很大的影响。研究室科研人员借助研制锗单晶的经验,自行研制了硅单晶并进行了设备调试,经过反复试验,1958年7月,成功拉制成我国第一根硅单晶,并在此基础上,提高材料质量和改进技术工艺,于1959年实现了硅单晶的实用化。随着研究的深入,我国逐步在外延工艺,光刻技术等领域取得了进展,并于1963年制造出国产硅平面型晶体管。这些技术的成功,打好了硅集成电路研究的基础。

  1965-1978年 国产芯片的初级阶段

  1966年,十年风波开始,但我国的半导体工业建设并未止步。1968年,北京组建国营东光电工厂(878厂),上海组建无线电十九厂,至1970年建成投产。这是当时中国集成电路产业中的南北两强。1968年,国防科委在四川永川县,成立固体电路研究所(即永川半导体研究所,现中电24所),是中国唯一的模拟集成电路研究所。同年,上海无线电十四厂首次制成PMOS电路。1970年代永川半导体研究所、上无十四厂和北京878厂相继研制成功NMOS电路,之后又研制成CMOS电路。

  1972年,美国总统尼克松访华后,中国从欧美大量引进技术,全国有四十多家集成电路厂建成投产。也是在1972年,我国自主研制的PMOS大规模集成电路在永川半导体研究所诞生,实现了从中小集成电路发展到大规模集成电路的跨越。实现这一过程,中国人比美国人晚了4年。1975年,王阳元在北京大学设计出第一批1K DRAM,比英特尔生产的C1103晚5年。

  1978年,王守武带领徐秋霞等人在中科院半导体所成功研制4K DRAM,次年在109厂量产成功。这时,比美国人晚了6年。1979年,中国成功反向英特尔的8080八位微处理器,比德国和日本早一年。1980年,王守武兼任109厂厂长,将老厂房升级改造为1000到10000级的高标准洁净室,并在这里组装了我国第一条中、大规模集成电路生产线。

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  1975年王守武(中)和参观半导体所的美籍华人科学家

  此时,日本在美国的技术支持下,半导体研发官产学模式大获成功。1971年,研制成功1K DRAM,仅比美国晚1年,并全面超越中国。而韩国、台湾省这一时期凭借代工美国落后的半导体器件,并通过颁布产业发展计划、引进技术、派遣留学人员学习培训等方式,投入大量资金,积累半导体产业基础,但整体技术仍未超越我国。

  改革开放之前,中国举全国之力,主攻半导体科技。在一大批舍身忘我的半导体人的努力下,从无到有,建立了相对完整的半导体工业体系。虽然建设没有停歇,但十年沉睡,很多人还在梦里,一切都没有做好准备。

  1978-1990年 改革开放 产业全面复苏时期

  80年代初期,国家缩减对电子工业的直接投入,希望广大电子厂能够到市场自己找出路。为了在短期获得效益,大量工厂出国购买技术、生产线。自主研发的电子工业思路逐渐被购买引进所替代。然而,由于巴黎统筹委员会(简称“巴统”)的技术限制,我们只能引进落后的二手淘汰设备。各地、各厂各自为战,缺乏统一规划,前沿技术研究被抛在脑后。于是整个半导体产业越引进,越落后。

  同期,日本在80年代通过前期的技术积累,加上大规模人、财、物力投入,在DRAM技术上完成了对美国人的逆袭,同时带动了整个半导体工业的发展。到了1990年,全球前十大半导体公司有6家都是日本公司。而紧随日本的学生--韩国,也由政府牵头,四大财阀大力投入,并在美国爸爸“扶韩抗日”的政策帮助下,迅速追赶日本。此时的我们,已经全面落后日本,开始被韩国超越,并很快被甩在了身后。

  1878年十一届三中全会,开启全国全面改革开放的进程,全国百废待兴,在一片春风吹拂下,开始绽放嫩芽,开花结果。在这个阶段,中国集成电路的发展主要有如下特点:生产工厂复苏生产,不管是八七八厂的净化车间投入使用,还是七四二厂从东芝引进的电视机芯片生产线,我国已经正式开始集成电路生产加工的历程。在这个阶段,中国开始引进外资技术,和中国的工厂合作建设。上海贝岭,上海先进半导体以及华晶电子集团都是在这个阶段通过中外合资的方式建立起来的。由于外资的技术经验和设备的引入,在这个阶段,虽然技术实力还是非常薄弱,但中国的集成电路产业得到全面的复苏。

  1990-2000年 “908工程”“909工程”阶段

  “908工程“是指国家发展微电子产业20世纪90年代的第八个五年计划,“909工程”是指第九个五年计划。两大工程的主体企业分别是无锡华晶和上海华虹。1989年8月,华晶电子集团成立。1990年8月,“908工程”启动。这个工程投资额为20亿元,目标是建立一条月产1.2万片的6英寸芯片生产线。生产线花费7年的时间才建成投产,但是由于经营不善,连年亏损,1999年,工厂和上华公司合并,转制成为公司。1997年7月,由上海华虹集团与日本NEC公司合资组建的上海华虹NEC电子有限公司成立,总投资为12亿元。华虹NEC主要承担“909”的主体工程超大规模集成电路芯片生产项目建设。

  在这个阶段,中国的集成电路产业加速了和外资企业的合作,国家强势扶持,主要的发展成绩是晶圆厂的建设和发展,今天中国的几大晶圆厂--无锡华润上华、上海华虹、中芯国际都是在这个阶段先后建设起来的。

  2000年-至今 产业大发展时期

  2000年6月24日,国务院18号文件《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》公布,无疑是一阵春风,吹开了中国集成电路产业的万紫千红。在这个阶段,一些著名的集成电路制造公司,纷纷落户中国大陆,包括台积电,台联电,英特尔和海力士等厂商,著名厂商的入住,或合资,或开设办事处,都带来了优秀的技术和管理经验。集成电路设计得到极大地发展,很多在海外有技术经验的华人回国创办IC设计公司,带来了直接的技术和经验,在短短的几年内,国内集成电路的设计公司就有几百家之多。这些公司开始依靠自己的产品获得市场的认可,有的还做出很好的成绩,我国的集成电路优秀设计企业,几乎都在这个阶段诞生,也涌现出如中星微、珠海炬力、展讯、瑞星微等国内著名公司。中国本土的集成电路产业,至此才刚开始进入正轨道路。

  2013年,我国集成电路进口额达2313亿美元,超过石油,成为第一大进口商品。国家也更加意识到整个半导体产业的战略重要性。继2011年国务院发布《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(4号文)之后,2014年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,将集成电路产业发展上升为国家战略;9月,国家集成电路产业投资基金设立,一期幕资1387亿元,用于集成电路产业链企业的股权投资。

  大基金一改以往项目为主的资助形式,通过股权投资的方式,扶植产业链上的龙头企业。曾任工信部信息产业司司长的大基金总裁丁文武明确表示“大基金只投行业前三”,加大对芯片制造业的投资力度,兼顾设计和封测,投资布局从“面覆盖”向“点突破”转变,投资工作重心从“注重投资前”向“投前投后并重”转变。自此,国内半导体产业发展进入快车道。

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  中国集成电路大基金(一期)不同投资领域项目分布情况及代表企业(单位:%)

  目前大基金一期投资资金已经全部投资完毕,大基金正在进行二期募资。据统计,截至2018年5月,国家集成电路产业投资基金一期经投资完毕,总投资额为1387亿元,公开投资公司为23家,未公开投资公司为29家,累计有效投资项目达到70个左右,投资范围涵盖集成电路产业上、下游各个环节。大基金一期投资项目中,集成电路制造占67%,设计占17%,封测占10%,装备材料类占6%。


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